(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-11-05
(45)【発行日】2024-11-13
(54)【発明の名称】荷重測定装置
(51)【国際特許分類】
G01L 5/16 20200101AFI20241106BHJP
【ＦＩ】
G01L5/16
【請求項の数】
4
(21)【出願番号】P 2020214666
(22)【出願日】2020-12-24
(65)【公開番号】P2022100594
(43)【公開日】2022-07-06
【審査請求日】2023-11-17
(73)【特許権者】
【識別番号】000000099
【氏名又は名称】株式会社ＩＨＩ
(74)【代理人】
【識別番号】110000936
【氏名又は名称】弁理士法人青海国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】佐々木 彰
(72)【発明者】
【氏名】吉富 健
(72)【発明者】
【氏名】山中 拓馬
【審査官】羽飼 知佳
(56)【参考文献】
【文献】特開２００１－１１６６３４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０８－１９４０９１（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｌ １／００－１／２６
Ｇ０１Ｌ ５／００－５／２８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
支持対象物を片持ち梁状に支持する上部支持体と、前記上部支持体の下面に接続される下部支持体と、
前記上部支持体の側面と前記下部支持体の側面とに跨って配置される荷重測定部と、
を備え、
前記荷重測定部は、
前記上部支持体の側面から張り出す上側張出部と、
前記下部支持体の側面から張り出す下側張出部と、
前記上側張出部および前記下側張出部に自在継手を介して連結されるロードセルと、
を有し、
前記荷重測定部が、前記上部支持体の側面および前記下部支持体の側面の２か所以上に配置される荷重測定装置。
【請求項2】
複数の前記ロードセルによって検出される荷重バランスの時間変化を監視する荷重監視部をさらに備える請求項１に記載の荷重測定装置。
【請求項3】
前記荷重測定部は、前記上部支持体の側面および前記下部支持体の側面において、前記支持対象物の長手方向である第１水平方向に離隔した２か所以上に配置される請求項１または２に記載の荷重測定装置。
【請求項4】
前記荷重測定部は、前記上部支持体の側面および前記下部支持体の側面において、前記支持対象物の長手方向に交差する第２水平方向に離隔した２か所以上に配置される請求項１から３のいずれか１項に記載の荷重測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、片持ち梁の荷重測定装置に関する。
【背景技術】
【0002】
例えば、特許文献１には、揺動部に固定されているトルクアームの先端と、設置面との間に、ロードセルが自在継手を介して接続される電気動力計が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開平１１－８３６４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、円柱状の支持対象物を片持ち梁状に支持して、支持対象物を壁面の貫通孔に挿入する場合がある。この場合、片持ち梁状に支持された支持対象物の姿勢を、貫通孔に合わせる必要がある。片持ち梁の支点部分にかかる荷重は、片持ち梁状に支持された支持対象物の姿勢によって影響を受ける。
【0005】
本開示は、片持ち梁の支点部分にかかる荷重を測定可能な荷重測定装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記課題を解決するために、本開示の一態様に係る荷重測定装置は、支持対象物を片持ち梁状に支持する上部支持体と、上部支持体の下面に接続される下部支持体と、上部支持体の側面と下部支持体の側面とに跨って配置される荷重測定部と、を備え、荷重測定部は、上部支持体の側面から張り出す上側張出部と、下部支持体の側面から張り出す下側張出部と、上側張出部および下側張出部に自在継手を介して連結されるロードセルと、を有し、荷重測定部が、上部支持体の側面および下部支持体の側面の２か所以上に配置される。
【0007】
また、荷重測定装置は、複数のロードセルによって検出される荷重バランスの時間変化を監視する荷重監視部をさらに備えるとしてもよい。
【0008】
また、荷重測定部は、上部支持体の側面および下部支持体の側面において、支持対象物の長手方向である第１水平方向に離隔した２か所以上に配置されるとしてもよい。
【0009】
