JP2018115991A - 荷重検出器及び荷重検出システム - Google Patents

Abstract

【課題】複数のロードセルを繋ぐケーブルを安定して支持することのできる荷重検出器を提供する。
【解決手段】荷重検出器は、第１、第２の各基部上で片持ち支持され自由端を有する第１、第２のビーム形ロードセルと、被験体が載置される載置部であって、第１、第２のビーム形ロードセルに各々連結される第１、第２連結部とを有し、第１のビーム形ロードセルと第２のビーム形ロードセルとの間に設けられた載置部と、第１基部と第２基部との間に設けられ、第１のビーム形ロードセルと第２のビーム形ロードセルとを結線するケーブルを支持する長尺のケーブル支持部材とを備える。載置部の第１、第２連結部は、第１、第２のビーム形ロードセルの自由端側に連結されており、ケーブル支持部材の一端が、第１、第２基部の一方の上に相対して移動可能に設けられ又は第１、第２基部の一方と離間している荷重検出器。
【選択図】図１

Description

本発明は複数のロードセルを含む荷重検出器、及び該荷重検出器を含む荷重検出システムに関する。

複数のロードセルを含む荷重検出器においては、一般に、ロードセル同士は荷重検出器の内部において互いに結線されている。このような構成を有する荷重検出器の一例が特許文献１〜３に開示されている。

特許第５５３４２７１号明細書 特許第５５４０３７８号明細書 特開２００６−９８２５７号公報

複数のロードセルが結線された荷重検出器においては、ロードセル同士を繋ぐケーブルの配置によっては、荷重検出器の移動時等にケーブルが移動して露出してしまい、ケーブルが傷つけられてしまう恐れがある。

本発明は、複数のロードセルを繋ぐケーブルを安定して支持することのできる荷重検出器、及び該荷重検出器を含む荷重検出システムを提供することを目的とする。

本発明の第１の態様に従えば、
第１基部上で片持ち支持されることによって自由端を有する第１のビーム形ロードセルと、
第２基部上で片持ち支持されることによって自由端を有する第２のビーム形ロードセルと、
被験体が載置される載置部であって、第１のビーム形ロードセルに連結される第１連結部と第２のビーム形ロードセルに連結される第２連結部とを有し、第１のビーム形ロードセルと第２のビーム形ロードセルとの間に設けられた載置部と、
第１基部と第２基部との間に設けられ、第１のビーム形ロードセルと第２のビーム形ロードセルとを結線するケーブルを支持する長尺のケーブル支持部材とを備え、
前記載置部の第１連結部は、第１のビーム形ロードセルと第１のビーム形ロードセルの前記自由端側で連結され、前記載置部の第２連結部は第２のビーム形ロードセルと第２のビーム形ロードセルの前記自由端側で連結されており、
前記ケーブル支持部材の少なくとも一端が、第１基部及び第２基部の一方の上に該第１基部及び第２基部の一方に相対して移動可能に設けられ又は第１基部及び第２基部の一方と離間している荷重検出器が提供される。

第１の態様の荷重検出器において、前記ケーブル支持部材の一端が前記第１基部及び第２基部の一方の上に、前記第１基部及び第２基部の一方に相対して移動可能に設けられていてもよく、前記ケーブル支持部材の他端が第１基部及び第２基部の他方の上に、前記第１基部及び第２基部の他方に相対して移動可能に設けられていてもよい。

第１の態様の荷重検出器は、第１基部及び第１のビーム形ロードセルを収容する第１ケースと、第２基部及び第２のビーム形ロードセルを収容する第２ケースとを更に含んでもよく、第１基部の上面及び第２基部の上面にそれぞれ凹部が設けられていてもよく、第１ケース及び第２ケースにそれぞれ切欠きが設けられていてもよく、前記ケーブル支持部材の前記一端は、第１基部の前記凹部内に配置されて、該凹部及び第１ケースの前記切欠きにより、第１基部に相対して移動可能に保持されていてもよく、前記ケーブル支持部材の前記他端は、第２基部の前記凹部内に配置されて、該凹部及び第２ケースの前記切欠きにより、第２基部に相対して移動可能に保持されていてもよい。

第１の態様の荷重検出器において、前記ケーブル支持部材の一端が第１基部上において第１基部に固定されていてもよく、前記ケーブル支持部材の他端が第２基部上に第２基部に相対して移動可能に設けられていてもよい。

第１の態様の荷重検出器は、第２基部及び第２のビーム形ロードセルを収容するケースを更に含んでもよく、第２基部の上面に凹部が設けられていてもよく、前記ケースに切欠きが設けられていてもよく、前記ケーブル支持部材の前記他端は、第２基部の前記凹部内に配置されて、該凹部及び前記ケースの前記切欠きにより、第２基部に相対して移動可能に保持されてもよい。

第１の態様の荷重検出器において、前記載置部は、被験体が載置される載置板、及び前記載置部の下側に前記ケーブル支持部材と平行に延びる通路を画成する折り返し部とを有してもよく、前記ケーブル支持部材が前記通路内に配置されてもよい。

