KR102119573B1

KR102119573B1 - 변위 계측 장치

Info

Publication number: KR102119573B1
Application number: KR1020187026121A
Authority: KR
Inventors: 요시히로 오자와
Original assignee: 이시카와 테루코
Priority date: 2016-11-30
Filing date: 2017-04-12
Publication date: 2020-06-05
Anticipated expiration: 2037-04-12
Also published as: CN108474639A; US20190003814A1; JP6357713B1; TWI638134B; TW201825858A; JPWO2018100762A1; US10571239B2; EP3355025A4; WO2018100762A1; KR20180112826A; CN108474639B; EP3355025A1; EP3355025B1

Abstract

변위 계측 장치는, 전체가 신축 가능한 텔레스코픽 구조의 측정자와, 상기 측정자의 기단에 대한 선단의 변위량을 계측하는 계측부를 구비하고, 상기 측정자는, 하나의 원통체 또는 지름이 다른 복수개의 원통체, 및 상기 하나의 원통체 또는 상기 복수개의 원통체 중 최소 지름의 원통체에 진퇴 자유롭게 삽입되어 선단이 변위 계측 대상물에 장착 고정되는 원기둥 형상 또는 원통 형상의 선단 부재로 이루어지고, 상기 하나 또는 복수개의 원통체 및 상기 선단 부재는, 외측의 원통체에 대하여 내측의 원통체 또는 선단 부재가 신축 방향으로 진퇴 동작할 때, 그 진퇴 동작에 연동되어 회전 동작을 부여하는 회전 부여 기구를 가진다.

Description

변위 계측 장치

본 발명은 직선적으로 신축하여 변위 계측 대상물의 변위량을 계측하는 변위 계측 장치에 관한 것이다.

상대 변위하는 변위 계측 대상물에 접속되어, 예를 들면 상대적인 삼차원의 변위를 계측하는 변위 계측 장치로서, 삼차원 변위 계측 시스템이 알려져 있다(하기 특허문헌 1 참조). 이 삼차원 변위 계측 시스템은 변위 계측 대상물의 6자유도의 거동을 적확하게 계측하고, 비접촉식인 것보다 저렴하고 소형인 시스템을 실현하며, 변위 계측 대상물에 대한 장착 시의 위치 결정이 용이하게 되어 있다.

일본 공개특허공보 특개2007-315815호

그러나 상기 특허문헌 1에 개시된 종래 기술의 삼차원 변위 계측 시스템에서는, 시스템을 구성하는 삼차원 변위 검출 유닛에서, 변위 계측 대상물에 장착 고정되는 측정자(測定子)의 변위를 검출하는 변위 계측 장치가, 연결 로드(rod)의 신축에 따라 신축하는 와이어의 이동량을 검출하는 와이어 타입의 것이다.

이 때문에, 예를 들면 자동차의 충돌 시험 등에 이용되는 안전성 평가용 인체 더미(dummy)의 늑골부의 변위량을 계측하는 경우에, 와이어 타입의 변위 계측 장치로는 충돌 시의 늑골부의 변위 속도에 와이어의 수축 속도가 따라가지 못하는 경우가 있었다. 또한, 늑골부에 대한 충돌 힘의 입력 방향이, 변위 계측 장치가 설치된 2점 간을 연결하는 선분에 대하여 변위 계측 장치의 고정점을 향해 경사진 방향이었을 때에는 연결 로드의 수축이 방해되는 경우가 있었다. 이와 같은 경우는 변위 계측 대상물의 변위량을 직선적으로 안정되게 계측할 수 없다는 문제가 있다.

