JPS6042620A - 歪ゲ−ジ式体重計 - 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】 （イ）産業上の利用分野 この発明は、歪ゲージにより体重を測定して表示する歪
ゲージ式体重針に関する。

（ロ）従来技術 従来の体重針では、人が荷重台上に乗る位置によって測
定値に誤差を生じるものがある。　また構造の複雑なも
のが多い。

（ハ）発明の目的 この発明は、人が荷重台上に乗る位置の影響を受けるこ
となく正確に体重を測定可能で、かつ構造が簡単な体重
計を提供することを目的とする。

に）発明の構成 この発明の歪ゲージ式体重計は、屈曲可能に両端部分を
支持された一対のビーム、それらビームの上面および／
または下面の中央部分に付設された歪ゲージ、両ビーム
の両端の支持位置と中央の歪ゲージ位置の間であってか
つ支持位置から等しい距離の位置にそれぞれ配設された
荷重台受具、それら荷重台受具で支持された荷重合、前
記歪ゲージの出力信号を体重信号に変換する変換回路お
よび体重信号に基いて体重を表示する表示器を具備して
構成される。

（ホ）実施例 第１図に示す（１）は、この発明に係る歪ゲージ式デジ
タル体重計の一実施例であり、測定ユニット（２）と信
号処理ユニット（３）とこれらを接続するケーブル（４
）とからなっている。　荷重合（５）上に乗った人の体
重が表示器（６）にデジタル表示される。

第２図は測定ユニット（２）から荷重合（５）を外した
ところを示す平面図であ卦、第３図は第２図のＡ−Ａ’
断面図、第４図は第２図のＢ　−Ｂ’断面図である。　
ただし、第３図および第４図では荷重合（５）を装着し
ている。

＋７１　、（７’）は板状のビームであって同材料、同
寸法で、それぞれ両端部分を円柱支持部材（８１（９１
、（８’）（９′）で支持されている。　ビーム材料と
してはたとえば一般鋼材が挙げられる。　ビーム（７）
および（７′）と円柱部材（８）　、　＋９＋および（
８’）、（９’）とは、それぞれ固定ピン（ｌα、０１
）および（ｉｏ’　）　、　（１１’　）により固定さ
れている。　また円柱支持部材（８１、（９）　、　（
８’）、（９’）は、それぞれ位置規制用ツメ（１２１
、（１３）　、　０２’）、（ｔａ′）で位置ズレを防
止されている。　円柱支持部材（８１（９１問および（
８’）、（９’）間の距離はいずれもｔである〔第６図
参照〕。

ビーム＋７１　、（７’）の上面および下面の中央位置
〔第５図参照〕には、それぞれ歪ゲージｆ１４Ｈ均、（
１４’Ｘ１５’）３− が付設されている。　これら歪ゲージ（１４１（１５１
（１４’Ｘ１５’）は配線αｅによってブリッジ回路〔
第７図参照〕に接続され、そのブリッジ回路の４つの節
点はケーブル（４）によって信号処理ユニット（３）に
導出されている。

（１７）　（１み、（１７′）（１８′）は、球体の荷
重台受具であり、ビーム＋７）　、（７つに取り付けら
れたホルダ（ＩＨ）　、（１９’Ｘ２０’）によってビ
ーム＋７１　、（７つに対して位置決めされている。　
第５図はこの取り付は状態を詳しく示したものである。

　荷重台受具（ｌり、　（ｆｉｌｌ　、（１７’）、（
１８’）と円柱支持部材Ｔ８＋　、　＋９１　、（Ｉｆ
）、（９’）との各々の距離はいずれもａにされている
〔第６図参照〕。　なお、ビーム＋７１（７’）に円孔
を設けて球体の荷重受具（１つ（１印（１７す（ｉｓ’
）をその円孔で保持してもよい。

球体の荷重台受具０η（１８）（１７’Ｘ１８’）上に
、荷重合（５）が載置される。

（２１）は下ケース、いはクッション、（至）はスプリ
ングである。

さて、荷重合（５）に人が乗ると、その体重Ｗは４ケ所
の荷重台受具０η、　Ｑ８）および（１７’）、（１８
つにより４４一 つの点荷重Ｗ１児および鬼、Ｗに分割されてビーム（７
）および（７′）に伝えられる。　すなわち、Ｗ　＝　
Ｗ、十嶌十児」−児・・・・・・・・・・・・・・・・
・・（りである。

