JPH0943069A

JPH0943069A - ３軸力覚センサ

Info

Publication number: JPH0943069A
Application number: JP7193032A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Kakita; 健一柿田; Tsuyoshi Ogino; 強荻野; Masamitsu Taura; 方三田浦
Original assignee: Matsushita Refrigeration Co
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1995-07-28
Filing date: 1995-07-28
Publication date: 1997-02-14

Abstract

(57)【要約】【目的】３軸力覚センサに関し、静荷重及び軸振れに
よる荷重変化を少ないセンサで正確に検出し、ノイズに
よる誤検知を極力防止する。【構成】支持体２５の４つの突起２５ａ…の上に載置
され、４個の歪抵抗体２７ａ…を支持体２５の隣接する
２つの突起２５ａ…の間にくるように付着した弾性板２
６と、４個の突部２８ａ…を弾性板２６における歪抵抗
体２７ａ…の付着箇所の反対側面部分に当接するように
配置した加圧体２８と、加圧体２８の凹部に載置される
滑動部２９と、滑動部２９に保持され支持体２５と弾性
板２６と加圧体２８のそれぞれの穴を貫通し荷重を滑動
部２９に伝達する吊り下げ棒３とからなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は圧力、荷重及び多軸力の
検出を行うもので産業用及び民生用機器等の分野で利用
される３軸力覚センサに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、歪センサ等の重量センサを用いた
ものとして、全自動洗濯機がある。これは、洗濯兼脱水
槽を内装する外槽側重量の変化を検出し、布重量、水量
等の洗濯制御情報を得、最適な洗濯自動制御を行うもの
である。この種の従来の技術としては、例えば特開昭５
５−５０３９８号公報がある。

【０００３】以下、図面を参照しながら上述した全自動
洗濯機に用いられる３軸力学センサの一例について説明
する。図２２は従来の歪センサを全自動洗濯機に取り付
けた場合の上面板、水槽カバーを除いた状態の上面図、
図２３は図２２のＡ−Ａ線断面図を示すものである。

【０００４】図２２および図２３において、１は上面
板、２は洗濯機外枠、３は洗濯機外槽７を吊り下げ支持
するための複数本（例えば４本）の吊り下げ棒、４は洗
濯機外槽７の振動を吸収する防振スプリングであり、吊
り下げ棒３及び防振スプリング４等により防振支持機構
を構成する。５は洗濯機外枠２の上端四隅にあって隣在
する二側壁面に固定され洗濯機外枠２の変形防止を目的
とした補強部材で、吊り下げ棒３の上端を支持し洗濯機
外槽７側の重量を防振支持機構を介して受けている。

【０００５】６は補強部材５の平坦部に密着状態に設け
た歪センサで、補強部材５の歪量により出力が変化す
る。７は下部外周の四カ所に受け部材７ａを設けた洗濯
機外槽であり、受け部材７ａには吊り下げ棒３が貫挿し
防振スプリング４を介して支持される。８は排水弁、９
は排水ホース、１０はモータ、１１はモータプーリー、
１２はクラッチボックス、１３はパルセータプーリー、
１４はベルト、１６は洗濯機外槽７内において槽受け１
５上に取付けた洗濯兼脱水槽、１７はパルセータ、１８
は水槽カバーである。

【０００６】以上の様に構成された全自動洗濯機につい
て、以下その動作について説明する。

【０００７】洗濯機外槽７の重量は吊り下げ棒３により
洗濯機外枠２の四隅の補強部材５に分散して伝えられ
る。その荷重によって補強部材５が歪変形を起こすか
ら、歪センサ６の出力を検出すれば槽全体の総重量変化
を知ることができる。四隅のうち、一つの隅の補強部材
５に対しては、槽重量の１／４倍の荷重がかかるから、
一つの隅に歪センサ６を設けた場合は、その出力を４倍
することにより槽重量を検出できる。二つの隅に設けた
場合は二つの歪センサ６の出力の和を２倍、三つの隅に
設けた場合は三つの歪センサ６の出力の和を４／３倍す
ることにより槽重量を検出できる。

【０００８】布が片寄って入れられていたり、洗濯機全
体が傾いて設置されていたりすると、四隅に対して等分
割に荷重がかからないから、より正確に槽重量を検出す
るためには、一つよりも複数の隅に歪センサ６を設ける
必要があり、図２２に示す様に四隅全部に歪センサ６を
設けて四つの出力の和を求めて槽重量を検出する方法が
最適である。

【０００９】歪センサ６の貼り付けてある部分の歪：Ｉ
は、（数１）で与えられる。

【００１０】

【数１】

【００１１】ここで、Ｐは歪センサ６を貼り付けた補強
部材５にかかる荷重であり、Ｋは補強部材５の材質、厚
み、大きさ、及び補強部材５と洗濯機外枠２との固定点
と吊り下げ棒３の接続点と歪センサ６を貼り付けた点と
の位置関係で決定される係数である。

【００１２】次に図２４は従来の歪センサの出力変換器
の回路図を示すものである。図２４において、抵抗
Ｒ₁，Ｒ₂，Ｒ₃，Ｒ₄でブリッジ回路を構成し、供給電圧
Ｖ₁に対して出力電圧Ｖ₀は、（数２）で与えられる。

【００１３】

【数２】

【００１４】図２４において、抵抗Ｒ₁に歪センサ６を
あてはめ、抵抗Ｒ₂、Ｒ₃、Ｒ₄に固定抵抗器をあてはめ
ると、歪センサ６の抵抗値Ｒ₁の変化に比例して、出力
電圧Ｖ_Oが変化する。従って歪センサ６の歪量と抵抗値
変化が比例関係にあれば、荷重Ｐと出力電圧Ｖ_Oとは比
例関係にある。

【００１５】次に図２５は従来の歪センサを全自動洗濯
機に取り付けた場合の検知回路系のブロック図を示すも
のである。

【００１６】図２５において、６は歪センサであり、変
換器（図２４のブリッジ回路）２０で電圧変換して増幅
器２１より出力増幅してＡ／Ｄコンバータ２２によりア
ナログ量からデジタル量に変換して、洗濯制御部２３に
入力される。洗濯制御部２３はマイクロコンピュータに
より構成され、歪センサ６の出力信号から多種の洗濯情
報（後述する）を判定して、最適な自動洗濯運転を行う
べく、負荷（給水弁、モータ、排水弁等）のシーケンス
制御を行う。

【００１７】ここで、歪センサ６の一つずつに対してブ
リッジ回路（図２４）を組み、電圧変換して、出力増幅
して、Ａ／Ｄ変換して、デジタル量の和を求め、全荷重
を算出するための係数を乗算して荷重信号を求めれば
（数１）のＫのバラツキの影響をなくすことができる。

【００１８】又、図２２および図２３において、四隅の
中の二隅については歪センサ６を補強部材５の上面に貼
り付け、残り二隅については補強部材５の下面に貼り付
けると、荷重に対して上面は縮み、下面は伸びる歪変形
になる。そこで図２４の抵抗Ｒ₁、Ｒ₄に上面側の歪セン
サ（縮み歪）、抵抗Ｒ₂、Ｒ₃に下面側の歪センサ（伸び
歪）をあてはめると（数１）のＫのバラツキの影響は受
けるが、一つのブリッジ回路で、四隅の歪をまとめて検
出できる。

【００１９】又さらに、補強部材５の平坦部の上下両面
に歪センサ６を貼り付けて、図２４の抵抗Ｒ₁、Ｒ₂にあ
てはめると（抵抗Ｒ₃、Ｒ₄は固定抵抗器）、片面貼り付
けの一素子の場合に比べて、２倍の出力電圧変化を取り
出すことができ、検知感度が２倍になる。

【００２０】次に、歪センサ６の出力信号から得られる
多種の洗濯情報について説明する。歪センサ６の出力信
号は槽重量に比例しているから、次の洗濯情報を検出す
ることができる。

【００２１】１、布重量：洗濯対象となる布の重量を検
出し、この布重量に応じた洗濯水量、すすぎ水量、洗剤
量、パルセータ１７の反転タイミングを制御する。

【００２２】２、水量：前記の布重量から決定した洗
濯、すすぎに必要な水量に達したかどうかを検出し給水
の開始、停止、シーケンスの送りを行う。又、排水の完
了検出、脱水の開始の制御も行う。

【００２３】３、流水量：給水時と一定時間内の水重量
増加量を検出することにより、注水すすぎ工程における
一定のすすぎ効率を得るための注水すすぎ時間を最適に
決定することができる。又、洗濯終了までの所要時間を
正確に計算して、残り時間表示が行える。

【００２４】４、給水異常：給水時の増加量を検出し
て、断水、給水ホース抜け、水道の閉栓、給水弁の故障
等の給水異常を報知することができる。

【００２５】５、排水異常：排水時の減少量を検出し
て、排水ホースの倒し忘れ、排水弁の故障等の排水異常
を報知することができる。

【００２６】図２６および図２７は従来の歪センサを全
自動洗濯機に取り付けた場合の他の例における要部側面
図及び上面図、図２８はその歪センサの動作を示す概略
側面図をそれぞれ示すものである。

【００２７】図２６、図２７および図２８において、洗
濯機外枠２の四隅の補強部材５に固定された接続部材１
９に吊り下げ棒３を接続保持し、この接続部材１９の平
坦部で、吊り下げ棒３の接続点と補強部材５に固定され
た固定点との間に、歪センサ６を貼り付けて、槽重量を
検出する。

【００２８】ここで図２８に示す様に、接続部材１９は
固定点Ａで補強部材５に固定され、Ｃ点で吊り下げ棒３
により荷重Ｐを受け、実線の図から点線の図の様に曲げ
変形を起こす。Ａ点とＣ点の間のＢ点で、上面に貼り付
けた歪センサ６ａは伸び歪を、下面に貼り付けた歪セン
サ６ｂは縮み歪を起こす。歪センサの出力変換器、その
検知回路系のブロック図については図２４、図２５の場
合と同じである。

