JP5096112B2 - 平板体の荷重受け構造、及び秤 - Google Patents

Description

本発明は、平板体の荷重受け構造、及び該荷重受け構造を備える秤に関する。

秤では、下記の特許文献１に示すように、カバーの裏面にスチール製の補強盆体を接合したり、補強盆体に補強板を前後方向に沿わせて設ける等して撓みを抑え、強度を高めている。補強盆体には、複数本のリブが前後方向に延設されている。しかしながら、補強盆体に補強板を取り付ける等の作業には手間がかかり、また、様々な方向への撓みを十分に抑えることができなかった。このため、平板体の一主面に格子状のリブを設けて補強板を構成することも考えられる。この補強構造によれば、様々な方向への撓みを抑えて、補強板の強度を高めることができる。

特開２００１−１４１５５１号公報

上記補強構造では、補強板の強度をより高めるために、リブの数を増やしたりリブを肉厚に形成することも考えられるが、リブの数を増やしたりリブを肉厚に形成する分、多くの材料を必要とし、重量の増加や材料効率の悪化を招く虞があった。

本発明は、上記課題を解決することのできる平板体の荷重受け構造、及び秤を提供することを目的とする。

このような課題を解決するために、本発明の平板体の荷重受け構造は、一主面で荷重を受ける平板体の荷重受け構造であって、前記平板体には、一主面に開口する一凹部と他主面に開口する他凹部とが、両前記主面の延伸方向に沿って、碁盤目状に交互に配設され、互いに隣り合う前記一凹部及び前記他凹部を隔てる各壁部の高さ方向の中央部に向かって、前記一主面側及び前記他主面側に比べて徐々に肉薄になるように形成された薄肉部を設けたことを特徴とする。
また、本発明は、前記平板体は、前記他主面の複数の支持部を支持されて荷重を受け、前記一凹部及び前記他凹部を、各前記支持部間に備えていることを特徴とする。
また、本発明の秤は、一主面で荷重を受ける平板状のフレームと、前記フレームで受けた荷重を計測する計測手段とを備える秤であって、前記フレームが、上記何れかの平板体の荷重受け構造を有していることを特徴とする。

本発明によれば、材料効率の低減を抑えつつ、平板体の強度を高めることができる。

本発明の最良の形態を図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態の体重計１を上方から見た斜視図である。また、図２は、体重計１を示す図であり、（ａ）は平面図，（ｂ）は底面図，（ｃ）は正面図である。

図１及び図２に示すように、体重計１は、フレーム４（図５〜図７参照）の下側にベース３、上側にカバー２をそれぞれ被せて構成されており、扁平な略四角箱状の外観形状を有している。図１及び図２（ａ）に示すように、カバー２の上面の左右の幅方向の中央部には、操作・表示部１１が設けられている。操作・表示部１１は、略矩形の平面形状を有しており、前端部には表示窓１１ａが、また、前後方向の中央部から後端部にかけては操作部１１ｂが、それぞれ備えられている。表示窓１１ａからは、内部に備えられた液晶表示パネルが視認される。液晶表示パネルは、体重計１に加えられた荷重の算出や液晶表示パネルの表示制御を行うための回路を搭載した図示しない表示基板と一体化されている。また、操作部１１ｂにはスイッチが内蔵されており、操作部１１ｂの押操作によりスイッチがＯＮ・ＯＦＦされる。

また、上面の左右の側部には、被験者の左右の足の載置される載置部１２が設けられている。載置部１２は、上面の前端部から後端部にかけて略矩形状を呈して延びており、前端部及び後端部を電極板６１で覆われている。電極板６１は、被験者の左右の足と接触することにより、体脂肪率等の生体情報を取得するのに用いられる。また、図１及び図２（ｃ）に示すように、後縁部には、操作部６２が設けられている。操作部６２にはスイッチが内蔵されており、操作部６２の操作によりスイッチがＯＮ・ＯＦＦされる。

