WO2018150994A1 - センサ一体型軸支持構造およびセンサ構造体 - Google Patents

センサ一体型軸支持構造およびセンサ構造体 Download PDF

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WO2018150994A1
WO2018150994A1 PCT/JP2018/004328 JP2018004328W WO2018150994A1 WO 2018150994 A1 WO2018150994 A1 WO 2018150994A1 JP 2018004328 W JP2018004328 W JP 2018004328W WO 2018150994 A1 WO2018150994 A1 WO 2018150994A1
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axis
strain
axis direction
sensor
strain gauge
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PCT/JP2018/004328
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English (en)
French (fr)
Inventor
奎 李
佐藤　聡
Original Assignee
ミネベアミツミ株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G01L5/16—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring several components of force
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H7/00—Devices for suction-kneading massage; Devices for massaging the skin by rubbing or brushing not otherwise provided for

Definitions

  • the present invention relates to a sensor-integrated shaft support structure and a sensor structure, and more particularly to a sensor-integrated shaft support structure and a sensor structure for detecting a load applied to a massaging ball of a massage machine.
  • a strain gauge is attached to an arm that supports a kneading ball provided in a treatment unit, and a reaction force acting on the kneading ball is detected by the strain gauge.
  • a reaction force acting on the kneading ball is detected by the strain gauge.
  • an object of the present invention is to provide a sensor-integrated shaft support structure and a sensor structure that can detect a load applied to an object more accurately than in the past.
  • a three-dimensional X-axis direction and Y-axis direction are applied to an object attached to a plate-like flat support plate according to an external load.
  • a holding body that is movably held in the Z-axis direction, and a three-axis force sensor that detects a load on the object in a state of being integrally attached to the support plate, the three-axis force sensor comprising: In order to detect a force component in the X-axis direction with respect to one surface of the shaft portion that supports the object, a strain body portion that receives a load on the object via the shaft portion, and the strain body portion.
  • the Z-axis direction force component between the Y-axis strain gauge and the Y-axis strain gauge Characterized in that it comprises a one Z-axis strain gauge affixed to a surface of the strain body portion.
  • the X-axis strain gauge and the Y-axis strain gauge are arranged substantially orthogonal to each other, and the Z-axis strain gauge is predetermined from the X-axis strain gauge and the Y-axis strain gauge. It is arrange
  • the object attached to the plate-like flat support plate is movably held in the three-dimensional X-axis direction, Y-axis direction, and Z-axis direction in accordance with an external load.
  • a support arm having a flat sensor mounting surface formed integrally with the holding body and bent away from the holding body; and the object mounted on the sensor mounting surface of the support arm.
  • a triaxial force sensor for detecting a load on the object, and the triaxial force sensor receives a load on the object in a state of being mounted on the sensor mounting surface of the support arm, and the strain generating body.
  • An X-axis strain gauge attached to detect the X-axis direction force component on one surface of the body part, and a Y-axis direction force component detected on one surface of the strain body part Y-axis strain gauge affixed for , Characterized in that it comprises a Z-axis strain gauge affixed to one surface of the strain generating body in order to detect the Z-axis force component.
  • a through hole is formed in the sensor mounting surface of the support arm.
  • each of the X-axis strain gauge, the Y-axis strain gauge, and the Z-axis strain gauge has a strain in which each grid length appears on one surface of the strain generating body portion as a change in voltage. It is arranged in the obtained direction.
  • the object attached to the plate-like flat support plate is movably held in the three-dimensional X-axis direction, Y-axis direction, and Z-axis direction in accordance with an external load.
  • a support arm having a flat sensor mounting surface formed integrally with the holding body and bent away from the holding body; and the object mounted on the sensor mounting surface of the support arm.
  • a triaxial force sensor for detecting a load on the object, wherein the triaxial force sensor receives a load on the object in a state of being mounted on the sensor mounting surface of the support arm, and an X-axis direction.
  • An X-axis strain gauge for detecting a force component for detecting a force component
  • a Y-axis strain gauge for detecting a Y-axis direction force component and a Z-axis strain gauge for detecting a Z-axis direction force component
  • X-axis strain gauge, Y-axis Gauge wherein one of the strain gauge for the Z axis is arranged on one surface of the strain generating body, characterized in that the remainder is disposed on the other surface of the strain generating body.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a sensor-integrated shaft support cover according to a first embodiment of the present invention. It is the perspective view and top view which show the structure of the triaxial force vector sensor attached to the sensor integrated shaft support cover which concerns on the 1st Embodiment of this invention.
  • FIG. 1 is an external perspective view showing an overall configuration of a massage machine according to first to third embodiments of the present invention.
  • the massage machine 1 is a seated chair type electric massage machine, and has a seat part 10 having armrest parts 10 a and 10 a on both sides in the width direction, and an upper side from the rear end part of the seat part 10. And a backrest portion 20 erected.
  • the backrest portion 20 is provided with a treatment unit 30 having two kneading balls 60 therein.
  • the treatment unit 30 is provided with two treatment unit supports 33, 33 integrally with a frame plate 31 attached to the support shaft 32, and with respect to the treatment unit supports 33, 33.
  • a sensor structure 35 to which a kneading ball 60 as an object is attached is fixed.
  • the sensor structure 35 includes a support arm 40 and a sensor-integrated shaft support cover 45 as a sensor-integrated shaft support structure attached to a vertical portion 39 at the tip of the support arm 40. ing.
  • the support arm 40 is, for example, a metallic plate-like member formed so as to be stepped so as to be separated from the treatment unit support 33.
  • the support arm 40 includes an arm portion 36 extending from the treatment unit support 33, a horizontal portion 37 extending in the horizontal direction in the drawing so as to be substantially orthogonal to the arm portion 36, and the arm portion 36 and the horizontal portion 37.
  • a curved portion 38 that is integrally connected at an angle of about 90 degrees and a vertical portion 39 that extends in the vertical direction from the tip of the horizontal portion 37 so as to be substantially orthogonal to the horizontal portion 37 are provided.
  • the arm portion 36 is fixed to the treatment unit support 33 of the treatment unit 30.
  • the horizontal portion 37 is a portion connecting the arm portion 36 and the vertical portion 39 that is bent away from the sensor-integrated shaft support cover 45 that is integrally attached to the vertical portion 39, and the sensor-integrated shaft support cover 45. Although it has the flat surface 37a which opposes the outer peripheral surface of the kneading ball 60 attached via, it does not contact the said kneading ball 60 concerned.
  • the vertical portion 39 of the support arm 40 is a portion to which a sensor-integrated shaft support cover 45 as a holding body that holds the kneading balls 60 is integrally attached. In FIG. The vertical portion 39 is hidden by the attachment of.
  • the sensor-integrated shaft support cover 45 includes a cover body 46 and a three-axis force vector sensor 50 attached integrally to a flat support plate 47 of the cover body 46.
  • the kneading balls 60 are held in a state where they are axially supported with respect to the shaft portion 51 of the three-axis force vector sensor 50. Therefore, the sensor-integrated shaft support cover 45 moves the kneading balls 60 in the three-dimensional X-axis direction, Y-axis direction, and Z-axis direction as shown in FIG. 3 according to the external load on the kneading balls 60. Hold it movably.
  • the cover main body 46 includes a partition wall 48 that is erected perpendicularly to the support plate 47 from the periphery of the support plate 47.
  • the partition wall 48 is not erected over the entire periphery of the support plate 47 but has an opening 48 h having a size corresponding to the width of the vertical portion 39 of the support arm 40.
  • the support plate 47 of the cover body 46 is provided with screw through holes 46 a, 46 b, 46 c around the support plate 47 for attaching the cover body 46 to the vertical portion 39 of the support arm 40 by screwing. Yes.
