JP2020193810A - Load meter and product display shelf - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、ひずみ変換器を備える荷重計、及び荷重計を備える商品陳列棚に関する。 The present disclosure relates to a load meter equipped with a strain transducer and a product display shelf equipped with a load meter.
荷重計(ロードセル)は、力や荷重の物理量を電気信号に変換するもので、力や荷重の検出素子としてひずみゲージが使用されている。特許文献1には、荷重計の構成が開示されている。荷重計は、2個の圧力部材間に配置された少なくとも1つの基板を有する。基板には、ひずみ検出器が設けられている。圧力部材と基板との間で、ひずみ検出器と重畳する領域には低圧縮率の部材が設けられている。荷重計の上から力が加えられると、低圧縮率の部材によってひずみ検出器が押圧され、基板がS字形に変形する。
A load cell converts a physical quantity of force or load into an electric signal, and a strain gauge is used as a force or load detection element.
特許文献1に記載の荷重計では、基板の下側に設けられた2つの低圧縮率の部材を支点とし、2つの低圧縮率の部材の間で、基板の上側に設けられた低圧縮率の部材に荷重をかけている。基板の上側に設けられた低圧縮率の部材は、ひずみ検出器に対して局所的に押圧される。したがって、低圧縮率の部材の位置に応じてひずみ検出器の検出精度が変化してしまうことにより、ひずみ検出器の検出精度が低下してしまう。
In the load meter described in
そこで、本開示の一実施形態では、荷重計における検出精度を向上させることを目的の一つとする。 Therefore, in one embodiment of the present disclosure, one of the purposes is to improve the detection accuracy of the load meter.
本開示の一実施形態に係る荷重計は、離間して設けられた第1支持部及び第2支持部を有する第1基材と、第1支持部と第2支持部との間に離間して設けられた第3支持部及び第4支持部を有し、第1基材と対向して設けられた第2基材と、第1支持部及び第2支持部と、第3支持部及び第4支持部に挟まれた起歪体と、第3支持部及び第4支持部との間に設けられた第1ひずみセンサと、を有するひずみ変換器と、を有する。 The load transducer according to the embodiment of the present disclosure is separated from the first base material having the first support portion and the second support portion provided apart from each other, and between the first support portion and the second support portion. A second base material, a first support part, a second support part, a third support part, and a second base material provided so as to have a third support part and a fourth support part, which are provided so as to face the first base material. It has a strain transducer having a strain-causing body sandwiched between the fourth support portions and a first strain sensor provided between the third support portion and the fourth support portion.
上記構成において、第1支持部、第2支持部、第3支持部、及び第4支持部は、第1基材の第1方向に沿って延びていてもよい。 In the above configuration, the first support portion, the second support portion, the third support portion, and the fourth support portion may extend along the first direction of the first base material.
上記構成において、第3支持部及び第4支持部は、第1ひずみセンサと重畳しなくてもよい。 In the above configuration, the third support portion and the fourth support portion do not have to overlap with the first strain sensor.
上記構成において、第1ひずみセンサは、第1基材と対向して設けられてもよい。 In the above configuration, the first strain sensor may be provided so as to face the first base material.
上記構成において、第1ひずみセンサは、第2基材と対向して設けられてもよい。 In the above configuration, the first strain sensor may be provided facing the second base material.
上記構成において、第1ひずみセンサは、印加されたひずみに応じて抵抗値が変化する導電性材料が、起歪体に所定のパターンとして形成されていてもよい。 In the above configuration, in the first strain sensor, a conductive material whose resistance value changes according to the applied strain may be formed on the strain generating body as a predetermined pattern.
上記構成において、第1基材は、第1支持部に隣接した第5支持部及び第6支持部をさらに有し、第2基材は、第5支持部と第6支持部との間に離間して設けられた第7支持部及び第8支持部をさらに有し、起歪体は、第7支持部と第8支持部との間に設けられた第2ひずみセンサと、をさらに有していてもよい。 In the above configuration, the first base material further has a fifth support portion and a sixth support portion adjacent to the first support portion, and the second base material is between the fifth support portion and the sixth support portion. It further has a seventh support portion and an eighth support portion provided apart from each other, and the strain generating body further has a second strain sensor provided between the seventh support portion and the eighth support portion. You may be doing it.
上記構成において、第5支持部、第6支持部、第7支持部、及び第8支持部は、第1基材の第1方向に沿って延びていてもよい。 In the above configuration, the fifth support portion, the sixth support portion, the seventh support portion, and the eighth support portion may extend along the first direction of the first base material.
上記構成において、第7支持部及び第8支持部は、第2ひずみセンサと重畳しなくてもよい。 In the above configuration, the seventh support portion and the eighth support portion do not have to overlap with the second strain sensor.
上記構成において、起歪体は、第2ひずみセンサをさらに有し、第2ひずみセンサは、第1ひずみセンサと隣接して第3支持部と第4支持部との間に設けられてもよい。 In the above configuration, the strain-causing body further has a second strain sensor, and the second strain sensor may be provided between the third support portion and the fourth support portion adjacent to the first strain sensor. ..
