(57)【要約】【課題】  載置部の撓みを回避し安定した重量測定可能とする多点式秤を提供する。【解決手段】  載置部にかかる荷重を複数の重量センサユニットによって計量する多点式秤において、重量センサユニットは、感歪部を有する重量センサと、載置部にかかる荷重を受ける第１柔軟弾性部材と、第１柔軟弾性部材からの荷重を重量センサに伝達する荷重伝達部と、重量センサの支点部を支持する荷重支持部と、荷重支持部にかかる荷重を受け、第１柔軟弾性部材の変形に応じて、重量センサの感歪部にかかる荷重方向を垂直に保つ第２柔軟弾性部材とを有して成り、載置部の撓みの影響を軽減して重量センサに伝達することにより、重量センサのねじれを回避することが可能である。また、載置台の撓みの影響が少ないことからより広い面積の載置台に対応可能であり、載置台も、剛体に近似した部材又は構造体にする必要が無く、安価で軽量な部材又は構造体とすることが可能である。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
載置部にかかる荷重を複数の重量センサユニットによって計量する多点式秤において、
前記重量センサユニットは、
感歪部を有する重量センサと、
前記載置部にかかる荷重を受ける第１柔軟弾性部材と、
前記第１柔軟弾性部材からの荷重を重量センサの力点部に伝達する荷重伝達部と、
前記重量センサの支点部を支持する荷重支持部と、
前記荷重支持部にかかる荷重を受け、前記第１柔軟弾性部材の変形に応じて、前記重量センサの感歪部にかかる荷重方向を垂直に保つ第２柔軟弾性部材とを有して成ることを特徴とする多点式秤。
【請求項２】
前記複数の重量センサユニットの前記第２柔軟弾性部材を所定の位置に一体的に固定する固定部を更に有することを特徴とする請求項１記載の多点式秤。
【請求項３】
前記固定部の底面に、設置面の傾斜又は凹凸に合わせて自由に可動する脚部を複数有することを特徴とする請求項２記載の多点式秤。
【請求項４】
前記脚部は、前記固定部に配した球面凸部に接し、前記球面凸部よりもＲ径の大きい球面凹部を備え、前記球面凸部と前記球面凹部との接触点を支点とし、前記設置面に対する脚部の向きを変更することを特徴とする請求項３記載の多点式秤。
【請求項５】
前記脚部は、設置面から固定部までの高さを調整する脚部調整部材を更に備えて成ることを特徴とする請求項３記載の多点式秤。
【請求項６】
前記第１及び第２柔軟弾性部材は、ゴム材であることを特徴とする請求項１記載の多点式秤。
【請求項７】
前記第１及び第２柔軟弾性部材は、Ｏリングであることを特徴とする請求項１記載の多点式秤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の重量センサユニットを備えた多点式秤に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の多点式秤を、図４から図６に示したベビースケールを例に説明する。図４は外観図であり、図５は図４のＡ−Ａ断面図であり、図６は図５の荷重時の動作を示す図である。
【０００３】
図４の外観図に示されるベビースケールは、ベビースケール１の左右の長さが、ベビーを載置台２に寝かせて測定するために６６０ｍｍ（約２６インチ）にもなる。この載置台２は、手前側が下方に傾斜し、中央部が緩やかなＵ字形で、奥側も下方に傾斜している。そして、手前側の傾斜面の中央に液晶等からなるディスプレイ３、電源オン及び風袋のスイッチ４、電源オフのスイッチ５が載置台２に一体的に設けられる。このベビースケール１は、前記載置台２の４隅近傍に各１つの重量センサユニットを備えて成る４点式体重計である。
【０００４】
図５に示すＡ−Ａ断面図は、前記４つの重量センサユニットの内、長手方向の２隅に備えた２つの重量センサユニットＳ１及びＳ２の中央から切断した断面図であり、ベビースケール１を床面等の設置面Ｇに対して設置した状態である。また図示しないが、奥側の２隅にも同様に２つの重量センサユニットＳ３及びＳ４を配して成る。
【０００５】
重量センサユニットＳ１は、例えば、米国特許第４，９９３，５０６号明細書に示されるような、歪ゲージを備えた感歪部６ａを有する公知の重量センサ６を用い、前記重量センサ６の力点部を略円盤状の荷重伝達部である荷重伝達板７を介して前記載置台２を支える筐体９に固定し、支点部を略円盤状の荷重支持部である荷重支持板８を介して固定脚部１０に固定して成り、保護カバー１１に覆われて保護されて構成する。
