JP2523659B2 - 重量検出装置 - Google Patents

重量検出装置

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JP2523659B2
JP2523659B2 JP62174099A JP17409987A JP2523659B2 JP 2523659 B2 JP2523659 B2 JP 2523659B2 JP 62174099 A JP62174099 A JP 62174099A JP 17409987 A JP17409987 A JP 17409987A JP 2523659 B2 JP2523659 B2 JP 2523659B2
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誠 三原
正信 井上
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明の重量検出装置は、物の重量を計測する秤の分
野、あるいは物の重量を検出しその重量情報を利用して
機能や性能を向上させる目的の重量検出機能応用機器に
関するものである。たとえば重量情報を有効に利用する
ものとして電子レンジがある。電子レンジでは食品の重
量を計測しそれに応じた最適の加熱時間、加熱出力、加
熱パターン等を自動決定して調理性能を向上させるとい
う応用がなされている。
従来の技術 重量を検出して、加熱を制御する重量検出機能を備え
た電子レンジはすでに公知である。電子レンジの場合、
一般の秤のように計測器としての扱いは期待できない。
したがって、過大荷重や衝撃荷重などについては非常に
過酷な条件となり、それに備えた機械的強度を設計上確
保する必要がある。第3図は電子レンジへの搭載の一例
として考案された従来の重量検出装置である。(特願昭
62−59382号)図において1は食品およびその載置受け
皿を支持しモータ4によって回転駆動する支持回転軸で
軸受け17,18によって適度のクリアランスをもって鉛直
方向に移動自在に支持されている。支持回転軸1のスラ
スト方向に伝達される被測定物の荷重は荷重伝達手段3
によってダイアフラム7に一定加圧面積で伝達される。
3は荷重伝達手段2が支持回転軸1と直接接触し摩耗す
るのを避けるための板ばねであり伝達量を減衰させない
ように微弱な弾性をもっている。
第4図に静電容量型圧力センサー近傍の要素分解斜視
図を示す。7はアルミナ焼結体でできたダイアフラム、
6はアルミナ焼結体でできた基板でありそれぞれはガラ
スシール9によって結合され数十ミクロンという微小ギ
ャップで対向している。
それぞれのアルミナ板の対向する表面には金、白金等
の貴金属からなる電極5が印刷、焼結されコンデンサー
を形成している。重量の検出原理は、荷重伝達手段2で
伝達された荷重によってかダイアフラム7が撓みギャッ
プに依存して静電容量が変化するものである。静電容量
は第3図に示すリード線11によって外部回路にとりだ
し、信号処理、演算を施して重量を計算する。さらに荷
重検出手段16を載置するためのセンサーベッド6の構造
は載置台側から基板8に荷重が加わり特性が変化するの
を防ぐためガラスシール9より内部の感圧部をくりぬい
ている。これにより、ダイアフラム7側からの荷重だけ
を正確に検出することができる。第3図に戻り、センサ
ーベッドはセンサー取り付け金具10の上に載置されさら
にセンサー全体を電気的にシールドするためセンサーカ
バー19で覆っている。
発明が解決しようとする問題点 ところが、このような重量検出装置においては過大荷
重あるいは衝撃荷重が荷重検出手段16に加わった場合、
ダイアフラム7がたわみ、基板8に当たる。しかし基板
8はセンサーベッド6の構造上うけがなく無制限にたわ
み破壊に到ってしまうという問題があった。アルミナの
ダイアフラムの破壊たわみ量はせいぜい数十ミクロンで
あり、これを制限するためセンサーベッドのくりぬき部
分の深さを数十ミクロンに加工することは極めて困難で
あった。たとえば、センサーベッド6を板金で構成した
場合、段押しの精度はせいぜい百ミクロンオーダーであ
り数十ミクロンは到底不可能である。
本発明はこのような従来の問題を解決するものであ
り、簡単な構成でダイアフラム、および基板の変移を制
限し過大荷重や衝撃荷重に対しても破壊しない優れた重
量検出装置を提供するものである。
問題点を解決するための手段 本発明の重量検出装置は、所定間隔で対向するアルミ
ナの焼結体からなる基板と、ダイアフラムと、それぞれ
の対向する面に形成された容量電極と、基板とダイアフ
ラムを容量電極の外周部で結合するガラスシールとから
なる静電容量型圧力センサーと、この静電容量型圧力セ
ンサーに点荷重を伝達する荷重伝達手段と、この静電容
量型圧力センサーを載置する平板のセンサー載置台とか
らなる重量検出装置において、前記センサー載置台の表
面に、静電容量型圧力センサーの基板のガラスシールよ
り内部の感圧部分と対向する部分を除いて塗料を塗布し
て薄膜を形成したものである。
作用 基板の感圧部分と平面のセンサー載置台の間には薄膜
の膜厚分の微小間隙が形成される。したがって基板側か
ら荷重がセンサーに加わることなく、正確にダイアフラ
ム側のみから被測定物の荷重が加わり特性のバラツキも
なく、再現性も非常に優れている。また、静電容量型圧
力センサーに過大荷重や衝撃が印加されても、アルミナ
のダイアフラムおよび基板のたわみは、その薄膜の膜厚
で制限され、たわみすぎて破壊するという従来の問題は
全く発生せず、機械的強度は著しく向上し、実用上極め
て有利である。
実 施 例 以下、本発明の重量検出装置を図面を参照して説明す
る。第1図は本発明の一実施例における重量検出装置の
要部断面図である。図において1は被測定物およびその
載置台を支持する支持回転軸、4は支持回転軸1を回転
駆動するモーターで電源周期に同期する同期モーターで
