JPS63223530A - 重量検出装置 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、物の重量を計量する秤に関し、特に、それか
ら物の重量を検出し、その重量情報を応用して機能や性
能を向上させる目的の重量検出装置応用機器に関するも
のである。たとえば重量情報を有効に利用するものとし
て加熱調理機器があり、加熱室内の食品の重量を検出し
それに応じた最適の加熱時間、加熱出力等自動化し、か
つ調理性能を向上させるという応用がなされている。

従来の技術 被加熱物の食品の重量を測定して、加熱を制御する重量
検出装置を備えた加熱調理器はすでに公知であり、なか
でも電子レンジにおいては自動解凍などの調理の自動化
の分野で広く応用されている。

第５図は従来のロバ−パル機構を備えた重量検出装置の
原理説明図である。１は食品を載置する載置台であるが
、実際にユーザーが載置台の上に食品を載せる場合、中
央部に載せるとは限らない。

従って、食品の荷重を載置位置に無関係に正確に重量検
出素子６に伝達する機構が必要である。これを実現する
ための荷重伝達機構として既に秤の分野では公知である
ロバ−パル機構を利用する場合が一般的である。二枚の
平行運動金具２は互いに平行になるように４本の連結ピ
ン３で固定金具４および可動金具５に連結されている。

連結ピン３と各部品とは適度のクリアランスをもって連
結されており摺動自在になっている。これがいわゆるロ
バ−パル機構である。動作としては、可動金具５に固定
して取り付けられた載置台１が鉛直方向にのみストロー
クをもち食品の載置位置に関係なく荷重が正確に重量検
出素子６に伝達され載置位置の差による誤差（以後、位
置器差）は著しく低減される。この例ではロバ−パル機
構で伝達すれた荷重は、衝撃吸収用の板ばね８おｊび荷
重伝達手段７を介して重量検出素子６に印加される。

しかし、昨今の市場における小型計量指向への要望に応
えるべく部品の小型化への検討が必要になってきたため
、ロバ−パル機構を省略化し、そのために生じる位置誤
差を、載置台を一回転させることによって平均化し低減
する技法などが考案されている。幸い、電子レンジでは
食品の加熱むらを軽減する目的から載置台を回転させる
ためモーターを備えているものが多くそれを利用して実
現することができる。このロバ−パル機構を省略化した
従来の重量検出装置の一例を第６図に示す。

載置台の上に載せられた荷重Ｗはモーター９のスラスト
方向にスムーズに変移可能な回転軸１ｏを通じて重量検
出素子６と重量伝達部材７からなる重量検出手段に伝達
される。なお重量検出素子６は取り付は金具１６に載せ
られ固定されている。

それでは重量検出手段の構造と原理をさらに第４図も参
照して説明する。まず重量検出素子６は上下二枚のアル
ミナのようなセラミックを材料とするダイアフラム１１
をガラス等の化学的、物理的に特性の安定した絶縁材料
を用いたスペーサ１３を挿んで微小ギャップで張り合わ
せ各々の対向するダイアフラムの表面に電極１藝を張り
付けた構造で電気的にはコンデンサを構成している。さ
らに重量検出素子６の上に重量伝達部材７が載せられ重
量検出手段は構成されている。次に原理であるが、重量
伝達手段７に伝達された荷重はダイアフラムＩＩ（７）
上側と荷重伝達部材７との接触面積で規定される一定加
圧面積で重量検出素子６を加圧しそれによるダイアフラ
ムＩＩのたわみを電極１２間のギャップ変化すなわち静
電容量の変化として検出し重量を求めるものである。こ
こでは荷重伝達部材７を介して重量検出素子６を加圧し
ているが原理的には重量検出素子６に直接回転軸ＩＯを
接触させても可能である。

発明が解決しようとする問題点 ところが、このような重量検出装置においては、重量伝
達部材７と回転軸ＩＯが接触しているためモーター回転
中には常に大きな摩擦力が重量伝達部材７にかかる。ま
た電子レンジの場合などは煮込み用のキャセロールなど
、重量が４＃をこえるような大きな負荷が載置されるこ
とも多いため著しく重量伝達部材７が摩耗し、検出精度
の劣化あるいは破壊が生じることも予測される。さらに
摩耗が進行すれば、重量伝達部材７は完全に消耗して重
量検出素子６にまで摩耗が及び、最終的に破壊に到るこ
とも予想される。前述した回転軸１０で重量検出素子６
をダイレクトにうける場合は、さらに条件的に悪いこと
はいうまでもない。

また、このような構造では衝撃吸収手段がなく、回転軸
１０に加えられた衝撃荷重によって重量検出素子６が破
壊する可能性もある。一般的には回転軸ＩＯはセラミッ
クを材料とする場合が多く強固であるが、重量検出手段
、即ちセンサーと呼ばれるものについては概して構造的
に強度確保が難しいものが多く耐衝撃性についての信頼
性は低い。

