(57)【要約】【解決手段】ダイヤフラム型荷重検出センサーは、設置部５に対して取り付けられる固定部１１と、固定部に設けられ中心に検出すべき荷重が加えられる加重部１３を有した起歪部１２と、起歪部に配設された歪ゲージ１４とを備え、歪ゲージは、起歪部に対して加重部の中心軸から一定の距離で均等に略全周に亘って配設された受感部Ｓ、Ｐを有している。このような荷重検出センサーを組み込んだ荷重検出ユニット並びにこれらセンサーおよびユニットを利用した電子秤も提供される。【効果】斜め荷重が加重部の突起部に働く方向による出力のばらつきを少なくすることができ、従って、ダイヤフラム型荷重検出センサーの荷重検出精度を上げることができ、ダイヤフラム型荷重検出センサーを組み込んだ荷重検出ユニットの荷重検出精度も上げることができ、また、これらダイヤフラム型荷重検出センサー、荷重検出ユニットを利用することにより電子秤の測定精度を上げることもできる。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
設置部に対して取り付けられる固定部と、該固定部に設けられ中心に検出すべき荷重が加えられる加重部を有した起歪部と、該起歪部に配設された歪ゲージとを備えており、前記歪ゲージは、前記起歪部に対して前記加重部の中心軸から一定の距離で均等に略全周に亘って配設された受感部を有していることを特徴とするダイヤフラム型荷重検出センサー。
【請求項２】
前記加重部の中心軸には、突起部が形成されており、前記受感部は、前記突起部が形成されていない側の前記起歪部の面に設けられている請求項１に記載のダイヤフラム型荷重検出センサー。
【請求項３】
前記受感部は、円周方向の歪を受けるように配置されたパターンと、半径方向に歪を受けるように配置されたパターンとを含む請求項１または２に記載のダイヤフラム型荷重検出センサー。
【請求項４】
固定部、該固定部に設けられ中心に検出すべき荷重が加えられる加重部を有した起歪部および該起歪部に配設された歪ゲージを有するダイヤフラム型荷重検出センサーと、該ダイヤフラム型荷重検出センサーをガイドし設置部に取り付けられるケースと、前記ダイヤフラム型荷重検出センサーの前記加重部に検出すべき荷重を伝達するための伝達部と、該伝達部を前記ケースに対して支持するための支持部とを備えており、前記歪ゲージは、前記起歪部に対して前記加重部の中心軸から一定の距離で均等に略全周に亘って配設された受感部を有していることを特徴とする荷重検出ユニット。
【請求項５】
前記加重部の中心軸には、突起部が形成されており、前記受感部は、前記突起部が形成されていない側の前記起歪部の面に設けられている請求項４に記載の荷重検出ユニット。
【請求項６】
前記受感部は、円周方向の歪を受けるように配置されたパターンと、半径方向に歪を受けるように配置されたパターンとを含む請求項４または５に記載の荷重検出ユニット。
【請求項７】
前記伝達部は、前記加重部に対して自由度をもって接続されている請求項４または５または６に記載の荷重検出ユニット。。
【請求項８】
前記支持部は、前記ケースに固定接続される外周片と、前記伝達部に自由接続される内周片と、前記外周片と前記内周片との間を接続する撓み片とを有する板バネである請求項４または５または６または７に記載の荷重検出ユニット。
【請求項９】
前記撓み片は、前記内周片の中心を軸として回転方向に形成される複数の梁である請求項８に記載の荷重検出ユニット。
【請求項１０】
前記伝達部の検出すべき荷重を受ける側には、柔軟弾性部が設けられる請求項４から９のうちのいずれか１項に記載の荷重検出ユニット。
【請求項１１】
請求項１または２または３に記載のダイヤフラム型荷重検出センサーと、ベースと、載せ台と、該載せ台に働く荷重を受けて前記ダイヤフラム型荷重検出センサーの加重部に伝達するてこ部とを備えることを特徴とする電子秤。
【請求項１２】
請求項１または２または３に記載のダイヤフラム型荷重検出センサーと、ベースと、前記ダイヤフラム型荷重検出センサーの加重部と接合する載せ台とを備えることを特徴とする電子秤。
【請求項１３】