【００２９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従
来の構成では、槽重量を正確に検出するためには（特に
衣類の片寄り等による外槽のアンバランスの検知）、四
隅の補強部材全部に歪センサを設ける必要があり、歪セ
ンサの数が多くなるとともに歪センサの取り付け作業に
時間がかかるばかりでなく、歪センサの接続用のリード
線が多くなるため、ノイズが重畳される可能性が高くな
り、このノイズにより槽重量を誤って検出する欠点が有
り、歪センサはその温度特性を補償するための回路が必
要で、歪センサの数が多くなるとその分補償するための
回路が複雑になるという欠点を有していた。

【００３０】本発明は上記従来の課題を解決するもの
で、外槽の重量変化を少ないセンサで正確に検出し、ノ
イズによる槽重量の誤検知を極力防止する３軸力覚セン
サを提供することを第１の目的とする。

【００３１】また、センサと検知回路の接続距離を短く
する３軸力覚センサを提供することを第２の目的とす
る。

【００３２】また、センサと検知回路の接続リード線を
極力少なくする３軸力覚センサを提供することを第３の
目的とする。

【００３３】また、零点の特性の温度依存度の少ない３
軸力覚センサを提供することを第４の目的とする。

【００３４】また、重量に対する出力の変化特性の温度
依存度の少ない３軸力覚センサを提供することを第５の
目的とする。

【００３５】また、布重量、水量及び外槽のアンバラン
ス状態を精度良く検出する３軸力覚センサを提供するこ
とを第６の目的とする。

【００３６】また、測定物の重量に対する出力の変化特
性を高精度に測定する３軸力覚センサを提供することを
第７の目的とする。

【００３７】また、外槽のアンバランス状態の誤検知を
防止する３軸力覚センサを提供することを第８の目的と
する。

【００３８】また、特性のばらつきデータを出力し、個
々の特性に応じた適切な補正のできる３軸力覚センサを
提供することを第９の目的とする。

【００３９】また、特性のばらつきデータを電圧にて出
力し、簡単にソフト上にて特性に応じた適切な補正ので
きる３軸力覚センサを提供することを第１０の目的とす
る。

【００４０】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の３軸力覚センサは、略中央に上下方向に貫通
する穴を有し上面の前記穴を中心とした円周上に複数個
の突起を配置した支持体と、前記支持体の前記突起の上
に載置され略中央に上下方向に貫通する穴を有し下面の
前記穴を中心とした円周上に複数個の歪抵抗体を前記支
持体の隣接する２つの突起の間にくるように付着した弾
性板と、前記弾性板の上面に載置され略中央に上下方向
に貫通する穴を有し下面の前記穴を中心とした円周上に
複数個の突部を前記弾性板における前記歪抵抗体の付着
箇所の反対側面部分に当接するように配置し上面に球面
状の凹部を形成した加圧体と、前記加圧体の前記凹部に
載置され前記凹部との接触面が前記凹部に嵌合する球面
状の凸面になっている滑動部と、前記滑動部に保持され
前記支持体と前記弾性板と前記加圧体のそれぞれの穴を
貫通し荷重を前記滑動部に伝達する吊り下げ棒とから構
成されているのである。

【００４１】また、弾性板を、支持体の突起と当接し複
数個の歪抵抗体を下面に付着した円または多角形のリン
グ状の感圧部と、前記支持体の穴の中心と突起とを結ぶ
直線上かつ前記突起の外周側に配置された連結部を介し
て前記感圧部を支持する回路部とで構成したものであ
る。

【００４２】また、前記弾性板の感圧部の歪抵抗体と回
路部を連結部の下面を通る導体パターンで接続するとと
もに、前記導体パターンは支持体の突起に接触しない様
に構成したものである。

【００４３】また、回路部に、感圧部の各歪抵抗体に対
応する分圧用抵抗器と、前記歪抵抗体と前記分圧用抵抗
器からなる複数個の分圧回路と、前記分圧回路の出力を
入力とする複数個の増幅回路と、前記増幅回路の出力を
入力し演算処理を行う一つ以上の演算回路を配し、前記
分圧回路の分圧用抵抗器を感圧部の歪抵抗体と同一の材
料にて構成したものである。

【００４４】また、増幅回路の増幅率を決定する回路抵
抗を感圧部の歪抵抗体と同一の材料にて構成したもので
ある。

【００４５】また、増幅回路を、任意の二つの分圧回路
の出力をそれぞれ入力とする一つ以上の第一の差動増幅
回路と、対向する一対の歪抵抗体が構成する二つの分圧
回路の出力をそれぞれ入力する第二の差動増幅回路にて
構成し、演算回路を前記一つ以上の第一の差動増幅回路
の出力を加算する加算回路により構成したものである。

【００４６】また、増幅回路を、任意の二つの分圧回路
の出力をそれぞれ入力とする一つ以上の第一の差動増幅
回路と、対向する一対の歪抵抗体が構成する二つの分圧
回路の出力をそれぞれの入力とする第二の差動増幅回路
と、外部からの信号により前記第一の差動増幅回路の増
幅率を多段階に変更できる増幅率変換回路にて構成し、
演算回路を前記第一の差動増幅回路の出力を加算する加
算回路により構成したものである。

【００４７】また、増幅回路を、任意の二つの分圧回路
の出力をそれぞれ入力とする一つ以上の第一の差動増幅
回路と、対向する一対の歪抵抗体が構成する二つの分圧
回路の一方の出力を入力とし、所定のレベルシフトした
値を出力する変換回路と、前記変換回路の出力と前記分
圧回路の他方の出力をそれぞれの入力とする第二の差動
増幅回路により構成したものである。

【００４８】また、回路部に、感圧部の各歪抵抗体に対
応する分圧用抵抗器と、前記歪抵抗体と前記分圧用抵抗
器からなる複数個の分圧回路と、前記分圧回路の出力を
入力とする複数個の増幅回路と、前記増幅回路の出力を
入力し演算処理を行う一つ以上の演算回路と、前記演算
回路の出力信号の特性ばらつきを出力する特性出力回路
を実装したものである。

【００４９】また、特性出力回路を、電源間に直列接続
した複数個の固定抵抗器と、前記固定抵抗器のうち、任
意の二つの固定抵抗器の接続部の電圧を出力する複数個
の出力端子とにより構成したものである。

【００５０】また、特性出力回路を、電源間に直列接続
した第一、第二の固定抵抗器と、前記第一、第二の固定
抵抗器のいずれか一方に並列接続した一つ以上の第三の
固定抵抗器と、第一、第二の固定抵抗器の接続部の電圧
を出力する出力端子とにより構成したものである。

【００５１】また、特性出力回路を、電源間に直列接続
した二つの固定抵抗器と、前記二つの固定抵抗器の接続
部の電圧を出力する出力端子と、前記二つの固定抵抗器
のいずれか一方または両方をレーザートリミング等によ
り抵抗値を調整する調整手段とにより構成したものであ
る。

【００５２】

【作用】この構成によって、吊り下げ棒にかかる荷重が
吊り下げ棒を介して歪抵抗体に伝わり、荷重を正確に検
出することができる。

【００５３】また、吊り下げ棒にかかる荷重は歪抵抗体
を有する感圧部にすべてかかり、回路部へはかからない
ことになる。

【００５４】また、感圧部の歪抵抗体と回路部は連結部
を介して電気的に接続することができる。

【００５５】また、感圧部の歪抵抗体と回路部の分圧用
抵抗器を同一材料で構成することによって、抵抗値の温
度に対する依存性がほぼ同一になる。

【００５６】また、感圧部の歪抵抗体と回路部の増幅回
路の増幅率を決定する回路抵抗の抵抗値の温度に対する
依存性がほぼ同一になる。

【００５７】また、洗濯兼脱水槽内の布重量、水量、洗
濯機外槽のアンバランス状態を電圧にて出力することが
できる。

【００５８】また、洗濯兼脱水槽内の布重量、水量を場
合分けして電圧にて出力することができる。

【００５９】また、洗濯機外槽のアンバランス状態を正
確に電圧にて出力することができる。

【００６０】また、感圧部の歪抵抗体、回路部の分圧抵
抗器、増幅回路及び演算回路のばらつきをランク分けし
出力することができる。

【００６１】また、感圧部の歪抵抗体、回路部の分圧抵
抗器、増幅回路及び演算回路のばらつきをランク分けし
電圧にて出力することができる。

【００６２】

【実施例】以下本発明の第１の実施例について、図面を
参照しながら説明するが、従来と同一構成については同
一符号を付して、その詳細な説明は省略する。

【００６３】図１は本発明の第１の実施例における３軸
力覚センサを全自動洗濯機に取り付けた場合の上面板、
水槽カバーを除いた状態の上面図、図２は図１のＢ−Ｂ
線断面図、図３は同第１の実施例における３軸力覚セン
サの上面図、図４は図３のＣ−Ｃ線要部断面図、図５は
同第１の実施例における３軸力覚センサの弾性板の上面
図、図６は同第１の実施例における３軸力覚センサの動
作を示す概略側面図、図７は同第１の実施例における吊
り下げ棒の連続振れによる歪抵抗体の抵抗値変化を示す
特性図である。

【００６４】図において、２５は支持体で、略中央に上
下方向に貫通する穴を有し上面の穴を中心とした円周上
に９０度毎に突起２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄを配
置しており、一隅の補強部材５に設置される。突起２５
ａはＸ軸（支持体２５の中央の穴の中心と洗濯兼脱水槽
１６の中心部を結ぶ直線方向）の負、２５ｂはＹ軸（Ｘ
軸と直交する方向）の正、２５ｃはＸ軸の正、２５ｄは
Ｙ軸の負の位置とする。

【００６５】２６は、上下面が絶縁層３０で覆われ、支
持体２５の突起２５ａ〜２５ｄの上に載置される弾性板
であり、略中央に上下方向に貫通する穴を有し下面の穴
を中心とした円周上（支持体２５の突起２５ａ〜２５ｄ
と同じ円周上）に４個の歪抵抗体２７ａ，２７ｂ，２７
ｃ，２７ｄを支持体２５の隣接する２つの突起２５ａ〜
２５ｄの間にくるように付着している。