  • the support plate 47 is provided with a through hole 46h through which the three-axis force vector sensor 50 is attached at a position separated from the screw through holes 46a and 46c by substantially the same distance.
  • the triaxial force vector sensor 50 directly supports the kneading balls 60 and applies a load to the kneading balls 60.
  • the shaft part 51 to receive and the strain body part 55 formed integrally with the base part which is the base part of the shaft part 51 are provided.
  • the shaft portion 51 of the three-axis force vector sensor 50 has the same outer diameter as the inner diameter of a shaft hole (not shown) of the kneading balls 60, and has a predetermined length capable of supporting the kneading balls 60. ing.
  • the kneading balls 60 are integrally fixed to the shaft portion 51.
  • the strain body portion 55 of the three-axis force vector sensor 50 is formed in a disk shape having a predetermined thickness, and is fitted into a mounting hole 46 h provided in the support plate 47 of the cover body 46. And integrated.
  • the strain body 55 is made of an aluminum alloy, alloy tool steel, stainless steel, ceramic, resin, plastic, or the like as the material, and is responsive to the direction and strength of the load received by the shaft 51 via the kneading balls 60. Therefore, it is a flexible diaphragm.
  • the force component Fx (FIG. 3) in the X-axis direction with respect to the load applied to the kneading balls 60 is applied to the back surface 55u opposite to the shaft 51, as shown in FIG.
  • Strain gauges 56a and 56b to be detected strain gauges 57a and 57b for detecting a force component Fy in the Y-axis direction (FIG. 3)
  • strain gauges 58a, 58b and 58c for detecting a force component Fz in the Z-axis direction (FIG. 3)
  • 58d is affixed.
  • the strain gauges 56a and 56b that detect the force component Fx in the X-axis direction are the most strongly distorted portions of the back surface 55u of the strain-generating body portion 55 when the load on the kneading balls 60 is applied in the X-axis direction. It is symmetrically arranged on one side and the other side in a predetermined direction with respect to the back surface 55u of the distorted body portion 55.
  • the strain gauges 57a and 57b that detect the force component Fy in the Y-axis direction are the most strongly distorted portions of the strain body portion 55 when a load in the Y-axis direction is applied to the kneading balls 60, that is, the strain body portions.
  • the strain gauges 57a and 57b in the X-axis direction are symmetrically arranged on one side and the other side in a predetermined direction having an angle difference substantially perpendicular to the X-axis direction. That is, the strain gauges 57a and 57b in the X-axis direction and the strain gauges 57a and 57b in the Y-axis direction are arranged at angular positions that are orthogonal to each other.
  • the strain gauges 58a to 58d for detecting the force component Fz in the Z-axis direction are the most strongly distorted portions of the strain body portion 55 when the load in the Z-axis direction is applied to the kneading balls 60, that is, the strain body portions. Symmetrically arranged on one side and the other side in a predetermined direction with a predetermined angular difference from both the X-axis direction strain gauges 56a and 56b and the Y-axis direction strain gauges 57a and 57b with respect to the rear surface 55u of 55. Has been.
  • the strain gauges 58a and 58b in the Z-axis direction are disposed between the strain gauge 56a in the X-axis direction and the strain gauge 57b in the Y-axis direction, and the strain gauges 58c and 58d in the Z-axis direction are It is arranged between the strain gauge 56b in the X-axis direction and the strain gauge 57a in the Y-axis direction.
  • the two strain gauges 58 a and 58 b and the strain gauges 58 c and 58 d in the Z-axis direction are symmetrically arranged with respect to each other with respect to the center of the back surface 55 u of the strain generating body portion 55.
  • the strain gauges 58a to 58d have a substantially arc shape, the present invention is not limited to this, and other various shapes such as a rectangular shape may be used as long as a large strain gauge output can be obtained.
  • the sensor-integrated shaft support cover in which the strain-generating body portion 55 of the three-axis force vector sensor 50 is integrally attached to the support plate 47 of the cover body 46. 45.
  • the load applied to the kneading balls 60 of the sensor-integrated shaft support cover 45 appears as the strain of the strain generating body portion 55 via the shaft portion 51 of the triaxial force vector sensor 50, and the X-axis direction
  • the force component Fx, the force component Fy in the Y-axis direction, and the force component Fz in the Z-axis direction can be accurately detected in a shorter time than a conventional uniaxial strain gauge.
  • the sensor-integrated shaft support cover 45 applies a load on the kneading balls 60 to the force component Fx in the X-axis direction, the force component Fy in the Y-axis direction, and the force component Fz in the Z-axis direction by the three-axis force vector sensor 50. Therefore, the magnitude of the load can be detected more accurately than in the prior art.
  • the massage machine 1 can perform optimal treatment for the user.
  • the sensor structure 70 corresponds to the support arm 40, the shaft support cover 80 attached to the vertical portion 39 at the tip of the support arm 40, and the kneading balls 60 held by the shaft support cover 80. And a triaxial force vector sensor 90 for detecting a load. Since the support arm 40 is the same as that of the first embodiment, the description thereof is omitted here.
  • a shaft support cover 80 is attached to the vertical portion 39 as a holding body that pivotally supports and fixes the kneading balls 60 integrally.
  • the vertical portion 39 is attached by attaching the shaft support cover 80. Is in a hidden state.
  • the present invention is not limited to this, and the shaft support cover 80 is not essential, and the kneading balls 60 may be directly attached to and held by the vertical portion 39 of the support arm 40.
  • the vertical portion 39 of the support arm 40 serves as a holding body.
  • the basic structure of the shaft support cover 80 is the same as that of the sensor-integrated shaft support cover 45 in the first embodiment, but the three-axis force vector sensor 50 is not attached to the attachment hole 46h of the support plate 47.
  • a shaft portion 81 only for pivotally supporting the kneading balls 60 is attached to the attachment hole 46h and fixed integrally with the support plate 47. That is, in the shaft support cover 80, even when the kneading balls 60 receive a load in a state where the kneading balls 60 are pivotally supported by the shaft portion 81, the three-dimensional X-axis direction is centered on the base portion of the shaft portion 81. The kneading balls 60 are not held movably in the Y-axis direction and the Z-axis direction.
  • the flat horizontal portion 37 of the support arm 40 in which the influence of the load on the kneading balls 60 appears as distortion is used as the sensor mounting surface, and the three-axis force vector sensor 90 is disposed on the horizontal portion 37. It is characterized by that.
  • the horizontal portion 37 of the support arm 40 to which the three-axis force vector sensor 90 is to be attached is provided with a rectangular through-hole 37h at a portion where the three-axis force vector sensor 90 is disposed.
  • through holes 37 a to 37 d are provided around the through hole 37 h to fix the triaxial force vector sensor 90 to the horizontal portion 37.
  • the through-hole 37 h formed in the horizontal portion 37 of the support arm 40 is a hole necessary for the influence of the load on the kneading balls 60 to easily appear as distortion in the horizontal portion 37, and intentionally the horizontal portion 37. Is provided in order to reduce the strength.
  • the through-hole 37h has a rectangular shape with a predetermined size, but is not limited thereto, and the size and shape are set according to the strength of the horizontal portion 37 and the sensitivity of the sensor output of the three-axis force vector sensor 90. That's fine.
  • the three-axis force vector sensor 90 includes a strain-generating part 91 made of a plate-like diaphragm having an overall H-shape, and a surface of the strain-generating part 91 facing the outer peripheral surface of the kneading balls 60. And a strain gauge group portion 92 that is arranged in a concentrated manner at substantially the center of 91s.
