JPS6064223A - 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
ゲージ式体重計に関する。

（ロ）従来技術 従来の体重計では、人が前重合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
針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、基台、一対のビーム、
それらビームを屈曲可能に各々の両端部分で支持するた
めζこ前記基台上に緩衝材を介して設置された支持用丸
棒、前記ビームの上面および／′ｆ、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ζこそれぞれ配設された前重合受具、それ
ら前重合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り、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支持用丸棒＋８１＋９
１　。

（８′八的で支持されている。ビーム材料とシテハたと
えば一般鋼材が挙げられる。ビーム（７）ａよび（７′
）と支持用丸棒（８１、１９１および（８′ハ（９′］
とは、それぞれ固定ピン叫、　ｕｌｌおよび（１０′）
、　（１１’）により固定されている。

支持用丸棒ｆ８１　、　（９１、（８つ、（９９は、第
３図〜第５図に示すように、ゴム、ウレタン、塩化ビニ
ルのごとき素材製の緩衝材（至）、（２５）　、　（２
４’　）　、　（２５’）を介して、基台ＱＤ上に載置
されている。好ましくは、この緩衝材（財）、ｃａ、（
２４’）、（２５’）の上下面に接着層を設けて、基台
（２１）と緩衝材（財）、＋２５）、（２４’）（２５
′）と支持用丸棒＋８１　、　＋９１　、　（８’Ｊ　
、（９’〕とを接着により固定し、位置ズレを防止する
。この実施例では、さらに、支持用丸棒（８１、＋９＋
　、　ＣＢ’）　、　（９’）は、それぞれ位置規制用
’＃Ｑ２１　、１３　、　（１２）　、　（１３’Ｊで
位置ズレを防止されている。支持用丸棒（８１＋９１問
および（ｓ’）　、　（ｑ’＞間の距離はいずれもｌ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
置し第５図参照］には、それぞれ歪ゲージ位置引１５１
゜（１４’Ｊ（１５’）が付設されている。これら歪ゲ
ージ０４１　＋１５１　（１４’）（１５′）は配線１
１（Ｗ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。

０ηは、　（１７’）（１８’）は、球体の前重合受具
であり、ビーム＋７１　、　（７’）に取°り付けられ
たホルダａ９■。

（１９’）（剪）によってビーム１７１　、　（７’月
こ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。前重合受具α７１　、　
＋１８１　。

（１７’　）　、　（１８’ンと支持用丸棒ｆ８）　、
　ｆ９ｉ　、　（８’ハ（９９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＋７）
（７りに円孔を設けて球体の荷重受具ａη（１８１（１
７’　）　（１８’　）をその円孔で保持してもよい。

球体の前重合受具αη（１８１（１７’Ｊ　（１８’Ｊ
上に、荷重合（５）が載置される。

■はクッション、■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
ノ荷重合受ＲｎＴｌ　、　（ＩＩＨ；ヨヒ（１７’　）
　、　（’１８’　）　ＩＣより４つの点荷重Ｗ、　、
　Ｗ、およびＷ、、ｗ４に分割されてビーム（７）およ
び（７９に伝えられる。すなわち、Ｍ’　＝ＷＩ＋　Ｗ
ｘ＋Ｗｓ＋Ｗａ　・・・・・・・・・・（１）である。

点荷重Ｗ＋　、　ＷｔおよびＷ、、Ｗ、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。

ビーム（７）および（７９は、支持用丸棒（８）（９１
、（８つ（９りで支持され、かつそれら支持用光ｆｆｄ
＋８１ｔ９＋　。

（Ｂ’）　（ＣＪ）は緩衝材＠（ハ）、　（２４’）　
［５’）を介して基台！２１）上に設Ｕされているから
、ビーム＋７１　、　＜７’）と支持用丸棒（８１＋９
１　、　（８つ（９９とは確実に線接触しており、した
がってビーム（７）　、　（’／′）には誤差要因とな
る捩りトルクが作用せず、長手方向の曲げだけが作用す
る。そこで、ビーム（７）および（７つの中央部分の歪
ε１およびε、は、ビーム（７）および（７つの幅をす
、高さをｈ　、給弾性係数をＥとしたとき、で与えられ
る。