請求項４から１０のうちのいずれか１項に記載の荷重検出ユニットと、該荷重検出ユニットのケース側が取り付けられる載せ台とを備えることを特徴とする電子秤。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ダイヤフラム型荷重検出センサーおよび荷重検出ユニット並びにこれらを利用した電子秤に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のダイヤフラム型荷重検出センサーは、添付図面の図１１の（ａ）の平面図、（ｂ）のＤ−Ｄ断面図、および（ｃ）のＥ−Ｅ線断面図にて略示するように、固定部１と、起歪部２と、突起部を有した加重部３とを備えており、起歪部２には、複数の受感部を有する歪ゲージ４が起歪部２に貼り付けられている。歪ゲージ４には、リード線４Ａが接続されている。この従来例では、歪ゲージ４は、加重部３の突起部の中心を挟んで左右対称に一列に貼られている。また、別の従来例においては、歪ゲージ（受感部）が加重部の突起部の中心を挟んで左右上下対称に起歪部に貼られているものもある（例えば、特許文献１の図１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−３４６７２３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１１に関して前述したような従来例の如く歪ゲージが加重部の突起部の中心を挟んで左右対称に一列に起歪部に貼り付けられたものでは、図１１の（ｃ）に示すように、突起部３に斜め荷重（矢印Ｆ）が加わった際に、この斜め荷重Ｆの方向によって、出力差が発生する。このような出力差が発生する原因は、突起部に加わる斜め荷重Ｆの水平成分（矢印Ｈ）が、図１１の（ｂ）のようにゲージ列と平行方向に働く場合と、図１１の（ｃ）のようにゲージ列と直角方向に働く場合とで、歪ゲージ（受感部）が受ける影響が異なるからである。また、特許文献１のものでも、ゲージ列方向に対して斜めに荷重が加わる時とゲージ列と角度を成す方向に対して斜めに荷重が加わる時とでは、出力差が生じてしまう。
【０００５】
本発明は、このような従来の問題点を解消しうるような荷重検出センサーおよび荷重検出ユニット並びにこれらを利用した電子秤を提供を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の一つの観点によれば、設置部に対して取り付けられる固定部と、該固定部に設けられ中心に検出すべき荷重が加えられる加重部を有した起歪部と、該起歪部に配設された歪ゲージとを備えており、前記歪ゲージは、前記起歪部に対して前記加重部の中心軸から一定の距離で均等に略全周に亘って配設された受感部を有していることを特徴とするダイヤフラム型荷重検出センサーが提供される。
【０００７】
本発明の一つの実施の形態によれば、前記加重部の中心軸には、突起部が形成されており、前記受感部は、前記突起部が形成されていない側の前記起歪部の面に設けられている。
【０００８】
本発明の別の実施の形態によれば、前記受感部は、円周方向の歪を受けるように配置されたパターンと、半径方向に歪を受けるように配置されたパターンとを含む。
【０００９】
本発明の別の観点によれば、固定部、該固定部に設けられ中心に検出すべき荷重が加えられる加重部を有した起歪部および該起歪部に配設された歪ゲージを有するダイヤフラム型荷重検出センサーと、該ダイヤフラム型荷重検出センサーをガイドし設置部に取り付けられるケースと、前記ダイヤフラム型荷重検出センサーの前記加重部に検出すべき荷重を伝達するための伝達部と、該伝達部を前記ケースに対して支持するための支持部とを備えており、前記歪ゲージは、前記起歪部に対して前記加重部の中心軸から一定の距離で均等に略全周に亘って配設された受感部を有していることを特徴とする荷重検出ユニットが提供される。
【００１０】
本発明の一つの実施の形態によれば、前記加重部の中心軸には、突起部が形成されており、前記受感部は、前記突起部が形成されていない側の前記起歪部の面に設けられている。
【００１１】
本発明の別の実施の形態によれば、前記受感部は、円周方向の歪を受けるように配置されたパターンと、半径方向に歪を受けるように配置されたパターンとを含む。
【００１２】
本発明のさらに別の実施の形態によれば、前記伝達部は、前記加重部に対して自由度をもって接続されている。
【００１３】
本発明のさらに別の実施の形態によれば、前記支持部は、前記ケースに固定接続される外周片と、前記伝達部に自由接続される内周片と、前記外周片と前記内周片との間を接続する撓み片とを有する板バネである。
【００１４】
本発明のさらに別の実施の形態によれば、前記撓み片は、前記内周片の中心を軸として回転方向に形成される複数の梁である。
【００１５】