このような点がロバ−パル機構を省略化するうえでの大
きな課題となっていた。

本発明はこのような従来の問題点を解消するものであり
、食品の荷重によるモーターの回転軸の支持方向への変
移を回転軸と非接触で重量検出手段に伝達することがで
き、かつ簡単な構成で衝撃吸収機能を実現したものであ
り、耐久性、耐衝撃性に優れかつコンパクトな重量検出
装置を供給するものである。

問題点を解決するための手段 本発明の重量検出装置は、被測定物を載置する載置台を
支持し、回転可能でかつスラスト方向に所定量変移する
回転軸をもったモーターと、その回転軸を受ける第１の
弾性体と、さらに第１の弾性体を介して回転軸のスラス
ト方向の荷重を受けある電気的物理量に変換する重量検
出手段と、さらにその重量検出手段を受ける第２の弾性
体を備え、モーターを回転しながら重量検出手段によっ
て検出した電気的物理量を処理し重量を検出する構成を
もったものである。

作　　用 本発明の重量検出装置は、板ばねのような弾性体を第１
の弾性体として用いることによって、回転軸のスラスト
方向への変移は自在になっている。

第１の弾性体の応力によるある程度の荷重伝達ロスは生
じるが食品の荷重による回転軸の支持方向への変移をほ
ぼ正確に重量検出手段に伝達することができる。しかも
このような構成では回転軸と重量検出手段が直接接触す
ることがないため回転軸の摺動による摩耗という従来の
問題は全く生じなくなり、耐久性は飛躍的に向上する。

また重量検出手段を第２の弾性体でさらに受けており、
この第２の弾性体が重量検出手段に加わる衝撃荷重を吸
収し重量検出手段の破壊を防止している。

実施例 以下、本発明の重量検出装置を図面を参照して説明する
。第２図は本発明の重量検出装置を搭載した重量検出機
能を備えた電子レンジの外観斜視図である。本体２２の
前面には開閉自在に扉体２３が軸支され、操作パネル上
には調理の種類の選択および調理時間の設定等行うキー
人力部２４および使用者が動作状態をモニー、あるいは
対話をはかるための表示管２９が具備されている。第３
図は重量検出機能付電子レンジのシステムを表すブロッ
ク図である。２５は加熱室、２６は食品、ｌは食品２６
を載置するための載置台でモーターによって回転駆動さ
れ電波分布による加熱調理むらを改善している。２７が
第４図に分解斜視図として示す重量検出手段でありダイ
ヤフラム■１、電極Ｉ２、スペーサ１３からなる重量検
出素子６と重量伝達手段７からなり食品２６の荷重を受
は電気的信号に変換する。３０はマイクロコンピュータ
−２８とのインターフェイス回路でマイクロコンピュー
タ−が検出可能な電気信号に変換して伝達する。マイク
ロコンピュータ−２８はその信号から所定の演算を行っ
て重量を求める。３１は高周波電力を加熱室２５内に出
力するマグネトロン、３２はそのマグネトロン３Ｉをド
ライブするマグネトロン駆動回路、３ａは商用電源、３
４はマグネトロン３１への電力供給を制御するためのリ
レーである。

そこで、使用者がキー人力部２４から調理を選択シてマ
イクロコンピュータ−２８が食品２６の重量を検出して
さらに、その重量情報から所定の演算を行い調理時間や
調理プロセス、加熱パターンというようなものを自動的
に決定する。重量検出装置は電子レンジにおいてこのよ
うなアプリケーションがなされている。

第１図に本発明の一実施例の重量検出装置の機構部分の
要部部分断面図である。９は載置台１を回転させるため
のモーター、ＩＯはその回転軸で載置台１を支持し、軸
支え部３５Ａと軸支え部３６によって鉛直方向に支えら
れている。また各々の接触部分については適度のクリア
ランスをもだせ、また場合によっては潤滑油などを塗布
して摩耗性、摺動性を向上させである。モーター９の駆
動源は永久磁石と複数のコイルからなる同期モーターで
電源の周期に同期して回転し、さらに歯車２０．２１等
の複数の歯車を用い低速度、高トルク化をはかっている
。また回転軸１０には貫通孔を設け、軸止めピン１９が
差し込まれており、回転軸１０の脱落を防止している。

