JPH0219723A - 容量性ロードセルを有する計量機 - 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】 発明の分野 本発明は、容量性ロードセルを有する計量機に関し、容
量は、適用荷重の関数として変化し、これにより重量を
電子的に決定することを許容する。

本発明を要約すれば、小形の電子計量機であって、その
主要な寸法が、平均の大人の靴の幅よりも実質的に大き
くはなく、かつ計量台に結合された環状荷重伝達要素に
よって作用されるように適合された容量性ロードセルを
具備する。容量性ロードセルと荷重伝達要素は、計量台
に作用する荷重に応答するロードセルの容量の変化が、
計量台における荷重の適用点に拘わらず、実質的に一様
である如く、寸法を決められる。

発明の背景 例えば、浴室体重計の如く、計量機が、長く公知であっ
たが、この場合計量台は、ケースに関して弾性的に取り
付けられ、そしてケース内に旋回可能に取り付けられた
荷重伝達システムが、台に作用する荷重をケース内に位
置するロードセルに伝達するために役立ち、荷重に対応
するアナログ信号を生成する。

一般に゛、そのような公知な計量機は、互いに関して弾
性的に取り付けられた変位可能な上方及び下方セクショ
ンを含む分割ケースを提供される。

上方セクションは、ケース内に旋回可能に取り付けられ
た荷重伝達システムにより、荷重をロードセルに適用す
るための計量台を構成する。

容量性ロードセルは、そのような計量機に対して提案さ
れ、その容量がコンデンサ板の間の距離の関数として逆
比例して変化する平行板コンデンサの形式において提供
される。結果として、荷重が計量台に適用される時、コ
ンデンサ板の間の距離が変化し、そして容量が比例して
変化する。そのようなシステムに関する問題は、測定の
一様性を保証することであり、これによりロードセルの
容量は、計量台のどこに荷重が適用されるかに拘わらず
、−様な量だけ変化する。

この問題に対する１つのアプローチは、平行板コンデン
サを方形バネの対応する上方及び下方部分に剛性に結合
することであり、その側方部分は、ケースのそれぞれの
下方及び上方セクションに剛性に結合される。荷重が計
量台に適用される時、ケースの２つのセクションは、互
いから変位され、これによりバネを弾性的に変形させ、
コンデンサの２つの板をさらに遠ざける。荷重が解放さ
れる時、バネは、元の方形形状に戻り、これによりロー
ドセルの容量を元の値に回復させる。

明らかに、そのような測定システムの分解能は、与えら
れた適用荷重に対してロードセルの容量における比例し
た変化による。結果として、所定寸法のコンデンサに対
して、容量の変化は、適用荷重の大きさとバネの弾性率
の関数である。言い換えれば、そのような配置の感度は
、バネの弾力性の関数である。結果として、例えば１ｋ
ｇｆの適用荷重を測定するために適する配置は、一般に
、バネの弾性率がｌＯの因子だけ増大されないならば、
ｌＯｋｇｆの適用荷重を測定するために適さない。これ
が行われないならば、増大しｔ；荷重が、弾性限界を超
えてバネを回復不能に単に崩壊させるという危険が存在
する。

しかし、必要に応じて（即ち、弾性率を増大させること
により）バネの剛性を増大させるためには、バネの寸法
は、相応して増大されなければならず、その結果増大さ
れた荷重は、１ｋｇｆの元の荷重と同一感度で測定され
る。このため、そのような配置は、大きな荷重を測定す
る時、計量台と共にバネの寸法が巨大になるために、扱
いにくい。

発明の要約 容量性荷重要素を含む計量機を提供することが、発明の
目的であり、この場合今までに提案された方法に関連し
た欠点が、かなり削減される。

発明の広い見地により、計量機において、一対の間隔を
あけた導電板を含む容量性ロードセルであって、導電板
の少なくとも一方は弾性変形が可能であり、線板は、互
いに関して絶縁された容量性ロードセルと、 荷重伝達要素に適用された荷重に応答して、板が互いに
向かって弾性的に変位され、これにより容量を増大させ
る如く、容量性ロードセルに保持されるように適合され
た荷重伝達要素とが提供され、該容量性ロードセルと荷
重伝達要素は、容量性ロードセルの容量の変化が、荷重
伝達要素のどこに荷重が適用されるかに拘わらず、実質
的に−様である如く寸法を決められることを特徴とする
。

発明の第２の見地により、 相互に変位可能な第１及び第２セクションを含む分割ケ
ースと、 容量性ロードセルを構成する一対の間隔をあけた導電板
であって、線板の少なくとも一方は、弾性変形が可能で
あり、線板は、互いに関して絶縁されて、第１セクショ
ンに固定して取り付けられた一対の間隔をあけた導電板
と、 第２セクションに適用された荷重に応答して、板が互い
に向かって弾性的に変位され、これにより容量を増大さ
せる如く、第２セクションに結合され、かつ容量性ロー
ドセルに保持されるように適合された荷重伝達要素と、 容量性ロードセルに結合され、かつ適用荷重を表現する
出力信号を生成するために容量の変化に応答する信号処
理手段と、 出力信号を表現するデータを表示するためのディスプレ
イ手段とを含む計量機が提供され、該容量性ロードセル
と荷重伝達要素は、出力信号が、第２セクションのどこ
に荷重が適用されるかに拘わらず、実質的に−様である
如く、寸法を決められることを特徴とする。

