(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷重を支えかつ回転する支持体と、前記支持体の荷重を支えかつ荷重の大きさによって前記支持体が上下に変位するように支える弾性体と、前記支持体を回転させるための回転駆動部と、前記回転駆動部から前記支持体へ回転力を伝達する回転力伝達手段と、前記支持体の上下の変位及び回転に連動しかつ上下方向の変位を回転方向の間隔信号に変換する間隔信号変換手段と、前記間隔信号を検出する間隔信号検出手段を備え、前記間隔信号変換手段は、基準面からの高さによって間隔が変化するように所定の傾斜を持った対向する一対の突起体を前記支持体を中心とする円周上に鉛直方向に設けた構成とし、かつ、前記間隔信号検出手段は基準面から一定の高さに固定され、前記間隔信号変換手段の回転を利用して前記間隔信号を検出する構成とするとともに、対向する一対の突起体は、それぞれ回転方向に対して一定の幅を持ち、それぞれの突起体による出力信号の中心の間隔を間隔信号として検出する構成とした重量検出装置。
【請求項２】
突起体を支持体の回転力伝達手段に設けたことを特徴とする請求項１記載の重量検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被測定物を載置台に乗せ、回転させたまま被測定物の重量を測定できる重量検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来この種の重量検出装置は、例えば公開特許公報昭６２−１６８３６４号公報に示されている。この構成の概略を図６に示す。同図において、載置台１の支持棒は回転駆動モータと共にモータ取り付け板２に接続され、モータ取り付け板２は２枚の平行金属板である板バネ３の一方の共通端に接続されている。板バネ３のもう一方の共通端はロバーバル取り付け板４に固定されている。モータ取り付け板２と板バネ３の接続部には板バネ３と平行になるように可動電極板５ａが接続されている。さらに固定電極板５ｂが可動電極板５ａと対向するようにロバーバル取り付け板４に固定される。被測定物が載置台１に載せられるとその重量に応じて板バネ３が下方に変形し、それに伴い板バネ３の一端に固定されている可動電極板５ａも下方に変位する。従って被測定物が載置台１に載せられた場合可動電極板５ａは下方に移動し固定電極板５ｂとの間隔は重量に応じて広くなる、広くなると平行金属板間の静電容量は減るので両電極間の静電容量を測定することにより重量を決定できる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら従来の重量検出装置では、空気中の湿度によって平行金属板間の誘電率が変わり、そのため静電容量が変化し測定重量に誤差が生じるという問題を有していた。又測定精度を上げるため微妙な金属板間の平行度・距離を調整する必要があり、装置全体が精密で複雑な物になり、それらがコスト高の要因となっていた。
【０００４】
本発明は空気中の湿度に影響されず、しかも構造が簡単で低コストな重量検出装置を提供することを目的としてなされたものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するため、荷重を支えかつ回転する支持体と、前記支持体の荷重を支えかつ荷重の大きさによって前記支持体が上下に変位するように支える弾性体と、前記支持体を回転させるための回転駆動部と、前記回転駆動部から前記支持体へ回転力を伝達する回転力伝達手段と、前記支持体の上下の変位及び回転に連動しかつ上下方向の変位を回転方向の間隔信号に変換する間隔信号変換手段と、前記間隔信号を検出する間隔信号検出手段を備え、前記間隔信号変換手段は、基準面からの高さによって間隔が変化するように所定の傾斜を持った対向する一対の突起体を前記支持体を中心とする円周上に鉛直方向に設けた構成とし、かつ、前記間隔信号検出手段は基準面から一定の高さに固定され、前記間隔信号変換手段の回転を利用して前記間隔信号を検出する構成とするとともに、対向する一対の突起体は、それぞれ回転方向に対して一定の幅を持ち、それぞれの突起体による出力信号の中心の間隔を間隔信号として検出する構成としてある。
