JP2009257924A - 手指の衝撃力測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】可動部に手指が挟まれた時の衝撃力を模擬的に簡単に測定することができる。
【解決手段】人の指を模した指先模擬部１を備えた手指の衝撃力測定装置２である。指先模擬部１が、少なくとも指先に相当する先端位置から所定の位置まで、第１の指先模擬部３と、第２の指先模擬部４がその長手方向と垂直又は略垂直な方向に分割してある。分割された第１の指先模擬部３と第２の指先模擬部４との間に設けられて第１の指先模擬部３と第２の指先模擬部４との間に加わる荷重を検出する荷重検出部５と、第１の指先模擬部３及び第２の指先模擬部４の各部を分割した状態でそれぞれ個別に表面被覆する表皮部６とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、手指を挟むような可動部に対する安全評価を行うために用いる手指の衝撃力測定装置に関するものである。

従来から、手指を挟むような可動部に対する安全評価を行うための試験指として従来から非特許文献１、非特許文献２が知られている。

上記非特許文献１、非特許文献２に示された試験指は、人の指を模した形状となる金属部と持ち手から成るもので、危険源となる可動部への手指の接触の有無を評価するためのものであり、これらの試験指は可動部などに挟まれたときの衝撃力を測定することはできず、このため、可動部などに挟まれた時の危険の大きさを知ることができないという問題があった。

一方、ロボットの開発や、自動扉の開発等を行う際、可動部に手指が挟まれた時の衝撃力を簡単に測定することで、可動部の安全性の評価をして、安全な可動部を開発することが求められているが、従来、人間の指と略同等のもので可動部に挟まれたときの衝撃力を測定する装置が無かったので、可動部に手指が挟まれた時の衝撃力を簡単に測定して可動部の安全性の評価ができる手指の衝撃力測定装置の開発が強く望まれているのが現状である。
電機用品の技術基準の解説（通商産業省資源エネルギー庁公益事業部電力技術課編 電機用品の技術基準および取扱細則 平成１０年３月改正 社団法人日本電気協会）の第１８４頁、第１８５頁の「別表第四 １．共通の事項」 玩具安全基準書ＳＴ−２００２（２００２．９．１社団法人日本玩具協会）の第３１頁、第３２頁、第３３頁の「玩具の部品あるいは構成部品の接触可能度」

本発明は上記の従来の問題点に鑑みて発明したものであって、可動部に手指が挟まれた時の衝撃力を模擬的に簡単に測定することができる手指の衝撃力測定装置を提供することを課題とするものである。

本発明は、人の指を模した指先模擬部１を備えた手指の衝撃力測定装置２である。そして本発明においては、指先模擬部１が、少なくとも指先に相当する先端位置から所定の位置まで、第１の指先模擬部３と、第２の指先模擬部４がその長手方向と垂直又は略垂直な方向に分割されると共に、分割された第１の指先模擬部３と第２の指先模擬部４との間に設けられて第１の指先模擬部３と第２の指先模擬部４との間に加わる荷重を検出する荷重検出部５と、第１の指先模擬部３及び第２の指先模擬部４の各部を分割した状態でそれぞれ個別に表面被覆する表皮部６とを備えていることを特徴とする。

このような構成とすることで、可動部により指先模擬部１が挟まれて、表皮部６でそれぞれ個別に被覆された第１の指先模擬部３と第２の指先模擬部４との間に荷重が加わると、荷重を両指先模擬部３，４間に設けた荷重検出部５で検出して、可動部に手指が挟まれた時の衝撃力を模擬的に測定することができる。

また、第１の指先模擬部３と第２の指先模擬部４を長手方向と垂直又は略垂直な方向にスライドさせるスライド機構７を、長手方向における荷重検出部５の両側に備えていることが好ましい。

可動部により指先模擬部１が挟まれた際に、第１の指先模擬部３と第２の指先模擬部４がスライド機構７でスライドするので、荷重を荷重検出部５に効率よく伝えることができる。

また、対向配置する第１の指先模擬部３と第２の指先模擬部４との間に荷重検出部５を介して該荷重検出部５を介在した部分以外の対向面間に小間隙９を有するように連結手段８で長手方向と垂直又は略垂直な方向に連結し、該連結手段８は第１の指先模擬部３又は第２の指先模擬部４の一方に対して固定されると共に、他方に対しては第１の指先模擬部３と第２の指先模擬部４とが離れる方向には抜け止めされ且つ抜け止め位置から第１の指先模擬部３と第２の指先模擬部４とが近づく方向には移動可能となっていることが好ましい。

可動部により指先模擬部１が挟まれて、第１の指先模擬部３と第２の指先模擬部４との間に荷重が加わる際、荷重の加わる角度がどのような角度であっても、荷重を荷重検出部５に正確に伝えることができる。