好ましくは、発明によるロードセルにおいて、容量性要
素は、実質的に円形の平行板コンデンサにより提供され
、その下方板は、ケースの下方セクンヨンに剛性に取り
付けられ、そしてその上方板は、２つの板の周囲の回り
に提供された環状絶縁間隔要素を用いて下方板から分離
される。ケースの２つのセクションを互いに向かって変
位させるためにケースの上方セクションに適用された荷
重は、環状荷重伝達要素を経て上方コンデンサ板に突き
当たり、これによりそれを下方コンデンサ板の方に変位
させる。その際に、コンデンサは、２つの板の間の距離
が周囲よりも中心において幾分小さいために、厳密に言
えば、もはや平行板コンデンサではない。

好ましくは、ロードセルと環状荷重伝達要素の寸法は、
計量台のどこかに適用された荷重が、ロードセルの容量
において実質的に−様な差を生成する如く、選ばれる。

さらに、そのような配置は、小形化に向いており、一方
結果の測定値の感度を損なうことなしに、比較的大きな
荷重を測定することができる。

好ましい実施態様の詳細な説明 発明は、今、添付の図面を参照して、携帯用計量機に関
して非制限的な実施例のみにより記載される。

図面の第１図と第２図に見られた如く、発明による携帯
用計量機は、環状基部部材１とざら形カバ一部材２を具
備する。基部部材ｌから上方に、環状支持構造３が延び
、上方部分において内部凹部４を提供される。金属で作
られた第１円形板５は、第１板５の周囲が凹部４の下方
表面に位置する如く、軸受はリング３によって支持され
る。また金属で作られた第２円形板６は、間隔手段を構
成する環状分離要素７により、凹部４内の周囲の回りと
第１板５の上に支持される。こうして２つの円形板５と
６は、環状分離要素７の厚さに対応する周囲において、
所定量分離される。

分割（スリット）ケースの上方セクション２は、台８を
構成する円形平面円板から形成され、円筒形スカート部
分９と統合されるために縁において湾曲する。台８の下
側において、第２円形板６に突き当たる環状荷重伝達要
素を構成する円形リムｌＯが形成される。こうして、リ
ム１０と第２板６の間の接触線は、円であり、２つの板
５と６に同心であるが、幾分小さな半径を有する。

一対の同軸開口１１と１２が、それぞれ第１板と第２板
５と６において形成され、そして２つの板からロードセ
ル回路１３への導線の通過を許容し、回路の出力は、台
８内の凹部１５に取り付けられたＬＣＤ表示ユニット１
４に結合される。

スイッチ１８と１９は、カバ一部材２に組み込まれ、そ
して回路１３と結合され、その結果スイッチ１８の押下
により、重量測定モジュールが、回路において結合され
、一方スイッチ１９の押下により、時間測定モジュール
が、回路において結合される。

上記の計量機により、台８における下方向き荷重の存在
は、ケースの２つのセクションｌと２を互いに向かって
変位させる傾向があり、そしてその結果として、荷重は
、環状荷重伝達要素ｌＯを経て、第２導電板６に伝達さ
れる。２つの導電板５と６は、容量性荷重要素を構成し
、その容量は、２つの板を分離する平均距離により変化
する。こうして、荷重の伝達は、環状分離要素７の間の
２つの板を分離する距離が減少する如く、第２板６の弾
性歪みに結果する。荷重が台８から除去される時、第２
板は、非荷重状態に戻り、これによりケースの２つのセ
クションｌと２を元の変位に回復させる。

環に沿った任意の位置における有効点荷重の大きさが、
荷重の適用点からの位置の距離の関数として変化する如
く、適用荷重が、荷重伝達要素１０により第２コンデン
サ板６に沿って環状に分布されることが、発明の特徴で
ある。導電板５と６の直径、環状荷重伝達要素ｌＯの直
径、環状分離要素７の高さ、及び板５と６の幅が、およ
そ比率６７：５０：　１．５：　１．２である如く、容
量性ロードセルの寸法を調整することにより、ロードセ
ルの容量における変化が、台８のどこに荷重が適用され
るかに拘わらず、実質的に一様であることが、実験的に
決定された。

図面の第３図と第４図を参照し、ロードセルの容量にお
ける変化が、荷重の適用領域に実質的に独立であるとい
う要求がいかに達成されるかが説明される。

第３図は、上方板６と環状荷重伝達要素ＩＯの平面図を
示す。点２０において荷重伝達要素ＩＯの境界内に適用
された荷重は、リムからの点２０の距離の逆関数として
、荷重伝達要素ＩＯのリムの沿って分布される。

第３図において、荷重伝達要素ｌＯによって境界を付け
られた領域は、２つのセクションＡｔ、Ａ２に分割され
、この場合セクションＡｔの境界を付けるリムの周囲に
沿って、適用荷重の成分は、より集中するが、セクショ
ンＡ２の境界を付けるリムの周囲に沿って、適用荷重の
成分は、比較的集中しない。セクションＡｔにおいて、
比較的集中した荷重は、リムの比較的小さい長さに沿っ
て適用されるが、セクションＡ２において、比較的小さ
い荷重が、リムの対応する大きな長さに沿って適用され
ることが、性質的に見られる。正味の結果は、ロードセ
ルの容量における小変化が、同一荷重が荷重伝達要素Ｉ
Ｏの中心において適用されたものと、実質的に同一であ
ることである。

