JP6092044B2 - 荷重センサユニット - Google Patents
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Description
また、第一の規制手段と押圧部材との距離が位置調整されるので、押圧部材の全ストロークの長さを調整できる。
また、押圧部材の一部が第二の規制手段に当接することで、押圧部材に偏荷重が加わった場合に押圧部材の所定量以上の移動を規制できる。
また、金属で形成される部材と基板のアースをとる配線パターンとの間を、導体を介して導通できるので、アースの配線を別途設ける必要がない。そのため、部品コスト、組み立てコストがかからず、低コスト化が可能である。
第8の本発明によれば、ひずみゲージを用いて、押圧部材に加わる押圧力を計測できる。
図1(a)は、本発明の実施形態に係る小型荷重センサユニットを上方から見た斜視図であり、図1(b)は、実施形態に係る小型荷重センサユニットを下方から見た斜視図である。
図2(a)は、カバーを外して小型荷重センサユニットを上方から見た平面図であり、図2(b)は、図2(a)のA−A線断面図であり、図2(c)は、図2(a)のB−B線断面図である。図3は、実施形態に係る小型荷重センサユニットの分解斜視図である。
そして、小型荷重センサユニット1は、ロードボタン2の中央部に印加される押圧力(図1(a)の矢印α1の参照)および端部への押圧力(図1(a)の矢印β1)が過負荷になった場合に、小型荷重センサユニット1の破損を防止するための構成を特徴とする。
サポートプレート3sの中央部には、タップで雌ねじ3s3が螺刻されるボス3s2が内側に突設されている。
図4(a)は、スペーサの平面図であり、図4(b)は、図4(a)のC方向矢視図であり、図4(c)は、図4(a)の右側面図である。
スペーサ6は、例えばステンレス鋼(SUS)、アルミニウムなどの金属を用いて、長形の直方体の形状に形成されている。スペーサ6には、4つの雌ねじ6a、6b、6c、6dが螺刻されている。雌ねじ6a、6cは、タップにより下方から螺刻され、雌ねじ6b、6dは、タップにより上方から螺刻されている。
図3に示すように、基板5上に固定されるスペーサ6には、起歪体7とストッパプレート9とを重ねて、丸小ねじn4を雌ねじ6b、6dに螺着することで、起歪体7とストッパプレート9とが固定されている。
図6(a)は、起歪体を示す平面図であり、図6(b)は、図6(a)の起歪体の右側面図である。
起歪体7は、ステンレス鋼板などの金属を用いて、略H字様にプレス成形される薄板である。
起歪体7は、中央部に幅が細い細幅部7aが形成され、細幅部7aの端部に連続して拡幅される拡幅部7b、7cが両端部に形成されている。
また、起歪体7の細幅部7aの両側部には、ロードボタン2に押圧力(図1の矢印α1)が印加され、起歪体7が変形した際に起歪体7の変形量を計測するひずみゲージ8(図6(a)の2点鎖線の箇所)が実装されている。
同様に、起歪体7の拡幅部7cには、スペーサ6に固定される際に、丸子ねじn4が上方から挿通される挿通孔7c1、7c2がプレス加工されている。
図7(a)は、ストッパプレートを示す平面図であり、図7(b)は、図7(a)のストッパプレートの右側面図である。
ストッパプレート9は、ロードボタン2の端部に過負荷の押圧力が印加された場合にストッパとなる部材である。
ストッパプレート9の4つの角部には、ねじn4(図3参照)が挿通される挿通孔9b1、9b2、9b3、9b4がプレス加工されている。
図2(b)に示すように、スペーサ6、6にストッパプレート9とともに固定される起歪体7には、ロードボタン2が固定されている。
図8(a)は、ロードボタン2を下方(図1(a)のロードボタン2の下側)から見た下面図であり、図8(b)は、図8(a)のロードボタン2のD方向矢視図であり、図8(c)は、図8(a)のE−E線断面図である。
ロードボタン2は、押圧力(図1(a)の矢印α1、矢印β1参照)が印加される上面2a1を有する円柱状部2aと、起歪体7が固定される直方体形状の直方体ボス部2bとを有している。