図２（ｂ）に示すように、体重計１の底面の４つの隅部には、脚部６３が設けられている。体重計１は、これら４つの脚部６３で載置面上に支持される。また、後縁部には、各操作部６２の支持台６４が取り付けられている。各操作部６２は、上下方向に回動自在に、支持台６４上に支持されている。また、支持台６４より前方に位置する底面の後端部には、バッテリ箱６５が設けられている。

図３は、体重計１のベース３を示す図であり、（ａ）は平面図，（ｂ）は底面図である。図３に示すように、ベース３は、四角盆状を呈しており、後述するフレーム４に備えられた膨出部５６（図６参照）を外部に臨ませる円形の膨出部挿通口３１が、底板部３ａの４つの隅部に設けられている。また、後端部の左右の幅方向の中央部には、後述するフレーム４に取り付けられたバッテリ箱６５を外部に臨ませるバッテリ交換口３２が開口している。また、前端部の左右の幅方向の中央部の内面には、上述した表示基板を収容する基板収容部３３が設けられている。基板収容部３３は、略矩形の平面形状を有しており、底板部３ａを肉薄にすることにより構成されている。

また、膨出部挿通口３１よりも外方に位置する底板部３ａの四隅には、ネジ挿通孔３４が設けられている。また、左右の幅方向の中央部には、前後方向の中央部に前後方向に並んで、２つのネジ挿通孔３５が設けられている。また、後縁部には、支持台６４（図２（ｂ）参照）を外部に露出させるための矩形の切欠部３６が設けられている。

図４は、体重計１のカバー２を示す図であり、（ａ）は平面図，（ｂ）は底面図である。図４に示すように、カバー２は、四角盆状を呈しており、天板部２ａの上面には、左右の幅方向の中央部に位置して、操作・表示パネル取付部２１が設けられている。操作・表示パネル取付部２１に取り付けられる操作・表示パネル６６（図１，図２（ａ）参照）は、液晶表示パネルを外部に臨ませる表示窓６６ａと、弾性を有した円形の複数のボタン６６ｂとを備えた略矩形のパネルである。

操作・表示パネル取付部２１は、操作・表示パネル６６とほぼ等しい略矩形の平面形状を有しており、前端部には表示部１１（図１，図２（ａ）参照）を構成するレンズの嵌め込まれるレンズ嵌込孔２１ａが開口している。また、前後方向の中央部から後端部にかけては、図示しない操作パネルの取り付けられる操作パネル取付部２１ｂが設けられている。操作パネルは、操作パネル取付部２１ｂと操作・表示パネル６６（図１，図２（ａ）参照）との間に介装される。操作パネルには、複数のスイッチと各スイッチに接続された配線とが備えられており、操作・表示パネル６６のボタン６６ｂの操作に応じて各スイッチがＯＮ・ＯＦＦする。操作パネル取付部２１ｂには、操作パネルとカバー２の内側とでの配線接続を行うための挿通孔２２が備えられている。

また、天板部２ａの上面の左右の側部には、前端部及び後端部に位置して、電極板６１を収容する一対の電極板収容部２３が設けられている。各電極板収容部２３には、電極板６１とカバー２の内側とでの配線接続を行うための挿通孔２３ａが備えられている。また、後縁部には、操作部６２を外部に露出させるための矩形の切欠部２４が設けられている。

図４（ｂ）に示すように、天板部２ａの内面の四隅には、フレーム４に取り付けられた後述するロードセルが上方に撓んだ際の干渉を回避するための逃げ部２５が設けられている。逃げ部２５は、天板部２ａを肉薄にすることにより構成されている。また、内面の後縁部には、操作部６２の取り付けられる操作部取付部２６が設けられている。操作部取付部２６には、各操作部６２ごとにスイッチが取り付けられる。各スイッチは、操作部６２の操作に応じてＯＮ・ＯＦＦする。また、操作部取付部２６の左右の両側には、支持台６４（図２（ｂ），（ｃ）参照）をカバー２にネジ止めするためのネジ孔２６ａが設けられている。

