JPH02259332A - 調理機器用荷重センサ - 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、例えば電子レンジのような調理機器において
被調理物の重量を測定するための荷重センサに関し、特
に、ターンテーブルと共に回転される回転軸に加えられ
た荷重を検出する装置に関する。

〔従来の技術〕

従来より、電子レンジのターンテーブル上に載せられた
被調理物の重量を計る種々のセンサが提案されている０
例えば、特開昭６０−８２８１９号や実開昭６２−７３
２３５号等には、静電容量の変化により調理物の荷重を
測定するセンサが開示されている。これは、２枚の平板
を対向させ、平板間のギャップが調理物重量により変化
するように構成し、この対向平板を用いてコンデンサを
構成したものである。

また、その他、歪みゲージを用いたロードセル方式のも
のや、圧電素子を用いたもの等も提案されている（電子
技術１９８７年５月号、第２６頁〜第２８頁）。

このうち、圧電式重量センサは、ターンテーブルの回転
に伴って回転するローラを、下方に配置されたノブ上を
通過させ、このノブを介して荷重が圧電素子に加わるよ
うに構成されている。そして、荷重に応じて圧電素子に
発生されるピーク電圧を検出回路で検出することにより
、被調理物の荷重が検出されるように構成されている。

〔発明が解決しようとする技術的課題〕しかしながら、
静電容量式のものやロードセル方式のものでは、測定部
分の機械的構造がかなり複雑となり、多数の部品を必要
とし、かつ取付はスペースも大きくならざるを得なかっ
た。

これに対して、上述した圧電素子を用いたものでは、部
品点数を低減することができ、かつ小型であるため取付
はスペースを低減することができる。しかしながら、タ
ーンテーブルの回転に伴って荷重が衝撃的に圧電素子に
加えられた際のその衝撃に起因するピーク電圧を測定す
るものであるため、荷重を正確に測定することが困難で
あるという問題があった。

よって、本発明の目的は、小型であって取付はスペース
を低減することができ、かつ被調理物の荷重を高精度に
検出することが可能な調理機器用荷重センサを提供する
ことにある。

〔技術的課題を解決するための手段〕

本発明の調理機器用荷重センサは、測定荷重が加えられ
る回転軸と、上記回転軸に関連して設けられておりかつ
回転軸に加えられた荷重を所定の時間期間毎に間欠的に
伝達する荷重伝達手段と、該荷重伝達手段から間欠的に
荷重を伝達されるように配置されており、かつ荷重負荷
時に該荷重に基づく電荷を発生する圧電素子と、圧電素
子において荷重負荷時に発生した電荷量を測定して、静
荷重として回転軸に加えられた荷重を検出する検出手段
とを備えることを特徴とする。

前記荷重伝達手段としては、回転軸と共に回転するよう
に該回転軸に連結されており、かつ下面に、周方向に所
定の長さを有する少なくとも１の突部が設けられた回転
プレートと、この回転プレートの突部により荷重を伝達
されるように配置されておりかつ回転プレートの回転に
よる突部の移動により回転され得るように配置された受
荷部材とを有するもので構成することができ、この場合
には受荷部材の受けた荷重を受け得るように該受荷部材
に圧電素子が連結される。

他方、上記荷重伝達手段は、回転軸の下方の固定面上で
回転軸の周囲を回転軸と共に旋回するように上記回転軸
に連結されており、かつ自身が回転しつつ下方の固定面
上で回転軸周囲を旋回されるホイールとを備えるものに
より構成してもよく、その場合゛には、圧電素子は、下
方の固定面上に上面が露出するように配置されており、
それによってホイールから加えられる荷重を受け得るよ
うに設けられる。

〔作用〕

本発明では、荷重伝達手段により回転軸に加えられた荷
重が所定の時間期間毎に間欠的に圧電素子に伝えられる
。そして、圧電素子において発生した電荷量が静荷重と
して検出手段により測定されるので、回転軸に加えられ
た荷重を正確に検出することができる。しかも、圧電素
子を用いたものであるため、上記荷重伝達手段は比較的
簡単なメカニズムにより構成され、かつ小型に構成され
得る。

