JP2010216965A - 挙動測定装置及び挙動測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 スイッチの質感や操作感、あるいはスイッチの配設に関する歩留まりを向上させるのに必要な測定結果を効率よく抽出することができる挙動測定装置及び挙動測定方法を提供する。
【解決手段】 挙動測定装置１は、車両の剛性を維持するようにして、ピンプローブ２０（４０）と荷重付与部１００と、荷重測定部６０とを有する。荷重付与部１００によって駆動されたピンプローブ２０（４０）は、スイッチ２００を上方または側方から押圧する。荷重測定部６０は、押圧されたスイッチ２００が本来の予測可動領域から外れる位置に動いた変位量を測定する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、挙動測定装置及び挙動測定方法であり、特に、車室内にて各種機器を操作するために設けられたスイッチの挙動を測定する挙動測定装置及び挙動測定方法に関する。

車両用の内装品、例えばインストゥルメントパネルには、エアコン調整スイッチ、リアガラス熱線スイッチなどが設けられている。

従来、スイッチの挙動測定は、検査員が実際にスイッチを押し、検査員の官能評価に基づいて、作動状況の良否判断や耐久性を検査することによって行われていた。また、スイッチの挙動測定は、操作を繰り返し行うため、専用の測定装置を用いて行われることもあった。例えば、従来の測定装置では、スイッチに加わる圧力を圧力センサで測定し、押圧する方向と位置を計測して良否を判定していた（特許文献１、特許文献２参照）。

特開２００１−２２１７１９ 特開２００７−３０９７６１

ところで、近年では、車室内装の品質向上の取組みの一環として、スイッチの質感や操作感、あるいはスイッチの配設に関する歩留まりの向上が取組まれている。

しかしながら、検査員によるスイッチの挙動測定では、検査員個々の官能評価に頼っていたため、検査結果にバラツキが生じてしまう恐れがあった。また、上記従来の測定装置を用いた場合であっても、スイッチを押圧する方向の圧力と変位量とを測定することが目的であったため、使用者がスイッチを操作する際に感ずる本来の予測可動領域以外の挙動、すなわち、スイッチのズレやガタつき、あるいはスイッチの配設状態の歩留まりを確認する目的での隙間精度等の測定には適していなかった。

そこで、本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、スイッチの質感や操作感、あるいはスイッチの配設に関する歩留まりを向上させるのに必要な測定結果を効率よく抽出することができる挙動測定装置及び挙動測定方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、第１の発明は、車両の各種機器を操作するために設けられた操作部材の操作時に生ずる挙動を測定する挙動測定装置であって、操作部材と接する位置に設けられた押圧子であって、操作部材を押圧する押圧子と、押圧子と連接するように設けられた荷重付与部であって、押圧子を介して操作部材に荷重を付与する荷重付与部と、車両に固定された固定部であって、押圧子と荷重付与部とが車両の剛性を維持するように固定された固定部と、荷重付与部によって押圧された操作部材の予測可動領域から外れる変位量を測定する変位量測定部であって、操作部材の可動方向とは垂直方向をなす第１の方向への操作部材の変位量を測定する変位量測定部と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、変位量測定部が設けられており、変位量測定部によって操作部材の挙動を測定する。具体的には、操作部材の予測可動領域から外れる位置への挙動、すなわち、操作者が操作部材を操作した時に感ずる本来の可動方向とは異なる方向への挙動、の変位量を測定する。つまり、変位量測定部は、操作部材のガタつきや傾き、あるいはうねりなどを感じさせる要因となる変位量等の操作部材の微細な挙動を細かく測定することができ、さらに、定量化することができる。また、操作部材の微細な挙動を細かく定量化することで、操作部材の質感やガタつき等を規格化し、操作部材の挙動における品質指標を構築することができる。また、車両に所定の剛性を維持した状態で配設された荷重付与部と押圧子とによって操作部材を押圧することにより、同一条件下での繰り返し測定が可能となるため、測定誤差を最小限に留めることができ、さらに、検査員の官能評価に頼ることなく、再現性のある検査結果を得ることができる。

上記第１の発明において、押圧子および荷重付与部のうち少なくともいずれか一方には位置調整部がさらに設けられ、位置調整部が操作されることによって、押圧子と操作部材の接触位置が調整されることを特徴とする。本発明によれば、位置調整部によって押圧子か荷重付与部の配設位置を調整することで操作部材の押圧位置を変える。具体的には、押圧子によって操作部材に加えられる力の作用点が変わることによって生ずる操作部材の挙動の変動を測定する。つまり、操作者が操作部材を操作する際に生ずる操作状況の変動として、例えば押しボタンスイッチの場合を例示すると、スイッチの押される位置（スイッチの中央や端等）や、スイッチの押される方向（垂直や斜め等）等に応じた測定を行うことができる。

上記第１の発明において、挙動測定装置には荷重測定部がさらに設けられ、荷重測定部は、荷重付与部によって押圧された操作部材への荷重を測定することを特徴とする。本発明によれば、荷重測定部によって操作部材に与えられた荷重を操作部材の挙動を示す指標の一つとすることができる。また、荷重を数値として定量化することで、操作部材に与えた荷重に対する操作部材の変位量を測定することができる。

上記第１の発明において、荷重測定部は、荷重測定部は、押圧子、荷重付与部および固定部の少なくともいずれか１つのなす剛性を維持する位置に固定されていることを特徴とする。また、上記第１の発明において、押圧子、荷重付与部および固定部の少なくともいずれか１つに生ずる歪みを力学的測定装置にて測定することによって操作部材への荷重を測定することを特徴とする。本発明によれば、押圧子による操作部材の測定時は、測定部材と、押圧子、荷重付与部、および固定部が同一の剛性体を形成している。また、荷重測定部は、押圧子と荷重付与部と固定部の少なくともいずれか１つに生ずる歪みを所定の力学的測定装置を用いて測定する。従って、上述の押圧子と荷重付与部と固定部のいずれか１つの歪みを測定すれば、測定部材に付与された荷重が測定できる。

上記第１の発明において、変位量測定部によって測定された変位量は、荷重測定部によって測定された荷重と関連付けて測定されることを特徴とする。本発明によれば、操作部材に与えた荷重と操作部材の変位量との相関関係を利用して操作部材の質感やガタつきなどを規格化して、操作部材の品質指標を構築することができる。

上記第１の発明において、固定部は、車両の少なくとも２点で支持するように固定されていることを特徴とする。本発明によれば、荷重測定部、押圧子、荷重付与部、および固定部を、車両に対して、最低限の支持部材を用いて強固に固定することができる。

上記第１の発明において、固定部には移動機構がさらに設けられ、移動機構は、変位量測定部を第１の方向に追従するよう回転自在に設けられていることを特徴とする。変位量測定部は、操作部材の挙動のうち、可動方向とは垂直をなす方向、すなわち、操作部材の上下左右への変位量を測定する。従って、操作部材に生ずる挙動を測定するには、一方向（例えば、上下方向のみ）への変位量を測定するだけでは不十分であり、左右方向への変位も測定する必要がある。本発明では、上述の課題を解決すべく、操作部材を上下、左右の少なくともいずれか一方を測定することが可能な回転機構を備えることにより、操作部材の水平面上の挙動を余すことなく測定することが可能となる。

上記第１の発明において、挙動測定装置には過負荷防止機構がさらに設けられ、過負荷防止機構は、荷重測定部によって測定された荷重が所定値を超えて付与された場合に、荷重付与を停止、もしくは低減することを特徴とする。本発明によれば、必要以上の荷重が操作部材に加わるのを防止して操作部材または装置自体の破損を防止することができる。

上記第１の発明において、過負荷防止機構には、押圧子および荷重付与部の少なくともいずれか一方に設けられた荷重減衰部であって、荷重付与部から押圧子を介して操作部材へかけられる荷重を所定値以下となるように減衰する荷重減衰部が備えられていることを特徴とする。

上記第１の発明において、荷重減衰部は、荷重付与部によって付与された過負荷を直動型のトルクリミッタによって減衰することを特徴とする。

上記第１の発明において、過負荷防止機構には報知制御装置がさらに設けられ、報知制御装置は、荷重測定部による測定結果が過負荷と判断される値となった場合に、荷重付与の過負荷状態を示す情報を使用者に報知することを特徴とする。本発明によれば、挙動測定装置に過負荷が掛かっていることを使用者に報知することができ、操作を中止するか否かの判断をさせることができる。

第２の発明は、車両の各種機器を操作するために設けられた操作部材の操作時に生ずる挙動を測定する挙動測定装置であって、操作部材の操作面と接する位置に設けられた押圧子であって、操作部材の可動方向に沿って操作部材を押圧する押圧子と、押圧子と連接するように設けられた荷重付与部であって、押圧子を介して操作部材の操作面に押圧力が付与されることによって操作部材の操作状態を再現する荷重付与部と、車両に固定された固定部であって、押圧子と荷重付与部とが車両の剛性を維持するように固定された固定部と、荷重付与部によって可動方向に押圧された操作部材の予測可動領域として設定されている閾値から外れる変位量を測定する変位量測定部であって、操作部材の可動方向とは垂直方向をなす第１の方向と、第１の方向を軸とする回転方向をなす第２の方向と、の少なくともいずれか１方向への操作部材の変位量を測定する変位量測定部と、押圧子および荷重付与部の少なくともいずれか一方に設けられた荷重測定部であって、荷重付与部によって押圧された操作部材への荷重を測定する荷重測定部と、荷重付与部によって押圧された操作部材の可動方向をなす第３の方向への移動量を測定する移動量測定部と、の少なくともいずれか一方と、荷重付与部に設けられた移動機構であって、変位量測定部を第２の方向に追従するように回転させる移動機構と、を有し、変位量測定部によって測定された変位量は、荷重測定部によって測定された荷重および移動量測定部によって測定された移動量の少なくともいずれか一方に関連付けて測定されることを特徴とする。本発明によれば、操作部材を可動方向に押圧した場合の操作部材の挙動を操作部材の移動量や荷重量に関連付けて詳しく測定することができる。

上記第２の発明において、押圧子および荷重付与部のうち少なくともいずれか一方には位置調整部がさらに設けられ、位置調整部が操作されることによって、押圧子と操作部材の接触位置が調整されることを特徴とする。

上記第２の発明において、変位量測定部および移動量測定部の少なくともいずれか一方は、変位量測定部および移動量測定部の少なくともいずれか一方と操作部材との間の距離を直接計測することによって操作部材の変位量を測定することを特徴とする。

上記第２の発明において、変位量測定部および移動量測定部の少なくともいずれか一方にはギャップセンサが備えられ、変位量測定部および移動量測定部の少なくともいずれか一方と操作部材との間の距離をギャップセンサの静電容量変動に基づいて測定することを特徴とする。本発明によれば、静電容量を利用して操作部材の移動量を直接計測することができる。

上記第２の発明において、変位量測定部および移動量測定部の少なくともいずれか一方には渦電流式変位センサが備えられ、変位量測定部および移動量測定部の少なくともいずれか一方と操作部材との間の距離を渦電流式変位センサの抵抗値変動に基づいて測定することを特徴とする。本発明によれば、周囲の温度や磁場で影響を受ける静電容量や渦電流による距離の測定よりも、高い精度で操作部材の挙動を計測できる。

上記第２の発明において、変位量測定部および移動量測定部の少なくともいずれか一方にはレーザ変位計が備えられ、変位量測定部および移動量測定部の少なくともいずれか一方と操作部材との間の距離をレーザ変位計の反射光測定値変動に基づいて測定することを特徴とする。

上記第２の発明において、変位量測定部および移動量測定部の少なくともいずれか一方には光を照射する可動子と可動子から照射された光を読み取って数値化するスケーラとを有するエンコーダが備えられ、変位量測定部および移動量測定部の少なくともいずれか一方と操作部材との間の距離をエンコーダの計測結果に基づいて測定することを特徴とする。

