JP6689766B2 - センサ一体型軸支持構造およびセンサ構造体 - Google Patents

Description

本発明は、センサ一体型軸支持構造およびセンサ構造体に関し、特に、マッサージ機の揉み玉に負荷される荷重を検出するセンサ一体型軸支持構造およびセンサ構造体に関するものである。

従来、椅子式のマッサージ機においては、施療ユニットに設けられた揉み玉を支持するアームに歪ゲージを貼り付け、その歪ゲージによって、揉み玉に作用する反力荷重を検出することが行われている（例えば、特許文献１を参照。）。

特許第３１６２８７６号公報

しかしながら、上述した特許文献１に記載のマッサージ機では、アームに貼り付けた１軸の歪ゲージにより荷重を検出するに過ぎず、多様な方向から揉み玉に負荷される荷重を３方向（Ｘ、Ｙ、Ｚ）の力成分として正確に検出することは困難であった。

そこで、本発明は、かかる問題点に鑑み、対象物に付与される荷重を従来に比して一段と正確に検出し得るセンサ一体型軸支持構造およびセンサ構造体を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明のセンサ一体型軸支持構造においては、板状の平坦な支持板に取り付けられる対象物を外部からの負荷に応じて３次元のＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向へ可動自在に保持する保持体と、前記支持板と一体に取り付けられた状態で前記対象物に対する荷重を検出する３軸力センサとを備え、前記３軸力センサは、前記対象物を軸支する軸部と、前記対象物に対する荷重を前記軸部を介して受ける起歪体部と、当該起歪体部の一方の面に対してＸ軸方向力成分を検出するために貼り付けられたＸ軸用歪ゲージと、当該起歪体部の一方の面に対してＹ軸方向力成分を検出するために貼り付けられたＹ軸用歪ゲージと、前記Ｘ軸用歪ゲージと前記Ｙ軸用歪ゲージとの間であって、Ｚ軸方向力成分を検出するために前記起歪体部の一方の面に貼り付けられたＺ軸用歪ゲージとを備えることを特徴とする。

本発明において、前記Ｘ軸用歪ゲージと前記Ｙ軸用歪ゲージは、互いに略直交して配置され、前記Ｚ軸用歪ゲージは、前記Ｘ軸用歪ゲージおよび前記Ｙ軸用歪ゲージから所定の角度差をもって配置されていることを特徴とする。

本発明のセンサ構造体においては、板状の平坦な支持板に取り付けられる対象物を外部からの負荷に応じて３次元のＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向へ可動自在に保持する保持体と、前記保持体と一体に形成され、当該保持体とは離れて折り曲げられた平坦なセンサ装着面を有する支持アームと、前記支持アームの前記センサ装着面に装着された状態で前記対象物に対する荷重を検出する３軸力センサとを備え、前記３軸力センサは、前記対象物に対する荷重を前記支持アームの前記センサ装着面に装着された状態で受ける起歪体部と、当該起歪体部の一方の面に対してＸ軸方向力成分を検出するために貼り付けられたＸ軸用歪ゲージと、当該起歪体部の一方の面に対してＹ軸方向力成分を検出するために貼り付けられたＹ軸用歪ゲージと、Ｚ軸方向力成分を検出するために前記起歪体部の一方の面に貼り付けられたＺ軸用歪ゲージとを備えることを特徴とする。

本発明において、前記支持アームの前記センサ装着面には、貫通孔が形成されていることを特徴とする。

本発明において、前記Ｘ軸用歪ゲージ、前記Ｙ軸用歪ゲージ、および、前記Ｚ軸用歪ゲージは、それぞれのグリッド長が前記起歪体部の一方の面に現れる歪を電圧の変化として得られる向きに配置されていることを特徴とする。

本発明のセンサ構造体においては、板状の平坦な支持板に取り付けられる対象物を外部からの負荷に応じて３次元のＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向へ可動自在に保持する保持体と、前記保持体と一体に形成され、当該保持体とは離れて折り曲げられた平坦なセンサ装着面を有する支持アームと、前記支持アームの前記センサ装着面に装着された状態で前記対象物に対する荷重を検出する３軸力センサとを備え、前記３軸力センサは、前記対象物に対する荷重を前記支持アームの前記センサ装着面に装着された状態で受ける起歪体部と、Ｘ軸方向力成分を検出するためのＸ軸用歪ゲージと、Ｙ軸方向力成分を検出するためのＹ軸用歪ゲージと、Ｚ軸方向力成分を検出するためのＺ軸用歪ゲージとを備え、前記Ｘ軸用歪ゲージ、前記Ｙ軸用歪ゲージ、前記Ｚ軸用歪ゲージの何れかが前記起歪体部の一方の面に配置され、その残りが前記起歪体部の他方の面に配置されていることを特徴とする。