【００６６】２８は加圧体で、弾性板２６の上面に載置
され、略中央に上下方向に貫通する穴を有し下面の穴を
中心とした円周上に４個の突部２８ａ〜２８ｄを弾性板
２６における歪抵抗体２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄ
の付着箇所の反対側面部分に当接するように配置し上面
に球面状の凹部を形成している。

【００６７】２９は滑動部で、加圧体２８の凹部に載置
され凹部との接触面が凹部に嵌合する球面状の凸面にな
っており、支持体２５と弾性板２６と加圧体２８のそれ
ぞれの穴を貫通し洗濯機外槽７の重量を滑動部２９に伝
達する吊り下げ棒を保持している。

【００６８】以上の支持体２５、弾性板２６、歪抵抗体
２７ａ〜２７ｄ、加圧体２８、滑動部２９で３軸力覚セ
ンサ２４を構成し、これにより槽重量を検出する。

【００６９】ここで、弾性板２６、歪抵抗体２７ａ〜２
７ｄにおいて、弾性板２６の絶縁層３０はガラス層で電
気絶縁性・耐熱性の観点から無アルカリ結晶化ガラスで
構成され、弾性板２６は絶縁層３０のガラス層との膨張
率を整合させる必要があることから、膨張率１００〜１
４０×１０^-7／℃のステンレス鋼が好ましい。又、歪抵
抗体２７ａ〜２７ｄとしてはＣｕ−Ｎｉ合金・Ｎｉ−Ｃ
ｒ合金・酸化ルテニウム等の歪変化により電気抵抗が変
化する性能を有する抵抗材料を使用し、描画法・メタル
マスク法・ドクターブレード法・オフセット法等により
印刷、焼成し構成することが好ましい。

【００７０】以上の様に構成された３軸力覚センサにつ
いて、以下その動作について説明する。

【００７１】洗濯機外槽７の重量は吊り下げ棒３により
洗濯機外枠２の三隅の補強部材５と３軸力覚センサ２４
に分散して伝えられる。３軸力覚センサ２４では滑動部
２９、加圧体２８、弾性板２６の順で荷重は伝わる。し
たがって歪抵抗体２７ａ〜２７ｄの出力変化を検出すれ
ば槽全体の槽重量変化を知ることができる。

【００７２】洗濯兼脱水槽１６が静止状態の時は、例え
ば歪抵抗体２７ａの場合、弾性板２６は支持体２５の突
起２５ａと当接するＡ₁点及び突起２５ｂと当接するＡ₂
点で固定され、加圧体２８の突部２８ａと当接するＢ₁
点で吊り下げ棒３によりある荷重を受け、実線の図の様
に曲げ変形を起こす。弾性板２６のＢ₁点の下面Ｃ₁点に
配置された歪抵抗体２７ａは伸び歪を起こす。他の三つ
の歪抵抗体２７ｂ，２７ｃ，２７ｄも同様の原理で伸び
歪を起こす。

【００７３】ここで、各歪抵抗体２７ａ〜２７ｄの抵抗
値変化を図２４及び図２５の従来と同様の出力変換器、
検知回路系のブロック図にあてはめ（ただし歪センサ６
は歪抵抗体２７ａ〜ｄに置き換える）、静止状態での槽
重量を検出する。

【００７４】次に、洗濯兼脱水槽１６内の衣類の片寄り
等による洗濯機外槽７のアンバランスの時を考える。例
えば、図５のＸ軸の正方向に吊り下げ棒３が振られた場
合、図６に示す様に滑動部２９、加圧体２８、弾性板２
６は点線の動きをとり、歪抵抗体２７ａは図６のＣ₁点
で荷重Ｐ₁を受け、静止状態の伸び歪に荷重Ｐ₁による歪
量が加わることになり、静止状態（初期）の抵抗値は正
（＋）の変化となる。逆に、歪抵抗体２７ｂはＣ₂点で
荷重Ｐ₁が除かれ、静止状態の伸び歪から荷重Ｐ ₁による
歪量が減ることになり、静止状態（初期）の抵抗値は負
（−）の変化となる。この時、歪抵抗体２７ｃは歪抵抗
体２７ｂと、歪抵抗体２７ｄは歪抵抗体２７ａとそれぞ
れ同じ変化となる。

【００７５】又、吊り下げ棒３がＹ軸正方向、Ｘ軸負方
向、Ｙ軸負方向と連続的に振られた場合も同様に考える
と、各歪抵抗体２７ａ〜２７ｄの抵抗値は図７に示す変
化を起こす。

【００７６】ここで、図２４の従来の出力変換器におい
て、Ｒ₁に歪抵抗体２７ａ、Ｒ₂に歪抵抗体２７ｂ、Ｒ₃
に歪抵抗体２７ｃ、Ｒ₄に歪抵抗体２７ｄの各歪センサ
の抵抗値をあてはめると、吊り下げ棒３が各方向に振ら
れた場合の出力の違い（洗濯機外槽７のアンバランス）
が検出でき、さらに図２５の従来の検知回路系にブロッ
ク図にあてはめ洗濯制御を行う。

【００７７】以上の様に本実施例によれば、洗濯機外槽
７を四本の吊り下げ棒３によって四隅の補強部材５で支
持する構成において、一隅の補強部材５の上に３軸力覚
センサ２４を設けることにより、槽重量の１／４の荷重
を３軸力覚センサ２４が受けることになり、洗濯兼脱水
槽１６の静止状態の槽重量を検出することができる。ま
た、３軸力覚センサ２４にはＸおよびＹ軸上に歪抵抗体
２７ａ〜２７ｄが配置されているので、吊り下げ棒３に
よる荷重の振れにより、洗濯機外槽７のアンバランスを
正確に検出することができる。さらに、３軸力覚センサ
２４は一隅の補強部材５上に設けるだけで良く、取り付
け作業時間が短縮でき、接続リード線の省線化でノイズ
による槽重量の誤検知も極力防止することができる。

【００７８】以下本発明の第２の実施例について、図面
を参照しながら説明するが、第１の実施例と同一構成に
ついては同一符号を付して、その詳細な説明は省略す
る。

【００７９】図８は本発明の第２の実施例における３軸
力覚センサの弾性板の上面図を示すものである。

【００８０】図８において、３０は支持体２５の突起２
５ａ〜２５ｄと当接するリング状の感圧部で、下面には
歪抵抗体２７ａ〜２７ｄを支持体２５の突起２５ａ〜ｄ
の間に位置するように付着している。３１ａ，３１ｂ，
３１ｃ，３１ｄは連結部、３２は回路部で、連結部３１
ａ〜３１ｄは支持体２５の穴の中心と突起２５ａ〜２５
ｄとを結ぶ直線上かつ突起２５ａ〜２５ｄ外周側位置に
配置され感圧部３０と回路部３２を接続する。

【００８１】以上の様に構成された３軸力覚センサの弾
性板について、以下その動作について説明する。

【００８２】図４に示す３軸力覚センサの構成で、弾性
板２６は支持体２５の突起２５ａ〜２５ｄの位置を支
点、歪抵抗体２７ａ〜２７ｄの上面位置を力点とする両
持ちはりとなり、吊り下げ棒３に荷重がかかると弾性板
２６は曲げ変形を起こす。ここで弾性板２６は、細い連
結部３１ａ〜３１ｄにて感圧部３０と回路部３２を接続
しており、支点及び力点が感圧部３０の中にあるので荷
重はすべて感圧部３０にかかり、回路部３２へはかから
ないことになる。

【００８３】以上の様に本実施例によれば、弾性板２６
を荷重のかかる感圧部３０と荷重のかからない回路部３
２で構成することにより、図２５に示す検知回路を回路
部３２に配置することができ、安価で省スペース化を図
れるばかりでなく、歪抵抗体２７ａ〜ｄと検知回路の接
続距離が短くなり、ノイズによる誤検知も防止すること
ができる。

【００８４】以下本発明の第３の実施例について、図面
を参照しながら説明するが、第２の実施例と同一構成に
ついては同一符号を付して、その詳細な説明は省略す
る。

【００８５】図９は本発明の第３の実施例における３軸
力覚センサの弾性板の下面図を示すものである。

【００８６】図９において、３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，
３３ｄ，３３ｅ，３３ｆ，３３ｇ，３３ｈは、感圧部３
０の歪抵抗体２７ａ〜２７ｄと回路部３２の図２５に示
す検知回路を連結部３１ａ〜３１ｄを介して接続する導
体パターンで、弾性板２６の下面に付着している。この
とき支持体２５の突起２５ａ〜２５ｄは導体パターン３
３ａ〜３３ｄに接触しない例えば扇型の形状とする。

【００８７】以上の様に構成された３軸力覚センサの弾
性板について、以下その動作について説明する。

【００８８】荷重変化による歪抵抗体２７ａの抵抗値変
化は、抵抗体２７ａの一端に接続される導体パターン３
３ａ及び他端に接続される導体パターン３３ｂにより、
連結部３１ａおよび３１ｂを介して回路部３２の検知回
路へ伝えられる。

【００８９】以上の様に本実施例によれば、弾性板２６
の感圧部３０の歪抵抗体２７ａ〜２７ｄと回路部３２の
検知回路を連結部３１ａ〜３１ｄを介して電気的に導体
パターン３３ａ〜３３ｈで接続する構成にすることによ
り、歪抵抗体２７ａ〜２７ｄと検知回路を接続するリー
ド線が不要となり、安価になるばかりでなく、ノイズに
よる誤検知も防止することができる。また、支持体２５
の突起２５ａ〜２５ｄを導体パターン３３ａ〜３３ｈに
接触しない形状としていることにより、導体パターン３
３ａ〜３３ｈが突起２５ａ〜２５ｄによりこすられ、断
線することも防ぐことができる。

