JP5510870B2

JP5510870B2 - 体重計

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Publication number: JP5510870B2
Application number: JP2011002695A
Authority: JP
Inventors: 広拓小林
Original assignee: Tanita Corp
Current assignee: Tanita Corp
Priority date: 2011-01-11
Filing date: 2011-01-11
Publication date: 2014-06-04
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Also published as: JP2012145389A

Description

本発明は、ロードセルを用いた体重計に関する。

従来の体重計として特許文献１に記載された体重計がある。この体重計は、底部プレートの４つのコーナーに設置された４つのロードセルを備え、測定対象の重量に応じて各ロードセルにかかった負荷に基づいて、体重を算出する。上述のような体重計に用いられるロードセルは、一般的には、負荷がかけられることにより所定の歪みを生ずる起歪部を有する起歪体と、その起歪部に貼られる歪みゲージと、から構成されるが、主として起歪体の大きさ、厚さ、形状等によって、測定可能な重量範囲が定まる。すなわち、ロードセルは、所望の範囲の重量を測定できるように起歪体が設計される。従って、上述のような体重計が、例えば２００ｋｇまでの体重を測定するものであれば、そのような仕様で設計された４つのロードセルが用いられる。

特許第２９７７２７８号明細書

しかしながら、ロードセルの仕様を超える体重測量を行う体重計（前記の例に対して例えば３００ｋｇまでの体重を測定するための体重計）に、そのロードセル４つをそのまま配置して用いても、精度のよい測定はできない。また、このような場合に、改めて所望の範囲の重量を測定可能なロードセルの開発をするのには、時間やコストを要するという問題がある。

そこで本発明は、新たなロードセルを開発することなく、既存のロードセルを用いることによって、より大きな重量の測定を正確に行うことができる体重計を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の体重計は、少なくとも８つのロードセルによる検出結果に基づいて、載せ台に載った使用者の体重を測定する体重計であって、前記載せ台は、前記使用者の左右方向に沿う長さが、前記使用者の前後方向に沿う長さ以上に長く寸法付けられており、第１ロードセル及び第２ロードセルを、前記左右方向に沿わせて離間配置し、第３ロードセル及び第４ロードセルを、前記第１ロードセル及び前記第２ロードセルに対向させかつ前記左右方向に沿わせて離間配置し、第５ロードセル及び第６ロードセルを、前記左右方向に沿わせて離間配置し、第７ロードセル及び第８ロードセルを、前記第５ロードセル及び前記第６ロードセルに対向させかつ前記左右方向に沿わせて離間配置し、前記第５ロードセル及び前記第７ロードセルは、前記第１ロードセルと前記第３ロードセルとの間に設けられ、前記第６ロードセル及び前記第８ロードセルは、前記第２ロードセルと前記第４ロードセルとの間に設けられ、前記第１ロードセルと前記第５ロードセルとの距離、前記第３ロードセルと前記第７ロードセルとの距離、前記第２ロードセルと前記第６ロードセルとの距離、及び、前記第４ロードセルと前記第８ロードセルとの距離は、等間隔であり、かつ、前記第５ロードセルと前記第７ロードセルとの距離、及び、前記第６ロードセルと前記第８ロードセルとの距離、よりも小さいことを特徴とする。

本発明の体重計において、前記第１ロードセルと前記第５ロードセルとの距離、前記第３ロードセルと前記第７ロードセルとの距離、前記第２ロードセルと前記第６ロードセルとの距離、及び、前記第４ロードセルと前記第８ロードセルとの距離は、ロードセル同士が互いに干渉しない距離で短く設定されることを特徴とする。

本発明の体重計において、前記第１ロードセル及び前記第５ロードセル、前記第３ロードセル及び前記第７ロードセル、前記第２ロードセル及び前記第６ロードセル、並びに、前記第４ロードセル及び前記第８ロードセルは、ロードセル同士が互いに干渉することなく接近させて設けられていることを特徴とする。

本発明の体重計において、前記第１ロードセル乃至前記第４ロードセルは、直角四辺形状に配される第１ロードセル配置を形成し、前記第５ロードセル乃至前記第８ロードセルは、直角四辺形状に配される第２ロードセル配置を形成し、前記左右方向に沿う前記第１ロードセル配置の長さと、前記左右方向に沿う前記第２ロードセル配置の長さと、は同一であり、前記前後方向に沿う前記第１ロードセル配置の長さは、前記前後方向に沿う前記第２ロードセル配置の長さよりも長く、前記第１ロードセル配置の対角線の交点と、前記第２ロードセル配置の対角線の交点と、前記載せ台の中心点と、が垂直方向に一致することを特徴とする。

本発明の体重計において、前記第１ロードセル、前記第３ロードセル、前記第５ロードセル及び前記第７ロードセル、並びに、前記第２ロードセル、前記第４ロードセル、前記第６ロードセル及び前記第８ロードセルは、前記前後方向に沿って設けられることを特徴とすることを特徴とする。

