JP2009156726A - 衝撃検知装置 - Google Patents

Abstract

【課題】物品が受ける品質低下の原因となる異なる複数方向の衝撃を検知し、衝撃の履歴を残せる衝撃検知装置を提供する。
【解決手段】衝撃が小さい場合、錘６が一つ目の凸形状部３ｃ、３ｃを通過できず、凸形状部３ｃ、３ｃを押し広げるだけの衝撃の場合、錘６は凸形状部３ｃ、３ｃ間を押し広げ、下方に移動するが二つ目の凸形状部３ｂ、３ｂを超えられず、凸形状部３ｂ、３ｂ間に止まる。衝撃が大の場合、錘６が二つめの凸形状部３ｂ、３ｂの位置で板バネ３を押し広げ、下方に錘６が移動してケース内底部で停止し、外部から最下部の窓穴７にて目視確認できる。錘６は二つめの凸形状部３ｂ、３ｂのため上に戻ることができなくなる。したがって様々な状況での外力に対し、物品が受ける垂直方向の落下や横倒しといった、品質低下の原因となる異なる複数方向の衝撃を検知し、受けた衝撃の履歴を残せる。
【選択図】図１

Description

本発明は、精密機器輸送時の衝撃検知に用いる衝撃検知装置に関する。

精密機器などの物品を輸送する場合、その輸送過程での荷扱いにより、物品が破損する可能性がある。衝撃が一定値までであれば梱包状態での事前評価により破損防止策を施すことで物品の破損を事前に防止することが可能である。

特許文献１には、入射光を反射する平滑面を有する錘部と、錘部を支持する梁部とによって、落下等による衝撃を検知すると錘部が傾くことで衝撃を検知したことを視認できることが開示されている。しかし、この構成の場合、構成が複雑であることと、縦、横の２方向の衝撃を検知することは困難である（特許文献２も同様である）。

また非特許文献１には、図７に示すように、前ケース１、後ケース２、板バネ３、錘６、窓穴７で構成されている技術が開示されている。この技術では、縦方向の向きにして、検知対象物に貼り付けることで上下方向の衝撃を検知できる。具体的には、衝撃が加わっていない状態では、板バネ３によって錘６がケース中央部に保持されており、衝撃が加わると板バネ３を超えて錘６が下方へ移動することになる。錘６には色が施されているので、移動後の錘６が窓穴７のところに位置することで錘６が移動したことが視認できるようになっている。しかし、この技術では、落下衝撃により錘６が板バネ３を押し曲げて乗り越える構成であり、一軸方向にしか錘が移動しない構成であるため、垂直方向には検知できても横倒しは検知できない。また横向きに設置した場合、横方向のみ検知できても縦方向は検知することができない。よって、一方向の衝撃を検知することができても、縦と横方向それぞれの衝撃や傾斜を検知するためには２つ必要となってしまう。

特開２００１−１０８７０３号公報 特開２００１−１９９４７５号公報 日本化工機材株式会社カタログ「ドロップサイン」

しかしながら、荷扱い者の作業ミスや手荒な作業がなされた場合には、想定以上の衝撃が発生し、上述のような技術でも物品の破損を完全に防止する事は難しい。
衝撃により外装箱なども大きく破損している場合には、顧客や店舗に物品が届く前に検査などで物品の破損を見つけることが可能であるが、梱包状態には変化がなく、内部の物品のみが破損している場合は、着荷後に物品の破損が判明することとなり、クレームの発生や、顧客の信頼低下に繋がる。
これらの問題を解決するためには、各種衝撃を検知する方法が効果的であることにかんがみで、本発明では、縦と横方向を１つのセンサで兼用できる衝撃検知装置を提供することを目的とする。

本発明の衝撃検知装置のうち請求項１に係るものは、包装材の衝撃を検知する衝撃検知装置において、垂直方向の衝撃を受けたときに錘が下方に移動する垂直移動路を有する垂直移動手段と、前記垂直方向からはずれている傾き方向の力を受けたときに前記錘が前記垂直移動路とは異なる方向に移動する横方向移動路を有する横方向移動手段と、前記垂直移動路内の前記錘の位置を表示する垂直表示手段と、前記横方向移動路内の前記錘の位置を表示する横方向表示手段と、を有し、前記垂直移動路と前記横方向移動路とを連続して形成してなることを特徴とする。