また、荷重測定部は、上部支持体の側面および下部支持体の側面において、支持対象物の長手方向に交差する第２水平方向に離隔した２か所以上に配置されるとしてもよい。
【発明の効果】
【0010】
本開示によれば、片持ち梁の支点部分にかかる荷重を測定可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図5】図５は、ロードセルで検出される引張荷重および圧縮荷重の一例を説明する図である。図５Ａは、給電プラグの前端が後端に対して下方に傾斜する例を示す。図５Ｂは、給電プラグの前端が後端に対して上方に傾斜する例を示す。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下に添付図面を参照しながら、本開示の実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本開示を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本開示に直接関係のない要素は図示を省略する。
【0013】
図１は、本実施形態にかかるプラグ交換システム１の概要を説明する概略図である。例えば、不図示のガラス溶融炉の高周波加熱装置は、放射線を発生する廃液を加熱してガラス固化させるため、遮蔽壁２で囲まれた空間であるセル４内に配置される。この高周波加熱装置を作動させるためには、セル４外からセル４内の高周波加熱装置に電力を供給する必要がある。そこで、遮蔽壁２には、遮蔽壁２を垂直に貫通する挿入孔６が設けられる。挿入孔６は、例えば、遮蔽壁２の貫通方向に垂直な断面が円形となっている。そして、挿入孔６には、例えば、円柱状の給電プラグ８が挿入される。挿入孔６および給電プラグ８は、第１水平方向である図１の前後方向に延びている。高周波加熱装置は、挿入孔６に挿入された給電プラグ８を通じて供給される電力によって作動する。
【0014】
例えば、給電プラグ８に不具合が生じた場合、あるいは、高周波加熱装置などを改修する場合には、給電プラグ８の交換が行われる。プラグ交換システム１は、給電プラグ８の交換に適用される。プラグ交換システム１は、プラグ交換装置１０を含む。プラグ交換装置１０は、給電プラグ８の挿入孔６からの引き抜き、および、給電プラグ８の挿入孔６への挿入を支援する。
【0015】
プラグ交換装置１０は、ベース部１２、レールフレーム部１４、台車部１６および挿抜機構１８を含む。ベース部１２は、セル４外において挿入孔６付近の地面に配置される。レールフレーム部１４は、ベース部１２上に設けられる。レールフレーム部１４は、第１水平方向、すなわち、給電プラグ８の長手方向に沿って延びるように配置される。台車部１６は、レールフレーム部１４の長手方向に摺動可能にレールフレーム部１４に連結されている。台車部１６は、レールフレーム部１４から上方に突出している。台車部１６は、支持対象物である給電プラグ８を片持ち梁状に支持する。つまり、台車部１６は、給電プラグ８の前後方向の後端部を支持し、給電プラグ８の前端部あるいは中央部を支持しない。挿抜機構１８は、レールフレーム部１４に対して台車部１６を第１水平方向に相対移動させる移動機構である。挿抜機構１８は、台車部１６を相対移動させることにより、遮蔽壁２の挿入孔６に対して給電プラグ８を挿抜する。挿抜機構１８は、例えば、ラックアンドピニオン機構で構成されるが、他の移動機構で構成されてもよい。
【0016】
給電プラグ８を挿入孔６から引き抜く場合、台車部１６は、前側、すなわち、レールフレーム部１４を基準として相対的に遮蔽壁２に近い位置に配置される。前側に配置された台車部１６には、給電プラグ８の後端部、すなわち、給電プラグ８におけるセル４の外側に位置する端部が装着される。これにより、給電プラグ８の後端部が、台車部１６によって支持された状態となる。その後、給電プラグ８の後端部を支持する台車部１６は、挿抜機構１８によって、後方向、すなわち、遮蔽壁２から遠ざかる方向に移動される。この結果、給電プラグ８は、挿入孔６から離脱して、台車部１６により片持ち梁状に支持された状態となり、遮蔽壁２から遠ざかる。このようにして、給電プラグ８が挿入孔６から引き抜かれる。
【0017】
給電プラグ８を挿入孔６に挿入する場合、台車部１６は、後側、すなわち、レールフレーム部１４を基準として相対的に遮蔽壁２から遠い位置に配置される。そして、給電プラグ８の後端部が台車部１６の前面に装着されることで、給電プラグ８が台車部１６に片持ち梁状に支持される。その後、給電プラグ８を片持ち梁状に支持する台車部１６は、挿抜機構１８によって、前方向、すなわち、遮蔽壁２に近づく方向に移動される。この結果、給電プラグ８は、その前端部側から挿入孔６に挿入されて、挿入孔６内に戴置され、遮蔽壁２により支持される。その後、台車部１６の前面に対する給電プラグ８の後端部の装着が解除され、台車部１６は後退する。このようにして、給電プラグ８が挿入孔６に挿入される。