本発明の体重計において、前記載せ台は略矩形状であり、前記載せ台の四隅のそれぞれに、前記第１ロードセル乃至前記第４ロードセルが設けられていることを特徴とする。

本発明の体重計において、前記第１ロードセル乃至前記第８ロードセルは、同一の特性を有することを特徴とする。

前記第１ロードセル乃至前記第８ロードセルは、前記体重計を設置した状態で、前記第１ロードセル乃至前記第４ロードセルの固定端部が、前記第５ロードセル乃至前記第８ロードセルの固定端部よりも低くなるように設けられ、前記第５ロードセル乃至前記第８ロードセルは、前記載せ台に前記使用者が載った状態において、可動端部から荷重を受けることを特徴とする。

本発明によると、少なくとも８個のロードセルを適切に配置することにより、新たなロードセルを開発することなく、既存のロードセルを用いることによって、より大きな重量を正確に測定可能な体重計を提供することができる。

本発明の実施形態に係る体重計の分解斜視図である。本発明の実施形態に係る体重計のロードセル及び脚部の分解斜視図である。本発明の実施形態に係る体重計の主要な構成を示すブロック図である。実施例１に係る体重計におけるロードセルの配置を示す平面図である。図４に示すＩＶ−ＩＶ線における断面図である。本発明の実施形態に係るブリッジ回路の構成を示す図である。比較例１に係る体重計におけるロードセルの配置を示す平面図である。比較例２に係る体重計におけるロードセルの配置を示す平面図である。比較例３に係る体重計におけるロードセルの配置を示す平面図である。荷重試験において基準位置の場合の荷重位置を示す平面図である。荷重試験において内側位置の場合の荷重位置を示す平面図である。荷重試験において外側位置の場合の荷重位置を示す平面図である。荷重試験において下側位置の場合の荷重位置を示す平面図である。荷重試験において部分集中の場合の荷重位置を示す平面図である。実施例１における荷重位置、荷重値、及び誤差の数値を示す表である。実施例１における荷重値と誤差との関係を示すグラフである。実施例１における荷重位置と誤差の数値を示す表である。実施例１における荷重位置と誤差との関係を示すグラフである。比較例１における荷重位置、荷重値、及び誤差の数値を示す表である。比較例１における荷重値と誤差との関係を示すグラフである。比較例１における荷重位置と誤差の数値を示す表である。比較例１における荷重位置と誤差との関係を示すグラフである。比較例２における荷重位置、荷重値、及び誤差の数値を示す表である。比較例２における荷重値と誤差との関係を示すグラフである。比較例３における荷重位置、荷重値、及び誤差の数値を示す表である。比較例３における荷重値と誤差との関係を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態に係る体重計について図面を参照しつつ詳しく説明する。以下の実施形態では、本発明を人の体重を測定する体重計に適用した例について説明するが、体重のみを測定する体重計に限定されるものではない。体重以外の生体情報、例えば、身長、脂肪率、内臓脂肪レベル、体水分量、筋肉量、基礎代謝量、骨量、除脂肪量、体細胞量、血圧、内臓脂肪面積、ＢＭＩ、肥満度、細胞内液量、細胞外液量を測定する機能を有する体脂肪計や体組成計として構成してもよい。

図１は、本発明の実施形態に係る体重計の分解斜視図、図２は、本発明の実施形態に係る体重計のロードセル及び脚部の分解斜視図、図３は、本発明の実施形態に係る体重計の主要な構成を示すブロック図、図４は、実施例１に係る体重計におけるロードセルの配置を示す平面図、図５は、図４に示すＩＶ−ＩＶ線における断面図、図６は、本発明の実施形態に係るブリッジ回路の構成を示す図である。なお、図４に関しては、表示部及び操作部の図示を省略すると共に、８つのロードセルの位置を破線で示している。

図１又は図３に示すように、体重計１０は、載せ台２０、センサベース３０、脚部４１〜４８、底板部材５０、少なくとも８つのロードセル６１〜６８、アンプ７０、Ａ／Ｄ変換回路８０、制御回路１２、記憶部１４、表示部１５、操作部１６、を備える。以下に、各部材の詳細な構成について説明する。

載せ台２０は、例えば強化ガラスで成形してなる板状部材である。体重計１０は、この載せ台２０の上面２０ａに載った使用者（被測対象）の体重（重量）を測定する。図４に示すように、載せ台２０は、これに載る使用者の左右方向（図１のｘ軸方向）に沿う長さＬ_２３が、使用者の前後方向（図１のｙ軸方向）に沿う長さＬ_２１と同じ、又は長さＬ_２１よりも長く寸法付けられている。図１に示す本実施形態においては、載せ台２０は平面視略矩形板状部材とした例を示す。本発明において、載せ台２０は、矩形以外の形状（例えば、正方形、楕円形、円形など）でもよいが、本発明による体重計１０は測定対象が人であるため、両足を肩幅程度に広げて（離して）体重計１０に乗ることができるのに適した形状であって、かつ、材料コストを抑えるという観点からすると、載せ台２０は、長さＬ_２３が長さＬ_２１よりも長い矩形状とするのが特に好適である。

図１に示すように、載せ台２０は、表示部１５及び操作部１６が配置されてもよいが、後述のセンサベース３０等に配置したり、体重計１０とは別体で構成したりしてもよい。図３に示すように、表示部１５及び操作部１６は、制御回路１２に接続されている。また、制御回路１２には、記憶部（例えば、ＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ））１４が接続されており、種々のプログラム等のデータを記憶させることができるようになっている。

