专利名称：重量检测装置及微波炉的制作方法
技术领域：
本发明涉及用电气方法对推力方向的重量进行检测的重量检测装置及使用该重量检测装置的微波炉的改良。
近年来，在微波炉中使用对温度和重量进行检测的传感器作为自动烹调用的传感器。作为重量传感器使用的重量检测装置过去采用静电电容式、压电元件式等各种方式，而现在则以静电电容式为主。这种利用静电电容的重量检测装置是根据平行板体间的静电电容的变化来检测转盘上所载食品的重量导致的输出轴(推力轴)的微小变位量。
然而，传统的静电电容式重量检测装置设有振荡电路，并使其可变电容器的静电电容以电极间距离变化。因而，可能会受到印刷电路板上的印刷电路等产生的杂散电容的影响，为了解决这个问题，就必须保证一定的静电电容。另外，考虑到零件尺寸的误差，还必须设置一定的电极间距离。因此使电极间的对置面积增大，导致装置的大型化。
再有，当将这种传统的重量检测装置用于微波炉时，虽然可以检测转盘在推力方向的变位量，但对该转盘进行旋转驱动用的旋转驱动装置和重量检测装置是分别独立构成的，是将它们分别组装后再将二者结合，故装配工序多，而且将二者结合后的形状不紧凑，体积较大。如果使用负荷弹簧使转盘在推力方向的变位复原，则一旦转盘的推力轴与该负荷弹簧之间配合不良，就会导致检测精度恶化。
为此本发明的目的在于提供一种小型化、克服使用负荷弹簧时的缺点、能稳定且高精度地检测重量的重量检测装置及使用该重量检测装置的微波炉。
为了实现上述目的，本发明的重量检测装置设有根据要检测的重量沿推力方向变位的推力轴、与该推力轴配合设置的第1及第2相对变位检测用构件、使这2个相对变位检测用构件根据推力轴的变位量以规定量相对地作转动变位的转动变位装置、使第1及第2相对变位检测用构件与推力轴一体旋转的旋转驱动装置、分别设在第1及第2相对变位检测用构件上的2对以上的被检测体、设置在该2对以上的被检测体的可检测区域且对该被检测体进行检测的检测器、把用检测器检测的第1及第2相对变位检测用构件的相对变位量作为重量进行换算的重量换算装置，相对的变位量是通过将从各对被检测体检测的位置变化加以平均化后算出。
又一方案的重量检测装置设有根据要检测的重量沿推力方向变位的推力轴、与该推力轴配合设置的第1及第2相对变位检测用构件、使这2个相对变位检测用构件根据推力轴的变位量以规定量相对地作转动变位的转动变位装置、使第1及第2相对变位检测用构件与推力轴一体旋转的旋转驱动装置、设在可对分别设在第1及第2相对变位检测用构件上的被检测体进行检测的区域内且对该被检测体进行检测的检测器、把用检测器检测的第1及第2相对变位检测用构件的相对变位量作为重量进行换算的重量换算装置，旋转驱动装置具有电动机、使该电动机的旋转减速后传递到推力轴的减速齿轮组，当在每旋转1圈时用检测器检测同一个被检测体时，电动机内的转子位置始终为相同状态。
又一方案的重量检测装置设有根据要检测的重量沿推力方向变位的推力轴、与该推力轴配合设置的第1及第2相对变位检测用构件、使这2个相对变位检测用构件根据推力轴的变位量以规定量相对地作转动变位的转动变位装置、使第1及第2相对变位检测用构件与推力轴一体旋转的旋转驱动装置、设在可对分别设在第1及第2相对变位检测用构件上的被检测体进行检测的区域内且对该被检测体进行检测的检测器、把用检测器检测的第1及第2相对变位检测用构件的相对变位量作为重量进行换算的重量换算装置，旋转变位装置由在第1相对变位检测用构件上形成的斜向槽、在第2相对变位检测用构件上形成的轴向槽、及安装在推力轴上且分别嵌入在第1和第2相对变位检测用构件上形成的2个槽的销子构成，并将斜向的槽做成螺旋状。
又一方案的重量检测装置设有根据要检测的重量沿推力方向变位的推力轴、与该推力轴配合设置的第1及第2相对变位检测用构件、使这2个相对变位检测用构件根据推力轴的变位量以规定量相对地作转动变位的转动变位装置、使第1及第2相对变位检测用构件与推力轴一体旋转的旋转驱动装置、设在可对分别设在第1及第2相对变位检测用构件上的被检测体进行检测的区域内且对该被检测体进行检测的检测器、把用检测器检测的第1及第2相对变位检测用构件的相对变位量作为重量进行换算的重量换算装置、以及推力轴的防倾斜装置。
又一方案是在上述重量检测装置上，设置至少容纳第1及第2相对变位检测用构件的壳体，防倾斜装置是一端与从壳体伸出的推力轴连接、另一端与壳体连接、从横向对推力轴施加预负荷的弹簧。
又一方案的重量检测装置设有受负荷弹簧支承且根据要检测的重量沿推力方向变位的推力轴、使与该推力轴配合设置的相对变位检测用构件根据推力轴的变位量以规定量转动变位的转动变位装置、使相对变位检测用构件与推力轴一体旋转的旋转驱动装置、设在相对变位检测用构件上的被检测体，设在可对该被检测体进行检测的区域内并对该被检测体进行检测的检测器、把用该检测器检测的相对变位检测用构件的相对变位量作为重量进行换算的重量换算装置，在推力轴的靠负荷弹簧一侧的端部设有将该推力轴根据重量而在推力方向的移动间接地传递到上述负荷弹簧的传动机构。
又一方案是将树脂制的树脂帽罩在前述推力轴的前端以与其一体旋转，在作为载放在前述负荷弹簧上的前述传动机构的金属制金属帽的底部内侧支承上述树脂帽。
又一方案的重量检测装置是将负荷弹簧的底固定在支承该负荷弹簧的壳体上。
又一方案是在上述各方案的重量检测装置上，设置保持第1及第2相对变位用检测构件在旋转方向的位置关系用的位置保持装置。
又一方案是在上述各方案的重量检测装置上，相对变位量用由检测器和被检测体构成的重量检测信号输出装置输出的信号宽度中心间的时间间隔的比例来表示。