上記構成において、第2ひずみセンサは、第1基材と対向して設けられてもよい。 In the above configuration, the second strain sensor may be provided so as to face the first base material.
上記構成において、第2ひずみセンサは、第2基材と対向して設けられてもよい。 In the above configuration, the second strain sensor may be provided so as to face the second base material.
上記構成において、第2ひずみセンサは、印加されたひずみに応じて抵抗値が変化する導電性材料が、起歪体に所定のパターンとして形成されていてもよい。 In the above configuration, in the second strain sensor, a conductive material whose resistance value changes according to the applied strain may be formed on the strain generating body as a predetermined pattern.
上記構成において、第1ひずみセンサ及び第2ひずみセンサは、直列に接続されてもよい。 In the above configuration, the first strain sensor and the second strain sensor may be connected in series.
上記構成において、第1ひずみセンサ及び第2ひずみセンサは、並列に接続されてもよい。 In the above configuration, the first strain sensor and the second strain sensor may be connected in parallel.
上記構成において、起歪体は、第1ひずみセンサ及び第2ひずみセンサの検知信号を検出する検出回路をさらに有していてもよい。 In the above configuration, the strain-causing body may further have a detection circuit for detecting the detection signals of the first strain sensor and the second strain sensor.
上記構成に係る荷重計を、棚板上に設けた商品陳列棚である。 A product display shelf in which a load meter according to the above configuration is provided on a shelf board.
本開示によれば、荷重計における検出精度を向上させることができる。 According to the present disclosure, the detection accuracy of the load meter can be improved.
以下、本開示の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。以下に示す実施形態は本開示の実施形態の一例であって、本開示はこれらの実施形態に限定されるものではない。なお、本実施形態で参照する図面において、同一部分または同様な機能を有する部分には同一の符号または類似の符号(数字の後にA、Bなどを付しただけの符号)を付し、その繰り返しの説明は省略する場合がある。 Hereinafter, one embodiment of the present disclosure will be described with reference to the drawings. The embodiments shown below are examples of the embodiments of the present disclosure, and the present disclosure is not limited to these embodiments. In the drawings referred to in the present embodiment, the same part or a part having a similar function is given the same code or a similar code (a code in which A, B, etc. are simply added after the numbers), and the process is repeated. The description of may be omitted.
(第1実施形態)
本実施形態では、本開示の一実施形態に係る荷重計200について、図1乃至図18を参照して説明する。
(First Embodiment)
In the present embodiment, the
[荷重計の構成1]
まず、本開示の一実施形態に係る荷重計200の概要について、図1及び図2を参照して、説明する。
[
First, an outline of the
図1は、本開示の一実施形態に係る荷重計200の外観図である。荷重計200は、第1基材101、第2基材102、及びひずみ変換器100を有する。ひずみ変換器100は、第1基材101と第2基材102との間に設けられている。ひずみ変換器100は、複数のひずみセンサ130A〜130Cを有している。
FIG. 1 is an external view of a
図2は、本開示の一実施形態に係る荷重計200をA1−A2線に沿って切断した断面図である。図2(A)は、荷重計200に荷重を印加する前の状態を示す図であり、図2(B)は、荷重計200に荷重を印加した後の状態を示す図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line A1-A2 of the
図2(A)に示すように、第1基材101は、構造物111、構造物112、側部113、及び側部114を有する。また、第2基材102は、構造物121、構造物122、構造物123、側部124、及び側部125を有する。ひずみ変換器100は、第1面103A及び第1面103Aの反対側の第2面103Bを有する起歪体103と、複数のひずみセンサ130を有する。