請求項２に係るものは、請求項１に記載の衝撃検知装置において、前記横方向移動路内に前記錘が逆戻りしないようにする爪部を設けたことを特徴とする。

請求項３に係るものは、請求項１または２に記載の衝撃検知装置において、前記垂直移動手段が、垂直方向に衝撃を受けたときに前記錘を保持する保持部材を備えることを特徴とする。

請求項４に係るものは、請求項２に記載の衝撃検知装置において、前記爪部を、前記横方向移動路内に複数設け、移動方向にそれぞれずらして配置してなることを特徴とする。

請求項５に係るものは、請求項２または４に記載の衝撃検知装置において、前記横方向移動路内の下流側に設けた前記爪部は、移動方向に沿って傾斜する傾斜面と、傾斜面の下流端から起立する起立面とで構成されていることを特徴とする。

請求項６に係るものは、請求項１に記載の衝撃検知装置において、前記垂直移動手段、前記横方向移動手段および錘を収容するケースを備え、該ケース上面には、前記錘を外部から挿入可能な挿入孔を設けたことを特徴とする。

請求項７に係るものは、請求項１に記載の衝撃検知装置において、前記垂直移動手段、前記横方向移動手段および錘を収容するケースを備え、該ケースに、前記錘の中央部をピン等により前記ケーシング外部から貫通して固定する挿入穴を設けたことを特徴とする。

請求項８に係るものは、請求項１に記載の衝撃検知装置において、前記垂直移動手段、前記横方向移動手段および錘を収容するケースを備え、前記ケースは複数に分割可能に設けられており、前記ケースを覆う様に固定する封止部材を有することを特徴とする。

請求項９に係るものは、請求項１に記載の衝撃検知装置において、前記錘は、外郭部が面取りされ、中央部分が凹形状であることを特徴とする。

本発明は、物流における様々な状況での外力に対して、物品が受ける垂直方向の落下や横倒しといった、品質低下の原因となる異なる複数の方向の衝撃を検知し、受けた衝撃の履歴を残すことができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態に関して、添付図面を参照して説明する。

図１（Ａ）は、本発明に係る衝撃検知装置の一実施形態の断面図を示し、図１（Ｂ）は、衝撃検知装置の上方からみた断面図、図１（Ｃ）は錘の断面図、図２は前カバーを透した内部を見た図、図３は分解斜視図を示す。本実施形態の衝撃検知装置は、前ケース１、後ケース２、板バネ３、爪４、５、錘６、窓穴７（最上のものは開口が小さく、下側の３個は開口がそれより大きい）で構成される。

板バネ３は、図１のように両端が自由端で左右対称となるように折り曲げられ、曲げ部１ａをボス８（前ケース１または後ケース２に設ける）に係止されている。板バネ３の材質は、長期間保管した場合でもサビに強いステンレス鋼が最適である。細かな反発調整を必要とする場合は、リン青銅でもよい。また樹脂（ナイロン等）での素材もサビないため長期保管にも適している。すなわち板バネ３を、薄い金属を一体で曲げて構成して装置を小型化できるようにしている。

また、板バネ３の自由端３ａ側には、衝撃検知レベルに合わせたバネ反発力を利用し、中間程度の反発で錘６を保持できるように凸形状部３ｂ、３ｃを二つ設け、そのうち下側の凸形状部３ｂの突出量を上側の凸形状部３ｃよりも大きく設定している。具体的には、左右の板バネ３の対向する凸形状部３ｂ、３ｃの間隔が上（Ｓ２）よりも下（Ｓ１）が狭くなるようにしている（Ｓ２＞Ｓ１）。この構成により、中間位置での錘６の引っかかり量を増やし、両側の凸形状部３ｂ、３ｃの頂部で挟み込むことが可能となるので、上下方向に対する異なる大きさの荷重に対して錘６を移動、位置させることが可能となる。

さらに、板バネ３の自由端３ａ、凸形状部３ｂ、３ｃにより、垂直方向の荷重に対する錘６の移動路ｍｗ１を形成している。また、板バネ３の凸形状部３ｂ、３ｃの最上部からボスに向けた傾斜面およびボスから下方に曲げられた面と前、後ケース１、２の外周とで傾き方向の荷重に対する錘６の移動路ｍｗ２を形成している。さらに、水平方向の衝撃により容易に錘６が移動路ｍｗ２のボス位置を乗り越えないようにするために、移動路ｍｗ２を構成する板バネ３の傾斜面の角度は図２に示すように９０°以下に設定されている。