本発明によれば、対象物に付与される荷重を従来に比して一段と正確に検出し得るセンサ一体型軸支持構造およびセンサ構造体を実現することができる。

本発明の第１乃至第３の実施の形態に係るマッサージ機の全体構成を示す外観斜視図である。 本発明の第１乃至第３の実施の形態に係る施療ユニットの構成を示す略線的斜視図である。 本発明の第１の実施の形態に係る３軸力センサ構造体および支持アームの構成を示す斜視図である。 本発明の第１の実施の形態にかかるセンサ一体型軸支持カバーの構成を示す斜視図である。 本発明の第１の実施の形態に係るセンサ一体型軸支持カバーに取り付けられる３軸力ベクトルセンサの構成を示す斜視図および平面図である。 本発明の第２の実施の形態にかかる３軸力センサ構造体の構成を示す斜視図である。 本発明の第２の実施の形態にかかる支持アームの構成を示す斜視図である。 本発明の第２の実施の形態にかかる３軸力ベクトルセンサの構成を示す平面図である。 本発明の第２の実施の形態にかかる３軸力センサ構造体と比較される第１の実施の形態にかかる３軸力センサ構造体の力点距離の説明に供する斜視図である。 本発明の第２の実施の形態にかかる３軸力センサ構造体の力点距離の説明に供する斜視図である。 本発明の第３の実施の形態にかかる３軸力ベクトルセンサの構成を示す平面図である。

＜実施の形態＞
以下、本発明の第１の実施の形態乃至第３の実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の第１乃至第３の実施の形態に係るマッサージ機の全体構成を示す外観斜視図である。

＜第１の実施の形態＞
＜マッサージ機の全体構成＞
図１に示すように、マッサージ機１は、腰掛け椅子式の電動マッサージ機であって、幅方向の両側に肘掛け部１０ａ、１０ａを有する座部１０と、当該座部１０の後端部から上方に立設された背当部２０とを備えている。背当部２０は、その内部に、２個の揉み玉６０を有する施療ユニット３０が設けられている。

図２に示すように施療ユニット３０は、支軸３２に取り付けられたフレーム板３１に対し、２つの施療ユニット支持体３３、３３が一体に設けられ、その施療ユニット支持体３３、３３に対して対象物としての揉み玉６０が取り付けられたセンサ構造体３５が固定されている。

＜センサ構造体の構成＞
図３に示すように、センサ構造体３５は、支持アーム４０と、当該支持アーム４０の先端の垂直部３９に取り付けられたセンサ一体型軸支持構造としてのセンサ一体型軸支持カバー４５とを備えている。

支持アーム４０は、施療ユニット支持体３３から離間するように段差状に延びて形成された例えば金属性の板状部材である。支持アーム４０は、施療ユニット支持体３３から延びた腕部３６と、当該腕部３６に対して略直交するように図中水平方向へ延びる水平部３７と、腕部３６および水平部３７とを約９０度の角度で一体に繋ぐ湾曲部３８と、水平部３７に対して略直交するように当該水平部３７の先端から垂直方向へ延びる垂直部３９とを備えている。

腕部３６は、施療ユニット３０の施療ユニット支持体３３に固定されている。水平部３７は、垂直部３９と一体に取り付けられたセンサ一体型軸支持カバー４５とは離れて折り曲げられた、腕部３６と垂直部３９とを繋ぐ部分であり、センサ一体型軸支持カバー４５を介して取り付けられる揉み玉６０の外周面と対向する平坦面３７ａを有するが、当該揉み玉６０と接触することはない。

支持アーム４０の垂直部３９は、揉み玉６０を保持する保持体としてのセンサ一体型軸支持カバー４５が一体となって取り付けられる部分であって、図３においては、センサ一体型軸支持カバー４５が取り付けられたことによって垂直部３９が隠された状態にある。

＜センサ一体型軸支持カバーの構成＞
図４に示すように、センサ一体型軸支持カバー４５は、カバー本体４６と、当該カバー本体４６の平坦な支持板４７に一体に取り付けられた３軸力ベクトルセンサ５０とを備えている。この３軸力ベクトルセンサ５０の軸部５１に対して揉み玉６０が軸支された状態で保持される。したがって、センサ一体型軸支持カバー４５は、揉み玉６０に対する外部からの負荷に応じて、図３に示したような３次元のＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向へ、揉み玉６０を可動自在に保持する。