また、天板部２ａの内面の左右の両側部には、前後の両側部に位置して、係合片２０が設けられている。また、天板部２ａの内面の前後及び左右の各縁部には、フレーム４を位置決めする位置決めリブ２７が複数設けられている。また、各挿通孔２３ａの形成位置よりも左右の中央部寄りには、配線固定片２３ｂが設けられている。配線固定片２３ｂは、電極板６１と表示基板とを接続する配線を固定するためのものである。また、逃げ部２５よりも外方に位置する天板部２ａの四隅には、ネジ孔２８が設けられている。また、左右の幅方向の中央部には、前後方向の中央部に前後方向に並んで、２つのネジ孔２９が設けられている。

図５〜図７は、ベース３とカバー２との間に介装されるフレーム４を示す図である。図５（ａ）はフレーム４の平面図，（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線での断面図である。また、図６（ａ）はフレーム４の底面図，（ｂ）は正面図である。また、図７（ａ）は、図６（ａ）のＢ−Ｂ線，（ｂ）はＣ−Ｃ線，（ｃ）はＤ−Ｄ線での断面図である。

フレーム４は、アルミニウム製の略方形の平板体から構成されている。フレーム４の前側面及び左右の各側面には、後述するロードセル収容部４３に収容されるロードセルの備えた配線を固定する配線固定片４１が設けられている。また、前端部の左右の中央部には、表示基板が備える液晶表示パネルの収容される基板収容口４２が開口している。また、図５に示すように、上面の前後左右の四隅には、ロードセルを収容するロードセル収容部４３が開口している。ロードセル収容部４３は、略方形状を呈してフレーム４の上面に開口している。ロードセルは、体重計１に加えられた荷重を検知するためのものであり、可動部の下面に脚部６３（図２（ｂ）参照）を取り付けられている。

フレーム４の前側隅部の各ロードセル収容部４３は、底面の前縁部に一対のネジ孔４３ａを備えている。また、フレーム４の後側隅部の各ロードセル収容部４３は、底面の後縁部に一対のネジ孔４３ａを備えている。ロードセル収容部４３の底面の前後方向の中央部には、左右の両縁部に亘って脚部挿通孔４４が形成されている。脚部挿通孔４４からは、ロードセルに取り付けられた脚部６３が、外部に突出する。

また、フレーム４の左右の両側部には、前後方向の中央部に位置して、肉抜き孔４５が設けられている。フレーム４の上面には、左右の肉抜き孔４５同士を結ぶ配線逃し溝４６が形成されている。配線逃し溝４６は、肉抜き孔４５の前端部及び後端部から左右の幅方向の中央部側に向けて延びており、フレーム４の左右の幅方向の中央部で連結されている。配線逃し溝４６には、電極板６１と表示基板とを接続する配線が収容される。配線逃し溝４６には、配線挿通孔４７が設けられている。配線挿通孔４７は、配線逃し溝４６に収容された配線を、フレーム４の上面側から下面側に通すための孔である。フレーム４の左右の両側部には、前後方向の両側部に位置して係合部５５が設けられている。

図６に示すように、フレーム４の下面の基板収容口４２の周縁には、表示基板を取り付けるための基板取付部４２ａが設けられている。基板取付部４２ａには、複数のネジ孔４２ｂが設けられている。また、フレーム４の下面では、ロードセル収容部４３の底壁部が下方に膨出して膨出部５６を構成している。脚部挿通孔４４は、膨出部５６の中央部に開口している。

また、後縁部の左右の幅方向の中央部には、バッテリ箱６５（図２参照）の収容されるバッテリ箱収容部４８が開口している。バッテリ箱収容部４８は、略矩形の開口形状を有している。バッテリ箱収容部４８の前後の各縁部には、バッテリ箱６５が備える係止片（不図示）を係止する係止部４８ａが設けられている。バッテリ箱収容部４８の左縁部からは、基板収容口４２に収容された表示基板とバッテリ箱６５とを結ぶ配線を収容する配線収容溝４９が延びている。配線収容溝４９には、収容した配線を固定する挟持片５０ａを備えた配線固定凹部５０が複数設けられている。また、左右の幅方向の中央部には、前後方向の中央部に前後に並んで、２つのネジ挿通孔５８が設けられている。