上記第２の発明において、変位量測定部および移動量測定部の少なくともいずれか一方は、変位量測定部および移動量測定部の少なくともいずれか一方と操作部材との各々に設けられた測定基準位置を設定しておき、荷重付与部の駆動前後の測定基準位置の間の距離を計測することによって操作部材の変位量を測定することを特徴とする。

上記第２の発明において、変位量測定部および移動量測定部の少なくともいずれか一方には、２次元レーザ変位計が備えられ、変位量測定部および移動量測定部の少なくともいずれか一方と操作部材との各々に設けられた測定基準位置を設定しておき、荷重付与部の駆動前後の測定基準位置の間の距離を２次元レーザ変位計によって測定することを特徴とする。本発明によれば、レーザ光を利用して２次元で操作部材の挙動を直接計測できる。

上記第２の発明において、変位量測定部および移動量測定部の少なくともいずれか一方には、撮像装置が備えられ、変位量測定部および移動量測定部の少なくともいずれか一方と操作部材との各々に設けられた測定基準位置を設定しておき、荷重付与部の駆動前後の測定基準位置の間の距離を撮像装置によって撮像された画像を比較することによって測定することを特徴とする。本発明によれば、画像処理を利用して操作部材の移動量を算出することができる。

上記第２の発明において、測定基準位置が、３次元座標を用いて操作部材の変位量を測定することを特徴とする。本発明によれば、操作部材のガタつき、傾き、うねり等を含めた操作部材の挙動を３次元で測定することができる。

上記第２の発明において、押圧子は、略棒状に形成されていることを特徴とする。本発明によれば、例えば、操作部材が押しボタン式の場合は、操作部材を通常の使用状況に見立てて上から押す場合、略棒状に形成された押圧子を用いて操作部材の表面を押圧する。この際、押圧子が直線状の棒状に形成されていると、操作部材への押圧力が操作部材に対してダイレクトに反映させられるとともに、操作が安定的に行える。

第３の発明は、車両の各種機器を操作するために設けられた操作部材の操作時に生ずる挙動を測定する挙動測定装置であって、操作部材と隣接する枠体との間に先端を挿通するように設けられた押圧子であって、操作部材を可動方向とは垂直方向をなす第１の方向から押圧する押圧子と、押圧子の先端とは反対側の端部と連接するように設けられた荷重付与部であって、押圧子を介して操作部材に荷重を付与する荷重付与部と、車両に固定された固定部であって、押圧子と荷重付与部とが車両のなす剛体と近似の状態を形成するように固定された固定部と、荷重付与部によって第１の方向へ押圧された操作部材の変位量を測定する変位量測定部と、を有することを特徴とする。本発明によれば、操作部材の可動方向とは垂直をなす方向から荷重をかけた場合の操作部材の挙動を定量的に測定することができる。

上記第３の発明において、押圧子の先端は、操作部材を第１の方向から押圧する面を長手とする薄板状を呈することを特徴とする。本発明によれば、押圧子は、操作部材同士、もしくは操作部材と枠体との間に形成された隙間から挿入し、操作部材を側方から押圧する。この際、押圧子が操作部材や枠体と接触することなく操作部材を側方するには、押圧子が隙間に挿入できる厚みで、かつ、押圧作用に耐えられる程度の強度を有する必要がある。

上記第３の発明において、押圧子は、少なくともいずれかの側面視が略クランク形状を呈することを特徴とする。本発明によれば、直線的に形成された押圧子では操作し難い位置に配設された操作部材であっても、クランク形状で形成された押圧子が途中に存在する障害物を回避しながら操作部材を操作できる。

第４の発明は、車両の各種機器を操作するために設けられた操作部材の操作時に生ずる挙動を測定する挙動測定方法であって、操作部材と接する位置に押圧子を設ける第１のステップと、押圧子と連接するように設けられた荷重付与部によって、押圧子を介して操作部材に荷重を付与する第２のステップと、荷重付与部によって押圧された操作部材の予測可動領域から外れる変位量であって、操作部材の可動方向とは垂直方向をなす第１の方向への操作部材の変位量を測定する第３のステップと、を有することを特徴とする。

第５の発明は、車両の各種機器を操作するために設けられた操作部材の操作時に生ずる挙動を測定する挙動測定方法であって、操作部材の操作面と接する位置に押圧子を設ける第１のステップと、押圧子と連接するように設けられた荷重付与部によって、押圧子を介して操作部材の操作面に荷重を付与する第２のステップと、押圧子および荷重付与部の少なくともいずれか一方に設けられた荷重測定部によって押圧された操作部材の荷重を測定する第３のステップと、荷重付与部によって可動方向に押圧された操作部材の予測可動領域として設定されている閾値から外れる変位量であって、操作部材の可動方向とは垂直方向をなす第１の方向と、第１の方向を軸とする回転方向をなす第２の方向と、の少なくともいずれか１方向への操作部材の変位量を変位量測定部によって測定する第４のステップと、荷重付与部によって押圧された操作部材の可動方向をなす第３の方向への移動量を移動量測定部によって測定する第５のステップと、を有し、変位量測定部によって測定された変位量を荷重測定部によって測定された荷重および移動量測定部によって測定された移動量の少なくともいずれか一方に関連付けて測定することを特徴とする。

第６の発明は、車両の各種機器を操作するために設けられた操作部材の操作時に生ずる挙動を測定する挙動測定方法であって、操作部材と隣接する枠体との間に押圧子の先端を挿通する第１のステップと、押圧子の先端とは反対側の端部と連接するように設けられた荷重付与部によって、操作部材の可動方向とは垂直方向をなす第１の方向から押圧子を介して操作部材に対して荷重を付与する第２のステップと、荷重付与部によって第１の方向へ押圧された操作部材の変位量を測定する第３のステップと、を有することを特徴とする。

本発明によれば、操作部材のガタつきや傾き、あるいはうねりなどを感じさせる要因となる変位量等の操作部材の微細な挙動を細かく測定することができ、さらに、定量化することができる。また、操作部材の微細な挙動を細かく定量化することで、操作部材の質感やガタつき等を規格化し、操作部材の挙動における品質指標を構築することができる。また、車両に所定の剛性を維持した状態で配設された荷重付与部と押圧子とによって操作部材を押圧することにより、同一条件下での繰り返し測定が可能となるため、測定誤差を最小限に留めることができ、さらに、検査員の官能評価に頼ることなく、再現性のある検査結果を得ることができる。

本発明の実施形態における挙動測定装置の測定方法を説明するための図である。 本発明の実施形態における挙動測定装置を車室内に固定している状態を示す図である。 図３は、本発明の実施形態に係る挙動測定装置の要部を説明するための図である。 本発明の実施形態における挙動測定装置のブロック図である。 ピンプローブを説明するための図である。 荷重測定部を説明するための図である。 スイッチの可動方向とは垂直方向に荷重を与えるピンプローブの変形例を示す図である。 スイッチの可動方向に荷重を与えるピンプローブの変形例を示す図である。 本発明の実施形態における挙動測定装置の過負荷防止機構を示した図である。 スイッチの挙動測定を説明するための図である。 荷重測定部での測定方法を説明するための図である。 変位量測定部の測定方法を説明するための図である。 表示部の表示画面を示した図である。 本発明の実施形態における挙動測定装置の表示部で表示される画面を示した図である。 本発明の挙動測定処理のフローチャートである。 本発明の実施形態における挙動測定装置の変形例を示した図である。 本発明の実施形態における挙動測定装置の他の変形例を示した図である。 本発明の実施形態における挙動測定装置の他の変形例を示した図である。 本発明の実施形態における挙動測定装置の他の変形例を示した図である。 本発明の実施形態における挙動測定装置の他の変形例を示した図である。 本発明の実施形態における挙動測定装置の他の変形例を示した図である。 本発明の実施形態における挙動測定装置の他の変形例を示した図である。 本発明の実施形態における挙動測定装置の変位量測定部および移動量測定部の支持機構を示す概念図である。

以下、発明の最良の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。

図１は、本発明の実施形態における挙動測定装置の測定方法を説明するための図である。同図（ａ）は、スイッチ２００の可動方向Ｚに対して垂直な方向であるＸ方向に荷重を与えて変位量を測定する場合の測定状態を示す概念図である。同図（ｂ）はスイッチ２００の可動方向Ｚに荷重を与える場合の測定状態を示す図である。

図１に示すように、車室内のインストゥルメントパネル２５０には操作部材としての複数のスイッチ２００が配置されている。ここでは、スイッチ２００は、押しボタン式のスイッチを例に説明する。各スイッチ２００と隣接する枠体、および各スイッチ間には隙間Ｇが存在する。押しボタンのストローク方向である可動方向をＺ、可動方向Ｚとは垂直方向であって車両の上下方向をＸ、可動方向とは垂直方向であって車両の左右方向をＹとし、Ｘ、Ｙを第１の方向、Ｘ，Ｙ，Ｚのそれぞれを軸としてスイッチ２００が回転する方向を第２の方向、Ｚを第３の方向とする。

挙動測定装置１には、押圧子としての挿入型ピンプローブ２０、荷重測定部６０、荷重付与部１００が設けられている。図１（ａ）に示すように、挿入型ピンプローブ２０の先端をスイッチ２００と隣接する枠体との間もしくは隣接するスイッチ２００との隙間Ｇに挿通させる。荷重付与部１００によって、挿入型ピンプローブ２０を介してスイッチ２００に荷重を付与して、スイッチ２００を可動方向Ｚとは垂直方向Ｘへ押圧する。荷重測定部６０は、荷重付与部１００によって押圧されたスイッチ２００への荷重を測定する。垂直方向Ｙに荷重を与えて測定する場合には、挿入型ピンプローブ２０と荷重測定部６０の荷重付与部１００への組み付けを９０°回転させて、Ｘ方向に沿った隙間Ｇへ挿入型ピンプローブ２０を挿入する。

スイッチ２００の可動方向Ｚに荷重を与えて測定する場合には、図１（ｂ）に示すように、挿入型ピンプローブ２０に代えて非挿入型ピンプローブ４０をセットし、スイッチ２００の操作面と接する位置に配置する。

荷重付与部１００によって、非挿入型ピンプローブ４０を介してスイッチ２００の操作面に押圧力を付与して、スイッチ２００の可動方向Ｚにスイッチ２００を押圧する。荷重測定部６０は、荷重付与部１００によって押圧されたスイッチ２００への荷重を測定する。

図２は、本発明の実施形態における挙動測定装置を車室内に固定している状態を示す図であり、スイッチ２００の可動方向Ｚに対して垂直方向Ｘに荷重を与えて測定する図１（ａ）に対応する。

図２に示すように、挙動測定装置１には、挿入型ピンプローブ２０、荷重測定部６０、変位量測定部７０、固定部９０、荷重付与部１００が設けられている。挿入型ピンプローブ２０の先端は、スイッチ２００と隣接する枠体との隙間Ｇに挿通される。スイッチ２００と荷重測定部６０の間に配置された変位量測定部７０は、スイッチ２００の可動方向Ｚに対して垂直方向をなす第１の方向Ｘ，Ｙと、第１の方向Ｘ、Ｙを軸とする回転方向である第２の方向へのスイッチ２００の変位量を測定する。また、図１（ｂ）に示すように、スイッチ２００の可動方向Ｚに荷重を付与する場合には、変位量測定部７０は、荷重付与部１００によって可動方向Ｚに押圧されたスイッチ２００のＺ方向への変位を測定する。さらに、通常スイッチ２００のストロークとしてＺ方向への可動が許容されている幅を、測定された変位から閾値として差し引いた値を変位量として用いる。これにより、スイッチ２００の質感やガタつきを表す好適な指標とすることができる。

固定部９０は、車両の少なくとも２点で支持するように固定され、アーム９６を介して固定部９０に連設された荷重付与部１００が、車両の剛性と近似の状態を形成する。本実施態様においては、固定部９０は、支柱９１と、天井支持部９２、フロア支持部９３、アーム９４、９６、吸盤９５及び測定部固定ベース９７によって構成されている。