As shown in FIG. 2A, the
起歪体103とは、外力によりひずみを生じさせる部材である。起歪体103に外力を加えるとひずみが生じ、起歪体103に設けられたひずみセンサ130A〜130Cが伸び縮みする。ひずみセンサ130A〜130Cに生じた伸び縮み量によって、電気抵抗が変化する。当該電気抵抗を、検出器によって電気信号を検出し、電気信号を増幅する。さらに、A/D変換器によって、電気信号をA/D変換して、デジタル処理をすることで、重量を算出することができる。
The strain-causing
構造物111は、起歪体103の第1面101Aと接する支持部1及び支持部5を有する。構造物112は、起歪体103の第1面101Aと接する支持部2及び支持部9を有する。側部113は、起歪体103の第1面101Aと接する支持部6を有する。側部114は、起歪体103の第1面101Aと接する支持部10を有する。
The
構造物121は、起歪体103の第2面101Bと接する支持部3及び支持部4を有する。構造物122は、起歪体103の第2面101Bと接する支持部7及び支持部8を有する。構造物123は、起歪体103の第2面101Bと接する支持部11及び支持部12を有する。
The
ひずみセンサ130Aは、支持部3と支持部4との間に設けられる。ひずみセンサ130Bは、支持部7と支持部8との間に設けられる。また、ひずみセンサ130Cは、支持部11と支持部12との間に設けられる。ひずみセンサ130A、ひずみセンサ130B及びひずみセンサ130Cは、第1基材101と対向して設けられる。
The
本開示の一実施形態に係る荷重計200では、起歪体103が、第1基材101に設けられた支持部1及び支持部2と、第2基材102に設けられた支持部3及び支持部4との間に設けられる。したがって、図2(B)に示すように、荷重計200に第2基材102側から荷重を印加すると、起歪体103は、支持部3及び支持部4によって上から押圧され、支持部1及び支持部2によって下から押圧される。このように、ひずみセンサ130Aを局所的に押圧せず、支持部1〜4によって起歪体103を上下から押圧することで、起歪体103にひずみを生じさせる。これにより、ひずみセンサ130Aには均一にひずみが生じるため、ひずみセンサ130の検出精度を向上させることができる。
In the
荷重計200に第2基材102側から荷重を印加した場合に、起歪体103に生じる変曲点の数が、0又は1であると、起歪体103が撓んだ箇所の曲率が小さくなる。この場合、ひずみセンサ130のダイナミックレンジが小さくなる。これに対し、本開示の一実施形態に係る荷重計200に、第2基材102側から荷重を印加すると、起歪体103は2か所以上の変曲点をもつように撓むので、起歪体103が撓んだ箇所の曲率を大きくすることができる。これにより、ひずみセンサ130のダイナミックレンジを大きくすることができる。
When the number of inflection points generated in the
次に、第1基材101、第2基材102、及びひずみ変換器100の構成について、図1及び図4を参照して詳細に説明する。
Next, the configurations of the
図3は、本開示の一実施形態に係る荷重計200の外観図である。図4は、図1に示す荷重計200を、A1−A2線に沿って切断した断面図である。
FIG. 3 is an external view of the
第1基材101には、構造物111、構造物112、側部113、及び側部114が設けられている。構造物111、構造物112、側部113、及び側部114は、第1基材101の第1方向D1に沿って延びている。第1基材101、構造物111、構造物112、側部113、及び側部114は、例えば、有機樹脂で形成される。第1基材101、構造物111、構造物112、側部113、及び側部114は、一体形成されていてもよいし、第1基材101に、構造物111、構造物112、側部113、及び側部114が接着されていてもよい。また、図示しないが、第1基材101は、第2方向D2に沿って、さらに側部が設けられていてもよい。
The
第2基材102には、構造物121、構造物122、構造物123、側部124、及び側部125が設けられている。構造物121、構造物122、構造物123、側部124、及び側部125は、第2基材102の第1方向D1に沿って延びている。第2基材102、構造物121、構造物122、構造物123、側部124、及び側部125は、第1基材101と同様の有機樹脂で形成される。第2基材102、構造物121、構造物122、構造物123、側部124、及び側部125は、一体形成されていてもよいし、第2基材102に、構造物121、構造物122、構造物123、側部124、及び側部125が接着されていてもよい。また、図示しないが、第2基材102は、第1方向D1に沿って、さらに側部が設けられていてもよい。
The
ひずみ変換器100は、第1面103A、第1面103Aの反対側の第2面103Bを有する起歪体103と、ひずみセンサ130A〜130Cを有する。ひずみセンサ130A〜ひずみセンサ130Cは、第1方向D1と交差する第2方向D2に沿って配置されている。また、起歪体103は、金属、ガラス、セラミックス、有機樹脂等で形成される。ひずみセンサ130は、抵抗線が形成された絶縁性の基材が起歪体103に接着されていてもよいし、起歪体103に、抵抗線が直接形成されたものでもよい。以降の説明において、ひずみセンサ130A〜130Cのそれぞれを区別しない場合には、ひずみセンサ130と記載する。また、ひずみセンサ130A〜130Cのそれぞれの構成要素についても同様である。ひずみセンサ130の構造については、後に詳細に説明する。
The
図4に示すように、第1基材101は、離間して設けられた支持部1及び支持部2を有する。支持部1は、構造物111に含まれ、支持部2は、構造物112に含まれる。つまり、構造物111の端部が、支持部1であり、構造物112の端部が、支持部2である。ここで、端部とは、構造物111の上面と、第1方向D1に沿って延びる側面とが接する角部をいう。当該角部は、直角である例について図示するが、これに限定さない。構造物111の上面と側面とが接する角部は、鈍角であってもよいし、鋭角であってもよい。また、角部は、丸みを帯びていてもよい。
As shown in FIG. 4, the
