JPS622101A - 歪計測器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は計測対象物の動的な歪変形を迅速かつ簡単に計
測できる歪計測器に関するもの、であり。

とりわけ人体など、計測対象物が柔軟でありしかもその
変形量が大きい場合に適用するに好適な歪計測器に関す
るものである。

［従来の技術１ シューブの木型設計や、衣服の型のブザ・イン設計を行
うに際しては、静止状態におけるモデル（人体）の寸法
を正しく測定する必要があることは当然であるが、履き
やすい或いは着心地のよいなど機能性に優れたシューブ
や衣服の製作を行うには、モデルが種々の動作をなして
いる動的状態における１人体各所の静止状態からの変形
量、即ち歪み、を正確に測定すべきである。

しかも、このような歪みは、モデルが一定のポーズをと
っている状態のみならず、モデルの実際の動作により時
々刻々と変化する状態において、連続的に計測されるべ
きである。

しかして、従来、対象物の歪みを計測する方法としては
、高速カメラを用いた写真解析法、モアレ稿解析法、或
いは抵抗線歪ゲージを用いる方法などがある。

［発明が解決しようとする問題点］ 写真解析法は、原理的には三次元計測ができ、精度もよ
いが、そのための実験、解析に高度な知識とノウハウを
要し、しかも結果を得るのに高額な費用と膨大な時間が
かかる。従ってこの写真解析法は実用性に欠くという問
題がある。

モアレ稿解析法は、二次元的な歪みは十分に解析できる
のであるが、解析時間がかかり、精度も低いという問題
点がある。また、三次元的な歪解析は不可能である。そ
のため、このモアレ稿解析法は、実際には定性的な観測
にしか使えない。

抵抗線歪ゲージを用いた計測法は、建築部材、土木構造
部材、金属製の機械部品など、剛性の高い対象物につい
ては、正確かつ迅速な歪計測が可能である。しかしなが
ら、人体のように計測対象物が柔軟な場合には、対象物
の変形がゲージに正しく伝えられないので正確な歪計測
は行えない。

しかも、抵抗線歪ゲージは、高々数千用程度の歪量しか
計測できない、このようなことから５抵抗線歪ゲージを
直接に人体に貼着してその歪みを計測することは不可能
である。

［問題点を解決するための手段］ 本発明の歪計測器は、波形に曲がった形状の薄肉金属製
の帯体と、この帯体の波頂点部に貼着された抵抗線歪ゲ
ージとを備えて構成されている。

［作用］ 本発明の歪計測器を用いて対象物の歪計側を行うには、
この歪計測器を接着剤もしくは粘着テープを用いて対象
物の表面に取り付ける。

対象物の変形は、まず本発明の歪計測器の金属製帯体に
伝えられる。この金属製の帯体は波形に曲がっているか
ら、対象物が大なる変形を行った場合にも柔軟に追従し
て弾性的に変形する。そして、この金属製の帯体の波の
頂点部分には抵抗線歪ゲージが貼着されており、この抵
抗線歪ゲージによって金属製帯体の変形量が正確かつ迅
速に検出される。

しかして、上記金属製帯体の変形量は、対象物の変形量
に応じたものであるので、この帯体の変形量を抵抗線歪
ゲージで計測することにより、人体等の対象物の歪みを
該対象物の動的変形に迅速に追従しながら正しく検出す
ることが可能とされる。

［実施例］ 以下図面を参照して実施例について説明する。

第１図は本発明の実施例に係る歪計測器の斜視図である
０本発明の歪計側器は薄肉金属製の帯体ｌと、この帯体
１に貼着された抵抗線歪ゲージ２とを備えて構成されて
いる。

本実施例において、薄肉金属製の帯体ｌは長辺部１ａ、
短辺部１ｂ及び脚部１ｃを有する矩形状のものであり、
抵抗線歪ゲージ１は長辺部１ａに貼着されている０図中
２ａはゲージ２のリード線である。