【００９０】以下本発明の第４の実施例について、３軸
力覚センサを全自動洗濯機に取り付けた場合を例に図面
を参照しながら説明する。

【００９１】全自動洗濯機および３軸力覚センサの構成
は、第１から第３の実施例と同一であり、同一の符号を
付与し説明は省略する。

【００９２】図１０は本発明の第４の実施例における３
軸力覚センサの回路図である。ｒ１，ｒ２，ｒ３，ｒ４
は感圧部３０に配した第一から第四の歪抵抗体、Ｒ₅，
Ｒ₆，Ｒ₇，Ｒ₈は回路部３２に配した第一から第四の分
圧用抵抗器で第一から第四の歪抵抗体ｒ１〜ｒ４と同一
の材料からなる。第一から第四の歪抵抗体ｒ１〜ｒ４は
それぞれ、第一から第四の分圧抵抗器Ｒ₅、Ｒ₆、Ｒ₇、
Ｒ₈と電源とＧＮＤ間に第一から第四の歪抵抗体ｒ１〜
ｒ４を電源側に直列接続し第一から第四の分圧回路３
４，３５，３６，３７を形成している。なお、第一から
第四の歪抵抗体ｒ１〜ｒ４を電源側に接続したがＧＮＤ
側接続しても同一の特性を得られることはいうまでもな
い。

【００９３】Ｒ₉，Ｒ₁₀，Ｒ₁₁，Ｒ₁₂，Ｒ₁₃，Ｒ₁₄，Ｒ
₁₅，Ｒ₁₆，Ｒ₁₇，Ｒ₁₈，Ｒ₁₉，Ｒ₂₀，Ｒ₂₁，Ｒ₂₂，
Ｒ₂₃，Ｒ₂₄は増幅回路の増幅率を決定する回路抵抗であ
る。ＩＣ１，ＩＣ２，ＩＣ３，ＩＣ４は増幅器、Ｖ_ref
は増幅回路の基準電圧である。

【００９４】増幅器ＩＣ１〜４は反転入力側に第一から
第四の分圧回路３４，３５，３６，３７の出力をそれぞ
れ回路抵抗Ｒ₉，Ｒ₁₃，Ｒ₁₇，Ｒ₂₁を介して入力すると
ともに、回路抵抗Ｒ₁₀，Ｒ₁₄，Ｒ₁₈，Ｒ₂₂にて出力と接
続している。また、非反転入力側は、基準電圧Ｖ_refを
回路抵抗Ｒ₁₁，Ｒ₁₅，Ｒ₁₉，Ｒ₂₃を介して入力するとと
もに、回路抵抗Ｒ₁₂，Ｒ₁₆，Ｒ₂₀，Ｒ₂₄を介してＧＮＤ
に接続し第一から第四の増幅回路３８，３９，４０，４
１を形成している。

【００９５】４２は演算回路で第一から第四の増幅回路
３８，３９，４０，４１の出力を入力し全自動洗濯機の
制御回路４３に信号を出力する。

【００９６】以上の様に構成された３軸力覚センサの回
路について、以下その動作について説明する。

【００９７】第１から第３の実施例にて説明したよう
に、洗濯機外槽７の自重および洗濯兼脱水槽１６内の布
重量、水量に応じ、第一から第四の歪抵抗体ｒ１〜ｒ４
の抵抗値は変化する。その変化量は第一から第四の分圧
回路３４，３５，３６，３７の出力として電圧変換さ
れ、第一から第四の増幅回路３８，３９，４０，４１に
て増幅され演算回路４２にて演算加工され出力される。

【００９８】その第一の増幅回路３８の出力電圧は（数
３）で与えられる。

【００９９】

【数３】

【０１００】（数３）おいて、Ｖ₂は第一の増幅回路３
８の出力電圧、Ｖ_CCは電源電圧を示す。

【０１０１】以下第二から第四の増幅回路３９，４０，
４１においても同様のため第一の増幅回路３８を例に説
明する。

【０１０２】ここで第一の歪抵抗体ｒ１、第一の分圧用
抵抗器Ｒ₅、回路抵抗Ｒ₉〜Ｒ₁₂はそれぞれ温度特性を持
っているため、任意の温度Ｔ₁における出力電圧Ｖ₂（Ｔ
₁）は（数４）の様になる。

【０１０３】

【数４】

【０１０４】ここで、ｋ₁は第一の歪抵抗体ｒ１、ｋ_nは
第一の分圧用抵抗器Ｒ₅および回路抵抗（Ｒ_n）の温度係
数（ｎ＝５，９，１０，１１，１２）を示し、Ｔ₀は基
準温度を示す。

【０１０５】すなわち、任意の温度Ｔ₁における出力電
圧Ｖ₂（Ｔ₁）は第一の歪抵抗体ｒ１、第一の分圧用抵抗
器Ｒ₅、回路抵抗Ｒ₉〜Ｒ₁₂の温度係数ｋ₁，ｋ₅，ｋ₉，
ｋ₁₀，ｋ₁₁，ｋ₁₂の影響を受けることがわかる。しかし
ながら、第一の歪抵抗体ｒ１、第一の分圧用抵抗器Ｒ₅
は同一の材料にて構成しているためその温度係数はほぼ
同等で、（数５）の関係が成立する。

【０１０６】

【数５】

【０１０７】したがって、任意の温度Ｔ₁における出力
電圧Ｖ₂（Ｔ₁）は、（数６）の様になり、温度係数
Ｋ₁，Ｋ₅の影響を受けなくなる。

【０１０８】

【数６】

【０１０９】以上の様に本実施例によれば、第一から第
四の歪抵抗体ｒ１〜ｒ４と、第一から第四の分圧用抵抗
器Ｒ₅〜Ｒ₈を、同一の材料にて構成することにより、第
一から第四の分圧回路３４，３５，３６，３７の出力電
圧は、周囲の温度に影響を受けなくなる。

【０１１０】したがって、出力電圧の周囲温度に対する
依存度を少なくすることができる。以下本発明の第５の
実施例について、図面を参照しながら説明する。

【０１１１】本発明の第５の実施例の３軸力覚センサの
回路図は、第４の実施例の図１０と同一であり、同一の
符号を付与し構成の説明は省略し、以下その動作につい
て説明する。

【０１１２】（数６）において、第一の歪抵抗体ｒ１、
第一の分圧用抵抗器Ｒ₅、回路抵抗Ｒ₉〜Ｒ₁₂は同一の材
料にて構成しているためその温度係数はほぼ同等で、
（数７）の関係が成立する。

【０１１３】

【数７】

【０１１４】したがって、任意の温度Ｔ₁における出力
電圧Ｖ₂（Ｔ₁）は、（数８）の様になり、温度係数
Ｋ₁，Ｋ₅，Ｋ₉，Ｋ₁₀，Ｋ₁₁，Ｋ₁₂の影響を受けなくな
る。

【０１１５】

【数８】

【０１１６】以上の様に本実施例によれば、第一から第
四の歪抵抗体ｒ１〜ｒ４と、第一から第四の分圧用抵抗
器Ｒ₅〜Ｒ₈と、回路抵抗Ｒ₉〜Ｒ₂₄を同一の材料にて構
成することにより、第一から第四の分圧回路３４，３
５，３６，３７の出力電圧および第一から第四の増幅回
路３８，３９，４０，４１の出力電圧は、周囲の温度に
影響を受けなくなる。

【０１１７】したがって、出力電圧の周囲温度に対する
依存度をなくすことができる。以下本発明の第６の実施
例について、図面を参照しながら説明するが、第１から
第３の実施例と同一構成については同一符号を付して、
その詳細な説明は省略する。

【０１１８】図１１は本発明の第６の実施例における３
軸力覚センサの回路図を示すものである。

【０１１９】図１１において、ｒ５，ｒ６，ｒ７，ｒ８
は、感圧部３０に配した第一から第四の歪抵抗体であ
る。Ｒ₂₅，Ｒ₂₆，Ｒ₂₇，Ｒ₂₈は回路部に配した第一から
第四の分圧用抵抗器で第一から第四の歪抵抗体ｒ５〜ｒ
８と同一の材料からなる。第一から第四の歪抵抗体ｒ５
〜ｒ８はそれぞれ、第一から第四の分圧用抵抗器Ｒ₂₅〜
Ｒ₂₈と電源とＧＮＤ間に第一、第三の歪抵抗体ｒ５、ｒ
７を電源側に直列接続し第二と第四の歪抵抗体ｒ６、ｒ
８をＧＮＤ側に直列接続し第一から第四の分圧回路４
４，４５，４６，４７を形成している。

【０１２０】Ｒ₂₉，Ｒ₃₀，Ｒ₃₁，Ｒ₃₂，Ｒ₃₃，Ｒ₃₄，Ｒ
₃₅，Ｒ₃₆，Ｒ₃₇，Ｒ₃₈，Ｒ₃₉，Ｒ₄₀は差動増幅回路の増
幅率を決定する回路抵抗で第一から第四の歪抵抗体ｒ５
〜ｒ８と同一の材料からなる。ＩＣ５，ＩＣ６，ＩＣ７
は増幅器、ＩＣ８は加算器である。

【０１２１】増幅器ＩＣ５、ＩＣ６は反転入力側に第
一、第三の分圧回路４４，４６の出力をそれぞれ回路抵
抗Ｒ₂₉，Ｒ₃₃を介して入力すると共に、回路抵抗Ｒ₃₁，
Ｒ₃₅にて出力と接続している。また、非反転入力側は、
第二、第四の分圧回路４５，４７の出力をそれぞれ回路
抵抗Ｒ₃₀，Ｒ₃₄を介して入力すると共に、回路抵抗
Ｒ₃₂，Ｒ₃₆を介してＧＮＤに接続し第一、第二の差動増
幅回路４８，４９を形成している。

【０１２２】増幅器ＩＣ７は反転入力側に第一の分圧回
路４４の出力を回路抵抗Ｒ₃₇を介して入力すると共に、
回路抵抗Ｒ₃₉にて出力と接続している。また、非反転入
力側は、第三の分圧回路４６の出力を回路抵抗Ｒ₃₈を介
して入力すると共に、回路抵抗Ｒ₄₀を介してＧＮＤに接
続し第三の差動増幅回路５０を形成している。

【０１２３】加算器ＩＣ８は、第一、第二の差動増幅回
路４８，４９からの出力を回路抵抗Ｒ₄₁，Ｒ₄₂を介して
非反転入力側に入力し、加算器ＩＣ８の出力を回路抵抗
Ｒ₄₃を介して反転入力側に入力すると共に、回路抵抗Ｒ
₄₄を介してＧＮＤに接続し演算回路５１を形成してい
る。