第１の態様の荷重検出器において、第１のビーム形ロードセルと第２のビーム形ロードセルとは略平行に配置されていてもよく、第１のビーム形ロードセルが延在する方向において、第２のビーム形ロードセルの前記自由端は、第１のビーム形ロードセルの前記自由端とは反対側に位置していてもよい。

本発明の第２の態様に従えば、
ベッドの上の被験者の荷重を検出する荷重検出システムであって、
ベッドの脚のキャスターの下に配置された第１の態様の複数の荷重検出器と、
前記複数の荷重検出器に接続され、前記荷重検出器の出力に基づいて前記被験者の荷重を算出する制御部とを有する荷重検出システムが提供される。

本発明の荷重検出器及び荷重検出システムは、複数のロードセルを繋ぐケーブルを安定して支持することができる。

図１は、本発明の第１実施形態に係る荷重検出器の分解斜視図である。 図２は、本発明の第１実施形態に係る荷重検出器の斜視図である。 図３（ａ）、図３（ｂ）は、基部とケースとによりケーブル支持部材を微小移動可能に保持する構成を示す説明図であり、図３（ａ）は平面図、図３（ｂ）は側面図である。 図４は、載置部に載置された被験体の位置と載置部のロードセルへの取付位置との間の前後方向及び幅方向の距離を示す説明図である。 図５は、１本のビーム形ロードセルを有する荷重検出器の概略的な平面図である。 図６（ａ）は、第１実施形態における基部とケーブル支持部材との間の連結の様子を概略的に示す説明図であり、図６（ｂ）〜図６（ｅ）は、変形例における基部とケーブル支持部材との間の連結の様子を概略的に示す説明図である。 図７は、本発明の第２実施形態に係る荷重検出システムの構成を示す概略図である。

＜第１実施形態＞
図１〜図６を参照して、本発明の第１実施形態の荷重検出器１００を説明する。

第１実施形態の荷重検出器１００は、図１、図２に示す通り、第１、第２基部１１、１２と、第１、第２基部１１、１２によって平行に片持ち支持される第１、第２ビーム形ロードセル２１、２２と、第１、第２ビーム形ロードセル２１、２２により上下に微小移動可能に支持される載置部４とを主に含む。荷重検出器１００は更に、第１、第２基部１１、１２の間に設けられ、第１ビーム形ロードセル２１と第２ビーム形ロードセル２２とを結線するケーブル（配線）を支持するケーブル支持部材３を含む。第１基部１１及び第１ビーム形ロードセル２１は第１ケース５１内に収容されており、第２基部１２及び第２ビーム形ロードセル２２は第２ケース５２内に収容されている。

以下の説明においては、第１、第２ビーム形ロードセル２１、２２の延在する方向を荷重検出器１００の前後方向とし、ケーブル支持部材３が位置する側を後側、その反対側を前側とする。また第１、第２ビーム形ロードセル２１、２２が対向する方向（ケーブル支持部材３の延びる方向）を荷重検出器１００の幅方向とする。

第１、第２基部１１、１２はそれぞれ、前後方向に延在する角柱状の長尺部１１ａ、１２ａと、長尺部１１ａ、１２ａの上面に設けられた支持台部１１ｂ、１２ｂとを有する。第１基部１１の支持台部１１ｂは、長尺部１１ａの前端に設けられており、第２基部１２の支持台部１２ｂは、長尺部１２ａの前後方向（長手方向）の中央部よりやや後端寄りに設けられている。

長尺部１１ａ、１２ａの後端近傍の上面には、それぞれ、平面視が略正方形の凹部Ｒが設けられている。長尺部１１ａに設けられた凹部Ｒは長尺部１１ａの第２基部１２側を向く側面１１ａ１（幅方向内側の側面）まで延びて側面１１ａ１と連通しており、長尺部１２ａに設けられた凹部Ｒは長尺部１２ａの第１基部１１側を向く側面１２ａ１（幅方向内側の側面）まで延びて側面１２ａ１と連通している。凹部Ｒにはそれぞれ、後述するケーブル支持部材３の端部が配置される。

第１、第２ビーム形ロードセル２１、２２は、第１、第２基部１１、１２に片持ち支持されて平行に配置されており、それぞれ、互いに同一の形状を有する起歪体２１ｓ、２２ｓと、起歪体２１ｓ、２２ｓに貼り付けられたひずみゲージ２１ｇ、２２ｇとを有する。

起歪体２１ｓ、２２ｓはそれぞれ、アルミニウム、鉄等の金属で形成されたロバーバル型の起歪体であり、長手方向の中央部に、幅方向に貫通する貫通孔（不図示）を有する角柱形状である。ひずみゲージ２１ｇ、２２ｇは起歪体２１ｓ、２２ｓの貫通孔近傍の上面及び下面にそれぞれ１つずつ貼り付けられている。