荷重伝達手段を回転プレート及び受荷部材で構成し、該
受荷部材に圧電素子を連結した構造では、回転プレート
の下面に設けられた突部が受荷部材に接触している間だ
け、すなわち上記所定の時間期間が突部の周方向の長さ
により決定され、その間だけ回転軸に加えられた荷重が
圧電素子に伝達される。

また、上記荷重伝達手段をホイールで構成した場合には
、ホイールが下方固定面上に露出している圧電素子上を
通過する間だけ、すなわち圧電素子の上面を通過する時
間期間だけ間欠的に荷重が圧電素子に伝達されることに
なる。

〔実施例の説明〕

第１図〜第７図を参照して、本発明の一実施例の荷重セ
ンサを説明する０本実施例は、調理機器の一例としての
電子レンジのターンテーブルと共に回転される回転軸を
利用して構成されている。

すなわち、ターンテーブル上に載せられる被調理物の荷
重が、該回転軸に伝達され、以下に示す構造の荷重セン
サにより検出されるように構成されている。

第１図を参照して、−点鎖線で示す回転軸１は、電子レ
ンジのターンテーブルと共に回転されるものである。こ
の回転軸１の下端には、回転プレート２（同じく一点鎖
線で示す、）が固定されている。

第３図及び第４図（第３図のＴＶ−ｒ／腺に沿う断面図
）に示すように、本実施例では、回転軸１は、円板状の
回転プレート２と一体に構成されている。

回転プレート２は、回転軸１と共に回転され得るように
構成される限り、別体に構成されていてもよい。

回転プレート２の下面には、下方に突出形成された第１
の突部３及び第２の突部４が、それぞれ、複数個設けら
れている。第１の突部３及び第２の突部４は、それぞれ
、回転プレート２の周方向に所定の長さを有するように
構成されている。そして、回転プレート２の外周端縁２
ａよりも比較的内側に第１の突部３が形成されており、
外周端縁２ａ近傍に第２の突部４が形成されている。

また、第１の突部３と第２の突部４とは、それぞれ、回
転プレート２の周方向において、相手方の突部間に位置
するように、かつ両端が相手方の突部と中心角１０度の
範囲で重なり合うように配置されている。複数個の第１
の突部３と第２の突部４とが回転プレート２の周方向に
おいて部分的に重なり合うように配置されている理由は
後述する。

回転プレート２の外周端縁２ａには、外方に突出した位
置検出部５が複数個形成されている。この位置検出部５
は、回転プレート２の周方向に所定長を有するように形
成されており、後述する光電センサ２０により回転プレ
ート２０回転位置を検出するために設けられているもの
である。

第１図に戻り、回転プレート２の下方には、平板状ベー
ス部材６が配置されている。このベース部材６は、電子
レンジのハウジングの何れかの部分に固定的に設けられ
るものである。ベース部材６の上面には、圧電素子７、
第１のローラ８，９、第２のローラ１０，１１が配置さ
れている。このうち、圧電素子７及び第１のローラ８，
９が配置されている部分の詳細を第５図を参照して説明
する。

第５図に示すように、ベース部材６の上面に、圧電素子
７が接合剤１２を用いて固着されている。

圧電素子７の上面及び下面には、それぞれ、電極１３．
１４が形成されている。

圧電素子７は、上下方向に荷重が加えられたときに、圧
電効果により電荷を発生するものであり、公知の圧電性
セラミックスや圧電性単結晶等により構成され得る。

圧電素子７の上面には、金属等の剛性を有する材料から
なる受荷部材１５が貼付けられている。

受荷部材１５は、圧電素子７の上面に貼付けられた部分
１５ａと、部分１５ａの両端から圧電素子７の側面に沿
うように折曲げられた折曲げ部分１５ｂと、折曲げ部分
１５ｂの下端から側方に延ばされた受荷部分１５ｃとを
有する。

上記受荷部材１５の受荷部分１５ｃ上に、第１のローラ
８．９を回転自在に支持している支持枠１６．１７が固
着されている。支持枠１６．１７は、第１図から明らか
なように、直方体状の形状を有し、但し上下に開口を有
するような枠部材で構成されている。そして、下方の開
口が受荷部材１５により閉成されており、かつ上方の開
口内に第１のローラ８．９が回転自在に支持されている
。