カバー本体４６は、支持板４７の周縁から当該支持板４７とは垂直に立設された隔壁４８を備えている。隔壁４８は、支持板４７の全周縁にわたって立設されているのではなく、支持アーム４０の垂直部３９の幅に相当する大きさの開口４８ｈを有している。

カバー本体４６の支持板４７には、支持アーム４０の垂直部３９に対してネジ止めにより当該カバー本体４６を取り付けるためのネジ貫通孔４６ａ、４６ｂ、４６ｃが当該支持板４７の周辺に設けられている。また支持板４７には、ネジ貫通孔４６ａ、４６ｃからほぼ同じ距離だけ離間した位置に３軸力ベクトルセンサ５０を取り付けるための貫通した取付孔４６ｈが設けられている。

＜３軸力ベクトルセンサの構成＞
図４（Ａ）、（Ｂ）、および、図５（Ａ）、（Ｂ）に示すように、３軸力ベクトルセンサ５０は、揉み玉６０を直接軸支するとともに当該揉み玉６０に対する荷重を受ける軸部５１と、当該軸部５１の付け根部分である基部と一体に形成された起歪体部５５とを備えている。

３軸力ベクトルセンサ５０の軸部５１は、揉み玉６０の軸孔（図示せず）の内径と同一の外径を有し、当該揉み玉６０を軸支可能な所定の長さを有している。この軸部５１に対して揉み玉６０が一体に固定されている。

３軸力ベクトルセンサ５０の起歪体部５５は、所定の厚さを有する円盤形状に形成され、カバー本体４６の支持板４７に設けられた取付孔４６ｈに嵌め込まれた状態で当該取付板４７と一体化されている。起歪体部５５は、その材質として、アルミ合金、合金工具鋼、ステンレス鋼、セラミック、樹脂、プラスチック等が用いられ、揉み玉６０を介して軸部５１が受けた荷重の方向および強さにしたがって撓むダイアフラムである。

起歪体部５５において、軸部５１とは反対側の裏面５５ｕには、図５（Ｂ）に示したように、揉み玉６０にかかる荷重に対するＸ軸方向の力成分Ｆｘ（図３）を検出する歪ゲージ５６ａ、５６ｂ、Ｙ軸方向の力成分Ｆｙ（図３）を検出する歪ゲージ５７ａ、５７ｂ、Ｚ軸方向の力成分Ｆｚ（図３）を検出する歪ゲージ５８ａ、５８ｂ、５８ｃ、５８ｄが貼付されている。

Ｘ軸方向の力成分Ｆｘを検出する歪ゲージ５６ａ、５６ｂは、揉み玉６０にＸ軸方向の荷重が付与された場合、起歪体部５５の裏面５５ｕのうち最も強く歪む部分、すなわち、起歪体部５５の裏面５５ｕに対して所定の方向における一方側および他方側に対称配置されている。

Ｙ軸方向の力成分Ｆｙを検出する歪ゲージ５７ａ、５７ｂは、揉み玉６０にＹ軸方向の荷重が付与された場合、起歪体部５５のうち最も強く歪む部分、すなわち、起歪体部５５の裏面５５ｕに対して、Ｘ軸方向の歪ゲージ５７ａ、５７ｂとは略直交した角度差を持つ所定の方向における一方側および他方側に対称配置されている。すなわち、Ｘ軸方向の歪ゲージ５７ａ、５７ｂ、および、Ｙ軸方向の歪ゲージ５７ａ、５７ｂは、互いに直交する角度位置に配置されている。

Ｚ軸方向の力成分Ｆｚを検出する歪ゲージ５８ａ〜５８ｄは、揉み玉６０にＺ軸方向の荷重が付与された場合、起歪体部５５のうち最も強く歪む部分、すなわち、起歪体部５５の裏面５５ｕに対して、Ｘ軸方向の歪ゲージ５６ａ、５６ｂ、および、Ｙ軸方向の歪ゲージ５７ａ、５７ｂの双方と所定の角度差を持つ所定の方向における一方側および他方側に対称配置されている。具体的には、Ｚ軸方向の歪ゲージ５８ａ、５８ｂは、Ｘ軸方向の歪ゲージ５６ａと、Ｙ軸方向の歪ゲージ５７ｂとの間に配置され、Ｚ軸方向の歪ゲージ５８ｃ、５８ｄは、Ｘ軸方向の歪ゲージ５６ｂと、Ｙ軸方向の歪ゲージ５７ａとの間に配置される。この場合、Ｚ軸方向の歪ゲージ５８ａ、５８ｂと、歪ゲージ５８ｃ、５８ｄとは、起歪体部５５の裏面５５ｕの中心に対して、互いに２個ずつ対称配置されている。歪ゲージ５８ａ〜５８ｄは、略円弧状を有しているが、これに限るものではなく、歪ゲージ出力を大きく得ることができれば、長方形状等のその他種々の形状であってもよい。