第2基材102は、第1基材101と対向して設けられる。第2基材102は、構造物111の支持部1と構造物112の支持部2との間に構造物121の支持部3及び支持部4を有する。また、支持部3及び支持部4は、構造物121に含まれる。つまり、構造物121の端部が支持部3及び支持部4である。
The
支持部1及び支持部2は、第1基材101の第1方向D1に沿って延びており、支持部3及び支持部4は、第2基材102の第1方向D1に沿って延びている。また、平面視したとき、支持部3及び支持部4は、ひずみセンサ130Aと重畳しない。
The
[ひずみセンサの構成]
図5は、起歪体103に設けられたひずみセンサ130の拡大図である。ひずみセンサ130は、印加されたひずみに応じて抵抗値が変化する導電性材料131が、起歪体103に所定のパターンとして形成されている。導電性材料131の所定のパターンは、起歪体103の第1面103A又は第2面103Bの少なくとも一方に、印刷法やインクジェット法、または、蒸着法やスパッタリング法の後にパターンエッチングなどにより形成される。導電性材料131は、例えば、グラファイト、銅、金、銀、ニッケル、鉄、チタン、クロム、モリブデン、マンガン、コバルト、亜鉛、ルテニウム、パラジウム、錫、コンスタンタン、カーボンナノチューブ、カーボンブラックなどのうちのいずれか、あるいはこれらの混合物や酸化物で構成される。また、所定のパターンは、導電性材料と、ポリエステルなどのバインダー樹脂との混合物で構成されてもよい。また、ひずみセンサ130の膜厚は、1μm以上100μm以下であることが好ましく、例えば、10μmとする。
[Strain sensor configuration]
FIG. 5 is an enlarged view of the
ひずみセンサ130を構成する導電性材料131の所定のパターンは、特に限定されないが、検知したい物理量に応じた形状にすることができる。ひずみを検出する場合、直線状であってもよいし、ミアンダ状であってもよい。図5では、所定のパターンとして、ミアンダ状で形成されている例を示す。図5において、ひずみセンサ130がひずみ(曲げ)方向(第2方向D2)に湾曲したときに導電性材料の抵抗値が変化するため、ひずみを検出し、ひずみ(曲げ)方向と交差する方向(第1方向D1)に湾曲したときには導電性材料の抵抗値が変化しないため、ひずみを検出しない。
The predetermined pattern of the
ひずみセンサ130は、導電性材料131の所定のパターン全体の抵抗値を検出するための電極を、少なくとも2個以上有する。図5では、導電性材料131の一方には、電極132が接続されており、他方には、電極134が接続されている。電極132と電気的に接続された配線133、電極134と電気的に接続された配線135は、起歪体103の端部まで延びている。
The
[ひずみセンサの配列1]
図6は、起歪体103に設けられた複数のひずみセンサの配置を示す平面図である。図6では、起歪体103の第1面103A側から見たときの図を示している。起歪体103には、ひずみセンサ130A〜ひずみセンサ130Cが設けられており、それぞれが並列に配置されている。荷重計200に荷重が印加された場合、ひずみセンサ130A〜ひずみセンサ130Cのそれぞれから、ひずみを計測する。荷重計200に荷重が印加された位置に応じて、ひずみセンサ130A〜ひずみセンサ130Cから異なる値が出力されるため、荷重計200において、どの位置に荷重が加えられているか位置が把握しやすくなる。ひずみセンサ130A〜ひずみセンサ130Cと接続されるそれぞれの配線133A〜133C、135A〜135Cの端部は、起歪体103の四辺のうち一辺に集まることが好ましい。また、配線133A〜133C、135A〜135Cの端部は、起歪体103の一辺のうち、一部分に集まることが好ましい。
[Strain sensor array 1]
FIG. 6 is a plan view showing the arrangement of a plurality of strain sensors provided on the
[荷重計の構成2]
図7は、本開示の一実施形態に係る荷重計200Aの外観図である。図8は、荷重計200Aを第2部材120側から見たときの平面図である。図7に示す荷重計200Aは、ひずみ変換器100Aの構成が、図1に示す荷重計200のひずみ変換器100の構成と一部異なる。
[Structure of load meter 2]
FIG. 7 is an external view of the
起歪体103には、ひずみセンサ130Aと、ひずみセンサ130Dとが、B1−B2線に対して線対称に設けられている。ひずみセンサ130Bと、ひずみセンサ130Eとが、B1−B2線に対して線に設けられている。ひずみセンサ130Cと、ひずみセンサ130Fとが、B1−B2線に対して線対称に設けられている。ここで、図8に示すように、ひずみセンサ130Aは、ひずみセンサ130Dと隣接して支持部3と支持部4との間に設けられる。また、ひずみセンサ130Cは、ひずみセンサ130Eと隣接して支持部11と支持部12との間に設けられる。また、ひずみセンサ130Cは、ひずみセンサ130Eと隣接して支持部3と支持部4との間に設けられる。
The
[ひずみセンサの配列2]
図9は、起歪体103に設けられた複数のひずみセンサ130の配置を示す平面図である。図9では、起歪体103の第1面103A側から見たときの図を示している。起歪体103には、ひずみセンサ130A〜ひずみセンサ130Cと、ひずみセンサ130D〜ひずみセンサ130Fとが、B1−B2線を対して線対称に設けられており、それぞれが並列に配置されている。荷重計200に荷重が印加された場合、ひずみセンサ130A〜ひずみセンサ130Cのそれぞれから、ひずみを計測する。荷重計200に荷重が印加された位置に応じて、ひずみセンサ130A〜ひずみセンサ130Cから異なる値が出力されるため、荷重計200においてどの位置に荷重が加えられているか位置が把握しやすくなる。また、ひずみの検出が平均化されるため、検出精度が向上する。ひずみセンサ130A〜ひずみセンサ130Cと接続されるそれぞれの配線133A〜配線133F、配線135A〜配線135Fの端部は、起歪体103の四辺のうち一辺に集まることが好ましい。また、配線133A〜配線133F、配線135A〜配線135Fの端部は、起歪体103の一辺のうち、一部分に集まることが好ましい。
[Arrangement of strain sensors 2]
FIG. 9 is a plan view showing the arrangement of a plurality of