なお、第５図から明らかなように、上記受荷部材１５の
受荷部分１５Ｃは、ベース部材６の上面よりも上方に位
置されている。従って、第１のローラ８，９に、荷重が
伝えられた場合、該荷重は受荷部材１５を介して圧電素
子７の上面に伝達される。

第１図に戻り、第２のローラｉｏ、ｉｉは、矩形の支持
枠１８．１９に回転自在に支持されている。支持枠１８
．１９はベース部材６の上面に固着されている。従って
、第２のローラ１０．１１に上方から荷重が伝達された
場合には、該荷重はベース部材６により受止められるこ
とになる。

第１のローラ８，９及び第２のローラ１０，１１のベー
ス部材６上の配置状態を第２図に模式的に示す、第２図
から明らかなように、ベース部材６上において回転プレ
ート２（−点鎖線で外形のみを略図的に示す、）の中心
に対応する位置に圧電素子７が配置されている。また、
第１のローラ８．９は、第２のローラ１０．１１に比べ
て中心寄りに配置されている。この第１のローラ８．９
及び第２のローラ１０，１１の配置されている位置は、
上述した回転プレート２の下面に形成された第１の突部
３及び第２の突部４の位置に対応されている。

すなわち、回転プレート２の下面の第１の突部３が第１
のローラ８，９上を通過するように、第２の突部４が第
２のローラ１０．１１上を通過するように、各ローラ８
〜１１並びに突部３及び４の位置が決定されている。

よって、本実施例では、第１の突部３が第１のローラ８
，９上に位置し、第２の突部４が第２のローラ１０．１
１上に位置しないとき、すなわち第２のローラ１０，１
１には荷重が加わらないときに、回転軸ｌに伝えられた
全荷重が受荷部材１５を介して圧電素子７に伝えられる
ことになる。

他方、第２のローラ１０，１１は、上記荷重測定時点以
外での回転プレート２の回転を円滑化するために設けら
れているものである。すなわち、第１の突部３が第１の
ローラ８，９上を通過した後に、回転プレート２の回転
が不安定となるのを防止するために、第２の突部４が第
２のローラ１Ｏ２１１により支持される。

さらに、第１の突部３が第１のローラ８，９に当接して
支持されている状態から、第２の突部４が第２のローラ
１０．１１により支持される状態への移行を円滑化する
ために、前述したように第１、第２の突部３．４の両端
が回転プレート２０周方向において１０度の角度を持っ
て重なり合わされている。

なお、第１図において、２０は光電センサを示し、第３
図及び第４図に示した位置検出部５の通過を検出するも
のである０本実施例では、この光電センサ２０により回
転プレート２の回転位置を検出し、それによって圧電素
子７による検出のタイミングを取ることが可能とされて
いる。よって、位置検出部５（第３図）の周方向位置は
、前述した第１の突部３の長手方向中央部にその後端５
ａがくるように位置決めされている。

上記の構成によれば、第１の突部３が回転プレート２の
周方向に所定の長さを有するために、第１のローラ８．
９及び受荷部材１５を介して圧電素子７に測定荷重があ
る時間期間毎に間欠的に伝達される。

次に、圧電素子７において発生した電荷量を測定するた
めの検出手段を第６図を参照して説明する。第６図にお
いて、圧電素子７にコンデンサＣが並列に接続されてい
る。さらに、光電センサ２０からの測定開始信号を受取
るゲート回！２１が構成されており、該ゲート回路２１
からの測定開始を示す信号に基づき、トランジスタ２２
がオン・オフされるように構成されている。

トランジスタ２２は、圧電素子７への電荷の蓄積及び放
電を切換えるために設けられているものである、また、
トランジスタ２２の後段には、圧電素子７に蓄積された
電荷を放電するための抵抗２４が圧電素子７に並列に接
続されている。そして、２５は電荷読取り回路を示す。