本发明的微波炉具有可根据施加在转盘上的重量而使该转盘在推力方向变位且能根据其变位量对施加在转盘上的重量进行检测的重量检测装置，作为其重量检测装置，采用方案1、2、3、4、6所述的重量检测装置。
对附图的简单说明
图1是本发明重量检测装置的实施形态的侧剖视图，图中省略了检测器用支架。
图2是图1所示的重量检测装置的分解立体图。
图3是在图1所示的重量检测装置上加了检测器用支架后的主视图。
图4表示图1所示的重量检测装置中所用的检测器用支架部分，其中(A)是省略了印刷电路板后的支架的俯视图，(B)是焊接了连接器后的电路印刷板的俯视图。
图5是从图4(A)的箭头V方向看的局部放大图。
图6是详细说明图1及图2所示的第1相对变位检测用构件的立体图。
图7是详细说明图1及图2所示的第2相对变位检测用构件的立体图。
图8说明图1所示重量检测装置的第1相对变位检测用构件和第2相对变位检测用构件的关系，其中(A)是未施加来自转盘的负荷时的主视图，(B)是最大限度地施加了来自转盘的负荷时的主视图。
图9是图1的A-A剖视图。
图10说明图1所示的重量检测装置的第1相对变位检测用构件上的各磁铁与第2相对变位检测用构件上的各磁铁的位置关系及霍尔集成电路的配置，其中(A)是转盘上未施加负荷时，(B)是转盘上施加最大负荷时。
图11表示图1所示的重量检测装置上所用的霍尔集成电路的输出信号，其中(A)表示转盘上未施加负荷时的输出信号，(B)表示在转盘上施加了最大负荷时的输出信号。
图12的曲线图中，横轴表示从转盘向图1所示的重量检测装置上施加的负荷，纵轴是用百分比表示与第2相对变位检测用构件上的磁铁所形成的霍尔集成电路输出相对的第1相对变位检测用构件上的磁铁形成的霍尔集成电路输出的时间间隔值(＝磁铁A、B的相位差)。
图13的曲线图中，横轴表示从转盘向图1所示的重量检测装置上施加的负荷，纵轴是用百分比表示与第1相对变位检测用构件上的磁铁所形成的霍尔集成电路输出相对的第2相对变位检测用构件上的磁铁形成的霍尔集成电路输出的时间间隔值(＝磁铁A、B的相位差)。
图14是本发明又一实施形态的重量检测装置的主视图，表示从侧面向推力轴施加预负荷的例子。
图15是从上方看图14所示的重量检测装置的俯视图。
图16是作为图1所示的重量检测装置中的负荷弹簧用的螺旋弹簧的设置部分局部放大图。
图17是作为本发明的重量检测装置中的负荷弹簧用的螺旋弹簧的设置部分结构又一例的局部放大图。
图18是作为本发明的重量检测装置中的负荷弹簧用的螺旋弹簧的设置部分结构再一例的局部放大图。
以下结合图1到图18说明本发明的实施形态。该实施形态是将重量检测装置用于微波炉。在用于微波炉时，如前所述，是将载放食品的转盘的变位量作为表示食品重量信号取出，根据表示该重量的信号来决定微波的照射时间。
首先，图1到图7是说明整体结构。重量检测装置1大致由使转盘11旋转同时使后述的第1及第2相对变位检测用构件42、42与推力轴41一体旋转的旋转驱动装置12、及对转盘11在推力方向的变位量进行检测的重量检测部13构成，这些结构要素装入1个金属制的壳体14内。另外，壳体14由壳主体14a和壳盖14b构成，用壳主体14a的底面和壳盖14b的两内面从上下方向将第1及第2相对变位检测用构件42、43夹入。即，壳主体14a的底面和壳盖14b成为壳体14的两块顶板。
旋转驱动装置12由作为驱动源的电动机(这里使用同步电动机)20、作为将该电动机20的旋转力减速后传递到转盘11的减速轮组的第1齿轮31、第2齿轮32、第3齿轮33、成为输出齿轮的第2相对变位检测用构件43、防止电动机20倒转的防倒转杆34a及与防倒转杆34a同轴设置的防倒转杆旋转用齿轮34构成。另外，防倒转杆34a及防倒转杆旋转用齿轮34被弹簧34b向推力方向加力。
电动机20由线圈21、转子22、固定轴23、固定在转子22上的小齿轮24及中地板25等构成。在小齿轮24的根部，设有转子22倒转时与防倒转杆34a抵接以防止转子22倒转用的凸起24a、24a。因此，当转子22正向旋转时，转子22的凸起24a不与防倒转杆34a的凸起34c卡合，转子22自由旋转，而当其倒转时，防倒转杆34a的凸起34c与凸起24a抵接，阻止转子22旋转。
另外，第1齿轮31和第2齿轮32分别通过轴31a、32a而安装在中地板25与壳盖14b之间，第3齿轮33则通过轴33a安装在壳主体14a与壳盖14b之间。还有，构成电动机20的定子的极齿从壳主体14a向着转子22竖设，为了将形成该极齿后留下的孔堵塞，用标签26贴在壳主体14a上。
重量检测部13主要由一端固定在转盘11的中心并根据施加给转盘11的重量而沿推力方向变位的推力轴41、与该推力轴41配合设置的第1及第2相对变位检测用构件42和43、使该2个相对变位检测用构件42和43根据推力轴41的变位量而以规定量作相对转动变位的转动变位装置44、作为保持第1及第2相对变位检测用构件42和43在旋转方向的位置关系用的位置保持装置的弹簧加力45、后述的重量检测信号输出装置、设置在推力轴41的前端的螺旋弹簧46。还有，从重量检测信号输出装置输出的信号通过由微型计算机构成的重量换算装置(省略图示)换算成重量。
第1及第2相对变位检测用构件42和43相互成对地同轴设置在推力轴41上。而且，第1相对变位检测用构件42根据推力轴41在推力方向的变位而转动，同时第2相对变位检测用构件43则由于推力轴41在推力方向的变位而不转动，而是通过接受来自旋转驱动装置12的旋转驱动力而旋转。即，第2相对变位检测用构件43是构成旋转驱动装置12的减速齿轮组的一部分，并兼作与其他齿轮卡合的输出齿轮。