このような歪計測器を用いて対象物の歪計測を行うには
、第２図に示すように、短辺部１ｂが対象物３の表面に
押し当てられるように設置し、かつこの短辺部１ｂを接
着剤や粘着テープ（図示せず）等を用いてこの対象物３
の表面にしっかりと取り付ける。この際、歪計測器の設
置方向は、対象物の最大変形方向と一致させるのが好ま
しい。

しかして、対象物３が変形すると、短辺１ｂ同士の間隔
ｄが変化する０例えば、第３図のように対象物３の表面
が伸びる方向に変形すると１間隔ｄが大きくなり（ｄ＋
Δｄ）、これにより長辺ｌａにδなる微小な伸びが生ず
る。この伸び変形量は、抵抗線歪ゲージ２により検出さ
れる。逆に、第４図のように対象物３の表面が縮む方向
に変形する場合には、短辺１ｂ同士の間隔ｄが小さくな
り（ｄ−Δｄ）、長辺１ａに縮み変形が生ずる。この変
形量が抵抗線歪ゲージ２で検出される。（なお第３図及
び第４図は帯体１の変形を模式的に示すものであって、
帯体１の変形は実際のものよりも大きく示されている。

） この抵抗線歪ゲージ２は、応力緩和特性がなく、しかも
歪みと電圧変化との間に直線性がある。しかも、対象物
３の変形量に応じた電圧特性の変化が極めて迅速である
ので、正確かつ迅速な歪計測を行うことが可能である。

本発明の抵抗線歪ゲージは、対象物の表面が伸び又は縮
みするような変形挙動をなした際にも、金属製帯体に変
形が生ずるので、対象物の変形量を計測することが可能
である。

なお、実際の計測を行うに先立って、短辺１ｂ同士の間
隔ｄの歪と１．抵抗線歪ゲージの電圧特性の変化との関
係を予め求めておくことにより、抵抗線歪ゲージ２の特
性変化から直ちに対象物の変形量を計測することが可能
である。第５図は短辺１ｂ同士の間隔ｄの歪Δｄ／ｄと
抵抗線歪ゲージの電圧変化ΔＶとの関係を示す概略図で
あって、線分Ａで示すように直線関係が成立する。

この間隔ｄの変化は、帯体ｌを対象物３にしっかりと止
め付けであるので、対象物表面の変形と一致したものと
なる。

第６図は、第１図に示す実施例に係る歪計測器を人体に
取り付けてその人体表面の皮膚の変形量を計測する場合
の歪計測器の動作特性を示す図である。第６図において
、初め静止状態にあった人体が時刻１＋において動作を
開始し時刻ｔ２において最大変形に達し、その後復帰動
作を行い時刻ｔ３において原姿勢に復帰し、その後静止
状態にあるものとする。このときの歪計測器の短辺部１
ｂ同士の間隔ｄの歪Δｄ／ｄは、曲線Ｂで示す山形のも
のとなる。Δｄ／ｄとΔ■′との間には、上述のように
直線的な関係があるので、この直線関係を示す線を線分
Ｃとすると、抵抗線歪ゲージ２の電圧特性の変化ΔＶは
曲線Ｒで示すものとなる。従って、この曲線Ｒのような
抵抗線歪ゲージの電圧特性の変化を検出することにより
、人体動作に応じた人体皮膚の変形を正確に検出するこ
とができる。

第１図の実施例においては、矩形状の金属製の帯体ｌを
有する歪計測器が示されているが、本発明においては、
第７図に示すサインカーブ状に湾曲した金属製の帯体４
や、第８図に示す台形形状を連結した形状の帯体５を用
いてもよい、（なお、帯体４．５の波の頂点部には抵抗
線歪ゲージ２が貼着されている。）但し、第１図の形状
のものが最も正確な測定を行うことができる。また、当
然ながら、本発明においては金属製の帯体は対象物の変
形に柔軟に追従し１弾性変形できるような形状及び寸法
を選択する。