起歪体２１ｓは、その前端近傍の下面が第１基部１１の支持台部１１ｂに固定されており、これにより前端を固定端２１ｓ１、後端を自由端２１ｓ２として第１基部１１（支持台部１１ｂ）に片持ち支持されている。一方、起歪体２２ｓは、その後端近傍の下面が、第２基部１２の支持台部１２ｂに固定されており、これにより後端を固定端２２ｓ１、前端を自由端２２ｓ２として第２基部１２（支持台部１２ｂ）に片持ち支持されている。すなわち、起歪体２１ｓの自由端２１ｓ２と起歪体２２ｓの自由端２２ｓ２とは前後方向において互いに反対側を向いている。

また、起歪体２１ｓの固定端２１ｓ１、自由端２１ｓ２は、それぞれ、前後方向において起歪体２２ｓの自由端２２ｓ２、固定端２２ｓ１と略同じ位置にある。したがって、第１基部１１の支持台部１１ｂは、前後方向において起歪体２２ｓの自由端２２ｓ２と略同じ位置にあり、第２基部１２の支持台部１２ｂは起歪体２１ｓの自由端２１ｓ２と略同じ位置にある。

第１ビーム形ロードセル２１と第２ビーム形ロードセル２２とは、ケーブル６（図２）により結線されている。ケーブル６の配置（経路）については後述する。

ケーブル支持部材３は、内部にケーブル６を収容するように構成された長尺の部材であり、それぞれ長尺の下部板３１、上部板３２及び垂直板３３が、長手方向に沿って、断面形状が略コ字（略Ｕ字）となるように接続された形状を有する。下部板３１と上部板３２との間には、ケーブル６を収容して支持する通路ｃｈが画成されている。ケーブル支持部材３は一例として樹脂により形成することができ、市販のモール等を使用してもよい。

ケーブル支持部材３の一端は第１基部１１の凹部Ｒに配置され、第１基部１１と第１ケース５１（後述）とにより幅方向、上下方向及び前後方向（即ち、全方向）において、第１基部１１に対する微小な相対移動が可能なように挟持（保持）される。ケーブル支持部材３の他端も同様に、第２基部１２の凹部Ｒに配置され、第２基部１２と第２ケース５２（後述）とにより幅方向、上下方向及び前後方向（即ち、全方向）において、第２基部１２に対する微小な相対移動が可能なように挟持（保持）される。ケーブル支持部材３を微小移動可能に挟持（保持）する構成について、詳細は後述する。

載置部４は、被験体が載置される計量皿である載置板４１と、載置板４１の後方に設けられた折り返し部４２とを主に有する。載置板４１の幅方向両側には載置板４１から直立する第１、第２壁部４３１、４３２が設けられており、第１、第２壁部４３１、４３２の上縁からはそれぞれ、第１、第２連結部４４１、４４２が延びている。載置部４は、一例として金属板の曲げ加工により形成し得る。

載置板４１は、長手方向が幅方向に一致し、短手方向が前後方向に一致した矩形の平板である。

折り返し部４２は、幅方向に延びるトンネル状の部分であり、前後方向に対向する一対の垂直面４２１と、垂直面４２１の上縁同士を繋ぐ湾曲面４２２とを含む。折り返し部４２の内側（一対の垂直面４２１の互いに対向する面及び湾曲面４２２の下面により囲まれた部分）には、通路ＣＨが画成される。

折り返し部４２は、例えば、載置板４１から後方に延びる平板状の部分に曲げ加工を施すことにより形成することができる。このような折り返し部４２を設けることにより、平板状の載置板４１に生じ得る被験体の荷重に起因する撓みの量を小さくすることができる。

第１壁部４３１の上縁の後端からは、平板状の第１連結部４４１が幅方向外側（載置板４１が位置する側とは反対側）に、載置板４１と平行に延びており、第２壁部４３２の上縁の前端からは、平板状の第２連結部４４２が幅方向外側（載置板４１が位置する側とは反対側）に、載置板４１と平行に延びている。

第１連結部４４１は、第１ビーム形ロードセル２１の起歪体２１ｓの自由端２１ｓ２近傍の上面に固定されており、第２連結部４４２は、第２ビーム形ロードセル２２の起歪体２２ｓの自由端２２ｓ２近傍の上面に固定されている。これにより、載置部４は、第１、第２ビーム形ロードセル２１、２２の起歪体２１ｓ、２２ｓの自由端２１ｓ２、２２ｓ２により、上下に微小移動可能に保持される。

図２に示す通り、載置部４が第１、第２ビーム形ロードセル２１、２２に連結された状態において、折り返し部４２が画成する通路ＣＨ内には、ケーブル支持部材３が配置される。なお、図２においては、ケーブル支持部材３が通路ＣＨ内に配置される様子を明示すべく、載置部４の折り返し部４２を破線で示して透視している。

第１、第２ケース５１、５２は、それぞれ下面が開口した箱体であり、一例として樹脂により形成されている。第１ケース５１の幅方向内側の面５１１（載置部３側を向く面）の後端近傍には切欠きＮ１１が設けられており、切欠きＮ１１の前側には切欠きＮ１２が設けられている。切欠きＮ１１、Ｎ１２はそれぞれ、第１ケース５１内に第１基部１１及び第１ビーム形ロードセル２１を収容した状態において、第１基部１１の凹部Ｒ及び第１ビーム形ロードセル２１に連結される載置部４の第１連結部４４１に対応する位置に設けられている。