この効果は、それぞれ中心と偏心して荷重をかけられた
時、第３図の配置に対する偏向曲線を示す図面の第４ａ
図と第４ｂ図を参照して、より容易に理解される。中心
又は偏心して荷重をかけられるのは荷重伝達要素であり
、上方コンデンサ板６ではないことが、理解される。こ
うして、第３図を参照して説明された如く、荷重伝達要
素の中心からの適用荷重の放射状距離が変化する時、荷
重伝達要素の周囲の回りの荷重の分布も変化する。

荷重伝達要素に対する荷重の適用点に拘わらず、荷重は
、常に、荷重伝達要素の接触の環状点に沿って容量性ロ
ードセルに適用される。

第４ａ図において、偏向は、中央垂直軸の回りで対称で
あり、上方コンデンサ板の偏向は、荷重の適用点に対応
する中心において最大である。第４ｂ図において、偏向
は、荷重の適用点において最大であるが、配置の非対称
性により、偏向曲線は、歪曲する。さらに、第４ｂ図に
おける最大偏向は、第４ａ図におけるよりも大きいが、
第４ａ図の下の領域は第４ｂ図の領域を超えることが、
観察される。

数学的にｘ＝０からｘ＝ｘ□ヨの曲線ｆ　（ｘ）の下の
領域Ａが によって与えられることを念頭におくと、領域Ａは、各
要素δＸに対する要素偏向の合計に対応することか見ら
れる。

結果として、第４ａ図と第４ｂ図から、荷重の適用点に
より、適用荷重に応答してロードセルの容量における変
化感゛影響を与える２つの対向した効果があるように見
える３、・一方、中心に適用された荷重に対して、正味
の平均偏向は、偏心して適用された同一荷重に対するよ
りも大きいが、他方、（荷重の適用点に対応する）最大
偏向は、荷重が偏心して適用さ＃］る時増大し、最大偏
向は、荷重か荷重伝達要素の周囲において適用される時
発生する。

容量性ロー　ド＋？しと荷重伝達要素の寸法は、上記の
如く比例し、これらの２つの対向する効果は、■いに補
償ｌ１、そし−Ｃ容量にお１する実質的に一様な変化が
獲得されることが見いだされた。

−１−記の配置において、測定の近似的な一様性に拘ｔ
）らず、測定の非常に僅かの非一様性がなお存在し、こ
れにより台８の中心に適用された荷重は、偏心１．で適
用された同一荷重よりも上方板６の中心において幾分大
きな変位を生ずる。これは、例えば、製造公差により発
生し、結果として容量性＋１：ｌ−−ドセルの寸法は、
規定範囲内に入らない。計ｔｉ機が使用さｆＬる特冗応
用と共に、台８の全体づイズにより、−の僅かの非一様
性は、重要になりうる。

非一様性は、荷重伝達要素に沿ったいろいろな位置にお
いて荷重を適用し、そして結果の出力を観察することに
より、検査中に検出される。理想的には、上記の好まし
い寸法により、出力は一様であるが、出力は、荷重の適
用点が荷重伝達要素の中心から放射状に増大する時増大
することが、実際に見いだされる。

この形式の非一様性は、適用荷重か、台ン３の中心にお
ける２つの板の間の分離に正比例した小変化を生ずる如
く、導電板５と０の一方又は両方を成形することにより
、補償される。もちろん、平行板コンデンサの容量は、
２つの板を分離する距離に逆比例して変化すると考えら
れ３）。結果として、周囲におけるよりも中心において
、より接近する如く、２つの板５と６を成形することに
より、計量台８に偏心して適用された荷重が、中心に適
用された同一荷重と同一のロードセルの容量における小
変化を生ずる如く配置される。

代替的に、荷重伝達要素の中心からの適用荷重の放射状
距離が増大する時、出力は下かることが見いだされる。

この形式の非一様性は、非荷重の時、中心変位が周囲変
位よりも大きい如く、導電板５と６の一方又は両方を成
形することにより、補償される。

これらの効果は、それぞれ上方及び下方板２２と２３を
有する平行板コンデンサ２１を断面で示す第５ａ図を参
照することにより、性質的に説明される。板２２に沿っ
て環状荷重伝達要素を経て偏心して適用された荷重２４
は、点線で示された偏向を引き起こし、この場合偏向は
、荷重２４の適用点において最大であることが見られる
。結果として、コンデンサ２１の上方板２２と下方板２
３の間の距離は、上方板２２に対する荷重２４の適用点
において最小である。明らかに、荷重２４が、荷重伝達
要素の中心に適用されたならば、偏向は、上方板２２の
中心において最大であり、そして容量性ロードセルが較
正されるのはそのような偏向に対してである。