図３に示すように、制御回路１２には、Ａ／Ｄ変換回路８０及びアンプ７０を介して、８つのロードセル６１〜６８が接続されている。制御回路１２、記憶部１４、アンプ７０、及び、Ａ／Ｄ変換回路８０は、図３以外では図示を省略しているが、体重計１０の任意の位置、例えば、載せ台２０の下面側に適宜配置することができる。

センサベース３０は、主としてロードセル６１〜６８を取り付けるための部材として、樹脂（例えば、ＡＢＳ樹脂（アクリロニトリル／ブタジエン／スチレン共重合体））を成形して、載せ台２０と略同一の平面形状で構成され、載せ台２０の下面側に設けられる。ロードセル６１〜６８の固定端部（図２の符号６４ａ_１、図５の符号６２ａ_１、６６ａ_１参照）を取り付けるための取付部が構成されている。取付部は、一例として起歪体の固定端部を３方向からロック可能な３つの爪状部で構成すればよいが（図５の符号３２、３６参照）、その構成は特に限定されるものではない。また、本実施形態においてはセンサベース３０を備える構成を説明するが、ロードセル６１〜６８を取り付けることができる構造を載せ台２０自体に設けることができれば、センサベース３０を有しない構成の体重計としてもよい。なお、図１において、センサベース３０に取り付けられるロードセル６１〜６８（及び脚部４１〜４８）の位置を破線で表示している。

底板部材５０は、載せ台２０及びセンサベース３０に対応した平面形状を備えた板状部材であって、載せ台２０及びセンサベース３０とともに体重計１０のケースを構成する。ロードセル６１〜６８の取付位置（図１の破線で示すロードセル位置参照）に対応して、脚部４１〜４８、特に脚部本体（図５の符号４２ａ、４６ａ参照）が相通可能な貫通孔５１〜５８を有する。また、貫通孔５１〜５８の周囲には、脚部４１〜４８を取り付けるための凸部（図２の符号５４ａ、図５の符号５２ａ、５６ａ参照）が設けられている。

本実施形態の体重計１０は、同一の特性を有する８つのロードセル６１〜６８を有し、脚部４１〜４８と対応させて設けられる。ロードセル及び脚部に関しては、図１において分解図示しているロードセル６４及び脚部４４についての分解斜視図である図２を参照して説明する。ロードセル６４は、起歪体６４ａ（図５の符号６２ａ、６６ａ参照）と、歪みゲージ６４ｂ（図５の符号６２ｂ、６６ｂ参照）と、からなる。起歪体６４ａは、センサベース３０に固定される固定端部６４ａ_１と、脚部４４からの負荷を受ける可動端部６４ａ_２と、負荷を受けたときに歪みを生ずる起歪部６４ａ_３と、を有し、歪みゲージ６４ｂは起歪部６４ａ_３に貼られている。可動端部６４ａ_２は、ブリッジ部材６４ｃが架け渡されて、リベット６４ｄ_１がブリッジ部材６４ｃの貫通孔６４ｃ_２１及び可動端部６４ａ_２の貫通孔６４ａ_２１を通って固定し、同様に、リベット６４ｄ_２がブリッジ部材６４ｃの貫通孔６４ｃ_２２及び可動端部６４ａ_２の貫通孔６４ａ_２２を通って固定している。

図２に示すように、脚部４４は、脚部本体４４ａと、縁辺部４４ｂと、当接部４４ｃとからなる。縁辺部４４ｂは、脚部本体４４ａから水平方向に広がるようなリング状の部材であり、脚部本体４４ａとの間は弾性変形可能な連結部４４ｂ_１によって連結されている。また、縁辺部４４ｂは、底板部材５０の凸部５４ａと嵌合可能な凹部４４ｂ_２を有する。当接部４４ｃは、脚部本体４４ａの上部に、鉄などの硬質な材料で設けられ、ロードセル６４の可動端部６４ａ_２に取り付けられたブリッジ部材６４ｃの頂部６４ｃ_１と当接するようになっている（図５参照）。

ロードセル６１〜６３、６５〜６８、脚部４１〜４３、４６〜４８も、ロードセル６４及び脚部４４と同様の構成となっている。図５に示すように、起歪体６２ａ、６６ａは、固定端部６２ａ_１、６６ａ_１がセンサベース３０の取付部３２、３６によって固定されており、可動端部６２ａ_２、６６ａ_２がブリッジ部材６２ｃ、６６ｃ及び脚部４２、４６から荷重を受けることができる構成である。即ち、体重計１０が床面に設置され、脚部４１〜４８が接地している状態において、使用者が載せ台２０の上面２０ａに載ると、脚部４１〜４８それぞれの連結部（図２の符号４４ｂ_１参照）が適宜弾性変形し、荷重（使用者の体重）が、ロードセル６１〜６８それぞれの可動端部（図２の符号６４ａ_２参照）に伝達され、その荷重により起歪部（図２の符号６４ａ_３参照）が変形するようになっている。

使用者が体重計１０に載ることによってロードセルの起歪部の変形（伸縮）と共に生ずる歪みゲージの伸縮（伸縮による抵抗値の変化）を検知するために、８つのロードセル６１〜６８の歪みゲージは、一例として、図６に示すようなホイートストンブリッジ回路９０を構成する。このホイートストンブリッジ回路９０に基づいて、使用者が載る前と後とで電圧の変化を検出し、その差に基づいて使用者の体重を算出することができるようになっている。体重の算出は、制御回路１２が所定のプログラムに従って行う。