また、表皮部６が人間の指の弾性率と略同等である材質で構成してあることが好ましい。

挟まれるものの剛性により発生する衝撃力が変化するため、上記のように表皮部６が人間の指の弾性率と略同等である材質で構成することで、人間の指と略同等の衝撃力の測定が可能となる。

また、第２の指先模擬部４を、断面略円状をした基部４ａと、該基部４ａの先端部から断面略半円状をした半円状先端部４ｂを突設して構成し、上記第２の指先模擬部４の先端部の半円状先端部４ｂと半円状をした第１の指先模擬部３を長手方向と垂直又は略垂直な方向に対向させて両者で略断面略円状をした指先模擬部１を構成し、第１の指先模擬部３、第２の指先模擬部４の基部４ａ及び半円状先端部４ｂをそれぞれ別々の表皮部６ａ、６ｂ、６ｃで被覆してあることが好ましい。

このような構成とすることで、第１の指先模擬部３、第２の指先模擬部４の基部４ａ及び半円状先端部４ｂの表皮部６ａ、６ｂ、６ｃのうち、いずれかの表皮部６が損傷した場合、損傷した表皮部６のみを交換すればよい。

本発明は、上記のように、指先模擬部が、分割された第１の指先模擬部と第２の指先模擬部との間に荷重検出部を設けると共に、第１の指先模擬部及び第２の指先模擬部の各部を分割した状態でそれぞれ表面被覆する表皮部を備えているので、簡単な構成で、可動部で指先模擬部を挟んだ際の衝撃力を模擬的に測定して可動部の安全性の評価を行うことができる。

また、第１の指先模擬部と第２の指先模擬部を長手方向と垂直又は略垂直な方向にスライドさせるスライド機構を、長手方向における荷重検出部の両側に備えたものにおいては、可動部により指先模擬部が挟まれた際の衝撃力を精度よく検出してより精度の高い可動部の安全性の評価が可能となる。

また、第１の指先模擬部と第２の指先模擬部の間に小間隙を形成し、連結手段が第１の指先模擬部又は第２の指先模擬部の一方に対して固定されると共に、他方に対しては第１の指先模擬部と第２の指先模擬部とが離れる方向には抜け止めされ且つ抜け止め位置から第１の指先模擬部と第２の指先模擬部とが近づく方向には移動可能となっているので、荷重の加わる角度がどのような角度であっても、指先模擬部に作用する衝撃力を正確に検出できる。

また、表皮部が人間の指の弾性率と略同等である材質で構成してあるので、人間の指と略同等の衝撃力の測定が可能となって、可動部の安全性の評価が精度よく行える。

また、第１の指先模擬部、第２の指先模擬部の基部及び半円状先端部をそれぞれ別々の表皮部で被覆してあるので、いずれかの表皮部が損傷した場合、損傷した表皮部のみを交換すればよくて表皮部の交換が簡単で且つ低コストでできる。

以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基いて説明する。

図１乃至図５には本発明の手指の衝撃力測定装置２が示してある。この手指の衝撃力測定装置２は人の指を模した指先模擬部１を備えている。

指先模擬部１は、第１の指先模擬部３と、これと別体の第２の指先模擬部４で構成してある。第２の指先模擬部４は、断面略円状をした棒状の基部４ａの先端部（前端部）から長手方向（軸方向）に断面略半円状をした半円状先端部４ｂを一体に突設して構成してある。この第２の指先模擬部４は棒状の基部４ａの後端部は先端部に鍔部１１を有する把持部１０に固着してある。

第１の指先模擬部３は断面略半円状をしており、この断面略半円状をした第１の指先模擬部３が、上記第２の指先模擬部４の半円状先端部４ｂと長手方向と垂直又は略垂直な方向に対向するように配置して、断面略半円状をした第１の指先模擬部３と、半円状先端部４ｂとで略断面略円状をした指先模擬部１を構成してある。

断面略半円状をした第１の指先模擬部３と、半円状先端部４ｂとの対向面１２、１３は平面となっており、この対向面１２、１３にそれぞれ対向するように凹部１４ａ、１４ｂが設けてあって、対向する凹部１４ａ、１４ｂにより収納部１４が形成してあり、収納部１４にロードセルのような荷重検出部５が収納してある。

また、第１の指先模擬部３と、半円状先端部４ｂとの対向面１２、１３のうちいずれか一方にスライド用突部７ａを設けるともにいずれか他方にこのスライド用突部７ａがスライド自在に嵌め込まれるスライド用孔７ｂを設けてあり、このスライド用突部７ａとスライド用孔７ｂにより第１の指先模擬部３と第２の指先模擬部４を長手方向と垂直又は略垂直な方向にスムーズにガイドしながらスライドさせるためのスライド機構７が構成してある。このスライド機構７は図１、図２に示すように、指先模擬部１の長手方向における荷重検出部５の両側（前後両側）に設けてある。