第５ｂ図を参照すると、それぞれ上方板と下方板２６と
２７を含む名目上平行な板コンデンサ２５が断面におい
て示される。上方板２６は、対称的に変形され、その結
果それは、２つの板の中心において下方板２７に最も接
近し、下方板２７からの距離は、中心と２つの端部の各
々の間で直線的に変化する。そのようなコンデンサ２５
が、発明による容量性ロードセルにおいて使用される時
、板２６と２７は、平面図において円形であり、上方板
２６は、基部の回りの周囲７ランジによって支持された
反転中空円錐に類似する。

今、荷重伝達要素に偏心的に適用された荷重２８を考察
する。荷重２８は、点線３０によって性質的に示された
上方板２６において偏向を生ずる。

上記の如く、第５ａ図を参照すると、上方板２６の偏向
は、荷重２８の適用点において最大である。

しかし、図面から、２つの板の中心における上方板２６
の小変位（下方板２７からの元の分離によって割り算さ
れた偏向に等しい）は、第５ａ図に示された配置に対す
るよりも大きいことは、明らかである。

第５ｂ図を参照して記載されたコンデンサ２５を使用す
るロードセルは、適用荷重の大きさがロードセルの差容
量の関数として決定され、上方板２６が非荷重の時、２
つの板２６と２７の間の距離に比例した変位における変
化の関数として変化する如く、較正される。

測定された非一様性の正確な性質により、単独又は組み
合わせて、コンデンサの上方又は下方板のいづれかに対
して異なる形状を使用することにより、修正が行われる
。例えば、第５ｃ図は、それぞれ上方及び下方板３２と
３３を含むコンデンサ３１を断面において示す。上方板
３２は１、中央部分で、対応する周囲部分におけるより
も、小さな距離だけ下方板３３から一様に変位される如
く、成形される。第５ｄ図は、それぞれ上方及び下方板
３６と３７を有するコンデンサ３５の代替的配置を断面
において示す。下方板３７からの上方板３６の中心及び
周囲変位は、等しいが、上方板３６の中間環状部分は、
中心及び周囲変位よりも大きな距離だけ下方板３７から
一様に変位される如く、成形される。

第５ｂ〜５ｄ図において、コンデンサの上方板は、測定
の非一様性を補償するように成形されるが、コンデンサ
の下方板は、類似断面から形成されることが理解される
。代替的に、上方及び下方板の両方は、所望ならば、記
載された如く、形成され、板の間の「非荷重」変位が、
相応して調整される。

さらに、第５ａ〜５ｄ図を参照して記載された容量性ロ
ードセルは、−様厚さのシート金属板を使用するが、ま
た、上記の基準を提供する非−様厚さの材料を使用する
ことが、可能であることが、認識される。

さらに、他の修正が、発明の精神を逸脱することなしに
、容量性ロードセルと荷重伝達要素の構造に行われる。

こうして、所望ならば、荷重伝達要素ｌＯは、環状であ
る必要はなく、代わりに、上方板６と接触した固体表面
を有する。荷重が、そのような荷重伝達要素を経てロー
ドセルに適用される時、上方板６は、荷重伝達要素が、
荷重伝達要素の周囲の回りのみで上方板６に接触してい
る如く、偏向する。結果として、そのような修正された
荷重伝達要素でさえも、荷重伝達要素とロードセルの間
の環状接触が獲得される。

好ましい実施態様におけるコンデンサ板５と６は円形で
あるが、間隔手段によって境界を付けられｔ：板の領域
が円形である限り、任意の形状が使用される。

第６図は、間隔手段の代替的形状を示し、この場合、上
記の如く、別個の環状分離要素を使用する代わりに、基
部部材ｌは、階段状間隔手段３８を統合して提供するよ
うに成形される。

第７ａ図を参照すると、発明による容量性ロードセルに
対する代替的構成が示される。一般に４０として指定さ
れた容量性ロードセルは、第２板を構成する金属ケース
４２によって取り囲まれた第１金属板４１を具備する。

金属ケースは、実質的なＵ形状の下方セクション４２ａ
と平坦上方セクション４２ｂとを具備する。第１板４１
は、凹状環状間隔要素４４により、第２板から絶縁され
る。

第１板４１と、第２板４２の下方及び上方セクション４
２ａ、４２ｂの両方は、ロードセルを締めるために適合
された止めねじ４５を収容するための実質的に中央かつ
同軸の開口を提供され、これによりナツト４６と座金４
７により、２つのコンデンサ板の非荷重変位を調整する
。止めねじ４５は、第２板の成分セクション４２ａと４
２ｂの配置ずれを防止するためにロードセル４０を締め
付ける。さらに、それは、図面の第１１図を参照して以
後に記載される如く、較正の目的のために、非荷重ロー
ドセルの容量の調整を許容する。止めねじは、電気的接
触を防止するために、２つのコンデンサ板から絶縁され
なければならないことが理解される。これは、プラスチ
ックから止めねじ４５を形成することにより、最も容易
に達成される。

下方セクション４２ａに提供された開口４９は、第１板
４１への第１接続線（図示されていない）の通過を許容
する。第２接続線（図示されていない）は、下方セクシ
ョン４２ａに直接に結合される。第１及び第２接続線は
、ロードセル回路１３（第２図）に容量性ロードセルを
結合することを許容する。