[ひずみセンサの配列3]
次に、本開示の一実施形態に係る荷重計200において、ひずみ変換器100の構成と一部異なるひずみ変換器100Bの構成について、図10及び図11を参照して説明する。
[Arrangement of strain sensors 3]
Next, in the
図10は、起歪体103に設けられた複数のひずみセンサの配置を示す平面図である。図10では、起歪体103の第1面103A側から見たときの図を示している。ひずみ変換器100Bでは、起歪体103の第1面103Aに、ひずみセンサ140A〜ひずみセンサ140Cが設けられており、それぞれが並列に配置されている。ひずみ変換器100と異なる点は、ひずみセンサ140Aは、4つの配線143A、145A、147A、149Aと接続されている点である。
FIG. 10 is a plan view showing the arrangement of a plurality of strain sensors provided on the
[ひずみセンサの構成]
図11(A)は、起歪体103に設けられたひずみセンサ140の拡大図であり、図11(B)は、ひずみセンサ140のブリッジ回路である。ひずみセンサ140は、印加されたひずみに応じて抵抗値が変化する導電性材料141A〜141Dが、起歪体103に所定のパターンとして形成されている。
[Strain sensor configuration]
FIG. 11A is an enlarged view of the
ひずみセンサ140において、導電性材料141Aの所定のパターン及び導電性材料141Cの所定のパターンは、ひずみ(曲げ)方向(第2方向D2)に配置されている。また、導電性材料141Bの所定のパターン及び導電性材料141Dの所定のパターンは、ひずみ(曲げ)方向と交差する方向(第1方向D1)に配置されている。導電性材料141Aの一部と、電極142とが接続されており、電極142から配線143が延在している。導電性材料141Bの一部と、電極144とが接続されており、電極144から配線145が延在している。導電性材料141Cの一部と、電極146とが接続されており、電極146から配線147が延在している。導電性材料141Dの一部と、電極148とが接続されており、電極148から配線149が延在している。
In the
荷重計200に第2基材102側から荷重を印加された場合、ひずみセンサ140には、矢印の方向にひずみが生じる。そのため、図11(B)に示すブリッジ回路において、導電性材料141A、141Cの抵抗値が上昇し、導電性材料141B、141Dの抵抗値は変化しない。ひずみセンサ140として、ブリッジ状態のものを用いることで、温度補償などの環境ノイズを低減することができる。
When a load is applied to the
[ひずみセンサの配列4]
次に、本開示の一実施形態に係る荷重計200において、ひずみ変換器100Bの構成と一部異なるひずみ変換器100Cの構成について、図12を参照して説明する。
[Arrangement of strain sensors 4]
Next, in the
図12は、起歪体103に設けられた複数のひずみセンサの配置を示す平面図である。図12では、起歪体103の第1面103A側から見たときの図を示している。ひずみ変換器100Cでは、起歪体103の第1面103Aに、ひずみセンサ140A〜ひずみセンサ140Cが設けられており、それぞれが並列に配置されている。また、ひずみセンサ140Aは、4つの配線143A、145A、147A、149Aと接続されている。ひずみ変換器100Bと異なる点は、印加されたひずみに応じて抵抗値が変化する導電性材料141A〜141Dが、第1方向D1に沿って接続されている点である。
FIG. 12 is a plan view showing the arrangement of a plurality of strain sensors provided on the
ひずみセンサ140Aにおいて、導電性材料141Aの所定のパターン及び導電性材料141Cの所定のパターンは、ひずみ(曲げ)方向(第2方向D2)に配置されている。また、導電性材料141Bの所定のパターン及び導電性材料141Dの所定のパターンは、ひずみ(曲げ)方向と交差する方向(第1方向D1)に配置されている。導電性材料141Aの一部と、電極142Aとが接続されており、電極142Aから配線143Aが延在している。また、導電性材料141Aの一部と、電極151Aとが接続されており、配線149Aが延在している。導電性材料141Bの一部と、電極144Aとが接続されており、電極144Aから配線145Aが延在している。導電性材料141Cの一部と、電極146Aとが接続されており、電極146Aから配線147Aが延在している。導電性材料141Dの一部と、電極148Aとが接続されており、電極148Aから配線149Aが延在している。
In the
図12に示すように、導電性材料141A〜141Dが、第1方向D1に沿って配置されることにより、第1方向D1の抵抗配線領域を大きくすることができる。つまり、配線幅が同じであっても、高抵抗化が可能となる。また、荷重計200の消費電力を低減することができる。
As shown in FIG. 12, by arranging the
[ひずみセンサの配列4]
次に、本開示の一実施形態に係る荷重計200において、ひずみ変換器100Cの構成と一部異なるひずみ変換器100Dの構成について、図13を参照して説明する。
[Arrangement of strain sensors 4]
Next, in the
図13は、起歪体103に設けられた複数のひずみセンサ150の配置を示す平面図である。図13では、起歪体103の第1面103A側から見たときの図を示している。ひずみ変換器100Dでは、起歪体103の第1面103Aに、ひずみセンサ150A〜ひずみセンサ150Lが設けられている。ひずみセンサ150A〜ひずみセンサ150Lの構成は、ひずみセンサ130の構成と同様であるため、詳細については、図5の説明を参照すればよい。ひずみセンサ150A〜150Cはそれぞれ直列に接続されており、ひずみセンサ150D〜150Fはそれぞれ直列に接続されており、ひずみセンサ150G〜ひずみセンサ150Iはそれぞれ直列に接続されており、ひずみセンサ150J〜ひずみセンサ150Lはそれぞれ直列に接続されている。また、ひずみセンサ150A〜ひずみセンサ150C及びひずみセンサ150G〜ひずみセンサ150Iは、起歪体103が湾曲するとひずみを検出する向きに配置されている。ひずみセンサ150D〜ひずみセンサ150F及びひずみセンサ150J〜ひずみセンサ150Lは、起歪体103が湾曲してもひずみを検出しない向きに配置される。起歪体103の第2方向D2に沿って配置される複数のひずみセンサ150を、直列に接続することにより、配線数を低減することができる。
