(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のコイルと前記第１のコイルの軸心に配された中実ロッド状の第１の磁性体を含んで構成される第１の検出部と、
第２のコイルと前記第２のコイルの軸心に配された中実ロッド状の第２の磁性体を含んで構成される第２の検出部と、
前記第１の検出部と前記第２の検出部を収納し、前記第１の磁性体に作用する荷重が前記第２の磁性体に作用しないよう構成されている１つのケースとを有し、
前記第１のコイルによって前記第１の磁性体を磁化させ、
前記第２のコイルによって前記第２の磁性体を磁化させ、
前記第１の磁性体に直接荷重を作用させてインダクタンス変化を生じさせ、
前記第１の磁性体のインダクタンスと前記第２の磁性体のインダクタンスの差によって荷重を検出することを特徴とする荷重検出装置。
【請求項２】
前記第１の磁性体と、前記第２の磁性体は同一材料からなることを特徴とする請求項１記載の荷重検出装置。
【請求項３】
前記第１の検出部と、前記第２の検出部は、前記第１のコイル及び前記第２のコイルの軸心方向に直列に配置されることを特徴とする請求項１記載の荷重検出装置。
【請求項４】
前記ケースは、前記第１の検出部と、前記第２の検出部を隔てる壁を有することを特徴とする請求項３記載の荷重検出装置。
【請求項５】
前記第１の磁性体は、その一端が前記ケースから突出する上端部を有し、前記上端部には非磁性材料からなるジョイントが取り付けられていることを特徴とする請求項１記載の荷重検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁性体に直接作用する荷重を電磁気的に検出する荷重検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
弾性部材に作用する荷重を計測する荷重センサとしては歪ゲージ式ロードセルが知られており、このロードセルは荷重を受けて弾性変形する弾性部材の歪を計測するものであって、この計測された歪みに基づいて弾性部材に作用する荷重が算出される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、歪ゲージ式ロードセルは強度的に弱く、ダイナミックレンジ（使用する荷重のレンジ）が広く取れないために定格荷重以上の力に対する許容度が小さく、大きな定格のものは小さな荷重に対する測定精度が確保できず、又、出力信号が微弱であるために信号処理回路が複雑化し、高価であるという問題があった。
【０００４】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、構造が単純で強度的に強く、ダイナミックレンジが広く取れ、小型軽量化及びコストダウンが可能で、高いフィーリング感が得られるとともに、取り扱い及び調整が容易で特に移動用に適する荷重検出装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、荷重検出装置は第１のコイルと前記第１のコイルの軸心に配された中実ロッド状の第１の磁性体を含んで構成される第１の検出部と、第２のコイルと前記第２のコイルの軸心に配された中実ロッド状の第２の磁性体を含んで構成される第２の検出部と、前記第１の検出部と前記第２の検出部を収納し、前記第１の磁性体に作用する荷重が前記第２の磁性体に作用しないよう構成されている１つのケースとを有し、前記第１のコイルによって前記第１の磁性体を磁化させ、前記第２のコイルによって前記第２の磁性体を磁化させ、前記第１の磁性体に直接荷重を作用させてインダクタンス変化を生じさせ、前記第１の磁性体のインダクタンスと前記第２の磁性体のインダクタンスの差によって荷重を検出することを特徴とする。
【０００６】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記第１の磁性体と、前記第２の磁性体は同一材料からなることを特徴とする。
【０００７】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記第１の検出部と、前記第２の検出部は、前記第１のコイル及び前記第２のコイルの軸心方向に直列に配置されることを特徴とする。
【０００８】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明において、前記ケースは、前記第１の検出部と、前記第２の検出部を隔てる壁を有することを特徴とする。
【０００９】