【0018】
給電プラグ８は、台車部１６に装着されて片持ち梁状に支持される支持対象物の一例である。遮蔽壁２は、支持対象物が挿入されて装着される装着対象物の一例である。
【0019】
図２は、プラグ交換装置１０の側面図である。図３は、プラグ交換装置１０の平面図である。図４は、プラグ交換装置１０の後面図である。図２、図３のクロスハッチング、および、図４の一点鎖線の円は、片持ち梁状に装着された給電プラグ８を示す。また、図２～図４において、「上」は鉛直上方向を示す。「下」は鉛直下方向を示す。「前」は給電プラグ８の挿入方向に対応する水平方向を示す。「後」は給電プラグ８の引き抜き方向に対応する水平方向を示す。「左」はプラグ交換装置１０の後面視における左方向を示す。「右」はプラグ交換装置１０の後面視における右方向を示す。給電プラグ８の挿抜方向である前後方向は、第１水平方向の一例である。左右方向は、第１水平方向に対して交差する第２水平方向の一例である。本実施形態では、第１水平方向と第２水平方向とは直交する。
【0020】
ベース部１２は、前後方向に延びる２本の主材２０と、主材２０同士を接続する複数の副材２２とからなる。主材２０の下面には、キャスター２４が設けられる。また、主材２０の側面には、鉛直下方に突出するブラケット２６が設けられる。ベース部１２は、キャスター２４を高く調整することでキャスター２４によって移動可能である。また、ベース部１２は、キャスター２４を低く調整することでブラケット２６によって地面に固定配置される。
【0021】
レールフレーム部１４の上面は、前後方向および左右方向に広がる平板によって形成される。レールフレーム部１４の左側では、平板が鉛直下方に屈曲されることで左側面が形成されるとともに、鉛直下方側がさらに右方向に屈曲されることで左下面が形成される。また、レールフレーム部１４の右側では、平板が鉛直下方に屈曲されることで右側面が形成されるとともに、鉛直下方側がさらに左方向に屈曲されることで右下面が形成される。
【0022】
レールフレーム部１４の左側面および右側面には、それぞれレール２８が設けられる。レール２８は、レールフレーム部１４の長手方向に延びている。
【0023】
プラグ交換装置１０には、位置調整装置３０が適用されている。位置調整装置３０は、ベース部１２に対するレールフレーム部１４の相対位置を調整可能な構成を含む。その結果、位置調整装置３０は、挿入孔６に対する給電プラグ８の位置および姿勢を調整することができる。位置調整装置３０は、上下位置調整機構３２、左右位置調整機構３４および水平倣い機構３６を含む。
【0024】
上下位置調整機構３２は、中央ジャッキ４０、左ジャッキ４２および右ジャッキ４４を含む。中央ジャッキ４０、左ジャッキ４２および右ジャッキ４４は、ベース部１２の副材２２上に設置される。中央ジャッキ４０は、副材２２における左右方向の中央領域に位置する。左ジャッキ４２は、副材２２の左端と中央ジャッキ４０との間に位置する。右ジャッキ４４は、副材２２の右端と中央ジャッキ４０との間に位置する。
【0025】
左ジャッキ４２の先端は、レールフレーム部１４の左下面に対向する。右ジャッキ４４の先端は、レールフレーム部１４の右下面に対向する。中央ジャッキ４０は、レールフレーム部１４の左下面を形成する部分とレールフレーム部１４の右下面を形成する部分との隙間を通過する。中央ジャッキ４０の先端は、レールフレーム部１４の上面を形成する平板の裏面に相当する中央下面に対向する。
【0026】
レールフレーム部１４は、中央ジャッキ４０、左ジャッキ４２および右ジャッキ４４の各々を介してベース部１２に支持される。また、中央ジャッキ４０、左ジャッキ４２および右ジャッキ４４は、上下方向に伸縮可能となっている。中央ジャッキ４０、左ジャッキ４２および右ジャッキ４４を伸長または短縮させることで、ベース部１２を基準とするレールフレーム部１４の上下方向の相対位置を調整することができる。
【0027】
また、上下位置調整機構３２は、前後方向に沿って複数個所に設置される。前後方向の複数の上下位置調整機構３２のうち、相対的に前側の上下位置調整機構３２と相対的に後ろ側の上下位置調整機構３２とで、伸縮の度合いを異ならせてもよい。これにより、ベース部１２を基準とする前後方向のレールフレーム部１４の傾斜を調整することが可能となる。
【0028】
左右位置調整機構３４は、ベース部１２の主材２０の側面から鉛直上方に延びる支柱４６の上部に設けられる。左側の主材２０に支持される左右位置調整機構３４の先端は、レールフレーム部１４の左側面に対向する。右側の主材２０に支持される左右位置調整機構３４の先端は、レールフレーム部１４の右側面に対向する。
【0029】
左右位置調整機構３４は、具体的には、左右方向に伸縮可能な水平ジャッキである。左右位置調整機構３４を伸長または短縮させることで、ベース部１２を基準とするレールフレーム部１４の左右方向の相対位置を調整することができる。
