日本包装学会誌 Vol.20 No.2（2011）

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るようになって間もない黎明期に、どのよう輸送環境調査の今昔な計測機器が使われ、どのようにして輸送環境調査が実施されたのか、先人がどのように

１． はじめにして必要な知識を習得し、規格の作成を行っ輸送環境に適合した包装を開発するためにたかの一端を紹介する。これから輸送環境調は、輸送環境と対応した包装貨物試験規格が査を行おうという技術者諸君に、十分な知識なければならない。輸送環境は年々歳々変化の必要性を認識して頂ければ幸いである。

し続けるものであり、試験規格もこの変化に追随して、変更する必要がある。そのために

２． 輸送環境調査の必要性の認識は数年に一度は輸送環境調査（輸送試験）を日本の民間企業が輸送包装に注力し始めた行って、その時々の輸送環境にマッチした試1965 年頃といえば、発泡ポリスチレン（EPS）験規格を策定することが必要となる。
輸送環境調査の手法の基本部分は、50 年前が包装用緩衝材として使われるようになったから変わっていない。大きく変わったのは、ばかりで、最先端の包装技術が採用されてい調査に利用する計測装置／機器類と、解析にた家電品の包装でさえ、木箱と木毛の包装か利用されるコンピュータの進化である。計測ら段ボールと EPS の包装への切り替えが行わ装置／機器類が進化したことにより、データれ始めた時代であった。それまで使われてい採取及び読み取りは非常に簡単になった。また自然素材の緩衝材が、石油化学由来の素材た、入手できるデータの質と量についても、である EPS に変わっても、現場の包装設計者飛躍的なレベルアップが実現した。採取したはそれまでの経験に基づいて試行錯誤によるデータの解析も、パソコンを利用して簡単に包装開発を行っており、緩衝設計の理論体系実施できるようになった。といえるものは存在しなかった。

上記した機器の進歩のおかげで、輸送環境米国では時を遡ること 20 年の 1945 年に、調査に関する基本的な知識が無くとも、それベル電話研究所の Raymond D. Mindlin 氏がらしいデータを得ることができるようになっDynamics of Package Cushioning１）という研究たため、十分な基礎知識を持たないまま輸送論文を発表した。この論文は、それまで確立環境調査を実施して包装貨物試験の規格策定されていなかった緩衝設計のための理論的なを行っている場合があり、誤った理解に基づ根拠を明確にしたものとして、米国の技術者いて実輸送とはかけ離れた試験規格を作成しに広く受け入れられたが、日本にこの情報がてしまう例や、不適切な規格のせいで無駄な広く知られるようになったのはかなり遅く、包装を行っている例が散見される。

1964 年になって豊田、渡辺両氏による論文の本稿では、我が国で輸送環境調査が行われ解説書２）が「包装と材料」誌に掲載されて初めてこの情報が一般に知られることになった。

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輸送環境調査の今昔

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この解説書は元の論文の内容を伝えるだけで関しても頼るべきものは JIS しかないというなく、その周辺知識についても分かり易い説状況であり、また社内規格が存在する場合も明を加えたもので、当時の技術者の多くは、根拠が明確でないものが殆どで、輸送事故がこの解説書によって緩衝設計に関する基礎理生じるたびに試験項目が変更・追加されると論が存在すること、この理論に基づいた数値いう状況にあった。先進的なメーカーでは海解析を行えば最適緩衝設計ができる可能性が外の規格などを参考にして社内規格の見直しあること、適正包装設計のためには試験方法を行おうとしたのだが、基礎となる国内の輸と試験条件についての十分な理解が必要であ送データが存在していないという状況では見ることなどを知ることになったのである。

直しもままならないということが判り、自力適正な緩衝設計を行うためには図１に示すで輸送環境調査を行う以外にデータの入手方ように、製品の強さと外力の大きさが判って法がないということで、一部メーカーが自社いなければならない。製品の強さについてはスタッフによる物流環境調査を行い始めたの原則として製品設計者が作成する包装設計依である。