第１図に示す歪計測器の場合、金属製の帯体ｌの各部の
寸法は、計測対象物の性質、変形量等によって異なるが
、人体の皮膚を計測対象とする場合・１脚部１ｃの高さ
交電は５〜１００　ｍ　ｍ程度、帯体ｌの１ｌｌｉｉ　
ｌ　２は１〜１０　ｍ　ｍ程度、短辺部１ｂ同士の間隔
ｄは５〜１００ｍｍ程度とするのが好ましい、また短辺
部１ｂの長さ文３については、帯体ｌを人体の皮膚にし
っかりと止め付けることができる範囲でなるべく小さく
するのが好ましい、なお、ｌ＋、４１２．ｄを上記の範
囲に設定することにより、最も正確な歪計測を行うこと
が可能な剛性及び変形量範囲を有する帯体を得ることが
でき、また皮膚変形量と抵抗線歪ゲージの電圧特性との
直線的関係が高められる。さらに、歪計側器の作製取り
扱いも容易なものとなる。また、上記のような寸法範囲
とすることにより、５００％の歪みまで計測することが
できる。因みに１人体の皮膚の歪みは大きいところで数
百％程度といわれており１１本発明の歪計測器によれば
、人体の動作に伴う変形をほぼ十分に計測することが可
能である。

なお、第１図の実施例に係る歪計測器の場合。

矩形部の数は計測箇所の長さに応じて任意に変更するこ
とができる。また、各矩形部の寸法（見１．ｄ、見３）
は同一でもよく、計測箇所に応じて互いに相違させても
よい。

また、抵抗線歪ゲージ２は帯体ｌの上下両面に取り付け
るようにすることが好ましくこのようにすれば、伸び又
は縮みのみを検出することができ、曲げ変形による歪み
を除去することが可能とされる。

本発明の歪計測器を構成する帯体の材質は、燐青銅板が
好ましい、また、この帯体はその厚さが０．１−０．５
ｍｍ程度とするのが好ましい。

［効果］ 以上詳述した通り１本発明の歪計測器は、計測対象物に
自由に取り付けることができ、平面的（二次元的）変化
のみならず、従来法では困難であった立体的（三次元的
）な変化のデータを容易かつ迅速に、しかも安価に得る
ことが可能とされる。

また１本発明の歪計測器は、生体の皮膚のような柔らか
く変形の大きい対象物の動的な歪計測に適用可能である
０例えば、人間の歩行時における足の部分の歪（足の骨
の位置に対応した皮膚の歪み）或いは腕回り、腋の下等
が伸縮するときの歪計測を行うことができる。そのため
シューズや衣服のデザイン設計の際に必要とされる変形
特性データを正しくかつ定量的に求めることができ。

フィツト性１着心地等の優れた衣服を製作することが可
能とされる。

シューズの木型設計を例にとると、従来の木型設計の際
に用いていた寸法は、人が静止しているときの足の寸法
であった。これに対し、本発明の歪計測器によれば１足
の任意の箇所の動的変形が正確かつ迅速に計測されるた
め１歩行時の足金体の変形状況が定量的に把握され、シ
ューズ機能とりわけフィツト性に直結する木型設計の精
度向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る歪計測器の斜視図、第２
図はその取付状態を示す断面図、第３図及び第４図は同
実施例に係る歪計測器の変形状況を模式的に示す断面図
、第５図及び第６図は実施例に係る歪計測器の動作特性
図、第７図及び第８図は異なる実施例を示す側面図であ
る。 ｌ、４，５・・・帯体、 ２・・・抵抗線歪ゲージ。 ３・・・計測対象物。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）波形に曲がった形状を有する薄肉金属製の帯体と
   、該帯体の波頂点部に貼着された抵抗線歪ゲージとを有
   する歪計測器。