【０１２４】また、演算回路５１と第三の差動増幅回路
５０の出力は全自動洗濯機の制御回路（図示せず）へ信
号として入力される。

【０１２５】以上の様に構成された３軸力覚センサを全
自動洗濯機に取り付けた場合について、以下にその動作
について説明する。

【０１２６】第１から第３の実施例にて説明したよう
に、洗濯兼脱水槽１６が静止している場合、洗濯機外槽
７の自重及び洗濯兼脱水槽１６内の布重量、水量に応
じ、第一から第四までの歪抵抗体ｒ５〜ｒ８の抵抗値は
伸び歪を受け正（＋）に変化する。その変化量は、第一
から第四の分圧回路４４，４５，４６，４７の出力とし
て電圧変換され、第一、第二の差動増幅回路４８，４９
にて差動増幅され、演算回路５１にて回路抵抗Ｒ₄₁〜Ｒ
₄₄を同一抵抗値とすれば加算され出力Ｖ_out１として出
力される。

【０１２７】その演算回路５１の出力Ｖ_out１は、（数
９）で与えられる。

【０１２８】

【数９】

【０１２９】ここでＡ₁は、第一、第二の増幅回路４
８，４９の回路抵抗Ｒ₂₉〜Ｒ₃₆により決定される増幅率
である。

【０１３０】すなわち、第一から第四の歪抵抗体ｒ５〜
ｒ８の抵抗値の変化量を電圧変換し、加算することによ
って洗濯兼脱水槽１６内の重量を測定できる。

【０１３１】また、第１の実施例にて説明したように、
洗濯兼脱水槽１６内の布類の片寄り等による洗濯機外槽
７のアンバランスに応じ、第一の歪抵抗体ｒ５は加圧体
２８の状態によって抵抗値が正（＋）の変化になった
り、負（−）の変化になったりする。同様に第二から第
四の歪抵抗体ｒ６，ｒ７，ｒ８もそれぞれ変化する。

【０１３２】このとき第一から第四の歪抵抗体ｒ５〜ｒ
８を第１の実施例の図３に示す２７ａ〜２７ｄの位置に
それぞれ配すれば、第一の歪抵抗体ｒ５と第三の歪抵抗
体ｒ７は相対する抵抗値変化が生じ、同様に第二の歪抵
抗体ｒ６と第四の歪抵抗体ｒ８も相対する抵抗値変化が
生じる。第一、第三の歪抵抗体ｒ５，ｒ７の変化量は、
第一、第三の分圧回路４４，４６の出力として電圧変換
され、第三の差動増幅回路５０にて、第一、第三の分圧
回路４４，４６の出力差を増幅して出力Ｖ_out２として
出力される。

【０１３３】その第三の差動増幅回路５０の出力Ｖ_out
２は（数１０）で与えられる。

【０１３４】

【数１０】

【０１３５】ここでＡ₂は、第三の差動増幅回路５０の
回路抵抗Ｒ₃₇〜Ｒ₄₀により決定される増幅率である。

【０１３６】すなわち第一、第三の歪抵抗体ｒ５，ｒ７
の歪量の差を換算することによって洗濯機外槽７のアン
バランス状態を把握することができる。

【０１３７】また同様に第二、第四の歪抵抗体ｒ６，ｒ
８の歪量の差を換算することによっても洗濯機外槽７の
アンバランス状態を把握することができることはいうま
でもない。

【０１３８】以上の様に本実施例の３軸力覚センサによ
れば、第一から第四の歪抵抗体ｒ５〜ｒ８の変化量を加
算する演算回路５１と、第一、第三の歪抵抗体ｒ５，ｒ
７の変化量の差を出力する第三の差動増幅回路５０を設
けることにより、洗濯兼脱水槽１６内の布重量、水量及
び洗濯機外槽７のアンバラス状態を精度良く検出するこ
とができる。

【０１３９】以下本発明の第７の実施例について、図面
を参照しながら説明する。図１２は本発明の第７の実施
例における３軸力覚センサの回路図を示すものである
が、第６の実施例と同一構成については同一符号を付し
て、その詳細な説明は省略する。

【０１４０】図１２において、Ｒ₃₁ａ，Ｒ₃₁ｂ，Ｒ
₃₂ａ，Ｒ₃₂ｂ，Ｒ₃₅ａ，Ｒ₃₅ｂ，Ｒ₃₆ａ，Ｒ₃₆ｂは差動
増幅回路の増幅率を決定する回路抵抗であり、第一から
第四の歪抵抗体ｒ５〜ｒ８と同一の材料からなる。ＲＳ
１，ＲＳ２，ＲＳ３，ＲＳ４は、差動増幅回路の増幅率
を切り換えるリレースイッチであり、回路抵抗Ｒ₃₁ａ，
Ｒ ₃₁ｂ，リレースイッチＲＳ１で第一の増幅率変換回路
５２ａを、回路抵抗Ｒ₃₂ａ，Ｒ₃₂ｂ，リレースイッチＲ
Ｓ２で第二の増幅率変換回路５２ｂを、回路抵抗Ｒ
₃₅ａ，Ｒ₃₅ｂ，リレースイッチＲＳ３で第三の増幅率変
換回路５３ａを、回路抵抗Ｒ₃₆ａ，Ｒ₃₆ｂ，リレースイ
ッチＲＳ４で第四の増幅率変換回路５３ｂをそれぞれ構
成し、全自動洗濯機からの制御信号でリレースイッチＲ
Ｓ１〜ＲＳ４は切り替わる。

【０１４１】増幅器ＩＣ５は、反転入力側に第一の分圧
回路４４の出力を回路抵抗Ｒ₂₉を介して入力すると共
に、回路抵抗Ｒ₃₁ａ，リレースイッチＲＳ１および回路
抵抗Ｒ ₃₁ｂ，リレースイッチＲＳ１にて出力と接続して
いる。また、非反転入力側は、第二の分圧回路４５の出
力を回路抵抗Ｒ₃₀を介して入力すると共に、回路抵抗Ｒ
₃₂ａ，リレースイッチＲＳ２および回路抵抗Ｒ₃₂ｂ，リ
レースイッチＲＳ２を介してＧＮＤに接続し第一の差動
増幅回路５２を形成している。

【０１４２】増幅器ＩＣ６は、反転入力側に第三の分圧
回路４６の出力を回路抵抗Ｒ₃₃を介して入力すると共
に、回路抵抗Ｒ₃₅ａ，リレースイッチＲＳ３および回路
抵抗Ｒ ₃₅ｂ，リレースイッチＲＳ３にて出力と接続して
いる。また、非反転入力側は、第四の分圧回路４７の出
力を回路抵抗Ｒ₃₄を介して入力すると共に、回路抵抗Ｒ
₃₆ａ，リレースイッチＲＳ４および回路抵抗Ｒ₃₆ｂ，リ
レースイッチＲＳ４を介してＧＮＤに接続し第二の差動
増幅回路５３を形成している。

【０１４３】以上の様に構成された３軸力覚センサを全
自動洗濯機に取り付けた場合について、以下にその動作
について説明する。

【０１４４】例えば、洗濯兼脱水槽１６内の布重量を測
定する場合、全自動洗濯機の制御回路（図示せず）から
第一、第二の差動増幅回路５２、５３の増幅率を切り換
えるリレースイッチＲＳ１〜ＲＳ４に信号が送られ、増
幅率を決定する回路抵抗Ｒ₃₁ａ，Ｒ₃₂ａ，Ｒ₃₅ａ，Ｒ₃₆
ａが選択される。また、洗濯兼脱水槽１６内の水量を測
定する場合、全自動洗濯機の制御回路から第一、第二の
差動増幅回路５２，５３の増幅率を切り換えるリレース
イッチＲＳ１〜ＲＳ４に信号が送られ、増幅率を決定す
る回路抵抗Ｒ₃₁ｂ，Ｒ₃₂ｂ，Ｒ₃₅ｂ，Ｒ₃₆ｂが選択され
る。

【０１４５】その洗濯兼脱水槽１６内の布重量を測定す
る場合の演算回路５１の出力Ｖ_out３は、（数１１）で
与えられる。

【０１４６】

【数１１】

【０１４７】ここでＡ₃は、第一、第二の差動増幅回路
５２，５３の増幅率で、回路抵抗Ｒ₃₁ａ，Ｒ₃₂ａ，Ｒ₃₅
ａ，Ｒ₃₆ａで決定される。

【０１４８】また、洗濯兼脱水槽１６内の水量を測定す
る場合の演算回路５１の出力Ｖ_out４は、（数１２）で
与えられる。

【０１４９】

【数１２】

【０１５０】ここでＡ₄は、第一、第二の差動増幅回路
５２，５３の増幅率で、回路抵抗Ｒ₃₁ｂ，Ｒ₃₂ｂ，Ｒ₃₅
ｂ，Ｒ₃₆ｂで決定される。

【０１５１】このとき、Ｒ₃₁ａ＞Ｒ₃₁ｂ，Ｒ₃₂ａ＞Ｒ₃₂
ｂ，Ｒ₃₅ａ＞Ｒ₃₅ｂ，Ｒ₃₆ａ＞Ｒ₃₆ｂとすれば、布重量
時の増幅率Ａ₃は水量時の増幅率Ａ₄よりも大きくでき
る。

【０１５２】以上の様に本実施例の３軸力覚センサによ
れば、第一、第二の差動増幅回路５２、５３の増幅率を
決定する回路抵抗Ｒ₃₁ａ，Ｒ₃₁ｂ，Ｒ₃₂ａ，Ｒ₃₂ｂ，Ｒ
₃₅ａ，Ｒ₃₅ｂ，Ｒ₃₆ａ，Ｒ₃₆ｂと直列に差動増幅率の増
幅率を切り換えるリレースイッチＲＳ１〜ＲＳ４をそれ
ぞれ設けることによって、洗濯兼脱水槽１６内の測定対
象物の重量を精度良く測定することができる。

【０１５３】以下本発明の第８の実施例について、図面
を参照しながら説明するが、第１から第３の実施例と同
一構成については同一符号を付して、その詳細な説明は
省略する。

