JPH0789077B2 - 重量検出装置 - Google Patents

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４図は従来のロバーバ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ーバル機構を利用す
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ーバル機構である。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、位置誤差）は著しく低減さ
れる。この例ではロバーバル機構で伝達された荷重は、
衝撃吸収用の板ばね８および荷重伝達手段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
る小型軽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、ロバーバル機構を省略化
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
ロバーバル機構を省略化した従来の重量検出装置の一例
を第５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位可能な回転軸10
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は取り付け
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６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11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11の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11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。

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10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容器な
ど、重量が4kg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が摩耗し特性の劣
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。

ここに示したセンサーの事例に限らず一般的にセンサー
と称されるものは構造的に堅牢なものは少なく、ロバー
バル機構を省略化しモーターのシャフトをセンサーで直
接受けるという構成を実現するうえでシャフトの摺動に
よる摩耗という問題は大きな障害となっていた。

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スラスト方向
への変位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、耐久性、信頼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
と、前記載置台を支持し支持方向に所定量の変位をもつ
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、前記支持回転軸の下端を直接
受けその支持方向に変位する板バネからなる弾性体と、
前記弾性体を支持する固定金具と、前記支持回転軸の支
持方向に伝達される荷重を前記弾性体と接して受けその
荷重に対応した電気的物理量に変換する前記固定金具と
一体に設けられた荷重検出手段と、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を
備え、前記弾性体はその両端部が前記固定金具に支持さ
れた構成とした。

作用 本発明の重量検出装置は、支持回転軸の支持方向の変位
は板バネからなる弾性体を介して荷重検出手段に伝達さ
れる。なおこの板バネは荷重検出手段と構造的に一体と
なった固定金具によって両端を支持された構成であり、
支持回転軸の支持方向の変位は板バネによる応力により
その変位を僅かながら妨げるが、回転駆動する支持回転
軸が荷重伝達手段及び荷重検出手段に直接接触すること
なく荷重が伝達されるため、支持回転軸の摺動による機
械的摩耗で荷重伝達手段又は荷重検出手段が消耗、破壊
することはなく、かつ薄型の構成が容易に実現できる。

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
機能付き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入力部
24および使用者が動作状態をモニター、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、１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が重量検出手段であ
り食品26の荷重を受け電気的信号に変換する。30はマイ
クロコンピューター28とのインターフェイス回路でマイ
クロコンピューター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ー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31
をドライブするマグネトロン駆動回路、33は商用電源、
34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、使用者がキー入力部24から調理を選択してマイ
クロコンピューター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
要部部分断面図を示す。９は載置台１を回転させるため
のモーター、10はその回転軸で載置台１を支持し、軸支
え部35,36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たせ、
また場合によっては潤滑油などを塗布して摩耗性、摺動
性を向上させてある。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１の上に載せら
れた食品26の荷重は回転軸10を通じてスラスト方向に伝
達され、固定金具18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
理については前述したように、印加された荷重に比例し
て静電容量が変化するもので、詳細は割愛する。この静
電容量はリード線37によって外部のインターフェイス回
路30に取り出されマイクロコンピューター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ー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誤差、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19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
け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19という部品は固定金具18上にマウントして固定され
ている。この構成では板バネ17が載置台１を支持する回
転軸10の下端を直接受け、支持方向に変位する。そして
この板バネ17と重量伝達部材７とが接することにより、
支持回転軸10の支持方向に伝達される荷重を荷重検出素
子６に伝達することになる。したがって、この構成では
回転軸10と重量伝達部材７が非接触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なくなる。

なお板ばね17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の感度を鈍らす結果となるた
め、ダイアフラム11の弾性定数より、充分小さくして影
響が無視できるような弾性定数をもつ板ばねを選定する
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
転軸のスラスト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って、機械的なヒステリ
シスによる誤差を取り除いたり、位置誤差を平均化した
りして正確な重量を求めるもので、回転軸と重量検出手
段との間に弾性体を介した構成のものである。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る。これにより、ロバーバル機構を
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可能となり、実用上極めて
遊離なものである。

【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図は同システムブロック
図、第４図は従来のロバーバル機構を備えた重量検出装
置の構造図、第５図は従来のロバーバル機構を省略化し
た重量検出装置の要部部分断面図、第６図は同装置に用
いる重量検出手段の分解斜視図である。 １……載置台、６……重量検出素子、７……重量伝達部
材、９……モーター、10……回転軸、17……板ばね、26
……食品、27……重量検出手段、28……マイクロコンピ
ューター、30……インターフェイス回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被測定物を載置するための載置台と、前記
   載置台を支持し支持方向に所定量の変位をもつ回転可能
   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、前記支持回転軸の下端を直接受けその
   支持方向に変位する板バネからなる弾性体と、前記弾性
   体を支持する固定金具と、前記支持回転軸の支持方向に
   伝達される荷重を前記弾性体と接して受けその荷重に対
   応した電気的物理量に変換する前記固定金具と一体に設
   けられた荷重検出手段と、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を備え、前
   記弾性体はその両端部が前記固定金具に支持された構成
   とした重量検出装置。