  • the strain gauge group part 92 was arrange
  • the strain body 91 is provided with through-holes 91a to 91d that are penetrated for attachment to the horizontal portion 37 of the support arm 40 at the four corners. These mounting holes 91 a to 91 d are arranged at positions corresponding to the mounting holes 37 a to 37 d of the horizontal portion 37.
  • the strain gauge group 92 has a size that covers the through-hole 37 h of the horizontal portion 37 of the support arm 40, and the strain gauge group 92 is formed on the kneading balls 60 with respect to the surface 91 s of the strain-generating body 91 that faces the kneading balls 60.
  • a strain gauge group 93 strain gauges 93a to 93d) for detecting a force component Fx in the X-axis direction with respect to the load, a strain gauge group 94 (94a to 94d) for detecting a force component Fy in the Y-axis direction, and a force in the Z-axis direction
  • a strain gauge group 95 (95a to 95d) for detecting the component Fz is attached.
  • the strain gauge group 93 in the X-axis direction is disposed in a portion where the surface 91s of the strain generating body portion 91 is most strongly distorted via the horizontal portion 37 of the support arm 40 when a load in the X-axis direction is applied to the kneading balls 60.
  • the strain gauges 93a to 93d of the strain gauge group 93 allow the grid length of the wiring pattern in the strain gauges 93a to 93d so that the strain appearing on the surface 91s of the strain generating body 91 can be obtained most efficiently as a change in voltage. (Gauge length) are arranged in the same direction.
  • the strain gauges 93a and 93d have the same grid length
  • the strain gauges 93b and 93c have the same grid length
  • the strain gauges 93a and 93d and the strain gauges 93b and 93c have the grid length orientation. Are arranged so as to be orthogonal to each other.
  • the strain gauge group 94 in the Y-axis direction is arranged at a portion where the surface 91s of the strain generating body portion 91 is most strongly distorted via the horizontal portion 37 of the support arm 40 when a load in the Y-axis direction is applied to the kneading balls 60.
  • the strain gauge group 94 in the Y-axis direction is divided into left and right with the strain gauge group 93 in the X-axis direction as the center, the strain gauges 94a and 94b are on the left side in the figure, and the strain gauges 94c and 94d are illustrated. It is arranged on the middle right side.
  • the strain gauges 94a to 94d of the strain gauge group 94 have the grid lengths of the wiring patterns in the strain gauges 94a to 94d so that the strain appearing on the surface 91s of the strain generating body portion 91 can be obtained as the change in voltage most efficiently. (Gauge length) are aligned in the same direction. In this case, the grid lengths of the strain gauges 94a to 94d are all arranged in the same direction, and the grid lengths of the strain gauges 93a to 93d in the X-axis direction are arranged with a predetermined angular difference.
  • the strain gauge group 95 in the Z-axis direction is arranged at a portion where the surface 91s of the strain generating body part 91 is most strongly distorted via the horizontal part 37 of the support arm 40 when a load in the Z-axis direction is applied to the kneading balls 60.
  • the strain gauge group 95 in the Z-axis direction is disposed between the strain gauge group 93 in the X-axis direction and the strain gauges 94a and 94b in the Y-axis direction.
  • the strain gauges 95a to 95d in the Z-axis direction have the grid lengths of the wiring patterns (gauges) in the strain gauges 95a to 95d so that the strain appearing on the surface 91s of the strain generating body 91 can be obtained most efficiently as a change in voltage. It is arranged in the state that the direction of (long) is matched. In this case, the grid lengths of the strain gauges 95a and 95c are arranged in the same direction, and the grid lengths of the strain gauges 95b and 95d are arranged with an angular difference orthogonal to the grid lengths of the strain gauges 95a and 95c.
  • the strain gauges 93a to 93d of the strain gauge group 93 in the X-axis direction, the strain gauges 94a to 94d of the strain gauge group 94 in the Y-axis direction, and the strain gauges 95a to 95d of the strain gauge group 95 in the Z-axis direction are: Each is connected to a bonding pad 98 for taking out the sensor output.
  • the sensor structure 35 according to the first embodiment has a structure in which the three-axis force vector sensor 50 is integrally attached to the support plate 47 of the sensor-integrated shaft support cover 45. Therefore, as shown in FIGS. 9A to 9C, force point distances Da to Dc, which are distances from the support plate 47 of the sensor-integrated shaft support cover 45 to the force point Rp that receives the load of the kneading balls 60, are large. It is known that the sensor outputs of the force component Fx in the X-axis direction, the force component Fy in the Y-axis direction, and the force component Fz in the Z-axis direction are likely to interfere with each other.
  • the three-axis force vector sensor 90 when the kneading balls 60 receive a load, the three-axis force vector sensor 90 is not attached to the shaft support cover 80 that is directly affected by the load.
  • the three-axis force vector sensor 90 is attached to the horizontal portion 37 of the support arm 40 that indirectly receives the load on the kneading balls 60.
  • the sensor structure 35 in the first embodiment is more than the sensor structure 35 in the first embodiment. Since the influence of the sensor output interference according to the force point distance Rp is small, it is more accurate based on the sensor outputs of the force component Fx in the X-axis direction, the force component Fy in the Y-axis direction, and the force component Fz in the Z-axis direction. It is possible to detect the magnitude of the load.
  • the triaxial force vector sensor 100 includes a strain gauge group 93 (strain gauges 93a to 93d) for detecting a force component Fx in the X-axis direction with respect to the load of the kneading balls 60 on the surface 91s of the strain body 91, and a force in the Y-axis direction.
  • the strain gauge group 94 (94a to 94d) for detecting the component Fy is attached, and the strain gauge group 95 (95a to 95d) for detecting the force component Fz in the Z-axis direction is attached to the back surface 91u of the strain generating body 91. It has been.
  • the strain gauge group 93 (strain gauges 93 a to 93 d) in the X-axis direction has a strain-generating body portion 91 via the horizontal portion 37 of the support arm 40 when a load in the X-axis direction is applied to the kneading balls 60.
  • the surface 91s is arranged at the most distorted portion.
  • the strain gauge group 94 (94a to 94d) in the Y-axis direction has the surface 91s of the strain generating body part 91 through the horizontal part 37 of the support arm 40 when a load in the Y-axis direction is applied to the kneading balls 60. It is placed in a strongly distorted part.
  • the strain gauge group 95 (95a to 95d) in the Z-axis direction has a back surface 91u of the strain-generating body portion 91 via the horizontal portion 37 of the support arm 40 when a load in the Z-axis direction is applied to the kneading balls 60. Is placed in the most distorted part.
  • Group 95 was sorted and arranged. As a result, the degree of freedom of arrangement of the strain gauge groups 93 to 95 is increased, and the optimal position at which the largest sensor output can be obtained without worrying about the overlap in the arrangement of the strain gauge groups 93, 94, and 95 is obtained.
  • Strain gauge groups 93 to 95 can be attached respectively.
  • the grid length (gauge length) of the strain gauges 93a to 93d in the X-axis direction, the grid length of the strain gauges 94a to 94d in the Y-axis direction, and the grid length of the strain gauges 95a to 95d in the Z-axis direction are As in the first embodiment, the wiring pattern grid length (gauge length) is arranged so that the strain appearing on the surface 91s of the strain generating body 91 can be obtained most efficiently as a voltage change. Yes.
  • the triaxial force vector sensor 100 is attached to the horizontal portion 37 of the support arm 40 that indirectly receives the load on the kneading balls 60, and a strain generating body that can obtain the largest sensor output. Strain gauge groups 93 to 95 are attached to the front surface 91 s or the back surface 91 u of the portion 91.
  • the triaxial force vector sensor 100 is more accurate than the triaxial force vector sensor 90 in the second embodiment, in addition to the same effects as the sensor structure 70 in the second embodiment. The magnitude of the load can be detected.