转动变位装置44在使第1及第2相对变位检测用构件42、43与推力轴41卡合、且推力轴41在推力方向变位时，使第1相对变位检测用构件42根据推力轴41的变位量以推力轴41为中心转动规定角度，在第2相对变位检测用构件43接受来自旋转驱动装置12的驱动力后旋转时，可将该旋转力传递到推力轴41。该转动变位装置44由在第1相对变位检测用构件42上形成的斜向槽42b和42c、在第2相对变位检测用构件43上形成的轴向槽43b和43c、以及安装在推力轴41上的在使第1及第2相对变位检测用构件42和43相互嵌合时嵌入槽42b和43b及43c和槽42c各自重叠部分的销子44a构成。后面将详细说明。
加力弹簧45由螺旋弹簧构成，成为使第1及第2相对变位检测用构件42和43保持旋转方向的位置关系用的位置保持装置。即，加力弹簧45在使第1及第2相对变位检测用构件42和43相互嵌合时，对第1相对变位检测用构件42施加向圆周方向的力，通过该施加力保持第1及第2相对变位检测用构件42和43的相对变位量，即保持二者的位置。如果不用该加力弹簧45进行位置保持，则在测定重量时容易发生偏差，不过如果要求的精度不高，也可省略。
上述位置保持装置具体如图8所示，通过加力弹簧45对第1相对变位检测用构件42向圆周方向加力，使销子44a与第1相对变位检测用构件42上所设的槽42b、42c之间的抵接位置W1位于槽42b、42c的一侧边42c1、42b1。另一方面，转盘11旋转时销子44a与第2相对变位检测用构件43上所设的槽43b、43c之间的抵接位置W2始终位于槽43b、43c的另一侧边43b2、43c2。这样，销子44a就不会在重合的两个槽内晃动，第1及第2相对变位检测用构件42和43在圆周方向的位置关系始终保持在相同状态。
该加力弹簧45以压缩状态放置在以推力轴41为中心的同一半径上形成的第1相对变位检测用构件42的凸起51d及第2相对变位检测用构件43的容纳壁52d和按压凸起52e构成的容纳部内，两端受到支承。由此，弹簧45对第1相对变位检测用构件42向圆周方向加力。由于该加力的作用，通过与销子44a抵接而使第1相对变位检测用构件42上产生向着后述的基准面一侧的力F1。因此，第1相对变位检测用构件42的轴向位置始终保持在固定位置上(即与基准面抵接的位置)。
另外，重量检测信号输出装置将与第1及第2相对变位检测用构件42、43的相对变位量对应的信号作为重量检测信号输出。该重量检测信号输出装置如图9所示，由以下部分构成设在第1相对变位检测用构件42上成为被检测体的3个磁铁B1、B2、B3；设在第2相对变位检测用构件43上成为被检测体的3个磁铁A1、A2、A3；固定配置在将这些磁铁B1～B3及A1～A3发生的磁性转换成电气信号的检测器的壳体14上的霍尔集成电路47。后面将详细说明。
按照推力轴41旋转1圈、电动机20的转子22旋转整数圈的方式来设定作为减速齿轮组的第1齿轮31、第2齿轮32、第3齿轮33的齿轮比。由此，可使转子22的旋转与推力轴及第1、第2相对变位检测用构件42、43的旋转全都同步。即，由于与定子之间的磁通关系，转子22旋转时带有一定节奏的旋转不匀，故通过上述全部同步的旋转，可使旋转不匀也同步发生，从而可以无视旋转不匀的影响。
譬如在对旋转1圈检测一次的信号用磁铁A1的磁力进行检测的定时中，转子22的旋转位置始终保持相同。因此，转子22的旋转不匀无论推力轴41旋转多少次，始终保持相同，故旋转不匀造成的影响可以忽略不计。这种关系在其他A2、A3、B1、B2、B3和电动机20上也存在。另外，由转子22造成的振动的影响也始终保持相同。因此，测量结果没有误差，可实现高精度的检测。
另外，为了使转子22等的影响始终相同，除了以推力轴41旋转1圈时转子22旋转整数圈的方式来决定齿轮比外，还可采用推力轴41旋转2圈或3圈、转子轴22旋转整数圈方式来决定齿轮比。不过，在这种场合，测量要进行2次(含2次的倍数)或3次(含3次的倍数)，以保证测量精度。
以下详细说明重量检测部13。推力轴41如上所述，其一端(后端)卡合或固定在转盘11上，向转盘11传递电动机20的旋转力，同时由于转盘11上被放置食物而与转盘11一同沿推力方向下降。
另外，如图16所示，在该推力轴41的另一端(前端)一侧装有将负荷弹簧的螺旋弹簧46向下推压用的中介构件、即树脂制的树脂帽48以及承支承该树脂帽48的传动构件、即金属制的金属帽49。这时由于推力轴41一般是用陶瓷制的，如果直接用金属帽49来支承，则金属会磨损，导致推力轴41的上下位置发生变化。为了防止这种磨损，在推力轴41的端部罩上树脂帽48，并与推力轴41一体旋转。另外，螺旋弹簧46被放置在凸出圆筒部14c的壳体内，该凸出圆筒部14c用螺钉固定在壳主体14a上。为了进一步减少磨损，在树脂帽48和金属帽49之间涂有作为润滑剂的润滑脂R1。
如果螺旋弹簧46向前后左右及推力轴41的旋转方向移动，就会使推力轴41的上下位置发生变化，导致重量的测定值变化。因此，为了不使螺旋弹簧46向前后左右及推力轴41的旋转方向移动，将螺旋弹簧46的底部固定在凸出圆筒部14c上。该固定如下进行，使螺旋弹簧46与设在凸出圆筒部14c的内侧中央的立起部14d接触，以使之不能作前后左右的移动，再在螺旋弹簧46的底部和凸出圆筒部14c的底部涂粘性润滑脂R2，以阻止其旋转。该固定也可采用其他方法，譬如不设立起部14d，而只是用粘接材料固定或是用等离子熔敷固定。