第２ケース５２の幅方向内側の面５２１（載置部３側を向く面）の後端近傍には切欠きＮ２１が設けられており、前端近傍には切欠きＮ２２が設けられている。切欠きＮ２１、Ｎ２２はそれぞれ、第２ケース５２内に第２基部２１及び第２ビーム形ロードセル２２を収容した状態において、第２基部２１の凹部Ｒ及び第２ビーム形ロードセル２２に連結される載置部４の第２連結部４４２に対応する位置に設けられている。なお、図２においては、第１、第２基部１１、１２、及び第１、第２ビーム形ロードセル２１、２２を明示すべく、第１、第２ケース５１、５２を破線で示して透視している。

第１ケース５１の内部に第１基部１１、第１ビーム形ロードセル２１が収容された状態において、ケーブル支持部材３は切欠きＮ１１を通り、載置部４の第１連結部４４１は切欠きＮ１２を通る。面５１１は、載置部４と、第１基部１１及び第１ビーム形ロードセル２１との間の隙間に配置される。同様に、第２ケース５２の内部に第２基部１２、第２ビーム形ロードセル２２が収容された状態において、ケーブル支持部材３は切欠きＮ２１を通り、載置部４の第２連結部４４２は切欠きＮ２２を通る。面５２１は、載置部４と、第２基部１２及び第２ビーム形ロードセル２２との間の隙間に配置される。第１、第２ケース５１、５２は例えば、幅方向の外側の面を貫通して幅方向に延びるねじによって、第１、第２基部１１、１２の長尺部１１ａ、１２ａに固定されてもよい。

上記の構成を有する荷重検出器１００においては、第１、第２基部１１、１２、第１、第２ケース５１、５２、及びこれらにより微小移動可能に挟持されたケーブル支持部材３によりケーブル支持構造が構成されている。当該ケーブル支持構造は、第１基部１１と第２基部１２との間において、第１ロードセル２１と第２ロードセル２２とを繋ぐケーブル６を支持する。

第１、第２基部１１、１２と、第１、第２ケース５１、５２とにより、ケーブル支持部材３を、幅方向、上下方向及び前後方向（即ち、全方向）において、第１、第２基部１１、１２に対する微小な相対移動が可能なように挟持（保持）する構成について説明する。

図３（ａ）に示すように、第２基部１２に設けられた凹部Ｒは、凹部Ｒ内に配置されるケーブル支持部材３の端部よりも一回り大きく構成されている。第１基部１１に設けられた凹部Ｒも同様である。したがって、第１、第２基部１１、１２の凹部Ｒに各端部が配置されたケーブル支持部材３は、水平面内において、前後方向及び幅方向に微小移動が可能である。微小移動の量は、限定はされないが一例として１ミリ程度又はこれよりも小さい。

図３（ｂ）に示すように、第２基部１２を第２ケース５２内に収容した状態においては、第２基部１２の凹部Ｒと、凹部Ｒに対応する位置に設けられた第２ケース５２の切欠きＮ２１とにより、矩形の開口部ＯＰが画成される。本実施形態では、切欠きＮ２１の前後方向の寸法が凹部Ｒの前後方向の寸法に一致しており、この寸法が開口ＯＰの前後方向の寸法である。また、凹部Ｒ及び切欠きＮ２１の深さは、開口部ＯＰを通るケーブル支持部材３が上下方向に微小移動可能となるように設定されている。第１基部１１の凹部Ｒと第１ケース５１の切欠きＮ１１も同様に構成されている。

上下方向の微小移動の量も、限定はされないが一例として１ミリ程度又はこれよりも小さい。なお、凹部Ｒ及び切欠きＮ１１、Ｎ２１の深さ（即ち、開口部ＯＰの上下方向の寸法）は、ケーブル支持部材３が凹部Ｒの外側に出ないように設定することが望ましい。例えば、ケーブル支持部材３の下部板３１の厚さと凹部Ｒの深さが同一であり、下部板３１の上面と第１、第２基部１１、１２の長尺部１１ａ、１２ａの上面とが面一である場合には、微小移動の量を下部板３１の厚さ（凹部Ｒの深さ）以下とすることが望ましい。

ケーブル支持部材３は、このように全方向に微小移動が可能であるが、その移動量が小さいため、いずれかの端部が開口部ＯＰから脱落し、第１、第２基部１１、１２の間から脱落する恐れはない。

第１ビーム形ロードセル２１と第２ビーム形ロードセル２２とを繋ぐケーブル６は、図２に示す通り、第２ビーム形ロードセル２２の起歪体２２ｓの固定端２２ｓ１近傍の側面から、第２基部１２の長尺部１２ａの上面、ケーブル支持部材３の通路ｃｈ、第１基部１１の長尺部１１ａの上面を通り、第１ビーム形ロードセル２１の起歪体２１ｓの固定端２１ｓ１近傍の側面に至る。