点荷重Ｗ２％および鬼１ｗがそれぞれビーム（７）およ
び（７′）にかかる状態は第６図に示すようであるが、
このときのビーム（７）および（７′）の中央部分の歪
ε、およびε、は、ビーム（７）および（７つの幅をす
。

高さをり、縦弾性係数をＥとしたとき、で与えられる。

　これら歪ε１およびε、はビーム（７）および（７′
）の上面と下面とで符号が逆になるから、歪ゲージ（１
４１が受ける歪を＋ξ、とすれば、歪ゲージαωでは−
６，にな９、また歪ゲージ（１４１’では＋６、歪ゲー
ジ（旧′では−ξ、となる。

一方、第７図のように、歪ゲージ（１４）の両端に歪ゲ
ージ（１ωと（１５’）の一端がそれぞれ接続され、か
つ歪ゲージ０５）と（１５’）の他端間に歪ゲージ（１
４’）が接続されてブリッジ回路■が構成されている。

　そこで歪ゲージ（１滲、Ｏ８，（１４’）、（１５’
）の抵抗値をそれぞれＲ，、Ｒ，、Ｒ，、Ｒ，とし、供
給電圧をＶとすると、出力電圧ｅは、 となる。

歪ゲージの抵抗値Ｒは、初期抵抗をＲＱ　ｌゲージ率を
に、歪をｅとしたとき、一般にＲ＝Ｒ，、（１十ｔ　Ｋ
　）で与えられるから、各抵抗値Ｒ１ｌ　Ｒ１ｔ　Ｒ，
Ｉｎ２は、 Ｒ，＝Ｒ，（１＋ε、Ｋ）・・・・・・・・・・・・・
・・・・・（Ｖ）Ｒ，＝Ｒ，（１−＃、Ｋ　）・・・・
・・・・・・・・・・・・・・（ＶＯＲ，＝Ｒ，（１−
＃、Ｋ　）・・・・・・・・・・・・・・・・・・（ｖ
ｌｌ）Ｒ，＝Ｒ，（１＋ｇ、Ｋ）・・・・・・・・・・
・・・・・・・・（ｖｌｌ）である。

（ｖ）〜（ｖｌ）式を■式に導入すると、幹）式は、と
なる。　この（１×）式に（ｌｉ）式と（１）式を導入
すると、となる。　この（×）式にさらに（１）式を導
入すると、となる。　− すなわち、ブリッジ回路（至）の出力電圧ｅは、体重Ｗ
にのみ依存しており、各点荷重％　＋　ｗｔ　Ｖｌｓ　
を児の配分には無関係である。

第８図は上記体重計（１）の信号処理系統図である。

上述したブリッジ回路（至）からなるセンサー（１の出
力はアンプ（４１）で増幅され、Ａ／Ｄコンバータ（６
）でデジタル量に変換され、マイクロコンピュータ（的
で体重に換算され、ディスプレイ（様でデジタル表示さ
れる。　操作キー（ａは、マイクロコンピュータ（４３
における換算演算の校正などの操作を行うためのもめで
ある。

なお、上記説明から理解されるように、要するにビーム
（７）における歪ｅ１とビーム（７′）における歪ξ。

７− とが加算されればよいから、ビーム（７）および（７’
）Ｋ少なくとも１ケづつ歪ゲージを付設し、かつ歪ｅ１
およびｅ、が加算されるように画歪ゲージを結線すれば
よい。

第９図は、この発明に係る歪ゲージ式デジタル体重針の
他の実施例の第２図相当図である。　上記実施例の体重
計（１）と異なる点は、ビーム＋７１　（７’）の長手
方向に付設されている歪ゲージ（１４１、Ｏ５１、（１
４’）。

（１５’）に加えてそれらに直交する方向にそれぞれ歪
ゲージ１５１）、輸、　（５１’）　、　（５２’）が
付設されており、それらが第１０図に示すようなブリッ
ジ回路■を構成していることである。

歪ゲージ（１４１（５（Ｍ’）Ｑｓつによるブリッジ回
路の出力電圧０ａは、ビーム＋７１　（７’）の歪によ
る出力成分ｅｓと温度による熱出力成分ｅｔがあり、 ’ａ　＝　ｅａ　＋ｅｔ　・・・・・・・・・・・・・
・・・・・０ｄｉ）とあられしうる。　ここで熱出力成
分ｅｔが誤差要因となりうる。