図６に示すホイートストンブリッジ回路９０では、第１ホイートストンブリッジ回路９１と第２ホイートストンブリッジ回路９２とが、入力部と出力部だけでなくロードセル６１〜６８の中間でも並列に接続されていてもよい。

第１ホイートストンブリッジ回路９１では、第１ロードセル６１、第２ロードセル６２の引張側の受感部６１０ａ、６２０ａが直列に接続されて第１ホイートストンブリッジ回路９１の第１辺が形成される。さらに、第２ロードセル６２、第３ロードセル６３の圧縮側の受感部６２０ｂ、６３０ｂが直列に接続されて、第１ホイートストンブリッジ回路９１の第１辺に連続する第２辺が形成される。また、第３ロードセル６３、第４ロードセル６４の引張側の受感部６３０ａ、６４０ａが直列に接続されて、第１ホイートストンブリッジ回路９１の第２辺に連続する第３辺が形成される。そして、第４ロードセル６４、第１ロードセル６１の圧縮側の受感部６４０ｂ、６１０ｂが直列に接続されて、第１ホイートストンブリッジ回路９１の第３辺と第１辺とを連結する第４辺が形成される。

第１ホイートストンブリッジ回路９１と同様に、第５ロードセル６５、第６ロードセル６６の引張側の受感部６５０ａ、６６０ａが直列に接続されて、第１ホイートストンブリッジ回路９１の第１辺と平行な第２ホイートストンブリッジ回路９２の第１辺が形成される。さらに、第６ロードセル６６、第７ロードセル６７の圧縮側の受感部６６０ｂ、６７０ｂが直列に接続されて、第２ホイートストンブリッジ回路９２の第１辺に連続する第２辺が形成されている。また、第７ロードセル６７、第８ロードセル６８の引張側の受感部６７０ａ、６８０ａが直列に接続されて、第２ホイートストンブリッジ回路９２の第２辺に連続する第３辺が形成される。そして、第８ロードセル６８、第５ロードセル６５の圧縮側の受感部６８０ｂ、６５０ｂが直列に接続されて、第２ホイートストンブリッジ回路９２の第３辺と第１辺とを連結する第４辺が形成される。

体重の測定においては、使用者が載せ台２０上に載る前のホイートストンブリッジ回路９０を介して取得した電圧値（いわゆるゼロ点）を基準として設定しておく。使用者が載せ台２０上に載った後、ホイートストンブリッジ回路９０を介して電圧値が測定され、アンプ７０でそれぞれ増幅されて、Ａ／Ｄ変換回路８０でそれぞれディジタル化され、制御回路１２へ入力される。制御回路１２では、入力された各電圧値を、記憶部１４にあらかじめ記憶させた算出プログラムを用いて、ロードセル６１〜６８にかかる荷重値としてそれぞれ算出し、この荷重値から使用者の体重を算出する。

次に、８つのロードセル６１〜６８の配置方法について、図４を参照して説明する。８つのロードセル６１〜６８のうち、第１ロードセル６１及び第２ロードセル６２は、使用者の左右方向（図１のｘ軸方向）に沿わせて離間配置し、第３ロードセル６３及び第４ロードセル６４を、第１ロードセル６１及び第２ロードセル６２に対向させかつ左右方向（図１のｘ軸方向）に沿わせて離間配置する。また、第５ロードセル６５及び第６ロードセル６６を、左右方向に沿わせて離間配置し、第７ロードセル６７及び第８ロードセル６８を、第５ロードセル６５及び第６ロードセル６６に対向させかつ左右方向に沿わせて離間配置する。このとき、第５ロードセル６５及び第７ロードセル６７は、第１ロードセル６１と第３ロードセル６３との間に設け、第６ロードセル６６及び第８ロードセル６８は、第２ロードセル６２と第４ロードセル６４との間に設ける。また、第１ロードセル６１と第５ロードセル６５との距離、第３ロードセル６３と第７ロードセル６７との距離、第２ロードセル６２と第６ロードセル６６との距離、及び、第４ロードセル６４と第８ロードセル６８との距離（即ち、図４において、（長さＬａ_２−長さＬｂ_２）／２）は、等間隔であり、かつ、第５ロードセル６５と第７ロードセル６７との距離、及び、第６ロードセル６６と第８ロードセル６８との距離（即ち、図４において長さＬｂ_２）よりも小さく設定されている。

特に、第１ロードセル６１と第５ロードセル６５との距離、第３ロードセル６３と第７ロードセル６７との距離、第２ロードセル６２と第６ロードセル６６との距離、及び、第４ロードセル６４と第８ロードセル６８との距離は、ロードセル同士が互いに干渉しない距離で短く設定される。

更に、第１ロードセル６１及び第５ロードセル６５、第３ロードセル６３及び第７ロードセル６７、第２ロードセル６２及び第６ロードセル６６、並びに、第４ロードセル６４及び第８ロードセル６８は、ロードセル同士が互いに干渉することなく接近させるのが好適である。