爪４、５は、移動路ｍｗ２における高さ方向の最上部近傍であって、図１（Ａ）から明らかなように、爪４と爪５とが対向しないようにずらして配置されている。ケーシング１、２内部の左右各２ヶ所の爪４、５のうち、ケーシング背面側（後ケース２）の爪４が一番外側に配置されており、ケーシング前面側（前ケース１）には爪５が配置されている。そして、爪４、５の錘６の移動方向下流側における端部は、前、後ケース１、２面に対して起立する起立部を形成している。さらに、爪４、５の錘６の移動方向下流側に向けて錘６を案内する傾斜面を有している。この構成により、図１の状態から傾き方向の荷重が掛かり、錘６がボス８よりも下流側に移動しても、その状態から２次的な外力による錘６の移動（戻り）を爪４、５で防止することができる。さらに、検知装置の錘６の移動を見ながら図１のように戻そうとしても爪４の起立面に錘６がぶつかり、乗り上げることが困難であることから改ざん防止にもなる。なお、爪４、５の先端間寸法ｔ２は錘６の厚さｔ１以上の寸法としてある。

錘６は、比重の大きい金属を使用することで、形状が薄いものでも重量を稼げ、部品を小型化可能となる。金属の種類としては、長期間保管した場合でもサビに強い、ステンレス鋼、アルミニウムなどが最適である。また形状は、図１（Ｃ）に示す断面図のように、外周の輪郭部のエッジを無くし中央部分を凹ませることで滑らかに摺動させることができる。

また錘６の重量を変化させることにより、検知する衝撃の大きさを調整することも可能である。その場合、図４に示すように、検知レベルに応じて適切な錘６を投入できる錘投入口９を前、後ケース１、２の合わせ面に形成すれば、錘６の重量で調整した場合にケーシングは共通のものとして使用でき、錘６により衝撃検知レベルを選択することができる。また検知は錘６の投入から開始できるようにして錘投入口９を封止する構成にすれば、組付け後の誤反応を防止する事ができる。すなわち、上述したロックピンの代替技術となり得る。

前、後ケース１、２は、錘６との摺動性に優れた樹脂材が望ましい。また、樹脂材であれば形状等の成形も容易であることから、ボス、爪４、５を一体成形することも可能である。また、前、後ケース４、５における移動路ｍｗ１の最上位部は、錘６の外周に沿った湾曲部１０を形成している。この構成により、凸形状部３ｂ、３ｃに挟まれない程度の垂直方向の衝撃が加わった場合に、錘６が板バネ３を押した後、上方に跳ね上がっても、湾曲部１０に当たって図１の状態に戻ることができるので、誤って移動路ｍｗ２に進入して誤検知することを防止できる。

窓穴７は、移動路ｍｗ１においては、凸形状部３ｂ、３ｃの位置とその下の位置（板バネ３の自由端３ａ側）の２箇所設けられ、移動路ｍｗ２においては、左右両側の下方にそれぞれ１つずつ設けられている。錘６は、前、後ケース１、２とは異なる色で構成されているので、錘６が窓穴７の位置に移動することで、垂直、傾斜方向のいずれの方向に衝撃が加わったか、垂直方向の衝撃の大きさを視認することができる。

なお、前ケース１、後ケース２に錘６、板バネ３を組み付ける簡易な構成であるため、検知対象物に使用しても、衝撃検知装置の回収後に前ケース１と後ケース２を取り外して再度組み付けなおせば、再度使用することができる。

上述したように、錘６は通常状態では板バネ３に対して自重で載置されているに過ぎないため、衝撃検知装置を組み立てたてから検知対象物に取り付けるまでの間に衝撃検知装置を傾けると錘６が移動してしまう。そこで、本実施形態では、図３に示すように、前ケース１にロックピン１１の挿入孔１２を設け、後ケース１にはロックピン１１の受け孔１２ａを設け、錘６の中心にあけた穴６ａにロックピン１１を貫通させることで錘６の移動を規制することができるようにしてある。この構成により、衝撃検知装置を組み立てたててから検知対象物に取り付けるまでの間は、ロックピン１１で錘６の移動を規制しておき、検知対象物に衝撃検知装置を取り付けてからロックピン１１を抜くことで、検知開始前の誤反応を防止することができる。なお、ロックピン１１は小型化可能で、ピンの差し込み穴も小さくできる金属製や樹脂製のピンが望ましい。