フレーム４の左側の一対のロードセル収容部４３と右側の一対のロードセル収容部４３との間には、上面に肉抜凹部５３が、下面に肉抜凹部５４が、それぞれ複数設けられている。図７に示すように、肉抜凹部５３及び肉抜凹部５４は、ほぼ等しい深さを有しており、略矩形の断面形状を呈している。肉抜凹部５３は、一凹部を構成している。また、配線固定凹部５０及び肉抜凹部５４は、他凹部を構成している。一凹部及び他凹部は、フレーム４の上下の主面の延伸方向に沿って、碁盤目状に交互に配設されている。

次に、上述した各構成部品を組み付けて、体重計１を組み立てる方法の一例について説明する。カバー２，ベース３，フレーム４同士の組付けの前に、まず、これらに必要な部品の組付けが行われる。カバー２の操作・表示パネル取付部２１には、レンズ嵌込孔２１ａにレンズ（不図示）が嵌め込まれ、また、操作パネル取付部２１ｂに操作パネル（不図示）が取り付けられ、その上から操作・表示パネル６６（図１，図２（ａ）参照）が取り付けられる。操作パネルの配線は、挿通孔２２からカバー２の内面側に導かれる。また、各電極板収容部２３には、電極板６１が取り付けられる。電極板６１に接続された配線は、挿通孔２３ａからカバー２の内面側に導かれる。また、操作部取付部２６には、支持台６４に支持された操作部６２と、スイッチ（不図示）とが取り付けられる。支持台６４は、ネジ孔２６ａにネジ止めされて、カバー２に固定される。

フレーム４の基板取付部４２ａには、各ネジ孔４２ｂに螺子止めされて表示基板（不図示）が取り付けられる。また、フレーム４には、ロードセル収容部４３にロードセル（不図示）が収容されると共に、バッテリ箱収容部４８にバッテリ箱６５（図２参照）が収容される。ロードセル収容部４３に収容されたロードセル（不図示）は、底面のネジ孔４３ａに固定部をネジ止めされ、可動部の下面に取り付けられた脚部６３（図２（ｂ）参照）を、脚部挿通孔４４から外部に臨ませる。ロードセルの歪みゲージに接続された配線は、フレーム４の左右の側面に沿わされて配線固定片４１によりフレーム４に固定され、表示基板に接続される。

また、バッテリ箱収容部４８に収容されたバッテリ箱６５（図２参照）は、バッテリ箱収容部４８の係止部４８ａに係止片（不図示）を係止させて、フレーム４に固定される。また、バッテリ箱６５から引き出された配線は、フレーム４の下面の配線収容溝４９を通って基板取付部４２ａに引き込まれ、挟持片５０ａにより固定される。このようにして、カバー２，ベース３，フレーム４に必要な部品を組み付けた後、フレーム４にカバー２が被せられる。

カバー２を被せられたフレーム４は、その上面をカバー２の下面に合わせて両面テープでカバー２に貼り付けられる。また、前後及び左右の各側面を位置決めリブ２７に支持される。また、フレーム４は、各係合部５５に係合片２０が係合することにより、カバー２に固定される。また、挿通孔２２からカバー２の内側に引き込まれた配線は、配線挿通孔４７を通してフレーム４の上面側から下面側に導かれて表示基板（不図示）に接続される。また、挿通孔２３ａからカバー２の内側に引き込まれた配線は、配線固定片２３ｂに固定され、配線逃し溝４６から配線挿通孔４７を通して表示基板に接続される。カバー２を被せられたフレーム４は、ベース３に収容される。ベース３に収容されたフレーム４は、その下面をベース２の上面に合わせて両面テープでベース３に貼り付けられる。

フレーム４を収容したベース３の基板収容部３３には、表示基板が収容される。また、フレーム４の膨出部５６が、ベース３の膨出部挿通口３１からベース３の下側に突出する。ネジ挿通孔３４を挿通したネジをネジ孔２８に螺着し、また、ネジ挿通孔３５及びネジ挿通孔５８を挿通したネジをネジ孔２９に螺着することにより、カバー２と一体化されたフレーム４がベース３に固定され、これらが一体化される。