このように、第１基部１１と第２基部１２との間において、ケーブル６をケーブル支持部材３によって支持することにより、ケーブル６の移動を制限してケーブル６を安定的に保持することができる。したがって、荷重検出器１００を移動する際にも、ケーブル６の垂れ下がり等が生じることがなく、ケーブル６と周囲の物体との接触によりケーブル６が傷つけられことを防止できる。即ち、ケーブルが素手に触れる箇所にあると、荷重検出器１００の移動や清掃等の際にケーブルへ手を引っ掛けてしまい、ケーブル破損を招く恐れがあるが、荷重検出器１００ではそのような恐れが小さい。またケーブルが通路ｃｈ内に収容されているため、ケーブルの汚れも防止されており、一般に手間のかかるケーブル清掃の必要性が低減されている。

また、ケーブル支持部材３を、第１、第２基部１１、１２のそれぞれに相対して全方向に微小移動可能とすることにより、荷重検出器１００における計測誤差の発生を抑制し、荷重検出器１００の計測精度を高めることができる。その理由は次の通りである。

荷重検出器１００の設置状況によっては、第１基部１１と第２基部１２とは、互いに対してわずかに相対移動した状態で設置され得る。このような状況は、例えば荷重検出器１００が設置される床面にわずかな凹凸が存在する場合等に生じ得る。

ここで、ケーブル支持部材３が第１、第２基部１１、１２に固定されていれば、第１基部１１と第２基部１２は、ケーブル支持部材３を介して互いに対して力を及ぼしあう。これにより、第１ビーム形ロードセル２１及び／又は第２ビーム形ロードセル２２に不規則なひずみが生じ、計測誤差が生じ得る。

本実施形態の荷重検出器１００は、ケーブル支持部材３が、第１基部１１及び第２基部１２に相対して微小移動可能であり、第１基部１１と第２基部１２とが、ケーブル支持部材３を介して互いに対して力を及ぼすことが防止されている。そのため、荷重検出器１００における計測誤差の発生が防止される。

本実施形態の荷重検出器１００において、第１ビーム形ロードセル２１と第２ビーム形ロードセル２２とを用いて載置部４を２点支持する理由は次の通りである。

本実施形態の荷重検出器１００においては、図４に示す通り、載置部４は、載置板４１の対角位置にある第１、第２連結部４４１、４４２を介して第１、第２ビーム形ロードセル２１、２２の起歪体２１ｓ、２２ｓに連結されている。なお、図４においては、第１、第２基部１１、１２、及び載置部４の折り返し部４２は図示を省略している。

ここで、第１連結部４４１の起歪体２１ｓへの取り付けの中心点を取付中心Ｃ１とし、第２連結部４４２の起歪体２２ｓへの取り付けの中心点を取付中心Ｃ２とすると、載置部４の載置板４１は、取付中心Ｃ１と取付中心Ｃ２とを最短距離で結ぶ線分上において最もたわみにくい。したがって、当該線分上に被験体を配置することで、載置板４１のたわみの影響を抑制した状態で被験体の荷重を検出することができる。

本実施形態の荷重検出器１００のように、自由端が反対側を向いた第１、第２ビーム形ロードセル２１、２２により載置部４を２点支持することにより、いわゆる偏置誤差の発生を抑制することができる。その理由は次の通りである。

図５に示すように、ビーム形ロードセルＬＣの端部に載置板ＰＴを取り付けた荷重検出器９００においては、偏置誤差は、被験体の載置位置ｐがビーム形ロードセルＬＣと載置板ＰＴとの連結位置Ｃ０の近傍である場合は比較的小さいが、載置位置ｐが連結位置Ｃ０から離れるにしたがって大きくなる。これは、載置位置ｐがビーム形ロードセルＬＣの長手方向において連結位置Ｃ０から離間するに従って、ビーム形ロードセルＬＣの幅方向に延びる軸を中心とした、離間距離に応じた大きさの曲げモーメントがビーム形ロードセルＬＣの起歪体に作用し、この曲げモーメントによるひずみによってビーム形ロードセルＬＣのひずみゲージに偏置誤差が生じるためである。また載置位置ｐがビーム形ロードセルＬＣの幅方向において連結位置Ｃ０から離間するに従って、ビーム形ロードセルＬＣの長手方向に延びる軸まわりの、離間距離に応じた大きさのねじりモーメントがビーム形ロードセルＬＣの起歪体に作用し、このねじりモーメントによるひずみによってビーム形ロードセルＬＣのひずみゲージに偏置誤差が生じるためである。