支柱９１の両端に設けられた天井支持部９２及びフロア支持部９３は、車室内の天井２５１及びフロア２５２の２点に当接して支柱９１を支持している。これにより、固定部９０の剛性を車両の剛体と近似した状態に維持している。さらに、本実施態様においては、支柱９１から車両水平方向に延びたアーム９４の先端に吸盤９５が設けられている。この吸盤９５は、車室内のガラス２５３に吸着し、固定部９０の安定をより確実なものとしている。

一方、支柱９１に取付けられたアーム９６の先端には、測定部固定ベース９７が設けられ、さらに、測定部固定ベース９７の上部には荷重付与部１００が取付けられている。アーム９６は、支柱９１に固定される位置および測定部固定ベース９７が取付けられている側の長さを調整できるように構成されている。つまり、アーム９６は、位置調整部としての機能を有している。そのため、スイッチ２００の位置に応じてアーム９６の位置を調整することで、挿入型ピンプローブ２０の先端を所望の位置に配置することができる。

次に、挙動測定装置１の要部について説明する。図３は、本発明の実施形態に係る挙動測定装置の要部を説明するための図である。また、スイッチ２００の可動方向Ｚに対して垂直方向をなすＸ方向に荷重を与えて測定する場合の例を示している。

図３に示すように、挙動測定装置１の要部は、挿入型ピンプローブ２０、荷重測定部６０、変位量測定部７０、荷重付与部１００、制御部１１０、入出力部１２０を有している。先端がスイッチ２００と隣接する枠体との隙間Ｇに挿通される挿入型ピンプローブ２０は、他端が荷重測定部６０に接続される。荷重測定部６０は、荷重付与部１００によって押圧されたスイッチ２００への荷重を測定する。この荷重測定部６０は、挿入型ピンプローブ２０を介してスイッチ２００へ荷重が付与されたときに生ずる歪みを力学的測定装置にて測定する。例えば、荷重測定部６０の内部に圧電素子を供えた歪みゲージ６１を配置しておき、歪みゲージ６１に加わる歪みに対応して出力される電圧を検出することによって荷重を測定する。

変位量測定部７０は、スイッチ２００の可動方向Ｚとは垂直方向をなす第１の方向Ｘ、第１の方向Ｘの回転方向をなす第２の方向へのスイッチ２００の変位量を測定する。また、図１（ｂ）に示すように、スイッチ２００の可動方向に荷重を付与して測定する場合には、第３の方向Ｚへの変位量を測定する。変位量測定部７０は、例えばレーザ変位計によって構成されている。また、変位量測定部７０は、図２に示すように、荷重付与部１００とは独立した状態で固定部９０に回転自在に支持されており、挿入型ピンプローブ２０および荷重測定部６０、荷重付与部１００の動作に影響されることなく、スイッチ２００の変位量を測定することができる。

制御部１１０は、荷重測定部６０と変位量測定部７０に接続され、変位量測定部７０によって測定された変位量と、荷重測定部６０によって測定された荷重と関連付けて入出力部１２０へ出力する。さらに、入出力部１２０は、制御部１１０から受け取った変位量と荷重を関連づけて記憶し、処理を行う。これにより、変位量測定部７０によって測定された変位量は、荷重測定部１００によって測定された荷重と関連付けて測定される。

荷重付与部１００は、挿入型ピンプローブ２０を介してスイッチ２００に荷重を付与する。この荷重付与部１００は、傾き移動ステージ２、およびＸ軸移動ステージ４、Ｚ軸移動ステージ６、Ｙ軸移動ステージ８、θ軸移動ステージ１０で構成される移動機構がベース１４上に取付けられて構成されている。

傾き移動ステージ２は、挿入型ピンプローブ２０の傾き角度を変化させる。傾き移動ステージ２には、荷重測定部６０を取付ける取付けアダプタ１２が固定されている。傾き移動ステージ２を移動させると、取付けアダプタ１２の傾き角度がＸ-Ｚ平面内で変化し、荷重測定部６０に取付けられた挿入型ピンプローブ２０の傾き角度が変化する。

Ｘ軸移動ステージ４は、傾き移動ステージ２をＸ方向に移動させることにより、挿入型ピンプローブ２０をＸ方向（車両上下方向）に移動させる。Ｘ軸移動ステージ４は、連絡ベース１３を介してＺ軸移動ステージ６に固定されている。Ｚ軸移動ステージ６は、挿入型ピンプローブ２０をＺ軸方向（車両前後方向）に移動させる。さらに、Ｚ軸移動ステージ６はＹ軸移動ステージ８上に固定されており、Ｙ軸移動ステージ８は、挿入型ピンプローブ２０をＹ軸方向（車両左右方向）に移動させる。

θ軸移動ステージ１０は、上記のＸ、Ｙ、Ｚ軸移動ステージを載せてθ軸方向（Ｘ-Ｙ平面内の回転方向）に回転する。これにより、挿入型ピンプローブ２０をθ軸方向に移動させる。ベース１４には、θ軸移動ステージ１０が固定されている。また、ベース１４には、後述する固定部９０へ取付けるための取付け部が設けられている。

また、各軸の移動ステージには、駆動用のマイクロゲージが備えられており、各マイクロゲージのノブを回転させることにより、各移動ステージを所定の方向へ移動させる。傾き移動ノブ３は、傾き移動ステージ２を移動させて、挿入型ピンプローブ２０の傾き角度をＺ−Ｘ平面内で変化させる。Ｘ軸移動ノブ５は、Ｘ軸移動ステージ４を移動させて、挿入型ピンプローブ２０をＸ軸方向へ移動させる。Ｚ軸移動ノブ７は、挿入型ピンプローブ２０をＺ軸方向へ移動させる。さらに、Ｙ軸移動ノブ９は、Ｙ軸移動ステージ８を移動させて、挿入型ピンプローブ２０をＹ軸方向へ移動させ、θ軸移動ノブ１１は、θ軸方向へ回転させる。

各マイクロメータは、各移動ステージの移動量を示すゲージを備えており、対応する移動ステージの移動量を測定することができる。操作者は、操作すべき方向の移動ノブを操作して、対応した移動ステージを移動させることにより、測定を行うことができる。

また、前述したように、固定部９０のアーム９６の取付け位置および長さを調整することにより、挿入型ピンプローブ２０および荷重測定部６０、荷重付与部１００を、測定に好適な位置にセットし、その後、各マイクロメータを操作して、挿入型ピンプローブ２０をスイッチ２００の所定位置にセットする。これにより、様々な向きや角度で車室内に配設されるスイッチ２００に対しても、所望の方向に所定の荷重を与えて測定を行うことができる。

本実施例では、０．０１mm単位の精度で移動ステージの移動量を調整することができるマイクロメータを使用している。これにより、スイッチ２００の操作面および、その側面の好適な測定位置を選択して挿入型ピンプローブ２０または非挿入型ピンプローブ４０をセットすることが可能である。

さらに、各マイクロメータの操作によってセットされる挿入型ピンプローブ２０および４０のセット位置の精度が高く、その再現性も良いことから、挿入型ピンプローブ２０および非挿入型ピンプローブ４０にて押圧される押圧位置を変えることによって生ずるスイッチ２００の変位量を測定することができる。これにより、スイッチ２００を操作する者が感じる質感やガタつきの押圧位置による違いを定量化することが可能となる。

上記の実施態様においては、使用者がマイクロメータのノブを操作することにより、荷重付与部１００の各移動ステージを駆動してスイッチの挙動を測定する例を示したが、例えば、マイクロメータのノブにステッピングモータを取付け、コンピュータ制御により自動測定を実施する方法も可能である。

図４は、本発明の実施形態における挙動測定装置のブロック図である。図４に示すように、挙動測定装置１は、制御部１１０と入出力部１２０を備えている。制御部１１０には、歪みゲージ６１、レーザ変位計７０、ブザー８４が接続されている。また、制御部１１０は、スイッチ移動計測ユニット１１２、歪み計測ユニット１１３及び制御ユニット１１１を備えている。制御ユニット１１１には、スイッチ移動計測ユニット１１２、歪み計測ユニット１１３、ブザー８４、及び入出力部１２０が接続されている。

レーザ変位計７０は、スイッチ移動計測ユニット１１２からのトリガを受けてスイッチ２００の表面をスキャンし、スイッチ移動計測ユニット１１２へ形状データを出力する。歪みゲージ６１は、荷重測定部６０の変形によって生じる歪みに対応した起電力を歪み計測ユニット１１３へ出力する。

スイッチ移動計測ユニット１１２は、レーザ変位計７０が出力する形状データを基準データと比較することにより、スイッチ２００の変位量を算出する。この基準データとしては、挿入型ピンプローブ２０または非挿入型ピンプローブ４０が所定位置にセットされた状態で、入出力部１２０から送られた指示信号に基づいてスキャンされた形状データを使用する。また、測定基準位置としてスイッチ２００の表面上の位置を設定しておき、荷重付与部１００による荷重の付与前後の測定基準位置の変位を測定することが好ましい。本実施態様においては、スイッチ２００の形状データからエッジを検出し、スイッチに荷重が与えられる前後で検出したエッジの移動距離に基づいて、スイッチ２００の変位量を算出する。

歪み計測ユニット１１３は、歪みゲージ６１から出力される起電力を荷重に変換する。この際、挿入型ピンプローブ２０または非挿入型ピンプローブ４０が所定位置にセットされた状態で、入出力部１２０から送られた指示信号に基づいて、歪みゲージ６１が出力している起電力の値を基準起電力として設定することが好ましい。さらに、荷重付与後の起電力と基準起電力の比較に基づいて荷重を算出し、挿入型ピンプローブ２０または非挿入型ピンプローブ４０がスイッチ２００に与えた荷重として出力する。

ブザー８４は、スイッチ２００に与える荷重が予め設定された最大荷重以上で有る場合に、音で操作者へ報知するために設けられている。報知制御装置としての制御部１１０は、荷重測定部６０による測定結果が過負荷と判断される値となった場合に、荷重付与の過負荷状態を示す情報をブザー８４や表示部１３０を介して使用者に報知する。すなわち、歪み計測ユニット１１３からの出力が最大荷重を超えた場合に、制御ユニット１１１は、ブザー８４を駆動して操作者へ報知するか、入出力部１２０へ信号を送り表示部１３０に所定の表示を行う。

また、制御ユニット１１１は、歪み計測ユニット１１３が算出したスイッチ２００に与えた荷重と、スイッチ移動計測ユニット１１２が算出したスイッチ２００の変位量と、を関連付けて、入出力部１２０へ送信する。

入出力部１２０は、制御ユニット１２１、メモリ１２２、入力部１２３及び表示部１３０を有する。制御ユニット１２１は、メモリ１２２、入力部１２３、表示部１３０が接続されており、メモリ１２２に記憶されたプログラムに従って、各種の処理を実行する。

メモリ１２２には、制御部１１０を制御するプログラム及び操作者が入力部１２３により設定した各種設定情報等が記憶されている。また、制御ユニット１１１が送信したスイッチ２００に与えた荷重、変位量等の測定結果が記憶される。入力部１２３は、操作者が各種設定を行うために設けられたものである。

表示部１３０は、制御部１１０で算出されたスイッチ２００の変位量、スイッチ２００に与えた荷重、及びスイッチ２００のスイッチ特性関数等の測定結果を表示する。また、表示部１３０は、各種設定を行うための画面や、警告情報を行うための画面等を表示する。

次に、ピンプローブについて説明する。図５は、ピンプローブを説明するための図であり、同図（ａ）はスイッチの可動方向Ｚとは垂直方向Ｘに荷重を与える挿入型ピンプローブを示す図、同図（ｂ）はスイッチの可動方向Ｚに荷重を与える非挿入型ピンプローブを示す図である。