  • the triaxial force vector sensor 100 includes a strain gauge group 93 (strain gauges 93a to 93d) in the X-axis direction and a strain gauge group 94 in the Y-axis direction (with respect to the load of the kneading balls 60 on the surface 91s of the strain body 91. 94a to 94d) is attached, and the strain gauge group 95 (95a to 95d) in the Z-axis direction is attached to the back surface 91u of the strain generating member 91.
  • the triaxial force vector sensor 100 has a strain gauge group 95 (95a to 95d) in the Z-axis direction on the front surface 91s and a strain gauge group 93 (strain gauges 93a to 93d) in the X-axis direction on the back surface 91u.
  • the strain gauge group 94 (94a to 94d) in the Y-axis direction may be attached. That is, in the triaxial force vector sensor 100, any one of the strain gauge group 93 in the X-axis direction, the strain gauge group 94 in the Y-axis direction, and the strain gauge group 95 in the Z-axis direction is one surface of the strain body 91. It is arranged on a certain front surface 91 s and the rest is arranged on the back surface 91 u which is the other surface of the strain generating body portion 91.
  • the present invention is limited to the sensor-integrated shaft support cover 45, the sensor structure 70, and the three-axis force vector sensor 100 according to the above-described embodiments. It is intended to include all aspects encompassed by the concepts of the present invention and the claims.
  • the respective configurations may be selectively combined as appropriate so as to achieve at least part of the above-described problems and effects.
  • the shape, material, arrangement, size, and the like of each component in the above embodiment can be changed as appropriate according to the specific usage mode of the present invention.

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Abstract

対象物に付与される荷重を従来に比して一段と正確に検出し得るセンサ構造体を提供する。　板状の平坦な支持板(47)に取り付けられる対象物を外部からの負荷に応じて３次元のＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向へ可動自在に保持する保持体(45)と、支持板(47)と一体に取り付けられた状態で対象物に対する荷重を検出する３軸力センサ(50)とを備え、３軸力センサ(50)は、対象物を軸支する軸部(51)と、対象物に対する荷重を軸部(51)を介して受ける起歪体部(55)と、起歪体部(55)の一方の面に対してＸ軸方向力成分を検出するために貼り付けられたＸ軸用歪ゲージ(56)と、起歪体部(55)の一方の面に対してＹ軸方向力成分を検出するために貼り付けられたＹ軸用歪ゲージ(57)と、Ｘ軸用歪ゲージ(56)とＹ軸用歪ゲージ(57)との間であって、Ｚ軸方向力成分を検出するために起歪体部(55)の一方の面に貼り付けられたＺ軸用歪ゲージ(58)とを備える。

Description

センサ一体型軸支持構造およびセンサ構造体
　本発明は、センサ一体型軸支持構造およびセンサ構造体に関し、特に、マッサージ機の揉み玉に負荷される荷重を検出するセンサ一体型軸支持構造およびセンサ構造体に関するものである。
　従来、椅子式のマッサージ機においては、施療ユニットに設けられた揉み玉を支持するアームに歪ゲージを貼り付け、その歪ゲージによって、揉み玉に作用する反力荷重を検出することが行われている（例えば、特許文献１を参照。）。
特許第３１６２８７６号公報
　しかしながら、上述した特許文献１に記載のマッサージ機では、アームに貼り付けた１軸の歪ゲージにより荷重を検出するに過ぎず、多様な方向から揉み玉に負荷される荷重を３方向（Ｘ、Ｙ、Ｚ）の力成分として正確に検出することは困難であった。
　そこで、本発明は、かかる問題点に鑑み、対象物に付与される荷重を従来に比して一段と正確に検出し得るセンサ一体型軸支持構造およびセンサ構造体を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するために、本発明のセンサ一体型軸支持構造においては、板状の平坦な支持板に取り付けられる対象物を外部からの負荷に応じて３次元のＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向へ可動自在に保持する保持体と、前記支持板と一体に取り付けられた状態で前記対象物に対する荷重を検出する３軸力センサとを備え、前記３軸力センサは、前記対象物を軸支する軸部と、前記対象物に対する荷重を前記軸部を介して受ける起歪体部と、当該起歪体部の一方の面に対してＸ軸方向力成分を検出するために貼り付けられたＸ軸用歪ゲージと、当該起歪体部の一方の面に対してＹ軸方向力成分を検出するために貼り付けられたＹ軸用歪ゲージと、前記Ｘ軸用歪ゲージと前記Ｙ軸用歪ゲージとの間であって、Ｚ軸方向力成分を検出するために前記起歪体部の一方の面に貼り付けられたＺ軸用歪ゲージとを備えることを特徴とする。