次に、本実施形態の体重計１での計量時の動作について説明する。体重計１は、ベース３の膨出部挿通口３１から外部を臨んだ脚部６３により床面上に支持された状態で計量を行う。載置部１２（図１参照）に被験者が左右の足を載置すると、フレーム４の上面の左右の両側部に、カバー２を介して荷重が加えられる。この荷重は、フレーム４の前後左右の四隅に取り付けられたロードセル（不図示）を介して各脚部６３に伝達され、脚部６３が床面から受ける反力によりロードセルに撓みが生じる。この撓みは、ロードセルの起歪部に貼り付けられた歪みゲージで検知され、フレーム４の左右の側面に沿わされた配線で接続された表示基板上の回路に入力され、液晶表示パネルに荷重が表示される。

このようにして計量が行われる際には、各脚部６３間に位置するフレーム４には、上面に加えられた荷重により撓みや塑性変形が生じる。

撓みに対する強度確保には剛性を高めることが、また、塑性変形や破壊・破断に対する強度確保には耐久性を高めることが、それぞれ求められる。剛性確保には荷重受け方向である上下方向に沿ったフレーム４の縦断面の断面２次モーメントを大きくすることが好ましい。このためには、フレーム４の縦断面をその重心を挟んで上下方向に２分したときに、それぞれの重心がフレーム４の縦断面の重心から上下方向により離れて位置すること、つまり、フレーム４の縦断面の重心から上下方向のより離れた位置に多くの材料が配置される形状を、フレーム４の縦断面が有していることが望ましい。

また、耐久性確保には、フレーム４に生じる応力を小さくすることが好ましく、このためには、フレーム４の縦断面の断面係数を大きくすることが望ましい。また、フレーム４の縦断面の重心から上下方向の最も離れた位置に最大応力が生じることから、フレーム４の縦断面を同じ高さに保ちつつ最大応力を小さく抑えるには、縦断面の重心を挟んだ上下方向の中央部に、縦断面の重心が位置することが望ましい。

例えば、図８（ａ）に模式的に示すように、上面のみに凹部４２０を備えたフレーム４００では、フレーム４００の縦断面の重心が高さ方向の中央部よりもより多くの材料の配置された下側に偏る。これに対し、図８（ｂ）に模式的に示すように、一凹部４１０と他凹部４１０とを上面及び下面の延伸方向に沿って交互に碁盤目状に配置したフレーム４００では、縦断面の重心を高さ方向の中央部に位置させ、より多くの材料の配置された平板部を、重心から離すことができる。このため、一凹部４１０及び他凹部４１０と凹部４２０とのサイズ及び配置間隔が同じであれば、つまり、材料の量が同じであれば、図８（ａ）に示すフレーム４００に比べ、図８（ｂ）に示すフレーム４００の方が、断面２次モーメント及び断面係数をより大きくすることができる。この結果、撓み及び塑性変形や破壊・破断に対する強度をより高めることができる。

従って、フレーム４の上面に開口する一凹部と下面に開口する他凹部とが、上面及び下面の延伸方向に沿って交互に配置されている本実施形態のフレーム４によれば、材料効率の低減を抑えて重量増加を抑えつつ、一凹部又は他凹部のみを設けた場合に比べ、計量時に上面に加えられる荷重に対し高い強度を持たせることができる。この結果、体重計１の重量増加を抑えつつ、強度を高めることができる。

また、フレーム４の上側及び下側にカバー２及びベース３を被せて構成される体重計１においては、加えられた荷重をフレーム４で受けることから、フレーム４に高い強度が求められるが、フレーム４を肉厚に形成すると材料効率が低下して体重計１の重量の増加を招くこととなる。しかしながら、フレーム４の上面に一凹部、下面に他凹部を備える上記実施形態の構成によれば、フレーム４の厚さを薄く抑えつつ強度を高められることから、材料効率の低下を抑えつつ、高い強度をフレーム４に付与することができる。