図５（ａ）に示す挿入型ピンプローブ２０は、スイッチの種類や測定状態に応じて最適な測定ができるように、長さの異なる３つの挿入型ピンプローブ２０ａ、２０ｂ、２０ｃが用意されている。挿入型ピンプローブ２０ａ、２０ｂ、２０ｃには、傾斜部２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、押圧部２２ａ、２２ｂ、２２ｃ及び取付け孔２３ａ、２３ｂ、２３ｃがそれぞれ設けられている。

挿入型ピンプローブ２０ａ、２０ｂ、２０ｃは、スイッチ２００を第１の方向Ｘから押圧する面を長手とする薄板状を呈する。挿入型ピンプローブ２０ａ、２０ｂ、２０ｃは、端には取付け孔２３ａ、２３ｂ、２３ｃが設けられている。取付け孔２３ａ、２３ｂ、２３ｃは、挿入型ピンプローブ２０ａ、２０ｂ、２０ｃを歪みゲージ６１に取付けるための孔である。

挿入型ピンプローブ２０ａ、２０ｂ、２０ｃの先端には、押圧部２２ａ、２２ｂ、２２ｃが形成されている。押圧部２２ａ、２２ｂ、２２ｃは、スイッチ２００と隣接する枠体の隙間Ｇに挿入され、スイッチ２００の側面に当接して荷重を与える箇所である。押圧部２２ａ、２２ｂ、２２ｃの幅は、挿入型ピンプローブ２０ａ、２０ｂ、２０ｃの中心の幅よりも狭くなっており、スイッチ２００の側面において所望の荷重付与位置を設定することができるよう構成されている。また、挿入型ピンプローブ２０ａ、２０ｂ、２０ｃに設けられた傾斜部２１ａ、２１ｂ、２１ｃは、スイッチ２００に与えた荷重により生じる反作用の力を取付け孔２３ａ、２３ｂ、２３ｃ側へ均一に伝える機能を有する。

また、図５（ｂ）に示すように、スイッチの種類や測定状態に応じて最適な測定ができるように、長さの異なる２つの非挿入型ピンプローブ４０ａ、４０ｂが用意されている。非挿入型ピンプローブ４０ａ、４０ｂは略棒形状に形成されており、傾斜部４１ａ、４１ｂ、押圧部４２ａ、４２ｂ及び取付け部４３ａ、４３ｂが設けられている。

非挿入型ピンプローブ４０ａ、４０ｂは、円柱が組み合わさった形状を有し、一端には取付け部４３ａ、４３ｂが設けられている。取付け部４３ａ、４３ｂには非挿入型ピンプローブ４０ａ、４０ｂを歪みゲージ６１に取付けるためのネジ孔が設けられている。取付け部４３ａ、４３ｂ側の径は大きく構成されていて、スイッチ２００に与えた荷重により生じる反作用の力を受け取り易い構成となっている。

非挿入型ピンプローブ４０ａ、４０ｂの先端には押圧部４２ａが設けられている。押圧部４２ａ、４２ｂは、スイッチ２００の上面に当接して荷重を与える。押圧部２２ａの幅は、取付け部４３ａ側の径よりも狭くなっていて、小さいスイッチ２００でもスイッチ２００の所定の位置に、例えばスイッチ２００の右隅の位置に荷重を与えることができる。また、スイッチ２００の操作面において、複数の測定位置を設定することができる。

また、非挿入型ピンプローブ４０ａ、４０ｂには押圧部４２ａ、４２ｂに近づくにつれて幅が狭くなる傾斜部４１ａ、４１ｂが設けられている。傾斜部４１ａ、４１ｂはスイッチ２００に与えた荷重により生じる反作用の力を取付け部４３ａ、４３ｂへ均一に伝える機能を有する。

次に、荷重測定部について説明する。図６は、荷重測定部を説明するための図であり、同図（ａ）はスイッチ２００の可動方向Ｚとは垂直方向Ｘに荷重を与える場合の荷重測定部を示す図、同図（ｂ）はスイッチ２００の可動方向Ｚに荷重を与える場合の荷重測定部を示す図である。

図６（ａ）及び（ｂ）に示すように、荷重測定部６０には、歪みゲージ６１、ゲージ取付け部６２、貫通孔６３及び固定孔６４が設けられている。荷重測定部６０は、Ｓ字型の形状に形成されているため、挿入型ピンプローブ２０、非挿入型ピンプローブ４０がスイッチ２００に与えた荷重に応じて、変形を起こしやすい構成となっている。

貫通孔６３は、上方の２カ所に設けられている。この貫通孔６３は、図３で示した取付けアダプタ１２に荷重測定部６０を取付けるための孔である。また、固定孔６４が、下方側面に設けられている。この固定孔６４は、挿入型ピンプローブ２０又は連結部材５２を取付けるための孔である。ゲージ取付け部６２は、２つの孔と、２つの孔を連結する溝から構成されており、図中に示すように、この連結する溝に歪みゲージ６１を挟み込んで支持する。

挿入型ピンプローブ２０を荷重測定部６０に取付けて測定を行う場合、図６（ａ）に示すように、固定孔６４の位置が下方になるような配置で、取付けアダプタ１２に取付ける。また、挿入型ピンプローブ２０は、取付け孔２３を固定孔６４の孔に合わせ、合わせた孔に固定具５１を挿入して荷重測定部６０に固定する。

図６（ｂ）に示す、非挿入型ピンプローブ４０を荷重測定部６０に取付ける際は、荷重測定部６０の固定孔６４が側方にくるようにして、取付けアダプタ１２に荷重測定部６０を取付ける。連結部材５２のネジ部５４を固定孔６４に挿入して、連結部材５２を荷重測定部６０に固定する。次に、連結部材５２のもう一方のネジ部５３に取付け部４３のネジ穴を螺合させて、非挿入型ピンプローブ４０を連結部材５２に固定する。

挿入型ピンプローブ２０、非挿入型ピンプローブ４０がスイッチ２００に荷重を与えると、その荷重に相当する反作用力が荷重測定部６０に伝わる。荷重測定部６０は、伝わった反作用力に応じて変形する。荷重測定部６０変形がゲージ取付け部６２の幅の変化となって歪みゲージ６１に伝わり起電力の変化が生じる。前述したように、歪みゲージ６１の起電力の変化を制御部１１０が検知することで、スイッチ２００に与えた荷重を測定することができる。

図７は、スイッチ２００の可動方向Ｚとは垂直方向Ｘに荷重を与える挿入型ピンプローブの変形例を示す図である。図７（ａ）に示すように、基部２１の一端には取付け部２３が設けられており、他端には押圧部２２が設けられている。基部２１の取付け部２３側は、大きな荷重を受けられるように幅が広い形状を持つ。基部２１の中心付近は、スイッチ２００に与えた荷重により生じる反作用の力を取付け部２３側へ均一に伝えるように、押圧部２２に近づくにつれて幅が狭くなっている。この構成によれば、押圧部２２がスイッチ２００と接触する面積が小さいので、スイッチ２００の所望の位置に荷重を与えることができる。

図７（ｂ）は、略直方体の形状を有する挿入型ピンプローブ２４の例である。取付け部２６は、押圧部２５と同じ幅となっている。この挿入型ピンプローブ２４は、部材の使用量が少なく形状がシンプルであるため、製造コストを抑えることができる。

図７（ｃ）は、押圧部に向けて幅広形状を有する挿入型ピンプローブの例である。基部２８の一端に取付け部３０が設けられており、他端に押圧部２９が設けられている。押圧部２９は、押圧するスイッチ２００に合わせた幅を有している。例えば、図７（ａ）に示す挿入型ピンプローブ２０では、押圧部２２の幅が狭いため、スイッチ２００が回転してしまう恐れがあるような場合に、押圧部の幅を広げて安定した測定を行うために使用される。

図７（ｄ）は、側面視が略クランク形状を呈する挿入型ピンプローブの例である。基部３２は、押圧部３３側にＬ字状の鍵形状を有しており、鍵形状の端部に押圧部３３が設けられている。例えば、図中に示すように枠体２３０とスイッチ２００の段差が大きく、図７（ａ）、（ｂ）の挿入型ピンプローブ２４では、枠体２３０が障害となって、スイッチ２００と枠体２３０の間の隙間に押圧部を挿入できないような場合に有効である。

図８は、スイッチの可動方向Ｚに荷重を与える非挿入型ピンプローブの変形例を示す図である。図８（ａ）に示す非挿入型ピンプローブ４０では、取付け部４３付近が、大きな荷重を受けられるように幅が広くなっている。また、取付け部４３には、連結部材５２に取付けるためのネジ孔を有している。押圧部４２は、スイッチ２００周囲との接触を避けるように径を小さくしている。傾斜部４１は、スイッチ２００に与えた荷重により生じる反作用の力を取付け部４３側へ均一に伝えるように、押圧部４２に近づくにつれて幅を狭くしている。また、押圧部４２がスイッチ２００と接触する面積が小さいので、スイッチ２００の所望の位置に荷重を与えることができる。

図８（ｂ）は、略円柱の形状を有する非挿入型ピンプローブ４４の例である。押圧部４５は、スイッチ２００周囲との接触を避けるように径を小さくしている。取付け部４６は、押圧部４５と同じ径となっていて、先端にはネジが切られている。そのため、図６（ｂ）に示すような連結部材５２等を用いることなく荷重測定部６０に直接取付けることができる。この非挿入型ピンプローブ４４は、部材の使用量が少なく形状がシンプルであるため、製造コストを抑えることができる。

図８（ｃ）は少なくともいずれかの側面視が略クランク形状を呈する非挿入型ピンプローブ４７の例である。取付け部５０には、荷重測定部６０に取付けるために固定具５１が挿入される。基部４８は鍵形状を有している。鍵形状の基部４８の端部に押圧部４９が設けられている。例えば、図中に示すように枠体２３０とスイッチ２００の段差が大きく、図８（ａ）、（ｂ）の非挿入型ピンプローブ４０、４４では、枠体２３０が障害となって、スイッチ２００の枠体２３０側の端部を押圧できないような場合に有効である。

次に、挙動測定装置に設けられた過負荷防止機構について説明する。図９は、本発明の実施形態における挙動測定装置の過負荷防止機構を示した図であり、同図（ａ）は過負荷防止機構が通常状態の斜視図、同図（ｂ）は過負荷防止機構が過負荷を検知して解放状態となった場合の斜視図である。

過負荷防止機構は、荷重測定部６０によって測定された荷重が所定値を超えて付与された場合に、その荷重の付与を停止、もしくは低減するものである。過負荷防止機構には、荷重付与部１００から非挿入型ピンプローブ４０を介してスイッチ２００へかけられる荷重を所定値以下となるように減衰する荷重減衰部としてのトルクリミッタ１５０が設けられている。このトルクリミッタ１５０は、直動型のトルクリミッタであって、荷重付与部１００によって付与された所定値以上の過負荷を検出し減衰する。

図９（ａ）で示すように、非挿入型ピンプローブ４０と、荷重測定部６０との間にトルクリミッタ１５０と連結部材５５が設けられている。トルクリミッタ１５０は、主軸取付け部１５１、固定部１５２、及び中空部１５３を有する。主軸取付け部１５１は、非挿入型ピンプローブ４０の取付け部４３の外周面を挟持して、非挿入型ピンプローブ４０を保持している。固定部１５２は、連結部材５５に固定されている。また、連結部材５５は、取付けネジ部５６により荷重測定部６０に固定されている。中空部１５３は、トルクリミッタ１５０の内部に設けられ、非挿入型ピンプローブ４０の取付け部４３と略同じ内径を有する空洞である。