請求項５記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記第１の磁性体は、その一端が前記ケースから突出する上端部を有し、前記上端部には非磁性材料からなるジョイントが取り付けられていることを特徴とする。
【００１６】
従って、本発明によれば、第１の検出部の第１の磁性体のみに荷重が作用するため、第２の検出部は環境条件等の違いによる検出誤差を保証するダミーとして機能し、環境条件等の影響を受けることなく第１の磁性体に直接作用する荷重を高精度に検出することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２０】
＜実施の形態１＞
図１は本発明の実施の形態１に係る荷重検出装置の基本構成を示す断面図である。
【００２１】
図１において、１は中実ロッド状の磁性体であって、その周囲には励磁コイル２と検出コイル３が巻装されている。従って、磁性体１は励磁コイル２と検出コイル３の軸心に配されており、該磁性体１と励磁コイル２及び検出コイル３は磁性材料から成る磁気シールドケース４内に収納されている。そして、励磁コイル２と検出コイル３とは電気的に絶縁されている。
【００２２】
ここで、上記磁性体１は、鉄系、鉄クロム系、鉄ニッケル系、鉄コバルト系、純鉄、鉄ケイ素系、鉄アルミニウム系、パーマロイ材等の磁性材料、軟磁性材料又は超磁歪材料によって構成されており、これの前記磁気シールドケース４から上方へ突出する上端部には非磁性材料から成るジョイント５が取り付けられている。尚、ジョイント５は緩衝材及び磁気遮断材として機能する。
【００２３】
又、前記励磁コイル２には発振回路６が電気的に接続されており、前記検出回路３には整流回路７、増幅器８及び演算手段としてのＣＰＵ９が電気的に接続されている。
【００２４】
次に、以上のように構成される荷重検出装置の作用を説明する。
【００２５】
磁性体１は発振回路６によって駆動される励磁コイル２によって磁化されており、この磁化された磁性体１に図示のようにジョイント５を介して荷重Ｐが軸方向に作用すると該磁性体１に対して圧縮力が働き、磁歪効果により磁性体１の透磁率が減少してインダクタンス変化が発生し、このインダクタンス変化によって励磁コイル２の両端の電圧が変化すると同時に、検出コイル３の両端の電圧Ｖも巻数比に比例して変化する。尚、磁歪効果は、超磁歪材の場合は数１００〜数１０００ｐｐｍ、その他は数１０ｐｐｍ以下である。
【００２６】
そして、上記電圧Ｖは整流回路７にて整流された後に増幅器８によって増幅され、出力信号としてＣＰＵ９に入力され、ＣＰＵ９はこの電圧Ｖに基づいて磁性体１に作用する荷重Ｐの大きさを算出する。
【００２７】
而して、本実施の形態では、磁性体１と、これを磁化する励磁コイル２と、電圧Ｖを検出する検出コイル３及びこれらを磁気的にシールドする磁気シールドケース４等によって荷重検出装置を構成したため、装置の構造が単純化して高い強度が得られるとともに、小型・軽量化及びコストダウンが可能となり、取り扱いが容易となって移動用に適したものとなる。
【００２８】
又、本実施の形態に係る荷重検出装置においては、磁束密度が最も高い励磁コイル２の軸心部に小径の磁性体１を配置したため、該磁性体１を磁化するためのエネルギーが最小限に抑えられるとともに、インダクタンスが小さく抑えられるために検出に有利な高周波駆動が容易となる。
【００２９】
更に、本実施の形態に係る荷重検出装置は、磁性体１に荷重Ｐを直接作用させて該荷重Ｐによる磁性体１の透磁率の変化に基づくインダクタンス変化によって荷重Ｐを検出するようにしたため、検出に変位を伴うことがなく、高いダイレクト感とフィーリング性が得られ、調整が容易でヒステリシスが小さく抑えられる。特に、磁性体１に超磁歪材料を使用した場合は、検出の出力が大きく取れて有利である。そして、磁性体１と励磁コイル２及び検出コイル３で構成される検出部は磁気シールドケース４によって磁気的にシールドされているため、検出結果が磁気的な影響を受けにくく、荷重Ｐを高精度に検出することができる。
【００３０】
尚、本実施の形態では励磁コイル２と検出コイル３を使用したが、単に励磁コイル２のみとし、この励磁コイル２の電圧を検出しても良い（以下の実施の形態についても同様）。
【００３１】
＜実施の形態２＞
次に、本発明の実施の形態２を図２に基づいて説明する。尚、図２は本実施の形態に係る荷重検出装置の基本構成を示す断面図であり、本図においては励磁コイル及び信号処理回路の図示を省略している。
【００３２】
本実施の形態に係る荷重検出装置は、２つの検出部Ｋ１，Ｋ２を上下に直列且つ同軸に配置し、これらを１つの非磁性材料から成るケース１０で覆って構成されている。
【００３３】