本発明のさらに別の実施の形態によれば、前記伝達部の検出すべき荷重を受ける側には、柔軟弾性部が設けられる。
【００１６】
本発明のさらに別の観点によれば、前述したようなダイヤフラム型荷重検出センサーと、ベースと、載せ台と、該載せ台に働く荷重を受けて前記ダイヤフラム型荷重検出センサーの加重部に伝達するてこ部とを備えることを特徴とする電子秤が提供される。
【００１７】
本発明のさらに別の実施の形態によれば、前述したようなダイヤフラム型荷重検出センサーと、ベースと、前記ダイヤフラム型荷重検出センサーの加重部と接合する載せ台とを備えることを特徴とする電子秤が提供される。
【００１８】
本発明のさらに別の観点によれば、前述したような荷重検出ユニットと、該荷重検出ユニットのケース側が取り付けられる載せ台とを備えることを特徴とする電子秤が提供される。
【００１９】
【発明の実施の形態】
次に、添付図面の図１から図１０に基づいて、本発明の実施例について本発明をより詳細に説明する。
【００２０】
図１は、本発明の一実施例としてのダイヤフラム型荷重検出センサーの構成を略示する図であり、図１の（ａ）は、その平面図であり、図１の（ｂ）は、その断面図であり、ず１の（ｃ）は、その底面図である。これら図に示されるように、この実施例のダイヤフラム型荷重検出センサーは、固定部１１と、起歪部１２と、突起部を有する加重部１３とを備えており、起歪部１２には、複数の受感部を有する歪ゲージ１４が貼り付けられている。
【００２１】
図２は、起歪部１２に貼り付けられた歪ゲージ１４の構成を詳細に示す図であり、この図２によく示されるように、歪ゲージ１４は、端子部Ｔの間に接続する受感部ＳおよびＰが加重部１３の突起部の中心から一定の距離の位置に配置されたパターンとされている。この実施例では、受感部Ｓは、円周方向の歪を受けるように配置されたパターンとしているが、これは、半径方向に歪を受けるように配置されたパターンでもよい。また、この実施例では、受感部Ｐは、半径方向に歪を受けるように配置されたパターンとしているが、円周方向の歪を受けるように配置されたパターンとしてもよい。これら受感部ＳおよびＰは、円周方向に一部を除いて、均等に略全周に亘って形成されている。
【００２２】
図３は、図１のようなダイヤフラム型荷重検出センサーを、秤等のベースである設置部５に、固定ネジ１９を用いて取り付けた状態を示す概略断面図である。前述したような実施例におけるような歪ゲージ１４の構成によれば、図３に示すように、どの方向から加重部１３の突起部に対して斜め荷重（矢印Ｆ）が加わろうとも、受感部ＳおよびＰ全体としては、この斜め荷重Ｆの水平成分（矢印Ｈ）を均一に受けることになる。したがって、斜め荷重が加重部１３の突起部に働く方向によって出力のばらつきを少なくすることができる。
【００２３】
図４は、本発明の一実施例としての荷重検出ユニットを、秤の載せ台等である設置部に取り付けた状態で示しており、図４の（ａ）は、その概略断面図であり、図４の（ｂ）は、それを下方から見た図である。これら図に示されるように、この荷重検出ユニットは、図１から図３を参照して前述したような本発明によるダイヤフラム型荷重検出センサーを組み込んだものである。この実施例において組み込まれているダイヤフラム型荷重センサーは、図４の（ａ）の概略断面図によく示されるように、固定部１１と、起歪部１２と、加重部１３とを備えており、起歪部１２には、複数の受感部を有する歪ゲージ１４が貼り付けられている。歪ゲージ１４には、リード線１４Ａが接続されている。そして、リード線１４Ａは、設置部５に形成された溝部５Ｄを通して引き出されて、適当な荷重検出回路（図示していない）に接続されうるようになっている。加重部１３の突起部は、先端が凹半球状とされている。
【００２４】
この実施例の荷重検出ユニットは、更に、第１柔軟弾性部１６と、ホルダー２１およびセンサカバー２２からなるケースと、脚２９、伝達体２４、第２柔軟弾性部２５およびネジ２６からなる伝達部と、支持部２３とを備えている。第１柔軟弾性部１６および第２柔軟弾性部２５は、例えば、ゴム材にて形成されており、支持部２３は、例えば、後述するような板バネで構成されている。
【００２５】