これに対して、本実施形態の荷重検出器１００では、図４に示す通り、載置部４の載置板４１上に載置される被験体の載置位置Ｐと取付中心Ｃ１との前後方向の距離をｘ_Ｐ１、載置位置Ｐと取付中心Ｃ２との前後方向の距離をｘ_Ｐ２とすると、ｘ_Ｐ１とｘ_Ｐ２との合計は、載置板４１上の略全域において、載置位置Ｐの変動にかかわらず一定となる。したがって本実施形態の荷重検出器１００においては、載置位置Ｐが前後方向に移動しても、第１ビーム形ロードセル２１に生じる曲げモーメントによる偏置誤差と第２ビーム形ロードセル２２に生じる曲げモーメントによる偏置誤差との合計は常に略一定となる。したがって、例えば制御部（不図示）において第１ビーム形ロードセル２１と第２ビーム形ロードセル２２の検出値を加算し、且つ検出値に対して一定の割合を有する値を偏置誤差として減算する等の処理を施すことで、曲げモーメントに起因する偏置誤差の影響を実質的に取り除いた状態で、検出対象の荷重を安定的に検出することができる。

また、図４に示す通り、載置部４の載置板４１上に載置される検出対象の載置位置Ｐと取付中心Ｃ１との幅方向の距離をｙ_Ｐ１、載置位置Ｐと取付中心Ｃ２との幅方向の距離をｙ_Ｐ２とすると、ｙ_Ｐ１とｙ_Ｐ２との合計は、載置板４１上の略全域において、載置位置Ｐの変動にかかわらず一定となる。したがって本実施形態の荷重検出器１００においては、載置位置Ｐが幅方向に移動しても、第１ビーム形ロードセル２１に生じるねじりモーメントによる偏置誤差と第２ビーム形ロードセル２２に生じるねじりモーメントによる偏置誤差との合計は常に略一定となる。したがって、曲げモーメントの場合と同様の処理により、ねじりモーメントに起因する偏置誤差の影響を実質的に取り除いた状態で、計測対象の荷重を安定的に検出することができる。

本実施形態の荷重検出器１００は、様々な被験体の荷重の検出に好適に用いることができる。具体的には例えば、載置板４１の上にベッドの脚部を載置し、ベッド上の被験者の荷重を検出することができる。

本実施形態の荷重検出器１００の効果を以下にまとめる。

本実施形態の荷重検出器１００は、第１基部１１と第２基部１２との間に懸架されたケーブル支持部材３を備えるため、第１ビーム形ロードセル２１と第２ビーム形ロードセル２２とを結線するケーブル６の移動を規制して安定的に保持し、ケーブル６の損傷や汚れを防止することができる。

本実施形態の荷重検出器１００においては、ケーブル支持部材３は第１、第２基部１１、１２に相対して全方向に微小移動可能であり、第１基部１１と第２基部１２とが、ケーブル支持部材３を介して互いに力を及ぼしあうことが防止されている。したがって、第１、第２ビーム形ロードセル２１、２２において不規則なひずみの発生が防止されており、荷重検出器１００における計測誤差の発生が防止されている。

本実施形態の荷重検出器１００においては、凹部Ｒを有する第１、第２基部１１、１２と、切欠きＮ１１、Ｎ２１を有する第１、第２ケース５１、５２により、ケーブル支持部材３を、第１、第２基部１１、１２に相対して微小移動可能に保持している。このように、ケーブル支持部材３を保持するための専用の部品を用いず、基部及びケースによりケーブル支持部材３を保持しているため、製造工程が容易であり製造コストが抑制されている。

本実施形態の荷重検出器１００においては、ケーブル６はケーブル支持部材３の通路ｃｈを通り、且つケーブル支持部材３は載置部４の折り返し部４２により画成される通路ＣＨ内に配置される。したがって、ケーブル６と荷重検出器１００の外部の物体との接触、及び当該接触によるケーブル６の損傷が防止されている。

＜変形例＞
第１実施形態の荷重検出器１００において、次の変形態様を採用することもできる。

第１実施形態の荷重検出器１００においては、図６（ａ）に示すように、ケーブル支持部材３の一端は第１基部１１に相対して全方向に微小移動可能であり、ケーブル支持部材３の他端は第２基部１２に相対して全方向に微小移動可能であった。なお図６においては、白丸はケーブル支持部材３が第１、第２基部１１、１２に相対して全方向に微小移動可能に接触していることを意味し、黒丸はケーブル支持部材３が第１、第２基部１１、１２に固定されており、第１、第２基部１１、１２に相対して移動しないことを意味する。

変形態様として、ケーブル支持部材３の一方の端部は、第１基部１１又は第２基部１２に固定されていてもよい（図６（ｂ））。この場合も、ケーブル支持部材３の他端が第１、第２基部１１、１２の他方に相対して全方向に微小移動可能であれば、第１基部１１、第２基部１２の間の微小な相対移動は規制されず、計測誤差の発生は防止される。また、このような固定を行うことにより、荷重検出器１００の組み立て時に、ケーブル支持部材３を設ける作業を容易とすることができる。

第１実施形態の荷重検出器１００においては、ケーブル支持部材３の端部を第１、第２基部１１、１２と第１、第２ケース５１、５２とによって挟持することにより、ケーブル支持部材３を、第１、第２基部１１、１２に相対して全方向に微小移動可能に保持していた。しかしながら、ケーブル支持部材３の端部を、第１、第２部材１１、１２に相対して全方向に微小移動可能に保持する方法はこれには限られない。