なお上述したように、本実施形態における衝撃検知装置は、前ケース１と後ケース２を外せば再利用できるという簡易な構成である。また、本実施形態の衝撃検知装置１００は、図５に示すように、物品１３の側面１４に両面テープ等で物品垂直面に水平に固定して使用できるものである。

すると、検知対象物に衝撃検知装置を使用して衝撃を加えてしまったとき、衝撃検知装置を取り外すとともに、前ケース１を外して錘６を図１の状態に戻してしまう（改ざん）ことが想定される。そこで、図４に示すように窓穴７を塞がない位置に前カバー１と後ろカバー２とを一緒に巻きつけるようにしたラベル１５を貼り付ければよい。ラベル１５のみで封緘することで簡単に分解でき繰り返し使用可能となる。

ただし、ラベル１５の粘着面は、ラベル１５を剥がした際に貼付け面の糊の一部が転移してケース１、２に付着するような材質とすることが好ましく、こうすることで、改ざんのために開封したか否かを確認できるようになる。

次に、本実施例の作用について説明する。図６は、衝撃の大きさに対する錘６とバネ３の作用関係を示した図である。垂直方向の衝撃を受けた際には、錘６はその外力により下方へと上述した凸形状の板バネ３を押し広げながら下へと移動する。

＜衝撃小の場合＞
外力が小さい時は、一つ目のバネ３の凸形状部３ｃ、３ｃを多少押し広げたとしても、錘６が一つ目の凸形状部３ｃ、３ｃを通過できる程の力はなく、逆に凸形状部３ｃ、３ｃのバネ力により押し戻され、錘６が上方へ跳ね上がる。しかし、上述した湾曲部１０に錘６の外周が接触するので、錘６は定位置と湾曲部１０との間を繰り返し飛び跳ね、やがて定位置に戻る。

＜衝撃中の場合＞
一つ目の凸形状部３ｃ、３ｃの間を押し広げるだけの衝撃である場合、一つ目の凸形状部３ｃ、３ｃ間を押し広げ、下方に移動する。しかし、さらに凸形状部３ｃ、３ｃより高さのある二つ目の凸形状部３ｂ、３ｂの間を超えることができないため、錘６は下側の凸形状部３ｂ、３ｂ間で止まる。衝撃の作用時間が短く、且つセンサのコンパクト化にてバネ３のバネ力は強くできないため、バネ３に追従した動きが難しいために凸形状部の高さで調整する必要がある。したがってセンサ固有に設定された衝撃レベルに達しないが、ある程度の衝撃を受けたかの状況を外部の窓穴７にて目視確認できる。

＜衝撃大の場合＞
外力が大きい時は、二つめの凸形状部３ｂ、３ｂの位置で板バネ３の間を押し広げ、下方に錘６が移動してケース内底部で停止し、外部から最下部の窓穴７にて目視確認できる。二つ目の凸形状部３ｂ、３ｂは錘６の通過後に近づく方向、換言すれば閉じる方向へ動いて元の位置に戻るため、錘６は上に戻ることができなくなる。

したがって、物流における様々な状況での外力に対して、物品が受ける垂直方向の落下や横倒しといった、品質低下の原因となる異なる複数の方向の衝撃を検知し、受けた衝撃の履歴を残すことができる。また、横方向移動路内に位置する錘に対するさらなる衝撃に対し、逆戻りすることを防止できる。また、改ざんを防止することができる。さらに、バネ形状を２山の凸形状として内向きに配置することにより、未衝撃時には最上部に錘が止まり、軽度な衝撃から強い衝撃と変化した場合、錘がバネの凸形状を押し広げ下方に移動する。また軽度の衝撃を複数回受けた場合も段階的に移動し、ケーシング外部の窓から覗く錘の姿が窓の大きさに伴い変化するため、受けた衝撃の度合いを確認することができる。また一度下方に移動した錘は戻らないため、衝撃の履歴を残すこともできる。物品が傾いた時の錘の移動方向に対して滑らかな傾斜角にする一方、一旦転倒した物品を立てた際に逆戻りしない為に、逆行方向からの傾斜角を９０度程度にし、ケース片側の爪の前後の間隔を錘の径に合わせケース内両脇に設けることで錘の逆戻りを防止し、転倒したことの履歴を残すことができる。意図的にケース正面（窓穴表示）を見た常態で戻すといった改ざん防止を行うこともできる。また、衝撃検知レベルを錘の重量で調整した場合にケースは共通のものとして使用でき、錘により衝撃検知レベルを選択することができる。検知は錘投入から開始できるため、誤反応を防止することができる。そして、ピンを抜くまでは錘が移動しないようにできるため、検知開始前の誤反応を防止することができる。さらに、糊残りするラベルを用いることで、衝撃検知後の衝撃入力の履歴を改ざんすることを防止できる。また、容易に分解可能としているため、リセット可能を行い再利用も行うことができる。そしてさらに、錘の外輪部のエッジを無くし、中央部分を凹形状とすることで、衝撃入力時に錘自身のケース内での摩擦抵抗を減らし高感度で正確な衝撃検知を行うことができる。