ここで、検出部Ｋ１は磁性体１とその周囲に配された検出コイル３及びこれらを収容する磁気シールドケース４を含んで構成され、同様に検出部Ｋ２も磁性体１１とその周囲に配された検出コイル１３及びこれらを収容する磁気シールドケース１４を含んで構成され、磁性体１１は非磁性材料から成るジョイント１５によって検出部Ｋ１の磁気シールドケース４に連結されている。
【００３４】
而して、本実施の形態に係る荷重検出装置においては、検出部Ｋ１，Ｋ２の磁性体１，１１は磁歪定数が互いに異なる材質によって構成されており、ジョイント５を介して磁性体１に作用する軸方向の荷重Ｐはジョイント１５を介して他方の磁性体１１にもそのまま作用する。
【００３５】
従って、本実施の形態に係る荷重検出装置においては、検出部Ｋ１，Ｋ２の各磁性体１，１１には同じ荷重Ｐがそれぞれ作用するが、これらの磁性体１，１１の磁歪定数は互いに異なっているため、検出部Ｋ１，Ｋ２におけるインダクタンス変化に差が生じ、このインダクタンス変化の差によって各検出コイル３，１３に発生する電圧Ｖ１，Ｖ２も互いに異なる値を示す。
【００３６】
ところで、各検出コイル３，１３に発生する電圧Ｖ１，Ｖ２は環境条件（温度や湿度）等の影響を受けるが、本実施の形態に係る検出装置においては、電圧Ｖ１，Ｖ２の差（Ｖ２−Ｖ１）を差動出力ΔＶとして検出することによって環境条件等の影響を受けることなく荷重Ｐを高精度に検出することができる。
【００３７】
その他、本実施の形態においても実施の形態１と同様の効果が得られるが、高精度であるために増幅率を大きく取ることが可能となり、磁性体１，１１として高価な超磁歪材料の代わりに汎用の材料を使用することができるため、装置の一層のコストダウンを図ることができる。
【００３８】
尚、本実施の形態においては、検出部Ｋ１，Ｋ２におけるインダクタンス変化に差を設ける手段として磁性体１，１１として磁歪定数の異なる材料を使用したが、透磁率が異なる材料を使用しても良く、或は同じ材料でも熱処理、表面処理（メッキ、浸炭、窒化処理等）、加工硬化（ショットピーニング等）等の処理（例えば一方には処理を施し、他方には処理を施さない）によって硬度の異なるものを使用しても良い。
【００３９】
又、図３に示すように、一体化した１つの磁気シールドケース４内に磁性体１，１１と検出コイル３，１３を収納しても良い。この場合は、より軽量小型化でき、部品点数も少なくコスト低減が可能となる。
【００４０】
＜実施の形態３＞
次に、本発明の実施の形態３を図４に基づいて説明する。尚、図４は本実施の形態に係る荷重検出装置の基本構成を示す断面図であり、本図においても励磁コイル及び信号処理回路の図示を省略している。
【００４１】
本実施の形態に係る荷重検出装置も２つの検出部Ｋ１，Ｋ２を上下に直列に配置し、これらを１つの非磁性材料から成るケース１０で覆って構成されるが、検出部Ｋ１，Ｋ２に共通の１つの磁性体１が設けられている。そして、この磁性体１は検出部Ｋ１側の一部１ａが部分的に熱処理されている。尚、磁性体１の１ａ部分は表面だけであっても良い。
【００４２】
而して、上述のように磁性体１の一部１ａに熱処理を施すと、この部分１ａの金属組織が変化して該部分１ａの透磁率が他の熱処理を施されていない部分のそれとは異なるため、結果的に透磁率の異なる２つの磁性体を使用したと同じになり、前記実施の形態２と同様に検出コイル３，１３に発生する電圧Ｖ１，Ｖ２の差（Ｖ２−Ｖ１）を差動出力ΔＶとして検出することによって、環境条件等の影響を受けることなく磁性体１に直接作用する荷重Ｐを高精度に検出することができる。
【００４３】
又、本実施の形態においては、単一の磁性体１を使用するためにより一層高い検出精度が確保される。
【００４４】
尚、図５に示すように、一体化した１つの磁気シールドケース４内に磁性体１と検出コイル３，１３を収納しても良い。この場合は、より軽量小型化でき、部品点数も少なくコスト低減が可能となる。
【００４５】
＜実施の形態４＞
次に、本発明の実施の形態４を図６に基づいて説明する。尚、図６は本実施の形態に係る荷重検出装置の基本構成を示す断面図であり、本図においても励磁コイル及び信号処理回路の図示を省略している。
【００４６】
本実施の形態に係る荷重検出装置も２つの検出部Ｋ１，Ｋ２を上下に直列に配置し、これらを１つの非磁性材料から成るケース１０で覆って構成されるが、検出部Ｋ１，Ｋ２に共通の１つの磁性体１が設け、この磁性体１の検出部Ｋ１側の一部１ａの径を部分的に小さくしている。
【００４７】
而して、上述のように磁性体１の一部１ａを小径化すると、荷重Ｐによる該部分１ａの応力が他の部分のそれよりも大きくなるため、結果的に材質（磁歪定数）の異なる２つの磁性体を使用したと同じになり、前記実施の形態２，３と同様に検出コイル３，１３に発生する電圧Ｖ１，Ｖ２の差（Ｖ２−Ｖ１）を差動出力ΔＶとして検出することによって、環境条件等の影響を受けることなく磁性体１に直接作用する荷重Ｐを高精度に検出することができる。