【0030】
また、左右方向の相対位置の調整が終了した後、左右位置調整機構３４は、左右位置調整機構３４の先端とレールフレーム部１４との間に十分な隙間が形成されるように、短縮される。この隙間により、左右方向の遊びを形成できるので、後述する水平倣い機構３６により、ベース部１２に対してレールフレーム部１４を左右方向に自由に相対移動させることが可能となる。
【0031】
水平倣い機構３６は、ベース部１２とレールフレーム部１４との間に介在する。水平倣い機構３６は、挿入孔６への給電プラグ８の挿入に応じて、左右方向（第２水平方向）にレールフレーム部１４がベース部１２に対して相対移動可能な構成となっている。
【0032】
具体的には、水平倣い機構３６は、レールフレーム部１４とベース部１２との当接面に介在する低摩擦プレート４８を有する。低摩擦プレート４８は、板状に形成され、レールフレーム部１４におけるベース部１２との当接面に設置される。低摩擦プレート４８の表面の摩擦係数は、レールフレーム部１４とベース部１２とが直接接触する場合の摩擦係数よりも低い。
【0033】
低摩擦プレート４８は、レールフレーム部１４における中央下面、左下面および右下面に設置される。中央下面の低摩擦プレート４８は、中央ジャッキ４０の先端に当接する。左下面の低摩擦プレート４８は、左ジャッキ４２の先端に当接する。右下面の低摩擦プレート４８は、右ジャッキ４４の先端に当接する。
【0034】
レールフレーム部１４は、低摩擦プレート４８を介して上下位置調整機構３２上に戴置される。レールフレーム部１４に水平方向の力が与えられると、その力に応じて、低摩擦プレート４８が上下位置調整機構３２上を滑る。このため、水平倣い機構３６は、ベース部１２に対するレールフレーム部１４の水平方向の相対移動を許容する。水平倣い機構３６は、後に詳述するが、給電プラグ８の挿入時の左右方向の位置ずれを修正するように作用する。
【0035】
なお、低摩擦プレート４８は、レールフレーム部１４側に設けられる態様に限らない。例えば、低摩擦プレート４８は、ベース部１２におけるレールフレーム部１４との当接面に設けられてもよい。この場合、低摩擦プレート４８は、上下位置調整機構３２の先端に設けられてもよい。また、低摩擦プレート４８は、レールフレーム部１４におけるベース部１２との当接面、および、ベース部１２におけるレールフレーム部１４との当接面の双方に設けられてもよい。
【0036】
また、レールフレーム部１４の中央下面の低摩擦プレートの左右両側には、下方に延びるストッパ４９が設けられる。ストッパ４９は、中央ジャッキ４０と間隔を空けて対向配置される。水平倣い機構３６によるレールフレーム部１４の相対移動が大きくなると、ストッパ４９が中央ジャッキ４０に当たる。これにより、ストッパ４９は、レールフレーム部１４が過度に相対移動されることを制限する。その結果、レールフレーム部１４がベース部１２上から脱落することを防止することができる。
【0037】
台車部１６は、上部支持体５０と下部支持体５２とからなる。台車部１６は、概略的には、上部支持体５０と下部支持体５２という２つの構造部材を締結した構造体として構成される。
【0038】
上部支持体５０は、前面部６０、側面部６２および底面部６４を有する。前面部６０は、前後方向に垂直な平板であり、上部支持体５０の前面を形成する。前面部６０には、給電プラグ８を装着するための装着孔６６が形成される。給電プラグ８は、装着孔６６に挿通されるボルトなどによって前面部６０に着脱可能に装着される。側面部６２は、左右方向に垂直な平板であり、前面部６０の左縁および右縁にそれぞれ接続され、上部支持体５０の側面を形成する。底面部６４は、上下方向に垂直な平板であり、前面部６０の下縁に接続され、上部支持体５０の下面を形成する。
【0039】
下部支持体５２は、車輪保持部７０および上面部７２を有する。車輪保持部７０は、レールフレーム部１４を間に挟んで左右に対で設けられる。車輪保持部７０におけるレールフレーム部１４側の面には、車輪７４が設けられる。左側の車輪保持部７０の車輪７４は、レールフレーム部１４の左側面に位置するレール２８を上下双方から挟持する。右側の車輪保持部７０の車輪７４は、レールフレーム部１４の右側面に位置するレール２８を上下双方から挟持する。車輪７４は、レール２８に沿って回転可能となっている。また、車輪保持部７０は、車輪７４とは反対側において、下部支持体５２の側面を形成する。
【0040】
左側の車輪保持部７０は、左側の上面部７２に接続され、右側の車輪保持部７０は、右側の上面部７２に接続される。上面部７２は、水平に配置される平板であり、下部支持体５２の上面を形成する。下部支持体５２の上面は、上部支持体５０の下面に当接する。下部支持体５２の上面部７２は、ボルトなどの締結部材７６によって上部支持体５０の底面部６４に接続される。これにより、上部支持体５０および下部支持体５２は、一体構成されて、１つの台車部１６として機能する。
