JPH011916A - 重量センサ−装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明は、スラスト方向の荷重を電気的な出力の変化と
して取り出す重量センサー装置に関する。

従来技術 この種のｆｆ１ｆｆｔセンサーは、種々の電子機器に組
み込まれている。例えば、電子レンジは、加熱むらを防
止するために、食品を調理庫内のターンテーブル上に乗
せ、マイクロ波の照射中に、ターンテーブルを一定の速
度で回転させながら、その食品を加熱していく。これら
のうち、オートクツキング方式の電子レンジは、重量セ
ンサーを備えており、ターンテーブル上の食品の重量を
検出し、この重量および食品の種類から適切な加熱調理
のプログラムを選択し、それを自動的に実行していく。

通常、食品などの重量は、ターンテーブルを介し、回転
軸に伝達される。したがって、この回転軸は、ターンテ
ーブルを回転させるために、軸受は部分に対し、軸線の
周りに回転自在であると同時に、スラスト方向の荷重を
検出するために、スラスト方向にも移動可能な状態で支
持されていなければならない。このため、従来の軸受は
部分は、複合的な回転滑り軸受けとなり、比較的複雑で
、電子レンジの小さな所定の空間位置に組み込みにくい
構造となっている。

発明の目的 したがって、本発明の目的は、回転軸の支持部分を改良
し、装置を薄型化することである。

発明の解決手段 そこで、本発明は、固定的なフレームに対し、２枚の板
ばねの一端部を固定するとともに、他端部分でモータお
よび回転軸をモータのケースによって回転自在に支持し
ている。

このようにすると、モータおよび回転軸は、２枚の板ば
ねによって、軸線方向に可能な状態で片持ち状態となる
。この結果、回転軸は、その軸受は部分に対し回転する
だけの構造でよく、スラスト方向に変位可能な状態とし
なくてもよいことになる。また、モータのケースが２枚
の板ばねの間に支持されているため、その支持部分が薄
型化でき、装置全体が小さな空間にも組み込める状態と
なる。また、回転軸にスラスト方向の荷重が加わったと
き、２枚の仮ばねがあたかも平行リンクのように作用し
、回転軸が常に荷重の方向と平行な状態となっているた
め、重量検出が正確に行われる。

発明の構成 第１図ないし第３図は、本発明の重量センサー装置ｌの
店本的な実施例の機械的な構成を示している。

この重量センサー装置１は、駆動用のモータ２と、この
モータ２によって回転駆動され、測定対象物の重量から
の荷重を受けてスラスト方向に変位可能な回転軸３を備
えている。このモータ２および回転軸３は、ケース４の
部分に組み込まれている。すなわち、モータ２は、ケー
ス４の内部にモータ軸５を突出させた状態で固定されて
おり、ケース４の内部で減速用のギヤ列６を介して回転
軸３に回転力を伝達する。ごの回転軸３は、ケース４側
の上下の軸受け７に対し軸線の周りに回転自在に支持さ
れており、上端部分でケース４から突出し、ターンテー
ブル８を支持し、また、下端の面取り部分で、下方のば
ね受け９の上面に接している。

そして、このばね受け９は上方のばね受け１０とともに
、ケース４を挟み込む状態で、複数の止めねじ１１によ
ってケース４の一端部に固定されている。これらのばね
受け９．１０は、かしめなどの固着手段によって、一対
の板ばね１２、Ｉ３の一端に固定されている。これらの
仮ばね１２．１３は、例えば長方形状の輪郭をしており
、一端部分でコの字状の支持板１４に対し、かしめなど
の固着手段で固定され、この支持板１４および複数の取
り付けねじ１５を介し、Ｌ字状のフレーム１６の立ち上
がり部分に固定されている。このようにして、ばね受け
９．１０、板ばね１２．１３および支持板１４は、回転
軸３をスラスト方向に変位可能な状態で、一端側の支持
板１４を固定側として、片持ち状態で平行ばね機構を構
成している。通常、これらの板ばね１２．１３は、回転
軸３側で負荷を受けないとき、フレーム１６の底面側に
対し、平面的に平行な状態となっているが、スラスト方
向の荷重を受けたときに、スラスト方向に弾力的に変位
する。なお、この最大変位は、フレーム１６の度当り１
７によって規制されている。