【００４８】
又、本実施の形態においても、単一の磁性体１を使用するためにより一層高い検出精度が確保される。
【００４９】
尚、図７に示すように、一体化した１つの磁気シールドケース４内に磁性体１と検出コイル３，１３を収納しても良い。この場合は、より軽量小型化でき、部品点数も少なくコスト低減が可能となる。
【００５０】
＜実施の形態５＞
次に、本発明の実施の形態５を図８に基づいて説明する。尚、図８は本実施の形態に係る荷重検出装置の基本構成を示す断面図であり、本図においても励磁コイル及び信号処理回路の図示を省略している。
【００５１】
本実施の形態に係る荷重検出装置も２つの検出部Ｋ１，Ｋ２を上下に直列に配置し、これらを１つの非磁性材料から成るケース１０で覆って構成されるが、検出部Ｋ１，Ｋ２は完全に独立しており、検出部Ｋ１の磁性体１に作用する荷重Ｐが検出部Ｋ２の磁性体１１に作用しないよう構成されている。
【００５２】
従って、本実施の形態に係る荷重検出装置においては、検出部Ｋ１の磁性体１のみに荷重Ｐが作用するため、検出部Ｋ２は環境条件等の違いによる検出誤差を補償するダミーとして機能し、検出コイル３，１３に発生する電圧Ｖ１，Ｖ２の差（Ｖ２−Ｖ１）を差動出力ΔＶとして検出することによって、環境条件等の影響を受けることなく磁性体１に直接作用する荷重Ｐを高精度に検出することができる。
【００５３】
又、本実施の形態においては、磁性体１，１１として同一材料を使用することができるため、より一層のコストダウンを図ることができる。
【００５４】
ところで、図９に示すように、一体化した１つの磁気シールドケース４内に磁性体１，１１と検出コイル３，１３を収納しても良い。この場合は、より軽量小型化でき、部品点数も少なくコスト低減が可能となる。
【００５５】
又、図１０に示すように、検出部Ｋ１と検出部Ｋ２を分離して配置しても良い。この場合、実際に荷重を受ける位置には検出部Ｋ１のみを配置すれば良く、大きさは約半分となって取り付けの自由度が向上する。
【００５６】
＜実施の形態６＞
次に、本発明の実施の形態６を図１１及び図１２に基づいて説明する。尚、図１１は本実施の形態に係る荷重検出装置の基本構成を示す断面図、図１２は同荷重検出装置の信号処理回路の構成を示すブロック図である。
【００５７】
本実施の形態に係る荷重検出装置は、図１１に示すように、２つの検出部Ｋ１，Ｋ２を固定プレート４０上に向かい合わせて配置し、左右に移動可能な可動プレート４１の下面に突設された突起４１ａを各検出部Ｋ１，Ｋ２の磁性体１，１１の端部に当接させて構成されている。尚、図１１において、３，１３は検出コイル、４，１４は磁気シールドケースであり、各検出コイル３，１３は不図示の励磁回路によってそれぞれ励磁されている。
【００５８】
而して、本実施の形態に係る荷重検出装置においては、可動プレート４１に作用する左右何れの方向の荷重Ｐも検出することができる。即ち、図１２に示すように、検出部Ｋ１，Ｋ２からの出力（電圧）Ｖ１，Ｖ２は整流回路７，１７にてそれぞれ整流され、更に平滑回路１２，２２によって平滑化された後、差動増幅回路８に入力されて両者の差分ΔＶ（＝Ｖ２−Ｖ１）が求められ、この差分ΔＶが増幅されて出力される。そして、この出力に基づいて可動プレート４１に作用する左右何れかの方向の荷重Ｐが算出される。
【００５９】
以上のように、本実施の形態では単純な構成で左右何れかの方向の荷重Ｐを検出することができる他、前記実施の形態１〜５と同様の効果が得られる。
【００６０】
ところで、図１３に示すように、２つの検出部Ｋ１，Ｋ２を固定プレート４０上に向かい合うように離して配置し、左右に移動可能な可動プレート４１の下面に突設された２つの突起４１ａの各々を各検出部Ｋ１，Ｋ２の磁性体１，１１の端部に当接させる構成を採用しても良い。この場合、図１４に示すように可動プレート４１を２つに分割して構成しても良い。
【００６１】
又、図１５及び図１６に示すように、４つの検出部Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４を固定プレート４０上に向かい合わせに配置し、これらの中央に傾動可能に配された丸棒状のレバー４２を各検出部Ｋ１〜Ｋ４の磁性体１，１１，１’，１１’の各端部に当接させてジョイスティックを構成しても良い。
【００６２】
上記構成において、相対向する検出部Ｋ１とＫ２及び検出部Ｋ３とＫ４からの出力信号の差を検出することによってレバー４２に作用する左右方向の分力Ｐ１と前後方向の分力Ｐ２をそれぞれ検出することができ、これらの分力Ｐ１，Ｐ２からレバー４２に作用する荷重Ｐの大きさと方向をベクトル的に求めることができる。