＜作用および効果＞
このように第１の実施の形態におけるセンサ構造体３５では、カバー本体４６の支持板４７に対して３軸力ベクトルセンサ５０の起歪体部５５が一体に取り付けられたセンサ一体型軸支持カバー４５を有している。

このため、センサ構造体３５では、センサ一体型軸支持カバー４５の揉み玉６０にかかる荷重が３軸力ベクトルセンサ５０の軸部５１を介して起歪体部５５の歪として現れ、Ｘ軸方向の力成分Ｆｘ、Ｙ軸方向の力成分Ｆｙ、および、Ｚ軸方向の力成分Ｆｚとして、従来の１軸の歪ゲージよりも短時間のうちに正確に検出することができる。

また、センサ一体型軸支持カバー４５は、揉み玉６０に対する荷重を、３軸力ベクトルセンサ５０によりＸ軸方向の力成分Ｆｘ、Ｙ軸方向の力成分Ｆｙ、および、Ｚ軸方向の力成分Ｆｚとしてそれぞれ独立して検出することができるので、従来に比して正確に荷重の大きさを検出することができる。

特に、施療ユニット３０に用いられる揉み玉６０のように、使用者によって当該揉み玉６０にかかる荷重の方向や大きさが異なる場合であっても、センサ一体型軸支持カバー４５はこれまで以上に正確に荷重の方向および大きさを検出することができるので、マッサージ機１としては使用者に対して最適な施療を施すことができる。

＜第２の実施の形態＞
第２の実施の形態においては、図３との対応部分に同一符号を付した図６に示すように、第１の実施の形態と同様に、マッサージ機１の施療ユニット３０に用いられる揉み玉６０の荷重を検出するセンサ構造体７０について説明する。ただし、センサ構造体７０では、第１の実施の形態とは異なる場所に３軸力センサ９０が取り付けられた構造を有している。

＜センサ構造体の構成＞
図６に示すように、センサ構造体７０は、支持アーム４０と、当該支持アーム４０の先端の垂直部３９に取り付けられた軸支持カバー８０と、軸支持カバー８０に保持された揉み玉６０に対する荷重を検出する３軸力ベクトルセンサ９０とを備えている。この支持アーム４０は、第１の実施の形態と同じであるため、ここでは説明を省略する。

垂直部３９には、揉み玉６０を一体に軸支して固定する保持体としての軸支持カバー８０が取り付けられており、図６においては、軸支持カバー８０が取り付けられたことによって垂直部３９が隠された状態にある。ただし、これに限るものではなく、軸支持カバー８０は必須ではなく、支持アーム４０の垂直部３９に対して揉み玉６０を直接取り付けて保持するようにしてもよい。この場合、支持アーム４０の垂直部３９が保持体となる。

軸支持カバー８０は、その基本構成が第１の実施の形態におけるセンサ一体型軸支持カバー４５と同じであるが、支持板４７の取付孔４６ｈに３軸力ベクトルセンサ５０が取り付けられるのではなく、揉み玉６０を軸支するためだけの軸部８１が取付孔４６ｈに取り付けられて支持板４７と一体に固定されている。すなわち、軸支持カバー８０では、揉み玉６０が軸部８１に軸支された状態において、揉み玉６０が荷重を受けた場合でも、当該軸部８１の付け根部分を中心として３次元のＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向へ、揉み玉６０を可動自在に保持するものではない。

この場合、センサ構造体７０では、揉み玉６０が外部から荷重を受けた場合、軸部８１、軸支持カバー８０、支持アーム４０の垂直部３９を伝って、当該荷重による影響が水平部３７に歪（撓み）として現れるようになっている。

したがってセンサ構造体７０では、揉み玉６０に対する荷重の影響が歪として現れる支持アーム４０の平坦な水平部３７をセンサ装着面として用い、その水平部３７に３軸力ベクトルセンサ９０を配置していることを特徴としている。

図７に示すように、３軸力ベクトルセンサ９０が取り付けられるべき支持アーム４０の水平部３７には、当該３軸力ベクトルセンサ９０が配置される部分に矩形状の貫通孔３７ｈが設けられているとともに、貫通孔３７ｈの周囲には、３軸力ベクトルセンサ９０を水平部３７に固定するための貫通した取付用孔３７ａ〜３７ｄが設けられている。