【０００６】
【特許文献１】米国特許第４，９９３，５０６号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前記ベビースケール１の重量測定においては、図６に示すように、荷重に伴って生じる前記載置台２及び筐体９の撓みに従い、前記荷重伝達板７が傾斜することにより、前記重量センサ６の力点部に対して荷重が傾斜してかかる。このとき、重量センサ６の支点部を支える荷重支持板８が固定脚部１０により設置面Ｇに固定されていることから、荷重センサ６の支点部は傾斜しない。したがって、前記重量センサ６の力点部にかかる荷重の傾斜により、重量センサ６の感歪部６ａにねじれを生じ、ねじれによるモーメントが発生する。このねじれによるモーメントの影響は、感歪部６ａの歪ゲージに作用し、重量測定が正確にできなくなるばかりでなく、荷重量に応じて傾斜度合いも変化することから、前記感歪部６ａに対するねじれの影響度合いも変化するため、重量測定の直線性能を著しく低下させる傾向がある。
【０００８】
また、上述のような感歪部６ａのねじれを解消するため、重量センサ６の支点部を可動とすることにより、載置台２の撓み方向に合わせて重量センサ６全体を傾けて、載置台２にかかる荷重が常に重量センサ６の感歪部６ａに垂直にかかるようにしたものがある。この場合例えば、前記荷重支持板８と固定脚部１０との間に硬球と球面凹部とからなる公知の可動機構を用い、硬球が球面凹部上を転がることにより傾斜に対応し、荷重支持板８を自由に傾斜させるものである。しかしながら、載置台２の面積が大きく又は柔軟になるほど載置台２にはより大きな撓みが発生し、傾斜度合いも大きくなることから、前記可動機構のずれを生じやすく測定精度を低下させる可能性があった。
【０００９】
また、載置台２を材質又は構造的に剛体に近似させることにより撓みを抑え、感歪部６ａにかかる荷重の傾斜を軽減させるものもあるが、秤自体が重くなる上にコストアップになっていた。
【００１０】
更に、前記重量センサユニットＳ１、Ｓ２、Ｓ３及びＳ４は、各々独立に筐体９に取り付けられているため、例えば、載置台２に横方向からの側圧を受けた場合、ベビースケール１の設置状態により、設置面Ｇに対する各固定脚部１０及び荷重支持板８の位置ずれが、前記重量センサユニットＳ１、Ｓ２、Ｓ３及びＳ４に各々独立に発生する。各位置ずれに伴い各重量センサ６の支点部の初期状態からのずれが生じることにより、この各支点部のずれが各感歪部６ａに各々ねじりモーメント又は曲げモーメントを発生させる。前記各モーメントは前記重量センサユニットＳ１、Ｓ２、Ｓ３及びＳ４によって各々異なるため、前記４つの重量センサ６により構成される公知のホイートストンブリッジ回路の４辺のバランス及び直線性能の崩れを誘発し、測定精度に悪影響を与える場合があった。
【００１１】
従って本発明は上述の問題点を解決し、載置部の撓みを回避し安定した重量測定を可能とする多点式秤を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために本発明は、載置部にかかる荷重を複数の重量センサユニットによって計量する多点式秤において、前記重量センサユニットは、感歪部を有する重量センサと、前記載置部にかかる荷重を受ける第１柔軟弾性部材と、前記第１柔軟弾性部材からの荷重を重量センサの力点部に伝達する荷重伝達部と、前記重量センサの支点部を支持する荷重支持部と、前記荷重支持部にかかる荷重を受け、前記第１柔軟弾性部材の変形に応じて、前記重量センサの感歪部にかかる荷重方向を垂直に保つ第２柔軟弾性部材とを有して成る多点式秤を提供する。
【００１３】
また、前記複数の重量センサユニットの前記第２柔軟弾性部材を所定の位置に一体的に固定する固定部を更に有する。
【００１４】
また、前記固定部の底面に、設置面の傾斜又は凹凸に合わせて自由に可動する脚部を複数有する。
【００１５】
また、前記脚部は、前記固定部に配した球面凸部に接し、前記球面凸部よりもＲ径の大きい球面凹部を備え、前記球面凸部と前記球面凹部との接触点を支点とし、前記設置面に対する脚部の向きを変更する。
【００１６】
また、前記脚部は、設置面から固定部までの高さを調整する脚部調整部材を更に備えて成る。
【００１７】