【0041】
レールフレーム部１４の上面には、直線的に歯車が形成されたラック８０が設置される。ラック８０は、左右方向の中央に位置し、前後方向に延びている。また、上部支持体５０の底面部６４上には、ピニオン８２が回転可能に支持される。ピニオン８２は、左右方向に回転軸が延びるように配置される。ピニオン８２の一部は、上部支持体５０の底面部６４から下方に露出する。そして、ピニオン８２は、レールフレーム部１４のラック８０に噛み合わされる。ピニオン８２の回転軸は、パワーレンチ８４に接続されている。パワーレンチ８４は、てこの力を回転力に変換する。
【0042】
例えば、プラグ交換装置１０を操作する作業者は、パワーレンチ８４のシャフトを手動で揺動させる。そうすると、ピニオン８２が回転し、ピニオン８２を支持する台車部１６が前後方向に移動する。この際、レール２８を挟持している車輪７４が台車部１６の移動に応じて回転するため、台車部１６の移動が円滑に行われる。このように、レール２８、車輪７４、ラック８０、ピニオン８２およびパワーレンチ８４は、挿抜機構１８として機能する。
【0043】
なお、ピニオン８２は、パワーレンチ８４を通じて手動で駆動される態様に限らない。例えば、ピニオン８２は、モータなどの駆動装置によって電気的に駆動されてもよい。
【0044】
上述のように、給電プラグ８の後端が上部支持体５０の前面に取り付けられる。給電プラグ８が片持ち梁状に支持されるため、上部支持体５０に取り付けられた給電プラグ８の姿勢が不安定になり易い。給電プラグ８の姿勢が不安定になると、給電プラグ８の挿抜に影響を及ぼすおそれがある。
【0045】
そこで、プラグ交換装置１０には、荷重測定装置１００が適用されている。荷重測定装置１００は、下部支持体５２と上部支持体５０との間にかかる荷重を測定する。下部支持体５２と上部支持体５０との間にかかる荷重の測定結果を参照することで、給電プラグ８の姿勢を把握することが可能となる。荷重測定装置１００は、上側張出部１０２、下側張出部１０４、上側自在継手１０６、下側自在継手１０８およびロードセル１１０からなる荷重測定部１１２を有する。荷重測定部１１２は、上部支持体５０の側面および下部支持体５２の側面から外側に張り出し、かつ、上部支持体５０の側面と下部支持体５２の側面とに跨って配置される。
【0046】
上側張出部１０２は、上部支持体５０の側面部６２に設けられている。上側張出部１０２は、左の側面部６２の前寄り、左の側面部６２の後ろ寄り、右の側面部６２の前寄り、および、右の側面部６２の後ろ寄りの４か所に配置される。左の側面部６２に設けられる上側張出部１０２は、上部支持体５０の左側面から左方向に張り出している。右の側面部６２に設けられる上側張出部１０２は、上部支持体５０の右側面から右方向に張り出している。換言すると、上側張出部１０２は、上部支持体５０の側面から左右方向外側に張り出している。
【0047】
下側張出部１０４は、下部支持体５２の車輪保持部７０に設けられている。下側張出部１０４は、左の車輪保持部７０の前寄り、左の車輪保持部７０の後ろ寄り、右の車輪保持部７０の前寄り、および、右の車輪保持部７０の後ろ寄りの４か所に配置される。左の車輪保持部７０に設けられる下側張出部１０４は、下部支持体５２の左側面から左方向に張り出している。右の車輪保持部７０に設けられる下側張出部１０４は、下部支持体５２の右側面から右方向に張り出している。換言すると、下側張出部１０４は、下部支持体５２の側面から左右方向外側に張り出している。
【0048】
ロードセル１１０は、台車部１６の左の前寄り、台車部１６の左の後ろ寄り、台車部１６の右の前寄り、および、台車部１６の右の後ろ寄りの４か所に配置される。左前のロードセル１１０は、左前の上側張出部１０２および左前の下側張出部１０４に対応する。左後ろのロードセル１１０は、左後ろの上側張出部１０２および左後ろの下側張出部１０４に対応する。右前のロードセル１１０は、右前の上側張出部１０２および右前の下側張出部１０４に対応する。右後ろのロードセル１１０は、右後ろの上側張出部１０２および右後ろの下側張出部１０４に対応する。
【0049】
各々のロードセル１１０に関し、各ロードセル１１０の上端は、対応する上側張出部１０２に上側自在継手１０６を介して連結される。各ロードセル１１０の下端は、対応する下側張出部１０４に下側自在継手１０８を介して連結される。なお、上側自在継手１０６および下側自在継手１０８を総称して、単に、自在継手と呼ぶ場合がある。
【0050】
ロードセル１１０は、上側張出部１０２と下側張出部１０４との間に作用する引張荷重および圧縮荷重を測定する。ロードセル１１０と上側張出部１０２との間、および、ロードセル１１０と下側張出部１０４との間に自在継手が介在するため、ロードセル１１０は、モーメント荷重を排除して引張荷重および圧縮荷重を測定できる。