支持アーム４０の水平部３７に形成された貫通孔３７ｈは、揉み玉６０に対する荷重の影響が水平部３７に歪として容易に現れるようにするために必要な孔であり、意図的に水平部３７の強度を低下するために設けられている。貫通孔３７ｈは、所定の大きさの矩形状であるが、これに限るものではなく、その大きさや形状は水平部３７の強度や３軸力ベクトルセンサ９０のセンサ出力の感度に応じて設定すればよい。なお、支持アーム４０の水平部３７には、貫通孔３７ｈを設ける替りに凹部を設けてもよい。この場合も、揉み玉６０に対する荷重の影響が水平部３７に歪として現れ易くなり、同様の効果が得られる。

＜３軸力ベクトルセンサの構成＞
図８に示すように、３軸力ベクトルセンサ９０は、全体Ｈ字状を有する板状のダイアフラムからなる起歪体部９１と、揉み玉６０の外周面と対向する起歪体部９１の表面９１ｓのほぼ中央に集中して配置された歪ゲージ群部９２とを備えている。

なお、歪ゲージ群部９２は、起歪体部９１の表面９１ｓに配置されるようにしたが、これに限るものではなく、起歪体部９１の裏面に配置されていてもよい。この場合、歪ゲージ群部９２は、支持アーム４０の水平部３７の貫通孔３７ｈから露出するように配置されることが望ましい。

起歪体部９１は、その四隅に支持アーム４０の水平部３７に取り付けるための貫通した取付用孔９１ａ〜９１ｄが設けられている。これら取付用孔９１ａ〜９１ｄは、水平部３７の取付用孔３７ａ〜３７ｄと対応した位置に配置されている。

歪ゲージ群部９２は、支持アーム４０の水平部３７の貫通孔３７ｈを覆う程度の大きさを有し、揉み玉６０と対向する起歪体部９１の表面９１ｓに対して、揉み玉６０にかかる荷重に対するＸ軸方向の力成分Ｆｘを検出する歪ゲージ群９３（歪ゲージ９３ａ〜９３ｄ）、Ｙ軸方向の力成分Ｆｙを検出する歪ゲージ群９４（９４ａ〜９４ｄ）、Ｚ軸方向の力成分Ｆｚを検出する歪ゲージ群９５（９５ａ〜９５ｄ）が貼り付けられている。

Ｘ軸方向の歪ゲージ群９３は、揉み玉６０にＸ軸方向の荷重が付与された場合に支持アーム４０の水平部３７を介して起歪体部９１の表面９１ｓが最も強く歪む部分に配置されている。また、歪ゲージ群９３の歪ゲージ９３ａ〜９３ｄは、起歪体部９１の表面９１ｓに現れる歪を最も効率良く電圧の変化として得られるように、当該歪ゲージ９３ａ〜９３ｄにおける配線パターンのグリッド長（ゲージ長）の向きを合わせた状態で配置されている。この場合、歪ゲージ９３ａ、９３ｄのグリッド長が同じ向きに配置され、歪ゲージ９３ｂ、９３ｃのグリッド長が同じ向きに配置され、歪ゲージ９３ａ、９３ｄと歪ゲージ９３ｂ、９３ｃとはグリッド長の向きが互いに直交するように配置されている。

Ｙ軸方向の歪ゲージ群９４は、揉み玉６０にＹ軸方向の荷重が付与された場合に支持アーム４０の水平部３７を介して起歪体部９１の表面９１ｓが最も強く歪む部分に配置されている。具体的には、Ｙ軸方向の歪ゲージ群９４は、Ｘ軸方向の歪ゲージ群９３を中心として左右に分けられ、歪ゲージ９４ａ、９４ｂが図中左側、および、歪ゲージ９４ｃ、９４ｄが図中右側に配置されている。また、歪ゲージ群９４の歪ゲージ９４ａ〜９４ｄは、起歪体部９１の表面９１ｓに現れる歪を最も効率良く電圧の変化として得られるように当該歪ゲージ９４ａ〜９４ｄにおける配線パターンのグリッド長（ゲージ長）の向きを合わせた状態で配置されている。この場合、歪ゲージ９４ａ乃至９４ｄのグリッド長は全て同じ向きに配置され、Ｘ軸方向の歪ゲージ９３ａ〜９３ｄのグリッド長とは所定の角度差をもって配置されている。