一方、歪ゲー’）　ｃｉｌ）ｅａ３（５１’Ｘ５２’）
Ｋ　ヨル７’　リフ　シ回路の出力電圧（ｌｄは、歪ゲ
ージの感度が長手方向に対８− となることによって、 ００ とあられしうる。　（ｘｌｌ）式と（ｘｌｌｉ　）から
、ｅｏ”　ｅａ　ｅｄ　１８Ｂ　”’　（ｘｌｖ）とな
り、誤差要因となる熱出力成分ｅｔを消去できることが
分る。

上記（ｘｌｖ）式の演算は、マイクロコンピュータ（４
１が切替スイッチ（６１を切り替えてｅａとｅｄとを別
個に読み込んだ後、マイクロコンピュータ（ａ内にて行
われる。

以上の結果、温度による誤差がキャンセルされるので、
高精度の測定を行うことができる。

（へ）発明の効果 この発明の歪ゲージ式体重計によれば、荷重台上に人が
乗る位置による影譬を受けることなく正確に体重を測定
できる。　しかも構造が簡単であるから、製造しやすく
、また薄屋化および軽量化を図りやすいという効果もあ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の歪ゲージ式体重計の一実施例の外観
図、第２図は第１図に示す歪ゲージ式体重針の測定ユニ
ット（荷重合を除く）の平面図、第３図は第２図のＡ−
に断面図、第４図は第２図のＢ　−Ｂ’断面図、第５図
は第１図に示す歪ゲージ式体重針のビームの一端部分の
拡大斜視図、第６図はビームにかかる荷重状態を示す模
式図、第７図は第１図に示す歪ゲージ式体重計の歪ゲー
ジによるブリッジ回路の回路図、第８図は第１図に示す
歪ゲージ式体重計の信号処理系統のブロック図、第９図
はこの発明の歪ゲージ式体重計の他実施例の第２図相当
図、第１θ図は同第７図相当図である０ （１）・・・・・・・・・歪ゲージ式体重計、（５）・
・・・・・・・・荷重合、（６）・・・・・・・・・表
示器、（７）　（７’）・・・・・・・・・ビーム、＋
８Ｈ９）　（８’）（９′）・・・・・・・・・円柱支
持部材、（１４）Ｏ５（１４’Ｘ１５’）（５１）１５
２１　（５１’）（５２’）・・・・・・・・・歪ゲー
ジ、（１７）＋１Ｈ１（１７’Ｘ１８’）・・・・・・
・・・荷重台受具、ｃ！ｌ輸・・・・・・・・・ブリッ
ジ回路、（［・・・・・・・・・センサ＋１．　（４］
）・・・・・・・・・アンプ、■・・・・・・・・・Ａ
／Ｄコンバータ、（財）・・・・・・・・・マイクロコ
ンピュータ、（４４）・・・・・・・・・ディスプレイ
０

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｌ　屈曲可能に両端部分を支持された一対のビーム、そ
   れらのビームの上面および／または下面の中央部分に付
   設された歪ゲージ、両ビームの両端の支持位置と中央の
   歪ゲージ位置の間であってかつ支持位置から等しい距離
   の位置にそれ・それ配役された荷重台受具、それら荷重
   台受具で支持された荷重台、前記歪ゲージの出力信号を
   体重信号に変換する変換回路および体重信号に基いて体
   重を表示する表示器を具備して女る歪ゲージ式体重計。 ２　歪ゲージが、互いに直交する２個の歪ゲージの組み
   合せからなる請求の範囲第１項記載の歪ゲージ式体重針
   。 ３　ビームが、両端部分を円柱支持部材にて支持されて
   なる請求の範囲第１項又は第２項に記載の歪ゲージ式体
   重計〇 グ　荷重台受具が、球体である請求の範囲第１項〜第３
   項のいずれかに記載の歪ゲージ式体重計。 ５　歪ゲージが　一対のビームの各々の上面および下面
   にそれぞれ付設され、一方のビームの上面に付設された
   歪ゲージの両端にそのビームの下面に付設された歪ゲー
   ジの一端と他方のビームの下面に付設された歪ゲージの
   一端がそれぞれ接続されかつ一方のビームの下面に付設
   された歪ゲージの他端と他方のビームの下面に付設され
   た歪ゲージの他端の間に他方のビームの上面に付設され
   た歪ゲージが接続されてブリッジ回路を構成してなる請
   求の範囲第１項〜第４項のいずれかに記載の歪ゲージ式
   体重計。