【0051】
ここで、上述のように、上部支持体５０の下面は、下部支持体５２の上面と当接している。これにより、上部支持体５０と下部支持体５２との間の圧縮荷重の大部分は、上部支持体５０と下部支持体５２との当接面全体で伝達される。比較的高い剛性を有する部分である当接面全体で圧縮荷重が伝達されるため、当該圧縮荷重のうち微小な分力だけがロードセル１１０に作用する。このため、圧縮荷重をロードセル１１０で検出可能であるものの、検出される圧縮荷重は微小となる。
【0052】
また、上述のように、上部支持体５０と下部支持体５２とが締結部材７６によって締結されている。これにより、上部支持体５０と下部支持体５２との間の引張荷重は、締結部材７６で伝達される。締結部材７６の剛性は、圧縮荷重の際の当接面全体の剛性と比べて低い。比較的低い剛性を有する部分である締結部材７６で引張荷重が伝達されるため、当該引張荷重のうち比較的大きな分力がロードセル１１０にも作用する。このため、ロードセル１１０は、締結部材７６に作用する引張荷重を、圧縮荷重よりも高精度で検出できる。
【0053】
本実施形態では、複数のロードセル１１０で圧縮荷重および引張荷重の双方を計測するのではなく、複数のロードセル１１０のうち引張荷重が作用する側のロードセル１１０で、引張荷重を主体として計測する。これにより、荷重測定装置１００の構造を単純にすることができる。
【0054】
また、比較例として、上部支持体５０と下部支持体５２との間にロードセル１１０を配置して、上部支持体５０と下部支持体５２とをロードセル１１０のみで連結する構成が考えられる。この比較例では、引張荷重の全てがロードセル１１０に作用するため、ロードセル１１０のサイズが大きくなる。これに対し、本実施形態では、引張荷重の大部分が締結部材７６に作用し、ロードセル１１０には引張荷重の分力しか作用しない。このため、本実施形態では、ロードセル１１０のサイズを小さくすることができる。
【0055】
図５は、ロードセル１１０で検出される引張荷重および圧縮荷重の一例を説明する図である。図５Ａは、給電プラグ８の前端が後端に対して下方に傾斜する例を示す。図５Ｂは、給電プラグ８の前端が後端に対して上方に傾斜する例を示す。図５Ａおよび図５Ｂにおいて、互いに向かい合う実線の矢印は圧縮荷重を示す。互いに離れる実線の矢印は引張荷重を示す。実線の矢印の長さは、荷重の大きさの一例を示す。
【0056】
例えば、給電プラグ８の挿入時に、給電プラグ８の前端が挿入孔６の上部に当たったとする。そうすると、図５Ａの白抜き矢印で示すように、下方向の力が給電プラグ８の前端に与えられる。この場合、複数のロードセル１１０のうち、後ろ寄りに位置するロードセル１１０に引張荷重がかかり、前寄りに位置するロードセル１１０に圧縮荷重がかかる。
【0057】
つまり、後ろ寄りに位置するロードセル１１０の引張荷重の時間変化が大きい場合、給電プラグ８の前端が下方に傾斜されたと判断できる。
【0058】
また、例えば、給電プラグ８の挿入時に、給電プラグ８の前端が挿入孔６の下部に当たったとする。そうすると、図５Ｂの白抜き矢印で示すように、上方向の力が給電プラグ８の前端に与えられる。この場合、複数のロードセル１１０のうち、前寄りに位置するロードセル１１０に引張荷重がかかり、後ろ寄りに位置するロードセル１１０に圧縮荷重がかかる。
【0059】
つまり、前寄りに位置するロードセル１１０の引張荷重の時間変化が大きい場合、給電プラグ８の前端が上方に傾斜されたと判断できる。
【0060】
図６は、ロードセル１１０で検出される引張荷重および圧縮荷重の他の例を説明する図である。図６Ａは、給電プラグ８の前端が後端に対して右方向にずれる例を示す。図６Ｂは、給電プラグ８の前端が後端に対して左方向にずれる例を示す。図６Ａおよび図６Ｂにおいて、互いに向かい合う実線の矢印は圧縮荷重を示す。互いに離れる実線の矢印は引張荷重を示す。実線の矢印の長さは、荷重の大きさの一例を示す。
【0061】
例えば、給電プラグ８の挿入時に、給電プラグ８の前端が挿入孔６の左部に当たったとする。そうすると、図６Ａの白抜き矢印で示すように、右方向の力が給電プラグ８の前端に与えられる。この場合、複数のロードセル１１０のうち、左側に位置するロードセル１１０に引張荷重がかかり、右側に位置するロードセル１１０に圧縮荷重がかかる。
【0062】
つまり、左側に位置するロードセル１１０の引張荷重の時間変化が大きい場合、給電プラグ８の前端が右方向にずれたと判断できる。
【0063】
また、例えば、給電プラグ８の挿入時に、給電プラグ８の前端が挿入孔６の右部に当たったとする。そうすると、図６Ｂの白抜き矢印で示すように、左方向の力が給電プラグ８の前端に与えられる。この場合、複数のロードセル１１０のうち、右側に位置するロードセル１１０に引張荷重がかかり、左側に位置するロードセル１１０に圧縮荷重がかかる。