另外，如果金属帽49的位置移动，会导致推力轴41的上下位置变化，使测定值发生变位。为了防止这种现象发生，将金属帽49通过等离子熔敷剂R3固定在螺旋弹簧46上，以防止金属帽49的位置移动。该固定除了用等离子熔敷剂R3外，还可用粘接剂等进行固定。
另外，如果螺旋弹簧46的底部以外部分或金属帽49与凸出圆筒部14c的内面接触，施加在推力轴41上的一部分重量就不会施加给螺旋弹簧46，故不能进行正确的测定。因此，要将各构件的大小设定成当螺旋弹簧46反复地压缩和伸展时，该螺旋弹簧46及金属帽49不接触凸出圆筒部14c内面的状态。即，设置足够的间隙g1，以避免该螺旋弹簧46的外径部及金属帽49的外径部与凸出圆筒部14c的内面接触。考虑到还有等离子熔敷剂R3，将该间隙g1设定为0.2～1.5mm。
再有，将树脂帽48设置成其外周侧面与金属帽49的的侧面内侧对置的状态，该对置部分的间隔g2为50～500μm。该间隙g2如果过大，树脂帽48与金属帽49在径向的接触部分可能由于外部冲击而发生移动。如果接触部分移动了，会使推力轴41的上下位置变化，导致测定值发生变化。为了防止这种现象发生，将对置部分的间隙g2定为50～500μm，可使推力轴41顺利旋转，同时减少移动时的移动量。另外，如果间隙g2过小，则树脂帽48与金属帽49过分接触，会妨碍推力轴41的旋转。
螺旋弹簧46采用截面为四边形的所谓方线螺旋弹簧，对推力轴41施加与该推力轴企图下降的力对抗的力。即，推力轴41受螺旋弹簧46支承，根据被施加的重量而克服螺旋弹簧46的复原力沿推力方向变位。
另外，螺旋弹簧46的负荷特性为压缩长度与负荷成正比。由于方线螺旋弹簧即使在高负荷的情况下变位也很小，故空间上受到制约，抑制了变位方向的空间，而且适用于高负荷的场合。螺旋弹簧46容纳于用螺钉固定在壳主体14a上的凸出圆筒部14c内。
另外，如图6所示，第1相对变位检测用构件42呈圆筒状，其中心部形成供推力轴41贯通的孔42a。而且，在其侧面圆筒部分，在隔着中心轴对置的位置上形成一对槽42b、42c。该槽42b、42c相对中心轴方向以一定角度倾斜。通过在具有旋压结构的模具中树脂成形，使该斜槽42b、42c形成螺旋状。通过形成螺旋状，可利用线性的关系将销子44的纵向变化顺利地转换成旋转方向的变化。
另外，在侧面圆筒部分的外侧，设有以120°间隔设置的、装填磁铁B1、B2、B3用的磁铁装填部51a、51b、51c。在这些磁铁装填部51a、51b、51c中的一个、即磁铁装填部51a上设有凸起51d，以供保持第1及第2相对变位检测用构件42、43在旋转方向的位置关系用的加力弹簧45的一端固定。该加力弹簧45的另一端装填在由设在第2相对变位检测用构件43上的容纳壁52d和推压凸起52e构成的容纳部内。
另一方面，还作为输出齿轮的第2相对变位检测用构件43如图7所示，呈一端有底、另一端开口的圆筒形状，其内径略大于第1相对变位检测用构件42的外径，在内部设有形成同心圆状的内部圆筒部43a。该内部圆筒部43a的外径略小于第1相对变位检测用构件42的内径，在其侧面圆筒部分、在隔着其圆筒的中心轴而对置的位置上，形成一对沿轴向切开的槽43b、43c。
在上述第2相对变位检测用构件43的有底端的中心部，形成供推力轴41贯通的孔43d。该第2相对变位检测用构件43的外侧面形成齿轮，与旋转驱动装置12的第3齿轮33啮合，也发挥输出齿轮的作用。
上述第2相对变位检测用构件43的一端与金属制板状弹簧构件、即片簧50抵接。片簧50设置在第1及第2相对变位检测用构件42、43与壳体14的一块顶板、即壳盖14b的内面之间。该片簧50成为对第1及第2相对变位检测用构件42、43向推力方向加力的加力装置。
而且，第1相对变位检测用构件42和第2相对变位检测用构件43如图2所示，是以第1相对变位检测用构件42的具有槽42b、42c入口部分的端部与第2相对变位检测用构件43的敞开端对置的状态将第1相对变位检测用构件42插入第2相对变位检测用构件43内。由此使第2相对变位检测用构件43的内部圆筒部43a插入第1相对变位检测用构件42内。
另外，在第2相对变位检测用构件43的有底端，形成向外凸出的圆筒形凸出部43e(见图2)，该圆筒形凸出部43e与片簧50抵接。由此使第2相对变位检测用构件43如图8(A)所示，由于力F2的作用而向壳主体14a的底面加力。另外，在第2相对变位检测用构件43的开口端，在壳主体14a的内侧面与第1及第2相对变位检测用构件42、43之间设有平板状的垫圈54。这样第2相对变位检测用构件43的一方被片簧50加力，另一方被推压到垫圈54上，故其上下方向的移动受到限制。
另外，第1相对变位检测用构件42经过第2相对变位检测用构件43而被力F2推压到垫圈54上。第2相对变位检测用构件43如图8所示，也被加力弹簧45所产生的力F1推压到垫圈54上。
这样，无论转盘11上有未载放烹调用具，第1及第2相对变位检测用构件42、43均一同与垫圈54抵接。即，该垫圈54成为支承被加力装置、即片簧50加力的第1及第2相对变位检测用构件42、43端面的基准面，第1及第2相对变位检测用构件42、43根据施加在转盘11上的重量而在该基准面上沿圆周方向相对变位。采用这种结构，重量引起的二者的相对变位量稳定，能可靠地作出无误差的重量检测。
另外，受片簧50加力的第1及第2相对变位检测用构件42、43的各端面是做成同时与垫圈54抵接的形状，但也可只有第1相对变位检测用构件42与垫圈54抵接。另外，在做成只有第2相对变位检测用构件43与垫圈54抵接的形状时，加力弹簧45的力F1使第1相对变位检测用构件42也与垫圈54抵接。另外垫圈54是为了第1及第2相对变位检测用构件42、43顺利地旋转而设置的，当然也可不设该垫圈54，而是直接以壳主体14a的底面为基准面。