本発明に係る衝撃検知装置の一実施形態の断面図 同前カバーを透した内部を見た図 同分解斜視図 同開封防止ラベルを用いた例の斜視図 本発明に係る衝撃検知装置の一実施形態を物品の側面に固定した例の斜視図 衝撃の大きさに対する錘とバネの作用関係を示した図 従来の例を示す分解斜視図（Ａ）と、衝撃による錘の移動を示す概念的断面図（Ｂ）

符号の説明

１：前ケース
１ａ：曲げ部
２：後ケース
３：板バネ
３ａ：板バネの自由端
３ｂ、３ｃ：凸形状部
４、５：爪
６：錘
６ａ：穴
７：窓穴
８：ボス
９：錘投入口
１０：湾曲部
１１：ロックピン
１２：挿入孔
１２ａ：受け孔
１００：衝撃検知装置
１３：物品
１４：側面
１５：ラベル
ｍｗ１、ｍｗ２：錘の移動路

Claims (9)

1. 包装材の衝撃を検知する衝撃検知装置において、
   垂直方向の衝撃を受けたときに錘が下方に移動する垂直移動路を有する垂直移動手段と、
   前記垂直方向からはずれている傾き方向の力を受けたときに前記錘が前記垂直移動路とは異なる方向に移動する横方向移動路を有する横方向移動手段と、
   前記垂直移動路内の前記錘の位置を表示する垂直表示手段と、
   前記横方向移動路内の前記錘の位置を表示する横方向表示手段と、
   を有し、
   前記垂直移動路と前記横方向移動路とを連続して形成してなることを特徴とする衝撃検知装置。
2. 請求項１に記載の衝撃検知装置において、前記横方向移動路内に前記錘が逆戻りしないようにする爪部を設けたことを特徴とする衝撃検知装置。
3. 請求項１または２に記載の衝撃検知装置において、前記垂直移動手段が、垂直方向に衝撃を受けたときに前記錘を保持する保持部材を備えることを特徴とする衝撃検知装置。
4. 請求項２に記載の衝撃検知装置において、前記爪部を、前記横方向移動路内に複数設け、移動方向にそれぞれずらして配置してなることを特徴とする衝撃検知装置。
5. 請求項２または４に記載の衝撃検知装置において、前記横方向移動路内の下流側に設けた前記爪部は、移動方向に沿って傾斜する傾斜面と、傾斜面の下流端から起立する起立面とで構成されていることを特徴とする衝撃検知装置。
6. 請求項１に記載の衝撃検知装置において、前記垂直移動手段、前記横方向移動手段および錘を収容するケースを備え、
   該ケース上面には、前記錘を外部から挿入可能な挿入孔を設けたことを特徴とする衝撃検知装置。
7. 請求項１に記載の衝撃検知装置において、前記垂直移動手段、前記横方向移動手段および錘を収容するケースを備え、
   該ケースに、前記錘の中央部をピン等により前記ケーシング外部から貫通して固定する挿入穴を設けたことを特徴とする衝撃検知装置。
8. 請求項１に記載の衝撃検知装置において、前記垂直移動手段、前記横方向移動手段および錘を収容するケースを備え、
   前記ケースは複数に分割可能に設けられており、
   前記ケースを覆う様に固定する封止部材を有することを特徴とする衝撃検知装置。
9. 請求項１に記載の衝撃検知装置において、前記錘は、外郭部が面取りされ、中央部分が凹形状であることを特徴とする衝撃検知装置。