頼書に（信頼性は別として）記載されており、その当時、輸送環境計測のやり方や解析方

包装材料のデータに関しては、材料メーカー法に関して参考となる文献３）４）は非常に少なに依頼してデータを提供してもらうことで対く、計測データが発表されている文献５）もほ応が可能であったが、輸送環境データに関しとんど無いに等しい状況であった。発表されては、それが包装設計条件決定の大元であるているデータも荷扱い衝撃に関するものは殆にもかかわらず、自社で計測したデータを保ど無く、国内の輸送機関の荷台振動に関して有している企業はほとんど無く、試験規格には振動周波数と加速度値（ピーク値か RMS値かは不明）のみ、しかも数少ない発表データは総て同じもので、日通総研が調査した計測結果が転載されているという状況であった。
そのため輸送試験は試行錯誤の連続で、失敗を繰り返す事によって知識を蓄積するという方法で推進することになった。
輸送環境調査は衝撃計測と振動計測で、実施方法、使用する計測機器、解析方法等が大きく異なっている。そのため、両者を個別に採り上げることにし、まず荷扱いによる衝撃計測から話を進めようと思う。

図１ 製品強さ、外力の大きさ、包装の保護性の関係－ 130 －日本包装学会誌 Vol.20 No.2（2011）

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３． 衝撃計測を目的とした輸送環境調査

ようとしても、各衝撃の発生地点の特定はできないという問題があった。

当時、衝撃計測を目的とした輸送環境調査

衝撃発生の状況と発生時刻双方のデータをでは、機械式の輸送用小型衝撃記録計が利用知るために、一つの試験品に両方の測定器をされた。輸送用小型衝撃記録計には、記録用組み込んで試験を行う方法もあるのだが、計紙を時計で送る方式のもの（時計送り記録計測器だけで重量が３kg 程度になってしまい、／図２）と、衝撃が加わると衝撃値の記録が大きな試験品でないと取り付けができないこ行われると同時に記録用紙が送られる方式のとと、データ解析の手間が２倍以上に増えてもの（衝撃送り記録計）の２通りが存在した。

しまうことなどのためにこの方法が採用されこの２種類の機器は、それぞれ全く異なったることは少なく、どちらか一種類の記録計だ特徴を備えている。

けで計測を行うのが普通であった。そのため、当時の輸送環境調査で計測したデータの精度は、近年の計測器を利用した環境調査に比べれば、かなりレベルが低いというのが実態であった。
データ解析の方法についてもいろいろな問題が生じた。具体的には機械式衝撃記録計の読み取り、一つの落下データと次の落下データの境界の判断、稜・角落下の解析方法、加図２ 輸送用小型衝撃記録計

速度データから落下高さへの変換及び、落下（３方向、時計送り）高さと発生回数の関係の解析方法である。機

時計送りの機器では衝撃発生時刻の特定が械式衝械撃記録計では衝撃データはワックスできるので、輸送ルートと経由時刻の情報とを塗ったスタイラスペーパーという記録紙上衝撃記録の関係を調べることによって、衝撃に記録される（図３参照）。記録感度は 50G

発生地点の特定とそこで生じた衝撃の大きさの把握は可能であるが、紙送りの早さが遅いため、１分程度の間隔で生じた衝撃は一つの衝撃であるかのように記録され、具体的な衝撃の発生状況が把握できない。
これに対し衝撃送りの機器では衝撃が発生した状況は把握できるが、発生時刻が記録できないため、輸送ルートの情報と衝撃記録の

図３ スタイラスペーパーの記録の例

関係を調べることによって発生地点を特定し（１方向、衝撃送り）－ 131 －

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用の場合で２mm／10G だから、発生加速度

倒による衝撃を落下高さと誤認する可能性がを正確に読み取るのは困難である。読み取り高い。また記録計の紙送り方式がラッチ機構精度を上げるため、大倍率のルーペを使用しであるため、衝撃の状況によって送り幅が大たり、拡大スコープを使用することで対応しきく変わることがあり、同じ衝撃が加わったたが、計測器に過大な外力が加わったときゼ場合でも記録波形の見かけが大きく異なったロ点ズレが生じることや、記録紙への記録さものになることがある。その対応策として、れる線の太さが十分細くはないことなどの問