在本实施形态中，由于在第1相对变位检测用构件42上形成斜向的槽42b、42c，故一旦沿推力方向移动，该移动量会使圆周方向的移动量也发生变化，导致测定值发生误差。从而，在设有片簧且与基准面抵接的场合，实际的重量与测定换算值基本一致，几乎没有误差，而如果不设片簧，则实际的重量与测定换算值会发生误差。
另外，销子44a以垂直地横穿推力轴41的中心轴且销子44a的两端向两侧(左右)凸出的状态安装在推力轴41上。而且该销子44a的左右凸出部分与在第2相对变位检测用构件43的内部圆筒部43a上形成的轴向槽43b、43c卡合，同时与在第1相对变位检测用构件42上形成的斜向槽42b、42c卡合。再有，销子44a的一端隔着第1相对变位检测用构件42而与在第2相对变位检测用构件43的内部圆筒部43a上形成的槽43b对置的狭缝43f卡合。
该推力轴41的前端从壳主体14穿过垫圈54及轴承构件53a后到达设置在凸出圆筒部14c内的帽构件49，根据施加到转盘11上的重量推压帽构件49以将螺旋弹簧46进行压缩。这时，该推力轴41的前端经过罩在其前端的衬套48而与帽构件49抵接，并与衬套48一同旋转自如。另外，该推力轴41的后端从壳盖14b穿过轴承构件53b后向外方凸出，并卡合固定在转盘11上。
推力轴41以下述状态安装。即，安装在该推力轴41上的销子44a如前所述，与第2相对变位检测用构件43上的槽43b、43c(与中心轴同一方向、即轴向形成)卡合，同时与第1相对变位检测用构件42上的槽42b、42c(相对中心轴方向以规定角度倾斜形成)卡合。因此，一旦推力轴41受压而下降，销子44a就要通过第2相对变位检测用构件43上的槽43b、43c和第1相对变位检测用构件42上的槽42b、42c而向下方移动。这时，第2相对变位检测用构件43在旋转方向的动作受到限制，而且由于槽43b、43c与轴向一致，故不会旋转。另一方面，第1相对变位检测用构件42由于销子44a向下方移动而以推力轴41为中心沿旋转方向移动。关于这一点用图8来说明。
图8(A)的状态表示推力轴41初始状态(转盘11上未载放食品的状态)下销子44a与第1及第2相对变位检测用构件42、43的槽42b、42c、43b、43c的关系。图8(B)表示转盘11上放有食品且推力轴41最大限度下降状态下销子44a与第1及第2相对变位检测用构件42、43的槽的关系。从该图8(A)、(B)可知，第1相对变位检测用构件42转动规定角度，槽42b、42c在圆周上沿圆周方向移动(转动)距离L。
这样，一旦在转盘11上施加负荷，推力轴41就与该负荷成比例地变位(下降)，与此同时，第1相对变位检测用构件42最大可沿旋转方向移动距离L。该图8(B)的状态表示在转盘11上施加最大负荷的状态。
另外，在使该转盘11旋转驱动时，如果给电动机20通电，其旋转力即从第1齿轮31向第3齿轮33传递，进而传递到与该第3齿轮33啮合的第2相对变位检测用构件43。如果该第2相对变位检测用构件43旋转，其旋转力就经过抵接位置W2而通过销子44a传递到推力轴41，由此可使转盘11旋转。
这样，销子44a和设在第1相对变位检测用构件42上的槽42b、42c、设在第2相对变位检测用构件43上的槽43b、43c就在推力轴41沿推力方向变位时，使第1相对变位检测用构件42根据推力轴41的变位量而以推力轴41为中心转动规定角度。另外，在第2相对变位检测用构件43受到来自旋转驱动装置12的驱动力旋转时，销子44a等就可将电动机20的旋转力传递到推力轴41。
以下说明通过第1相对变位检测用构件42对第2相对变位检测用构件43的相对运动，将与施加给转盘11的负荷大小对应的电气信号进行输出的装置、即重量检测信号输出装置。
在第1相对变位检测用构件42上，3个磁铁A1、A2、A3等间隔地设置在同一平面上。各磁铁间隔120°。另一方面，在第2相对变位检测用构件43上，3个磁铁B1、B2、B3等间隔地设置在同一平面上。各磁铁间隔120°。而且第1及第2相对变位检测用构件42、43如上所述，在同轴地相互嵌合后，上述6个磁铁A1、A2、A3、B1、B2、B3中对应的磁铁，即磁铁A1和磁铁B1、磁铁A2和磁铁B2、磁铁A3和磁铁B3，分别隔开规定角度设置在同一平面。
另外，在该磁铁附近，将磁力转换成电气信号后输出的霍尔元件、即霍尔集成电路47固定设置在壳体14上。具体说，该霍尔集成电路47固定在作为垂直壁而在树脂成形品的支架56上延伸的支柱56a下方的凹处56b内。并通过设在壳主体14a底面的孔14d而向壳体14内部伸出。霍尔集成电路47的3个端子47a伸出到壳主体14a的外侧，并焊接在印刷电路板55上。另外，在该印刷电路板55上还装有连接器57和芯片式电容器58等零件。
如图4所示，支架56上设有从其侧面56c向中央延伸的弹性爪56d、在与侧面56c相反的一侧形成的卡合凸起56e、在两个长度方向的侧面形成的卡合凸起56f。弹性爪56d与印刷电路板的孔55a嵌合。
如图5所示，固定霍尔集成电路47的支架56被固定在壳主体14a上，同时定位在上侧壳盖14b上。即，从设置在壳主体14a的底面上的孔插入的支柱56a的前端边设有凸起56g，而在上侧的壳盖14b上则设有卡合孔14e，在将支架56固定在壳主体14a上的同时，凸起56g与卡合孔14e嵌合，由此将支柱56a无倾斜地定位固定。