　本発明において、前記Ｘ軸用歪ゲージと前記Ｙ軸用歪ゲージは、互いに略直交して配置され、前記Ｚ軸用歪ゲージは、前記Ｘ軸用歪ゲージおよび前記Ｙ軸用歪ゲージから所定の角度差をもって配置されていることを特徴とする。
　本発明のセンサ構造体においては、板状の平坦な支持板に取り付けられる対象物を外部からの負荷に応じて３次元のＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向へ可動自在に保持する保持体と、前記保持体と一体に形成され、当該保持体とは離れて折り曲げられた平坦なセンサ装着面を有する支持アームと、前記支持アームの前記センサ装着面に装着された状態で前記対象物に対する荷重を検出する３軸力センサとを備え、前記３軸力センサは、前記対象物に対する荷重を前記支持アームの前記センサ装着面に装着された状態で受ける起歪体部と、当該起歪体部の一方の面に対してＸ軸方向力成分を検出するために貼り付けられたＸ軸用歪ゲージと、当該起歪体部の一方の面に対してＹ軸方向力成分を検出するために貼り付けられたＹ軸用歪ゲージと、Ｚ軸方向力成分を検出するために前記起歪体部の一方の面に貼り付けられたＺ軸用歪ゲージとを備えることを特徴とする。
　本発明において、前記支持アームの前記センサ装着面には、貫通孔が形成されていることを特徴とする。
　本発明において、前記Ｘ軸用歪ゲージ、前記Ｙ軸用歪ゲージ、および、前記Ｚ軸用歪ゲージは、それぞれのグリッド長が前記起歪体部の一方の面に現れる歪を電圧の変化として得られる向きに配置されていることを特徴とする。
　本発明のセンサ構造体においては、板状の平坦な支持板に取り付けられる対象物を外部からの負荷に応じて３次元のＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向へ可動自在に保持する保持体と、前記保持体と一体に形成され、当該保持体とは離れて折り曲げられた平坦なセンサ装着面を有する支持アームと、前記支持アームの前記センサ装着面に装着された状態で前記対象物に対する荷重を検出する３軸力センサとを備え、前記３軸力センサは、前記対象物に対する荷重を前記支持アームの前記センサ装着面に装着された状態で受ける起歪体部と、Ｘ軸方向力成分を検出するためのＸ軸用歪ゲージと、Ｙ軸方向力成分を検出するためのＹ軸用歪ゲージと、Ｚ軸方向力成分を検出するためのＺ軸用歪ゲージとを備え、前記Ｘ軸用歪ゲージ、前記Ｙ軸用歪ゲージ、前記Ｚ軸用歪ゲージの何れかが前記起歪体部の一方の面に配置され、その残りが前記起歪体部の他方の面に配置されていることを特徴とする。
　本発明によれば、対象物に付与される荷重を従来に比して一段と正確に検出し得るセンサ一体型軸支持構造およびセンサ構造体を実現することができる。
本発明の第１乃至第３の実施の形態に係るマッサージ機の全体構成を示す外観斜視図である。 本発明の第１乃至第３の実施の形態に係る施療ユニットの構成を示す略線的斜視図である。 本発明の第１の実施の形態に係る３軸力センサ構造体および支持アームの構成を示す斜視図である。 本発明の第１の実施の形態にかかるセンサ一体型軸支持カバーの構成を示す斜視図である。 本発明の第１の実施の形態に係るセンサ一体型軸支持カバーに取り付けられる３軸力ベクトルセンサの構成を示す斜視図および平面図である。 本発明の第２の実施の形態にかかる３軸力センサ構造体の構成を示す斜視図である。 本発明の第２の実施の形態にかかる支持アームの構成を示す斜視図である。 本発明の第２の実施の形態にかかる３軸力ベクトルセンサの構成を示す平面図である。 本発明の第２の実施の形態にかかる３軸力センサ構造体と比較される第１の実施の形態にかかる３軸力センサ構造体の力点距離の説明に供する斜視図である。 本発明の第２の実施の形態にかかる３軸力センサ構造体の力点距離の説明に供する斜視図である。 本発明の第３の実施の形態にかかる３軸力ベクトルセンサの構成を示す平面図である。
＜実施の形態＞
　以下、本発明の第１の実施の形態乃至第３の実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の第１乃至第３の実施の形態に係るマッサージ機の全体構成を示す外観斜視図である。
＜第１の実施の形態＞
＜マッサージ機の全体構成＞
　図１に示すように、マッサージ機１は、腰掛け椅子式の電動マッサージ機であって、幅方向の両側に肘掛け部１０ａ、１０ａを有する座部１０と、当該座部１０の後端部から上方に立設された背当部２０とを備えている。背当部２０は、その内部に、２個の揉み玉６０を有する施療ユニット３０が設けられている。
　図２に示すように施療ユニット３０は、支軸３２に取り付けられたフレーム板３１に対し、２つの施療ユニット支持体３３、３３が一体に設けられ、その施療ユニット支持体３３、３３に対して対象物としての揉み玉６０が取り付けられたセンサ構造体３５が固定されている。
＜センサ構造体の構成＞
　図３に示すように、センサ構造体３５は、支持アーム４０と、当該支持アーム４０の先端の垂直部３９に取り付けられたセンサ一体型軸支持構造としてのセンサ一体型軸支持カバー４５とを備えている。
　支持アーム４０は、施療ユニット支持体３３から離間するように段差状に延びて形成された例えば金属性の板状部材である。支持アーム４０は、施療ユニット支持体３３から延びた腕部３６と、当該腕部３６に対して略直交するように図中水平方向へ延びる水平部３７と、腕部３６および水平部３７とを約９０度の角度で一体に繋ぐ湾曲部３８と、水平部３７に対して略直交するように当該水平部３７の先端から垂直方向へ延びる垂直部３９とを備えている。
　腕部３６は、施療ユニット３０の施療ユニット支持体３３に固定されている。水平部３７は、垂直部３９と一体に取り付けられたセンサ一体型軸支持カバー４５とは離れて折り曲げられた、腕部３６と垂直部３９とを繋ぐ部分であり、センサ一体型軸支持カバー４５を介して取り付けられる揉み玉６０の外周面と対向する平坦面３７ａを有するが、当該揉み玉６０と接触することはない。
　支持アーム４０の垂直部３９は、揉み玉６０を保持する保持体としてのセンサ一体型軸支持カバー４５が一体となって取り付けられる部分であって、図３においては、センサ一体型軸支持カバー４５が取り付けられたことによって垂直部３９が隠された状態にある。
＜センサ一体型軸支持カバーの構成＞
　図４に示すように、センサ一体型軸支持カバー４５は、カバー本体４６と、当該カバー本体４６の平坦な支持板４７に一体に取り付けられた３軸力ベクトルセンサ５０とを備えている。この３軸力ベクトルセンサ５０の軸部５１に対して揉み玉６０が軸支された状態で保持される。したがって、センサ一体型軸支持カバー４５は、揉み玉６０に対する外部からの負荷に応じて、図３に示したような３次元のＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向へ、揉み玉６０を可動自在に保持する。
　カバー本体４６は、支持板４７の周縁から当該支持板４７とは垂直に立設された隔壁４８を備えている。隔壁４８は、支持板４７の全周縁にわたって立設されているのではなく、支持アーム４０の垂直部３９の幅に相当する大きさの開口４８ｈを有している。
　カバー本体４６の支持板４７には、支持アーム４０の垂直部３９に対してネジ止めにより当該カバー本体４６を取り付けるためのネジ貫通孔４６ａ、４６ｂ、４６ｃが当該支持板４７の周辺に設けられている。また支持板４７には、ネジ貫通孔４６ａ、４６ｃからほぼ同じ距離だけ離間した位置に３軸力ベクトルセンサ５０を取り付けるための貫通した取付孔４６ｈが設けられている。