カバ一部材２は、図面の第２図を参照して上記で説明さ
れたと類似の方法により、容量性ロードセルの−Ｆ方セ
クション４２ｂに突き当たる環状荷重伝達要素５０を具
備する。ロー　ドセルの下方セクション４２ａは、第７
ｂ図と第７ｃ図に示された如く、環状支持物５１により
、ケースの基部部材ｌに支持される。

第７ｂ図において、支持物５１が示され、金属ケース４
２の下方セクション４２ａの縁において作用する。結果
として、荷重伝達要素５０を経て上方セクション４２ｂ
に適用された荷重から生ずる反作用力は、下方セクショ
ン４２ａの偏向を生ずることなしに、金属ケース４２の
側方部分により直接ｌこ作用する。

第７ｃ図において、支持物５１が示され、荷重伝達要素
５０に整列して作用する。この場合、反作用力は、伝達
荷重に等しくかつ対向し、そして整列して作用する。こ
れは、上方セクション４２ｂに生じたものと同一の下方
セフうヨン４２ａの偏向に結果し、そして（セクション
４２ａと４２ｂが同一弾性を有すると仮定して）第２図
ど第７図に示された構成に比較して、ロードセルの容量
における変化の因子２の拡大を生ずる。

第７ａ〜７０図を参照して記載されたすべての実施態様
は、容量性ロードセルが１．コンデンサ板の一方を構成
する外側金属ケースを含むことを特徴とすることが認識
される。そのような配置は、漂遊電磁信号に対して有効
な遮壁として作用し、そして有効な電圧抑制を提供する
。

容量性ロードセル自身の構造に対する多様な実施態様を
記載したが、そのような容量性ロードセルを組み込む計
量機の好ましい実施態様が以下に記載される。第１図に
見られた如く、発明による好ましい計量機は、計量台を
使用し、その主要寸法は、平均の大人の足を実質的に超
えない大きさである。そのような計量機は、旅行者によ
って最小のスーツケース又はブリー７ケースに容易に詰
め込まれ、そして床に置いて使用され、その結果計量し
ようとする人は、一方の足で台に乗り、他方の足は、−
時的に上げられる。

分割ケースの上方セクションを構成する計量台の主要寸
法は、容量性ロードセルを収容する如くでなければなら
ないために、そのような配置は、比較的小さな寸法の容
量性ロードセルの使用を許容する。そのような状況下で
、上記の比較的単純な荷重伝達要素を有する容量性ロー
ドセルは、より複雑な荷重伝達システムを有する従来の
歪み計に対する費用効果の代替物を表す。さらに、従来
の容量性ロードセルは、コンデンサを封入するバネの縮
小寸法が、非常に低い弾性率を有するバネに結果するた
めに、小形の計量機において不適切であることが認識さ
れる。このため、そのようなシステムは、上方板が非弾
性的に変形し、かつ下方板と接触するように偏向される
ために、比較的重い荷重を測定するために適切でない。

計量手順か必要とされる時、スイッチ１８が、重量モジ
ュールをオンにするために作動される。

それから計量機は、床に置かれ、そして計量しようとす
る人は、一方の足を台８の上に置き、そして他方の足は
一時的に上げられ、この場合人の重量は、液晶ディスプ
レイ１４に表示される。この重量は、装置のメモリに保
持され、そして随時に表示できる。こうして、続く計量
により、重量を以前に記録された重量と比較したいなら
ば、行うべきことは、元の表示を点検し、それからはか
りを床に戻し、再びその上に乗ることであり、そして新
しい重量が表示される。

記載された計量機は、例えば、詰め込まれたスーツケー
スの重量を決定する可能性を提供し、これは、旅行する
時に特に必要とされる。スーツケースの重量を確立する
ことが望まれる時、次の手順か採用される。計量を望む
時に、最初に、上記の如く、人が計量機に乗り、この場
合人の重量が表示される。はかりを移動させることなし
に、そして所定の時間間隔内（例えば５秒）で、人は、
再び一時的にはかりに乗り、今度はスーツケースを保持
する。ディスプレイは、今２つの重量の差を示す、即ち
、スーツケースの重量を示す。

図面の第８図を参照すると、この場合計量機に組み込ま
れた回路１３の機能的動作を指示するブロック図が示さ
れる。回路１３は、マイクロプロセッサ−６０を含み、
その内部クロック（図示されていない）は、水晶６１に
よって調節される。

マイクロプロセッサ−６０に、ＲＯＭ　（読み取り専用
メモリ）６２、ＲＡＭ　（ランダム・アクセス・メモリ
）６３、及びタイマー６４が関連する。ＲＯＭ６２、Ｒ
ＡＭ６３とタイマー６４は、マイクロプロセッサ−６０
内に収容されるか、又は代替的に、別個の分離集積回路
によって構成される。

マイクロプロセッサ−６０の入力に、可変周波数方形波
信号を生成するように適合された容量性ロードセル６６
を組み込む高周波発信器回路６５か結合され、その周波
数は、ロードセルの容量の関数として変化する。この信
号は、マイクロプロセッサ−６０内の演算論理ユニット
（図示されていない）に送られる。