【０００６】
本発明の重量検出装置の構成によれば、重量検出に際し、支持体に荷重を与えると、荷重に応じて支持体が上下方向に変位し、支持体に連動している間隔信号変換手段も荷重に応じて上下方向に変位する。間隔信号変換手段には支持体を中心とした円周上に鉛直（上下）方向に所定の傾斜を持った対向する一対の突起体が形成されているため、例えば光センサー等の間隔信号検出手段により、基準面から一定の高さで、突起体が一定の早さで回転することを利用して一対の突起体の間隔を測定すると、突起体（間隔信号変換手段）の上下方向の位置に応じて測定される一対の突起体の間隔も変化する。測定した一対の突起体の間隔を重量に対応させれば重量が正確に検出できることになる。この構成によると、荷重の大きさを円周上の所定の傾斜を持った対向する一対の突起体の円周方向の間隔として測定するので、空気中の湿度に関係なく正確に重量を検出できる。さらに一対の突起体（間隔信号変換手段）を回転力伝達手段と一体で構成すればより部品点数の少ない簡単で安価な構成とすることが出来る。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の重量検出装置は、重量検出装置において、荷重を支えかつ回転する支持体と、
前記支持体の荷重を支えかつ荷重の大きさによって前記支持体が上下に変位するように支える弾性体と、前記支持体を回転させるための回転駆動部と、前記回転駆動部から前記支持体へ回転力を伝達する回転力伝達手段と、前記支持体の上下の変位及び回転に連動しかつ上下方向の変位を回転方向の間隔信号に変換する間隔信号変換手段と、前記間隔信号を検出する間隔信号検出手段を備え、前記間隔信号変換手段は、基準面からの高さによって間隔が一定の割合で変化するように所定の傾斜を持った対向する一対の突起体を前記支持体を中心とする円周上に鉛直方向に構成した構造であり、前記間隔信号検出手段は基準面から一定の高さに固定され、前記間隔信号変換手段の回転を利用して前記間隔信号を検出する構成である。この構成によると、荷重の大きさに応じて突起体の基準面からの高さが変化するため所定の傾斜を持った対向する一対の突起体の円周方向の間隔も同じように変化する。突起体の間隔を基準面から一定の高さで間隔信号として検出すれば荷重の大きさが決定できる。荷重の大きさを対向する一対の突起体の間隔として測定するので空気中の湿度に関係なく正確に重量を検出できる。さらに一対の突起体（間隔信号変換手段）を回転力伝達手段と一体で構成すればより部品点数の少ない簡単な構成とすることが出来る。また対向する一対の突起体を、それぞれ回転方向に対して一定の幅を持つようにし、それぞれの突起体による出力信号の中心の間隔を間隔信号として検出する構成とすれば温度依存性のない優れた精度を持つ重量検出装置とすることが出来る。
【０００８】
【実施例】
（実施例１）
以下、本発明の一実施例について図面を用いて説明する。図１から図４は本発明の実施例における重量検出装置の構成を示す。
【０００９】
図１（ａ）は本発明の側面から見た要部断面図である。図１（ｂ）は同装置の上面図。
図１（ｃ）は図１（ａ）に示したＡ矢視の要部構成図である。図１（ａ）および図１（ｂ）で６は荷重を支えかつ回転する支持体で上部に図示しない受け皿を取り付けその上に被測定物を載置する。７は支持体６の荷重を支えかつ荷重の大きさによって支持体６が上下に移動可能に支持する弾性体である。弾性体７は弾性に優れた板バネで構成されている。又コイルバネでも良く板バネに限定する物ではない。８は支持体６を一定速度で回転させるための回転駆動部で、回転駆動部８で発生した回転力は２つの歯車で構成された回転力伝達手段（９ａ、９ｂ）により支持体６に伝達される。回転力伝達手段９ｂと支持体６は例えば接続ピン等により固定されている。１０は間隔信号変換手段で円柱状の穴に形成された凹部に支持体６が圧入され固定されている。間隔信号変換手段１０には支持体６を中心とする円周面の端に鉛直方向下向きに図１（ｃ）に示す対向する一対の突起体１１及び突起体１２が形成されている。