＜３軸力ベクトルセンサの構成＞
　図４（Ａ）、（Ｂ）、および、図５（Ａ）、（Ｂ）に示すように、３軸力ベクトルセンサ５０は、揉み玉６０を直接軸支するとともに当該揉み玉６０に対する荷重を受ける軸部５１と、当該軸部５１の付け根部分である基部と一体に形成された起歪体部５５とを備えている。
　３軸力ベクトルセンサ５０の軸部５１は、揉み玉６０の軸孔（図示せず）の内径と同一の外径を有し、当該揉み玉６０を軸支可能な所定の長さを有している。この軸部５１に対して揉み玉６０が一体に固定されている。
　３軸力ベクトルセンサ５０の起歪体部５５は、所定の厚さを有する円盤形状に形成され、カバー本体４６の支持板４７に設けられた取付孔４６ｈに嵌め込まれた状態で当該取付板４７と一体化されている。起歪体部５５は、その材質として、アルミ合金、合金工具鋼、ステンレス鋼、セラミック、樹脂、プラスチック等が用いられ、揉み玉６０を介して軸部５１が受けた荷重の方向および強さにしたがって撓むダイアフラムである。
　起歪体部５５において、軸部５１とは反対側の裏面５５ｕには、図５（Ｂ）に示したように、揉み玉６０にかかる荷重に対するＸ軸方向の力成分Ｆｘ（図３）を検出する歪ゲージ５６ａ、５６ｂ、Ｙ軸方向の力成分Ｆｙ（図３）を検出する歪ゲージ５７ａ、５７ｂ、Ｚ軸方向の力成分Ｆｚ（図３）を検出する歪ゲージ５８ａ、５８ｂ、５８ｃ、５８ｄが貼付されている。
　Ｘ軸方向の力成分Ｆｘを検出する歪ゲージ５６ａ、５６ｂは、揉み玉６０にＸ軸方向の荷重が付与された場合、起歪体部５５の裏面５５ｕのうち最も強く歪む部分、すなわち、起歪体部５５の裏面５５ｕに対して所定の方向における一方側および他方側に対称配置されている。
　Ｙ軸方向の力成分Ｆｙを検出する歪ゲージ５７ａ、５７ｂは、揉み玉６０にＹ軸方向の荷重が付与された場合、起歪体部５５のうち最も強く歪む部分、すなわち、起歪体部５５の裏面５５ｕに対して、Ｘ軸方向の歪ゲージ５７ａ、５７ｂとは略直交した角度差を持つ所定の方向における一方側および他方側に対称配置されている。すなわち、Ｘ軸方向の歪ゲージ５７ａ、５７ｂ、および、Ｙ軸方向の歪ゲージ５７ａ、５７ｂは、互いに直交する角度位置に配置されている。
　Ｚ軸方向の力成分Ｆｚを検出する歪ゲージ５８ａ～５８ｄは、揉み玉６０にＺ軸方向の荷重が付与された場合、起歪体部５５のうち最も強く歪む部分、すなわち、起歪体部５５の裏面５５ｕに対して、Ｘ軸方向の歪ゲージ５６ａ、５６ｂ、および、Ｙ軸方向の歪ゲージ５７ａ、５７ｂの双方と所定の角度差を持つ所定の方向における一方側および他方側に対称配置されている。具体的には、Ｚ軸方向の歪ゲージ５８ａ、５８ｂは、Ｘ軸方向の歪ゲージ５６ａと、Ｙ軸方向の歪ゲージ５７ｂとの間に配置され、Ｚ軸方向の歪ゲージ５８ｃ、５８ｄは、Ｘ軸方向の歪ゲージ５６ｂと、Ｙ軸方向の歪ゲージ５７ａとの間に配置される。この場合、Ｚ軸方向の歪ゲージ５８ａ、５８ｂと、歪ゲージ５８ｃ、５８ｄとは、起歪体部５５の裏面５５ｕの中心に対して、互いに２個ずつ対称配置されている。歪ゲージ５８ａ～５８ｄは、略円弧状を有しているが、これに限るものではなく、歪ゲージ出力を大きく得ることができれば、長方形状等のその他種々の形状であってもよい。
＜作用および効果＞
　このように第１の実施の形態におけるセンサ構造体３５では、カバー本体４６の支持板４７に対して３軸力ベクトルセンサ５０の起歪体部５５が一体に取り付けられたセンサ一体型軸支持カバー４５を有している。
　このため、センサ構造体３５では、センサ一体型軸支持カバー４５の揉み玉６０にかかる荷重が３軸力ベクトルセンサ５０の軸部５１を介して起歪体部５５の歪として現れ、Ｘ軸方向の力成分Ｆｘ、Ｙ軸方向の力成分Ｆｙ、および、Ｚ軸方向の力成分Ｆｚとして、従来の１軸の歪ゲージよりも短時間のうちに正確に検出することができる。
　また、センサ一体型軸支持カバー４５は、揉み玉６０に対する荷重を、３軸力ベクトルセンサ５０によりＸ軸方向の力成分Ｆｘ、Ｙ軸方向の力成分Ｆｙ、および、Ｚ軸方向の力成分Ｆｚとしてそれぞれ独立して検出することができるので、従来に比して正確に荷重の大きさを検出することができる。
　特に、施療ユニット３０に用いられる揉み玉６０のように、使用者によって当該揉み玉６０にかかる荷重の方向や大きさが異なる場合であっても、センサ一体型軸支持カバー４５はこれまで以上に正確に荷重の方向および大きさを検出することができるので、マッサージ機１としては使用者に対して最適な施療を施すことができる。
＜第２の実施の形態＞
　第２の実施の形態においては、図３との対応部分に同一符号を付した図６に示すように、第１の実施の形態と同様に、マッサージ機１の施療ユニット３０に用いられる揉み玉６０の荷重を検出するセンサ構造体７０について説明する。ただし、センサ構造体７０では、第１の実施の形態とは異なる場所に３軸力センサ９０が取り付けられた構造を有している。
＜センサ構造体の構成＞
　図６に示すように、センサ構造体７０は、支持アーム４０と、当該支持アーム４０の先端の垂直部３９に取り付けられた軸支持カバー８０と、軸支持カバー８０に保持された揉み玉６０に対する荷重を検出する３軸力ベクトルセンサ９０とを備えている。この支持アーム４０は、第１の実施の形態と同じであるため、ここでは説明を省略する。
　垂直部３９には、揉み玉６０を一体に軸支して固定する保持体としての軸支持カバー８０が取り付けられており、図６においては、軸支持カバー８０が取り付けられたことによって垂直部３９が隠された状態にある。ただし、これに限るものではなく、軸支持カバー８０は必須ではなく、支持アーム４０の垂直部３９に対して揉み玉６０を直接取り付けて保持するようにしてもよい。この場合、支持アーム４０の垂直部３９が保持体となる。
　軸支持カバー８０は、その基本構成が第１の実施の形態におけるセンサ一体型軸支持カバー４５と同じであるが、支持板４７の取付孔４６ｈに３軸力ベクトルセンサ５０が取り付けられるのではなく、揉み玉６０を軸支するためだけの軸部８１が取付孔４６ｈに取り付けられて支持板４７と一体に固定されている。すなわち、軸支持カバー８０では、揉み玉６０が軸部８１に軸支された状態において、揉み玉６０が荷重を受けた場合でも、当該軸部８１の付け根部分を中心として３次元のＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向へ、揉み玉６０を可動自在に保持するものではない。
　この場合、センサ構造体７０では、揉み玉６０が外部から荷重を受けた場合、軸部８１、軸支持カバー８０、支持アーム４０の垂直部３９を伝って、当該荷重による影響が水平部３７に歪（撓み）として現れるようになっている。
　したがってセンサ構造体７０では、揉み玉６０に対する荷重の影響が歪として現れる支持アーム４０の平坦な水平部３７をセンサ装着面として用い、その水平部３７に３軸力ベクトルセンサ９０を配置していることを特徴としている。
　図７に示すように、３軸力ベクトルセンサ９０が取り付けられるべき支持アーム４０の水平部３７には、当該３軸力ベクトルセンサ９０が配置される部分に矩形状の貫通孔３７ｈが設けられているとともに、貫通孔３７ｈの周囲には、３軸力ベクトルセンサ９０を水平部３７に固定するための貫通した取付用孔３７ａ～３７ｄが設けられている。