본 발명은 상술한 종래 기술에 의한 문제점을 해소하고, 변위 계측 대상물의 변위량을 직선적으로 안정되게 계측할 수 있는 변위 계측 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 변위 계측 장치는, 전체가 신축 가능한 텔레스코픽(telescopic) 구조의 측정자와, 상기 측정자의 기단(基端)에 대한 선단의 변위량을 계측하는 계측부를 구비하고, 상기 측정자는, 하나의 원통체 또는 지름이 다른 복수개의 원통체, 및 상기 하나의 원통체 또는 상기 복수개의 원통체 중 최소 지름의 원통체에 진퇴 자유롭게 삽입되어 선단이 변위 계측 대상물에 장착 고정되는 원기둥 형상 또는 원통 형상의 선단 부재로 이루어지며, 상기 하나 또는 복수개의 원통체 및 상기 선단 부재는, 외측의 원통체에 대하여 내측의 원통체 또는 선단 부재가 신축 방향으로 진퇴 동작할 때, 그 진퇴 동작에 연동되어 회전 동작을 부여하는 회전 부여 기구를 가지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 한 실시형태에서는, 상기 계측부는, 상기 측정자에 부설되어 상기 선단 부재에 대한 최대 지름의 상기 원통체의 회전 각도를 검출하는 회전 변위계를 포함하는 변위 검출 수단과, 상기 변위 검출 수단으로부터의 출력값에 기초하여 상기 변위 계측 대상물의 변위량을 산출하는 연산 수단을 가진다.

본 발명의 다른 실시형태에서는, 상기 계측부는, 상기 측정자에 부설되어 최대 지름의 상기 원통체와 그 한 내측에 배치된 원통체의 상기 신축 방향의 변위를 검출하는 가변저항기를 포함하는 변위 검출 수단과, 상기 변위 검출 수단으로부터의 출력값에 기초하여 상기 변위 계측 대상물의 변위량을 산출하는 연산 수단을 가진다.

본 발명의 또 다른 실시형태에서는, 상기 회전 부여 기구는, 상기 외측의 원통체에 마련된, 상기 신축 방향에 대하여 경사진 홈부(groove)와, 상기 내측의 원통체 또는 선단 부재의 바깥둘레부에 마련되고 상기 홈부에 느슨하게 끼워지는 돌기부를 가진다.

본 발명의 또 다른 실시형태에서는, 상기 돌기부는, 상기 원통체 및 상기 선단 부재의 원둘레 방향을 따라 균등 배치되면서 인접하는 원통체들 또는 인접하는 원통체 및 선단 부재에 마련된 상기 돌기부는, 상기 신축 방향에서 보아 상기 원둘레 방향으로 어긋나게 배치되어 있다.

본 발명의 또 다른 실시형태에서는, 상기 계측부는, 상기 측정자의 축과 직교하고, 또한 서로 직교하는 축 주변의 회전 각도를 각각 장치 전체의 경사각으로서 검출하는 복수개의 회전 변위계로 이루어지는 경사각 검출 수단을 가진다.

본 발명에 의하면, 변위 계측 대상물의 변위량을 직선적으로 안정되게 계측할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 변위 계측 장치를 구비한 안전성 평가용 인체 더미의 일부를 투과하여 나타내는 전체적인 외관 사시도이다.
도 2는 동(同) 변위 계측 장치의 안전성 평가용 인체 더미의 체간 골격부 내에 대한 배치 양태를 나타내는 상면도이다.
도 3은 동 변위 계측 장치의 최대 신장(伸長) 시의 상태를 나타내는 정면도이다.
도 4는 동 변위 계측 장치를 나타내는 상면도이다.
도 5는 동 변위 계측 장치의 일부를 절단면으로 나타내는 상면도이다.
도 6은 도 5의 일부 확대도이다.
도 7은 도 4의 A-A'선 단면도이다.
도 8은 도 4의 B-B'선 단면도이다.
도 9는 동 변위 계측 장치의 최대 수축 시의 상태를 나타내는 단면도이다.
도 10은 본 발명의 제2 실시형태에 따른 변위 계측 장치를 나타내는 정면도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명의 실시형태에 따른 변위 계측 장치를 상세하게 설명한다. 단, 이하의 실시형태는 각 청구항에 따른 발명을 한정하는 것이 아니며, 또한, 실시형태 중에서 설명되어 있는 특징의 조합 모두가 발명의 해결 수단에 필수라고는 할 수 없다. 한편, 이하의 실시형태는, 본 발명에 따른 변위 계측 장치를 안전성 평가용 인체 더미의 체간 골격부의 내부에 적용함으로써 안전성 평가 시스템으로 구성한 경우를 예시하는 것이다.