突起体１１及び突起体１２は回転方向に対して一定の幅を持ちかつ所定の角度で傾斜し対向している、また中心線に対し対称形をなす。なお突起体１１及び突起体１２は所定の角度で対向していれば良く対称形でなくとも本発明の効果は得られる。１３は発光素子と受光素子からなる間隔信号検出手段でフォトインタラプタとして市販されているものである。間隔信号検出手段１３は間隔信号変換手段１０が回転したときに突起体１１及び１２が間隔信号検出手段１３の凹部の発光素子の光軸１４を遮るように基準面から一定の高さの位置に設置される。なお間隔信号検出手段１３は発光素子と受光素子が分離した構成でも良く発光素子の光軸上に突起体１１及び突起体１２を挟む位置にそれぞれを固定すればよい。支持体６及び間隔信号変換手段１３は貫通孔が設けられた第一の筐体１５及び第二の筐体１６により固定される。
【００１０】
次に動作原理を説明する。支持体６の上部に設置される受け皿に被測定物が載置されると、被測定物の重量に応じて支持体６が鉛直方向に荷重を受ける。支持体６は間隔信号変換手段１３を介して弾性体７により支えられているため荷重に応じた所定の下降距離で平衡を保つ。間隔信号変換手段１０・突起体１１・突起体１２も支持体６と同様の動きをする。当然被測定物の重量が重くなると下降距離も大きくなる。一方間隔信号検出手段１３は基準面から一定の高さに固定されているため、内蔵された発光素子の光軸１４も基準面から一定の高さに保たれる。被測定物の重量が大きいほど間隔信号変換手段１０は大きく下降するので図１（ｃ）に示すように光軸１４の軌跡は重量大の時１４ａまた重量小の時１４ｂとなり、被測定物の重量が大きいほど突起体１１及び突起体１２の上側を通る。（実際は突起体１１・突起体１２が移動する）。突起体１１・突起体１２は図１（ｃ）のように傾斜を持った対向する突起形状なので光軸１４が通過する部分の突起体１１・突起体１２の互いの間隔は重量が大きいほど広くなる。このように突起体１１及び突起体１２の光軸上の間隔を測定すれば重量に応じた出力を得ることが出来る。
【００１１】
実施例１では突起体１１・突起体１２の間隔を間隔信号変換手段１０が一定の速度で回転することを利用し間隔信号検出手段１３のセンサー出力時間として検出している。図２に検出回路を示す。図２に置いて間隔信号検出手段１３は発光素子１３ａと受光素子１３ｂからなる。受光素子１３ｂの出力はデジタル信号としてコネクター番号４から取り出される。図３に受光素子１３ｂからの出力信号波形を示す。図２の回路に置いて出力信号は受光素子１３ｂに光が当たっているときＨｉｇｈ（５Ｖ）出力となり、逆に突起体１１及び突起体１２により遮られて受光素子１３ｂに光が当たらない時Ｌｏｗ（０Ｖ）出力となる。図３（ａ）は被測定物の重量が軽いとき、図３（ｂ）は被測定物の重量が重いときの出力信号の波形を示す。被測定物が軽い場合は対向する突起体１１及び突起体１２が光軸１４を遮る間隔（時間）が小さいので（図１（ｃ）参照）、出力信号がＬｏｗ出力となる間隔時間（ｔ１）が被測定物が重い場合のＬｏｗ出力間隔時間（ｔ２）に比べて短くなる（ｔ１＜ｔ２）。このように受光素子１３ｂからのデジタル出力信号間隔時間が被測定物の重量に応じて変化するのでデジタル出力信号間隔時間を重量の関数として処理してやれば被測定物の重量を精度良く決定できるのである。
【００１２】
この構成によると、荷重の大きさを支持体を中心とした円周上の鉛直面に形成された所定の傾斜を持つ一対の棒状の突起体の円周方向の間隔に対応するデジタル信号として測定するので、空気中の湿度に関係なく正確に重量を検出できる。又構成も簡単で部品点数も少なく経済的に有利な装置である。
【００１３】