また、図４に示すように、第１ロードセル６１乃至第４ロードセル６４は、直角四辺形状に配される第１ロードセル配置Ａを形成し、第５ロードセル６５乃至第８ロードセル６８は、直角四辺形状に配される第２ロードセル配置Ｂを形成し、左右方向（図１のｘ軸方向）に沿う第１ロードセル配置Ａの長さＬａ_１と、左右方向（図１のｘ軸方向）に沿う第２ロードセル配置Ｂの長さＬｂ_１とは同一であり、前後方向（図１のｙ軸方向）に沿う第１ロードセル配置Ａの長さＬａ_２は前後方向（図１のｙ軸方向）に沿う第２ロードセル配置の長さＬｂ_２よりも長く、第１ロードセル配置Ａの対角線ａ１、ａ２の交点Ｃ１と、第２ロードセル配置Ｂの対角線ｂ１、ｂ２の交点Ｃ２と、載せ台２０の中心点Ｃ３と、が垂直方向（図１のｚ軸方向）に一致するようにしてもよい。

さらに、第１ロードセル６１、第３ロードセル６３、第５ロードセル６５及び第７ロードセル６７、並びに、第２ロードセル６２、第４ロードセル６４、第６ロードセル６６及び第８ロードセル６８は、前後方向（図１のｙ軸方向）に沿って設けるのが好適である。

また、本実施形態における載せ台２０は略矩形状であるため、載せ台２０の四隅のそれぞれに、第１ロードセル６１乃至第４ロードセル６４を設ければよい。このとき、第５ロードセル６５、第６ロードセル６６、第７ロードセル６７及び第８ロードセル６８は、載せ台２０の４つの側面２１〜２４のうち、互いに対向する左右側の２つの側面２１、２２に沿って配置される。

第１ロードセル６１と第５ロードセル６５との距離、第３ロードセル６３と第７ロードセル６７との距離、第２ロードセル６２と第６ロードセル６６との距離、及び、第４ロードセル６４と第８ロードセル６８との距離をゼロとすると、ロードセル同士が接触し、検出の際に互いに干渉して正確な測定が妨げられるため、前記距離はゼロよりも大きいことが好ましい。

載せ台２０の長さＬ_２１が長さＬ_２３と等しい場合、即ち載せ台２０の形状が正方形や円形である場合であっても、第１ロードセル６１乃至第４ロードセル６４、及び、第５ロードセル６５乃至第８ロードセル６８の配置は上記の様に設定するのが好適である。載せ台２０の長さＬ_２１が長さＬ_２３と等しい場合、及び、長さＬ_２３よりも長い場合、のいずれであっても、使用者が両足を適度に開いた（離した）状態で載ると、載せ台２０（及びセンサベース３０）に多少の撓みが生ずる。このとき、載せ台２０の中央が、左側及び右側の側面２１、２２よりも沈み、前側及び後ろ側の側面２３、２４が弓形に撓む。そのため、まず４つのロードセル（第１ロードセル６１乃至第４ロードセル６４）は、載せ台２０の中央から最も遠い位置に配置すると共に、追加される４つのロードセル（第５ロードセル６５乃至第８ロードセル６８）は、撓みの少ない左側の側面２１及び右側２２に沿ってそれぞれ２つずつ配置されるのが好適である。また、載せ台２０の中央へ近づく程、前記撓みの沈み量が増すため、載せ台２０の中央から最も遠い位置に配置すると共に、追加される４つのロードセル（第５ロードセル６５乃至第８ロードセル６８）は、可能な限り載せ台２０の中央から遠い位置に配置されるのが好適である。

次に、図７乃至図２６を参照しつつ、実施例１（図４、図１６、図１８）及び比較例１〜３における荷重試験について説明する。まず、８つのロードセルの配置について説明する。図７は、比較例１に係る体重計におけるロードセルの配置を示す平面図、図８は、比較例２に係る体重計におけるロードセルの配置を示す平面図、図９は、比較例３に係る体重計におけるロードセルの配置を示す平面図である。なお、図７乃至図９に関しては、表示部及び操作部の図示を省略すると共に、８つのロードセルの位置を破線で示している。

実施例１については、図４に示すように配置されている。これに対して、図７に示す比較例１では、第１ロードセル６１乃至第４ロードセル６４は、載せ台２０の四隅よりもやや内側に配置され、第１ロードセル６１、第２ロードセル６２は前側の側面２３に沿って配置され、第３ロードセル６３、第４ロードセル６４は後ろ側の側面２４に沿って配置される。さらに、第５ロードセル６５、第７ロードセル６７は、第１ロードセル６１、第３ロードセル６３よりも内側であって、左側の側面２１に沿うように配置される。また、第６ロードセル６６、第８ロードセル６８は、第２ロードセル６２、第４ロードセル６４よりも内側であって、右側の側面２２に沿うように配置される。したがって、側面２３、側面２４と平行な方向（図１におけるｘ軸方向と同じ方向）において、第１ロードセル６１乃至第４ロードセル６４は、第５ロードセル６５乃至第８ロードセル６８に対して、内側に配置されている。

図８に示す比較例２では、第１ロードセル６１乃至第４ロードセル６４は、実施例１と同様に載せ台２０の四隅にそれぞれ配置されている。また、第５ロードセル６５、第６ロードセル６６は、側面２３、側面２４と平行な方向（図１におけるｘ軸方向と同じ方向）において第１ロードセル６１、６２の内側であって、側面２３に沿って配置される。第７ロードセル６７、第８ロードセル６８は、側面２３、側面２４と平行な方向（図１におけるｘ軸方向と同じ方向）において第３ロードセル６３、第４ロードセル６４の内側であって、側面２４に沿って配置されている。