ロードボタン2の直方体ボス部2bは、円柱状部2aより小さい径の円柱部2b2が平行な端縁2b1,2b1をもって切断されたような形状を有して形成されている。直方体ボス部2bの下面2b3には、起歪体7を丸小ねじn5で固定するための雌ねじ2b4がタップで螺刻されている。
そして、丸小ねじn5を起歪体7の細幅部7aの挿通孔7a1(図6(a)参照)を挿通させ、ロードボタン2の直方体ボス部2bの雌ねじ2b4に螺着することで、ロードボタン2を起歪体7に取り付ける。
基板アッセンブリ5Aを表返して、図3に示すように、上下から上ケースのカバー3uと下ケースのサポートプレート3sとを被せ、丸小ねじn1、n2をサポートプレート3sの下方側から、サポートプレート3sの挿通孔3s1をそれぞれ挿通させ、カバー3uの雌ねじ3u1に螺着して、図1(a)の小型荷重センサユニット1が構成されている。
図10は、起歪体7にロードボタン2を取り付けた状態を下方から見た下面図である
ロードボタン2を起歪体7に取り付けるに際しては、丸小ねじn5を起歪体7の下方から起歪体7の挿通孔7a1を挿通させ、ロードボタン2の下面側中央の雌ねじ2b4(図8(a)参照)に螺着することで、ロードボタン2が起歪体7に取り付けられる。
起歪体7の細幅部7aの中央部は、上述の如く、ロードボタン2の直方体ボス部2bが上方に固定される。
また、起歪体7の他方端の拡幅部7cは、下面側がスペーサ6に接触するとともに上面側がストッパプレート9に接触して、スペーサ6とストッパプレート9とで挟着されて固定される。
また、起歪体7の他方端の拡幅部7cの拡幅端縁7c3とスペーサ6の長手端縁6eとが上下方向に一致し、拡幅部7cの拡幅端縁7c3とストッパプレート9の内側端縁9a1とが上下方向に一致することが好ましい。
また、起歪体7の一方端のスペーサ6の長手端縁6eおよびストッパプレート9の内側端縁9a1と、起歪体7の他方端のスペーサ6の長手端縁6eおよびスストッパプレート9の内側端縁9a1とが、略平行(平行またはほぼ平行)に配置されている。
図12は、起歪体7とストッパプレート9とスペーサ6との望ましい寸法関係を示す平面図である。
図13は、図2(a)のB−B線断面拡大図であり、2点太鎖線は、ロードボタンに通常の押圧力が印加された場合を示している。
ロードボタン2に押圧力(図13の矢印α1)が印加される場合、ロードボタン2は、2点太鎖線で示すように移動し、ロードボタン2に固定される起歪体7は、2点太鎖線で示すように曲げ変形する。これにより、起歪体7に実装されるひずみゲージ8は伸張し、ブリッジ回路を構成するひずみゲージ8の抵抗値が変化し、ロードボタン2に印加される押圧力が電流の変化量(外部接続端子4bの出力信号とグランド(GND)端子の外部接続端子4cの出力信号との差の信号)として計測される。
ロードボタン2の中央部に印加される押圧力が過負荷(図14の矢印α2参照)となった場合には、図14に示すように、起歪体7とロードボタン2とを固定する丸小ねじn5のねじ頭n5aがストッパである止めねじn9の先端縁n9aに当接し、ロードボタン2の移動が停止される。これにより、ロードボタン2の中央部に印加される押圧力が過負荷になった際、該押圧力が規制されることとなり、小型荷重センサユニット1の損壊が抑制または防止される。
一方、メンテナンスや掃除などにおいて、小型荷重センサユニット1のロードボタン2の端部に偏荷重(図15の矢印β2)が大きく加わった(過負荷が加わった)場合には、図15に示すように、ロードボタン2の一部の円柱状部2aがストッパプレート9に当接し、ロードボタン2の移動が阻止され停止される。
図16(a)は、アースの配線パターンが形成された基板を示す平面図であり、図16(b)は、アースの配線パターンが接続された外部接続端子が、外部のアースに接続された状態を示す概念図であり、図16(c)は、アースの配線パターンが接続された外部接続端子がバッテリのマイナス側端子に接続された状態を示す概念図である。
丸子ねじn5、n4、n3は、鋼、ステンレス鋼、黄銅などの金属で製造されている。そのため、丸子ねじn5、n4、n3は導体である。また、起歪体7、ストッパプレート9、およびスペーサ6は、それぞれステンレス鋼板やアルミニウムなどの金属であり、導体である。
そのため、図16(a)に示すように、基板5のアース用の配線パターン5p1をスペーサ6に接触するように形成することで、ロードボタン2を基板5のアース用の配線パターン5p1に電気的に接続することができる。