【００６３】
＜実施の形態７＞
次に、本発明の実施の形態７を図１７に基づいて説明する。尚、図１７は本実施の形態に係る荷重検出装置の基本構成を示す断面図である。
【００６４】
本実施の形態に係る荷重検出装置は固定プレート４０上に固定されており、この荷重検出装置は、共通の磁気シールドケース４内に同軸的に配された検出コイル３，１３の軸心部に中実ロッド状の共通の磁性体１を収容して構成される２つの検出部Ｋ１，Ｋ２を有している。そして、この荷重検出装置においては、磁性体１の両端部は磁気シールドケース４によって受けられており、左右に移動可能な可動プレート４１の下面に取り付けられたプレート４３が磁性体１の中央部に保持されている。
【００６５】
而して、本実施の形態に係る荷重検出装置によれば、可動プレート４１に左右何れかの方向の荷重Ｐが作用すると、この荷重Ｐはプレート４３を介して磁性体１の中央部に作用して該磁性体１の左半分（検出部Ｋ１側）又は右半分（検出部Ｋ２）側を圧縮するため、前記実施の形態６と同様に可動プレート４１に作用する何れの方向の荷重Ｐも検出することができる。
【００６６】
ところで、本実施の形態に係る荷重検出装置においては、磁性体１はその中央部に荷重を受けるため、これに例えば左方向の荷重Ｐが作用した場合には該磁性体１の左半分に圧縮荷重が作用し、右半分には荷重は作用しない。逆に、磁性体１に右方向の荷重Ｐが作用した場合には該磁性体１の右半分に圧縮荷重が作用し、左半分には荷重は作用しない。
【００６７】
以上のように、本実施の形態に係る荷重検出装置においては、磁性体１の左半分（検出部Ｋ１側）又は右半分（検出部Ｋ２側）のみに荷重Ｐが作用するため、荷重Ｐが作用しない側の検出部Ｋ１又はＫ２は前記実施の形態５と同様に環境条件等の違いによる検出誤差を補償するダミーとして機能し、検出部Ｋ１，Ｋ２の差分を差動出力として検出することによって、環境条件等の影響を受けることなく可動プレート４１に作用する左右何れの方向の荷重Ｐも検出することができる。
【００６８】
ところで、図１８に示すように、荷重検出装置の共通の磁性体１を磁気シールドケース４に貫通せしめ、その両端部を固定プレート４０上に立設された突起４０ａで受けるよう構成すれば、荷重Ｐが磁気シールドケース４に作用しないために該磁気シールドケース４に高い強度が要求されず、その肉厚を薄くして荷重検出装置の軽量化を図ることができる。
【００６９】
又、図１９に示すように、可動プレート４１側に固定されたプレート４４で荷重検出装置を検出部Ｋ１とＫ２とに区画し、各検出部Ｋ１，Ｋ２の磁性体１，１１の一端をプレート４４で受け、他端を固定プレート４０上に立設された突起４０ａで受けるよう構成しても良い。尚、この場合、図２０に示すように同一構造を有する単体としての検出部Ｋ１，Ｋ２を同軸上で互いに反対向きになるようにしてプレート４４の両側に配置することによって荷重検出装置を構成しても良い。
【００７０】
＜実施の形態８＞
次に、本発明の実施の形態８を図２１に基づいて説明する。尚、図２１は本実施の形態に係る荷重検出装置の基本構成を示す断面図である。
【００７１】
本実施の形態に係る荷重検出装置は左右に移動可能な可動プレート４１の下面に固定されており、この荷重検出装置は、共通の磁気シールドケース４内に同軸的に配された検出コイル３，１３の軸心部に中実ロッド状の共通の磁性体１を貫通して構成される２つの検出部Ｋ１，Ｋ２を有している。そして、この荷重検出装置においては、磁性体１に中央部は磁気シールドケース４に固定されており、該磁性体１の磁気シールドケース４の両側方に突出する各端部には固定プレート４０上に立設された突起４０ａがそれぞれ当接している。
【００７２】
而して、本実施の形態に係る荷重検出装置によれば、前記実施の形態６と同様に可動プレート４１に作用する何れの方向の荷重Ｐも検出することができるが、磁性体１はその中央部が固定されているため、これに例えば左方向の荷重Ｐが作用した場合には該磁性体１の右半分に圧縮荷重が作用し、左半分には荷重Ｐは作用しない。逆に、磁性体１に右方向の荷重Ｐが作用した場合には該磁性体１の左半分に圧縮荷重が作用し、右半分には荷重Ｐは作用しない。
【００７３】
以上のように、本実施の形態に係る荷重検出装置においては、磁性体１の左半分（検出部Ｋ１側）又は右半分（検出部Ｋ２側）のみに荷重Ｐが作用するため、荷重Ｐが作用しない側の検出部Ｋ１又はＫ２は前記実施の形態５と同様に環境条件等の違いによる検出誤差を補償するダミーとして機能し、検出部Ｋ１，Ｋ２の差分を差動出力として検出することによって、環境条件等の影響を受けることなく可動プレート４１に作用する左右何れの方向の荷重Ｐも検出することができる。