结果，各磁铁A1、A2、A3、磁铁B1、B2、B3之间的间隔固定在规定的间隙，使霍尔集成电路47精确地动作。该支柱56a还作为壳体14上侧的壳盖14b和下侧的壳主体14a之间的支承壁发挥作用，故同时还具有防止对置面之间的间隔因热变形等而发生变位(变窄)的作用。另外，该支架56除了用树脂制作外，也可将金属切削或冲压制成。
在支架56上还设有与壳主体14a上形成的孔嵌合并定位的2个定位凸起56h、56h、防止载放在壳主体14a上的支架56脱落的肩部56i、56i、为了不与第2相对变位检测用构件43的齿轮部分接触而做成凹状的大面积凹部56j、阻止作为霍尔元件的霍尔集成电路47向上方移动的阻止部56k、当支架56装入壳主体14a时与壳主体14a的侧面抵接且阻止支架56再转动以进行定位的卡合支柱56m。
图10(A)、(B)说明各磁铁A1、A2、A3、磁铁B1、B2、B3、霍尔集成电路47的位置关系，为了便于理解，只是示意地表示，故有的部分并非原封不动地照搬前面图1到图9。
磁铁A1、A2、A3分别固定在以等间隔设在第2相对变位检测用构件43的圆周部上的磁铁装填部51a、51b、51c上。同样，磁铁B1、B2、B3分别固定在以等间隔设在第1相对变位检测用构件42的圆周部上的磁铁装填部52a、52b、53c上。
图10(A)表示与图8(A)的状态对应的位置关系，表示推力轴41在初始状态(转盘11上未放烹调食品的状态)时的位置关系。图10(B)表示与图8(B)的状态对应的位置关系，表示转盘11上放了烹调食品、推力轴41在最大限度下降状态时的位置关系。
图10(A)以规定间隔Y1配置相邻的1组磁铁(譬如磁铁A1和磁铁B1)。而且当转盘11上载放了烹调食品后推力轴41呈最大限度下降状态时，就如图10(B)所示，第1相对变位检测用构件42的磁铁B1、B2、B3分别沿圆周方向移动。因此，如上所述，在初始状态下，设置在相邻位置的1组磁铁(譬如A1和B1)的间隔即扩开。
以下说明上述结构的动作。首先，在转盘11上没有烹调食品载放的状态下，如果电动机20旋转，则第2相对变位检测用构件43也开始旋转，就从霍尔集成电路47得到图11(A)所示的输出。即，如图10(A)所示，从霍尔集成电路47是以与相邻磁铁之间的角度成比例的时间间隔输出信号。即，如果从磁铁A1、B1、A2部分来看，磁铁A1、A2之间隔开的角度为W，磁铁A1、B1间的角度为Y1，故磁铁B1、A2之间的角度为W-Y1＝Z1。
这里，只考虑第2相对变位检测用构件43上的磁铁A1、A2、A3，随着转盘11的旋转，将磁铁A1导致的霍尔集成电路47的信号As1和磁铁A2导致的霍尔集成电路47的信号As2之间的时间(各信号中时间宽度的中心间的时间)设为t，则该时间t不变，成为与角度W对应的时间。因此，当转盘11上未放置烹调食品时，在磁铁A1和磁铁B1之间，首先从霍尔集成电路47输出信号As1，一旦经过与角度Y1对应的时间，就输出信号Bs1。而磁铁A2与磁铁B2以及磁铁A3与磁铁B3的关系也同样如此。
譬如，在只有磁铁A1和磁铁B1这一对磁铁时，虽然与1个周期相对的两个磁铁A1、B1之间的角度所对应的时间比例可以计算，但推力轴41会发生倾斜等，而如果推力轴41与支架56的倾斜不一致，这种倾斜会导致测定值发生误差。本实施形态因沿圆周方向等间隔地设置多对磁铁，故即使推力轴41发生倾斜，也可通过对多对磁铁的测定值取其平均值来使之接近正确值。
在本实施形态中，接着，一旦在磁铁B1和磁铁A2之间从霍尔集成电路47输出信号Bs1，并经过与角度Z1对应的时间，就输出信号As2。而磁铁B2与磁铁A3以及磁铁B3与磁铁A1的关系也同样如此。
作为对从霍尔集成电路47输出的信号之间的时间进行测量的方法，如图11所示，是对信号的中心(信号宽度的中心)间的长度进行测量。之所以对信号的中心(信号宽度的中心)间的长度进行测量，是因为霍尔集成电路47输出的信号宽度存在着因温度发生变化的可能性。
另一方面，一旦在转盘11上放置烹调食品且使电动机转动，则食品的重量使推力轴41与转盘11一同下降。
由此使第1相对变位检测用构件42与转盘11的下降量成比例地转动，并按磁铁A1对磁铁B1、磁铁A2对磁铁B2那样变化相邻磁铁间的磁铁间角度。这时，转盘11旋转，从霍尔集成电路47得到图11(B)所示的信号。以对磁铁A1输出信号As1、对磁铁A1信号输出信号As1、对磁铁A2输出信号As2的方式，根据通过各磁铁的时间输出信号。然而，此时信号As1和Bs1的时间间隔比前述初始状态时的时间间隔长。另一方面，信号Bs1和As2的时间间隔比前述初始状态时的时间间隔短。
从图11(B)可知，针对磁铁A1的信号As1和针对磁铁B1的信号Bs1的时间间隔比图11(A)中对应的间隔长。即，在转盘11上没有载放食品的状态下，信号As1和信号Bs1的时间间隔短，而一旦转盘上有烹调食品载放，则信号As1和信号Bs1的时间间隔延长，可根据烹调食品的不同重量，从霍尔集成电路47取出不同的时间间隔的信号。从而，可利用该霍尔集成电路47的输出来测量烹调食品的重量。
图12是用百分比表示施加在转盘上的负荷(烹调食品的重量)和第1相对变位检测用构件42上的磁铁B1导致的霍尔集成电路输出对第2相对变位检测用构件43上的磁铁A1导致的霍尔集成电路输出的时间间隔，是以磁铁A1、A2、A3之间的各时间间隔t为100％，与该t相比的百分比。磁铁B2对磁铁A2、磁铁B3对磁铁A3的关系也同样如此。从该图12可知，负荷为0时是28％(0.28t)，负荷为1kg时约为30％(0.30t)，负荷为4kg时约为38％(0.38t)，即，时间间隔与负荷成比例地延长，最大负荷(7kg)时，约为44％(0.44t)。