また、前記第１及び第２柔軟弾性部材は、ゴム材である。
【００１８】
更に、前記第１及び第２柔軟弾性部材は、Ｏリングである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の多点式秤は、載置部にかかる荷重を複数の重量センサユニットによって計量する多点式秤において、前記重量センサユニットは、感歪部を有する重量センサと、前記載置部にかかる荷重を受ける第１柔軟弾性部材と、前記第１柔軟弾性部材からの荷重を重量センサの力点部に伝達する荷重伝達部と、前記重量センサの支点部を支持する荷重支持部と、前記荷重支持部にかかる荷重を受け、前記第１柔軟弾性部材の変形に応じて、前記重量センサの感歪部にかかる荷重方向を垂直に保つ第２柔軟弾性部材とを有して成ることから、荷重による載置部の撓みの影響を軽減して重量センサに伝達することが可能であり、重量センサのねじれを回避することが可能である。また、載置台の撓みの影響が少ないことからより広い面積の載置台に対応可能であり、載置台も、剛体に近似した部材又は構造体にする必要が無く、安価で軽量な部材又は構造体とすることが可能である。
【００２０】
また、前記複数の重量センサユニットの前記第２柔軟弾性部材を所定の位置に一体的に固定する固定部を更に有することから、前記多点式秤へ横方向からの側圧を受けた場合等でも、各重量センサが独立に異なるずれを生じることなく、同方向に一体的に移動するため、重量算出用の合成回路上においては、感歪部にかかるモーメントの影響が相殺される。また、前記側圧が解除されれば、各重量センサ間の状態を崩すことなく初期状態に戻るため、直線性能を保つことが可能である。
【００２１】
また、前記固定部の底面に、設置面の傾斜又は凹凸に合わせて自由に可動する脚部を複数有することから、常に前記載置台及び重量センサユニットを水平に保ち、精度の高い測定が可能である。
【００２２】
また、前記脚部は、前記固定部に配した球面凸部に接し、前記球面凸部よりもＲ径の大きい球面凹部を備え、前記球面凸部と前記球面凹部との接触点を支点とし、前記設置面に対する脚部の向きを変更することから、設置面に対し前記脚部がしっかり接触し、且つ前記脚部の傾きによらず、固定部に対して垂直方向に荷重を受けることが可能であり、精度の高い測定が可能である。
【００２３】
また、前記脚部は、設置面から固定部までの高さを調整する脚部調整部材を更に備えて成ることから、設置面の傾斜によらず、前記載置台及び重量センサユニットを水平に保つことが可能である。
【００２４】
前記第１及び第２柔軟弾性部材はゴム材であることから、前記載置部の撓みによる傾斜の荷重方向の変動を前記各柔軟弾性部材内で分散し、重量センサに荷重方向の変動の影響を軽減することが可能である。また、例えばＯリング等汎用性の高い部材を用いることにより安価に形成可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明の多点式秤は、載置部にかかる荷重を複数の重量センサユニットによって計量する多点式秤において、前記重量センサユニットは、感歪部を有する重量センサと、前記載置部にかかる荷重を受ける第１柔軟弾性部材と、前記第１柔軟弾性部材からの荷重を重量センサの力点部に伝達する荷重伝達部と、前記重量センサの支点部を支持する荷重支持部と、前記荷重支持部にかかる荷重を受け、前記第１柔軟弾性部材の変形に応じて、前記重量センサの感歪部にかかる荷重方向を垂直に保つ第２柔軟弾性部材とを有して成る。
【００２６】
また、前記複数の重量センサユニットの前記第２柔軟弾性部材を所定の位置に一体的に固定する固定部を更に有して構成する。
【００２７】
また、前記固定部の底面に、設置面の傾斜又は凹凸に合わせて自由に可動する脚部を複数有して構成する。
【００２８】
また、前記脚部は、前記固定部に配した球面凸部に接し、前記球面凸部よりもＲ径の大きい球面凹部を備え、前記球面凸部と前記球面凹部との接触点を支点とし、前記設置面に対する脚部の向きを変更するものである。
【００２９】
また、前記脚部は、設置面から固定部までの高さを調整する脚部調整部材を更に備えて成る。
【００３０】
また、前記第１及び第２柔軟弾性部材は、ゴム材で構成する。
【００３１】
更に、前記第１及び第２柔軟弾性部材は、Ｏリングで構成する。
【実施例１】
【００３２】