重量モジュールは、次の如く、重量を計算するために適
合される。誰かがはかりの上に立つ時、容量性ロードセ
ル６６の偏向は、容量を変更させ、これにより高周波発
信器６５によって生成された方形波信号の周波数を変更
する。周波数が容量の関数として変化する方形波信号を
生成するために、例えば演算増幅器を組み込む集積回路
は、技術において非常に公知であり、そしてこのためさ
らに詳細に記載される必要はない。

高周波発信器６５によって生成された方形波信号は、ゼ
ロから最大に変化し、そしてそれから人がはかりから降
りる時、再びゼロに下がる。定常状態条件において重量
を測定する従来のはかりと異なり、発明によるはかりは
、初期遷移状態中重量を決定し、そしてこうして非常に
短時間で出力を生成する。高周波発信器６５によって生
成された可変周波数方形波信号は、マイクロプロセッサ
−６０によってサンプルされ、そしてＲＡＭ６３内に記
憶される。

スイッチ１８と１９は、ＲＯＭ６２内に記憶さ′れた命
令セットにより、動作モードを変更するために、マイク
ロプロセッサ−６０に結合される。

マイクロプロセッサ−６０の出力は、ＬＣＤ１４と拡声
器６７に結合される。

第９図を参照すると、ＲＯＭ６２内に記憶された命令セ
ットの本質的な特徴を示す流れ図が示される。システム
は、重量又は時間のいづれかを測定かつ表示するために
適合されることが、すでに述べられた。マイクロプロセ
ッサ−６０は、それぞれのスイッチ１８と１９の設定に
より、どの動作モードが必要とされるかを決定する。重
量測定か必要とされるならば、第１Ｏ図を参照して以後
に記載される論理により、重量モジュールが作動される
。時間測定が必要とされるならば、時間モジュールが作
動される。時間モジュールは、技術において非常に公知
な如く、標準クロック集積回路であり、そしてこのため
、その動作は、記載されない。第８図に示された拡声器
６７は、時間モジュールが警報クロックとして使用され
た時、警報信号を生成する。

スイッチのいづれも押下されないならば、表示が必要と
されるかを決定するために、さらにチャックが行われ、
適切に表示モードを呼び起こすことを可能にする。

重量を決定する時、一連のパルスが、マイクロプロセッ
サ−６０に送られ、各パルスの周期は、第１θ図を参照
して以下に説明される如く、決定される。各パルスは、
第９図に示された「重量割り込み」を構成する。同様に
、第９図に示された「時間割り込み」は、タイマー６４
（第８図）によって生成され、そしてこれらの割り込み
は、重量又は時間が測定されるかに拘わらず、連続的に
生成されなければならず、タイマー６４内に記憶された
時間は、常に更新される。結果として、時間割り込みは
、重量モジュールと時間設定モジュールの両方に送られ
る。

重量モードにおいて使用された時、２つのスイッチ１８
と１９の一方がまた、表示トグルとして機能し、表示重
量をキログラムからボンドに、又は逆に変換する。こう
して、これらのスイッチの設定はまた、マイクロプロセ
ッサ−へ６０によって監視され、そしてディスプレイ１
４が、相応して作動される。

第１０図は、重量モジュールによって使用された論理の
流れ図を示す。重量モジュールが作動されるとすぐに、
計量台（第２図）に適用された無荷重に対応するゼロ重
量が、決定される。、重量増加か検出される時、重量は
、ＲＯＭ６２内に記憶されたアルゴリズム１τより決定
され、アルゴリズムの原理は簡単には次の如くである。

高周波発信器６５によって生成された２５６連続方形波
パルスの周期が決定され、平均周期が、ロードセル６６
の容量と、こうして適用荷重の大きさを決定するために
、使用される。このプロセスは、５０回繰り返され、こ
れによりヒストグラムを生成させ、各計算重量に対して
、発生の周波数を示す。計量因子は、適用荷重の大きさ
を決定するために、ヒストグラムに適用される。

測定回路の動作を記載したか、使用方法が以下に説明さ
れる。重量選択スイッチ１８を使用して、装置が、重量
測定モードにおいて動作するようにセットされる。それ
から人は、はかりの上に一方の足で立ち、そして拡声器
６７が、「ビープ」を発し、重量が測定されたことを確
認する。この測定重量は、ディスプレイ１４に表示され
る。付加的な測定が、短い第１所定時間間隔（例えば３
秒）の後に行われ、そしてディスプレイは、２つの測定
値の間の差を示す。第２所定時間間隔の後に、ディスプ
レイは、２つの読み値の低い方に戻る。

こうして、旅行者は、最初に自身を、そしてそれから鞄
を保持して計量し、ディスプレイは、鞄のみの重量を指
示する。

製造公差により、ゼロ荷重におけるａ−ドセルの容量は
、変動を受け、そしてこれは、工場からの発送に先行し
て補償されなければならない。この補償は、第２図に示
されたねじ１２、又は第７図に示されたねじとナツト４
５と４６の締めを調整することにより達成され、非荷重
の時、容量性ロードセルの２つの板の間の分離を変更す
る。前述の説明から、ロードセルの容量における変動は
、出力信号の周波数における対応する変動を生じ、その
測定は、適用荷重の値を指示することが、理解される。