具体的には例えば、ケーブル支持部材３の端部近傍において下部板３１に貫通孔を設け、当該貫通孔に、当該貫通孔の径よりも小径のねじを通して、ケーブル支持部材３を第１、第２基部１１、１２に緩やかにねじ止めしてもよい。或いは、ケーブル支持部材３の端部と第１、第２基部１１、１２とを紐等で繋いでも良い。これらの場合は、第１、第２基部１１、１２は凹部Ｒを有さなくても良い。その他、凹部Ｒに配置されたケーブル支持部材３の上方への移動を、ケーブル支持部材３の上方を跨いで延び、凹部Ｒの前側及び後側で第１、第２基部１１、１２に固定されるアーチ状の部材やバンド等で規制してもよい。

第１実施形態の荷重検出器１００においては、ケーブル支持部材３は、第１、第２基部１１、１２の間の幅よりも長く、第１、第２基部１１、１２の間に懸架されているが、これには限られない。

図６（ｃ）に示すように、ケーブル支持部材３の一端が、第１、第２基部１１、１２の一方に固定されており、他端は第１、第２基部１１、１２の他方から、幅方向に離間した位置に配置された構成であってもよい。

また、図６（ｄ）に示すように、第１基部１１に一端が固定され、他端が第１、第２基部１１、１２の幅方向中央部の近傍に配置された第１ケーブル支持部材３１と、第２基部１２に一端が固定され、他端が第１ケーブル支持部材３１の他端とわずかに離間して配置された第２ケーブル支持部材３２とを用いても良い。

また、図６（ｅ）に示すように、第２ケーブル支持部材３２を第１ケーブル支持部材３１の内部に、第２ケーブル支持部材３２が第１ケーブル支持部材３１に対して全方向に微小移動可能な状態で挿入してもよい。

これらの態様を有するケーブル支持部材３によっても、第１、第２基部１１、１２の間の微小相対移動を規制することなく、ケーブル６を安定して支持することができる。

第１実施形態の荷重検出器１００においては、ケーブル支持部材３の断面形状は略コ字状であったがこれには限られない。ケーブル支持部材３の断面形状は略ロ字（Ｏ字）状であってもよい。或いは、ケーブル支持部材３は、長尺の板材であってもよく、該板材は長手方向に沿って所定間隔でケーブル３を固定するためのツメを有しても良い。

第１実施形態の荷重検出器１００において、載置部４の折り返し部４２の断面形状は任意であり、Ｌ字状でもよい。折り返し部４２の断面形状がＬ字の場合には通路ＣＨは画成されないが、載置板４１の撓みは抑制される。載置部４は折り返し部４２や第１、第２壁部４３１、４３２を有さなくても良い。

第１実施形態の荷重検出器１００においては、第１、第２ビーム形ロードセル２１、２２は互いに平行に配置されているが、これには限られず略平行であってもよい。本明細書及び本発明において、第１、第２ビーム形ロードセル２１、２２が略平行であるとは、第１ビーム形ロードセル２１の延在方向と第２ビーム形ロードセル２２の延在方向との間のなす角が５°以下であることを意味する。その他、第１ビーム形ロードセル２１の延在方向と第２ビーム形ロードセル２２の延在方向との間のなす角は、０°以上、１８０°以下の任意の角度とし得る。

第１実施形態の荷重検出器１００においては、第１、第２ビーム形ロードセル２１、２２の起歪体２１ｓ、２２ｓの自由端２１ｓ２、２２ｓ２が互いに反対側を向いていたが、これには限られず、自由端２１ｓ２、２２ｓ２は同一方向を向いていてもよい。なお、第１ビーム形ロードセル２１の延在方向と第２ビーム形ロードセル２２の延在方向とが平行でない場合は、第１、第２ビーム形ロードセル２１、２２の起歪体２１ｓ、２２ｓの自由端２１ｓ２、２２ｓ２は、第１ビーム形ロードセル２１の延在方向と第２ビーム形ロードセル２２の延在方向との間のなす角の二等分線の延びる方向において、同じ側を向いていても良く、反対側を向いていてもよい。

＜第２実施形態＞
第２実施形態の荷重検出システム１０００について、図７を参照して説明する。

荷重検出システム１０００は、４つの荷重検出器１００と、制御器ＣＯＮＴを主に有する。４つの荷重検出器１００と制御器ＣＯＮＴとは配線で接続されている。

荷重検出システム１０００を使用する際には、４つの荷重検出器１００の載置部４（図１、２）の上に、ベッドＢＤの４本の脚部ＢＬをそれぞれ載置する。これにより、４つの荷重検出器１００の各々は、ベッドＢＤの脚ＢＬを介して加えられるベッドＢＤ上の被験者の荷重の一部を検出する。

４つの荷重検出器１００に接続された制御器ＣＯＮＴは、各荷重検出器１００の第１、第２ビーム形ロードセル２１、２２からの出力に基づいて被験者の荷重値を求める。

本実施形態の荷重検出システム１０００は、第１実施形態の荷重検出器１００を使用しているため、第１実施形態の荷重検出器１００と同様の効果を得ることができる。

なお、本実施形態の荷重検出システム１０００において、荷重検出器１００の数は４つには限られず、３つ以下でもよく、５つ以上でもよい。また荷重検出器１００として、各変形例の荷重検出器を用いてもよい。