　支持アーム４０の水平部３７に形成された貫通孔３７ｈは、揉み玉６０に対する荷重の影響が水平部３７に歪として容易に現れるようにするために必要な孔であり、意図的に水平部３７の強度を低下するために設けられている。貫通孔３７ｈは、所定の大きさの矩形状であるが、これに限るものではなく、その大きさや形状は水平部３７の強度や３軸力ベクトルセンサ９０のセンサ出力の感度に応じて設定すればよい。なお、支持アーム４０の水平部３７には、貫通孔３７ｈを設ける替りに凹部を設けてもよい。この場合も、揉み玉６０に対する荷重の影響が水平部３７に歪として現れ易くなり、同様の効果が得られる。
＜３軸力ベクトルセンサの構成＞
　図８に示すように、３軸力ベクトルセンサ９０は、全体Ｈ字状を有する板状のダイアフラムからなる起歪体部９１と、揉み玉６０の外周面と対向する起歪体部９１の表面９１ｓのほぼ中央に集中して配置された歪ゲージ群部９２とを備えている。
　なお、歪ゲージ群部９２は、起歪体部９１の表面９１ｓに配置されるようにしたが、これに限るものではなく、起歪体部９１の裏面に配置されていてもよい。この場合、歪ゲージ群部９２は、支持アーム４０の水平部３７の貫通孔３７ｈから露出するように配置されることが望ましい。
　起歪体部９１は、その四隅に支持アーム４０の水平部３７に取り付けるための貫通した取付用孔９１ａ～９１ｄが設けられている。これら取付用孔９１ａ～９１ｄは、水平部３７の取付用孔３７ａ～３７ｄと対応した位置に配置されている。
　歪ゲージ群部９２は、支持アーム４０の水平部３７の貫通孔３７ｈを覆う程度の大きさを有し、揉み玉６０と対向する起歪体部９１の表面９１ｓに対して、揉み玉６０にかかる荷重に対するＸ軸方向の力成分Ｆｘを検出する歪ゲージ群９３（歪ゲージ９３ａ～９３ｄ）、Ｙ軸方向の力成分Ｆｙを検出する歪ゲージ群９４（９４ａ～９４ｄ）、Ｚ軸方向の力成分Ｆｚを検出する歪ゲージ群９５（９５ａ～９５ｄ）が貼り付けられている。
　Ｘ軸方向の歪ゲージ群９３は、揉み玉６０にＸ軸方向の荷重が付与された場合に支持アーム４０の水平部３７を介して起歪体部９１の表面９１ｓが最も強く歪む部分に配置されている。また、歪ゲージ群９３の歪ゲージ９３ａ～９３ｄは、起歪体部９１の表面９１ｓに現れる歪を最も効率良く電圧の変化として得られるように、当該歪ゲージ９３ａ～９３ｄにおける配線パターンのグリッド長（ゲージ長）の向きを合わせた状態で配置されている。この場合、歪ゲージ９３ａ、９３ｄのグリッド長が同じ向きに配置され、歪ゲージ９３ｂ、９３ｃのグリッド長が同じ向きに配置され、歪ゲージ９３ａ、９３ｄと歪ゲージ９３ｂ、９３ｃとはグリッド長の向きが互いに直交するように配置されている。
　Ｙ軸方向の歪ゲージ群９４は、揉み玉６０にＹ軸方向の荷重が付与された場合に支持アーム４０の水平部３７を介して起歪体部９１の表面９１ｓが最も強く歪む部分に配置されている。具体的には、Ｙ軸方向の歪ゲージ群９４は、Ｘ軸方向の歪ゲージ群９３を中心として左右に分けられ、歪ゲージ９４ａ、９４ｂが図中左側、および、歪ゲージ９４ｃ、９４ｄが図中右側に配置されている。また、歪ゲージ群９４の歪ゲージ９４ａ～９４ｄは、起歪体部９１の表面９１ｓに現れる歪を最も効率良く電圧の変化として得られるように当該歪ゲージ９４ａ～９４ｄにおける配線パターンのグリッド長（ゲージ長）の向きを合わせた状態で配置されている。この場合、歪ゲージ９４ａ乃至９４ｄのグリッド長は全て同じ向きに配置され、Ｘ軸方向の歪ゲージ９３ａ～９３ｄのグリッド長とは所定の角度差をもって配置されている。
　Ｚ軸方向の歪ゲージ群９５は、揉み玉６０にＺ軸方向の荷重が付与された場合に支持アーム４０の水平部３７を介して起歪体部９１の表面９１ｓが最も強く歪む部分に配置されている。具体的には、Ｚ軸方向の歪ゲージ群９５は、Ｘ軸方向の歪ゲージ群９３と、Ｙ軸方向の歪ゲージ９４ａ、９４ｂとの間に配置されている。また、Ｚ軸方向の歪ゲージ９５ａ～９５ｄは、起歪体部９１の表面９１ｓに現れる歪を最も効率良く電圧の変化として得られるように当該歪ゲージ９５ａ～９５ｄにおける配線パターンのグリッド長（ゲージ長）の向きを合わせた状態で配置されている。この場合、歪ゲージ９５ａ、９５ｃのグリッド長は同じ向きに配置され、歪ゲージ９５ｂ、９５ｄのグリッド長は歪ゲージ９５ａ、９５ｃのグリッド長に対して直交するような角度差をもって配置されている。
　これらのＸ軸方向の歪ゲージ群９３の歪ゲージ９３ａ～９３ｄ、Ｙ軸方向の歪ゲージ群９４の歪ゲージ９４ａ～９４ｄ、および、Ｚ軸方向の歪ゲージ群９５の歪ゲージ９５ａ～９５ｄは、それぞれセンサ出力取り出し用のボンディングパッド９８に接続されている。
＜作用および効果＞
　第１の実施の形態におけるセンサ構造体３５との比較において、第２の実施の形態におけるセンサ構造体７０の作用効果について説明する。
　第１の実施の形態におけるセンサ構造体３５では、センサ一体型軸支持カバー４５の支持板４７に３軸力ベクトルセンサ５０が一体に取り付けられた構造を有している。このため、図９（Ａ）～（Ｃ）に示すように、センサ一体型軸支持カバー４５の支持板４７から揉み玉６０の荷重を受ける力点Ｒｐまでの距離である力点距離Ｄａ～Ｄｃが大きくなるほど、Ｘ軸方向の力成分Ｆｘ、Ｙ軸方向の力成分Ｆｙ、および、Ｚ軸方向の力成分Ｆｚの各センサ出力同士が干渉し易くなることが知られている。
　しかしながら、第２の実施の形態におけるセンサ構造体７０では、揉み玉６０が荷重を受けた場合、その荷重の影響を直接受ける軸支持カバー８０に３軸力ベクトルセンサ９０が取り付けられているのではなく、揉み玉６０に対する荷重を間接的に受ける支持アーム４０の水平部分３７に３軸力ベクトルセンサ９０が取り付けられている。
　これにより、図１０（Ａ）～（Ｃ）に示すように、センサ構造体７０の軸支持カバー８０における３軸力ベクトルセンサ９０によれば、第１の実施の形態におけるセンサ構造体３５よりも力点距離Ｒｐに応じたセンサ出力の干渉の影響が少ないため、Ｘ軸方向の力成分Ｆｘ、Ｙ軸方向の力成分Ｆｙ、および、Ｚ軸方向の力成分Ｆｚの各センサ出力に基づいて一段と正確に荷重の大きさを検出することができる。
＜第３の実施の形態＞
　第３の実施の形態においても、第２の実施の形態と同様に、図８との対応部分に同一符号を付した図１１（Ａ）および（Ｂ）に示すように、支持アーム４０の水平部３７に対して３軸力ベクトルセンサ１００が取り付けられた構造を有している。
　３軸力ベクトルセンサ１００は、起歪体部９１の表面９１ｓに揉み玉６０の荷重に対するＸ軸方向の力成分Ｆｘを検出する歪ゲージ群９３（歪ゲージ９３ａ～９３ｄ）、Ｙ軸方向の力成分Ｆｙを検出する歪ゲージ群９４（９４ａ～９４ｄ）が貼り付けられ、起歪体部９１の裏面９１ｕにＺ軸方向の力成分Ｆｚを検出する歪ゲージ群９５（９５ａ～９５ｄ）が貼り付けられている。
　この場合、Ｘ軸方向の歪ゲージ群９３（歪ゲージ９３ａ～９３ｄ）は、揉み玉６０にＸ軸方向の荷重が付与された場合に支持アーム４０の水平部３７を介して起歪体部９１の表面９１ｓが最も強く歪む部分に配置されている。Ｙ軸方向の歪ゲージ群９４（９４ａ～９４ｄ）は、揉み玉６０にＹ軸方向の荷重が付与された場合に支持アーム４０の水平部３７を介して起歪体部９１の表面９１ｓが最も強く歪む部分に配置されている。同時に、Ｚ軸方向の歪ゲージ群９５（９５ａ～９５ｄ）は、揉み玉６０にＺ軸方向の荷重が付与された場合に支持アーム４０の水平部３７を介して起歪体部９１の裏面９１ｕが最も強く歪む部分に配置されている。
　すなわち３軸力ベクトルセンサ１００では、起歪体部９１の表面９１ｓおよび裏面９１ｕに対して、Ｘ軸方向の歪ゲージ群９３、Ｙ軸方向の歪ゲージ群９４、および、Ｚ軸方向の歪ゲージ群９５を振り分けて配置した。これにより、歪ゲージ群９３～９５の配置の自由度が高まり、歪ゲージ群９３、９４、および、９５の配置上の重なりを気にすることなく、最も大きなセンサ出力が得られる最適な位置に歪ゲージ群９３～９５をそれぞれ貼付することができる。