図９に示す比較例３では、第１ロードセル６１乃至第４ロードセル６４は、実施例１と同様に載せ台２０の四隅にそれぞれ配置されている。また、第５ロードセル６５乃至第８ロードセル６８は、載せ台２０の対角線上に、第１ロードセル６１乃至第４ロードセル６４の内側にそれぞれ配置されている。

この荷重試験においては、載せ台２０に対応する、縦３３０ｍｍ×横４５０ｍｍ×厚さ１０ｍｍの強化ガラスの下面に８個のロードセルを接着した構成とし、上面の所定位置に荷重をかける。ここで、ロードセル６１〜６８として、秤量５０ｋｇの同じスパン層別のものを使用した。

また、荷重のかけ方について、図１０乃至図１４を参照して説明する。図１０は、荷重試験において基準位置の場合の荷重位置を示す平面図、図１１は、荷重試験において内側位置の場合の荷重位置を示す平面図、図１２は、荷重試験において外側位置の場合の荷重位置を示す平面図、図１３は、荷重試験において下側位置の場合の荷重位置を示す平面図、図１４は、荷重試験において部分集中の場合の荷重位置を示す平面図である。なお、図１０乃至図１４に関しては、表示部及び操作部の図示を省略している。

図１０に示す「基準位置」は、使用者の両足が載せられることが推測される一般的な荷重位置として、載せ台２０の前後方向（図１のｙ軸方向と同じ方向）略中央において左右対称になる２つの領域Ｌ１１、Ｌ１２を設定した。具体的には、これらの領域Ｌ１１、Ｌ１２は、２００ｍｍの間隔をおいて配置され、領域Ｌ１１及び領域Ｌ１２と側面２４との間隔は６５ｍｍである。また、領域Ｌ１１、Ｌ１２は、縦２００ｍｍ×横７０ｍｍの形状をそれぞれ有する。

図１１に示す「内側位置」は、図１０の基準位置よりも左右方向（図１のｘ軸方向と同じ方向）に内側となる２つの領域Ｌ２１、Ｌ２２を設定した。領域Ｌ２１、Ｌ２２の間隔は、基準位置よりも狭い１１０ｍｍである。また、領域Ｌ２１及び領域Ｌ２２と側面２４との間隔は、基準位置と同じ６５ｍｍであり、領域Ｌ２１、Ｌ２２は、領域Ｌ１１、Ｌ１２と同じ形状（縦２００ｍｍ×横７０ｍｍ）をそれぞれ有する。

図１２に示す「外側位置」は、図１０の基準位置よりも左右方向（図１のｘ軸方向と同じ方向）に外側となる２つの領域Ｌ３１、Ｌ３２を設定した。領域Ｌ３１、Ｌ３２の間隔は、基準位置よりも広い２９０ｍｍであり、領域Ｌ３１、Ｌ３２は側面２１、２２に近接する。また、領域Ｌ３１及び領域Ｌ３２と側面２４との間隔は、基準位置と同じ６５ｍｍである。また、領域Ｌ３１、Ｌ３２は、領域Ｌ１１、Ｌ１２と同じ形状（縦２００ｍｍ×横７０ｍｍ）をそれぞれ有する。

図１３に示す「下側位置」は、図１０の基準位置よりも前後方向（図１のｙ軸方向と同じ方向）に下側となる２つの領域Ｌ４１、Ｌ４２を設定した。領域Ｌ４１、Ｌ４２の間隔は、基準位置の２つの領域Ｌ１１、Ｌ１２の間隔と同じ２００ｍｍである。また、領域Ｌ４１、Ｌ４２と側面２４との間隔は１５ｍｍである。さらに、領域Ｌ４１、Ｌ４２は、領域Ｌ１１、Ｌ１２と同じ形状（縦２００ｍｍ×横７０ｍｍ）をそれぞれ有する。

図１４に示す「部分集中位置」は、載せ台２０の中央に領域Ｌ５１を設定した。領域Ｌ５１は、縦７０ｍｍ×横１２５ｍｍの形状を有する。領域Ｌ５１は、側面２１及び側面２２のそれぞれから１６２．５ｍｍ、側面２３及び側面２４のそれぞれから１３０ｍｍの位置にある。

荷重試験においては、実施例１及び比較例１乃至比較例３について、図１０乃至図１４に示す荷重位置に０ｋｇ、５０ｋｇ、１００ｋｇ、１５０ｋｇ、２００ｋｇ、２５０ｋｇ、及び３００ｋｇの荷重をかけ、誤差を算出している。ここで、誤差とは、第１ロードセル６１乃至第４ロードセル６４によって構成される第１ホイートストンブリッジ回路（図６の符号９１参照）に基づいて算出した重量値と実際の荷重値との差、及び、第５ロードセル６５乃至第８ロードセル６８によって構成される第２ホイートストンブリッジ回路（図６の符号９２参照）に基づいて算出した重量値と実際の荷重値との差、である。