Ｚ軸方向の歪ゲージ群９５は、揉み玉６０にＺ軸方向の荷重が付与された場合に支持アーム４０の水平部３７を介して起歪体部９１の表面９１ｓが最も強く歪む部分に配置されている。具体的には、Ｚ軸方向の歪ゲージ群９５は、Ｘ軸方向の歪ゲージ群９３と、Ｙ軸方向の歪ゲージ９４ａ、９４ｂとの間に配置されている。また、Ｚ軸方向の歪ゲージ９５ａ〜９５ｄは、起歪体部９１の表面９１ｓに現れる歪を最も効率良く電圧の変化として得られるように当該歪ゲージ９５ａ〜９５ｄにおける配線パターンのグリッド長（ゲージ長）の向きを合わせた状態で配置されている。この場合、歪ゲージ９５ａ、９５ｃのグリッド長は同じ向きに配置され、歪ゲージ９５ｂ、９５ｄのグリッド長は歪ゲージ９５ａ、９５ｃのグリッド長に対して直交するような角度差をもって配置されている。

これらのＸ軸方向の歪ゲージ群９３の歪ゲージ９３ａ〜９３ｄ、Ｙ軸方向の歪ゲージ群９４の歪ゲージ９４ａ〜９４ｄ、および、Ｚ軸方向の歪ゲージ群９５の歪ゲージ９５ａ〜９５ｄは、それぞれセンサ出力取り出し用のボンディングパッド９８に接続されている。

＜作用および効果＞
第１の実施の形態におけるセンサ構造体３５との比較において、第２の実施の形態におけるセンサ構造体７０の作用効果について説明する。

第１の実施の形態におけるセンサ構造体３５では、センサ一体型軸支持カバー４５の支持板４７に３軸力ベクトルセンサ５０が一体に取り付けられた構造を有している。このため、図９（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、センサ一体型軸支持カバー４５の支持板４７から揉み玉６０の荷重を受ける力点Ｒｐまでの距離である力点距離Ｄａ〜Ｄｃが大きくなるほど、Ｘ軸方向の力成分Ｆｘ、Ｙ軸方向の力成分Ｆｙ、および、Ｚ軸方向の力成分Ｆｚの各センサ出力同士が干渉し易くなることが知られている。

しかしながら、第２の実施の形態におけるセンサ構造体７０では、揉み玉６０が荷重を受けた場合、その荷重の影響を直接受ける軸支持カバー８０に３軸力ベクトルセンサ９０が取り付けられているのではなく、揉み玉６０に対する荷重を間接的に受ける支持アーム４０の水平部分３７に３軸力ベクトルセンサ９０が取り付けられている。

これにより、図１０（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、センサ構造体７０の軸支持カバー８０における３軸力ベクトルセンサ９０によれば、第１の実施の形態におけるセンサ構造体３５よりも力点距離Ｒｐに応じたセンサ出力の干渉の影響が少ないため、Ｘ軸方向の力成分Ｆｘ、Ｙ軸方向の力成分Ｆｙ、および、Ｚ軸方向の力成分Ｆｚの各センサ出力に基づいて一段と正確に荷重の大きさを検出することができる。

＜第３の実施の形態＞
第３の実施の形態においても、第２の実施の形態と同様に、図８との対応部分に同一符号を付した図１１（Ａ）および（Ｂ）に示すように、支持アーム４０の水平部３７に対して３軸力ベクトルセンサ１００が取り付けられた構造を有している。

３軸力ベクトルセンサ１００は、起歪体部９１の表面９１ｓに揉み玉６０の荷重に対するＸ軸方向の力成分Ｆｘを検出する歪ゲージ群９３（歪ゲージ９３ａ〜９３ｄ）、Ｙ軸方向の力成分Ｆｙを検出する歪ゲージ群９４（９４ａ〜９４ｄ）が貼り付けられ、起歪体部９１の裏面９１ｕにＺ軸方向の力成分Ｆｚを検出する歪ゲージ群９５（９５ａ〜９５ｄ）が貼り付けられている。

この場合、Ｘ軸方向の歪ゲージ群９３（歪ゲージ９３ａ〜９３ｄ）は、揉み玉６０にＸ軸方向の荷重が付与された場合に支持アーム４０の水平部３７を介して起歪体部９１の表面９１ｓが最も強く歪む部分に配置されている。Ｙ軸方向の歪ゲージ群９４（９４ａ〜９４ｄ）は、揉み玉６０にＹ軸方向の荷重が付与された場合に支持アーム４０の水平部３７を介して起歪体部９１の表面９１ｓが最も強く歪む部分に配置されている。同時に、Ｚ軸方向の歪ゲージ群９５（９５ａ〜９５ｄ）は、揉み玉６０にＺ軸方向の荷重が付与された場合に支持アーム４０の水平部３７を介して起歪体部９１の裏面９１ｕが最も強く歪む部分に配置されている。