도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 변위 계측 장치를 구비한 안전성 평가용 인체 더미의 일부를 투과하여 나타내는 전체적인 외관 사시도이다. 도 2는 이 변위 계측 장치의 안전성 평가용 인체 더미의 체간 골격부 내에 대한 배치 양태를 나타내는 상면도이다. 도 3은 이 변위 계측 장치의 최대 신장 시의 상태를 나타내는 정면도이다.

또한, 도 4는 이 변위 계측 장치를 나타내는 상면도, 도 5는 이 변위 계측 장치의 일부를 절단면으로 나타내는 상면도이다. 또한, 도 6은 도 5의 일부 확대도, 도 7은 도 4의 A-A'선 단면도, 도 8은 도 4의 B-B'선 단면도이다. 그리고 도 9는 이 변위 계측 장치의 최대 수축 시의 상태를 나타내는 단면도이다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 안전성 평가용 인체 더미(이하, "인체 더미"라고 약기함.)(100)는, 예를 들면 목 골격부(105)을 가지는 두부(頭部)(101)와, 이 두부(101)가 설치되는 체간부(102)를 구비하고 있다. 또한, 인체 더미(100)는, 이 체간부(102)에 장착되는 한 쌍의 완부(腕部)(103)와, 마찬가지로 이 체간부(102)에 장착되는 한 쌍의 각부(脚部)(104)를 구비하고 있다. 체간부(102)는, 예를 들면 인체 더미(100)의 흉부, 동부(胴部) 및 요부(腰部)를 구성하고 있다.

체간부(102) 내에는 체간 골격부(110)가 구비된다. 체간 골격부(110)는, 예를 들면 착석 자세 혹은 선 자세의 인체 더미(100)의 체간부(102) 내에 마련된다. 또한, 체간 골격부(110)는, 예를 들면 목 골격부(105)를 사이에 두고 두부(101)와 접속되어 있다. 이 체간 골격부(110)는, 예를 들면 인체의 척추와 유사한 척추부(120)나 인체의 흉곽과 유사한 흉곽부(130)를 구비하고 있다.

척추부(120)는, 예를 들면 복수개의 추골부(121)를 가지고 있다. 흉곽부(130)는, 하나의 추골부(121)에 대하여 인체 더미(100)의 좌우 방향으로 1세트씩 구비되도록 복수개의 늑골부(131)를 가지고 있다. 그리고 체간 골격부(110)의 내부에는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 변위 계측 장치(10)가 복수개 설치되어 있다.

구체적으로는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 각 변위 계측 장치(10)는, 충돌 시험 등에서의 인체 더미(100)의 좌우 방향으로부터의 충돌 등에 의해 초래되는 늑골부(131)의 변형을 변위량으로서 계측 가능해지도록, 이 좌우 방향으로 각각 측정자(20)가 전체적으로 신축 가능해지는 상태로 설치되어 있다. 즉, 각 변위 계측 장치(10)는, 예를 들면 체간 골격부(110)의 중심부를 중심으로 하여, 이 중심을 통과하는 상기 좌우 방향을 따른 추골부(121)와 좌우의 각 늑골부(131) 사이에 각각 배치되어 있다.

각 변위 계측 장치(10)는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 좌우 방향으로 각각 전체가 신축 가능한 텔레스코픽 구조의 측정자(20)와, 이 측정자(20)의 기단(추골부(121) 측)에 대한 선단(늑골부(131) 측)의 변위량을 계측하는 계측부(40)를 구비하여 구성되어 있다. 따라서, 변위 계측 장치(10)는 본 실시형태에서는 변위 계측 대상물로서 좌우 늑골부(131)의 변위량을 각각 계측한다.