【0064】
つまり、右側に位置するロードセル１１０の引張荷重の時間変化が大きい場合、給電プラグ８の前端が左方向にずれたと判断できる。
【0065】
このように、荷重測定装置１００では、片持ち梁の支点部分において荷重測定部１１２が４か所に配置されている。つまり、給電プラグ８の上下方向の位置ずれを検出するために、前後二対の荷重測定部１１２が配置されるとともに、給電プラグ８の左右方向の位置ずれを検出するために、左右二対の荷重測定部１１２が配置されている。これにより、荷重測定装置１００によれば、片持ち梁の支点部分に対して前後方向および左右方向に作用する荷重を測定することができる。その結果、荷重測定装置１００では、支持対象物である給電プラグ８の姿勢を精度よく容易に把握することができる。
【0066】
なお、荷重測定部１１２が４か所に配置される態様に限らず、荷重測定部１１２が少なくとも２か所以上に離隔して配置されるようにしてもよい。この際、荷重測定部１１２を台車部１６の前後方向の２か所に離隔配置すれば、給電プラグ８の上下方向のずれを把握することができる。また、荷重測定部１１２を台車部１６の左右方向の２か所に離隔配置すれば給電プラグ８の左右方向のずれを把握することができる。また、荷重測定部１１２は、例えば、台車部１６の左前と右後ろ、または、台車部１６の右前と左後ろの２か所に配置されてもよい。
【0067】
また、荷重測定部１１２は、４か所よりも多く配置されてもよい。荷重測定部１１２の配置数を増加させることで、給電プラグ８の姿勢をより詳細に把握することが可能となる。
【0068】
また、荷重測定装置１００のロードセル１１０は、上部支持体５０および下部支持体５２の側方に位置する。このため、荷重測定装置１００は、ロードセル１１０が上部支持体５０と下部支持体５２との間に配置される態様と比べ、台車部１６の上下寸法を小さくすることができる。その結果、高さが制限される作業環境においても、プラグ交換装置１０を用いることが可能となる。
【0069】
また、荷重測定部１１２は、複数のロードセル１１０によって検出される荷重バランスの時間変化を監視する荷重監視部１２０をさらに備えてもよい。
【0070】
図７は、荷重測定装置１００の荷重監視部１２０を説明する図である。荷重監視部１２０は、制御部１２２および報知部１２４を含む。制御部１２２は、中央処理装置、プログラム等が格納されたＲＯＭ、ワークエリアとしてのＲＡＭ等を含む半導体集積回路から構成されるコンピュータである。制御部１２２は、プログラムを実行することで、荷重の監視にかかる所望の機能を実現できる。
【0071】
制御部１２２は、作業者などからの荷重測定の開始指示に応じて、所定制御周期毎に各々のロードセル１１０から荷重測定結果を取得する。つまり、制御部１２２は、ロードセル１１０ごとに、荷重の時間推移を取得することができる。制御部１２２は、ロードセル１１０ごとに、荷重の時間変化量を導出する。
【0072】
制御部１２２は、ロードセル１１０ごとの荷重の時間変化量に基づいて、上部支持体５０にかかる荷重バランスの時間変化が正常であるか否かを判断する。制御部１２２は、例えば、いずれかのロードセル１１０における引張荷重の時間変化量が所定閾値以上となった場合、荷重バランスの時間変化が異常であると判断する。荷重バランスの時間変化が異常である場合、制御部１２２は、報知部１２４にその旨を報知させる。報知部１２４は、例えば、表示装置または放音装置などである。
【0073】
このように、荷重監視部１２０は、荷重バランスの時間変化を監視することで、給電プラグ８の姿勢が正常ではないことを、確実および早期に作業者に認識させることができる。その結果、作業者は、位置調整装置３０による位置調整、または、上部支持体５０に対する給電プラグ８の装着状態の調整など、給電プラグ８の姿勢を正常にさせる対応を早期に行うことが可能となる。
【0074】
また、制御部１２２には、ロードセル１１０の位置、引張荷重、給電プラグ８のずれ方向、および、給電プラグ８のずれ量が関連付けられたデータベースが、予め記憶されてもよい。制御部１２２は、引張荷重の時間変化量が所定閾値以上となったロードセル１１０があった場合、そのロードセル１１０の位置および引張荷重をデータベースに当てはめて、給電プラグ８のずれ方向およびずれ量を導出してもよい。そして、制御部１２２は、給電プラグ８のずれ方向およびずれ量を、報知部１２４に報知させてもよい。これにより、作業者は、より正確に給電プラグ８の姿勢を把握することができる。
【0075】
また、制御部１２２は、ロードセル１１０で検出された荷重を、ロードセル１１０ごとに、表示装置にリアルタイムに表示させてもよい。また、制御部１２２は、ロードセル１１０で検出された荷重から給電プラグ８のずれ量を逐次導出し、当該ずれ量を表示装置にリアルタイムに表示させてもよい。