本発明の実施例を４点式ベビースケールを例に説明する。本発明は載置台にかかる荷重を柔軟弾性部材を介して重量センサに伝達することにより、荷重による載置台の撓みが重量センサに及ぼす影響を抑え、重量センサにほぼ垂直な荷重をかけ、更に重量センサの支点側にも柔軟弾性部材を設けることにより重量センサの感歪部にかかる微小なねじれを回避することにより、直線性能の向上を可能とするものである。また、より大きな面積の載置台に対応可能とし、載置台の材質も剛体に近似する部材又は構造にする必要がなく、軽量で安価な部材又は構造とすることが可能である。
【００３３】
更に、支点側の柔軟弾性部材を介して４つの重量センサ全てを固定板によって一体的に固定することにより、例えば、載置台の横方向から加えられた側圧に対しては、前記柔軟弾性部材により圧力を緩衝すると共に、前記４つの重量センサは各々独立した異なるずれを生じることなく一体的に移動するため、４つの重量センサにより構成されるホイートストンブリッジ回路上において、前記側圧によって各重量センサの感歪部に作用するモーメントの影響は相殺され、ブリッジの４辺のバランスを保つことを可能とするものである。また、前記側圧が解除されれば、各重量センサ間の状態を崩すことなく初期状態に戻るため、初期値及び直線性能を保つことが可能である。
【００３４】
本実施例のベビースケール１００の外観図は前述の図４に記載のベビースケール１と同様である。本発明の実施例のＡ−Ａ断面図を図１に示す。ここで、Ａ−Ａ断面は、前述の図５同様、前記４つの重量センサユニットの内、長手方向の２隅に備えた２つの重量センサユニットＳ１及びＳ２の中央から切断した断面図である。前記図５と共通部分は同じ符号を用い、重量センサユニットＳ１の構成を説明する。
【００３５】
重量センサ６の力点部には載置台２及び筐体９にかかる荷重を伝達する荷重伝達板７を固定して成り、同じく支点部には荷重支持板８を固定して成る。前記荷重伝達板７はボルト２１をネジ止めして備える。前記ボルト２１は、筐体９に直接固定されず、筐体９に配した開口部９ａを介して上下にスライド可能に設けられている。この時ボルト２１の頭部が筐体９内にあり、上下にスライドしてもボルト頭部が開口部９ａから抜けないようになっており、前記ボルト２１は無荷重時及び荷重時に前記開口部９ａに接触しない程度の外径を有する。更に、荷重伝達板７は、円柱状の第１柔軟弾性部材２２を介して筐体９に接触して成り、前記第１柔軟弾性部材２２は発砲ゴムで形成され、前記荷重伝達板７中央に接着されて成るものである。
【００３６】
また、荷重支持板８は、径の大きいほうを上面とする略円錐台状の第２柔軟弾性部材２３の上面側に、図示しないビス止めにより固定される。前記第２柔軟弾性部材２３の下面側には内部にナットを埋め込んで形成され、開口部２４ａを有する固定板２４に接し、前記第２柔軟弾性部材に形成したナットに嵌合する、丸型頭部を有する丸頭ネジ２５を締め付けることにより、前記荷重支持板８、第２柔軟弾性部材２３及び固定板２４を一体的に固定する。
【００３７】
前記丸頭ネジ２５は、設置面Ｇに置かれた脚部２６の中央に設けた球面凹部２６ａに接するように配されている。前記球面凹部２６ａの球面は前記丸頭ネジ２５の丸型頭部よりもＲ径が大きいものである。
【００３８】
前記脚部２６は固定板２４に設けられた開口部２４ｂを貫通するフック部２６bを有すると共に、略円柱状に構成され、外周部にネジ部２６ｃが形成される。更に前記脚部２６は、前記ネジ部２６ｃに勘合する内周部２７ｃを有する脚部調整部材２７を備え、前記脚部調整部材２７を回転させることにより、脚部２６は２つのフック部２６ｂが固定板２４の開口部２４ｂに係止されているので回転せずに、ネジ部２６ｃ及び２７ｃにより脚部２６を押し上げることにより高さ調整をするものであり、例えば、設置面Ｇの傾斜又は凹凸がある場合でも、前記ベビースケール１００を水平に保たせることが可能となる。
【００３９】
以上、重量センサユニットＳ１の構成を例示したが、他の重量センサユニットＳ２、Ｓ３及びＳ４も、前記重量センサユニットＳ１と同じ構成であるので説明を省略する。
【００４０】
ここで、前記固定板２４は、図２に示す本実施例のベビースケール１００の底面図で示すように、４つの重量センサユニットＳ１、Ｓ２、Ｓ３及びＳ４を、各々第２柔軟弾性部材２３を介して一体的に接続する構成になっている。
【００４１】