トルクリミッタ１５０は、予め設定した設定荷重を超える荷重がトルクリミッタ１５０にかかると、主軸取付け部１５１が取付け部４３の外周面を挟持する力が失われ、取付け部４３を解放する。すると、図９（ｂ）に示すように、非挿入型ピンプローブ４０は中空部１５３に入り、取付け部４３が中空部１５３の底面に接触する。非挿入型ピンプローブ４０が縮むため、荷重が抜けてスイッチ２００にかかる過負荷を防止することができる。

次に、スイッチの挙動測定について説明する。図１０は、スイッチの挙動測定を説明するための図であり、同図（ａ）はスイッチに与える荷重方向とスイッチの挙動方向を説明するための図、同図（ｂ）はスイッチ２００にＹ方向に荷重を与えたときのスイッチの変位量の測定を説明するための図、同図（ｃ）はスイッチ２００の可動方向Ｚに荷重を与えたときのスイッチの変位量の測定を説明するための図である。

図１０（ａ）において、スイッチ２００の可動方向をＺ、可動方向Ｚとは垂直方向であって車両の上下方向をＸ、可動方向Ｚとは垂直方向であって車両の左右方向をＹ、Ｘ方向を軸とする回転方向をヨーイング方向２１５、可動方向Ｚを軸とする回転方向をローリング方向２１６、Ｙ方向を軸とする回転方向をピッチング方向２１４として説明する。

挿入型ピンプローブ２０をスイッチ２００と隣接する枠体との隙間Ｇに挿入して、スイッチ２００の可動方向Ｚとは垂直方向をなす方向Ｘ、Ｙに荷重２１１、２１２を与える。または、非挿入型ピンプローブ４０をスイッチ２００の表面に当接させてスイッチ２００の可動方向Ｚに荷重２１３を与える。

挿入型ピンプローブ２０によりスイッチ２００にＹ方向から荷重２１１を与えると、スイッチ２００は、Ｙ方向に変位するとともに、ヨーイング方向２１５やローリング方向２１６にも変位する。同様に、スイッチ２００にＸ方向から荷重２１２を与えると、スイッチ２００は、Ｘ方向に変位するとともに、ピッチング方向２１４やローリング方向２１６にも変位する。また、非挿入型ピンプローブ４０によりスイッチ２００に可動方向Ｚから荷重２１３を与えると、スイッチ２００は、可動方向Ｚに変位するとともに、ピッチング方向２１４やヨーイング方向２１５にも変位する。つまり、スイッチ２００のフィーリング感を測定するには、スイッチ２００の荷重によって変位した３次元方向の変位量の測定を行うことが必要となる。

図１０（ｂ）に示すように、スイッチ２００のＹ方向の面のやや上部にＹ方向の荷重２１１が加わると、スイッチ２００は、Ｙ方向に変位するとともに、ヨーイング方向２１５の変位が生じる。そのため、スイッチ２００のガタやヨーイング方向２１５の傾きによりスイッチ２００と枠体の隙間Ｇが変化する。この隙間Ｇを変位量測定部７０のレーザ照射位置２２０に設定し、スイッチ２００と枠体の隙間Ｇの幅を２次元測定することで、Ｙ方向の変位量と、ヨーイング方向２１５の変位量を計測することができる。

また、スイッチ２００のＹ方向の面の中央からやや左右のいずれか側にＹ方向の荷重２１１が加わると、スイッチ２００は、Ｙ方向に変位するとともに、ローリング方向２１６の変位が生じる。そこで、スイッチ２００と枠体とのＸ方向の隙間Ｇを変位量測定部７０のレーザ照射位置２２０に設定し、スイッチ２００と枠体とのＸ方向の隙間Ｇの幅を２次元測定することで、ローリング方向２１６の変位量を計測することができる。

図１０（ｃ）に示すように、スイッチ２００の角に近い位置にスイッチ２００の可動方向Ｚから荷重２１３が加わると、スイッチ２００は、スイッチ２００の可動方向Ｚに変位するとともに、ピッチング方向２１４やヨーイング方向２１５にも変位する。
そのため、スイッチ２００のガタやピッチング方向２１４及びヨーイング方向２１５の傾きによりスイッチ２００の４方の隙間Ｇが変化する。この４方の隙間Ｇに変位量測定部７０のレーザ照射位置２２０を設定し、２つのレーザ変位計７０で２次元測定することで、垂直方向の変位量、ピッチング方向２１４の変位量、及びヨーイング方向２１５の変位量を計測することができる。

図１１は、荷重測定部での測定方法を説明するための図である。スイッチ２００の可動方向Ｚとは垂直方向Ｘ、Ｙへの変位量を測定する際は、図１１（ａ）に示すように、挿入型ピンプローブ２０を、スイッチ２００ａと枠体との隙間Ｇａに挿入して、図中に示す矢印２１１の方向に荷重を加える。変位量測定部７０は、スイッチ２００ａと挿入型ピンプローブ２０が押圧する方向に隣接するスイッチ２００ｂ（または、枠体）との間の隙間Ｇｂを中心として、挿入型ピンプローブ２０が押圧する方向にレーザ照射位置２２０を設定する。さらに、レーザ照射位置２２０を図中の上下方向にスキャンさせることにより、隙間Ｇｂの上下方向に渡って変位を測定する。

次に、スイッチ２００の可動方向Ｚへの移動量を測定する際は、図１１（ｂ）に示すように、非挿入型ピンプローブ４０を、スイッチ２００ａの垂直面（押下面）の角付近に接触させる。変位量測定部７０は、非挿入型ピンプローブ４０が当接した位置を中心として、スイッチ２００ａと、スイッチ２００ａに隣接したスイッチ２００ｂとの間の隙間Ｇｂを計測できるように、スイッチ２００ａの配列方向にレーザ照射位置２２０を設定する。この場合においても、レーザ照射位置２２０を図中の上下方向にスキャンさせることにより、隙間Ｇｂの上下方向に渡って変位を測定する。

図１１（ｃ）は、同図（ａ）（ｂ）で設定した変位量測定部７０の２次元測定結果を示す。図中に示す測定線２２１は、スイッチ２００ａとスイッチ２００ｂおよび隙間Ｇｂの形状を示すデータである。測定線２２１のＡの部分は、スイッチ２００ａの外形線を示し、測定線２２１のＣの部分は、スイッチ２００ｂの外形線を示している。従って、測定線２２１のＢの部分がスイッチ２００ａとスイッチ２００ｂの隙間Ｇｂを示している。ＡとＢの境界の上側の屈折点と、ＢとＣの境界の上側の屈折点が、それぞれ、スイッチ２００ａと２００ｂのエッジの位置に対応している。この測定を荷重付与の前後で実施することにより、各エッジの変位を検出することができる。さらに、レーザ照射位置２２０を図中の上下方向にスキャンさせることにより、隙間Ｇｂの全体についてエッジの変位を検出することができる。このデータを、前述したように、入出力部１２０の制御ユニット１２１で処理して、スイッチ２００ａの押圧方向への変位量、およびヨーイング量、ローリング量を算出することができる。

図１２は、変位量測定部の別の実施態様を説明するための図である。図中に示した例では、スイッチ２００の可動方向Ｚに対して垂直方向Ｘ、Ｙへ荷重を付与する場合の例であるが、可動方向Ｚに対して荷重を付与する場合も、同じ態様で測定が行われる。

変位量測定部７０には、２つのレーザ変位計７０ａ、７０ｂが備えられている。レーザ変位計７０ａは、スイッチ２００のＹ方向の隙間Ｇａ、Ｇｂに交差して測定領域２２０ａを測定するように、また、レーザ変位計７０ｂはスイッチ２００のＸ方向の隙間Ｇｃに交差して測定領域２２０ｂを測定するように配置されている。挿入型ピンプローブ２０は、スイッチ２００ｄとスイッチ２００ｅとの隙間Ｇａに挿入されスイッチ２００ｅに接触した後、荷重付与部１００によって荷重を付与され、スイッチ２００ｅを変位させる。

レーザ変位計７０ａは、図１１（ｃ）において説明したように、測定領域２２０ａに沿った各スイッチの形状データを取得し、制御部１１０のスイッチ移動ユニット１１２へ送付する。これにより、制御部１１０および入出力部１２０において、レーザ変位計７０ａから送られた形状データからスイッチ２００ｅのエッジが検出され、挿入型ピンプローブ２０によって付与された荷重によるエッジの変位量が計算される。さらに、測定領域２２０ａがＸ方向にスキャンされることにより、Ｘ方向に沿ったスイッチ２００ｅのエッジの変位量データが、入出力部１２０のメモリ１２２に蓄積される。レーザ変位計７０ｂにおいても、同様な測定が行われてＹ方向に沿ったエッジの変位量データが計算され、メモリ１２２に蓄積される。

このように、レーザ変位計７０ａ、７０ｂにより、Ｘ-Ｙ平面内の２次元測定が行われ、スイッチ２００ｅのエッジ全体の変位が測定され、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向および各軸を中心とした回転方向への変位が算出される。これによりスイッチ２００ｅの変位を３次元で認識することができる。

次に、表示部１３０の表示例について説明する。図１３は、表示部の表示画面の例を示した図である。表示部１３０は、制御部１１０で算出されたスイッチ２００の移動量、スイッチ２００に与えた荷重、及びスイッチ２００のスイッチ特性関数等の測定結果を測定表示画面１３１に表示する。測定表示画面１３１には、計測内容表示部１３２、荷重表示部１３３、隙間距離表示部１３４及び特性表示部１３５が設けられている。

計測内容表示部１３２は、計測したスイッチ２００を識別する記号や計測した項目を示す。荷重表示部１３３は、荷重測定部６０及び歪みゲージ６１で測定したスイッチ２００に与えた荷重を表示する。変位量表示部１３４は、変位量測定部７０で測定したスイッチ２００の隙間Ｇ等の変位量を示す指標の測定値、または計算結果を表示する。特性表示部１３５は、測定結果をプロットすることにより、荷重と変位量の相関関係を表示する。図中に示した例では、荷重測定部６０及び歪みゲージ６１で測定した荷重と変位量測定部７０で測定した隙間距離との関係を示した関数を表示している。また、測定表示画面１３１には、メインメニューを表示するメインメニューボタン１３６、同じ設定で再計測を行う再計測ボタン１３７、計測した測定結果を保存する保存ボタン１３８及び計測を終了する計測完了ボタン１３９が設けられている。

次に、所定以上の荷重が付与された場合を検知する過負荷防止部について説明する。図１４（ａ）は、本発明の実施形態における挙動測定装置の表示部で表示される過負荷アラーム設定画面を示した図である。図１４（ｂ）は、本発明の実施形態における挙動測定装置の表示部で表示される測定画面を示した図である。

図１４（ａ）に示すように、表示部１３０には過負荷アラーム設定画面１４０が表示されている。図１３で示した測定表示画面１３１において、メインメニューボタン１３６を押して、選択メニューから過負荷アラーム設定を選択すると、過負荷アラーム設定画面１４０を表示部１３０に表示することができる。過負荷アラーム設定画面１４０には、最大荷重設定値表示部１４１、ブザー設定表示部１４２、メインメニューボタン１３６、ＯＫボタン１４３，キャンセルボタン１４４が設けられている。

最大荷重設定値表示部１４１には、過負荷と判断する設定荷重が表示される。ブザー設定表示部１４２には、過負荷であると判断された際に、ブザーを鳴らすか否かの設定が表示される。操作者は、スイッチ２００に与えることができる最大の荷重値を入力部１２３より入力する。入力された最大荷重値が最大荷重設定値表示部１４１に表示される。次に、操作者は、設定した最大荷重値以上になった場合に、ブザーを鳴らすか否かを入力部１２３より選択する。選択された内容がブザー設定表示部１４２に表示される。次に、操作者は、ＯＫボタン１４３を押して過負荷設定を終了する。ＯＫボタン１４３が押されると、入出力部１２０は、入力した設定値を制御部１１０へ送信する。制御部１１０は、新しく設定された設定値に基づいて、検出された荷重が設定値を超えた場合に、ブザーを鳴らすかを判断し表示部にアラームを表示する。また、入出力部１２０は、入力した設定値をメモリ１２２に記憶させる。キャンセル１４４が押されると、入出力部１２０で入力された内容がキャンセルされる。