도 3~도 5 및 도 7~도 9에 나타내는 바와 같이, 변위 계측 장치(10)의 계측부(40)는 판상(板狀)의 장착 베이스(41)를 가진다. 이 장착 베이스(41)는, 예를 들면 추골부(121)에 장착 볼트(41a)(도 2 참조)를 통해 장착 고정된다. 장착 베이스(41)에는, 측정자(20)의 방향을 향해 세워 설치된 한 쌍의 장착 플레이트(41b)가 구비되어 있다.

장착 플레이트(41b) 사이에는, 예를 들면 측정자(20)의 신축 방향(Z 방향)에서 보아 ㅁ자 프레임 형상으로 형성된 회동(回動) 프레임부(41c)가, 예를 들면 장착 베이스(41)의 주면(主面)에 평행하면서 Z 방향의 z축과 직교하는 x축 주변으로 회동 가능하도록 장착되어 있다. 또한, 장착 플레이트(41b)의 한쪽의 외측에는, 이 회동 프레임부(41c)의 회동축(41d)의 회전 각도를 검출하는 회전 변위계(51)가 장착되어 있다.

한편, 회동 프레임부(41c)의 내측에는, 예를 들면 직사각형 상자 형상으로 형성된 회동 기대(基臺)(41e)가, 예를 들면 z축 및 x축과 각각 직교하는 y축 주변으로 회동 가능하게 장착되어 있다. 또한, 회동 프레임부(41c)의 y축을 따라 대향하는 부분의 한쪽의 외측에는, 이 회동 기대(41e)의 회동축(41f)의 회전 각도를 검출하는 회전 변위계(52)가 장착되어 있다.

한편, 장착 베이스(41) 및 장착 플레이트(41b), 회동 프레임부(41c), 회동축(41d), 회동 기대(41e) 그리고 회동축(41f)의 각 부에서 자유도 2의 짐벌(gimbal) 기구를 구성한다. 또한, 회전 변위계(51, 52)는, x축 및 y축 주변의 회전 각도를 각각 변위 계측 장치(10) 전체의 경사각으로서 검출하는 경사각 검출 수단을 구성한다. 그리고 회동 기대(41e)의 내부에는, 회전판(26d)을 사이에 두고 측정자(20)에 접속된 회전 변위계(50)가 구비되어 있다.

변위 계측 장치(10)의 측정자(20)는, 전체가 신축 가능해지도록, 지름이 다른 복수개의 원통체(22, 23, 24, 25, 26)와, 각 원통체(22~26) 중 최소 지름의 원통체(22)에 진퇴 자유롭게 삽입되어 선단이 늑골부(131)에 장착 고정되는 원기둥 형상 또는 원통 형상의 선단 부재(21)로 이루어진다. 한편, 이 선단 부재(21)는, 그 선단 측에 마련된 고정 고리(21c)를 통해, 예를 들면 늑골부(131)의 좌우 단부(端部) 내측 부분에 대하여 장착 고정되어 있다.

그리고 이와 같이 구성된 측정자(20)는 다음과 같은 특징을 구비하고 있다. 즉, 측정자(20)의 각 원통체(22~26) 및 선단 부재(21)는, 외측의 원통체(22~26)에 대하여 내측의 원통체(22~25) 또는 선단 부재(21)가 Z 방향으로 진퇴 동작할 때, 그 진퇴 동작에 연동되어 회전 동작을 부여하는 회전 부여 기구를 가지고 있다. 이 회전 부여 기구는, 복수개의 원통체에 마련된, Z 방향으로 경사진 홈부 또는 가이드부와, 복수개의 원통체 중 최대 지름의 원통체를 제외한 원통체 및 선단 부재의 바깥둘레부에 마련되고 외측에 인접하는 원통체의 홈부에 느슨하게 끼워지는 돌기부 또는 가이드핀을 가진다. 회전 부여 기구는, 보다 구체적으로는, 예를 들면 각각 외측에 배치되는 원통체(22~26)에 마련된 경사진 홈부(31, 32, 33, 34, 35)를 가진다.