また図示しないが、前記４つの重量センサユニットＳ１、Ｓ２、Ｓ３及びＳ４は、前記ベビースケール１００内部において公知のホイートストンブリッジ回路を構成し、４つの重量センサ６により各々検出した重量値を加算して求めるよう構成したものである。よって、前記固定板２４により４つの重量センサユニットＳ１、Ｓ２、Ｓ３及びＳ４を一体的に接続したことにより、例えば、載置台２に横方向からの側圧を受けた場合でも、前記柔軟弾性部材により圧力を緩衝すると共に、４つの重量センサ６は同方向に一体的に移動するため、前記ホイートストンブリッジ回路上において、前記側圧によって各感歪部６ａに作用するねじり又は曲げモーメントの影響は相殺され、前記ホイートストンブリッジ回路の４辺のバランスを保つことが可能である。また、前記側圧が解除されれば、各重量センサ間の状態を崩すことなく初期状態に戻るため、初期値及び直線性能を保つことが可能である。
【００４２】
続いて、図３を用いて、重量センサユニットＳ１を例に荷重時の動作を説明する。ここで、重量センサユニットＳ２、Ｓ３及びＳ４も同様に動作するため説明を省略する。
【００４３】
前記ベビースケール１００に大きな荷重がかかると載置台２及び筐体９に撓みを生ずる。このとき筐体９により重量センサユニットＳ１に対して斜め方向に加えられた荷重は、筐体９に接する前記第１柔軟弾性部材２２が柔軟に変形することにより、前記荷重による斜め方向にかかる力を分散させ、前記第１柔軟弾性部材２２に接する荷重伝達板７に対して垂直方向の力を加えようと働く。これにより前記荷重伝達板７の傾きは載置台２の傾きに対して顕著に小さくなる。このときボルト２１は筐体９の開口部９ａに対して非接触でスライドするため、前記荷重伝達板７には前記第１柔軟弾性部材２２によってのみ荷重が伝達される。
【００４４】
前記荷重伝達板７の微少傾斜変動は重量センサ６の感歪部６ａのねじれの原因となるが、荷重支持板８に配設された第２柔軟弾性部材２３が、重量センサ６自体を前記荷重伝達板７の微少傾斜に合わせて傾斜させるように変形することにより、荷重のベクトル方向は重量センサ６に対して垂直に維持されるものである。
【００４５】
以上より、載置台２及び筐体９に大きな撓みが生じても、重量センサ６の力点部及び支点部にずれを生じることなく、直線性能の安定した重量測定を可能とするものである。
【００４６】
なお、本実施例においては、４つの重量センサユニットＳ１、Ｓ２、Ｓ３及びＳ４を備えた４点式秤を例としたが、前記重量センサユニットを３つ以上用いた多点式秤であれば、何れも適用可能である。
【００４７】
また、第１柔軟弾性部材２２及び第２柔軟弾性部材２３は、各々円柱状及び円錐台状に形成したが、荷重伝達板７及び荷重支持板８に各々適切に取り付け可能であり、重量センサ６にかかるねじれを回避できるものであれば良いため、形状はこれに限るものではなく、例えば既存のＯリング等を用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本実施例の多点式秤のＡ−Ａ断面図である。
【図２】本実施例の多点式秤の底面図である。
【図３】図１の荷重時の状態を示す部分図である。
【図４】従来の多点式秤の外観図の一例である。
【図５】図４のＡ−Ａ断面図である。
【図６】図５の荷重時の状態を示す図である。
【符号の説明】
【００４９】
１，１００  ベビースケール
２  載置台
３  ディスプレイ
４  電源オン及び風袋スイッチ
５  電源オフスイッチ
６  重量センサ
６ａ  歪ゲージ
７  荷重伝達板
８  荷重支持板
９  筐体
９ａ  開口部
１０  固定脚部
１１  保護カバー
２１  ネジ
２２  第１柔軟弾性部材
２３  第２柔軟弾性部材
２４  固定板
２４ａ  開口部
２４ｂ  開口部
２５  ネジ
２６  脚部
２６ａ  球面凹部
２６ｂ  フック部
２６ｃ  ネジ部
２７  脚部調整部材
２７ｃ  ネジ部
【図１】
2005148069.tif 000003
【図２】
2005148069.tif 000004
【図３】
2005148069.tif 000005
【図４】
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【図５】
2005148069.tif 000007
【図６】
2005148069.tif 000008