落下角度をいろいろ変えて等価落下試験を実題を解決することはできず、結局十分な読み施し、同じ条件のデータを繰り返し測定する取り精度を得ることはできなかった。

ことにより、どのような姿勢で落下したとき落下データと落下データの境界の判断は、にどのような記録波形（上記のとおり衝撃の非常に困難であった。一回の落下データは、加速度波形とは全くの別物である）が得られ包装品が床面に接触したときの衝撃の波形るかを確認し、記録データの分類を行うとい（加速度波形とは全くお別物である）だけでう方法が考案された。この方法を採用するこなく、その後のリバウンドや転倒の衝撃の波とにより、落下高さ及び落下角度についても形も記録する。落下方向や高さによって、一かなりの精度で把握できるようになった。

回の落下によって生じる波形データの数は異なったものとなるため、どの波形からどの波形までが一組のデータなのかを判断することは、非常に困難であった。この判断を正確に行うためには、いろいろな高さからいろいろな方向の落下を行って落下時の波形モデルをリスト化しておき、輸送試験で得られたデータをこのリストとつきあわせて判断する以外に方法がなく、非常に手間がかかることであったが、かなりの精度でデータを解析することが可能となった。
稜・角落下の解析については次のような問題があった。落下が面落下である場合には、最図４ 角落下時の記録波形

大衝撃は落下時点で生じるので、その衝撃を換算したものが落下高さと判断すれば問題な最大の欠点は、等価落下試験の回数が多くいのだが、稜落下や角落下では図４に示すよなることと、実データの解析が面倒で時間がうに、地面への衝突時に生じる衝撃よりも、かかることであるが、精度を重視するためにその後の転倒時の衝撃の方が大きいため、転は仕方がないということで、この方法で解析－ 132 －

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包装アーカイブスを行った例は多い。

生じにくいポリエチレン製緩衝材が適してい

当時は落下高さと発生回数の関係についること、受圧面積は最適緩衝効果を示す面積て、どのような分布になっているかという報よりも大きくした方がよいこと、包装の外観告が殆ど発表されておらず、わずかに公開さはどのようにすべきかなど、技術レベルの問

６）れていた資料 には両者の関係が指数関数で題のみならずノウハウに区分される事項まで、表されると説明されていた。筆者はこれと異

当時輸送試験に携わったメンバーは、様々ななった考えを持っていたため、その当時、数情報を実地で覚えることになった。

値が公開されていた輸送試験データすべて

その後各社が独自に自社試験規格策定の（合計５組）と、筆者が実測した 11 回の輸送ための輸送環境調査を実施したが、結果を利データ、合計 16 種類のデータについて、対数用して作成される包装試験規格が社外秘とな正規分布やワイブル分布など各種の分布と、る性質のものであるため、輸送試験のデータ指数関数や無理関数など各種の関数式との適が公表されることは殆どなく、仲間内の情報合性を相関係数で比較することにより検証をとして「あの会社が輸送試験を行ったようだ」行い、分布関数としてはワイブル分布、回帰などという噂が時々流れるだけという状況が式としては指数関数と無理関数を組み合わせ続いた。衝撃計測を目的とした輸送環境調査

た複合関数の適合性が最も優れていることをのデータが、研究発表会などで一般向けに公確認した７）８）。この結果は日立社内での包装表されることは、現在でも非常に少ないとい

貨物試験制定のための基礎資料として利用さうのが実態である。

れたほか、社外への情報提供などにより、各種輸送環境調査で、データ解析に利用された

４． 振動計測を目的とした輸送環境調査という情報も得ている。
輸送中に生じる衝撃を正しく計測するため

当時トラック等の荷台振動計測を目的としには、計測器の扱い以外にもいろいろな知た輸送環境調査で使用された計測機器として識・ノウハウが必要である。当時はそれらのは、振動計測機器（振動計又は動ひずみ計）知識やノウハウを得るための解説書が存在しとデータレコーダを組み合わせた大がかりなておらず、試行錯誤でやり方を覚える以外に振動計測システムが利用されていた（図５）。

方法がなかった。たとえば、試験に用いる試
験品は、実製品ではなく製品を模擬したダミーを使う必要があること（実製品を使用すると共振の影響で正しいデータを得るのが難しい）、ダミーの特性が計測データに与える影響、ダミーの製作のポイントなどを覚え、さらに緩衝材は繰り返し応力を受け手も特性変化を－ 133 －