【0076】
図８は、給電プラグ８の挿入時における水平倣い機構３６の作用の一例を説明する図である。図８Ａは、水平倣い機構３６の作用前の一例を示す。図８Ｂは、水平倣い機構３６の作用中の一例を示す。図８Ｃは、水平倣い機構３６の作用後の一例を示す。給電プラグ８は、前端部の外縁に面取り加工が施されているとする。
【0077】
図８に示すように、給電プラグ８を挿入孔６に前後方向に挿入するとき、給電プラグ８が挿入孔６に対して左右方向に位置ずれしている場合を考える。この場合、当該位置ずれが原因で、給電プラグ８の挿入動作に伴って、給電プラグ８が挿入孔６から左右方向の反力を受ける。
【0078】
より詳細には、図８Ａの白抜き矢印で示すように、給電プラグ８を挿入孔６の入口に接近させ、給電プラグ８における面取りされた左前端が挿入孔６の入口の縁に当たったとする。しかし、給電プラグ８の挿入が継続されるとする。そうすると、挿入孔６の入口の縁が給電プラグ８の左前端の斜面に沿って相対的に滑るような力が生じる。それにより、図８Ａの実線の矢印で示すように、給電プラグ８には、右方向の反力が与えられる。
【0079】
上述のように、給電プラグ８を支持する台車部１６に連結されるレールフレーム部１４と、ベース部１２との間には、水平倣い機構３６が設けられている。このため、給電プラグ８に与えられる右方向の反力によって、給電プラグ８、台車部１６およびレールフレーム部１４は、一体となってベース部１２に対して右方向に滑る。そうすると、図８Ｂで示すように、挿入孔６に対する給電プラグ８の左右方向の位置ずれが減少していく。
【0080】
そして、図８Ｃで示すように、給電プラグ８の側面が挿入孔６の入口の縁に当たると、給電プラグ８の前端部が挿入孔６内に挿入される。
【0081】
また、給電プラグ８の挿入中に給電プラグ８の前端部が左右方向にずれたとしても、給電プラグ８、台車部１６およびレールフレーム部１４は、一体となってベース部１２に対して給電プラグ８の位置ずれを解消する方向に相対移動する。このため、図８Ｃの実線の矢印で示すように、給電プラグ８は、水平倣い機構３６によって、挿入中の左右方向の位置ずれが自動的に修正される。つまり、給電プラグ８の挿入動作に追従して、レールフレーム部１４が左右方向に従動して、左右方向の位置ずれが自動的に補正される。
【0082】
したがって、水平倣い機構３６を有する位置調整装置３０によれば、片持ち梁状に支持された給電プラグ８（支持対象物）の位置を調整可能となる。そして、水平倣い機構３６によれば、作業者による位置調整の精度が低くとも、位置ずれを抑制および修正することができる。このため、位置調整装置３０では、給電プラグ８の挿入を容易に行うことができ、短時間で挿入作業を行うことが可能となる。
【0083】
なお、給電プラグ８の上前端または下前端が挿入孔６の入口の縁に当たる場合などには、作業者は、上下位置調整機構３２の調整を行ってもよい。これにより、給電プラグ８の上下位置、または、給電プラグ８の前後方向の水平面に対する傾斜が修正される。
【0084】
以上、添付図面を参照しながら実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
【0085】
例えば、上部支持体５０には、給電プラグ８と接続される前面とは反対側の後面側に、カウンターウエイトが設けられてもよい。この態様では、給電プラグ８を支持する上部支持体５０にかかるモーメント荷重が、カウンターウエイトによって相対的に減少する。これにより、ロードセル１１０に作用する引張荷重のレベルが下がり、測定レンジが小さいロードセル１１０を用いることが可能となる。
【0086】
また、上部支持体５０および下部支持体５２は、例えば、ゴム材などの緩衝材を間に挟んで締結部材７６で締結されてもよい。また、上部支持体５０の前面にゴム材などの緩衝材が設けられ、給電プラグ８は、緩衝材を介して上部支持体５０に装着されてもよい。
【0087】
また、プラグ交換装置１０は、給電プラグ８の交換の際に、挿入孔６の近傍に仮設される。しかし、プラグ交換装置１０は、挿入孔６の近傍に常設されてもよい。
【符号の説明】
【0088】
８ 給電プラグ
５０ 上部支持体
５２ 下部支持体
１００ 荷重測定装置
１０２ 上側張出部
１０４ 下側張出部
１０６ 上側自在継手
１０８ 下側自在継手
１１０ ロードセル
１１２ 荷重測定部
１２０ 荷重監視部
５０ 上部支持体
５２ 下部支持体
１００ 荷重測定装置
１０２ 上側張出部
１０４ 下側張出部
１０６ 上側自在継手
１０８ 下側自在継手
１１０ ロードセル
１１２ 荷重測定部
１２０ 荷重監視部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】