上記電荷読取り回路２５は、放電抵抗の出力Ａ点におけ
る波形を整形し、第７図（ａ）及び（ｂ）に示すように
、放電波形を矩形パルスとするものである０本実施例の
検出装置では、この放電波形のパルス長により、蓄積さ
れた電荷量が測定されることになる。

次に、上記実施例の荷重センサによる測定のタイミング
を第８図を参照して説明する。第８図において、横軸は
時間を示すが、ここではターンテーブルすなわち回転軸
ｌの回転角度を基準として、θ度、９０度、１８０度、
２７０度、３６０度の目盛りを記入しである。

第３図に示したように第１のローラ８．９と第２のロー
ラ１０，１１とは回転プレート２の周方向にずらされて
配置されていたので、第８図に示されているように第１
のローラ８．９と第２のローラ１０，１１に荷重の加わ
るタイミングがずらされる。そして、第１のローラ８，
９に荷重が加わっている時間期間Ｐの間に測定が行われ
る。

測定開始は、第３図に示した位置検出部５の後端５ａが
光電センサ２０から離れたとき、すなわち光電センサ２
０がオフ状態となったときに、測定が行われる。この光
電センサのオン・オフは逆であってもよい、すなわち、
測定開始時に光電センサがオン状態となるような位置に
、前述した位置検出部５を設けてもよい。

第８図に第６図を併せて参照して、光電センサ２０がオ
フ状態とされることにより、トランジスタ２２がオン状
態とされる。その結果、回転軸１より伝えられた荷重に
より圧電素子７に蓄積された電荷が、圧電素子７より放
電される。この放電量が、第６図の検出回路により測定
され、第８図の下方に示す矩形パルス状のセンサ出力が
得られる。このセンサ出力ｔ。は、回転軸１に加えられ
る荷重Ｗに比例するものである。

以上のように、本実施例では、第１のローラ８゜９に間
欠的に加えられる荷重が、受荷部材１５を介して圧電素
子７に間欠的に伝達される。そして、圧電素子７及び第
６図の検出回路においては、所定の時間期間内に間欠的
に伝えられる荷重に基づいて圧電素子７に発生した電荷
量が放電量として検出される。よって、圧電素子７に加
えられた荷重が、静荷重として検出されるため、加えら
れた荷重を正確に検出することが可能となる。

上述した実施例では、荷重伝達手段を、回転プレート２
、第１の突部３、第１のローラ８．９及び受荷部材１５
とを用いて構成したが、青電伝達手段は、回転軸に加え
られた荷重を所定の時間期間毎に間欠的に伝達し得る限
り、上記の構造に限定されない。

上記荷重伝達手段を異ならせた本発明の他の実施例を第
９図及び第１Ｏ図を参照して説明する。

ここでは、回転軸１の下端近傍において回転軸１の中心
に向かって軸３２が埋込まれている。この軸３２には、
ホイール３３が取付けられている。

ホイール３３は、ベアリング３４を介して軸３２に連結
されており、従って軸３２の回りに回転自在とされてい
る。このようなホイール３３は、回転軸ｌの周囲に複数
個連結されている。

なお、ホイール３３の径は、第９図に示すように、ホイ
ール３３の下端が回転軸ｌの下端よりも下方に位置する
ように選ばれている。そして、回転軸１の下方に配置さ
れたベース部材６の上面に、ホイール３３が当接するよ
うに構成されている。

よって、回転軸１の回転に伴って、ホイール３３が回転
軸１の周囲でベース部材６上を旋回される。すなわち、
回転軸１に加えられた荷重は、ホイール３３を介して、
ベース部材６の上面に伝達される。

他方、ベース部材６側には、ホイール３３が旋回するこ
とにより描く軌跡の方向において複数個の領域に圧電素
子７が埋設されている。この圧電素子７の上面は、ベー
ス部材６の上面に露出されている。よって、ホイール３
３が回転軸ｌと共に旋回し、圧電素子７の上面を通過す
る度に、圧電素子７に回転軸１に加えられた荷重が伝達
されることになる。

よって、本実施例においても、回転軸ｌに加えられた荷
重が間欠的に圧電素子７に伝達されることになる。

なお、３５は位置検出用ブレードを示し、図示しない光
電センサにより回転軸１０回転位置を検出するために設
けられているものである。このプレート３５は、上述し
た実施例における位置検出部５に相当するものである。