図５ 輸送振動計測システム

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幸いなことに、振動計測機器やデータレコして、トラックに計測機器を積み込んで、様々ーダなど必要とされる計測機器に関しては、なコースを走り回って、機器についての知識機能や精度など輸入品と比べても遜色ない特に習熟するという段階からスタートせざるを性を備えた国産の計測機器が開発され市販さ得なかった。そういった状況であったことかれていた（図６、図７）が、輸送試験のやり方、ら、この当時輸送環境調査に取り組んだ技術

計測器の取り付け位置、データ採取の方法、者は、様々な経験と失敗を積み重ねることにデータ解析法など、基本となる情報は殆ど知より、加速度センサの取り扱い方、センサケられておらず、まず機器の取り扱いを覚えるーブルの引き回し、接着材の種類が計測デーこと、測定技術に習熟することなどを目的とタに与える影響、トラック荷台の計測位置による振動状況の違い、振動計測に伴うトラブル対策のため事前に十分すぎるくらいの準備をしておく必要があることなど、実際の輸送環境調査で必要となる様々な知識を習得していったのである。
輸送中の振動に関しては、1972 年ソニーの大場氏が、S-N 曲線を利用して材料の疲労破壊の観点から振動試験条件を決定するという画期的な論文を発表した９）（図８参照）。この

図６ 当時使用した動ひずみ計

論文により、振動データに基づく試験規格の決定方法の考え方が明確化された。この論文の基礎となったのは MIL 規格３）の中の記述であるが、日本では十分に理解されていなかった内容を、同氏が具体的な内容を含めて発表したことにより、振動に関する輸送環境調

図７ オープンリールタイプの車載用データレコーダ

図８ S-N 曲線と疲労蓄積－ 134 －

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査についても基本的な知識が理解されること規格の改定を実施していった。になった。

さらに社内の各工場の製品を対象として輸残念なことに、当時の振動試験装置の水準送試験を繰り返し、輸送環境を把握すると共ではランダム加振試験を実施することが簡単に、制定根拠が明確でない社内の試験規格のではなかったため、論文の内容も十分な議論改定を実施した。現在の㈱日立製作所の包装を尽くしていなかったが、考え方の方向性は試験規格は、この時代に改定した規格がベー明示されていた。当時の研究者はこの論文にスとなって継続しているものが殆どである。

基づいて考え方を発展展開させることにより、実用的な試験規格を制定する方法を模索し新５． デジタル計測機器の出現と今後の変化しい考え方を整理していった。現在も行われている振動試験条件決定の方法は、この時期に固まったといえる。

輸送環境の計測手法を大きく変化させたのは、デジタル計測機器の出現である。デジタ

このころ以降、輸送試験の重要さが技術者

ル計測機器が出現したことで、それまで最大に認識されたこともあって、輸送中の振動計のネックであったデータ読み取りの苦労はな測に取り組もうとする企業が増加したのだが、くなり、アナログの時代とは全く異なったデ振動データの計測には多くの費用と時間がかータ解析を行うことにより、輸送環境を高精かることと、計測したデータを利用して振動度で把握することが可能になった。

試験規格を策定するためには、振動と統計と輸送中の衝撃に関しては、従来の機械式小数学に関する知識を備えた技術者が必要であ型衝撃記録計に変わって、デジタル衝撃記録り、上記した要求事項をすべてクリアできる計が登場した。デジタル衝撃記録計は加速度企業はあまり多くないというのが実態であっ波形をそのまま記録できるだけでなく、衝撃た。この状況は、各企業が若手の優秀な技術発生の日時を秒単位で正確に記録できると共者を包装部門に投入するようになった 1980に、温湿度をも同時に記録することができる。

年代以降改善され、研究成果が発表されるよ

測定可能期間も本体のみで 30 日、外部電池をうになった。1980 年代の半ば以降、輸送中に併用すれば 60 日程度の連続計測が可能であ包装品が受ける振動や衝撃に関して、いく例る（現時点で動作期間が最長である衝撃記録

