シート型変動荷重センサと
その計測例など
広島大学
大学院工学研究科
教授 藤本 由紀夫
1
研究背景と目的
‹既成の変動荷重センサ。
‹ロードセル、感圧ゴム等がある。
‹形状制限の問題、重量の問題。
‹圧電フィルムの魅力。
‹軽く、薄く、精度の良い変動荷重センサ。
‹シート型で使い勝手の良いもの。
2
シート型変動荷重センサ
測定原理
測定装置
3
4
Comparison of several impact loads with different several load speed
10
beat with a whip.
Elbow punch
8
Se nsor outpu t　（ Ｖ）
Fist punch
6
4
2
0
Golf bal falling
-2
-4
5
10
15
20
25
30
35
Time (msec )
5
荷重とセンサ出力の比例性
120
600
Impact force sensor output (mV) .
Im pac t fo rc e se n so r o u tpu t (m V )
Finger heaving
Hammer punching
100
Screw driver pressing
80
60
40
20
500
400
300
200
100
0
0
0
0.1
0.2
Loadcell output
0.3
0.4
0.5
(kN)
Soft type 30x100mm sensor,
Small Load,
0
2
4
6
Load cell output (kN)
8
10
Solid type 120x120mm sensor
Big Load,
6
柔軟なシート型変動荷重センサ
小さいもの
座布団寸法
名刺寸法
7
座席荷重の測定
パンチ力測定
垂直高飛び
8
靴中敷きセンサ
9
走り幅跳び
10
フットボールのタックルの力の計測
11
アメリカンフットボール０８０１１５
180
160
140
ヘルメット
床＆ハンマー
肩でタックル
荷重　（ｋｇｆ）
120
100
80
60
40
20
0
-20
1000
1050
1100
1150
時間　（ミリ秒）
1200
1250
1300
12
水中の手のひら
の力計測
13
Swim sensor (impact)
(20x30 mm; 200 nF; 80 x mag)
0.1
-0.1
-0.2
-0.3
-0.4
-0.5
-0.6
-0.7
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
time, ms
Swim sensor (impact)
(20x30 mm; 200 nF; 80 x mag)
-0.1
-0.15
-0.2
sensor output, V
sensor output, V
0
-0.25
-0.3
-0.35
-0.4
-0.45
-0.5
2000
2050
2100
2150
2200
time, ms
14
硬い平板状のシート型変動荷重センサ
15
シート型変動荷重センサによる高速衝撃力の計測
金属体と金属板の衝突衝撃力測定
軽量なため減衰振動小
アルミ板カバーでの実験例
30
80
20
70
10
60
0
50
-10
40
-20
30
-30
20
-40
センサ　赤
ロードセル 黒
-50
-60
678
680
682
684
686
688
10
ロードセルの出力電圧　（ｍV)
センサの出力電圧　（ｍV)
１０ｇの錘を３ｃｍ高さから落下させた場合
0
690
時間　（ｍｓ）
16
500
摂氏10度
450
センサとロードセルの波形例
センサの波形　（V）
-50
-0.05
-100
-0.1
-150
-0.15
-200
センサの波形
ロードセルの波形
-0.25
-250
-300
-350
-0.3
2.9
2.905
2.91
2.915
時間　（秒）
2.92
2.925
-400
2.93
ロードセルの波形　（kgf）
0
0
センサの出力電圧　（mV）
50
0.05
-0.2
摂氏15度
400
摂氏20度
350
300
250
200
150
100
50
0
0
100
200
300
400
500
600
700
衝撃荷重　（kgf）
17
防水型センサによるスラミング計測
18
微小荷重センサ
2500
強い波
2000
圧力(Pa)
1500
弱い波
1000
500
0
-500
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
時間(ms)
19
シート型剪断力センサ（２軸と１軸）
指の摩擦力の計測
傾斜屋根歩行時の
横方向剪断力の計測
20
シート型剪断力センサ（２軸と１軸）
柔軟
薄さ
小剪断力～
大剪断力まで
寸法自由
21
0.03
0.4
0.02
0.3
0.2
0.01
0.1
0
0
-0.01
-0.1
-0.02
-0.2
-0.3
-0.03
ロードセルの信号　（V)
センサの信号　（V)
剪断力の計測例とセンサ出力の比例性
-0.4
-0.04
-0.5
-0.05
-0.6
0
1
2
時間　（秒）
3
4
22
実用化を望む分野
•
•
•
•
•
ロボット工学
福祉、リハビリ分野
スポーツ工学の分野
アミューズメント分野
安全工学分野
実用化への課題
• 測定精度の向上
• 使い易さの向上
• 計測システムの組み込み
23
お問い合わせ先
広島大学 産学連携センター
産学連携部門
〒739-0046 東広島市鏡山3-10-31
Tel：082-421-3631
Fax：082-421-3639
E-mail：[email protected]
24

角栓クレンジング力向上効果 マスカラクレンジング力向上効果