第９図及び第１０図に示した第２の実施例においても、
圧電素子７に間欠的に荷重が伝達されるため、前述した
第１の実施例と同様の検出回路を用いることにより、回
転軸１に加えられた荷重を静荷重として正確に検出する
ことができる。

また、第１０図から明らかなように、コンデンサＣ及び
トランジスタ２２が回転軸１の下方の空いている空間に
収納されている。よって、検出回路を含めて取付はスペ
ースが、回転軸周囲の極めて狭い領域だけですむことが
わかる。

（発明の効果〕 以上のように、本発明によれば、回転軸に関連して設け
られた荷重伝達手段により回転軸に加えられた荷重が所
定の時間期間毎に圧電素子に間欠的に伝達され、圧電素
子において荷重負荷時に発生した電荷量が検出手段によ
り測定され、測定荷重を静荷重として検出することがで
きるので、回転軸に加えられた荷重を高精度に検出する
ことが可能となる。すなわち、従来の圧電素子を用いた
ピーク電圧測定方式のものに比べて、調理機器における
被調理物の荷重を高精度に測定することが可能となる。

しかも、静電容量式のものやロードセル方式のもののよ
うな複雑な機械的構造を構成する必要がないため、部品
点数及び取付はスペースも効果的に低減することが可能
となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の概略斜視図、第２図は第１
図実施例における第１．第２０ローラの位置関係を説明
するための模式的平面図、第３図は回転プレートの平面
図、第４図は第３図のＴＶ−■線に沿う断面図、第５図
は第１のローラと圧電素子との関係を説明するための断
面図、第６図は検出手段を説明するための回路図、第７
図は検出原理を説明するための波形図、第８図は実施例
における測定タイミングを説明するためのタイミングチ
ャート図、第９図及び第１０図は本発明の第２の実施例
における調理機器用荷重センサを説明するための半断面
側面図及び平面図である。 図において、１は回転軸、２は回転プレート、３は第１
の突部、６はベース部材、７は圧電素子、８．９は第１
のローラ、１５は受荷部材、２０は光電センサ、３３は
ホイールを示す。 第２因 鮪 第６図 第７図 （ａ）４点のＣ圧法すや （ｂ）！シｉＦ′／；１Ａに！；−５欠にノ六≧ンへ一
ノＬ、スΔ すｊ定 第Ｓ図 第１０図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）測定荷重が加えられる回転軸と、 前記回転軸に関連して設けられており、かつ回転軸に加
   えられた荷重を、所定の時間期間毎に間欠的に伝達する
   荷重伝達手段と、 前記荷重伝達手段から間欠的に荷重が伝達されるように
   設けられておりかつ荷重負荷時に該荷重に基づく電荷を
   発生する圧電素子と、 前記圧電素子において荷重負荷時に発生した電荷量を測
   定して、静荷重として回転軸に加えられた荷重を検出す
   る検出手段とを備えることを特徴とする、調理機器用荷
   重センサ。
2. （２）前記荷重伝達手段が、回転軸と共に回転するよう
   に、該回転軸に連結されており、かつ下面に、周方向に
   所定の長さを有する少なくとも１の突部が設けられた回
   転プレートと、 前記回転プレートの突部により荷重を伝達されるように
   配置されておりかつ回転プレートの回転による突部の移
   動により回転され得るように設けられた受荷部材とを有
   し、 前記受荷部材の受けた荷重を受け得るように受荷部材に
   圧電素子が連結されている、請求項１記載の調理機器用
   荷重センサ。
3. （３）前記荷重伝達手段が、前記回転軸の下方の固定面
   上で回転軸周囲を回転軸と共に回転するように前記回転
   軸に連結されており、かつ自身が回転しつつ下方の固定
   面上で前記回転軸周囲を旋回されるホィールを備え、 前記圧電素子は、下方の固定面上に、上面が露出するよ
   うに配置されており、それによって前記ホィールから加
   えられる荷重を受け得るように設けられている、請求項
   １記載の調理機器用荷重センサ。