JP6588671B1 - 椅子用体重計 - Google Patents
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Abstract
Description
に異なるものである。特許文献2は、車椅子用体重計で、体重計そのものに車椅子が載るもので明らかに異なる。
一方、人は、同じ姿勢を保っているわけでない。4点支持の体重計と、支える平板とが上下の別構造となるので、支持点の位置がずれ、平板から外れる可能性、さらには上の体重計が椅子から滑り落ちやすいという課題も解決しなければならない。小さな移動量に対しては、平面方向の2方向の移動制限機能が有効である。上下方向にも離脱、落下防止の移動制限をする必要がある。これらは載荷時に荷重分担しないこと、精度に影響しないことが重要である。すなわち、上下方向の移動制限機能は、強い材料が介すると荷重分担して体重計が正確な値を表さず、小さめの値を表示してしまうということである。そこで、3次元方向に体重計の移動を制限できること、下方向の載荷時変位で荷重分担しない柔軟材とすることで課題が解決できる。
さらに、滑り落ち防止、落下防止の観点から、2重の安全装置を用意するとよい。3次元方向の移動制限装置は体重計の底板表面と平板表面に接着剤で接着させるとして、繰り返し使用や、経年劣化で化学的接着力が落ちること、想定外の力がかかることも考慮するとよい。そこで、鎖、ワイヤー、PC鋼線などで体重計の側面部、底板部などと下の平板とを物理的に連結しておくと2重安全装置となる。椅子用体重計はそのままの着座では硬いため、尻に敷くクッション、座布団を用意すれば快適性は維持できる。また、その厚み相当で着座面が高くなるが、椅子自体の高さ調整装置ネジ部で低くなるよう調整すればよい。言わずもがな、服装の荷重が入った計測値であることを承知しておかなければいけない。夏冬でその辺を誤差とおおらかに考えるか、さもなければ、自宅で着衣前後の体重を測り、値を調整、補正する必要がある。
こうしてみると、オフィスの既存の椅子でなくとも、新しい椅子では最初から座面の形に合わせて、フィットした椅子用体重計を作り出すことができる。体重50kgから80kgを標準として、その体重がかかった時の沈下量、椅子の座面の沈下形状、クッションの沈下時形状を予想、疑似して、平板をフィットした形状にした新しい椅子用体重計とすることができる。すなわち、両サイドが高い座面の椅子では、平板の中央が空中に浮いた状態となるところを、あらかじめその沈下分について平板の底を膨らませておくことができる。平板の底面を体重がかかった時の椅子の着座面にフィットするように加工した支持盤とすることができる。さらには、新品の事務用椅子に、この椅子用体重計を着座部内に内蔵した一体型事務用椅子体重計とすることも職場環境を一変させることができるといえる。
剛な平板とは、耐荷重性を有し、本来の体重計の精度を損なわない支持点部での可撓性、変形許容範囲にとどめた平板で、基本形状は長方形状である。
ここで、クッションをバネとすれば、バネの伸び、縮みは荷重に正比例するというフックの法則P=kδ(P:荷重、k:バネ係数、δ:たわみ)を利用することができる。平板の剛性は、EI=M/P(E:弾性係数、I:2次モーメント、M:モーメント、)で求められる。体重をPとして、最悪の場合を仮定すると、体重が机側に前のめりにかかり、4点支持が偏って2点支持になったとする。その場合の平板の有効幅は10cmで荷重分担するとする。尻体重が2支持点に1/2均等にかかるとすると支持点荷重はP/2である。下の剛な平板の長辺幅、支持点間距離をLA=40cm、上の4点支持の体重計の2点支持点間隔をLB=25cmとすれば、平板の着座部支持点から4点支持体重計の支持点までの距離は、LC=(LA−LB)/2=(40−25)/2=7.5cmとなる。これらから、着座面の中央が高い椅子では、中央が頂点となり、バネクッションで受けるとして、最大モーメントは、−(P/2)*LB=−P*LB/2、張り出し部たわみが(P/2)*(LB/2)*(LB/2)*(LB/2)/3EI、着座面の両外側、両サイドが高い椅子では、
最大モーメントは、(P/2)*LC=P*LC/2、中央たわみが(P/2)*LA*LA*LA*(3*LC/LA−4*LC*LC*LC/LA*LA*LA)/24EIとなる。
ここでさらに、体重計を直下で受けもつ平板の寸法を、LA=40cm、短辺を30cmとし、100キロ体重の人が載った場合、机側に前のめりに偏って4点支持から2点支持となったとし、平板の有効幅を支持点から短辺方向の端部までの距離5cmと同じ距離が、支持点内側に有効に荷重を受け持つとすると、2倍の10cmとなる。ここでまず、平板の材料を弾性係数が明らかな鉄、木材とし、鉄板はE=2,100,000kg/cm2、木材はE=100,000kg/cm2、許容応力度は鉄板1,800kg/cm2と木材1,000kg/cm2であるので、板厚を各1cmとすれば、中央が高い椅子では、張り出し部たわみは、鉄板で0.0186cm、木材で0.391cmとなる。応力度はσ=M/Z(Z:断面係数、b:有効幅、h:板厚)なので、−(100*25/2)/(b*h*h/6)=−750kg/cm2で、両者とも許容応力度内であり安全である。さらに、両外側の両サイドが高い椅子では、中央たわみは、(100/2)*40*40*40*(3*7.5/40−4*7.5*7.5*7.5/40*40*40)/24EIで、鉄板の中央たわみが0.0204cm、木材が0.429cmの沈下となる。沈下の許容量値を0.1cmとすれば、板厚は、鉄板が1cmで十分大丈夫、木材の1cmでは超過するといえる。ここで、0.1cmを逆算すると、必要な板厚は、鉄板で0.63cm厚、木材で1.63cm厚となる。以上、これら鉄板と木材の値を参考に目安として、適用性の高いプラスチック材を探してみる。家庭用プラスチックまな板が丁度よさそうである。その厚みは1.3cmから1.5cmである。プラスチック材は弾性係数にばらつきがあるものの、これら鉄板、木材の中間値で、かつ経済性、加工性に優れるため実用上最も優位にあるといえる。たわみによる沈下量も、椅子のクッション高さ内で収まると考えられる。