또한, 회전 부여 기구는, 내측에 배치되는 원통체(22~25) 및 선단 부재(21)의 바깥둘레부인 외주면(21a, 22a, 23a, 24a, 25a)으로부터 돌출되도록 마련되고, 외측에 인접하는 원통체(22~26)의 홈부(31~35)에 대하여 여유있는 상태로 끼워지는(느슨하게 끼워지는) 돌기부(11, 12, 13, 14, 15)를 가진다.

이들 돌기부(11~15)는, 예를 들면 원통체(22~25) 및 선단 부재(21)의 원둘레 방향을 따라 균등 배치되어 있다. 또한, 돌기부(11~15)는, 인접하는 원통체(22~25)들 또는 인접하는 원통체(22) 및 선단 부재(21)에 마련된 것이, Z 방향에서 보아 원둘레 방향으로 어긋나게 배치되어 있다. 구체적으로는, 돌기부(11)를 예로 들면, 이 돌기부(11)는, 예를 들면 도 4에 나타내는 바와 같이 선단 부재(21)의 원둘레 방향으로 180° 간격으로 2개 마련되어 있다. 다른 돌기부(12~15)도 각각 원통체(22~25)의 원둘레 방향으로 180° 간격으로 각각 2개씩 마련되어 있다.

또한, 인접하는 원통체(22~25)들에 마련된 돌기부(12~15)는, Z 방향에서 보아 원둘레 방향으로 어긋나게 배치되어 있다. 더욱이, 인접하는 원통체(22) 및 선단 부재(21)에 마련된 돌기부(12, 11)는, Z 방향에서 보아 원둘레 방향으로 어긋나게 배치되어 있다. 보다 구체적으로는, 돌기부(11~15)는, Z 방향에서 보아 원둘레 방향으로 각각 90°씩 어긋난 상태로 배치되어 있다.

한편, 홈부(31~35)는, 각 원통체(22~26)의 축(z축)에 대하여 소정 각도, 예를 들면 2°~30°의 범위의 각도(본 실시형태에서는 25°)로 경사진 상태로 형성되어 있다. 각 홈부(31~35)는, 예를 들면 각 돌기부(11~15)에 대응하는 위치에 각각 마련되어 있다. 각 홈부(31~35)는, 이와 같이 소정 각도 경사진 상태로 마련됨으로써, 돌기부(11~15)와 함께, 외측의 원통체(22~26)에 대하여 내측의 원통체(22~25) 또는 선단 부재(21)가 Z 방향으로 진퇴 동작할 때에, 그 진퇴 동작에 연동되어, 외측의 각 원통체(22~26)를 z축 주변으로 회전 동작시키는 회전 부여 기구를 구성한다.

한편, 각 돌기부(11~15) 및 각 홈부(31~35)는, 예를 들면 상기와 같은 원둘레 방향을 따라 120°간격으로 3개 균등 배치되거나 그 이상의 수가 마련되어도 된다. 이와 같이 원둘레 방향으로 균등 배치함으로써, 측정자(20)를 신축시키는 힘의 치우침을 최대한 방지하는 것이 가능해진다.

한편, 각 홈부(31~35) 및 각 돌기부(11~15)는 다음과 같이 형성되는 것이 바람직하다. 여기서는, 도 6에 나타내는 바와 같이, 돌기부(13) 및 홈부(33)를 예로 들어 설명하는데, 다른 홈부(31, 32, 34, 35) 및 돌기부(11, 12, 14, 15)도 마찬가지로 형성될 수 있다.

홈부(33)는, 그 개구 부분의 컷오프(cut-off) 내주면(內周面)(36)이, 원통체(24)의 내주면(27) 측으로부터 외주면(24a) 측을 향해 개구 지름이 넓어지는 바와 같은 테이퍼(taper) 형상으로 형성될 수 있다. 이에 따라, 이 홈부(33)에 느슨하게 끼워지는 돌기부(13)는, 컷오프 내주면(36)에 부합하는 테이퍼 형상의 돌기 외주면(16)을 가지도록 형성될 수 있다.