上記実施形態では、フレーム４の各脚部４３間に一凹部及び他凹部が設けられている場合について説明した。しかしながら、曲げ応力に対する強度を高める必要がある場合には、各脚部４３で囲まれるフレーム４の外方にも一凹部及び他凹部を設けてもよい。また、一凹部及び他凹部の配置間隔，形状，大きさは、フレーム４に求められる強度や重量に応じて適宜設定することができる。

また、上記実施形態では、フレーム４の左右の側部に肉抜き孔４５を設けて材料効率を高め、軽量化を図った場合について説明したが、肉抜き孔４５に代えて一凹部及び他凹部を設ける構成としてもよい。また、フレーム４（体重計１）を支持する脚部６３の数量、つまり、フレーム４に取り付けられるロードセルの数量や配置態様も任意である。

また、図９に示すように、互いに隣り合う肉抜凹部５３と配線固定凹部５０又は肉抜凹部５４とを隔てる壁部５９の高さ方向の中央部に、上面側及び下面側に比べて肉薄に形成された薄肉部５９ａを設ける構成としてもよい。この構成によれば、フレーム４の断面係数が小さくなるのを極力抑えて曲げ応力に対する強度を保ちつつ、フレーム４に用いる材料を削減することができ、材料効率を向上させ、軽量化を図ることができる。

また、上記実施形態では、本発明を体重計１のフレーム４に適用した場合について説明したが、他の平板体にも本発明は適用することが可能である。例えば、カバーとベースとを組み合わせて構成される体重計では、カバーやベースに取り付ける補強板の上面に一凹部、下面に他凹部を設けてもよい。

本発明の一実施形態の体重計を上方から見た斜視図である。 図１の体重計を示す図であり、（ａ）は平面図，（ｂ）は底面図，（ｃ）は正面図である。 図１のベースを示す図であり、（ａ）は平面図，（ｂ）は底面図である。 図１の体重計のカバーを示す図であり、（ａ）は平面図，（ｂ）は底面図である。 図１に示す体重計の備えるフレームを示す図であり、（ａ）は平面図，（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａでの断面図である。 図１に示す体重計の備えるフレームを示す図であり、（ａ）は底面図，（ｂ）は正面図である。 図１に示す体重計の備えるフレームを示す図であり、（ａ）は図６（ａ）のＢ−Ｂでの断面図，（ｂ）はＣ−Ｃでの断面図，（ｃ）はＤ−Ｄでの断面図である。 フレームを模式的に示す図であり、（ａ）本発明を適用したフレーム，（ｂ）は、従来の荷重受け構造を適用したフレームを示している。 フレームの構成の変形例を示す断面図である。

符号の説明

１ 体重計
１２ 載置部
２ カバー
３ ベース
４ フレーム
４３ ロードセル収容部
４９ 配線収容溝
５０ 配線固定凹部
５３ 凹部
５４ 凹部
６３ 脚部

Claims (3)

1. 一主面で荷重を受ける平板体の荷重受け構造であって、
   前記平板体には、一主面に開口する一凹部と他主面に開口する他凹部とが、両前記主面の延伸方向に沿って、碁盤目状に交互に配設され、
   互いに隣り合う前記一凹部及び前記他凹部を隔てる各壁部の高さ方向の中央部に向かって、前記一主面側及び前記他主面側に比べて徐々に肉薄になるように形成された薄肉部を設けたことを特徴とする平板体の荷重受け構造。
2. 前記平板体は、前記他主面の複数の支持部を支持されて荷重を受け、
   前記一凹部及び前記他凹部を、各前記支持部間に備えていることを特徴とする請求項１に記載の平板体の荷重受け構造。
3. 一主面で荷重を受ける平板状のフレームと、前記フレームで受けた荷重を計測する計測手段とを備える秤であって、
   前記フレームは、請求項１または請求項２に記載の平板体の荷重受け構造を有していることを特徴とする秤。

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