另一方面，图13是用百分比表示施加在转盘上的负荷(烹调食品的重量)和第2相对变位检测用构件43上的磁铁A1导致的霍尔集成电路输出对第1相对变位检测用构件42上的磁铁B1导致的霍尔集成电路输出的时间间隔，是以磁铁A1、A2、A3之间的各时间间隔t为100％，与该t相比的百分比。磁铁A3对磁铁B2、磁铁A1对磁铁B3的关系也同样如此。从该图13可知，负荷为0时是72％(0.72t)，负荷为1kg时约为70％(0.70t)，负荷为4kg时约为62％(0.62t)，即，时间间隔与负荷成比例地缩短，最大负荷(7kg)时，约为56％(0.56t)。
根据上述关系就可检测烹调食品的重量，知道了烹调食品的重量就会自动地设定相应的烹调时间。
不过，以上的第2相对变位检测用构件43的磁铁和第1相对变位检测用构件42上的磁铁分别是3个，即构成3对，但既可以设置更多对，也可只设1对。从原理上说，即使第2相对变位检测用构件43上的磁铁和第1相对变位检测用构件42上的磁铁只有1对，也能够将转盘11的变位量作为霍尔集成电路47的时间间隔的变位取出。然而，为了在50KHz电源和60KHz电源的地区都能使用，最好用与成为基准的时间(在这种场合，是第2相对变位检测用构件43的各磁铁A1、A2、A3磁铁间的时间间隔t)相对的变位量(在这种场合，是分别与第1相对变位检测用构件42和第2相对变位检测用构件43对应的磁铁之间的时间间隔)来表示。
再有，转盘11旋转时，第1及第2相对变位检测用构件42、43由于加力弹簧45的作用而保持圆周方向的位置关系，同时被片簧50压到成为基准面的垫圈54上。因此，旋转时位置关系不会偏离，可以正确地检测变位量、即正确地检测重量。
前述的实施形态是本发明的较佳实施形态的例子，但不受其所限，还可在不脱离本发明宗旨的范围内实施各种变形。譬如，在前述的实施形态中，转盘11是单一方向旋转的，但转盘11也可以是双向旋转。在这种场合，由于本发明是用加力弹簧45作为位置保持装置来保持第1及第2相对变位检测用构件42和43在圆周方向的位置，故测量不会有误差，只要对不同旋转方向给予一定值的补正即可解决，可更好地发挥检测装置的效果，另外，在磨损较少的场合，也可省略树脂帽48与金属帽49之间的润滑材料。再有，如图17所示，也可在金属帽49上放置耐摩性好的片材61来取代作为中介构件的树脂帽48。在这种场合，推力轴41的前端设有半球状凸起41a，虽然前端细些较好，但为减少磨损，也可做成平面状。
另外，传动构件也可不用金属，而用其他构件、譬如树脂构件，而且其形状也可不是帽状，而是平板状等其他形状。另外，金属帽49在螺旋弹簧46上的固定也可用压入或粘接方式。再有，金属帽49也可如图18所示，做成中央较低的形状。在这种场合，最好在树脂帽48的底面设置半球状的凸起48a，并使该凸起48a始终与金属帽49的中央抵接。
转盘11上的推力轴41从构成壳体14另一顶板的壳盖14b的筒状内缘翻边部伸出，该推力轴14也可如图14及图15所示，用基端固定在壳盖14b上的防倾斜装置、即卷轴式(reel)弹簧等隔着皮带轮62而从圆周方向施加预负荷。
卷轴式弹簧61由；与皮带轮62抵接的圆形部61a、中间部61b、61b、向外方扩展的扩展部61c、61c、向壳盖14b的端部方向延伸的直线部61d、61d、及大幅度向下方弯折且将壳盖14b固定在壳主体14a上弯折卡合部61e、61e构成。弯折卡合部61e、61e分别进入壳盖14b上形成的凹部14f、14f而可靠地卡合。
一旦推力轴41发生晃动，推力轴41的倾斜就会导致重量测定值有异，但通过使用卷轴式弹簧61，就可以消除推力轴41的晃动，进而消除检测误差。另外，由于存在一个可旋转地与推力轴41配合的树脂制皮带轮62，故可减少推力轴41的磨损，且可施加均匀的压力。另外，作为给推力轴施加预负荷的构件，除了卷轴式弹簧61外，还可使用板簧、弹性树脂、橡胶等材料。
再有，前述的实施形态是利用磁铁和霍尔集成电路47构成的磁性检测装置来检测变位量的，当然利用光学式检测装置也同样能检测重量。
另外，在前述的实施形态中，是利用推力轴41在推力方向的变位来使第1相对变位检测用构件42转动变位，且第2相对变位检测用构件43不变位，但也可使两个构件42、43都变位，或是只使第2相对变位检测用构件43变位。另外，磁铁也可做成将圆形橡胶磁铁的外周部分呈凸状等的其他形状和结构。而且螺旋弹簧46可不用方线螺旋弹簧，而是用圆形或其他形状的螺旋弹簧。再有，也可不用螺旋弹簧，而用板簧或碟形弹簧等其他弹簧，或是用橡胶和塑料等其他弹性构件。
另外，加力弹簧45可以不用螺旋弹簧，而用橡胶或其他弹性构件。而且，片簧50的弹簧部50b可以不是10个，而是以120°间隔设置的3个，或是以60°间隔设置的6个。再有，也可不用片簧50，而是使用碟形弹簧或橡胶材料等其他加力装置。
再有，前述的实施形态是在微波炉中检测烹调食品的重量，但本发明并不限于在微波炉中使用，还可用于烤箱和烤面包器等装置的重量检测。本发明还适用于检测烹调食品以外的其他物品的重量检测。
如上所述，本发明的重量检测装置设有与根据要检测的重量而在推力方向变位的推力轴在推力方向的变位对应地转动的第1相对变位检测用构件、通过接受来自驱动源的旋转驱动力而旋转的第2相对变位检测用构件，且将与第1相对变位检测用构件对于第2相对变位检测用构件的相对变位量相应的信号作为重量检测信号输出，故可用简单的结构实现高精度的重量检测，与传统的静电电容式重量检测装置相比，可实现小型化。
权利要求