FIG. 13 is a plan view showing the arrangement of a plurality of strain sensors 150 provided on the
[ひずみセンサの配列5]
次に、本開示の一実施形態に係る荷重計200において、ひずみ変換器100Dの構成と一部異なるひずみ変換器100Eの構成について、図14を参照して説明する。
[Strain sensor array 5]
Next, in the
図14は、起歪体103に設けられた複数のひずみセンサ160の配置を示す平面図である。図14では、起歪体103の第1面103A側から見たときの図を示している。ひずみ変換器100Eでは、起歪体103の第1面103Aに、ひずみセンサ160A〜ひずみセンサ160Lが設けられている。ひずみセンサ160A〜ひずみセンサ160Lの構成は、ひずみセンサ130の構成と同様であるため、詳細については、図5の説明を参照すればよい。ひずみセンサ160A〜160Cはそれぞれ直列に接続されており、ひずみセンサ160D〜160Fはそれぞれ直列に接続されている点は、図13に示すひずみ変換器の構成と同様である。
FIG. 14 is a plan view showing the arrangement of a plurality of strain sensors 160 provided on the
図13に示すひずみ変換器100Dと異なる点は、ひずみセンサ160A〜160Lがひずみを検出する向きが異なる点である。ひずみセンサ160A〜160Lは隣り合うひずみセンサは互いに、ひずみを検出する向きが異なっている。具体的には、ひずみセンサ160Aはひずみを検出する向きに配置されており、ひずみセンサ160B、160Cはひずみを検出しない向きに配置されている。また、ひずみセンサ160Dは、ひずみを検出しない向きに配置されており、ひずみセンサ160E、160Fはひずみを検出する向きに配置される。ひずみセンサ160Gはひずみを検出しない向きに配置されており、ひずみセンサ160H、160Iはひずみを検出する向きに配置されている。また、ひずみセンサ160Jは、ひずみを検出する向きに配置されており、ひずみセンサ160K、160Lはひずみを検出しない向きに配置される。
The difference from the
図15は、図14に示すひずみ変換器100Eを、荷重計200に適用したときの断面図である。図15(A)は、荷重計200を、ひずみセンサ160A〜160Cに沿って切断したときの断面図であり、図15(B)は、荷重計200を、ひずみセンサ160D〜160Fに沿って切断したときの断面図である。
FIG. 15 is a cross-sectional view when the
図15(A)及び図15(B)に示すように、第1基材101は、構造物111を有し、第2基材102は、構造物121及び構造物122を有する。図15に示すひずみ変換器100Eでは、隣り合うひずみセンサ160は互いにひずみを検出する向きが異なっている。そのため、図15(A)に示す荷重計の断面図では、ひずみセンサ160Aはひずみを検出するが、ひずみセンサ160B、160Cはひずみを検出しない。また、図15(B)に示す荷重計の断面図では、ひずみセンサ160E、160Fはひずみを検出するが、ひずみセンサ160Dはひずみを検出しない。
As shown in FIGS. 15A and 15B, the
図15(B)に示すように、構造物111、構造物121、及び構造物122の位置に応じて、ひずみセンサ160のひずみを検出する向きを変える。これにより、ひずみ変換器100Eを高精度、高感度化を図ることができる。
As shown in FIG. 15B, the direction in which the strain of the strain sensor 160 is detected is changed according to the positions of the
[ひずみセンサの配列7]
本実施形態では、構造物111、112、構造物121〜123は、凸形状である場合について説明したが、これに限定されない。第1基材101及び第2基材102に設けられる構造物111、112、構造物121〜123は、支持部1〜支持部12によって、起歪体103と接する構成であればよい。第1基材101及び第2基材102に設けられる構造物の一例について、図16を参照して説明する。
[Strain sensor array 7]
In the present embodiment, the case where the
図16(A)は、第1基材101及び第2基材102に設けられた構造物の一例を示す。平面視したとき、ひずみセンサ130Aと重畳する構造物121は、二つの支持部3、4のほかに、凹部を有する。例えば、構造物111は、ひずみセンサ130Aと重畳する領域には、凹部21を有する。また、構造物122は、ひずみセンサ130Bと重畳する領域には凹部22を有する。また、構造物123は、ひずみセンサ130Cと重畳する領域には、凹部23を有する。また、構造物111は、支持部1と支持部5との間に凹部31を有し、構造物112は、支持部2と支持部9との間に凹部32を有する。
FIG. 16A shows an example of the structures provided on the
[ひずみセンサの配列8]
図16(B)は、第1基材101及び第2基材102に設けられた構造物の他の一例を示す。ひとつの支持部につき、ひとつの構造物を有していてもよい。例えば、構造物171は、支持部1を有し、構造物172は、支持部2を有する。また、構造物171は、支持部3を有し、構造物172は、支持部4を有する。
[Arrangement of strain sensors 8]
FIG. 16B shows another example of the structures provided on the
[起歪体に抵抗測定回路を設ける]