これら歪ε、およびε２はビーム（７）および（７つの
上面と下面とで符号が逆になるから、歪ゲージｆ＋４）
が受ける歪を＋６１とすれば、歪ゲージＱ５１では−ε
１になり、丁た歪ゲージ（１４′）では＋ε３、歪ゲー
ジ（１５′）では−ε、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（１５）と（１５’Ｊの一端がそれぞれ接続され、
かつ歪ゲージａ９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Ｑ４１，０５１．　（１４′）　、　（
１５’）ノ抵抗値をそれぞれＲＩ、ル、Ｒ３，Ｒ４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Ｒ６，ゲージ率をに
、歪をεとしたとき、一般にＲ＝几。（１十εＫ）で与
えられるから、各抵抗値几、、Ｒ，，Ｒ，。

Ｒ４は、 ル＝几。（１＋ε、に）・・・・・・・・・・・（Ｖ）
几ｔ　”’　Ｒｏ　（１−ε、に）　・・・・・・・・
・・・（ＶＤ几ｓ　＝　Ｒｏ　（１−６，に〕・・・・
・・・・・・・（ＶすＲ，＝　几。（１＋　ε、Ｋ　〕
　・・・・・・・・・・・　（ｖｌｌりである。

（Ｖ）　〜（ＶＩＩＩＪ式をＯｖＪ式に導入すると、［
ｌｖＪ式は、となる。このＯＸＪ式に（ＩＩ）式と＋ｌ
１１）式を導入すると、となる。この（２）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■の出力電圧ｅは、体重Ｗにの
み依存してぢり、各点荷重Ｗ、、Ｗ、、Ｗ、。

Ｗ４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■からなるセンサー１４０１の出
力はアンプ（４１）で増幅され、ＡＤＤコンバータｌｚ
でデジタル附に変換され、マイクロコンピュータ（４３
で体重に換算され、ディスプレイ１４１でデジタル表示
される。操作キー卿は、マイクロコンピュータ（ハ）に
おける換算演算の校正などの操作を行うためのものであ
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ε、とビーム（７′）における歪６と
が加算されればよいから、ビーム（７）および（７′）
に少なくとも１ケづつ歪ゲージを付設し、かつ歪ε１お
よびε、が加算されるように画歪ゲージを結線すればよ
い。

表１は、上記実施例と基本的に同じ構成の体重計を製作
し、荷重測定を行ったときの実験結果である。一方、表
２は、その体重計から比較のために緩衝材（２）＠　（
２，！’　）　（２５’　）を省略した場合の実験結果
である。

（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
乗る位置による影響を受けることなく正確に体重を測定
できる。しかも、構造が簡単であり、基台の製作精度が
多少悪くても緩衝材によってビームと支持用丸棒との線
接触が確保されるから、製造しやすく、また薄型化およ
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計の測定ユニ
ット（荷重合を除く）の平面図、第３図は第２図のＡ−
Ａ’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計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、であ
る。 （１）・・・・・・歪ゲージ式体重計、　（５）・・・
・・・荷重合、（６）・−・・・・表示器、（７）（７
つ・・・用ビーム、（８）（９）　（８つ（９つ・・・
・・・支持用丸棒、（ロ）Ｍ　（１４’）　（１５’岸
ｐ輪（５１’）　（５２’）叫・・歪ゲージ、Ｑ７１（
至）（１７’）　（１８’）・・・・・・荷重台受具、
（財）に）（２４’）（２５’）・・・・・・緩衝材、
ｃｎｅ＊・・・・・・ブリッジ回路、−・・す・・セン
サー、（２）・・・・・・アンプ、　に）・・・・・・
Ａ／Ｄコンバータ、輪・山・・マイクロコンピュータ、 ぐ４・・・・・・ディスプレイ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １６　基台、一対のビーム、それらビームを屈曲可能に
   各々の両端部分で支持するために前記基台上に緩衝材を
   介して設置された支持用丸棒、前記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
   た荷重合受具、それら荷重合受具で支持された前重合、
   前記歪ゲージの出方信号を体重信号に変換する変換回路
   ｔよび体重信号に基いて体重を表示する表示器を具備し
   てなる歪ゲージ式２、荷重合受具が、球体である請求の
   範囲第１項記載の歪ゲージ式体重針。 ３、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２項のいずれかに記載の歪ゲージ式体
   重計。