【０１５４】図１３は本発明の第８の実施例における３
軸力覚センサの回路図を、図１４、図１５は動作説明図
を示すものである。

【０１５５】図１３において、Ｒ₄₅，Ｒ₄₆は、第一の分
圧回路４４の出力をレベルダウンさせる回路抵抗で、回
路抵抗Ｒ₄₅は一端を第一の分圧回路４４の出力に接続
し、他端を回路抵抗Ｒ₃₇に直列接続すると共に、回路抵
抗Ｒ₄₆を介してＧＮＤと接続し変換回路５４を構成して
いる。

【０１５６】以上の様に構成された３軸力覚センサを全
自動洗濯機に取り付けた場合について、以下にその動作
について説明する。

【０１５７】図１３おいて、第１から第３、第５実施例
にて説明したように、洗濯兼脱水槽１６内の布類の片寄
り等による洗濯機外槽７のアンバランスに応じ、第一の
歪抵抗体ｒ５と第三の歪抵抗体ｒ７は相対する抵抗値変
化が生じる。その変化量は、第一、第三の分圧回路４
４，４６の出力として電圧変換され、第三の差動増幅回
路５０にて、第一、第三の分圧回路４４，４６の出力差
を入力増幅して出力Ｖ_ou _t５として出力される。

【０１５８】その第三の差動増幅回路５０の出力Ｖ_out
５は、（数１３）で与えられる。

【０１５９】

【数１３】

【０１６０】ここでＡ₅は第三の差動増幅回路５０の回
路抵抗Ｒ₃₇〜Ｒ₄₀により決定される増幅率である。

【０１６１】また、その第一の分圧回路４４の出力
Ｖ₄₄、第三の分圧回路４６の出力Ｖ₄₆は、（数１４），
（数１５）で与えられる。

【０１６２】

【数１４】

【０１６３】

【数１５】

【０１６４】すなわち、図１４に示すように電源電圧Ｖ
_ccが同じである為に、第一の分圧回路４４の出力Ｖ₄₄が
最大になる時と、第三の分圧回路４６の出力Ｖ₄₆が最小
になる時に、第一、第三の分圧回路４４，４６の出力波
形が重複する部分が発生し、そのために、正確に第三の
差動増幅回路５０の出力Ｖ_out５の出力波形が得られな
い。そこで、図１３に示しているように増幅器ＩＣ７の
反転入力側に変換回路５４を接続することによって、第
一の分圧回路４４の出力波形をレベルダウンさせる。そ
の結果、図１５に示すように、第一、第三の分圧回路４
４，４６の出力波形が重複しない波形となり、正確に第
三の差動増幅回路５０の出力Ｖ_out５の出力波形が得ら
れる。

【０１６５】その第三の差動増幅回路９１の出力Ｖ_out
５は、（数１６）で与えられる。

【０１６６】

【数１６】

【０１６７】また、第一の分圧回路４４の出力に変換回
路５４を接続するときの変換回路５４の出力Ｖ₅₄は、
（数１７）で与えられる。

【０１６８】

【数１７】

【０１６９】以上の様に、本実施例の３軸力覚センサに
よれば、第一の分圧回路４４の出力をレベルダウンさせ
る変換回路５４と、変換回路５４および第三の分圧回路
４６のそれぞれの出力を入力とする第三の差動増幅回路
５０を設けることにより、洗濯兼脱水槽１６内の布類の
片寄り等による洗濯機外槽７のアンバランス状態を正確
に把握することができる。

【０１７０】以下本発明の第９、１０、１１、１２の実
施例について、３軸力覚センサを全自動洗濯機に取り付
けた場合を例に図面を参照しながら説明する。

【０１７１】全自動洗濯機および３軸力覚センサの構成
は、第１から第３の実施例と同一であり、同一の符号を
付与し説明は省略する。

【０１７２】図１６は本発明の第９の実施例における３
軸力覚センサの回路図を、図１７、図１８は動作説明図
を示す。図１９、図２０、図２１はそれぞれ本発明の第
１０、１１、１２の実施例における３軸力覚センサの特
性出力回路の回路図を示す。

【０１７３】図１６において、第一から第四の分圧回路
４４，４５，４６，４７、第一、第二の差動増幅回路４
８，４９、および演算回路５１の構成は、第６の実施例
と同一であり、同一の符号を付与し説明は省略する。５
５は出力回路で第一から第ｎ（ｎは正の整数）のスイッ
チ５６（１）〜５６（ｎ）の設定に応じ演算回路５１の
温度特性信号をシリアルまたはパラレル信号、電圧また
は周波数信号にて全自動洗濯機の制御回路（図示せず）
に出力する。出力回路５５、第一から第ｎのスイッチ５
６（１）〜５６（ｎ）にて特性出力回路５７を構成して
いる。

【０１７４】図１９において、５８（１）〜５８（ｎ）
は第一から第ｎの固定抵抗器で電源間に直列に接続され
ている。５９（１）〜５９（ｎ−１）は第一から第（ｎ
−１）の出力端子で、それぞれ第一の固定抵抗器５８
（１）と第二の固定抵抗器５８（２）の接続部から第
（ｎ−１）の固定抵抗器５８（ｎ−１）と第ｎの固定抵
抗器５８（ｎ）の接続部とジャンパーまたは回路パター
ンにて接続されており、全自動洗濯機の制御回路（図示
せず）に信号を出力する。第一から第ｎの固定抵抗器５
８（１）〜５８（ｎ）、第一から第（ｎ−１）の出力端
子５９（１）〜５９（ｎ−１）にて特性出力回路６０を
構成している。

【０１７５】図２０において６１は第一の固定抵抗器、
６２は第二の固定抵抗器で、電源間に第一の固定抵抗器
６１を電源側にして直列接続されている。６３（１）〜
６３（ｎ）は第三の固定抵抗器で第二の固定抵抗器６２
と並列接続されている。６４は出力端子で第一の固定抵
抗器６１と第二の固定抵抗器６２の接続部と接続されて
おり、全自動洗濯機の制御回路（図示せず）に信号を出
力する。第一の固定抵抗器６１、第二の固定抵抗器６
２、第三の固定抵抗器６３（１）〜６３（ｎ）、出力端
子６４にて特性出力回路６５を構成している。

【０１７６】図２１において６６は第一の固定抵抗器、
６７は第二の固定抵抗器で、電源間に第一の固定抵抗器
６６を電源側にして直列接続されている。６９は出力端
子で第一の固定抵抗６６と第二の固定抵抗器６７の接続
部と接続されており、全自動洗濯機の制御回路（図示せ
ず）に信号を出力する。第一の固定抵抗器６６、第二の
固定抵抗器６７、出力端子６９にて特性出力回路７０を
構成している。

【０１７７】以上のように構成された第９、１０、１
１、１２の実施例の３軸力覚センサについて、以下その
動作について説明する。

【０１７８】第１から第３の実施例および第７の実施例
にて説明したように、洗濯機外槽７の自重および洗濯兼
脱水槽１６内の布重量、水量に応じ、第一から第四の歪
抵抗体ｒ５〜ｒ８の抵抗値は変化する。その変化量は第
一から第四の分圧回路４４，４５，４６，４７の出力と
して電圧変換され、第一、第二の差動増幅回路４８，４
９にて増幅され演算回路５１にて演算加工され出力電圧
Ｖ_out６として出力される。

【０１７９】洗濯兼脱水槽１６内の布重量、水量による
荷重Ｐ₂の変化に対する出力電圧Ｖ_o _ut６を図１７に示
す。

【０１８０】任意の温度Ｔ₂において、荷重Ｐ₂に対する
出力電圧Ｖ_out６の変化特性は曲線Ａの特性を示すが、
周囲温度が変化することにより曲線Ｂや曲線Ｃの様に荷
重Ｐ ₂に対する出力電圧Ｖ_out６はシフトし、その幅は３
軸力覚センサ２４個々において様々であるために、一定
の値を補正することでは完全に補正できず、任意の荷重
Ｐ₂ａにおける出力電圧Ｖ_out６はＶ_out６ａのばらつき
を持つことになる。

【０１８１】しかし、第９の実施例の３軸力覚センサに
おいては、図１８に示す様に、この荷重Ｐ₂ａにおける
出力電圧Ｖ_out６のばらつき幅をあらかじめｎ個に分類
し（Ｖ _out６ａ（１）〜Ｖ_out６ａ（ｎ））、３軸力覚セ
ンサ２４の生産工程において、任意の荷重Ｐ₂ａを加え
た状態において出力電圧Ｖ_out６を検査し、ｎ個のラン
クに分類し、その分類に応じ特性出力回路５７の第一か
ら第ｎのスイッチ５６（１）〜５６（ｎ）のいずれかを
ＯＮすることにより、出力回路５５より演算回路５１の
出力電圧Ｖ_out６の温度特性信号をシリアルまたはパラ
レル信号、電圧または周波数信号にて全自動洗濯機の制
御回路（図示せず）に出力する。

【０１８２】また第１０の実施例の３軸力覚センサにお
いては、出力電圧Ｖ_out６のｎ個の分類に応じ、図１９
に示す特性出力回路６０の第一の固定抵抗器５８（１）
と第二の固定抵抗器５８（２）の接続部から第（ｎ−
１）の固定抵抗器５８（ｎ−１）と第ｎの固定抵抗器５
８（ｎ）の接続部と、第一から第（ｎ−１）の出力端子
５９（１）〜５９（ｎ−１）を接続するジャンパーまた
は回路パターンの、全てまたはいずれか一つを残して切
断することにより、第一から第（ｎ−１）の出力端子５
９（１）〜５９（ｎ−１）のいずれかより、演算回路５
１の出力電圧Ｖ_ou _t６の温度特性信号が、ｎ種類の電圧
信号として全自動洗濯機の制御回路（図示せず）へ出力
される。

【０１８３】また第１１の実施例の３軸力覚センサにお
いては、出力電圧Ｖ_out６のｎ個の分類に応じ、図２０
に示す特性出力回路６５の第三の固定抵抗器６３（１）
〜６３（ｎ）の内いずれか一つまたはｎ個を切断するこ
とにより、出力端子６４より演算回路５１の出力電圧Ｖ
_out６の温度特性信号が、ｎ種類の電圧信号として全自
動洗濯機の制御回路（図示せず）へ出力される。