【００７４】
ところで、図２２に示すように、荷重検出装置を固定プレート４０側に固定し、可動プレート４１の下面に突設された突起４１ａを荷重検出装置の中央部に貫通する磁性体１の両端部に当接させる構成を採用しても良い。
【００７５】
又、図２３に示すように、固定プレート４０上に複数（図示例では２つの）荷重検出装置を配置し、左右に移動可能な各可動プレート４１，４１’の下面に突設された突起４１ａ，４１ａ’を各荷重検出装置の中央部に貫通する磁性体１，１’の両端部にそれぞれ当接させる構成を採用しても良い。
【００７６】
而して、図２３に示すように２つの荷重検出装置を設けた場合、両荷重検出装置の各検出部Ｋ１，Ｋ２，Ｋ１’，Ｋ２’からの出力（電圧）Ｖ11，Ｖ12，Ｖ21，Ｖ22は、図２４の回路構成図に示すように、整流回路７，１７，７’，１７’にてそれぞれ整流され、更に平滑回路１２，２２，１２’，２２’によって平滑化された後、差動増幅回路８，８’に入力されて各差分ΔＶ１（＝Ｖ12−Ｖ11）、ΔＶ２（＝Ｖ22−Ｖ21）が求められ、これらの差分ΔＶ１，ΔＶ２が増幅されて出力される。そして、両差分ΔＶ１，ΔＶ２は更に差動増幅回路１８に入力されて両者の差分ΔＶ（＝ΔＶ１−ΔＶ２）が求められ、この差分ΔＶが増幅されて出力され、この差分ΔＶに基づいて両可動プレート４１，４１’に作用する荷重Ｐ，Ｐ’の差が求められる。
【００７７】
＜応用例１＞
次に、本発明に係る荷重検出装置の応用例１を図２５に基づいて説明する。
【００７８】
図２５は自動二輪車のディスクブレーキ系の構成図であり、本発明に係る荷重検出装置（実施の形態１に示したものと同一であって、図２５には図１に示したと同一要素には同一符号を付している）は自動二輪車のハンドルグリップ２１に設けられており、磁性体１の端部にはジョイント５を介してブレーキレバー２２の中間部が当接されている。
【００７９】
又、ハンドルグリップ２１には荷重検出装置の検出コイル３に連なる信号処理回路２３が内蔵されており、この信号処理回路２３はコントローラ２４に電気的に接続されている。
【００８０】
一方、図２５において、２５は不図示の車輪と共に回転する円板状のブレーキディスクであり、これの両側にはパッド２６をブレーキディスク２５の両面に押圧して所要の制動力を発生させるためのキャリパ２７が配設されている。そして、キャリパ２７は前記コントローラ２４に電気的に接続されている。
【００８１】
而して、自動二輪車のライダーがブレーキレバー２２を握ってこれを操作すると、ライダーの握力によって荷重検出装置の磁性体１に作用する荷重Ｐに比例する出力信号が信号処理回路２３に入力され、信号処理回路２３は入力された出力信号を処理してこれを電圧に変換し、その電圧を前記コントローラ２４に入力する。すると、コントローラ２４は荷重Ｐを算出し、この荷重Ｐに応じた制御信号を前記キャリパ２７に対して出力して該キャリパ２７を駆動制御し、キャリパ２７はパッド２６をブレーディスク２５の両面に所定の力Ｆで押圧して所要の制動力を発生させる。
【００８２】
以上において、本例ではブレーキレバー２２に作用するライダーの握力に伴う荷重Ｐが荷重検出装置によって直接受けられて検出されるため、ブレーキの作動フィリーリング性が高められる。
【００８３】
又、信号処理回路２３によって機械式では実現不可能なブレーキ特性を付加することができる。
【００８４】
＜応用例２＞
次に、本発明に係る荷重検出装置の応用例２を図２６及び図２７に基づいて説明する。
【００８５】
図２６は自動二輪車のアクセル系の構成図、図２７は図２６の矢視Ａ方向の図であり、本発明に係る荷重検出装置（実施の形態１に示したものと同一であって、図２６及び図２７には図１に示したと同一要素には同一符号を付している）は自動二輪車のハンドルグリップ２８に設けられており、磁性体１のジョイント５にはハンドルグリップ２８と一体のレバー２９の端部がローラ３０を介して当接している。
【００８６】
又、ハンドルグリップ２８には荷重検出装置の検出コイル３に連なる信号処理回路２３が内蔵されており、この信号処理回路２３はコントローラ２４に電気的に接続されている。
【００８７】
一方、図２６において、３１はエンジン、３２はエンジン３１の吸気系に接続された吸気管であり、該吸気管３２の途中にはキャブレタ３３が設けられ、吸気管３２のキャブレタ３３よりも上流側にはスロットル弁３４が設けられている。そして、スロットル弁３４の近傍には、該スロットル弁３４を開閉駆動するためのアクチュエータ３５が設けられており、このアクチュエータ３５は前記コントローラ２４に電気的に接続されている。