図17は、起歪体103に設けられた複数のひずみセンサ130及び抵抗測定回路104Aのレイアウト図である。起歪体103には、複数のひずみセンサ130だけでなく、抵抗測定回路104Aが配置されていてもよい。また、抵抗測定回路104Aの他に、電池104B、通信回路104C、及びアンテナ104D等の部品を配置することにより、荷重計200の外部にこれらの部品を設けなくてもよいので、シンプルな構成にすることができる。
[Provide a resistance measurement circuit on the strain generator]
FIG. 17 is a layout diagram of a plurality of
[荷重計の製造方法]
図18は、本開示の一実施形態に係る起歪体103の製造方法を説明する概略図である。
[Manufacturing method of load meter]
FIG. 18 is a schematic view illustrating a method of manufacturing the strain-causing
まず、起歪体103の第1面103A上に、配線136〜139を形成する。配線136〜139は、起歪体103上に導電膜を形成した後、フォトリソグラフィによって加工することで形成してもよいし、スクリーン印刷によって形成してもよい。次に、起歪体103の第1面103A上に、抵抗測定回路104A、電池104B、通信回路104C、及びアンテナ104D等の部品を形成する。
First, wirings 136 to 139 are formed on the
次に、起歪体103上に、配線136〜139と接続するひずみセンサ130となる導電性材料131からなる所定のパターンを形成する。導電性材料131からなる所定のパターンは、スクリーン版105を用いたスクリーン印刷によって形成することができる。スクリーン版105には、複数の所定のパターン105A〜105Cが形成されている。図18では、スクリーン版105において、導電性材料131を形成するためのパターンの図示を省略しているが、図5又は図11(A)などのパターンを参照すればよい。起歪体103上に、配線136〜139と接続するひずみセンサ130となる導電性材料131からなる所定のパターンを形成することにより、図17に示す起歪体103を形成することができる。
Next, a predetermined pattern made of the
または、スクリーン印刷に替えて、フィルム上に形成された導電性材料131からなる所定のパターンのひずみセンサ130を、接着剤によって起歪体103に貼り合わせてもよい。これにより、配線136〜139と、ひずみセンサ130と、を接続する。図18に示すように、導電性材料131からなる所定のパターンを、スクリーン版105を用いてスクリーン印刷により形成することで、製造工程を簡略化することができるため好ましい。
Alternatively, instead of screen printing, a
(第2実施形態)
本実施形態では、本開示の一実施形態に係る荷重計200を、商品陳列棚300に適用する例について、図19及び図20を参照して説明する。
(Second Embodiment)
In the present embodiment, an example in which the
図19は、本開示の一実施形態に係る荷重計200が適用された商品陳列棚300の外観図である。商品陳列棚300は、一対の支柱302と、複数の棚板304と、ベース棚305と、背板303と、を有する。複数の棚板304は、一対の支柱302と、背板303とによって支持されている。
FIG. 19 is an external view of a
本実施形態における商品陳列棚300では、複数の棚板304及びベース棚305上のそれぞれには、荷重計200が設けられている。図19には、ひずみセンサ130と、ひずみセンサ130と重畳する構造物121とを破線で示し、その他の構成については図示を省略している。構造物121は、第1方向D1に沿って配置されている。荷重計200上に、複数の商品が陳列される。そのため、荷重計200には、複数の商品によって荷重が印加し続けられる。したがって、顧客が商品を購入するために、荷重計200から商品を手に取ると、荷重計200の歪が変動する。このひずみの変動を検出することによって、商品の欠品を検出することができる。また、荷重計200上に、重量が大きい商品を陳列した際には、商品陳列棚300は、アラートを発してもよい。これにより、棚板304に荷重をかけすぎることによる商品陳列棚300の破損を抑制することができる。
In the
図20は、図19に示す商品陳列棚300とは一部異なる商品陳列棚300Aの外観図である。商品陳列棚300Aは、図19に示す商品陳列棚300とは、棚板304上に複数の荷重計200が設けられている点で異なる。図20には、ひずみセンサ130と、ひずみセンサ130と重畳する構造物121とを破線で示し、その他の構成については図示を省略している。構造物121は、第2方向D2に沿って配置されている。棚板304上に設けられた隣接する荷重計200は、端子によって互いに接続される。一つの棚板304に、複数の荷重計200を設けることにより、荷重計200に配置された商品が欠品した位置をより精度よく検出することができる。
FIG. 20 is an external view of the
本開示の一実施形態に係る荷重計200として、商品陳列棚300を一例にして説明したが、これに限定されない。例えば、体重計、体重計、車両重量計、オフィス・飲食店・工場の消耗品在庫管理・消費量管理および廃棄物保管量管理、ピッキング作業チェック、動線解析システム、摂食量解析システム、雨量計、積雪計、工具等の整理整頓システムなどに使用することができる。
As the
1〜12:支持部、100〜100E:ひずみ変換器、101:第1基材、102:第2基材、103:起歪体、103A:第1面、103B:第2面、104A:抵抗測定回路、104B:電池、104C:通信回路、104D:アンテナ、105:スクリーン版、105A〜105C:パターン、111、112:構造物、113、114:側部、121〜123:構造物、124、125:側部、130:ひずみセンサ、130A〜130L:ひずみセンサ、131:導電性材料、132:電極、133:配線、133A〜133F:配線、134:電極、135:配線、135A〜135F:配線、136〜139:配線、140、140A〜140C:ひずみセンサ、141A〜141D:導電性材料、143A:配線、145A:配線、147A:配線、149A:配線、150A〜150L:ひずみセンサ、160A〜160L:ひずみセンサ、200、200A:荷重計200、300A:商品陳列棚、301、302:支柱、303:背板、304:棚板、305:ベース棚
