JP2009264832A - 荷重測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 挟み込み衝撃荷重を安定して測定することができる荷重測定装置を提供する。
【解決手段】 一対の腕部１ａ、１ｂを備え、一方の腕部１ａ及び他方の腕部１ｂの基端部同士を連結して先端部側を開閉自在とし、両腕部１ａ、１ｂの先端部の外面は荷重受部２ａ、２ｂとしてあり、一方の腕部１ａの先端部の内面に力センサ３を設け、他方の腕部１ｂの先端部の内面は力センサ３を押圧する押圧部４としてある。荷重受部２ａ、２ｂを備えるため、静荷重だけでなく、衝撃荷重についても安定して正確な測定が可能である。特に、荷重受部２ａ、２ｂを指や手に相当する大きさにすれば、指や手を挟んだ場合を想定した評価を行うことができる。また、荷重測定時に変形する部分がないので、強い衝撃荷重にも対応できる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、戸や窓等の開閉部における挟み込み荷重を測定するための荷重測定装置に関する。

戸や窓等の建材において開閉部に指や手を挟み込む事故に対応するため、まずそれらの開発段階において、指や手を挟み込んだ際の荷重の値を正確に把握することが重要である。従来、こうした挟み込み荷重を測定するには、プッシュプルゲージを用いるか、開閉部にロードセルを直接挟み込む方法が一般的であった。また、特許文献１には挟み込み荷重の測定が可能な圧力検知装置が記載されている。これは、圧力が負荷される受感部を先端部に有し、受感部が受ける圧力の方向に移動する可動部材及びその移動量を電気信号に変換する歪ゲージを備えるものである。
特開２００１−５０８３３号公報

しかしながら、上記の各手段は、いずれも実際の挟み込み事故を模した測定を行うには不十分である。まず、プッシュプルゲージは、一般に計測部を対象に押し当てて圧縮力を測定するか、対象に引っ掛けて引っ張り力を測定するものなので、荷重が静荷重又は衝撃荷重の何れの場合であっても、指や手を挟み込んでその点に荷重が集中する場合とは異なる態様の測定しか行えない。また、ロードセルを開閉部に直接挟み込んだ場合、静荷重の測定は可能であるが、実際の挟み込み事故で多く想定される衝撃荷重については正確に測定できない。なぜなら、一般にロードセルの力の検知部は数ミリ程度の大きさしかないので、挟み込み物が正確に検知部に衝突するようにロードセルを設置することが難しく、特に複数回にわたって測定を行う際に同じ条件を再現することが困難であり、条件が異なれば衝撃荷重の作用時間も異なることから、測定値が変化してしまうのである。さらに、文献１の発明は、板バネの変形を利用しているが、強い荷重を受けると板バネが塑性変形してしまうおそれがあり、衝撃荷重の測定には不向きである。

本発明は、上記事情を鑑みたものであり、挟み込み衝撃荷重を安定して測定することができる荷重測定装置を提供することを目的とする。

本発明は、一対の腕部を備え、一方の腕部及び他方の腕部の基端部同士を連結して先端部側を開閉自在とし、両腕部の先端部の外面は荷重受部としてあり、一方の腕部の先端部の内面に力センサを設け、他方の腕部の先端部の内面は力センサを押圧する押圧部としてあることを特徴とする。

本発明によれば、荷重受部を備えるため、静荷重だけでなく、衝撃荷重についても安定して正確な測定が可能である。特に、荷重受部を指や手に相当する大きさにすれば、指や手を挟んだ場合を想定した評価を行うことができる。また、荷重測定時に変形する部分がないので、強い衝撃荷重にも対応できる。さらに、先端部から離れた位置に支点（腕部の連結部）を設けたので、両先端部の内面同士は常に略平行を保ち、荷重受部のどの位置で荷重を受けても、全ての荷重が力センサに確実に伝わる。また、腕部が持ち手として機能するため、使い勝手が良好である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１及び図２に示すのは、本発明の荷重測定装置である。この荷重測定装置は、略長方形で平板状の一対の腕部１ａ、１ｂを備える。腕部１ａ、１ｂの一端を基端部、他端を先端部とし、それぞれの基端部には腕部１ａ、１ｂの短手方向に貫通する孔を形成し、連結部５ａ、５ｂとしてある。両連結部５ａ、５ｂの孔を連通させてネジ６を挿入し、反対側からナット７を螺着することで、両腕部１ａ、１ｂを連結し、先端部側が開閉自在となる。以後、両腕部１ａ、１ｂにおいて先端部側を閉じた際に互いに向き合う面を内面、その反対側の面を外面とする。
両腕部１ａ、１ｂの先端部の外面には、円形の荷重受部２ａ、２ｂが形成してある。そして一方の腕部１ａの先端部の内面には、円形の窪みを形成して取付部８としてあり、取付部８に力センサ３が取り付けてある。力センサ３として、ここではロードセルを用いており、円筒形の本体３１と、本体３１上面の検知部３２と、本体３１側面に接続した信号線３３からなる。取付部８の周囲には切欠部９を設け、信号線３３を通してある。また、他方の腕部１ｂの先端部の内面には、円形の窪みを形成して力センサ３の検知部３２を押圧する押圧部４としてある。