更に、第１の指先模擬部３と、半円状先端部４ｂとの対向面１２、１３のうちいずれか一方にねじ８ａを遊挿した孔８ｂを設けると共にいずれか他方にねじ８ａが螺合されるねじ孔８ｃが設けてあり、孔８ｂに遊挿したねじ８ａの先端部をねじ孔８ｃに螺合することで第１の指先模擬部３と、半円状先端部４ｂとを連結してある。したがって、添付図面に示す実施形態では、ねじ８ａ、孔８ｂ、ねじ孔８ｃにより連結手段８が構成してある。

ここで、ねじ８ａをねじ孔８ｃに螺合する螺合量は、荷重検出部５が凹部１４ａ、１４ｂの溝底にそれぞれ当接する状態となるまで螺合するものであり、このように荷重検出部５が凹部１４ａ、１４ｂの溝底にそれぞれ当接する状態となるようにねじ８ａを螺合して第１の指先模擬部３と第２の指先模擬部４とを長手方向と垂直又は略垂直な方向に連結した場合、図２に示すように、第１の指先模擬部３と第２の指先模擬部４との対向面１２、１３間に小間隙９が形成されるように、凹部１４ａ、１４ｂの深さ、荷重検出部５のサイズを設定してある。

したがって、上記のように、対向配置する第１の指先模擬部３と第２の指先模擬部４との間に荷重検出部５を介して該荷重検出部５を介在した部分以外の対向面間に小間隙９を有するように連結手段８で長手方向と垂直又は略垂直な方向に連結した図１、図２の状態において、ねじ８ａは第１の指先模擬部３又は第２の指先模擬部４の一方に対して螺合により固定されると共に、他方に対してはねじ８ａの頭部が孔８ｂの口縁部に当って第１の指先模擬部３と第２の指先模擬部４とが離れる方向には抜け止めされ、且つ、ねじ８ａが孔８ｂに遊挿してあることで、ねじ８ａの頭部が孔８ｂの口縁部に当った抜け止め位置から第１の指先模擬部３と第２の指先模擬部４とが近づく方向には移動可能となっている。

第１の指先模擬部３及び第２の指先模擬部４はそれぞれ別々の表皮部６で被覆してある。表皮部６で第１の指先模擬部３及び第２の指先模擬部４を個別に被覆するに当っては、図３に示すように第１の指先模擬部３、第２の指先模擬部４の基部４ａ及び半円状先端部４ｂをそれぞれ別々の表皮部６ａ、６ｂ、６ｃで被覆してもよく、あるいは、図６に示すように第１の指先模擬部３を表皮部６ａで被覆すると共に、第２の指先模擬部４は基部４ａ及び半円状先端部４ｂを一つの表皮部６ｂ’で被覆するようにしたものであってもよい。

いずれの表皮部６も人間の指の弾性率と略同等の弾性率を有する材質のもので形成してある。

上記のような構成の手指の衝撃力測定装置２は、ロボットの開発あるいは、自動ドアの開発などにおいて、手指を挟むような可動部（例えばロボットの腕やドア）に対する安全評価を行うために使用される。この第１の指先模擬部３と第２の指先模擬部４とが対向することで構成してある指先模擬部１を可動部で挟む試験をするには、把持部１０を手で掴んで指先模擬部３を可動部で挟む試験を行う。

このように第１の指先模擬部３と第２の指先模擬部４とを対向して構成した指先模擬部１を可動部で挟む試験をすることで、第１の指先模擬部３と第２の指先模擬部４にかかった荷重が第１の指先模擬部３と第２の指先模擬部４間に介在された荷重検出部５に伝えられ、荷重検出部５で可動部で指先模擬部１を挟んだ際の衝撃力を模擬的に測定することができ、これにより可動部の安全性の評価を行うことができることになる。

ここで、図２に示すように、荷重検出部５の両側に第１の指先模擬部３と第２の指先模擬部４を長手方向と垂直又は略垂直な方向にスライドさせるスライド機構７を設けることで、可動部により指先模擬部１が挟まれた際に、第１の指先模擬部３と第２の指先模擬部４がスライド機構７でスライドするので、荷重を荷重検出部５にのみ集中して効率よく伝えることができ、可動部で指先模擬部１を挟んだ際の衝撃力の測定が精度よく行える。