한편, 도시한 바와 같이, 돌기부(13)는, 예를 들면 원통체(23)의 외주면(23a)에 대하여 파도 와셔(17)를 사이에 두고 장착 볼트(18)에 의해 장착된다. 장착 볼트(18)의 헤드부와 돌기부(13) 사이에는 평와셔(17a)가 구비된다. 이와 같은 구조에 의해, 부합하는 홈부(33)의 컷오프 내주면(36)과 돌기부(13)의 돌기 외주면(16)이, 상기 진퇴 동작에 따른 회전 동작 시의 슬라이딩 시에도 최적의 각도 및 최적의 접촉력 하에서의 면 접촉에 의한 느슨하게 끼워진 상태가 되도록 유지된다.

또한, 도시는 생략하지만, 각 돌기부(11~15)는, 원둘레 방향으로 균등 배치될 뿐만 아니라, 각 홈부(31~35)의 긴 쪽 방향을 따르도록, 복수개 마련되고 있어도 된다. 이와 같이 하면, 측정자(20)의 신축에 따라, 선단 부재(21) 및 각 원통체(22~26)가 z축에 대하여 기울어져 진퇴 동작하는 것을 보다 효과적으로 방지할 수 있다.

그리고 상술한 바와 같이 선단 부재(21)에 대한 최대 지름의 원통체(26)의 기단 측에는 회전판(26d)이 장착되어 있으므로, 측정자(20)에 회전판(26d)을 사이에 두고 접속된 회전 변위계(50)는, 측정자(20)의 기단에 대한 선단의 변위량을 얻기 위해, 측정자(20)의 신축에 따라 회전하는 각 원통체(22~26) 중 최대 지름의 원통체(26)의 회전 각도를 검출할 수 있다. 한편, 각 회전 변위계(50~52)로부터의 출력은, 예를 들면 장착 베이스(41)에 마련된 센서 회로(42)에 입력된다. 회전 변위계(50)는, 측정자(20)의 전체 변위량에 대한 출력 회전각이 360°를 넘지 않는 범위에서 가능한 한 큰 쪽이 분해능이 높아 바람직하므로, 전체 변위량에 대하여 예를 들면 60°~360°, 바람직하게는 180°~360°의 출력 회전각이 되도록 설정되어 있다.

센서 회로(42)는, 늑골부(131)의 변위에 따라 검출된 최대 지름의 원통체(26)의 회전 각도를 나타내는 회전 변위계(50)로부터의 출력값에 기초하여, 늑골부(131)의 Z 방향의 변위량(거리)을 산출한다. 또한, 센서 회로(42)는 회전 변위계(51, 52)로부터의 출력값에 기초하여 변위 계측 장치(10)의 x축 및 y축의 경사각을 산출한다. 그리고 센서 회로(42)는 이들 회전 변위계(50~52)로부터의 출력값에 기초하여 늑골부(131)의 삼차원적인 변위량을 산출한다.

제1 실시형태에 따른 변위 계측 장치(10)는, 이와 같은 구조에 의해, 늑골부(131)의 변위량을 계측할 때에 늑골부(131)의 변위 속도에 추종하여 측정자(20)가 전체적으로 수축될 수 있다. 또한, 늑골부(131)에 대한 충돌 힘의 입력 방향이 상술한 바와 같은 경사진 방향이었다고 해도, 각 돌기부(11~15) 및 홈부(31~35)에 의한 회전 부여 기구의 작용에 의해, 측정자(20)의 수축이 방해되는 일은 없다. 이 때문에, 각 늑골부(131)의 변위량을 직선적으로 안정되게 계측하는 것이 가능해진다. 한편, 변위 계측 장치(10)는, 측정자(20)가 상기와 같은 회전 부여 기구를 구비한 텔레스코픽 구조로 이루어지기 때문에 반복 계측을 제공하는 것이 가능하고, 또한 측정자(20) 및 계측부(40)를 포함하는 각 부의 기구 자체도 간이한 구성이기 때문에 저렴하게 제조하는 것이 가능하다.