なお、本実施形態の荷重検出システムにおいて、荷重検出器１００からの出力を、配線ではなく無線により制御器ＣＯＮＴに送信してもよい。また制御器ＣＯＮＴには、制御器ＣＯＮＴによって求められた荷重を表示するための表示器や、求められた荷重に基づいて所定の報知を行うための報知機が接続されていてもよい。

本発明の特徴を維持する限り、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。

本発明の荷重検出器は、複数のロードセルを繋ぐケーブルを安定して支持することができる。したがって本発明によれば、ケーブル損傷の恐れが小さく、運搬、設置時の取扱いが容易な荷重検出器を提供できる。

１１ 第１基部、１２ 第２基部、２１ 第１ビーム形ロードセル、２２ 第２ビーム形ロードセル、３ ケーブル支持部材、４ 載置部、４１ 載置板、４２ 折り返し部、５１ 第１ケース、５２ 第２ケース、１００ 荷重検出器、１０００ 荷重検出システム

Claims (8)

1. 第１基部上で片持ち支持されることによって自由端を有する第１のビーム形ロードセルと、
   第２基部上で片持ち支持されることによって自由端を有する第２のビーム形ロードセルと、
   被験体が載置される載置部であって、第１のビーム形ロードセルに連結される第１連結部と第２のビーム形ロードセルに連結される第２連結部とを有し、第１のビーム形ロードセルと第２のビーム形ロードセルとの間に設けられた載置部と、
   第１基部と第２基部との間に設けられ、第１のビーム形ロードセルと第２のビーム形ロードセルとを結線するケーブルを支持する長尺のケーブル支持部材とを備え、
   前記載置部の第１連結部は、第１のビーム形ロードセルと第１のビーム形ロードセルの前記自由端側で連結され、前記載置部の第２連結部は第２のビーム形ロードセルと第２のビーム形ロードセルの前記自由端側で連結されており、
   前記ケーブル支持部材の少なくとも一端が、第１基部及び第２基部の一方の上に該第１基部及び第２基部の一方に相対して移動可能に設けられ又は第１基部及び第２基部の一方と離間している荷重検出器。
2. 前記ケーブル支持部材の一端が前記第１基部及び第２基部の一方の上に、前記第１基部及び第２基部の一方に相対して移動可能に設けられており、前記ケーブル支持部材の他端が第１基部及び第２基部の他方の上に、前記第１基部及び第２基部の他方に相対して移動可能に設けられている請求項１に記載の荷重検出器。
3. 第１基部及び第１のビーム形ロードセルを収容する第１ケースと、
   第２基部及び第２のビーム形ロードセルを収容する第２ケースとを更に含み、
   第１基部の上面及び第２基部の上面にそれぞれ凹部が設けられており、
   第１ケース及び第２ケースにそれぞれ切欠きが設けられており、
   前記ケーブル支持部材の前記一端は、第１基部の前記凹部内に配置されて、該凹部及び第１ケースの前記切欠きにより、第１基部に相対して移動可能に保持され、
   前記ケーブル支持部材の前記他端は、第２基部の前記凹部内に配置されて、該凹部及び第２ケースの前記切欠きにより、第２基部に相対して移動可能に保持される請求項２に記載の荷重検出器。
4. 前記ケーブル支持部材の一端が第１基部上において第１基部に固定されており、前記ケーブル支持部材の他端が第２基部上に第２基部に相対して移動可能に設けられている請求項１に記載の荷重検出器。
5. 第２基部及び第２のビーム形ロードセルを収容するケースを更に含み、
   第２基部の上面に凹部が設けられており、
   前記ケースに切欠きが設けられており、
   前記ケーブル支持部材の前記他端は、第２基部の前記凹部内に配置されて、該凹部及び前記ケースの前記切欠きにより、第２基部に相対して移動可能に保持される請求項４に記載の荷重検出器。
6. 前記載置部は、被験体が載置される載置板、及び前記載置部の下側に前記ケーブル支持部材と平行に延びる通路を画成する折り返し部とを有し、
   前記ケーブル支持部材が前記通路内に配置される請求項１〜５のいずれか一項に記載の荷重検出器。
7. 第１のビーム形ロードセルと第２のビーム形ロードセルとは略平行に配置されており、
   第１のビーム形ロードセルが延在する方向において、第２のビーム形ロードセルの前記自由端は、第１のビーム形ロードセルの前記自由端とは反対側に位置している請求項１〜６のいずれか一項に記載の荷重検出器。
8. ベッドの上の被験者の荷重を検出する荷重検出システムであって、
   ベッドの脚のキャスターの下に配置された請求項１〜７のいずれか一項に記載された複数の荷重検出器と、
   前記複数の荷重検出器に接続され、前記荷重検出器の出力に基づいて前記被験者の荷重を算出する制御部とを有する荷重検出システム。

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