そして、基板5のアース用の配線パターン5p1は、アースのための外部接続端子4dに導通している。
或いは、図16(c)に示すように、外部接続端子4dをバッテリ10のマイナス側の端子10tに接続することでロードボタン2の金属化に起因するノイズをバッテリ10のマイナス側の端子10tに導き、ロードボタン2を導体の金属にした場合の基板5の電子部品に加わる外乱を防止することができる。
そのため、図16(b)に示すように、外部接続端子4dをアースに接続することで、カバー3uを金属にした場合に発生するノイズをアースに導き、カバー3uを導体の金属にした場合に生じる基板5の電子部品への外乱を防止することができる。
或いは、図16(c)に示すように、外部接続端子4dをバッテリ10のマイナス側の端子10tに接続することで、サポートプレート3sの金属化に起因するノイズをバッテリ10のマイナス側の端子10tに導き、サポートプレート3sを導体の金属にした場合に生じる基板5に実装される電子部品への外乱を防止することができる。
換言すれば、小型荷重センサユニット1は、ロードボタン2の中心部(中央部)に印加される過負荷のみならず、ロードボタン2の中心(中央)からずれた偏荷重の過負荷に対しても同時に防止することが可能なストッパ構造を有している。
小型荷重センサユニット1は、ロードボタン2のどこに過負荷が加えられるか分らず、過負荷も加わるケースもあるため、本発明の小型荷重センサユニット1は極めて有効である。
図17は、小型荷重センサユニットを輸液ポンプ装置に搭載した状態を示す斜視図である。なお、図17においては、輸液ポンプ装置1Sの蓋体1Saを開いた状態を示している。
輸液ポンプ装置1Sにおいては、不図示の吐出ポンプで薬液を吐出し、運転状態を管理するため、輸液側チューブ1Sbの圧力と吐出側チューブ1Scの圧力とを計測する。
ところで、輸液ポンプ装置1Sは、ユーザにて清掃等で不用意にセンサ部に過負荷を加えられる場合がある。
そのため、小型荷重センサユニット1は、輸液側チューブ1Sbと吐出側チューブ1Scとの下にセットされ、輸液側チューブ1Sbの圧力と吐出側チューブ1Scの圧力を検知(計測)するのに使用されるが、輸液側チューブ1Sbの圧力と吐出側チューブ1Scの圧力を検知する小型荷重センサユニット1の過負荷に対しては第1のストッパ(止めねじn9)が働き、クリーニング、メンテナンス等の偏荷重に対しては第2のストッパ(ストッパプレート9)が働くので、小型荷重センサユニット1の破損や破壊を防止できる。
そのため、輸液ポンプ装置1Sの耐久性が向上し、信頼性を高めることができる。
図18は、小型荷重センサユニットをシリンジポンプ装置に搭載した状態を示す斜視図である。
シリンジポンプ装置2Sは、点滴台14における患者(図示せず)の心臓の高さの位置に取り付けられる。
シリンジポンプ装置2Sのシリンジホルダ12aには、注射器13が固定されている。そして、注射器13の外筒13aのつば13a1は、シリンジポンプ装置2Sの可動部12bに固定される。
可動部12b内には、注射器13の外筒13aのつば13a1にかかる荷重(可動部12bの荷重)が、ロックボタン2への押圧力で分るように小型荷重センサユニット1が搭載されている。
そのため、シリンジポンプ装置2Sに加わる荷重の大きさが分るため、シリンジポンプ装置2Sの耐久性が向上し、信頼性を高かめることができる。
1.前記実施形態では、第一の規制手段として止めねじn9を例示してねじで調整する構成を例示したが、止めねじn9を用いることなく、第一の規制手段を工場設備の流体圧を用いる自動機などで第一の規制手段の位置を調整し、第一の規制手段を接着剤で固着したり、または、第一の規制手段を固定用部材で固定する構成としてもよい。
しかしながら、第一の規制手段として止めねじn9を用いれば、構成が簡素で調整作業が容易であるから、最も望ましい。
2 ロードボタン(押圧部材)
2b 直方体ボス部(第1固定部)
2b1 端縁(第1固定部の直線状の縁部)
3u カバー(上ケース)
3s サポートプレート(下ケース)
5 基板
5p1 配線パターン
6 スペーサ(第2固定部)
6e 長手端縁(第2固定部の第1固定部の直線状の縁部に略平行な縁部)