すなわち３軸力ベクトルセンサ１００では、起歪体部９１の表面９１ｓおよび裏面９１ｕに対して、Ｘ軸方向の歪ゲージ群９３、Ｙ軸方向の歪ゲージ群９４、および、Ｚ軸方向の歪ゲージ群９５を振り分けて配置した。これにより、歪ゲージ群９３〜９５の配置の自由度が高まり、歪ゲージ群９３、９４、および、９５の配置上の重なりを気にすることなく、最も大きなセンサ出力が得られる最適な位置に歪ゲージ群９３〜９５をそれぞれ貼付することができる。

なお、Ｘ軸方向の歪ゲージ９３ａ〜９３ｄのグリッド長（ゲージ長）、Ｙ軸方向の歪ゲージ９４ａ〜９４ｄのグリッド長、および、Ｚ軸方向の歪ゲージ９５ａ〜９５ｄのグリッド長は、第２の実施の形態と同様に、起歪体部９１の表面９１ｓに現れる歪を最も効率良く電圧の変化として得られるように配線パターンのグリッド長（ゲージ長）の向きを合わせた状態で配置されている。

かくして、第３の実施の形態における３軸力ベクトルセンサ１００は、揉み玉６０に対する荷重を間接的に受ける支持アーム４０の水平部分３７に取り付けられ、かつ、最も大きなセンサ出力が得られる起歪体部９１の表面９１ｓまたは裏面９１ｕに歪ゲージ群９３〜９５が貼付されている。これにより、３軸力ベクトルセンサ１００は、第２の実施の形態におけるセンサ構造体７０と同様の作用効果に加えて、第２の実施の形態における３軸力ベクトルセンサ９０よりも更に一段と正確に荷重の大きさを検出することができる。

なお、３軸力ベクトルセンサ１００は、起歪体部９１の表面９１ｓに揉み玉６０の荷重に対するＸ軸方向の歪ゲージ群９３（歪ゲージ９３ａ〜９３ｄ）、Ｙ軸方向の歪ゲージ群９４（９４ａ〜９４ｄ）が貼り付けられ、起歪体部９１の裏面９１ｕにＺ軸方向の歪ゲージ群９５（９５ａ〜９５ｄ）が貼り付けられているようにした場合について述べた。しかしながら、これに限らず、３軸力ベクトルセンサ１００は、表面９１ｓにＺ軸方向の歪ゲージ群９５（９５ａ〜９５ｄ）、裏面９１ｕにＸ軸方向の歪ゲージ群９３（歪ゲージ９３ａ〜９３ｄ）、Ｙ軸方向の歪ゲージ群９４（９４ａ〜９４ｄ）が貼り付けられていてもよい。すなわち、３軸力ベクトルセンサ１００は、Ｘ軸方向の歪ゲージ群９３、Ｙ軸方向の歪ゲージ群９４、Ｚ軸方向の歪ゲージ群９５の何れかが起歪体部９１の一方の面である表面９１ｓに配置され、その残りが起歪体部９１の他方の面である裏面９１ｕに配置されている。

以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に係るセンサ一体型軸支持カバー４５、センサ構造体７０、および、３軸力ベクトルセンサ１００に限定されるものではなく、本発明の概念および特許請求の範囲に含まれるあらゆる態様を含む。また、上述した課題および効果の少なくとも一部を奏するように、各構成を適宜選択的に組み合わせてもよい。例えば、上記実施の形態における各構成要素の形状、材料、配置、サイズ等は、本発明の具体的使用態様によって適宜変更され得る。

１……マッサージ機 １０……座部、２０……背当部、３０……施療ユニット、３１……フレーム板、３２……支軸、３３……施療ユニット支持体、３５、７０……センサ構造体、３６……腕部、３７……水平部、３７ｈ……貫通孔、３８……湾曲部、３９……垂直部、４０……支持アーム、４５……センサ一体型軸支持カバー、４５……センサ一体型軸支持カバー、４６……カバー本体、４７……支持板、４８……隔壁、５０、９０、１００……３軸力ベクトルセンサ、５１……軸部、５５、９１……起歪体部、６０……揉み玉、５６ａ、５６ｂ、５７ａ、５７ｂ、５８ａ〜５８ｄ……歪ゲージ、８０……軸支持カバー、８１……軸部、９０、１００……３軸力ベクトルセンサ、９２……歪ゲージ群部、９３、９４、９５……歪ゲージ群、９３ａ〜９３ｄ、９４ａ〜９４ｄ、９５ａ〜９５ｄ……歪ゲージ、９８……ボンディングパッド。

Claims (6)