図１４（ｂ）に示すように、測定中に過負荷アラーム設定画面１４０で設定した最大荷重設定値を超えた場合に、測定表示画面１３１の荷重表示部１３３に“ＷＡＲＮＩＮＧ”といった過負荷であることを示したアラーム１４５を表示する。また、過負荷アラーム設定画面１４０で、ブザーをＯＮに設定した場合は、アラーム１４５を表示するとともに、ブザー８４から警告音が鳴らされる。

このように、制御部１１０がスイッチ２００への過負荷を防止するように制御することで、スイッチ２００にかかる荷重が最大荷重設定値以上である場合に、過負荷であることを表示部１３０やブザー８４によって操作者に報知して荷重を低減させ、スイッチ２００の破損を防止することができる。また、挿入型ピンプローブ２０、非挿入型ピンプローブ４０、荷重測定部６０及び各移動ステージで生じる恐れがある過負荷による変形や破損を防止することができる。

次に、挙動測定方法について説明する。図１５は、本発明の挙動測定処理のフローチャートである。ステップＳ１０において、スイッチ２００の可動方向Ｚに対する垂直方向Ｘ又はＹに荷重を付与するか否かを選択する。垂直方向Ｘ又はＹに荷重付与を行う場合は、ステップＳ２０へ移行し、垂直方向Ｘ又はＹに荷重付与を行わない場合は、ステップＳ３０へ移行する。

ステップＳ２０においては、スイッチ２００と隣接する枠体との隙間Ｇに挿入型ピンプローブ２０の先端を挿通する。また、変位量測定部７０のレーザ照射位置２２０は、図１１（ａ）で示した位置に設定する。また、挿入型ピンプローブ２０を移動させて、図１１（ａ）で示したスイッチ２００の所定の位置に挿入型ピンプローブ２０を接触させる。さらに、入出力部１２０を操作して、歪みゲージ６１の起電力を基準値として取込み、変位量測定部７０により基準となる形状データを測定する。この処理が終了したら、ステップＳ５０へ移行する。

ステップＳ３０においては、可動方向Ｚに荷重付与を行うか否かを選択する。スイッチ２００の可動方向の荷重付与を行う場合は、ステップＳ４０へ移行し、スイッチ２００の垂直方向の測定を行わない場合は、ステップＳ１０へ戻る。

ステップＳ４０において、非挿入型ピンプローブ４０をスイッチ２００の表面に接触させて、スイッチ２００の操作面と接する位置に挿入型ピンプローブ２０を設ける。また、変位量測定部７０のレーザ照射位置２２０は、図１１（ｂ）で示した位置に設定する。また、非挿入型ピンプローブ４０を移動させて、図１１（ｂ）で示したスイッチ２００の所定の位置に非挿入型ピンプローブ４０を接触させる。さらに、入出力部１２０を操作して、歪みゲージ６１の起電力を基準値として取込み、変位量測定部７０により基準となる形状データを測定する。この処理が終了したら、ステップＳ５０へ移行する。

ステップＳ５０では、荷重付与部１００のノブを操作して荷重付与方向に対応する移動ステージを移動させ、挿入型ピンプローブ２０、または非挿入型ピンプローブ４０を介してスイッチ２００に荷重を付与する。例えば、可動方向Ｚに対して垂直方向Ｘから荷重を付与する場合、ノブ５を操作してＸ軸移動ステージ４を移動させ挿入型ピンプローブ２０を介してスイッチ２００に対して荷重を付与する。また、可動方向Ｚに荷重を付与する場合、ノブ７を操作してＺ軸移動ステージ６を移動させ挿入型ピンプローブ２０を介してスイッチ２００に対して荷重を付与する（図３参照）。この処理が終了したら、ステップＳ６０へ移行する。

ステップＳ６０では、荷重測定部６０によって押圧されたスイッチ２００の荷重を測定する。この処理において、荷重測定部６０は、挿入型ピンプローブ２０、非挿入型ピンプローブ４０を介してスイッチ２００に与えた荷重を歪みゲージ６１で検知し、制御部１１０は、ステップＳ２０またはＳ４０で記憶した起電力の基準値に基づいて、歪みゲージ６１が検知した歪み量を荷重に演算する処理を行う。この処理が終了したら、ステップＳ７０へ移行する。

ステップＳ７０において、ステップＳ６０で測定した荷重が、最大荷重設定値以上であるか否かを判定する。この処理において、ステップＳ６０で測定した荷重値が、図１４（ａ）に示した表示部１３０の過負荷アラーム設定画面１４０にて設定した最大荷重設定値以上であるか否かを判定する。最大荷重設定値以上である場合は、ステップＳ８０へ移行し、最大荷重設定値以上ではない場合は、ステップＳ９０へ移行する。

ステップＳ８０において、過負荷であることを警告する処理を行う。この処理において、制御部１１０は、図１４（ｂ）に示すように、表示部１３０の荷重表示部１３３に、過負荷であることを示すアラーム１４５を表示する。また、図１４（ａ）に示した表示部１３０の過負荷アラーム設定画面１４０にて設定したブザーがＯＮである場合は、ブザー８４で警告音を鳴らす処理を行う。

ステップＳ９０では、スイッチ２００の変位量を測定する処理を行う。すなわち、変位測定部７０によりスイッチ２００の形状データを取得し、ステップＳ２０またはＳ４０において測定した基準データと比較することにより、変位量を算出する。この際、ステップＳ２０が選択されている場合には、可動方向Ｚへの変位量は、算出されたデータがそのまま使用されるが、ステップＳ４０が選択されている場合には、Ｚ方向に設定されているスイッチのストローク分が差し引かれた算出データがＺ方向の変位量として使用される。

ステップＳ１００では、ステップＳ６０の荷重測定及びステップＳ９０の変位量測定の結果を関連づけて、測定結果を報知する処理を行う。この処理において、図１４に例を示したように、スイッチ２００の荷重に対するスイッチ２００の変位量を示す特性グラフ、測定した荷重値及びスイッチ２００の変位量またはそれに相当する指標である隙間Ｇの距離を表示部１３０の測定表示画面１３１に表示する。この処理が終了したら、ステップＳ１１０へ移行する。

ステップＳ１１０において、同じスイッチ２００の位置で再計測を行うか否かを判定する。この処理において、図１３に示した表示部１３０の測定表示画面１３１に表示した再計測ボタン１３７が押されたか否かを判定する。再計測を行う場合は、ステップＳ５０へ移行し、再計測を行わない場合はステップＳ１２０へ移行する。前述したように、レーザ変位計７０の測定領域をスキャンして測定する場合は、スキャンする方向へレーザ変位計７０を所定量だけ移動させて、再測定を行う。

ステップＳ１２０において、測定した結果を保存するか否かを判定する。この処理において、図１１に示した表示部１３０の測定表示画面１３１に表示した保存ボタン１３８が押されたか否かを判定する。保存を行う場合は、ステップＳ１３０へ移行し、保存を行わない場合は測定を終了する。

ステップＳ１３０において、測定結果を記録する処理を行う。この処理において、挙動測定装置１は、ステップＳ１００で報知した測定結果を、入出力部１２０に予め設けられメモリ１２２に記憶する処理を行い、挙動測定を終了する。

上述した挙動測定処理を組み合わせて、１つのスイッチ２００に対してＸ方向、Ｙ方向、及びＺ方向の３回の測定を行うことで、スイッチ２００の表面に対する水平方向、垂直方向及び水平方向と垂直方向に対する３つの回転軸の計６軸の変位量をスイッチ２００の移動量として測定することができる。この測定結果は、荷重に対するスイッチ２００の３次元移動量としての特性を示しており、スイッチ２００の質感やガタつきを定量的に計測したデータとすることができる。

上述した本発明の実施形態の変形例について、図１６から図２２に説明する。図１６は、本発明の実施形態における挙動測定装置の変形例を示した図である。この変形例では、挿入型ピンプローブ２０をモータ８５によって移動させる場合の例を模式的に示している。また、非挿入型ピンプローブ４０についても、同様に実施することができる。

この変形例では、入出力部１２０を兼ねたマイクロコンピュータを用いて、予め定められた挿入型ピンプローブ２０の操作プログラムによってモータ８５を制御し、スイッチ２００に自動的に荷重を与えて測定を実施する。具体的な方法としては、荷重付与部１００の各移動ステージを移動させるノブにステッピングモータを取付け、コンピュータ制御によりノブを回転させることにより、各ステージを移動させて荷重を付与する構成とする（図３参照）。

図１７は、本発明の実施形態における挙動測定装置の他の変形例を示した図である。図中に示すように、変位量測定部７０としてギャップセンサ７１が配置されている。一方、挿入型ピンプローブ２０には、検出板７２が取付けられている。ギャップセンサ７１は静電容量型のセンサであり、検出板７２との間の距離（ギャップ）を静電容量変動に基づいて測定する。例えば図中の配置において、モータ８５を駆動して挿入型ピンプローブ２０を移動させた場合、検出板７２との距離をギャップセンサ７１が検出し、挿入型ピンプローブ２０の移動量、すなわちスイッチ２００ｅの図中Ｙ方向への変位量を直接測定することが可能となる。

一方、上記の変形例において、挿入型ピンプローブ４０を使用してスイッチ２００ｅの可動方向へ荷重を付与する場合には、ギャップセンサ７１の配置を９０°回転させてスイッチ２００ｅの操作面に対向する位置に配置する。この場合、ギャップセンサ７１は、スイッチ２００ｅの可動方向への変位量を直接検出する。この際、スイッチ２００ｅが金属であれば、検出板７２を配置する必要がないが、合成樹脂等の非導電物質を材料とするものである場合には、非挿入型ピンプローブ４０と連動して動く検出板７２をギャップセンサ７１に対向する位置に配置することが必要となる。

図１８は、本発明の実施形態における挙動測定装置の他の変形例を示した図である。図中に示すように、変位量測定部７０として渦電流式変位センサ７３が設けられている。挿入型ピンプローブ２０には、検出板７２が取付けられている。ギャップセンサ７３は渦電流式変位センサであり、検出板７４との間の距離（ギャップ）をインピーダンスの変化に基づいて測定する。すなわち、ギャップセンサ７３の内部にあるコイルに高周波の電流を流して高周波磁界を発生させ、電磁誘導作用によって検出板７４表面に過電流を発生させる。この状態で検出板７４とギャップセンサ７３の間の距離（ギャップ）が変化すると、ギャップセンサ７３内部のセンサコイルが、インピーダンスの変化として距離の変化を検出する。

図１８中の配置において、モータ８５を駆動して挿入型ピンプローブ２０を移動させた場合、検出板７４との距離をギャップセンサ７３が検出し、挿入型ピンプローブ２０の移動量、すなわちスイッチ２００ｅの図中Ｙ方向への変位量を直接測定することが可能となる。

上記の変形例において、非挿入型ピンプローブ４０を使用してスイッチ２００ｅの可動方向へ荷重を付与する場合には、ギャップセンサ７３の配置を９０°回転させてスイッチ２００ｅの操作面に対向する位置に配置する。この場合、ギャップセンサ７１は、スイッチ２００ｅの可動方向への変位量を直接検出する。この際、スイッチ２００ｅが磁性金属であれば、検出板７２を配置する必要がないが、非磁性金属または合成樹脂等の非導電物質を材料とするものである場合には、非挿入型ピンプローブ４０と連動して動く検出板７４をギャップセンサ７３に対向する位置に配置することが必要となる。