7 起歪体
7a 細幅部(起歪体における前記直線状の縁部に略垂直に延びる領域)
8 ひずみゲージ(ひずみ計測部)
9 ストッパプレート(第二の規制手段、第2固定部)
9a1 内側端縁(第2固定部の第1固定部の直線状の縁部に略平行な縁部)
n1、n2、n3、n4 丸小ねじ(第2固定部材)
n5 丸小ねじ(第1固定部材、第2固定部材)
n9 止めねじ(第一の規制手段)
1S 輸液ポンプ装置
2S シリンジポンプ装置
Claims (8)
- 押圧力が加わる押圧部材と、
前記押圧部材に第1固定部材で固定される起歪体と、
前記起歪体に設けられ、前記押圧力が加わった場合に前記起歪体とともに変形し、その変形量から前記押圧力の大きさを測定するためのひずみ計測部と、
前記ひずみ計測部の出力を増幅する増幅手段と、
前記押圧部材の略中央部に加わる押圧力が所定の閾値以下になるように規制する第一の規制手段と、
前記押圧部材の端部に過負荷の押圧力が加わった場合に前記押圧部材の一部が当接し、前記押圧部材の所定量以上の移動を阻止して規制する第二の規制手段とを
備え、
前記第一の規制手段は、
前記押圧部材との距離が位置調整され、前記所定の閾値を超える押圧力が前記押圧部材に加わった際に前記第1固定部材が当接することにより前記押圧力を規制する
ことを特徴とする荷重センサユニット。 - 押圧力が加わる押圧部材と、
前記押圧部材に第1固定部材で固定される起歪体と、
前記起歪体に設けられ、前記押圧力が加わった場合に前記起歪体とともに変形し、その変形量から前記押圧力の大きさを測定するためのひずみ計測部と、
前記ひずみ計測部の出力を増幅する増幅手段と、
前記押圧部材の略中央部に加わる押圧力が所定の閾値以下になるように規制する第一の規制手段と、
前記押圧部材の端部に過負荷の押圧力が加わった場合に前記押圧部材の一部が当接し、前記押圧部材の所定量以上の移動を阻止して規制する第二の規制手段とを
備え、
前記第二の規制手段は、
前記起歪体の前記押圧部材が配置される一方面側に設けられ、前記押圧部材の一部が当接することにより前記押圧部材の所定量以上の移動が規制される
ことを特徴とする荷重センサユニット。 - 前記起歪体は、前記押圧部材が配置される側の一方面が前記押圧部材における直線状の一対の縁部を有する第1固定部に当接して前記第1固定部材により固定され、
前記ひずみ計測部は、前記第1固定部の直線状の縁部の外方であり、前記起歪体における前記直線状の縁部に略垂直な形状をもって延びる領域に設置される
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の荷重センサユニット。 - 前記起歪体は、
前記ひずみ計測部が設けられる領域の外方であって前記第1固定部の直線状の縁部に略平行な縁部をもつ第2固定部に当接して両端部が固定される
ことを特徴とする請求項3に記載の荷重センサユニット。 - 前記起歪体の両端部の縁部間の距離は、
当該距離と同方向の前記第2固定部に前記起歪体が当接して固定される箇所の距離と同じか、または、小さい
ことを特徴とする請求項4に記載の荷重センサユニット。 - 前記第1固定部は、前記起歪体と対向して固定される領域と同じかまたは該領域より大きな面積を有し、
前記第2固定部は、前記起歪体と対向して固定される領域と同じかまたは該領域より大きな面積を有する
ことを特徴とする請求項5に記載の荷重センサユニット。 - 外装を成す上ケースおよび下ケースと、
前記ひずみ計測部のための配線を有する基板とを備え、
前記上ケースおよび前記下ケースおよび前記押圧部材のうちの少なくとも何れかが金属で形成され、
前記基板に、前記金属で形成される部材のアースをとる配線パターンが形成され、
前記金属で形成される部材と前記基板の前記アースをとる配線パターンとの間は、導体の第2固定部材を介することで、または、互いに接触することで電気的に接続される
ことを特徴とする請求項1から請求項6のうちの何れか一項に記載の荷重センサユニット。 - 前記ひずみ計測部は、ひずみゲージである
ことを特徴とする請求項1から請求項7のうちの何れか一項に記載の荷重センサユニット。
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