【００８８】
而して、自動二輪車のライダーがハンドルグリップ２８を図２７の矢印方向に操作すると、ライダーの操作力がレバー２９及びローラ３を介して荷重検出装置に伝達され、該荷重検出装置の磁性体１には荷重Ｐが軸方向に作用する。すると、荷重検出装置からは荷重Ｐに比例する出力信号が信号処理回路２３に入力され、信号処理回路２３は入力された出力信号を処理してこれを電圧に変換し、その電圧を前記コントローラ２４に入力する。すると、コントローラ２４は荷重Ｐを算出し、この荷重Ｐに応じた制御信号を前記アクチュエータ３５に対して出力して該アクチュエータ３５を駆動制御し、アクチュエータ３５はスロットル弁３４を開閉してエンジン３１への吸入吸気量を制御する。
【００８９】
以上において、本例ではハンドルグリップ２８を従来のように大きく回す必要がないため、ライダーの手首の回転が不要となり、スロットルの操作性が高められる。
【００９０】
又、信号処理回路２３によって機械式では実現不可能なスロットル制御が可能となり、エンジン３１での混合気の燃焼制御によって高出力、低エミッション、クリーン燃焼等を実現することができる。
【００９１】
＜応用例３＞
次に、本発明に係る荷重検出装置の応用例３を図２８に基づいて説明する。尚、図２８は物体の位置検出系の構成図である。
【００９２】
本例は水平に設置された梁３６上を直線的に移動する物体Ｗの位置を検出する装置に本発明に係る荷重検出装置（実施の形態１に示したものと同一のもの）を利用した例を示す。
【００９３】
梁３６の両端部は本発明に係る荷重検出装置の検出部Ｋ１，Ｋ２によって支持されており、検出部Ｋ１，Ｋ２は磁性体１，１１と検出コイル３，１３を磁気シールドケース４，１４内に収納して構成されており、磁性体１，１１の上端部はジョイント５，１５を介して梁３６の両端部を支持している。
【００９４】
ここで、両検出部Ｋ１，Ｋ２間の距離Ｌは既知であり、梁３６の重量を無視し得るものとすれば、物体Ｗの重量Ｐは各検出部Ｋ１，Ｋ２によって受けられ、各検出部Ｋ１，Ｋ２の磁性体１，１１には荷重Ｐ１，Ｐ２がそれぞれ作用し、これらの荷重Ｐ１，Ｐ２は物体Ｗの位置（荷重Ｐ１の作用点からの距離）ｘによって変化し、ＰとＰ１，Ｐ２の間には次の関係が成立する。
【００９５】
Ｐ＝Ｐ１＋Ｐ２                …（１）
ここで、物体Ｗの重量Ｐの作用点回りモーメントの釣合を考えると、
Ｐ１・ｘ＝Ｐ２（Ｌ−ｘ）      …（２）
が成立するため、（１），（２）式より物体Ｗの位置ｘは次式によって求められる。
【００９６】
ｘ＝Ｐ２・Ｌ／（Ｐ１＋Ｐ２）  …（３）
従って、荷重検出装置の検出部Ｋ１，Ｋ２によって荷重Ｐ１，Ｐ２を検出すれば、（３）式より物体Ｗの位置ｘを算出することができる。
【００９７】
尚、物体Ｗの重量Ｐ（＝Ｐ１＋Ｐ２）が既知である場合には、（３）式は、
ｘ＝Ｐ２・Ｌ／Ｐ              …（３’）
となるため、一方の検出部Ｋ２のみによって荷重Ｐ２を検出すれば、（３’）式より物体Ｗの位置ｘを算出することができる。
【００９８】
又、２つの検出部Ｋ１，Ｋ２に掛かる荷重Ｐ１，Ｐ２の差ΔＰは、
ΔＰ＝Ｐ１−Ｐ２              …（４）
となり、各々の検出部Ｋ１，Ｋ２の出力の差ΔＶは、
ΔＶ＝Ｖ１−Ｖ２              …（４’）
となり、この出力の差ΔＶを検出するように回路を構成することもできる。
【００９９】
ところで、一般に磁性体１に軟磁性材を用いた場合のセンサ単体の出力（インダクタンスの変化量）は、荷重範囲と励磁電流・周波数を適当に設定すれば図２９に示すようにリニアになる。これに対して、超磁歪材を用いた場合は、図３０に示すように、初期の立ち上がりは大きいが、荷重が増加するに連れて出力の増加率が次第に低下する傾向がある。
【０１００】
又、これを差動出力とした場合、一方にのみ荷重を掛け、他方には掛けない方式の場合には、それぞれ単体の出力に相似した出力特性となり、センサの差動出力値は荷重の差に対して一義的に定まるために制御は可能である。特に、超磁歪材を使用した場合は、出力が大きく、温度特性等の精度を良くすることができる。更に、強度的に弱いとされる引張応力が掛からないため、荷重範囲を大きく取ることができる。
【０１０１】
同じく差動出力で、一方に大きな荷重が掛かり、他方に小さな荷重が掛かるような方式の場合には、軟磁性材は、どの荷重域においても荷重の差に対するセンサの差動出力値が一義的に定まるのに対して、超磁歪材の場合は、荷重域により出力の増加率が異なるため、荷重の差に対する出力値がそれぞれの荷重域により異なる結果となる。
【０１０２】