つづいて、荷重試験の結果について、図１５乃至図２６を参照して説明する。図１５は、実施例１における荷重位置、荷重値、及び誤差の数値を示す表である。図１６は、実施例１における荷重値と誤差との関係を示すグラフであって、図１５に対応する。図１７は、実施例１における荷重位置と誤差の数値を示す表である。図１８は、実施例１における荷重位置と誤差との関係を示すグラフであって図１７に対応する。図１９は、比較例１における荷重位置、荷重値、及び誤差の数値を示す表である。図２０は、比較例１における荷重値と誤差との関係を示すグラフであって図１９に対応する。図２１は、比較例１における荷重位置と誤差の数値を示す表である。図２２は、比較例１における荷重位置と誤差との関係を示すグラフであって図２１に対応する。図２３は、比較例２における荷重位置、荷重値、及び誤差の数値を示す表である。図２４は、比較例２における荷重値と誤差との関係を示すグラフであって図２３に対応する。図２５は、比較例３における荷重位置、荷重値、及び誤差の数値を示す表である。図２６は、比較例３における荷重値と誤差との関係を示すグラフであって図２５に対応する。

図１５乃至図２６の各図中、「ロードセルの位置」に関する「外側」及び「上下」という表示は、第１ロードセル６１乃至第４ロードセル６４に対応し、「内側」及び「左右」という表示は、第５ロードセル６５乃至第８ロードセル６８に対応するものである。また、図１７、図１８、図２１、図２２においては、体重約１０７ｋｇ、足のサイズ２７ｃｍの測定対象者が体重計１０に載った場合の荷重位置（足を載せた位置）と誤差を示している。

図１５、図１６によれば、実施例１は、比較例１乃至３と比べて、外側のロードセル（第１ロードセル６１乃至第４ロードセル６４）と内側のロードセル（第５ロードセル６５乃至第８ロードセル６８）は、いずれの荷重位置でも荷重値の差が少ないため、ロードセルの配置バランスがよいことが分かる。図１７、図１８においては、比較例１（図２１、図２２）と比較して、いずれの荷重位置でも誤差を小さく抑えることができており、外側のロードセルと内側のロードセルに対する荷重バランスがよいことが分かる。

図１９乃至図２２に示すように、比較例１は、実施例１に対して、上下側のロードセル（第１ロードセル６１乃至第４ロードセル６４）と左右側のロードセル（第５ロードセル６５乃至第８ロードセル６８）は、いずれの荷重位置でも荷重値の差が大きいため、ロードセルの配置バランスが良くない。

図２３、図２４によれば、比較例２は、実施例１と比較して、外側のロードセル（第１ロードセル６１乃至第４ロードセル６４）と内側のロードセル（第５ロードセル６５乃至第８ロードセル６８）は、いずれの荷重位置でも荷重値の差が大きいため、ロードセルの配置バランスが良くない。

図２５、図２６によれば、比較例３は、実施例１と比べて、外側のロードセル（第１ロードセル６１乃至第４ロードセル６４）と内側のロードセル（第５ロードセル６５乃至第８ロードセル６８）は、いずれの荷重位置でも荷重値の差が大きいため、ロードセルの配置バランスが良くない。

以上の荷重試験の結果によれば、実施例１は、比較例１乃至比較例３のようなばらつきが少なく、体重計に載った使用者の体重を、８つのロードセルにほぼ均等に分散させて測定することができるため、ロードセルを４つから８つに増やすことによる測定範囲の拡大効果が最も高い。

以下に変形例について説明する。上述の実施形態に係る体重計１０においては、８つのロードセル６１〜６８を同一のロードセルとし、センサベース３０の所定位置に配置しており、使用者が載っていない状態において、８つのロードセル６１〜６８は、設置面に対して同じ高さに取り付けられている。載せ台２０上に使用者が載ることによって、載せ台２０（及びセンサベース３０）の撓み、載せ台２０の中央に近い側に配置される第５ロードセル６５乃至第８ロードセル６８の沈み込みは、載せ台２０の中央から遠い側に配置される第１ロードセル６１乃至第４ロードセル６４の沈み込みよりも相対的に大きいものである。そのため、この差を打ち消すように、第５ロードセル６５乃至第８ロードセル６８の固定端部が、第１ロードセル６１乃至第４ロードセル６４の固定端部よりも高い位置になるように、取り付けるようにしてもよい。

即ち、第１ロードセル６１乃至第８ロードセル６８は、体重計１０を設置した状態で、第１ロードセル６１乃至第４ロードセル６４の固定端部が、第５ロードセル６５乃至第８ロードセル６８の固定端部よりも低くなるように設けられ、第５ロードセル６５乃至第８ロードセル６８は、載せ台２０に使用者が載った状態において、可動端部から荷重を受けるようにする。この変形例によれば、第１ロードセル６１乃至第４ロードセル６４と、第５ロードセル６５乃至第８ロードセル６８と、に係る荷重をさらに均等にすることができるため、より正確な測定を行うことができる。

本発明について上記実施形態を参照しつつ説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、改良の目的または本発明の思想の範囲内において改良または変更が可能である。