第１１図を参照すると、周波数に対する適用荷重の簡易
グラフが示され、正勾配を有する直線を含む。実際に、
グラフは、より正確には、複数のセブメントを有する区
分的な直線であり、各勾配は、適用荷重の所定範囲に対
して規定される。較正の原理は、第１１図を参照して記
載さねた簡単な場合に同一であり、そしてこのため、説
明のために、簡易化グラフのみが参照される。

第１１図に示された太線８０は、標準曲線を表し、スケ
−・ルが正確に較正される。較正曲線８０は、ねじ４５
とナツト４６（第７図）の正の締めに対し゛Ｃ獲得され
、その結果非荷重状態においても、上方コンｆンサ板の
残留偏向が存在する。それから製造されたすべての他の
容量性ロードセルに対して、較正曲線は、標準曲線８０
に同一であうことが望まれる。

一般に、製造公差により、異なる容量性ロードセルの較
正曲線は、標準曲線８０の上又は下のいづれかにある。

こうして、標準曲線８０の上にある曲線８１は、ゼロ荷
重が標準曲線８０に対する対応するゼロ荷重よりも大き
い状況に対応する。

これは、曲線８１が標準曲線８０に交わるまで、ねじ４
５とす７）４６（第７図）の締めを幾分緩めることによ
り、補償される。同様に、標準曲線８０の下ｌこある曲
線８２は、ゼロ荷重が標準曲線８０に対するよりも小さ
い状況に対応する。これは、曲線８２が標準曲線８０に
交わるまで、ねじ４５とナツト４６をさらに締めること
により、補償される。

さらに、上記の較正は、既知の所定温度において行われ
る如く、配置される。ロードセルの容量性変動はまた、
環境温度変動ｌこより発生し、そして補償されないなら
ば、はかりの精度に悪影響を与える。環境温度変動は、
計量台への荷重の適用の前と後に、出力信号の周波数を
測定するために、はかりにマイクロプロセッサ−を適合
させることにより、補償される。それから２つの測定周
波数間の値の差が、適用荷重の値の指示を与えるために
使用される。温度変動は、両方の読み値に等しく影響を
与え、そしてこのため差信号に効果を有さず、結果とし
て環境温度における変化に拘わらず、適用荷重の正しい
指示を与える。

本発明の主なる特徴及び態様は以下のとおりである。

１、一対の間隔をあけた導電板を含む容量性ロードセル
であって、導電板の少なくとも一方は弾性変形が可能で
あり、線板は、互いに関して絶縁された容量性ロードセ
ルと、 荷重伝達要素に適用された荷重に応答して、板が互いに
向かって弾性的に変位され、これにより容量を増大させ
る如く、容量性ロードセルに保持されるように適合され
た荷重伝達要素とを含む計量機において、 該容量性ロードセルと荷重伝達要素は、容量性ロードセ
ルの容量の変化が、荷重伝達要素のどこに荷重が適用さ
れるかに拘わらず、実質的に一様である如く、寸法を決
められることを特徴とする計量機。

２、相互に変位可能な第１及び第２セクションを含む分
割ケースと、 容量性ロードセルを構成する一対の間隔をあけた導電板
であって、線板の少なくとも一方は、弾性変形が可能で
あり、線板は、互いに関して絶縁されて、第１セクショ
ンに固定して取り付けられた一対の間隔をあけた導電板
と、 第２セクションに適用された荷重に応答して、板が互い
に向かって弾性的に変位され、これにより容量を増大さ
せる如く、第２セクションに結合され、かつ容量性ロー
ドセルに保持されるように適合された荷重伝達要素と、 容量性ロードセルに結合され、かつ適用荷重を表現する
出力信号を生成するために、容量の変化に応答する信号
処理手段と、 出力信号を表現するデータを表示するためのディスプレ
イ手段とを含む計量機において、該容量性ロードセルと
荷重伝達要素が、出力信号が、第２セクションのどこに
荷重が適用されるかに拘わらず、実質的に一様である如
く、寸法を決められることを特徴とする計量機。

３、容量性ロードセルが、さらに、該円形第１部分の周
囲において一定距離だけ離して線板の実質的に円形の第
１部分を維持するための絶縁間隔手段を含み、 該荷重伝達要素が、第１の線板に関して併置され、実質
的に中央の円形の第２部分の回りで、該第１部分におい
て環状に保持され、第２部分の直径は該第１部分の直径
よりも小さいことを特徴とする上記ｌ又は２に記載の計
量機。

４、（ｉ）線板の各々の直径と （Ｕ）荷重伝達要素の外径と （ｉｉ）板の間の間隔と （ｉｖ　）線板の各々の幅との間の比率が、約６７：５
９：　ｔ、５：　ｔ、２である如く、容量性ロードセル
が寸法を決められることを特徴とする上記３に記載の計
量機。