1. 板状の平坦な支持板に取り付けられる対象物を外部からの負荷に応じて３次元のＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向へ可動自在に保持する保持体と、
   前記支持板と一体に取り付けられた状態で前記対象物に対する荷重を検出する３軸力センサと
   を備え、
   Ｚ軸方向は、前記支持板に対して垂直な方向であって、
   前記３軸力センサは、Ｚ軸方向に沿って延びて前記対象物を軸支する軸部と、前記対象物に対する荷重を前記軸部を介して受ける起歪体部と、当該起歪体部の一方の面に対してＸ軸方向力成分を検出するために貼り付けられたＸ軸用歪ゲージと、当該起歪体部の一方の面に対してＹ軸方向力成分を検出するために貼り付けられたＹ軸用歪ゲージと、前記Ｘ軸用歪ゲージと前記Ｙ軸用歪ゲージとの間であって、Ｚ軸方向力成分を検出するために前記起歪体部の一方の面に貼り付けられたＺ軸用歪ゲージと
   を備え、
   前記起歪体部は、所定の厚さを有する円盤形状に形成され、前記軸部の付け根部分と一体に形成され、前記支持板の取付孔に嵌め込まれ、
   前記Ｘ軸用歪ゲージと前記Ｙ軸用歪ゲージと前記Ｚ軸用歪ゲージとが、前記起歪体部のうち前記軸部とは反対側の面に張り付けられていることを特徴とするセンサ一体型軸支持構造。
2. 前記Ｘ軸用歪ゲージと前記Ｙ軸用歪ゲージは、互いに略直交して配置され、前記Ｚ軸用歪ゲージは、前記Ｘ軸用歪ゲージおよび前記Ｙ軸用歪ゲージから所定の角度差をもって配置されている
   ことを特徴とする請求項１に記載のセンサ一体型軸支持構造。
3. 板状の平坦な支持板に取り付けられる対象物を保持する保持体と、
   前記保持体と一体に形成され、当該保持体とは離れて折り曲げられた平坦なセンサ装着面を有する支持アームと、
   前記支持アームの前記センサ装着面に装着された状態で前記対象物に対する荷重を検出する３軸力センサと
   を備え、
   前記保持体は、Ｚ軸方向を軸方向として前記対象物を軸支するとともに、前記支持板がＸ軸方向及びＹ軸方向を含む平面に沿って延び、
   前記３軸力センサは、前記対象物に対する荷重を前記支持アームの前記センサ装着面に装着された状態で受ける起歪体部と、当該起歪体部の一方の面に対してＸ軸方向力成分を検出するために貼り付けられたＸ軸用歪ゲージと、当該起歪体部の一方の面に対してＹ軸方向力成分を検出するために貼り付けられたＹ軸用歪ゲージと、Ｚ軸方向力成分を検出するために前記起歪体部の一方の面に貼り付けられたＺ軸用歪ゲージと
   を備えることを特徴とするセンサ構造体。
4. 前記支持アームの前記センサ装着面には、貫通孔が形成されている
   ことを特徴とする請求項３に記載のセンサ構造体。
5. 前記Ｘ軸用歪ゲージ、前記Ｙ軸用歪ゲージ、および、前記Ｚ軸用歪ゲージは、それぞれのグリッド長が前記起歪体部の一方の面に現れる歪を電圧の変化として得られる向きに配置されている
   ことを特徴とする請求項３または４に記載のセンサ構造体。
6. 板状の平坦な支持板に取り付けられる対象物を保持する保持体と、
   前記保持体と一体に形成され、当該保持体とは離れて折り曲げられた平坦なセンサ装着面を有する支持アームと、
   前記支持アームの前記センサ装着面に装着された状態で前記対象物に対する荷重を検出する３軸力センサと
   を備え、
   前記保持体は、Ｚ軸方向を軸方向として前記対象物を軸支するとともに、前記支持板がＸ軸方向及びＹ軸方向を含む平面に沿って延び、
   前記３軸力センサは、前記対象物に対する荷重を前記支持アームの前記センサ装着面に装着された状態で受ける起歪体部と、Ｘ軸方向力成分を検出するためのＸ軸用歪ゲージと、Ｙ軸方向力成分を検出するためのＹ軸用歪ゲージと、Ｚ軸方向力成分を検出するためのＺ軸用歪ゲージとを備え、前記Ｘ軸用歪ゲージ、前記Ｙ軸用歪ゲージ、前記Ｚ軸用歪ゲージの何れかが前記起歪体部の一方の面に配置され、その残りが前記起歪体部の他方の面に配置されている
   ことを特徴とするセンサ構造体。

Images