図１９は、本発明の実施形態における挙動測定装置の他の変形例を示した図である。図１９に示すように、変位量測定部７０にはレーザ変位計７５が備えられている。検出板７６は、挿入型ピンプローブ２０の上端に挿入型ピンプローブ２０に垂直になるように配設する。レーザ変位計７５は、検出板７６に向けてレーザを投光し、検出板７６により反射したレーザを受光する。受光した反射レーザの位置を測定し、測定した反射レーザの位置に基づいて、レーザ変位計７５と検出板７６との距離を算出する。

レーザ変位計７５は、挿入型ピンプローブ２０がスイッチ２００ｅに接触した時に、受光した反射レーザの位置を測定して、レーザ変位計７５と検出板７６との距離を測定する。次に、レーザ変位計７５は、挿入型ピンプローブ２０によりスイッチ２００ｅに荷重を与えた際に、受光した反射レーザの位置を測定して、レーザ変位計７５と検出板７６との距離を測定する。制御部１１０は、レーザ変位計７５が測定した、レーザ変位計７５と検出板７６との距離の変化を算出して、スイッチ２００ｅの移動量を測定する。尚、レーザ変位計７５がレーザを照射する対象を検出板７６としているが、挿入型ピンプローブ２０又はモータ８５にしてもよい。また、反射したレーザを用いるため、図１７及び図１８で示した変形例に必要な条件である検出板が金属でなくても、スイッチ２００の移動量を測定することができる。

図２０は、本発明の実施形態における挙動測定装置の他の変形例を示した図である。変位量測定部７０として可動子６０から照射されたレーザ光を読み取って数値化するスケーラ７７が備えられている。スケーラ７７は、側面に所定間隔で設けられたスリットと各スリットに対応して内部に配置された受光素子を有しており、可動子６０から照射されたレーザ光が透過したスリットを識別することができる。これにより、スリット間隔の精度でレーザ光の照射位置を検出することができる。

図２０に示す変形例においては、挿入型ピンプローブ２０には、可動子６０が取付けられ、可動子６０が照射するレーザ光のスポット（図示せず）は、スケーラ７７の側面を照射するように配置される。図中の配置において、モータ８５を駆動して挿入型ピンプローブ２０を移動させた場合、可動子６０から照射されるレーザ光の照射位置は、挿入型ピンプローブ２０の移動に伴って、スケーラ７７の側面に沿って移動する。したがって、挿入型ピンプローブ２０の移動量、すなわちスイッチ２００ｅの図中Ｙ方向への変位量は、スケーラ７７においてレーザ光のスポットの移動距離として直接検出される。さらに、検出された移動距離は、スケーラ７７の内部に備えられたエンコーダにより符号化され、変位量データとして外部の制御装置、例えば入出力部１２０へ送られる。このように、スイッチ２００の変位量をスケーラ７７によって測定した場合には、周囲の温度や磁場で影響を受ける静電容量や渦電流による距離の測定よりも、高い精度で変位量を直接測定することができる。

また、非挿入型ピンプローブ４０を使用してスイッチ２００ｅの可動方向へ荷重を付与する場合には、非挿入型ピンプローブ４０に可動子６０を取付ける。スケーラ７７は、９０°回転させ、且つ、スリットを有する側面で可動子６０からのレーザ光を受ける位置に配置する。この場合、荷重付与部１００から可動方向Ｚへの荷重を受ける非挿入型ピンプローブ４０の移動に伴い、レーザ光のスポットもスケーラ７７の側面に沿ってＺ方向へ移動する。これにより、スイッチ２００ｅの可動方向への変位量を直接検出することができる。

図２１は、本発明の実施形態における挙動測定装置の他の変形例を示した図である。図中に示す変形例は、挿入型ピンプローブ２０により、可動方向Ｚに対して垂直なＹ方向に荷重を付与する例であるが、非挿入型ピンプローブ４０により可動方向Ｚに荷重を付与する場合にも、以下の説明と同じ実施方法を適用することができる。図２１（ａ）に示すように、この例では、スイッチ２００ｅの移動量を画像処理によって測定する場合の例である。変位量測定部７０には、撮像装置としてのカメラ７８が備えられている。変位量測定部７０とスイッチ２００との各々に設けられた測定基準位置を設定しておき、荷重付与部１００の駆動前後の測定基準位置の間の距離をカメラ７８によって撮像された画像を比較することによって測定する。カメラ７８は、スイッチ２００ｅを撮像し、撮像したスイッチ２００ｅの画像データを画像処理部１６０へ送る。

図２１（ｂ）は、画像処理部１６０の機能ブロックを示している。画像処理部１６０は、前処理部１６１，特徴抽出部１６２および判定出力部１６３を有する。前処理部１６１は、カメラ７８から送られたスイッチ２００の画像データを受け取り、照明補正、２値化、フィルタ処理、色補正処理等を行う。補正した補正画像データは、特徴抽出部１６２へ送られる。特徴抽出部１６２は、受け取った補正画像データからスイッチ２００の形状を抽出するため、エリア判定処理やパターンマッチ具処理等を行う。

抽出された抽出画像データは、判定出力部１６３へ送られ、判定出力部１６３において、抽出した画像データが、正しいデータであるか否かを判定される。正しいデータと判定された場合には、スイッチ２００の形状を示す形状情報及び位置情報が生成され、制御部１１０へ送られる。

図２１（ａ）の変形例において、スイッチ２００ｅの変位量を測定する場合には、荷重が与えられる前後で上記画像処理を行って、荷重が与えられる前後のスイッチ２００ｅの形状情報及び位置情報を比較して変位量を求める。この際、スイッチ２００ｅの表面のいずれかに測定基準位置を設定しておくことが好ましい。

例えば、画像処理において、エッジを検出するのは容易であるから、スイッチ２００ｅの操作面の四隅に測定基準位置を設定するのが簡便である。図中のＸ、Ｙ方向への変位を求める場合、荷重が付与される前の撮像画像において、測定基準点に対応する画像位置を撮像エリア内の座標に対応づけて記憶させておき、次に、荷重が付与された後の撮像画像から測定基準位置を抽出し、記憶させておいた最初の測定基準位置と比較することにより、Ｘ、Ｙ方向への変位量を容易に算出できることは明らかである。

次に、スイッチ２００ｅの可動方向Ｚへの変位を求める方法について説明する。Ｚ方向への変位量は、カメラ７８を移動させて所定の間隔をもった２点から撮像した画像を取得し、２つの画像データからスイッチ２００ｅの立体データを作成することにより行う。この際、フィルタ処理やシェーディング補正等の画像処理を行うことで、スイッチ２００の形状又は位置の精度を向上させる。すなわち、荷重付与の前後において、それぞれ立体データを作成し、それらの比較により、Ｚ方向への変位を算出する。

図２２は、本発明の実施形態における挙動測定装置の他の変形例を示した説明図である。図中に示す変形例は、挿入型ピンプローブ２０により、可動方向Ｚに対して垂直なＹ方向に荷重を付与する例であるが、以下の説明は、非挿入型ピンプローブ４０により可動方向Ｚに荷重を付与する場合にも適用することができる。

図２２に示すように、この例では、スイッチ２００の移動量を３次元測定機により測定する場合の例である。変位量測定部７０には、３次元座標を用いてスイッチ２００ｅの変位量を測定する３次元測定機７９が設けられている。３次元測定機７９は、変位量測定部７０とスイッチ２００との各々に設けられた測定基準位置を設定しておき、荷重付与部１００の駆動前後の測定基準位置の間の距離を計測することによってスイッチ２００の変位量を測定する。

３次元測定機７９は、測定子８０、固定部８１を有する。測定子８０は、スイッチ２００の所定位置に接触させるものである。固定部８１は、３次元測定機７９を所定の原点に固定するものである。３次元測定機７９は、Ｘ、Ｙ、Ｚ、θ軸の関節を持ち、且つ各軸の移動量を読み取る機構を有している。これにより、測定子８０が指示する位置をＸ、Ｙ、Ｚの３次元位置座標として表現することができる。

図２２（ｂ）に示すように、３次元測定機７９は、測定子８０をスイッチ２００の各頂点に接触させると、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸の仮想空間上に各頂点に対応する３次元の位置座標２０４ａ〜２０４ｄを与え、その位置座標を記憶する。次に、３次元測定機７９は、荷重を与えた後のスイッチ２００の各頂点に測定子８０を接触させ、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸の仮想空間上に各頂点に対応する３次元の位置座標２０４ｅ〜２０４ｈを検出し、その位置座標２０４ａ〜２０４ｇを記憶する。制御部１１０は、荷重を与える前後で変位した各３次元の位置座標２０４ａ〜２０４ｈに基づいてスイッチ２００の変位量を求める。

図２３は、変位量測定部７０の支持機構を模式的に示した図である。変位量測定部７０は、固定部９０のアーム９６の先端部に固定され、荷重付与部１００、荷重測定部６０および挿入型ピンプローブ２０，非挿入型ピンプローブ４０とは独立している。また、変位測定部７０は、アーム９８を介してアーム９６の先端に取付けられている。さらに、アーム９８は、２箇所の自在ジョイント９９ａ、９９ｂを有し、変位測定部７０を回転自在に支持している。

アーム９８の先端には、変位測定部７０をＸ-Ｙ平面内で微動させるための移動ユニット１５１が取付けられている。これにより、前述したレーザ変位計７０の測定領域をスキャンすることが可能となる。また、変位測定部７０の代わりに、カメラ７８を移動ユニット１５１に取付け、カメラ７８を移動させながら撮像することで、３次元の立体データを取得することが可能となる。

また、図２では、挙動測定装置１を車両内へ固定するための固定部９０を支柱９１、天井支持部９２、フロア支持部９３及び吸盤９５で構成していたが、これに限らず固定部９０を三本の支持脚によって車室内のフロア２５２に支持される三脚で構成して、簡単に挙動測定装置１を設置できるようにしてもよい。

また、図２及び図３に示す例では、力学的測定装置を荷重付与部１００に設けた場合の例について説明したが、荷重測定部６０は、挿入型ピンプローブ２０、荷重付与部１００および固定部９０の少なくともいずれか１つに生ずる歪みを力学的測定装置にて測定することによってスイッチ２００への荷重を測定するものであれば良い。又、荷重測定部６０は、挿入型ピンプローブ２０、非挿入型ピンプローブ４０、固定部９０及び荷重付与部１００の少なくともいずれか１つのなす剛性を維持する位置に固定されているのが好ましい。また、図９では、荷重減衰部としてのトルクリミッタ１５０を非挿入型ピンプローブ４０と荷重測定部６０の間に設けた場合の例について説明したが、荷重減衰部を、挿入型ピンプローブ２０と荷重測定部６０の間又は荷重付与部１００に設けてもよい。図１７から図２２で示したモータ８５の代わりに、ポンプやロボットアーム等のアクチュエータであってもよい。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、特許請求の範囲の概念を逸脱しない範囲で、上記実施の形態の構造に種々の変形や変更を施すことも可能である。例えば、記実施形態では、操作部材の例としてボタン式のスイッチを例にとって説明したが、本発明は、これに限定されることなく車両の各種機器を操作するために設けられた操作部材であれば本発明を適用することができる。

１ 挙動測定装置
２ 傾き移動ステージ
３ 傾き移動ノブ
４ Ｘ軸移動ステージ
５ Ｘ軸移動ノブ
６ Ｚ軸移動ステージ
７ Ｚ軸移動ノブ
８ Ｙ軸移動ステージ
９ Ｙ軸移動ノブ
１０ θ軸移動ステージ
１１ θ軸移動ノブ
２０ 挿入型ピンプローブ
４０ 非挿入型ピンプローブ
６０ 荷重測定部
６１ 歪みゲージ
７０ 変位量測定部（レーザ変位計）
９０ 固定部
１００ 荷重付与部
１１０ 制御部
１２０ 入出力部
１３０ 表示部
２００ スイッチ
Ｇ 隙間

Claims (30)