あり、歯車12,13という複数の歯車を用いて低速度、高
トルク化をはかっている。支持回転軸1は軸受け17,18
によって適度のクリアランスをもって鉛直方向に移動自
在に保持されている。15は軸止めピンで支持回転軸1の
脱落を防止している。3は支持回転軸をうける板バネで
あり、荷重伝達手段2が回転駆動する支持回転軸1と直
接接触し摩耗するのを防ぐものでダイアフラム7より充
分小さい弾性とし、秤量特性に対しては無視できるもの
とする。2は荷重伝達手段で支持回転軸1からの荷重を
重量検出手段16に伝達するためのもので、ダイヤフラム
7との接触面積で規定される点荷重を伝達する機能をも
っている。10は重量検出手段16をマウントするセンサー
取り付け金具であり、センサーのマウント部はそり、バ
リ等がないように平面度を出すことが望ましい。19は重
量検出手段を電気的にシールドするためのセンサーカバ
ーである重量検出手段16の静電容量はリード線11によっ
て外部回路に取り出される。支持回転軸1は軸受け17,1
8によって鉛直方向に保持され荷重は鉛直方向に伝達さ
れるが、軸と軸受け部のクリアランスのため実際には支
持回転軸1は傾き被測定物の載置位置による誤差が発生
する。また、その他にも軸受け17,18と支持回転軸1の
摩擦等の荷重伝達損失があるため、モーター4で支持回
転軸1を回転駆動しながら一定期間重量検出手段16から
の出力を積分平均してより正確な重量を検出する。理想
的にはちょうど支持回転軸1が一回転する期間積分平均
することが望ましい。第2図に本発明の重量検出装置の
荷重検出手段近傍の要素分解斜視図を示す。第4図と同
一構成部については同一番号を付し説明を省略する。10
はセンサー取り付け金具でバリやそりがない平板であ
る。特に研磨処理を施す必要はないが、荷重が加わった
時変形しないように充分の板厚を確保することが望まし
い。荷重検出手段16は図に示すようにセンサー取り付け
板10の上に載置される。センサー取り付け板10の載置面
には、基板8のガラスシール9より電極側の感圧部と対
向する部分を除いて薄膜スペーサ20を塗布形成してい
る。この、薄膜スペーサ20の成形方法の一例として、ス
クリーンを用いスキージ、刷毛等で塗料を板金表面に印
刷する方法がある。
また、円形のマスキングをしてスプレーによって塗料
を塗布する方法も考えられる。アルミナ基板の限界たわ
み量から推定して膜厚は5〜20ミクロン内の範囲が望ま
しく、塗料の調合、塗布量等の条件を実験的に求めるこ
とによって制御は充分可能である。板金成形等では数10
0ミクロンオーダーが限界であるがこのように板金表面
に薄膜を塗料を用いて塗布形成する方法を用いれば微小
ギャップが極めて簡単に確保できる。
このようにすれば、重量測定時には基板8側から圧力
が加わるということは全く発生せず、極めて正確に被測
定物からの荷重のみを測定できると同時に過大荷重、衝
撃荷重が加わっても、基板8およびダイアフラム7のた
わみ量は薄膜スペーサ20の膜厚で規制されるため限界た
わみ量をこえて破壊するという従来の問題は全く発生し
なくなり、機械的強度は著しく向上する。
発明の効果 以上のように本発明の重量検出装置は、表面に容量電
極を持つ2枚のアルミナ焼結体からなるダイアフラムを
微小ギャップで対向させてなる静電容量型圧力センサー
を用い、かつセンサー取り付け板のダイアフラムの感圧
部と対向する部分を除く表面に薄膜形成用の塗料を塗布
したものである。
センサー取り付け板とセンサーの載置側のダイアフラ
ムの感圧部の間に塗布材料の厚み分の極めて微小な間隙
ができるため、秤量中のマウント側からの圧力は全くな
く、正確に被測定物の重量が上のダイアフラムに印加さ
れ、精度、特性のバラツキ、再現性は著しく向上する。
また、微小ギャップでダイアフラムのたわみは規制され
るため限界たわみ量をこえてダイアフラムが破壊すると
いう問題は一切発生しない。
特に本発明は、電子レンジへのアプリケーションで代
表されるような過酷な機械的使用条件にも充分耐え、し
かも優れた秤量特性をも備えることができ、実用上極め
て有利な重量検出装置を供給するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例における重量検出装置の要部
拡大断面図、第2図は同装置の要部分解斜視図、第3図
は従来の重量検出装置の要部拡大断面図、第4図は同装
置の要部分解斜視図である。 2……荷重伝達手段、5……電極、7……ダイアフラ
ム、8……基板、9……ガラスシール、10……センサ取
り付け金具、14……表面コート、16……荷重検出手段、
20……薄膜スペーサ。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】アルミナの焼結体からなる基板と、アルミ
    ナ焼結体の薄板からなり前記基板と所定間隔で対向する
    ダイアフラムと、前記基板と前記ダイアフラムの対向す
    る表面に形成された容量電極と、前記容量電極の外周部
    で前記ダイアフラムと前記基板とを結合するガラスシー
    ルとを有するとともに、前記ダイアフラム表面の圧力に
    よって静電容量が変化する静電容量検出型の圧力センサ
    ーと、前記圧力センサーを載置する平面のセンサー載置
    部と、前記ダイアフラムの前記電極中心付近に載置され
    前記圧力センサーに外部から荷重を伝達する荷重伝達手
    段とからなり、前記センサー載置部は前記基板の前記ガ
    ラスシール形成部より内部の感圧部と対向する部分を除
    いて表面に塗料を塗布し薄膜を形成した構成とする重量
    検出装置。
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JPS6416935A JPS6416935A (en) 1989-01-20
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