次に本発明が温度依存性に優れていることを説明する。図４は被測定物が一定の重量の時の周囲温度の差によるデジタル信号波形を示す。図４（ａ）は周囲温度Ｔａ℃の時の受光素子１３ｂのデジタル出力波形、図４（ｂ）は周囲温度Ｔｂ℃の時の出力波形であり、Ｔａ℃＜Ｔｂ℃の関係がある。このとき周囲温度Ｔａ℃時の出力Ｌｏｗ時間（突起体１１及び突起体１２による光軸１４の遮蔽）をｔ３としＬｏｗ出力とＬｏｗ出力の間のＨｉｇｈ出力時間をｔ４とすると、周囲温度Ｔｂ℃時のそれぞれの時間はｔ３＋ｔｈ１＋ｔｈ２およびｔ４−ｔｈ１−ｔｈ２となる。これは次のように理解される。一般に周囲温度が上がると発光素子（発光ダイオード等）は発光量が落ちるため受光素子の出力はＯｆｆしやすく逆にＯｎしにくくなる、従って突起体１１および突起体１２の遮蔽による光軸１４遮断のタイミングはｔｈ１だけ早くなる、又逆に突起体が通り過ぎるときの出力の復帰タイミングはｔｈ２だけ遅くなるのである。しかし突起体１１の光軸１４の遮蔽によるＬｏｗ出力時間の中点と突起体１２による出力Ｌｏｗ時間の中点の間隔を突起体１１及び突起体１２による間隔信号時間とすればＴａ℃及びＴｂ℃どちらも同じ時間ｔ３＋ｔ４となる。このように突起体１１および突起体１２によるＬｏｗ出力時間のそれぞれの中点の間隔を間隔信号値として重量を計算すれば周囲温度に依存しない正確な重量値を算出することが出来る。
【００１４】
（実施例２）
図５に実施例２の要部断面図を示す。実施例１と異なる点は、間隔信号変換手段である突起体１１及び１２を回転力伝達手段９ｂに設けたことであり、この構成にすれば間隔信号変換手段を別部品で構成する必要がなく、部品点数が減りコスト的に有利な装置とすることが出来る。
【００１５】
【発明の効果】
以上のように本発明の重量検出装置は、重量検出装置において、荷重を支えかつ回転する支持体と、前記支持体の荷重を支えかつ荷重の大きさによって前記支持体が上下に変位するように支える弾性体と、前記支持体を回転させるための回転駆動部と、前記回転駆動部から前記支持体へ回転力を伝達する回転力伝達手段と、前記支持体の上下の変位及び回転に連動しかつ上下方向の変位を回転方向の間隔信号に変換する間隔信号変換手段と、前記間隔信号を検出する間隔信号検出手段を備え、前記間隔信号変換手段は、基準面からの高さによって間隔が一定の割合で変化するように所定の傾斜を持った対向する一対の突起体を前記支持体を中心とする円周上に鉛直方向に構成した構造であり、前記間隔信号検出手段は基準面から一定の高さに固定され、前記間隔信号変換手段の回転を利用して前記間隔信号を検出する構成である。
【００１６】
この構成によると、荷重の大きさに応じて突起体の基準面からの高さが変化するため、所定の傾斜を持った対向する一対の突起体の間隔を基準面から一定の高さで検出すればその間隔の大きさに応じて荷重量が決定できる。荷重の大きさを対向する一対の突起体の間隔として測定するので空気中の湿度に関係なく正確に重量を検出できる。さらに一対の突起体（間隔信号変換手段）を回転力伝達手段と一体で構成すればより部品点数の少ない簡単な構成とすることが出来る。また対向する一対の突起体を、それぞれ回転方向に対して一定の幅を持つようにし、それぞれの突起体による出力信号の中心の間隔を間隔信号として検出する構成とすれば温度依存性のない優れた精度を持つ重量検出装置とすることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】  （ａ）本発明の実施例１の重量検出装置の一部切欠き要部側面断面図
（ｂ）同重量検出装置の上面図
（ｃ）同重量検出装置の要部Ａ矢視図
【図２】  同重量検出装置の間隔信号検出手段の信号処理回路図
【図３】  （ａ）同重量検出装置の小重量による間隔信号を示す図
（ｂ）同重量検出装置の大重量による間隔信号を示す図
【図４】  （ａ）同重量検出装置の周囲温度がＴａ℃の時の間隔信号を示す図
（ｂ）同重量検出装置の周囲温度がＴｂ℃の時の間隔信号を示す図
【図５】  本発明の実施例２の重量検出装置の側面一部切欠き要部断面図
【図６】  従来の重量検出装置を示す正面図
【符号の説明】
６  支持体
７  弾性体
８  回転駆動部
９  回転力伝達手段
１０  間隔信号変換手段
１１・１２  突起体
１３  間隔信号検出手段
【図１】
0003948129.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0003948129.tif 000006
【図６】
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