いま、載置台Ｉの上に載せられた食品２６の荷重は回転
軸１０を通じて支持方向に伝達され、固定金具■６に支
持された板ばね１７を介して重量検出素子６の上に載置
された重量伝達部材７を押す。原理についでは前述した
ように、印加された荷重に比例して静電容量が変化す葛
もので、詳細は割愛する。この静電容量はリード線層５
によって外部のインク−フェイス回路３０に取り出され
マイクロコンピュータ−２８の検出可能な周波数情報に
変換される。マイクロコンピュータ−２８はモーター９
を回転させながら周波数を検出し一回転の平均データを
検出することによって位置器差、あるいは回転軸１０の
機械的なヒステリシスを取り除き正確な重量を求めてい
る。重量検出素子６はリング状の素子マウント−９に載
せられている。この素子マウント１９はダイアフラムの
下側から荷重が加わらないように底部に空間を設は直受
けを避けるものである。１４は電気的に重量検出素子６
をシールドする素子カバーである。これらの素子カバー
１４、重量伝達部材７、重量検出素子６、素子マウント
＋９という部品は板ばね１７と同様に固定金具１８に支
持された板ばね１８の上にマウントして固定されている
。

このようにすれば回転軸１０と重量伝達部材７が非接勉
でしかも荷重を重量伝達部材７に伝達することができ、
重量伝達部材７ならびに重量検出素子６が摺動して摩耗
したり、破壊したりするという問題は全く発生しなくな
る。また、重量検出素子６はアルミナのようなセラミッ
ク材料のため衝撃荷重に対しては非常にもろく破壊しや
すいが、重量検出素子６をマウントしている板ばねＩ８
によってその衝撃が吸収され、重量検出素子６が破壊す
るという問題についても非常に有利である。

また過大荷重が印加されたときにはモーター内部の軸止
めピン１９がモーター、底部に失当たりして重量検出素
子６に加わる荷重を制限しており、重量検出素子６は厳
重に保護されている。

なお、板ばねＩ７は弾性体であるため回転軸１０に対し
て応力をもち、重量検出素子６の感度を純らす結果とな
るため、ダイアフラム１１の弾性定数より、充分小さく
することが望ましい。

発明の効果 以上のように、本発明の重量検出装置は、モーターの回
転軸の支持方向に伝達される荷重を検出しそれをモータ
ーを回転させることにより、機械的なヒステリシスによ
る誤差を取り除いたり、位置器差を平均化したりして正
確な重量を求めるもので、回転軸と重量検出手段との間
に第１の弾性体を介し、また重量検出手段は第２の弾性
体の上に載置する構成のものである。したがって、回転
軸を通じて伝達される鉛直方向の荷重は直接、回転軸と
重量検出手段とが接触することなく重量検出手段に伝達
されるため、回転軸による摩擦や振動によって重量検出
手段が摩耗したり、破壊したりするという問題は全く発
生しなくなり耐久性の面で著しく向上する。しかも、第
２の弾性体の働きにより、衝撃荷重によって重量検出手
段が破壊することも防止しておりさらに信頼性は向上す
る。

これにより、ロバ−パル機構を省略化したコンパクトで
しかも耐久性、信頼性に優れた重量検出装置を実現する
ことが可能となり、実用上極めて有利なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における重量検出装置の要部
部分断面図、第２図は同重量検出装置を搭載した重量検
出機能付電子レンジの外観斜視図、第３図は同電子レン
ジのシステムブロック図、第４図は同重量検出装置の重
量検出手段の分解斜視図、第５図は従来のロバ−パル機
構を備えた重量検出装置の正面図、第６図は従来のロバ
−パル機構を省略化した重量検出装置の要部部分断面図
である。 １・・・・・・載置台、６・・・・・・重量検出素子、
７・・・・・・重量伝達部材、９・・・・・・モーター
、１０・・・・・・モーター、１７．１８・・・・・・
板ばね、２６・・・・・・食品、２７・・・・・重量検
出手段、２８・・・・・マイクロコンピュータ−１３０
・・・・・・インターフェイス回路。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　はめ目名ｇ−
一一皇量梗工素子 ７−−一皇量イ云達部才ｔ ９−　　モー７− １０−一一凹転輪 １１、／Ｂ　−一−オ及、ノ（メト 第１図 ／／　　　　　　　　　　　／ど　　　　　　　　ρ？
第２図 の　　　　　　　　　　　　（ 第４図 ７−里量仏逢師材 第５図 ！ 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 被測定物を載置するための載置台と、前記載置台を支持
   しかつ支持方向に所定量の変移をもつ回転可能な支持回
   転軸と、前記支持回転軸を回転駆動するための回転駆動
   手段と、前記支持回転軸を支持しその支持方向に変移す
   る第１の弾性体と、前記支持回転軸の支持方向に伝達さ
   れる荷重を前記第１の弾性体を介して支持し、その荷重
   に対応した電気的物理量に変換する荷重検出手段と、前
   記荷重検出手段からの電気的物理量から重量を検出する
   重量検出回路と、前記荷重検出手段を支持し、かつ前記
   支持回転軸の支持方向に変移する第２の弾性体とを備え
   た重量検出装置。