ホルダー２１とダイヤフラム型荷重検出センサーとは、第１柔軟弾性部１６を介在し、ホルダー２１に形成した爪部２１Ａで固定部１１を係止することにより、組み合わされている。この第１柔軟弾性部１６は、ダイヤフラム型荷重検出センサーの全体がホルダー２１の平面部ｈから浮くように、ホルダー２１の平面部ｈと固定部１１の一面ｋの間の少なくとも一部に設けられる。また、ホルダー２１と固定部１１の境界ａは、ホルダー２１と固定部１１とがスライド可能な微細なクリアランスを有する。この実施例では、第１柔軟弾性部１６を介在させているが、この柔軟弾性部は無くてもよい。
【００２６】
センサカバー２２と支持部２３の外周部とは、参照符号２７で示すように、固定接続される。一方、伝達体２４と支持部２３の内周部とは、参照符号２８で示すように、固定されず自由接続とされる。
【００２７】
図５は、支持部２３の詳細を示す平面図であり、この図５に示されるように、この実施例における支持部２３は、バネ板材から打ち抜き加工されたもので、外周片２３Ａと内周片２３Ｂと撓み片（垂直方向と角度を有する方向にも撓むことが可能な形状）２３Ｃとを備えている。参照符号２３Ｄは、打ち抜き部分を示している。撓み片２３Ｃは、伝達体２４の動きに応じて垂直方向のみならず、垂直方向と角度をなす方向にも適度に動く。
【００２８】
センサカバー２２とホルダー２１とは、特に図示していないが、適当な爪部にて互いを係止する等して組み合わされる。
【００２９】
伝達体２４は、センサカバー２２の内側から外側へ形成し、ネジ２６により脚２３と結合し、第２柔軟弾性部２５が脚２９に設けられる。伝達体２４の先端（凸半球状をなす）と加重部（突起部の先端が凹半球状をなす）１３とは、自由度をもって当接した状態をなす。センサカバー２２と脚２９との間隙ｂおよびセンサカバー２２と伝達体２４との間隙ｃは、伝達部が可動可能とする許容範囲（撓み片が塑性変形を生じない範囲）である。この可動可能とする許容範囲を超える動きを伝達部がしようとしたならば、センサカバー２２と脚２９又はセンサカバー２２と伝達体２４とが当たり、伝達部の過度の動きを防止する。
【００３０】
この荷重検出ユニットは、主に、ホルダー２１側を、例えば、秤のカバー等の設置部に取り付け、脚２９側を床等の土台に置いて使用するものであるが、これに限られるものではない。
【００３１】
このような構成によると、この荷重検出ユニットを取り付けた設置部の荷重を加えた際の撓みや荷重検出ユニットの凹凸のある設置面への設置によって、伝達体２４の凸半球状の先端が加重部１３の凹半球状の先端を有する突起部に対して斜めに荷重を加えることになっても、受感部全体としては、前述した実施例のダイヤフラム型荷重検出センサーと同様に、斜め荷重の水平成分を均一に受けることになり、加重部の突起部に働く方向によっての出力のばらつきが少ないものとなる。
【００３２】
図６は、前述したような本発明によるダイヤフラム型荷重検出センサーを使用した電子秤の一実施例を示す一部破断して示す平面図であり、図７は、図６のＡ−Ａ線断面図である。これら図に示されるように、この実施例の電子秤は、一般的に普及している家庭用体重計（主に、載せ台３０、ベース３１、てこ部３２、ダイヤフラム型荷重検出センサー３３、表示部３４等からなる）である。この実施例では、本発明によるダイヤフラム型荷重検出センサー３３は、てこ部３２の力点（重点（荷重を働かせる点）部３２Ａに働く荷重とつり合わせるために力を働かせる点）部３２Ｂに設けられている。この力点部３２Ｂは、円錐状体とされており、図６において、参照符号３２Ｃは、てこ部３２の支点部を示している。
【００３３】
図７の断面図によく示されているように、ダイヤフラム型荷重検出センサー３３は、ベース３１から切起こして形成されたガイド３１Ａ内に、ゴム材等からなる柔軟弾性部２０を介してベース３１に設けられている。そして、加重部１３の突起部は、円錐状の凹溝を有する形状とされており、てこ部３２の力点部３２Ｂの頂点がこの円錐状の凹溝に合致する。歪ゲージ１４からのリード線１４Ａは、固定部１１の一部に形成される孔を通り、歪ゲージ１４で検出された荷重信号に基づいて荷重値を演算したり制御したりし、また結果を表示する表示部３４を有する電子回路基板３５へと引き出されてそこに接続される。なお、この実施例では、柔軟弾性部２０を設けているが、この柔軟弾性部は必ずしも設けなくてもよい。
【００３４】
図８は、前述したような本発明によるダイヤフラム型荷重検出センサーを使用した電子秤の別の実施例を示す平面図であり、図９は、図８のＢ−Ｂ線断面図である。これら図に示されるように、この実施例の電子秤は、ベース３１と載せ台３０との間の４隅付近の各部分に、本発明によるダイヤフラム型荷重検出センサー３６を設けている。