１０）

計は、本体のみで 100 日の連続計測記録が可かの見るべき研究成果が発表されている
１１）１２）。

能である）。また機種によって差があるが、デ筆者が所属していた日立製作所では、1971

ータ解析ソフトに関しても、PSD 解析や SRS

年に輸送中の振動計測と試験規格化の研究を解析、落下高さと落下方向などの解析機能を開始し、自社製品の輸送ルートの振動計測と備えている。機種によっては落下中の姿勢の規格化の検討を繰り返した後、1980 年以降、解析まで行えるソフトが添付されている。図各工場の包装試験規格の見直しを行い、順次９に最近のデジタル衝撃記録計の外観を示し－ 135 －

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載しているが、このメモリ量は A/D 変換：12bit、計測方向：三方向、サンプリングレー
ト：１ms を想定した場合、60 時間分の振動データを連続記録することができるという大きさなので、荷台の振動計即には十分なスペックを備えているのである。
さらに最近では、GPS との連動が可能な衝撃記録計が増加しており、GPS を内蔵した衝撃記録計まで登場している。GPS と衝撃記録計が連動すれば、衝撃発生位置と時刻をもピンポイントで把握できる訳であり、輸送中の振動計測も一昔前とは様変わりした状況にな

図９ デジタル衝撃記録計っている。
振動計測に関しては、データレコーダにデ輸送試験データに基づく包装試験基準決定ータを記録し、ラボで PC を利用して解析をの方法は、ある程度固まったと考えている１３）。

行うというシステム化された計測方法の場合今後は定期的に輸送環境の調査を行って、規は、計測機器がデジタル化されたことによる格の見直しを行うことと、グローバル化が進大きな変化はないといえる。データレコーダ

む中で、海外の輸送環境を積極的に調査するがアナログ記録であった時代も、PSD 解析なことが必要と思われる。これからの若手の活どはアナログデータをデジタル化してから行躍に期待するところ大である。っていたためである。変わったのは、計測データが最初からデジタル化されているため、

６． 参考文献

アナログ－デジタル変換が不要になって手間が減少したことと、データがファイル化され１）Raymond D. Mindlin：Dynamics of Packageているため管理が容易になったこと、パソコ

Cushioning

Telephone

Systemンが活躍する場が増加したこと位である。但Technical Publication monograph

B-1369

し解析ソフトの機能は大幅に向上しており、Oct.（1945）

従来はできなかった解析が可能になっている。

２）豊田実、渡辺綱紀：緩衝包装の力学的な考え方、包装と材料、8-80（1964）～9-96

もう一つの大きな変化は、衝撃記録計のメ（1965）

モリ量が大きくなってきたため、デジタル衝
撃記録計で振動計測を行うことが可能になっ３）星野茂雄、豊田実：緩衝包装設計ハンド
ブック、日本生産性本部 (1969)

たということである。現在最大記録容量を誇るデジタル衝撃記録計は１GB のメモリを搭

Bell４）国際機械振動研究所編：IMV TECHNICAL－ 136 －

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REPORT (1971)

10）山口誠：包装貨物の落下中における衝撃５ ） MIL-Standard-810C ： Environmental Test

値と落下テスト条件、第 19 回包装研究発
表会要旨集 (1987)

Methods and Engineering Guidance６）青木松三：試験輸送中に発生した衝撃に

11）河野澄夫：輸送シミュレーションの開発

対する評価方法、全日本包装技術研究大会予稿集と食品輸送技術改善への応用 (1987)
12）具足島良昭：ランダム振動導入事例、包７）長谷川淳英：流通過程で生じる振動と衝撃データの数式化、第 19 回包装研究発表

装技術、26(19)、991-1001 (1988)
13）長谷川淳英：輸送試験データに基づく包会要旨集 (1987)

装試験規格の決定、日本包装学会誌、

８）Kiyohide Hasegawa：Analysis of Vibration

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and Shock Occurring in Transport System、
Package Technology and Science、２、69-74
長谷川技術士事務所 長谷川(1989)
９）大場武雄：トラック輸送の等価再現振動、
第 10 回全日本包装技術研究大会予稿集(1972)－ 137 －淳英