また、対向配置する第１の指先模擬部３と第２の指先模擬部４との間に小間隙９を形成し、更に、連結手段８が第１の指先模擬部３又は第２の指先模擬部４の一方に対して固定されると共に、他方に対しては第１の指先模擬部３と第２の指先模擬部４とが離れる方向には抜け止めされ且つ抜け止め位置から第１の指先模擬部３と第２の指先模擬部４とが近づく方向には移動可能となるような構成とすると、第１の指先模擬部３と第２の指先模擬部４とを連結手段８で連結したものでありながら、荷重の加わる角度がどのような角度であっても、荷重を荷重検出部５に正確に伝えることができて、可動部で指先模擬部１を挟んだ際の衝撃力の測定が正確に行えることになる。

ところで、挟まれるものの剛性により発生する衝撃力が変化するが、本発明においては、表皮部６を人間の指の弾性率と略同等である材質で構成してあるので、人間の指と略同等の衝撃力の測定が可能となり、これにより可動部で指先模擬部１を挟んだ際の衝撃力の測定をいっそう精度よく行うことができる。

また、第１の指先模擬部３及び第２の指先模擬部４の各部を分割した状態でそれぞれ個別に表皮部６で被覆することで、第１の指先模擬部３と第２の指先模擬部４にかかった荷重を荷重検出部５に効率的に伝えることができる。

この場合、図３に示すように第１の指先模擬部３、第２の指先模擬部４の基部４ａ及び半円状先端部４ｂをそれぞれ図５に示すような表皮部６ａ、６ｂ、６ｃで個別に被覆すると、表皮部６ａ、６ｂ、６ｃのうちいずれかの表皮部６が損傷した場合、損傷した表皮部６のみを交換すればよく、交換作業が容易で、コストも安価となる。

本発明において、第１の指先模擬部３と第２の指先模擬部４とを対向させることで構成する断面略円状をした指先模擬部１の径と、第２の指先模擬部４の断面略円状をした棒状をした基部４ａの径とをほぼ同径にしたものにおいては、隙間への指の差し入れ試験にも利用できる。

本発明の手指の衝撃力測定装置の一実施形態の側断面図である。 同上の指先模擬部部分の拡大断面図である。 同上の側面図である。 同上の平面図である。 同上の第１の指先模擬部、第２の指先模擬部の基部及び半円状先端部をそれぞれ個別に被覆するための表皮部を示す斜視図である。 同上の他の実施形態の側面図である。

符号の説明

１ 指先模擬部
２ 衝撃力測定装置
３ 第１の指先模擬部
４ 第２の指先模擬部
４ａ 基部
４ｂ 半円状先端部
５ 荷重検出部
６ 表皮部
６ａ 表皮部
６ｂ 表皮部
６ｃ 表皮部
７ スライド機構
８ 連結手段
９ 小間隙

Claims (5)

1. 人の指を模した指先模擬部を備えた手指の衝撃力測定装置であって、上記指先模擬部は、少なくとも指先に相当する先端位置から所定の位置まで、第１の指先模擬部と、第２の指先模擬部がその長手方向と垂直又は略垂直な方向に分割されると共に、分割された第１の指先模擬部と第２の指先模擬部との間に設けられて第１の指先模擬部と第２の指先模擬部との間に加わる荷重を検出する荷重検出部と、第１の指先模擬部及び第２の指先模擬部の各部を分割した状態でそれぞれを個別に表面被覆する表皮部とを備えていることを特徴とする手指の衝撃力測定装置。
2. 第１の指先模擬部と第２の指先模擬部を長手方向と垂直又は略垂直な方向にスライドさせるスライド機構を、長手方向における荷重検出部の両側に備えていることを特徴とする請求項１記載の手指の衝撃力測定装置。
3. 対向配置する第１の指先模擬部と第２の指先模擬部との間に荷重検出部を介して該荷重検出部を介在した部分以外の対向面間に小間隙を有するように連結手段で長手方向と垂直又は略垂直な方向に連結し、該連結手段は第１の指先模擬部又は第２の指先模擬部の一方に対して固定されると共に、他方に対しては第１の指先模擬部と第２の指先模擬部とが離れる方向には抜け止めされ且つ抜け止め位置から第１の指先模擬部と第２の指先模擬部とが近づく方向には移動可能となっていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の手指の衝撃力測定装置。
4. 表皮部が人間の指の弾性率と略同等である材質で構成してあることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の手指の衝撃力測定装置。
5. 第２の指先模擬部を、断面略円状をした基部と、該基部の先端部から断面略半円状をした半円状先端部を突設して構成し、上記第２の指先模擬部の先端部の半円状先端部と半円状をした第１の指先模擬部を長手方向と垂直又は略垂直な方向に対向させて両者で略断面略円状をした指先模擬部を構成し、第１の指先模擬部、第２の指先模擬部の基部及び半円状先端部をそれぞれ別々の表皮部で被覆して成ることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の手指の衝撃力測定装置。

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