次に、このように構成した荷重測定装置の使用方法について説明する。図３に示すように、一方の挟み込み物１０ａに対して他方の挟み込み物１０ｂが接近する際の挟み込み荷重を測定する場合、一方の挟み込み物１０ａに一方の荷重受部２ａを当接させ、他方の荷重受部２ｂを他方の挟み込み物１０ｂの方に向けて固定する。他方の挟み込み物１０ｂが接近して他方の荷重受部２ｂに接触すると、荷重受部２ｂが荷重を受け、押圧部４が力センサ３の検知部３２を押圧して荷重を測定する。
この際、荷重受部２ａ、２ｂが荷重を受けるため、静荷重だけでなく、荷重の作用時間が０．１秒にも満たないような衝撃荷重についても安定して正確な測定が可能である。これはすなわち、静荷重の場合、荷重を受ける部分の形状や面積がどのようなものであっても、荷重の大きさが変わらない限り測定値は同じであるが、衝撃荷重の場合、荷重を受ける部分の形状や面積によって荷重の作用時間が変化し、荷重の大きさが同じでも作用時間によって測定値が変化することから（物体の運動量変化は力積（＝力×作用時間）に等しいことより）、挟み込み物１０ａ、１０ｂと荷重測定装置が常に同じ条件で接触するよう、荷重受部２ａ、２ｂが必要となる。特に、挟み込み物１０ａ、１０ｂに柔軟な緩衝材を設けてある場合には、荷重を受ける部分の形状や面積によって作用時間が大きく変化するため、本発明の荷重測定装置を用いた測定が有効である。そして、荷重受部２ａ、２ｂを指や手に相当する大きさにすれば、指や手を挟んだ場合に指や手にかかる荷重の大きさを正確に評価することができる。また、荷重測定時に変形する部分がないので、強い衝撃荷重にも対応できる。さらに、荷重受部２ａ、２ｂから離れた位置に支点（ネジ６）を設けたので、取付部８と押圧部４は常に略平行を保ち、荷重受部２ａ、２ｂのどの位置で荷重を受けても、全ての荷重が力センサ３の検知部３２に確実に伝わる。また、腕部１ａ、１ｂを持ち手として使用することもできる。

次に、本発明の荷重測定装置の実際の使用例を示す。図４に示すのはオーニング窓１００であり、下側障子１００ａと上側障子１００ｂを備え、両障子１００ａ、１００ｂが同時に開閉するものである。ここでは、下側障子１００ａと上側障子１００ｂの間に指や手を挟むことを想定して、荷重測定装置Ａにより挟み込み荷重を測定している。実際の測定は容易であり、荷重受部２ａ、２ｂがそれぞれ下側障子１００ａ及び上側障子１００ｂと接触する位置に荷重測定装置Ａを固定し、両障子１００ａ、１００ｂを閉じて荷重を測定すればよい。荷重測定装置Ａを固定する方法としては、腕部を手や治具等で支持してもよいし、下側障子１００ａ又は上側障子１００ｂの何れか一方に予め固定しておいてもよい。

本発明は、上記の実施形態に限定されない。腕部は荷重を受けた際に撓まないものであればどのような形状でもよく、板状の他、棒状等であってもよい。力センサとしては、一般的な歪ゲージ式のロードセルの他、圧電素子や半導体を用いたセンサを用いてもよい。また、取付部や押圧部の形状は、取り付ける力センサの形状に合わせて自由に設定でき、円形の窪みに限られず、多角形の窪みでもよいし、腕部から突出する凸部であってもよい。さらに、荷重受部に人の皮膚の弾力を模した緩衝材を設けることで、より実際に近い荷重の測定を行うことも可能である。

本発明の荷重測定装置の閉じた状態及び開いた状態を示す斜視図である。 荷重測定装置の平面図及び側面図である。 荷重を測定している状態を示す説明図である。 荷重測定装置の実際の使用例を示す説明図である。

符号の説明

１ａ、１ｂ 腕部
２ａ、２ｂ 荷重受部
３ 力センサ
４ 押圧部

Claims (1)

1. 一対の腕部を備え、一方の腕部及び他方の腕部の基端部同士を連結して先端部側を開閉自在とし、両腕部の先端部の外面は荷重受部としてあり、一方の腕部の先端部の内面に力センサを設け、他方の腕部の先端部の内面は力センサを押圧する押圧部としてあることを特徴とする荷重測定装置。

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