５、荷重伝達要素の外径が、４０　６０ｍｍであること
を特徴とする上記４に記載の計量機。

６、荷重伝達要素が、該ケースの第２セクションと統合
して形成されることを特徴とする上記のいづれか１つに
記載の計量機。

７、容量性ロードセルが、さらに、該第１板を含む該第
２板を構成する金属ハウジングを含むことを特徴とする
上記のいづれか１つに記載の計量機。

８、金属ハウジングが、該分割ケースの第１セクション
によって下方表面の少なくとも周囲において支持される
ことを特徴とする上記７に記載の計量機。

９、金属ハウジングが、下方表面が該はかりにおける適
用荷重に応答して偏向する如く、下方表面において支持
されることを特徴とする上記７に記載の計量機。

１０、該第１及び第２コンデンサ板を互いに向かって又
は離して偏向させるための偏向手段がさらに提供される
ことを特徴とする上記のいづれか１つに記載の計量機。

Ｉｌ、偏向手段が、ねじとナツトによって提供され、そ
して開口が、該ねじを収容するために該第１及び第２コ
ンデンサ板において提供されることを特徴とする上記８
に記載の計量機。

１２、線板が、シート金属から作成され、そして板の少
なくとも一方が、２つの板の間の間隔が中心から周囲に
向かって変化する如く、形成されることを特徴とする上
記のいづれか１つに記載の計量機。

１３、板の少なくとも一方の中央部分が、実質的にＵ形
状であることを特徴とする上記１２に記載の計量機。

！４．板の少なくとも一方の中央部分が、実質的にＶ形
状であることを特徴とする上記Ｉ２に記載の計量機。

１５、板の少なくとも一方の周囲部分が、実質的にＵ形
状であることを特徴とする上記１２に記載の計量機。

１６、該シート金属が、非−様厚さであることを特徴と
する上記１２に記載の計量機。

１７、該ケースが、平均の大人の靴の幅を実質的に超え
ない主要寸法を有し、そしてこの場合ロードセルの過渡
荷重から生ずる過渡信号を記憶し、かつ信号の連続セク
ションをサンプルし、かつ真の静的荷重に対応する結果
信号を生成するためのマイクロプロセッサ−がさらに提
供されることを特徴とする上記のいづれか１つに記載の
計量機。

【図面の簡単な説明】

第１図は、発明による携帯用計量機の斜視図。 第２図は、第１図に示された計量機の断面正面図。 第３図は、発明による容量性ロードセルの動作を性質的
に説明する際に役立つ荷重伝達の見地を示す概略平面図
。 第４ａ図と第４ｂ図は、第３図に関連し、そして中心及
び偏心して適用された荷重に対する偏向曲線を示す図。 第５ａ〜５ｄ図は、発明による多様な好ましい容量性ロ
ードセルの断面図。 第６図は、発明による容量性荷重において使用される間
隔手段の代替的形式を示す図。 第７ａ〜７０図は、発明による容量性ロードセルに対す
る代替的構成と、下方コンデンサ板を支持するための２
つの代替的構成をそれぞれ示す図。 第８図は、携帯用計量機内に包含されたロードセル回路
と表示手段アセンブリのブロック図。 第９図は、第８図に示されたアセンブリの部分を形成す
るＲＯＭに記憶された命令セットの本質的な特徴を示す
流れ図。 第１Ｏ図は、計量モジュールの論理図。 第１１図は、較正曲線を示す図。 １・・・環状基部部材 ２・・・カバ一部材 ３・・・環状支持構造 ４・・・凹部 ５・・・第１の円板 ６・・・第２の円板 １０・・・荷重伝達要素 １１．１２・・・同軸開口 １３・・・ロードセル回路 特許出願人　アラン・エンジニアリンク・デベロップメ
ント・リミテッド Ｆｉｇ、１ Ｆｉｇ、４ −〇 Ｑ Ｆｉｇ、ｌｌ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、一対の間隔をあけた導電板を含む容量性ロードセル
   であって、導電板の少なくとも一方は弾性変形が可能で
   あり、該板は、互いに関して絶縁された容量性ロードセ
   ルと、 荷重伝達要素に適用された荷重に応答して、板が互いに
   向かって弾性的に変位され、これにより容量を増大させ
   る如く、容量性ロードセルに保持されるようになってい
   る荷重伝達要素とを含む計量機において、 該容量性ロードセルと荷重伝達要素とは、容量性ロード
   セルの容量の変化が、荷重伝達要素のどこに荷重が適用
   されるかに拘わらず、実質的に一様である如く、寸法を
   決められることを特徴とする計量機。 ２、相互に変位可能な第１及び第２セクションを含む分
   割ケースと、 容量性ロードセルを構成する一対の間隔をあけた導電板
   であって、該板の少なくとも一方は、弾性変形が可能で
   あり、該板は、互いに関して絶縁されて、第１セクショ
   ンに固定的に取り付けられた一対の間隔をあけた導電板
   と、 第２セクションに適用された荷重に応答して、板が互い
   に向かって弾性的に変位され、これにより容量を増大さ
   せる如く、第２セクションに結合され、かつ容量性ロー
   ドセルに保持されるようになっている荷重伝達要素と、 容量性ロードセルに結合され、かつ適用荷重を表現する
   出力信号を生成するために、容量の変化に応答する信号
   処理手段と、 出力信号を表わすデータを表示するためのディスプレイ
   手段とを含む計量機において、 該容量性ロードセルと荷重伝達要素が、出力信号が、第
   ２セクションのどこに荷重が適用されるかに拘わらず、
   実質的に一様である如く、寸法を決められることを特徴
   とする計量機。