【０１８４】また第１２の実施例の３軸力覚センサにお
いては、出力電圧Ｖ_out６のｎ個の分類に応じ、図２１
に示す特性出力回路７０の第二の固定抵抗器６７を調整
手段６８で、ｎ種類の抵抗値に調整することにより、出
力端子６９より演算回路５１の出力電圧Ｖ_out６の温度
特性信号が、ｎ種類の電圧信号として全自動洗濯機の制
御回路（図示せず）へ出力される。

【０１８５】以上の様に、本第９の実施例の３軸力覚セ
ンサによれば、特性出力回路５７を第一から第ｎ（ｎは
正の整数）のスイッチ５６（１）〜５６（ｎ）の設定に
応じ、演算回路５１の温度特性信号をシリアルまたはパ
ラレル信号、電圧または周波数信号にて、全自動洗濯機
の制御回路（図示せず）に出力する出力回路５５で構成
することにより、全自動洗濯機の使用環境の常温である
２５℃、低温時例えば１０℃、または高温時４０℃にお
いての荷重Ｐ₂の検出量のばらつきを、出力回路５５の
出力に応じ、個々の３軸力覚センサ２４の特性に応じた
補正をすることができ、温度依存性を極めて少なくする
ことができる。

【０１８６】また、本第１０の実施例の３軸力覚センサ
によれば、特性出力回路６０を電源間に直列に接続され
た第一から第ｎの固定抵抗器５８（１）〜５８（ｎ）
と、それぞれ第一の固定抵抗器５８（１）と第二の固定
抵抗器５８（２）の接続部から第（ｎ−１）の固定抵抗
器５８（ｎ−１）と第ｎの固定抵抗器５８（ｎ）の接続
部と、ジャンパーまたは回路パターンにて接続された出
力端子５９（１）〜５９（ｎ−１）にて構成することに
より、特性出力回路６０より演算回路５１の温度特性信
号を、ｎ種類の電圧信号で全自動洗濯機の制御回路（図
示せず）に出力できる。したがって、マイコンのＡ／Ｄ
変換などで判別することで、個々の３軸力覚センサ２４
の特性に応じた補正が簡単にでき、温度依存性を極めて
少なくすることができる。

【０１８７】また、本第１１の実施例の３軸力覚センサ
によれば、特性出力回路６５を電源間に直列接続された
第一の固定抵抗器６１と第二の固定抵抗器６２と、第二
の固定抵抗器６２と並列接続した第三の固定抵抗器６３
（１）〜６３（ｎ）と、第一の固定抵抗器６１と第二の
固定抵抗器６２の接続部と接続した出力端子６４にて構
成することにより、特性出力回路６５より演算回路５１
の温度特性信号を、ｎ種類の電圧信号で全自動洗濯機の
制御回路（図示せず）に出力できる。したがって、マイ
コンのＡ／Ｄ変換などで判別することで、個々の３軸力
覚センサ２４の特性に応じた補正が簡単にでき、温度依
存性を極めて少なくすることができる。また出力端子６
４は一つですみ制御回路との接続も簡単で、安価なコス
トで実現が可能である。

【０１８８】また、本第１２の実施例の３軸力覚センサ
によれば、特性出力回路７０を電源間に接続した第一の
固定抵抗器６６と、第二の固定抵抗器６７と、第一の固
定抵抗器６６と第二の固定抵抗器６７のいずれか一方ま
たは両方をレーザートリミング等により抵抗値を調整す
る調整手段６８にて構成することにより、特性出力回路
７０より演算回路５１の温度特性信号を、ｎ種類の電圧
信号で全自動洗濯機の制御回路（図示せず）に出力でき
る。したがって、マイコンのＡ／Ｄ変換などで判別する
ことで、個々の３軸力覚センサ２４の特性に応じた補正
が簡単にでき、温度依存性を極めて少なくすることがで
きる。またレーザートリミング等にて出力を調整するた
め調整幅は無数でありよりきめ細かな補正が可能であ
る。

【０１８９】

【発明の効果】以上の様に本発明は略中央に上下方向
に貫通する穴を有し上面の前記穴を中心とした円周上に
複数個の突起を配置した支持体と、前記支持体の前記突
起の上に載置され略中央に上下方向に貫通する穴を有し
下面の前記穴を中心とした円周上に複数個の歪抵抗体を
前記支持体の隣接する２つの突起の間にくるように付着
した弾性板と、前記弾性板の上面に載置され略中央に上
下方向に貫通する穴を有し下面の前記穴を中心とした円
周上に複数個の突部を前記弾性板における前記歪抵抗体
の付着箇所の反対側面部分に当接するように配置し上面
に球面状の凹部を形成した加圧体と、前記加圧体の前記
凹部に載置され前記凹部との接触面が前記凹部に嵌合す
る球面状の凸面になっている滑動部と、前記滑動部に保
持され前記支持体と前記弾性板と前記加圧体のそれぞれ
の穴を貫通し荷重を前記滑動部に伝達する吊り下げ棒と
から構成したことにより、従来の四隅の補強部材全部に
歪センサを設けるものに比べ、歪センサの数を削減する
ことができ、歪センサの取り付け作業時間を短くするこ
とができばかりでなく、歪センサを接続するリード線を
も少なくすることができ、ノイズが重畳する可能性を必
要最小限にとどめることができ、ノイズによる外槽重量
の誤検出を極力防止することができる全自動洗濯機等に
利用される優れた３軸力覚センサを実現できるものであ
る。

【０１９０】また、弾性板を、支持体の突起と当接し複
数個の歪抵抗体を下面に付着した円または多角形のリン
グ状の感圧部と、前記支持体の穴の中心と突起とを結ぶ
直線上かつ前記突起の外周側に配置された連結部を介し
て前記感圧部を支持する回路部とで構成することによ
り、一枚の弾性板上に歪抵抗体と検知回路を配置するこ
とができ、安価で省スペース化を図れるばかりでなく、
歪抵抗体と検知回路の接続距離が短くなり、ノイズによ
る誤検知も防止することができる優れた３軸力覚センサ
を実現できるものである。

【０１９１】また、弾性板の感圧部の歪抵抗体と回路部
を連結部の下面を通る導体パターンで接続するととも
に、前記導体パターンは支持体の突起に接触しない様に
構成することにより、歪抵抗体と検知回路を接続するリ
ード線が不要となり、安価になるばかりでなく、ノイズ
による誤検知も防止することができる優れた３軸力覚セ
ンサを実現できるものである。

【０１９２】また、回路部に、感圧部の各歪抵抗体に対
応する分圧用抵抗器と、前記歪抵抗体と前記分圧用抵抗
器からなる複数個の分圧回路と、前記分圧回路の出力を
入力とする複数個の増幅回路と、前記増幅回路の出力を
入力し演算処理を行う一つ以上の演算回路を配し、前記
分圧回路の分圧用抵抗器を感圧部の歪抵抗体と同一の材
料にて構成したことにより、感圧部の歪抵抗体と回路部
の分圧用抵抗器の抵抗値の温度に対する依存性がほぼ同
一にでき、零点の特性のばらつきの少ない３軸力覚セン
サを実現できるものである。

【０１９３】また、増幅回路の増幅率を決定する回路抵
抗を感圧部の歪抵抗体と同一の材料にて構成したことに
より、感圧部の歪抵抗体と回路部の増幅回路の増幅率を
決定する回路抵抗の抵抗値の温度に対する依存性がほぼ
同一にでき、重量に対する出力の変化特性のばらつきの
少ない３軸力覚センサを実現できるものである。

【０１９４】また、増幅回路を、任意の二つの分圧回路
の出力をそれぞれ入力とする一つ以上の第一の差動増幅
回路と、対向する一対の歪抵抗体が構成する二つの分圧
回路の出力をそれぞれ入力する第二の差動増幅回路にて
構成し、演算回路を前記一つ以上の第一の差動増幅回路
の出力を加算する加算回路により構成したことにより、
洗濯兼脱水槽内の布重量、水量、洗濯機外槽のアンバラ
ンス状態を電圧にて出力することによって、精度良く検
出することができる３軸力覚センサを実現できるもので
ある。

【０１９５】また、増幅回路を、任意の二つの分圧回路
の出力をそれぞれ入力とする一つ以上の第一の差動増幅
回路と、対向する一対の歪抵抗体が構成する二つの分圧
回路の出力をそれぞれの入力とする第二の差動増幅回路
と、外部からの信号により前記第一の差動増幅回路の増
幅率を多段階に変更できる増幅率変換回路にて構成し、
演算回路を前記第一の差動増幅回路の出力を加算する加
算回路により構成したことにより、洗濯兼脱水槽内の布
重量、水量を場合分けして電圧にて出力することによっ
て、測定対象物の重量を精度良く測定できる３軸力覚セ
ンサを実現できるものである。

【０１９６】また、増幅回路を、任意の二つの分圧回路
の出力をそれぞれ入力とする一つ以上の第一の差動増幅
回路と、対向する一対の歪抵抗体が構成する二つの分圧
回路の一方の出力を入力とし、所定のレベルシフトした
値を出力する変換回路と、前記変換回路の出力と前記分
圧回路の他方の出力をそれぞれの入力とする第二の差動
増幅回路により構成したことにより、洗濯機外槽のアン
バランス状態を正確に電圧にて出力することによって、
アンバランス状態を把握することができる３軸力覚セン
サを実現できるものである。

【０１９７】また、回路部に、感圧部の各歪抵抗体に対
応する分圧用抵抗器と、前記歪抵抗体と前記分圧用抵抗
器からなる複数個の分圧回路と、前記分圧回路の出力を
入力とする複数個の増幅回路と、前記増幅回路の出力を
入力し演算処理を行う一つ以上の演算回路と、前記演算
回路の出力信号の特性ばらつきを出力する特性出力回路
を実装したことにより、感圧部の歪抵抗体、回路部の分
圧抵抗器、増幅回路及び演算回路の特性ばらつきをラン
ク分けして出力することができ、個々の特性に応じた適
切な補正のできる３軸力覚センサを実現するものであ
る。