도 10은 본 발명의 제2 실시형태에 따른 변위 계측 장치를 나타내는 정면도이다. 한편, 도 10을 포함하는 이후의 설명에서는, 제1 실시형태와 동일한 구성 요소에 관해서는 동일한 부호를 붙이고 있으므로 이하에서는 중복되는 설명은 생략한다.

도 10에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 제2 실시형태에 따른 변위 계측 장치(10A)는, 측정자(20) 및 계측부(40)의 각 부의 구성은 제1 실시형태의 변위 계측 장치(10)와 동일하지만, 계측부(40)의 회전 변위계(50)가 회전 기대(41e)의 내부에 구비됨과 함께, 측정자(20)에 가변저항기(60)가 더 마련된 점이 제1 실시형태와는 상이하다. 이로써, 변위량을 직선적으로 안정되게 계측하는 것에 대해, 보다 정밀도를 기하는 것이 가능해진다.

가변저항기(60)는, 예를 들면 선단 부재(21)에 대한 최대 지름의 원통체(26)와 그 한 내측의 원통체(25)의 Z 방향의 변위를 검출할 수 있다. 가변저항기(60)는, 구체적으로는, 원통체(25)의 외주면(25a) 상에 마련된 슬라이더(61)와, 원통체(26)의 내주면(27) 상에 마련된 저항체(62)로 구성된다. 한편, 도 10 중의 원통체(25) 및 원통체(26)에 걸쳐 있는 곡선은, 곡선에 의해 구분된 부분이 장치 전체의 절단면과는 다른 부분 절단면을 나타내는 것을 나타내고 있다. 이 가변저항기(60)로부터의 출력값은 회전 변위계(50)의 출력값과 함께 센서 회로(42)에 입력되고, 이에 기초하여 늑골부(131)의 Z 방향의 변위량(거리)이 산출된다. 한편, 센서 회로(42)에서는, 예를 들면 입력한 출력값에 기초하여, 원통체(22~26)의 단수(段數)를 계수로 이용하고 이것에 승(乘)한 결과에 의해, 선단 부재(21)의 Z 방향으로의 이동 거리를 구하여 늑골부(131)의 변위량을 산출하도록 해도 된다.

이와 같은 구성에 의해서도 제1 실시형태와 동일한 작용 효과를 발휘하는 것이 가능하다. 한편, 가변저항기(60)는, 제1 실시형태의 회전 변위계(50)와 마찬가지로 회전판(26d)을 사이에 두고 회전 기대(41e)에 내장되고, 원통체(26)의 회전 변위를 저항값의 변화로 검출하여 출력하는 타입의 것이어도 된다.

이상, 본 발명의 몇 가지 실시형태를 설명했는데, 이들 실시형태는 예로서 제시한 것이며, 발명의 범위를 한정하는 것은 의도하고 있지 않다. 이들 신규 실시형태는 그 밖의 다양한 형태로 실시되는 것이 가능하며, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 생략, 치환, 변경을 실시할 수 있다. 이들 실시형태나 그 변형은 발명의 범위나 요지에 포함됨과 함께, 특허청구범위에 기재된 발명과 그 균등한 범위에 포함된다.

예를 들면, 상기의 실시형태에서는, 변위 계측 장치(10, 10A)의 측정자(20)의 기단에 대한 선단의 변위량을, 변위 계측 장치(10)에서는 회전 변위계(50)로, 또한 변위 계측 장치(10A)에서는 회전 변위계(50) 및 가변저항기(60)로 각각 검출하는 것으로 했는데, 회전 변위계(50) 대신에 가변저항기(60)만을 구비하도록 변위 계측 장치를 구성해도 된다. 이 경우에도 측정자(20)의 신축에 따라 측정자(20)의 기단 측이 회전 부여 기구에 의해 회전하므로, 직선 동작만으로의 계측보다도 삐걱거림이나 일그러짐 등의 영향을 끼치기 어려워져 정확한 측정이 가능하게 된다. 또한, 회전 부여 기구는, 홈부(31~35)가 원통체(22~26)에 대하여 나선 형상(스파이럴, 헬리컬)으로 형성되어 있거나, 돌기부(11~15)와 홈부(31~35)의 형성 위치 관계가 상기의 예와 반대이어도 된다. 더욱이, 상술한 실시형태에서의 돌기부(11~15)나 홈부(31~35)의 형상은, 느슨하게 끼워진 상태를 유지 가능하다면 그 밖의 다양한 양태를 채용할 수 있다. 또한, 측정자(20)는 하나의 원통체와, 이 원통체에 진퇴 자유롭게 삽입되는 선단 부재에 의해서도 구성 가능하다.