従って、上記の状況を踏まえて、磁性体１に使用する磁性体と、作動センサの構造又は構成及び荷重範囲と励磁電流・周波数等の制御量を適当に設定することにより、前記（４’）式のΔＶの値を（４）式のΔＰに対して一義的に定めることが可能となる。特に、軟磁性材料を使用した場合は、図３１に示すようにΔＶの値はΔＰに対してリニアになるため、制御性を向上させることが可能となる。尚、図３１では出力の中央値は０であるが、回路で調整することも可能である。
【０１０３】
又、図２８に示した物体Ｗが図３２に示すように人間である場合には、検出部Ｋ１，Ｋ２の出力信号の和と差を使用することにより、体重Ｐ及び左右の荷重Ｐ１，Ｐ２の差が検出可能となり、梁３６上の人間の状態を推定することができる。尚、この場合、人間が乗る梁３６は分割されていても構わない。
【０１０４】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、第１の検出部の第１の磁性体のみに荷重が作用するため、第２の検出部は環境条件等の違いによる検出誤差を保証するダミーとして機能し、環境条件等の影響を受けることなく第１の磁性体に直接作用する荷重を高精度に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る荷重検出装置の基本構成を示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態２に係る荷重検出装置の基本構成を示す断面図である。
【図３】本発明の実施の形態２に係る荷重検出装置の変形例を示す断面図である。
【図４】本発明の実施の形態３に係る荷重検出装置の基本構成を示す断面図である。
【図５】本発明の実施の形態３に係る荷重検出装置の変形例を示す断面図である。
【図６】本発明の実施の形態４に係る荷重検出装置の基本構成を示す断面図である。
【図７】本発明の実施の形態４に係る荷重検出装置の変形例を示す断面図である。
【図８】本発明の実施の形態５に係る荷重検出装置の基本構成を示す断面図である。
【図９】本発明の実施の形態５に係る荷重検出装置の変形例１を示す断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態５に係る荷重検出装置の変形例２を示す断面図である。
【図１１】本発明の実施の形態６に係る荷重検出装置の基本構成を示す断面図である。
【図１２】本発明の実施の形態６に係る荷重検出装置の信号処理回路の構成を示すブロック図である。
【図１３】本発明の実施の形態６に係る荷重検出装置の変形例１を示す断面図である。
【図１４】本発明の実施の形態６に係る荷重検出装置の変形例２示す断面図である。
【図１５】本発明の実施の形態６に係る荷重検出装置の変形例３示す平断面図である。
【図１６】本発明の実施の形態６に係る荷重検出装置の変形例３示す側断面図である。
【図１７】本発明の実施の形態７に係る荷重検出装置の基本構成を示す断面図である。
【図１８】本発明の実施の形態７に係る荷重検出装置の変形例１を示す断面図である。
【図１９】本発明の実施の形態７に係る荷重検出装置の変形例２を示す断面図である。
【図２０】本発明の実施の形態７に係る荷重検出装置の変形例３を示す断面図である。
【図２１】本発明の実施の形態８に係る荷重検出装置の基本構成を示す断面図である。
【図２２】本発明の実施の形態８に係る荷重検出装置の変形例１を示す断面図である。
【図２３】本発明の実施の形態８に係る荷重検出装置の変形例２を示す断面図である。
【図２４】図２３に示す荷重検出装置の信号処理回路の構成を示すブロック図である。
【図２５】本発明の応用例１を示す自動二輪車のディスクブレーキ系の構成図である。
【図２６】本発明の応用例２を示す自動二輪車のアクセル系の構成図である。
【図２７】図２６の矢視Ａ方向の図である。
【図２８】本発明の応用例３を示す物体の位置検出系の構成図である。
【図２９】軟磁性材の出力特性を示す図である。
【図３０】超磁歪材の出力特性を示す図である。
【図３１】出力差ΔＶと荷重差ΔＰとの関係を示す図である。
【図３２】本発明の応用例３を示す人間の姿勢検出系の構成図である。
【符号の説明】
１，１１    磁性体
２，１２    励磁コイル
３，１３    検出コイル
４，１４    磁気シールドケース
６          発振回路
７，１７    整流回路
８          増幅器（差動増幅回路）
９          ＣＰＵ
Ｋ１〜Ｋ４  検出部
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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