【０１９８】また、特性出力回路を、電源間に直列接続
した複数個の固定抵抗器と、前記固定抵抗器のうち、任
意の二つの固定抵抗器の接続部の電圧を出力する複数個
の出力端子とにより構成したことにより、感圧部の歪
抵抗体、回路部の分圧抵抗器、増幅回路及び演算回路の
温度に対する依存性をランク分けし電圧にて出力するこ
とができ、個々の特性のばらつきデータを電圧にて出力
し、簡単にソフト上にて特性に応じた適切な補正のでき
る３軸力覚センサを実現するものである。

【０１９９】また、特性出力回路を、電源間に直列接続
した第一、第二の固定抵抗器と、前記第一、第二の固定
抵抗器のいずれか一方に並列接続した一つ以上の第三の
固定抵抗器と、第一、第二の固定抵抗器の接続部の電圧
を出力する出力端子とにより構成したことにより、個々
の特性のばらつきの電圧データを出力する出力端子は一
つですみ、安価で、制御回路との接続も簡単な３軸力覚
センサを実現するものである。

【０２００】また、特性出力回路を、電源間に直列接続
した二つの固定抵抗器と、前記二つの固定抵抗器の接続
部の電圧を出力する出力端子と、前記二つの固定抵抗器
のいずれか一方または両方をレーザートリミング等によ
り抵抗値を調整する調整手段とにより構成したことによ
り、個々の特性のばらつきの電圧データの調整幅は無数
でありよりきめ細かな補正が可能な３軸力覚センサを実
現するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例における３軸力覚センサ
を全自動洗濯機に取り付けた場合の上面板、水槽カバー
を除いた状態の上面図

【図２】図１のＢ−Ｂ線断面図

【図３】同第１の実施例における３軸力覚センサの上面
図

【図４】図３のＣ−Ｃ線要部断面図

【図５】同第１の実施例における３軸力覚センサの弾性
板の上面図

【図６】同第１の実施例における３軸力覚センサの動作
を示す概略側面図

【図７】同第１の実施例における吊り下げ棒の連続振れ
による歪抵抗体の抵抗値変化を示す特性図

【図８】同第２の実施例における３軸力覚センサの弾性
板の上面図

【図９】同第３の実施例における３軸力覚センサの弾性
板の下面図

【図１０】同第４の実施例における３軸力覚センサの回
路図

【図１１】同第６の実施例における３軸力覚センサの回
路図

【図１２】同第７の実施例における３軸力覚センサの回
路図

【図１３】同第８の実施例における３軸力覚センサの回
路図

【図１４】同第８の実施例における吊り下げ棒の連続振
れに対する３軸力覚センサの増幅部の出力と演算回路部
の出力を示す特性図

【図１５】同第８の実施例における吊り下げ棒の連続振
れに対する３軸力覚センサの変換回路部の出力と演算回
路部の出力を示す図

【図１６】同第９の実施例における３軸力覚センサの回
路図

【図１７】同第９の実施例における３軸力覚センサの動
作説明図

【図１８】同第９の実施例における３軸力覚センサの動
作説明図

【図１９】同第１０の実施例における３軸力覚センサの
特性出力回路図

【図２０】同第１１の実施例における３軸力覚センサの
特性出力回路図

【図２１】同第１２の実施例における３軸力覚センサの
特性出力回路図

【図２２】従来の歪センサを全自動洗濯機に取り付けた
場合の上面板、水槽カバーを除いた状態の上面図

【図２３】図２２のＡ−Ａ線断面図

【図２４】歪センサの出力変換器の回路図

【図２５】歪センサの検知回路系のブロック図

【図２６】従来の歪センサを全自動洗濯機に取り付けた
場合の要部側面図

【図２７】従来の歪センサを全自動洗濯機に取り付けた
場合の要部上面図

【図２８】従来の歪センサを全自動洗濯機に取り付けた
場合の歪センサの動作を示す概略側面図

【符号の説明】

２洗濯機外枠３吊り下げ棒５補強部材２４３軸力覚センサ２５支持体２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ突起２６弾性板２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄ歪抵抗体２８加圧体２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，２８ｄ突部２９滑動部３０感圧部３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ連結部３２回路部３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄ導体パターン３３ｅ，３３ｆ，３３ｇ，３３ｈ導体パターン３４，３５，３６，３７分圧回路４４，４５，４６，４７分圧回路３８，３９，４０，４１増幅回路４２，５１演算回路４８，４９，５０，５２，５３差動増幅回路５２ａ，５２ｂ，５３ａ，５３ｂ増幅率変換回路５４変換回路５７，６０，６５，７０特性出力回路５６（１）〜５６（ｎ）スイッチ５８（１）〜５８（ｎ）固定抵抗器６１，６２，６３（１）〜６３（ｎ），６６，６７固
定抵抗器５９（１）〜５９（ｎ−１），６４，６９出力端子６８調整手段ｒ１，ｒ２，ｒ３，ｒ４，ｒ５，ｒ６，ｒ７，ｒ８歪
抵抗体ＲＳ１，ＲＳ２，ＲＳ３，ＲＳ４リレースイッチ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】略中央に上下方向に貫通する穴を有し上
面の前記穴を中心とした円周上に複数個の突起を配置し
た支持体と、前記支持体の前記突起の上に載置され略中
央に上下方向に貫通する穴を有し下面の前記穴を中心と
した円周上に複数個の歪抵抗体を前記支持体の隣接する
２つの突起の間にくるように付着した弾性板と、前記弾
性板の上面に載置され略中央に上下方向に貫通する穴を
有し下面の前記穴を中心とした円周上に複数個の突部を
前記弾性板における前記歪抵抗体の付着箇所の反対側面
部分に当接するように配置し上面に球面状の凹部を形成
した加圧体と、前記加圧体の前記凹部に載置され前記凹
部との接触面が前記凹部に嵌合する球面状の凸面になっ
ている滑動部と、前記滑動部に保持され前記支持体と前
記弾性板と前記加圧体のそれぞれの穴を貫通し荷重を前
記滑動部に伝達する吊り下げ棒とからなる３軸力覚セン
サ。
【請求項２】弾性板を、支持体の突起と当接し複数個
の歪抵抗体を下面に付着した円または多角形のリング状
の感圧部と、前記支持体の穴の中心と突起とを結ぶ直線
上かつ前記突起の外周側に配置された連結部を介して前
記感圧部を支持する回路部とで構成した請求項１記載の
３軸力覚センサ。
【請求項３】弾性板の感圧部の歪抵抗体と回路部を連
結部の下面を通る導体パターンで接続するとともに、前
記導体パターンを支持体の突起に接触しないように構成
した請求項２記載の３軸力覚センサ。
【請求項４】回路部に、感圧部の各歪抵抗体に対応す
る分圧用抵抗器と、前記歪抵抗体と前記分圧用抵抗器か
らなる複数個の分圧回路と、前記分圧回路の出力を入力
とする複数個の増幅回路と、前記増幅回路の出力を入力
し演算処理を行う一つ以上の演算回路を配し、前記分圧
回路の分圧用抵抗器を感圧部の歪抵抗体と同一の材料に
て構成した請求項２記載の３軸力覚センサ。
【請求項５】増幅回路の増幅率を決定する回路抵抗を
感圧部の歪抵抗体と同一の材料にて構成した請求項４記
載の３軸力覚センサ。
【請求項６】増幅回路を、任意の二つの分圧回路の出
力をそれぞれの入力とする一つ以上の第一の差動増幅回
路と、対向する一対の歪抵抗体が構成する二つの分圧回
路の出力をそれぞれの入力とする第二の差動増幅回路に
て構成し、演算回路を前記第一の差動増幅回路の出力を
加算する加算回路により構成した請求項４記載の３軸力
覚センサ。
【請求項７】増幅回路を、任意の二つの分圧回路の出
力をそれぞれの入力とする一つ以上の第一の差動増幅回
路と、対向する一対の歪抵抗体が構成する二つの分圧回
路の出力をそれぞれの入力とする第二の差動増幅回路
と、外部からの信号により、前記第一の差動増幅回路の
増幅率を多段階に変更できる増幅率変換回路にて構成
し、演算回路を前記第一の差動増幅回路の出力を加算す
る加算回路により構成した請求項４記載の３軸力覚セン
サ。
【請求項８】増幅回路を、任意の二つの分圧回路の出
力をそれぞれの入力とする一つ以上の第一の差動増幅回
路と、対向する一対の歪抵抗体が構成する二つの分圧回
路の一方の出力を入力とし、所定のレベルシフトした値
を出力する変換回路と、前記変換回路の出力と前記分圧
回路の他方の出力をそれぞれの入力とする第二の差動増
幅回路により構成した請求項４記載の３軸力覚センサ。
【請求項９】回路部に、感圧部の各歪抵抗体に対応す
る分圧用抵抗器と、前記歪抵抗体と前記分圧用抵抗器か
らなる複数個の分圧回路と、前記分圧回路の出力を入力
とする複数個の増幅回路と、前記増幅回路の出力を入力
し演算処理を行う一つ以上の演算回路と、前記演算回路
の出力信号の特性ばらつきを出力する特性出力回路を実
装した請求項２記載の３軸力覚センサ。
【請求項１０】特性出力回路を、電源間に直列接続し
た複数個の固定抵抗器と、前記固定抵抗器のうち、任意
の二つの固定抵抗器の接続部の電圧を出力する複数個の
出力端子とにより構成した請求項９記載の３軸力覚セン
サ。
【請求項１１】特性出力回路を、電源間に直列接続し
た第一、第二の固定抵抗器と、前記第一、第二の固定抵
抗器のいずれか一方に並列に接続した一つ以上の第三の
固定抵抗器と、第一、第二の固定抵抗器の接続部の電圧
を出力する出力端子とにより構成した請求項９記載の３
軸力覚センサ。
【請求項１２】特性出力回路を、電源間に直列接続し
た二つの固定抵抗器と、前記二つの固定抵抗器の接続部
の電圧を出力する出力端子と、前記二つの固定抵抗器の
いずれか一方または両方をレーザートリミング等により
抵抗値を調整する調整手段とにより構成した請求項９記
載の３軸力覚センサ。