10, 10A: 변위 계측 장치 11~15: 돌기부
16: 돌기 외주면 20: 측정자
21: 선단 부재 21a: 외주면
21c: 고정 고리 22~26: 원통체
22a~26a: 외주면 26d: 회전판
27: 내주면 31~35: 홈부
36: 컷오프 내주면 40: 계측부
41: 장착 베이스 41c: 회동 프레임부
41e: 회동 기대 42: 센서 회로
50~52: 회전 변위계 60: 가변저항기
61: 슬라이더 62: 저항체
100: 안전성 평가용 인체 더미 102: 체간부
110: 체간 골격부 120: 척추부
121: 추골부 130: 흉곽부
131: 늑골부

Claims

전체가 신축 가능한 텔레스코픽(telescopic) 구조의 측정자(測定子)와,
상기 측정자의 기단(基端)에 대한 선단의 변위량을 계측하는 계측부를 구비하고,
상기 측정자는,
하나의 원통체 또는 지름이 다른 복수개의 원통체, 및 상기 하나의 원통체 또는 상기 복수개의 원통체 중 최소 지름의 원통체에 진퇴 자유롭게 삽입되어 선단이 변위 계측 대상물에 장착 고정되는 원기둥 형상 또는 원통 형상의 선단 부재로 이루어지고,
상기 하나 또는 복수개의 원통체 및 상기 선단 부재는, 외측의 원통체에 대하여 내측의 원통체 또는 상기 선단 부재가 신축 방향으로 진퇴 동작할 때, 그 진퇴 동작에 연동되어 회전 동작을 부여하는 회전 부여 기구를 가지며,
상기 회전 부여 기구는,
상기 외측의 원통체에 마련된, 상기 신축 방향에 대하여 경사진 홈부(groove)와,
상기 내측의 원통체 또는 상기 선단 부재의 바깥둘레부에 마련되고 상기 홈부에 느슨하게 끼워지는 돌기부를 가지며,
상기 돌기부는, 상기 원통체 및 상기 선단 부재의 원둘레 방향을 따라 균등 배치되면서 인접하는 원통체들 또는 인접하는 원통체 및 상기 선단 부재에 마련된 상기 돌기부는 상기 신축 방향에서 보아 상기 원둘레 방향으로 어긋나게 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 변위 계측 장치.
제1항에 있어서,
상기 계측부는,
상기 측정자에 부설되어 상기 선단 부재에 대한 최대 지름의 상기 원통체의 회전 각도를 검출하는 회전 변위계를 포함하는 변위 검출 수단과,
상기 변위 검출 수단으로부터의 출력값에 기초하여 상기 변위 계측 대상물의 변위량을 산출하는 연산 수단을 가지는 것을 특징으로 하는 변위 계측 장치.
제1항에 있어서,
상기 계측부는,
상기 측정자에 부설되어 최대 지름의 상기 원통체와 그 한 내측에 배치된 원통체의 상기 신축 방향의 변위를 검출하는 가변저항기를 포함하는 변위 검출 수단과,
상기 변위 검출 수단으로부터의 출력값에 기초하여 상기 변위 계측 대상물의 변위량을 산출하는 연산 수단을 가지는 것을 특징으로 하는 변위 계측 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 계측부는,
상기 측정자의 축과 직교하고, 또한 서로 직교하는 축 주변의 회전 각도를 각각 상기 변위 계측 장치 전체의 경사각으로서 검출하는 복수개의 회전 변위계로 이루어지는 경사각 검출 수단을 가지는 것을 특징으로 하는 변위 계측 장치.
삭제
삭제