　なお、Ｘ軸方向の歪ゲージ９３ａ～９３ｄのグリッド長（ゲージ長）、Ｙ軸方向の歪ゲージ９４ａ～９４ｄのグリッド長、および、Ｚ軸方向の歪ゲージ９５ａ～９５ｄのグリッド長は、第２の実施の形態と同様に、起歪体部９１の表面９１ｓに現れる歪を最も効率良く電圧の変化として得られるように配線パターンのグリッド長（ゲージ長）の向きを合わせた状態で配置されている。
　かくして、第３の実施の形態における３軸力ベクトルセンサ１００は、揉み玉６０に対する荷重を間接的に受ける支持アーム４０の水平部分３７に取り付けられ、かつ、最も大きなセンサ出力が得られる起歪体部９１の表面９１ｓまたは裏面９１ｕに歪ゲージ群９３～９５が貼付されている。これにより、３軸力ベクトルセンサ１００は、第２の実施の形態におけるセンサ構造体７０と同様の作用効果に加えて、第２の実施の形態における３軸力ベクトルセンサ９０よりも更に一段と正確に荷重の大きさを検出することができる。
　なお、３軸力ベクトルセンサ１００は、起歪体部９１の表面９１ｓに揉み玉６０の荷重に対するＸ軸方向の歪ゲージ群９３（歪ゲージ９３ａ～９３ｄ）、Ｙ軸方向の歪ゲージ群９４（９４ａ～９４ｄ）が貼り付けられ、起歪体部９１の裏面９１ｕにＺ軸方向の歪ゲージ群９５（９５ａ～９５ｄ）が貼り付けられているようにした場合について述べた。しかしながら、これに限らず、３軸力ベクトルセンサ１００は、表面９１ｓにＺ軸方向の歪ゲージ群９５（９５ａ～９５ｄ）、裏面９１ｕにＸ軸方向の歪ゲージ群９３（歪ゲージ９３ａ～９３ｄ）、Ｙ軸方向の歪ゲージ群９４（９４ａ～９４ｄ）が貼り付けられていてもよい。すなわち、３軸力ベクトルセンサ１００は、Ｘ軸方向の歪ゲージ群９３、Ｙ軸方向の歪ゲージ群９４、Ｚ軸方向の歪ゲージ群９５の何れかが起歪体部９１の一方の面である表面９１ｓに配置され、その残りが起歪体部９１の他方の面である裏面９１ｕに配置されている。
　以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に係るセンサ一体型軸支持カバー４５、センサ構造体７０、および、３軸力ベクトルセンサ１００に限定されるものではなく、本発明の概念および請求の範囲に含まれるあらゆる態様を含む。また、上述した課題および効果の少なくとも一部を奏するように、各構成を適宜選択的に組み合わせてもよい。例えば、上記実施の形態における各構成要素の形状、材料、配置、サイズ等は、本発明の具体的使用態様によって適宜変更され得る。
１……マッサージ機　１０……座部、２０……背当部、３０……施療ユニット、３１……フレーム板、３２……支軸、３３……施療ユニット支持体、３５、７０……センサ構造体、３６……腕部、３７……水平部、３７ｈ……貫通孔、３８……湾曲部、３９……垂直部、４０……支持アーム、４５……センサ一体型軸支持カバー、４６……カバー本体、４７……支持板、４８……隔壁、５０、９０、１００……３軸力ベクトルセンサ、５１……軸部、５５、９１……起歪体部、６０……揉み玉、５６ａ、５６ｂ、５７ａ、５７ｂ、５８ａ～５８ｄ……歪ゲージ、８０……軸支持カバー、８１……軸部、９０、１００……３軸力ベクトルセンサ、９２……歪ゲージ群部、９３、９４、９５……歪ゲージ群、９３ａ～９３ｄ、９４ａ～９４ｄ、９５ａ～９５ｄ……歪ゲージ、９８……ボンディングパッド。

Claims (6)

  1. 　板状の平坦な支持板に取り付けられる対象物を外部からの負荷に応じて３次元のＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向へ可動自在に保持する保持体と、
    　前記支持板と一体に取り付けられた状態で前記対象物に対する荷重を検出する３軸力センサと
    　を備え、
    　前記３軸力センサは、前記対象物を軸支する軸部と、前記対象物に対する荷重を前記軸部を介して受ける起歪体部と、当該起歪体部の一方の面に対してＸ軸方向力成分を検出するために貼り付けられたＸ軸用歪ゲージと、当該起歪体部の一方の面に対してＹ軸方向力成分を検出するために貼り付けられたＹ軸用歪ゲージと、前記Ｘ軸用歪ゲージと前記Ｙ軸用歪ゲージとの間であって、Ｚ軸方向力成分を検出するために前記起歪体部の一方の面に貼り付けられたＺ軸用歪ゲージと
    　を備えることを特徴とするセンサ一体型軸支持構造。
  2. 　前記Ｘ軸用歪ゲージと前記Ｙ軸用歪ゲージは、互いに略直交して配置され、前記Ｚ軸用歪ゲージは、前記Ｘ軸用歪ゲージおよび前記Ｙ軸用歪ゲージから所定の角度差をもって配置されている
    　ことを特徴とする請求項１に記載のセンサ一体型軸支持構造。
  3. 　板状の平坦な支持板に取り付けられる対象物を外部からの負荷に応じて３次元のＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向へ可動自在に保持する保持体と、
    　前記保持体と一体に形成され、当該保持体とは離れて折り曲げられた平坦なセンサ装着面を有する支持アームと、
    　前記支持アームの前記センサ装着面に装着された状態で前記対象物に対する荷重を検出する３軸力センサと
    　を備え、
    　前記３軸力センサは、前記対象物に対する荷重を前記支持アームの前記センサ装着面に装着された状態で受ける起歪体部と、当該起歪体部の一方の面に対してＸ軸方向力成分を検出するために貼り付けられたＸ軸用歪ゲージと、当該起歪体部の一方の面に対してＹ軸方向力成分を検出するために貼り付けられたＹ軸用歪ゲージと、Ｚ軸方向力成分を検出するために前記起歪体部の一方の面に貼り付けられたＺ軸用歪ゲージと
    　を備えることを特徴とするセンサ構造体。
  4. 　前記支持アームの前記センサ装着面には、貫通孔が形成されている
    　ことを特徴とする請求項３に記載のセンサ構造体。
  5. 　前記Ｘ軸用歪ゲージ、前記Ｙ軸用歪ゲージ、および、前記Ｚ軸用歪ゲージは、それぞれのグリッド長が前記起歪体部の一方の面に現れる歪を電圧の変化として得られる向きに配置されている
    　ことを特徴とする請求項３または４に記載のセンサ構造体。
  6. 　板状の平坦な支持板に取り付けられる対象物を外部からの負荷に応じて３次元のＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向へ可動自在に保持する保持体と、
    　前記保持体と一体に形成され、当該保持体とは離れて折り曲げられた平坦なセンサ装着面を有する支持アームと、
    　前記支持アームの前記センサ装着面に装着された状態で前記対象物に対する荷重を検出する３軸力センサと
    　を備え、
    　前記３軸力センサは、前記対象物に対する荷重を前記支持アームの前記センサ装着面に装着された状態で受ける起歪体部と、Ｘ軸方向力成分を検出するためのＸ軸用歪ゲージと、Ｙ軸方向力成分を検出するためのＹ軸用歪ゲージと、Ｚ軸方向力成分を検出するためのＺ軸用歪ゲージとを備え、前記Ｘ軸用歪ゲージ、前記Ｙ軸用歪ゲージ、前記Ｚ軸用歪ゲージの何れかが前記起歪体部の一方の面に配置され、その残りが前記起歪体部の他方の面に配置されている
    　ことを特徴とするセンサ構造体。
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