1.一种重量检测装置，其特征在于，设有根据要检测的重量沿推力方向变位的推力轴、与该推力轴配合设置的第1及第2相对变位检测用构件、使这2个相对变位检测用构件根据所述推力轴的变位量以规定量相对地作转动变位的转动变位装置、使所述第1及第2相对变位检测用构件与所述推力轴一体旋转的旋转驱动装置、分别设在所述第1及第2相对变位检测用构件上的2对以上的被检测体、设置在该2对以上的被检测体的可检测区域内且对该被检测体进行检测的检测器、把用该检测器检测的所述第1及第2相对变位检测用构件的相对变位量作为重量进行换算的重量换算装置，所述相对的变位量是通过将从所述各对被检测体检测的位置变化加以平均化后算出。
2.一种重量检测装置，其特征在于，设有根据要检测的重量沿推力方向变位的推力轴、与该推力轴配合设置的第1及第2相对变位检测用构件、使这2个相对变位检测用构件根据所述推力轴的变位量以规定量相对地作转动变位的转动变位装置、使所述第1及第2相对变位检测用构件与所述推力轴一体旋转的旋转驱动装置、设在可对分别设在所述第1及第2相对变位检测用构件上的被检测体进行检测的区域内且对该被检测体进行检测的检测器、把用检测器检测的所述第1及第2相对变位检测用构件的相对变位量作为重量进行换算的重量换算装置，所述旋转驱动装置具有电动机、使该电动机的旋转减速后传递到所述推力轴的减速齿轮组，在每旋转1圈时用所述检测器检测同一个所述被检测体时，所述电动机内的转子位置始终为相同状态。
3.一种重量检测装置，其特征在于，设有根据要检测的重量沿推力方向变位的推力轴、与该推力轴配合设置的第1及第2相对变位检测用构件、使这2个相对变位检测用构件根据所述推力轴的变位量以规定量相对地作转动变位的转动变位装置、使所述第1及第2相对变位检测用构件与所述推力轴一体旋转的旋转驱动装置、设在可对分别设在所述第1及第2相对变位检测用构件上的被检测体进行检测的区域内且对该被检测体进行检测的检测器、把用该检测器检测的第1及第2相对变位检测用构件的相对变位量作为重量进行换算的重量换算装置，所述旋转变位装置由在所述第1相对变位检测用构件上形成的斜向槽、在所述第2相对变位检测用构件上形成的轴向槽、及安装在所述推力轴上以分别嵌入在所述第1和第2相对变位检测用构件上形成的2个槽的销子构成，并将所述斜向的槽做成螺旋状。
4.一种重量检测装置，其特征在于，设有根据要检测的重量沿推力方向变位的推力轴、与该推力轴配合设置的第1及第2相对变位检测用构件、使这2个相对变位检测用构件根据所述推力轴的变位量以规定量相对地作转动变位的转动变位装置、使所述第1及第2相对变位检测用构件与所述推力轴一体旋转的旋转驱动装置、设在可对分别设在所述第1及第2相对变位检测用构件上的被检测体进行检测的区域内且对该被检测体进行检测的检测器、把用该检测器检测的第1及第2相对变位检测用构件的相对变位量作为重量进行换算的重量换算装置、以及所述推力轴的防倾斜装置。
5.根据权利要求4所述的重量检测装置，其特征在于，设置至少容纳第1及第2相对变位检测用构件的壳体，所述防倾斜装置是一端与从所述壳体伸出的所述推力轴连接、另一端与所述壳体连接、从横向对所述推力轴施加预负荷的弹簧。
6.一种重量检测装置，其特征在于，设有受负荷弹簧支承且根据要检测的重量沿推力方向变位的推力轴、使与该推力轴配合设置的相对变位检测用构件根据所述推力轴的变位量以规定量转动变位的转动变位装置、使所述相对变位检测用构件与所述推力轴一体旋转的旋转驱动装置、设在所述相对变位检测用构件上的被检测体，设在可对该被检测体进行检测的区域并对该被检测体进行检测的检测器、把用该检测器检测的所述相对变位检测用构件的相对变位量作为重量进行换算的重量换算装置，在所述推力轴的靠负荷弹簧一侧的端部设有将该推力轴根据重量而在推力方向的移动间接地传递到所述负荷弹簧的传动机构。
7.根据权利要求6所述的重量检测装置，其特征在于，将树脂制的树脂帽罩在所述推力轴的前端以与其一体旋转，在作为载放在所述负荷弹簧上的所述传动机构的金属制金属帽的底部内侧支承所述树脂帽。
8.根据权利要求6或7所述的重量检测装置，其特征在于，将所述负荷弹簧的底固定在支承该负荷弹簧的壳体上。
9.根据权利要求1、2、3、4或6所述的重量检测装置，其特征在于，设置保持所述第1及第2相对变位用检测构件在旋转方向的位置关系用的位置保持装置。
10.根据权利要求1、2、3、4或6所述的重量检测装置，其特征在于，所述相对变位量用由检测器和被检测体构成的重量检测信号输出装置输出的信号宽度中心间的时间间隔的比例来表示。
11.一种微波炉，具有可根据施加在转盘上的重量而使该转盘在推力方向变位且能根据其变位量对施加在转盘上的重量进行检测的重量检测装置，其特征在于，作为其重量检测装置，采用权利要求1、2、3、4或6所述的重量检测装置。
全文摘要
一种重量检测装置,设有:受负荷弹簧支承且根据重量沿推力方向变位的推力轴、使与推力轴配合设置的相对变位检测用构件根据推力轴变位量以规定量转动变位的转动变位装置、使相对变位检测用构件与推力轴一体旋转的旋转驱动装置、设在相对变位检测用构件上的被检测体,设在可检测的区域内并对被检测体进行检测的检测器、把检测器检测的相对变位检测用构件的相对变位量作为重量进行换算的重量换算装置,在推力轴的靠负荷弹簧一侧的端部设有将该轴在推力方向的移动间接传递到负荷弹簧的传动机构。本发明可实现小型、稳定且精度好的重量检测装置。
文档编号G01G7/00GK1270308SQ00106429
公开日2000年10月18日 申请日期2000年4月3日 优先权日1999年4月9日
发明者小泽滋, 熊谷英大, 赤羽德行, 田中真吾 申请人:株式会社三协精机制作所