1. 車両の各種機器を操作するために設けられた操作部材の操作時に生ずる挙動を測定する挙動測定装置であって、
   前記操作部材と接する位置に設けられた押圧子であって、当該操作部材を押圧する押圧子と、
   前記押圧子と連接するように設けられた荷重付与部であって、当該押圧子を介して前記操作部材に荷重を付与する荷重付与部と、
   前記車両に固定された固定部であって、前記押圧子と前記荷重付与部とが当該車両の剛性を維持するように固定された固定部と、
   前記荷重付与部によって押圧された前記操作部材の予測可動領域から外れる変位量を測定する変位量測定部であって、当該操作部材の可動方向とは垂直方向をなす第１の方向への該操作部材の変位量を測定する変位量測定部と、
   を有することを特徴とする挙動測定装置。
2. 前記押圧子および前記荷重付与部のうち少なくともいずれか一方には位置調整部がさらに設けられ、当該位置調整部が操作されることによって、当該押圧子と前記操作部材の接触位置が調整されることを特徴とする請求項１に記載の挙動測定装置。
3. 前記挙動測定装置には荷重測定部がさらに設けられ、当該荷重測定部は、前記荷重付与部によって押圧された前記操作部材への荷重を測定することを特徴とする請求項１または２に記載の挙動測定装置。
4. 前記荷重測定部は、前記押圧子、前記荷重付与部および前記固定部の少なくともいずれか１つのなす剛性を維持する位置に固定されていることを特徴とする請求項３に記載の挙動測定装置。
5. 前記荷重測定部は、前記押圧子、前記荷重付与部および前記固定部の少なくともいずれか１つに生ずる歪みを力学的測定装置にて測定することによって前記操作部材への荷重を測定することを特徴とする請求項３または請求項４に記載の挙動測定装置。
6. 前記変位量測定部によって測定された変位量は、前記荷重測定部によって測定された荷重と関連付けて測定されることを特徴とする請求項３から５のいずれかに記載の挙動測定装置。
7. 前記固定部は、前記車両の少なくとも２点で支持するように固定されていることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の挙動測定装置。
8. 前記固定部には移動機構がさらに設けられ、当該移動機構は、前記変位量測定部を前記第１の方向に追従するよう回転自在に設けられていることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の挙動測定装置。
9. 前記挙動測定装置には過負荷防止機構がさらに設けられ、当該過負荷防止機構は、前記荷重測定部によって測定された荷重が所定値を超えて付与された場合に、当該荷重付与を停止、もしくは低減することを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の挙動測定装置。
10. 前記過負荷防止機構には、前記押圧子および前記荷重付与部の少なくともいずれか一方に設けられた荷重減衰部であって、当該荷重付与部から当該押圧子を介して前記操作部材へかけられる荷重を前記所定値以下となるように減衰する荷重減衰部が備えられていることを特徴とする請求項9に記載の挙動測定装置。
11. 前記荷重減衰部は、前記荷重付与部によって付与された過負荷を直動型のトルクリミッタによって減衰することを特徴とする請求項１０に記載の挙動測定装置。
12. 前記過負荷防止機構には報知制御装置がさらに設けられ、当該報知制御装置は、前記荷重測定部による測定結果が過負荷と判断される値となった場合に、荷重付与の過負荷状態を示す情報を使用者に報知することを特徴とする請求項９から１１のいずれかに記載の挙動測定装置。
13. 車両の各種機器を操作するために設けられた操作部材の操作時に生ずる挙動を測定する挙動測定装置であって、
    前記操作部材の操作面と接する位置に設けられた押圧子であって、当該操作部材の可動方向に沿って該操作部材を押圧する押圧子と、
    前記押圧子と連接するように設けられた荷重付与部であって、当該押圧子を介して前記操作部材の操作面に押圧力が付与されることによって当該操作部材の操作状態を再現する荷重付与部と、
    前記車両に固定された固定部であって、前記押圧子と前記荷重付与部とが当該車両の剛性を維持するように固定された固定部と、
    前記荷重付与部によって可動方向に押圧された前記操作部材の可動方向から外れる方向の変位量を測定する変位量測定部であって、当該操作部材の可動方向とは垂直方向をなす第１の方向と、当該第１の方向を軸とする回転方向をなす第２の方向と、の少なくともいずれか１方向への該操作部材の変位量を測定する変位量測定部と、
    前記押圧子および前記荷重付与部の少なくともいずれか一方に設けられた荷重測定部であって、前記荷重付与部によって押圧された前記操作部材への荷重を測定する荷重測定部と、当該荷重付与部によって押圧された当該操作部材の可動方向をなす第３の方向への移動量を測定する移動量測定部と、の少なくともいずれか一方と、
    前記荷重付与部に設けられた移動機構であって、前記変位量測定部を前記第２の方向に追従するように回転させる移動機構と、を有し、
    前記変位量測定部によって測定された変位量は、前記荷重測定部によって測定された荷重および前記移動量測定部によって測定された移動量の少なくともいずれか一方に関連付けて測定されることを特徴とする挙動測定装置。
14. 前記押圧子および前記荷重付与部のうち少なくともいずれか一方には位置調整部がさらに設けられ、当該位置調整部が操作されることによって、当該押圧子と前記操作部材の接触位置が調整されることを特徴とする請求項１３に記載の挙動測定装置。
15. 前記変位量測定部および前記移動量測定部の少なくともいずれか一方は、当該変位量測定部および前記移動量測定部の少なくともいずれか一方と前記操作部材との間の距離を直接計測することによって当該操作部材の変位量を測定することを特徴とする請求項１３または１４に記載の挙動測定装置。
16. 前記変位量測定部および前記移動量測定部の少なくともいずれか一方にはギャップセンサが備えられ、当該変位量測定部および前記移動量測定部の少なくともいずれか一方と前記操作部材との間の距離を当該ギャップセンサの静電容量変動に基づいて測定することを特徴とする請求項１５に記載の挙動測定装置。
17. 前記変位量測定部および前記移動量測定部の少なくともいずれか一方には渦電流式変位センサが備えられ、当該変位量測定部および前記移動量測定部の少なくともいずれか一方と前記操作部材との間の距離を当該渦電流式変位センサの抵抗値変動に基づいて測定することを特徴とする請求項１５に記載の挙動測定装置。
18. 前記変位量測定部および前記移動量測定部の少なくともいずれか一方にはレーザ変位計が備えられ、当該変位量測定部および前記移動量測定部の少なくともいずれか一方と前記操作部材との間の距離を当該レーザ変位計の反射光測定値変動に基づいて測定することを特徴とする請求項１５に記載の挙動測定装置。
19. 前記変位量測定部および前記移動量測定部の少なくともいずれか一方には光を照射する可動子と当該可動子から照射された光を読み取って数値化するスケーラとを有するエンコーダが備えられ、当該変位量測定部および前記移動量測定部の少なくともいずれか一方と前記操作部材との間の距離を当該エンコーダの計測結果に基づいて測定することを特徴とする請求項１５に記載の挙動測定装置。
20. 前記変位量測定部および前記移動量測定部の少なくともいずれか一方は、当該変位量測定部および前記移動量測定部の少なくともいずれか一方と前記操作部材との各々に設けられた測定基準位置を設定しておき、前記荷重付与部の駆動前後の当該測定基準位置の間の距離を計測することによって当該操作部材の変位量を測定することを特徴とする請求項１３または１４に記載の挙動測定装置。
21. 前記変位量測定部および前記移動量測定部の少なくともいずれか一方には、２次元レーザ変位計が備えられ、当該変位量測定部および前記移動量測定部の少なくともいずれか一方と前記操作部材との各々に設けられた測定基準位置を設定しておき、前記荷重付与部の駆動前後の当該測定基準位置の間の距離を当該２次元レーザ変位計によって測定することを特徴とする請求項２０に記載の挙動測定装置。
22. 前記変位量測定部および前記移動量測定部の少なくともいずれか一方には、撮像装置が備えられ、当該変位量測定部および前記移動量測定部の少なくともいずれか一方と前記操作部材との各々に設けられた測定基準位置を設定しておき、前記荷重付与部の駆動前後の当該測定基準位置の間の距離を当該撮像装置によって撮像された画像を比較することによって測定することを特徴とする請求項２０に記載の挙動測定装置。
23. 前記測定基準位置が、３次元座標を用いて前記操作部材の変位量を測定することを特徴とする請求項２０に記載の挙動測定装置。
24. 前記押圧子は、略棒状に形成されていることを特徴とする請求項１３から２３のいずれかに記載の挙動測定装置。
25. 車両の各種機器を操作するために設けられた操作部材の操作時に生ずる挙動を測定する挙動測定装置であって、
    前記操作部材と隣接する枠体との間に先端を挿通するように設けられた押圧子であって、当該操作部材を可動方向とは垂直方向をなす第１の方向から押圧する押圧子と、
    前記押圧子の先端とは反対側の端部と連接するように設けられた荷重付与部であって、当該押圧子を介して前記操作部材に荷重を付与する荷重付与部と、
    前記車両に固定された固定部であって、前記押圧子と前記荷重付与部とが当該車両のなす剛体と近似の状態を形成するように固定された固定部と、
    前記荷重付与部によって前記第１の方向へ押圧された前記操作部材の変位量を測定する変位量測定部と、
    を有することを特徴とする挙動測定装置。
26. 前記押圧子の先端は、前記操作部材を前記第１の方向から押圧する面を長手とする薄板状を呈することを特徴とする請求項２５に記載の挙動測定装置。
27. 前記押圧子は、少なくともいずれかの側面視が略クランク形状を呈することを特徴とする請求項２５または２６に記載の挙動測定装置。
28. 車両の各種機器を操作するために設けられた操作部材の操作時に生ずる挙動を測定する挙動測定方法であって、
    前記操作部材と接する位置に押圧子を設ける第１のステップと、
    前記押圧子と連接するように設けられた荷重付与部によって、当該押圧子を介して前記操作部材に荷重を付与する第２のステップと、
    前記荷重付与部によって押圧された前記操作部材の予測可動領域から外れる変位量であって、当該操作部材の可動方向とは垂直方向をなす第１の方向への該操作部材の変位量を測定する第３のステップと、
    を有することを特徴とする挙動測定方法。
29. 車両の各種機器を操作するために設けられた操作部材の操作時に生ずる挙動を測定する挙動測定方法であって、
    前記操作部材の操作面と接する位置に押圧子を設ける第１のステップと、
    前記押圧子と連接するように設けられた荷重付与部によって、当該押圧子を介して前記操作部材の操作面に荷重を付与する第２のステップと、
    前記押圧子および前記荷重付与部の少なくともいずれか一方に設けられた荷重測定部によって押圧された前記操作部材の荷重を測定する第３のステップと、
    前記荷重付与部によって可動方向に押圧された前記操作部材の予測可動領域として設定されている閾値から外れる変位量であって、当該操作部材の可動方向とは垂直方向をなす第１の方向と、当該第１の方向を軸とする回転方向をなす第２の方向と、の少なくともいずれか１方向への該操作部材の変位量を変位量測定部によって測定する第４のステップと、
    前記荷重付与部によって押圧された前記操作部材の可動方向をなす第３の方向への移動量を移動量測定部によって測定する第５のステップと、
    を有し、
    前記変位量測定部によって測定された変位量を前記荷重測定部によって測定された荷重および前記移動量測定部によって測定された移動量の少なくともいずれか一方に関連付けて測定することを特徴とする挙動測定方法。
30. 車両の各種機器を操作するために設けられた操作部材の操作時に生ずる挙動を測定する挙動測定方法であって、
    前記操作部材と隣接する枠体との間に押圧子の先端を挿通する第１のステップと、
    前記押圧子の先端とは反対側の端部と連接するように設けられた荷重付与部によって、前記操作部材の可動方向とは垂直方向をなす第１の方向から当該押圧子を介して当該操作部材に対して荷重を付与する第２のステップと、
    前記荷重付与部によって前記第１の方向へ押圧された前記操作部材の変位量を測定する第３のステップと、
    を有することを特徴とする挙動測定方法。

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