1-12: Support, 100-100E: Strain converter, 101: First base material, 102: Second base material, 103: Strain-causing body, 103A: First surface, 103B: Second surface, 104A: Resistance Measurement circuit, 104B: Battery, 104C: Communication circuit, 104D: Antenna, 105: Screen plate, 105A to 105C: Pattern, 111, 112: Structure, 113, 114: Side, 121 to 123: Structure, 124, 125: Side, 130: Strain sensor, 130A to 130L: Strain sensor, 131: Conductive material, 132: Electrode, 133: Wiring, 133A to 133F: Wiring, 134: Electrode, 135: Wiring, 135A to 135F: Wiring , 136-139: Wiring, 140, 140A-140C: Strain sensor, 141A-141D: Conductive material, 143A: Wiring, 145A: Wiring, 147A: Wiring, 149A: Wiring, 150A-150L: Strain sensor, 160A-160L : Strain sensor, 200, 200A:
Claims (17)
前記第1支持部と前記第2支持部との間に離間して設けられた第3支持部及び第4支持部を有し、前記第1基材と対向して設けられた第2基材と、
前記第1支持部及び前記第2支持部と、前記第3支持部及び前記第4支持部に挟まれた起歪体と、前記第3支持部及び前記第4支持部との間に設けられた第1ひずみセンサと、を有するひずみ変換器と、を有する荷重計。 A first base material having a first support portion and a second support portion provided apart from each other,
A second base material having a third support portion and a fourth support portion provided apart from the first support portion and the second support portion, and provided so as to face the first base material. When,
It is provided between the first support portion and the second support portion, a strain-causing body sandwiched between the third support portion and the fourth support portion, and the third support portion and the fourth support portion. A load meter having a first strain sensor and a strain transducer.
前記第2基材は、前記第5支持部と前記第6支持部との間に離間して設けられた第7支持部及び第8支持部をさらに有し、
前記起歪体は、前記第7支持部と前記第8支持部との間に設けられた第2ひずみセンサと、をさらに有する、請求項1乃至6のいずれか一項に記載の荷重計。 The first base material further has a fifth support portion and a sixth support portion adjacent to the first support portion.
The second base material further has a seventh support portion and an eighth support portion provided apart from each other between the fifth support portion and the sixth support portion.
The load meter according to any one of claims 1 to 6, wherein the strain-causing body further includes a second strain sensor provided between the seventh support portion and the eighth support portion.
前記第2ひずみセンサは、前記第1ひずみセンサと隣接して前記第3支持部と前記第4支持部との間に設けられる、請求項1乃至6のいずれか一項に記載の荷重計。 The strain-causing body further has a second strain sensor.
The load meter according to any one of claims 1 to 6, wherein the second strain sensor is provided between the third support portion and the fourth support portion adjacent to the first strain sensor.
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JP2010233864A (en) * | 2009-03-31 | 2010-10-21 | Dainippon Printing Co Ltd | Anti-theft alarm system and method |
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