つぎに、上下左右の3次元方向に移動制限となる方法は、機械的なもの、鉄板のような硬い物理的ストッパー、物理的ストッパーを別個に組合せたものではぎこちない動きになる。上下方向には、引張りに強いピアノ線、鎖が有効だが、平板に穴を明けて固定する必要がある。そこで、動き、変形に柔軟に滑らかに追従する弾性系のストッパーとし、横変形追従性があり、かつ上方向に移動量追跡性、下方向に体重荷重を分担しない柔軟性が必要で、中央の1個、4隅の4個などで移動、落下防止性能を満足することができる。体重計の底板下面と平板の上面に十分な接着面積を要するため。体重計と平板との各固定は接着剤によるとする。次に材料選択である。条件として、繰り返し変形に復元性の高い材料、逸脱、引張りに強い材料、下方向に荷重分担しない柔らかい材料、そして底板と平板との接着性、定着性の良い材料である。柔らかいゴム、シリコンなどのプラスチック材があげられる。コイル、バネも考えられるが、面接着ができなければ適材とは言えない。プラスチック蛇腹、柔らかいゴム、ハチの巣状のハニカムプラスチック、スポンジ、シリコンのプラスチック材が適材と考える。これらの上下2面を体重計底板と平板に接着剤で接着する。配置位置となる接着位置は、中央1箇所または4支持点の周りの4箇所、もしくは4隅近くの4箇所となる。4支持点間の中間でも良い。4支持点周りでは、なかを中空として各支持点を取り囲むように4個配置しても良い。特にプラスチック蛇腹ではそのように適用できる。また、落下防止装置として、ピアノ線、鎖で体重計と平板を連結することも不意の落下防止に有効といえる。
また、剛な平板の上表面に、4点支持の長方形状の体重計を囲むように長方形状の窪み(図8)を設けて、あるいは4支持点の周りに円状の窪みを設けて移動、落下し難くすることも安心感があり、可能である。体重計の沈下時の傾き、変形で窪みの壁と体重計の枠とが接触しないよう離隔を適正に保つ必要がある。この場合も両足は持ち上げなければならないので、太ももの下部が椅子用体重計部分に触れないようにする必要があり、窪み分で体重計の高さが低くなることが必ずしも有効に働くとは言えないところがある。かつ、窪み分の平板の板厚が薄くなることから平板の板厚を増す必要もある。反面、不安定さが少し緩和できること、厚さが5cmの厚めのアナログ体重計の場合は、窪みに格納できるので有効となる可能性がある。新規開発の着座面内の体重計内蔵の一体型体重計付椅子には有効である。椅子の剛な底板で4点支持の荷重を受けるとすれば、剛な平板の役割とすることも可能である。
さらに、新規開発として、新品の事務用椅子に取り付ける椅子用体重計で、4点支持の体重計と下の剛な平板を、着座のクッション内に内蔵した一体型で、いわゆる椅子のクッションは、内蔵した体重計の上表面の上部、または一体化した椅子の着座面の座布団で取るとした、椅子用体重計を内蔵した一体型事務用椅子(図9)が期待できる。剛な平板の役割ができる椅子本体の底板で4点支持の体重計を受けるとすることも可能である。
2事務用椅子
3高さ調整用ネジ部
4オフィスワーカー
5床から持ち上げた両足
6座布団
74点支持の体重計
8両尻
94点支持の体重計の着座面
10椅子の着座面
114点支持部
12剛な平板
13面取り部
143次元方向の移動量制限機能、装置
15鎖による落下防止装置
16剛な平板の上表面に長方形状の窪みを設けた4点支持の体重計の格納部
17下面中央がやや窪んだ形状の剛な平板
18下面中央がやや膨らんだ形状の剛な平板
19マット
20クッション部
21バネ、クッション部
22椅子の底板
23着座部カバー
Claims (3)
- 着座部に柔らかいクッションを有する椅子用の、4点支持の体重計とその4点を直下で支持する平板でなる椅子用体重計であって、前記平板は、上表面が平らで、測定誤差をもたらす前記平板の中央たわみ、または張り出し部たわみを0.1cm以下に抑え、前記平板の下表面は、着座時の着座部の沈下形状にフィットすることを特徴とする下部に前記平板を有する椅子用体重計。
- 前記4点支持の体重計が前記平板と離れて落下しないよう、また大きく移動しないように、前記4点支持の体重計と前記平板との間で3次元方向の移動制限機能を有し、前記移動制限機能は圧縮の鉛直方向には荷重分担しないとしたことを特徴とする請求項1に記載の椅子用体重計。
- 柔らかいクッションの椅子の着座部断面内に、4点支持の体重計とその下の剛な平板、または椅子本体の剛な底板との間で鉛直荷重を分担しない3次元方向の移動制限機能を有する椅子用体重計を一体として内蔵したことを特徴とする体重計内蔵型椅子。
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