【００３５】
荷重検出センサー３６は、固定部１１の底面が両面接着テープ１５を用いて柔軟弾性部１６を介してベース３１に接合され、突起部の先端が凸半球状をなしている加重部１３の突起部の凸半球状の先端と載せ台３０の凹半球状をなす受け部３０Ａとが当接するようにして、配設されている。なお、この実施例では、ベース３１の撓みの影響を最小にするために加重部１３の真下に脚３１Ｂを配置しているが、本発明はこれに限定されるものではない。また、この実施例では、柔軟弾性部１６を設けているが、これは、必ずしも設けなくてもよい。
【００３６】
前述したような実施例の電子秤の構成によると、品物等を載せた際の載せ台３０の撓みや凹凸のある設置面への設置によって、てこ部３２の力点部３２Ｂまたは載せ台３０の受け部３０Ａが加重部１３の突起部に対して斜めに荷重を加えることになっても、受感部全体としては、前述した実施例のダイヤフラム型荷重検出センサーと同様に、斜め荷重の水平成分を均一に受けることになり、加重部１３の突起部に働く方向によっての出力のばらつきが少ないものとなる。
【００３７】
図１０は、前述したような本発明による荷重検出ユニットを使用した電子秤の一実施例を示す図であり、図１０の（ａ）は、その平面図であり、図１０の（ｂ）は、その正面図である。これら図に示されるように、この実施例の電子秤は、載せ台３７の４隅の各部分に、前述したような本発明による荷重検出ユニット３８を設けたものである。なお、図１０の（ａ）のＣ−Ｃ線断面図は、図４の断面図の設置部５を載せ台３７に代え示される。
【００３８】
荷重検出ユニット３８は、ホルダー２１側が載せ台３７となるように、荷重検出ユニットの一部と載せ台とが係合するようにして設けられている。歪ゲージ１４からのリード線１４Ａは、載せ台３７に形成した溝に通され、電子回路基板に接続される。この電子回路基板は、基板カバー３９内に配設されていて、歪ゲージ１４で検出された荷重信号に基づいて荷重値を演算したり制御したりするものであり、また、結果を表示する表示部を有するものである。
【００３９】
このような電子秤の構成によれば、品物等を載せた際の載せ台３７の撓みや凹凸のある設置面への設置によって、伝達体２４の凸半球状をなす先端が加重部１３の突起部に対して斜めに荷重を加えることになっても、受感部全体としては、前述した荷重検出ユニットと同様に、斜め荷重の水平成分を均一に受けることになり、加重部１３の突起部に働く方向によっての出力のばらつきが少ないものとなる。
【００４０】
【発明の効果】
斜め荷重が加重部の突起部に働く方向による出力のばらつきを少なくすることができ、したがって、ダイヤフラム型荷重検出センサーの荷重検出精度を上げることができ、ダイヤフラム型荷重検出センサーを組み込んだ荷重検出ユニットの荷重検出精度も上げることができ、また、これらダイヤフラム型荷重検出センサー、荷重検出ユニットを利用することにより電子秤の測定精度を上げることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例としてのダイヤフラム型荷重検出センサーの構成を示す図である。
【図２】図１のダイヤフラム型荷重検出センサーに使用する歪ゲージの詳細構造を示す図である。
【図３】図１のダイヤフラム型荷重検出センサーを設置部に取り付け状態を示す概略断面図である。
【図４】本発明の一実施例としての荷重検出ユニットを、秤の載せ台である設置部に取り付けた状態で示す図である。
【図５】図４の荷重検出ユニットに使用する支持部の詳細を示す平面図である。
【図６】本発明によるダイヤフラム型荷重検出センサーを使用した電子秤の一実施例を示す一部破断して示す平面図である。
【図７】図７のＡ−Ａ線断面図である。
【図８】本発明によるダイヤフラム型荷重検出センサーを使用した電子秤の別の実施例を示す平面図である。
【図９】図８のＢ−Ｂ線断面図である。
【図１０】本発明による荷重検出ユニットを使用した電子秤の一実施例を示す図である。
【図１１】従来のダイヤフラム型荷重検出センサーの一例を示す図である。
【符号の説明】
５  設置部
１１  固定部
１２  起歪部
１３  加重部
１４  歪ゲージ
Ｔ  端子部
Ｓ  受感部
Ｐ  受感部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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