一方、この重量センサー装置１は、電気的な部分として
、発振回路１８およびバッファ回路１９を（ｌｉｆｔえ
ている。そして、発振回路１８の一部としての検出用の
コイル２０は、コア２１とともにばね受け９およびフレ
ーム１６の部分に組み込まれている。すなわち、一方の
コイル２０は、例えばプラスチック製のコイルボビン２
２に対し、環状に巻き付けられており、ばね受け９の取
り付は部２３の上面で、孔２４などに対しはめ込みなど
によって固定されている。なお、このコイルポビン２２
は、コイル２０の中心位置下方側でのみ開口しており、
上面の部分で同じ材料で一体的に閉じるよう成形されて
いる。そして、コア２１は、位置調整のために、磁性体
のおねじとして構成されており、フレーム１６のめねじ
２５に対し上向きに挿入され、コイル２０の中心部分に
臨んでいる。

このコイル２０およびコア２１は、重量検知手段の一例
であり、電気磁気的に結合し、両者の相対的な位置変化
によって、電気特性すなわち自己インダクタンスを比例
的に変化させる。

次に第４図は、電気的な部分の構成を例示している。上
記発振回路１８は、Ｌ−Ｃ反結合発振のために、コイル
２０の両端とアース２６との間で、周波数調整用のボリ
ューム２７、コンデンサ２９．３０および反転増幅器２
８を組み合わせて構成されている。また、バッファ回路
１９は、発振回路１８の出力側と出力端子３５との間に
抵抗器３１．３２および反転増幅器３３．３４を組み合
わせて構成しである。

なお、これらの回路要素は、回路基板３６に組み込まれ
、例えばフレーム１６の側面に取り付けられ、リード線
３７によって、コイル２０に接続されている。

発明の作用 ターンテーブル８の上に食品など測定対象の計量物４０
が載置されると、その重量が回転軸３に対するスラスト
方向の荷重となり、下方のばね受け９に作用するため、
仮ばね１２．１３は共働してたわみ、その荷重に対抗す
る方向の弾力を作用させ、釣り合う位置まで変位する。

このとき回転軸３およびコイル２０は、はぼ平行な状態
を維持しながら、荷重の作用方向に変位する。

このとき、コイル２０とコア２１との相対的な位置関係
がスラスト方向の荷重、すなわち計量物４０の重量に比
例して変化するため、コイル２゜の自己インダクタンス
が変化する。この結果、発振回路１８は、自己インダク
タンスの変化に応じて、発振周波数を変化させる。

このときの発振周波数ｆは、自己インダクタンスをし、
コンデンサ２９．３０の容量をそれぞれＣ＋　、Ｃｔと
すれば、下記の式によって与えられる。

固定的なコア２１に対しコイル２０が接近し、両者の結
合が深くなると、発振回路１８の発振周波数ｆは、次第
に低下する。したがって、この発振周波数ｒの識別によ
って、計量物４０の重さが間接的に測定できることにな
る。

次に第５図は、温度−周波数特性を示している。

コイル２０は、温度の上昇とともに発振周波数「を低下
させる方向に変化する。また、板ばね１２．１３は、弾
性率の温度変化や、ばね材料の熱膨張によって、高い温
度になるほど大きく変化するため、発振周波数ｆをやは
り小さい方向に変化させる。一方、発振回路１８自体は
、それらの特性を相殺するために、温度の上昇とともに
、発振周波数ｆを高い方向に変化させている。このため
、全体として、発振回路１８の出力、すなわち発振周波
数ｒは、温度変化に対し、点線のようにフラットな特性
となる。結局、重量すなわち荷重の変化に対し、発振周
波数ｆは、第６図に示すような左上がりの滑らかな曲線
に沿って変化することになる。もちろん、このような荷
重−周波数の特性は、他の関数変換手段やソフトウェア
などの利用によって直線的な変化に修正できる。

発明の他の実施例 次に、第７図は、コイル２０を上向きに設け、一方、コ
ア２１を固定的なコア受け３８のめねじ３９の部分に固
定した例である。なお、このコア受け３８は、フレーム
１６の上面部分に直接固定されており、コイル２０の中
心孔に対する異物の進入を防止するためのカバーの機能
を兼ねている。

上記実施例によると、コイル２０とコア２１との取り付
は関係が前記実施例に対し逆の関係にあり、荷重によっ
て両者の結合度が浅くなるため、板ばね１２．１３の温
度−周波数の特性は、第８図に示す通り、前記実施例に
対し、逆の傾きで変化している。板ばね１２．１３のた
わみが大きくなるほど、発振周波数ｆが高くなるため、
発振回路１８側で極端な補正を貝なくても、総合的な特
性は、フラットな状態になる。また、このときの荷重−
周波数の特性は、第９図に示すように、前記実施例の傾
きに対し逆の傾きで変化している。