以上のように、本発明に係る体重計は、体重の大きな使用者の体重測定に特に有用である。

１０体重計
１２制御回路
１４記憶部
１５表示部
１６操作部
２０載せ台
２０ａ上面
２１〜２４側面
３０センサベース
３２、３６取付部
４１〜４８脚部
５０底板部材
５１〜５８貫通孔
６１第１ロードセル
６２第２ロードセル
６３第３ロードセル
６４第４ロードセル
６５第５ロードセル
６６第６ロードセル
６７第７ロードセル
６８第８ロードセル
７０アンプ
８０Ａ／Ｄ変換回路
９０ホイートストンブリッジ回路
９１第１ホイートストンブリッジ回路
９２第２ホイートストンブリッジ回路
Ａ第１ロードセル配置
ａ１、ａ２第１ロードセル配置の対角線
Ｂ第２ロードセル配置
ｂ１、ｂ２第２ロードセル配置の対角線
Ｃ１、Ｃ２交点
Ｃ３中心点
Ｌ_２１前後方向に沿う載せ台の長さ
Ｌ_２３左右方向に沿う載せ台の長さ
Ｌ_ａ１左右方向に沿う第１ロードセル配置の長さ
Ｌ_ａ２左右方向に沿う第１ロードセル配置の長さ
Ｌ_ｂ１前後方向に沿う第２ロードセル配置の長さ
Ｌ_ｂ２前後方向に沿う第２ロードセル配置の長さ

Claims

少なくとも８つのロードセルによる検出結果に基づいて、載せ台に載った使用者の体重を測定する体重計であって、
前記載せ台は、前記使用者の左右方向に沿う長さが、前記使用者の前後方向に沿う長さ以上に長く寸法付けられており、
第１ロードセル及び第２ロードセルを、前記左右方向に沿わせて離間配置し、第３ロードセル及び第４ロードセルを、前記第１ロードセル及び前記第２ロードセルに対向させかつ前記左右方向に沿わせて離間配置し、
第５ロードセル及び第６ロードセルを、前記左右方向に沿わせて離間配置し、第７ロードセル及び第８ロードセルを、前記第５ロードセル及び前記第６ロードセルに対向させかつ前記左右方向に沿わせて離間配置し、
前記第５ロードセル及び前記第７ロードセルは、前記第１ロードセルと前記第３ロードセルとの間に設けられ、
前記第６ロードセル及び前記第８ロードセルは、前記第２ロードセルと前記第４ロードセルとの間に設けられ、
前記第１ロードセルと前記第５ロードセルとの距離、前記第３ロードセルと前記第７ロードセルとの距離、前記第２ロードセルと前記第６ロードセルとの距離、及び、前記第４ロードセルと前記第８ロードセルとの距離は、等間隔であり、かつ、前記第５ロードセルと前記第７ロードセルとの距離、及び、前記第６ロードセルと前記第８ロードセルとの距離、よりも小さいこと
を特徴とする体重計。
前記第１ロードセルと前記第５ロードセルとの距離、前記第３ロードセル(63)と前記第７ロードセルとの距離、前記第２ロードセルと前記第６ロードセルとの距離、及び、前記第４ロードセルと前記第８ロードセルとの距離は、ロードセル同士が互いに干渉しない距離で短く設定されることを特徴とする請求項１に記載の体重計。
前記第１ロードセル及び前記第５ロードセル、前記第３ロードセル及び前記第７ロードセル、前記第２ロードセル及び前記第６ロードセル、並びに、前記第４ロードセル及び前記第８ロードセルは、ロードセル同士が互いに干渉することなく接近させて設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の体重計。
前記第１ロードセル乃至前記第４ロードセルは、直角四辺形状に配される第１ロードセル配置を形成し、前記第５ロードセル乃至前記第８ロードセルは、直角四辺形状に配される第２ロードセル配置を形成し、前記左右方向に沿う前記第１ロードセル配置の長さと、前記左右方向に沿う前記第２ロードセル配置の長さと、は同一であり、前記前後方向に沿う前記第１ロードセル配置の長さは、前記前後方向に沿う前記第２ロードセル配置の長さよりも長く、前記第１ロードセル配置の対角線の交点と、前記第２ロードセル配置の対角線の交点と、前記載せ台の中心点と、が垂直方向に一致することを特徴とする請求項１乃至請求項３のうち、いずれか１に記載の体重計。
前記第１ロードセル、前記第３ロードセル、前記第５ロードセル及び前記第７ロードセル、並びに、前記第２ロードセル、前記第４ロードセル、前記第６ロードセル及び前記第８ロードセルは、前記前後方向に沿って設けられることを特徴とする請求項１乃至請求項４のうち、いずれか１に記載の体重計。
前記載せ台は略矩形状であり、前記載せ台の四隅のそれぞれに、前記第１ロードセル乃至前記第４ロードセルが設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のうち、いずれか１に記載の体重計。
前記第１ロードセル乃至前記第８ロードセルは、同一の特性を有することを特徴とする請求項１乃至請求項６のうち、いずれか１に記載の体重計。
前記第１ロードセル乃至前記第８ロードセルは、前記体重計を設置した状態で、前記第１ロードセル乃至前記第４ロードセルの固定端部が、前記第５ロードセル乃至前記第８ロードセルの固定端部よりも低くなるように設けられ、前記第５ロードセル乃至前記第８ロードセルは、前記載せ台に前記使用者が載った状態において、可動端部から荷重を受けることを特徴とする請求項１乃至請求項７のうち、いずれか１に記載の体重計。