このような特性は、使用環境の温度の変化や、補正側の
ソフトウェアとの調整を考慮して、いずれかとなるよう
に使用者側で設定される。

次に、第１θ図および第１１図の実施例は、上方のばね
受けｌＯの取り付は部２３にコイル２０を取り付けると
ともに、下方のばね受け９の一部を絞り加工によって窪
みとし、その上面を回転軸３の下端部分に当接させ、か
つこの絞り加工の部分と対応して、フレーム１６の部分
ににげ孔４１を形成し、装置全体の薄型化を図った例で
ある。

また、支持体１４は、側面のほか、フレーム１６の下面
側でも当接関係にあり、その部分で取り付けねじ１５に
よって固定されている。この結果、板ばね１２．１３の
基端部分は、前記実施例に比較して、−層高い剛性で支
持される。

発明の変形例 以上のいずれの実施例でも、コイル２０が可動側の部分
に固定されており、また対応のコア２１が固定側の部分
に固定されている。しかし、両者の取り付は位置は、こ
れと逆の関係で取り付けられていてもよい。

また、回転軸３は、下端部分で直接ばね受け９の上面に
接しているが、この荷重を受ける部分は、低い摩擦係数
のプレート状の部材を介在させて間接的に当接させても
よい。

もちろん、コイル２０およびコア２１は、重量検知手段
の一例であるから、この重量検知手段は、それに限らず
、他のもの例えばロードセルなどの圧力−電気量変換素
子で構成することもできる。

発明の効果 本発明では、下記の特有の効果が得られる。

まず、モータのケースが２枚の板ばねの間で支持されて
いるため、装置全体が薄型化できる。

また、２枚の板ばねが基端部分で片持ち状態で支持され
ており、また他端部分でモータケースによって相互に固
定されているため、荷重を受けたとき、あたかも平行リ
ンクのように、回転軸の部分で平行移動するため、スラ
スト荷重の測定時に、スラスト荷重がスラスト荷重以外
の分力を発生せず、したがって、その荷重の測定が正確
となる。

さらに、回転軸が２枚の板ばねのたわみによってスラス
ト方向に変位可能な状態となっているため、回転軸とそ
の軸受けとがスラスト方向に相対的に移動可能な状態と
しなくてもよく、したがって軸受は部分が回転運動を許
すだけでよく、スラスト方向の相対的な変位を不必要と
するため、軸受は部分の機能が単純化でき、したがって
またその構造が簡単化できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の重量センサー装置の平面図、第２図は
その垂直断面図、第３図は異なる方向から見た垂直断面
図、第４図は電気的な部分の回路図、第５図は温度−周
波数特性のグラフ、第６図は荷重−周波数特性のグラフ
、第７図は他の実施例の要部の破断側面図、第８図は他
の実施例での温度−周波数特性のグラフ、第９図は他の
実施例での荷重−周波数特性のグラフ、第１０図はさら
に他の実施例の平面図、第１１図は一部破断側面図であ
る。 １・・重量センサー装置、２・・モータ、３・・回転軸
、４・・ケース、９．１０・・ばね受け、１２．１３・
・仮ばね、１４・・支持板、１６・・フレーム、１８・
・発振回路、１９・・バッファ回路、２０・・コイル、
２１・・コア、４０・・食品などの計量物。 第１図 ｊｏ　　　　　Ｉσ、ｊ３　　　　　Ｈ第２図 第３図 第４図 第５図　　　　　　　第６図 温度−−Ｍｌ− 第７図 第８ｊ　　　　　　　　　第９図 温度−荷重− 第１０図 第７７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　モータと、該モータのケースに回転自在に保持される
   とともに、該ケースより突出した回転軸と、フレームと
   、該フレームに一端側を固定された２枚の板ばねと、該
   板ばねに取り付けられた重量検知手段とを有し、上記モ
   ータを上記２枚の板ばねの他端側であって、上記２枚の
   板ばねの間に保持し、上記回転軸にスラスト方向の荷重
   が加わったとき、上記回転軸とともにモータも変位する
   ように構成して上記板ばねをたわませ、上記板ばねに取
   り付けられた重量検知手段によって上記回転軸に加わっ
   た荷重を測定することを特徴とする重量センサー装置。