特許 7541739 変位計測装置

(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】2024-08-21

(45)【発行日】2024-08-29

(54)【発明の名称】変位計測装置

(51)【国際特許分類】

   G01B 5/00 20060101AFI20240822BHJP

   G01B 5/24 20060101ALI20240822BHJP

【ＦＩ】

G01B5/00 A

G01B5/24

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2021090561

(22)【出願日】2021-05-28

(65)【公開番号】P2022182820

(43)【公開日】2022-12-08

【審査請求日】2024-01-12

(73)【特許権者】

【識別番号】596112516

【氏名又は名称】株式会社ジャスティ

(74)【代理人】

【識別番号】110001612

【氏名又は名称】弁理士法人きさらぎ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】小澤 芳裕

【審査官】櫻井 仁

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１８／１００７６２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】実開昭６２－０５７１０９（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開平１０－３００４０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－０２７５５４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｂ ５／００ー ５／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

全体が伸縮可能なテレスコピック構造の測定子と、
前記測定子の基端部に対する先端部の変位量を計測する計測部と
を備え、
前記測定子は、
１の円筒体又は径が異なる複数の円筒体、及び前記１の円筒体又は前記複数の円筒体のうちの最小径の円筒体に進退自在に挿入されて先端が変位計測対象物に取付固定される円柱状又は円筒状の先端部材からなり、
前記１又は複数の円筒体及び前記先端部材は、外側の円筒体に対して内側の円筒体又は先端部材が伸縮方向に進退動作する際、その進退動作に連動して前記基端部に回転動作を付与する回転付与機構を有し、
前記計測部は、
前記測定子の基端部に設けられて前記先端部材に対する最大径の前記円筒体の回転角度を検出する回転変位計を有し、
前記回転変位計は、前記測定子の最大径の円筒体とほぼ同径の円筒状の外形と、前記円筒状の外形の中心軸に沿って延びる回転シャフトとを有し、
前記回転シャフトは、前記測定子の基端部に連結され、
前記測定子の基端部と前記回転変位計との間には、前記回転変位計と前記測定子とを回転自在に連結するベアリングが装着されている
変位計測装置。

【請求項2】

前記回転変位計は、ポテンショメータである
請求項１記載の変位計測装置。

【請求項3】

前記測定子は、前記基端部に設けられた回転板を有し、
前記ポテンショメータの回転シャフトは、前記回転板に固定されている
請求項２記載の変位計測装置。

【請求項4】

前記計測部は、
前記回転変位計の回転シャフトが延びる第１方向と交差する第２方向に延び、前記回転変位計の側面から前記回転変位計に差し込まれた回動軸と、
前記第１方向に延び、前記回転変位計の底面から挿入されて前記回動軸と螺合することにより前記回動軸を前記回転変位計に固定する固定ねじと、
を有し、
前記回転変位計は、ジンバル機構を構成する回動枠部に、前記回動軸を介して回動自在に支持されている
請求項１～３のいずれか１項記載の変位計測装置。

【請求項5】

前記回転付与機構は、
前記外側の円筒体に設けられた、前記伸縮方向に対して傾斜した溝部と、
前記内側の円筒体又は先端部材の外周部に設けられ前記溝部に遊嵌する突起部とを有する
請求項１～４のいずれか１項記載の変位計測装置。

【請求項6】

前記突起部は、前記円筒体及び前記先端部材の円周方向に沿って均等配置され、且つ隣接する円筒体同士又は隣接する円筒体及び先端部材に設けられた前記突起部は前記伸縮方向から見て前記円周方向にずれて配置されている
請求項５記載の変位計測装置。

【請求項7】

前記計測部は、
前記測定子の軸と直交し且つ互いに直交する軸回りの回転角度をそれぞれ装置全体の傾斜角として検出する複数の回転変位計からなる傾斜角検出手段を有する
請求項１～６のいずれか１項記載の変位計測装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、直線的に伸縮して変位計測対象物の変位量を計測する変位計測装置に関する。

【背景技術】

【0002】

相対変位する変位計測対象物に接続されて、例えば相対的な三次元の変位を計測する変位計測装置として、三次元変位計測システムが知られている（下記特許文献１参照）。この三次元変位計測システムは、変位計測対象物の６自由度の挙動を的確に計測し、非接触式のものより安価で小型なシステムを実現し、変位計測対象物への取付時の位置決めが容易とされている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００７－３１５８１５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、上記特許文献１に開示された従来技術の三次元変位計測システムでは、システムを構成する三次元変位検出ユニットにおいて、変位計測対象物に取付固定される測定子の変位を検出する変位計測装置が、連結ロッドの伸縮に伴い伸び縮みするワイヤの移動量を検出するワイヤタイプのものである。

【0005】

このため、例えば自動車の衝突試験等に用いられる安全性評価用人体ダミーの肋骨部の変位量を計測する場合に、ワイヤタイプの変位計測装置では衝突時の肋骨部の変位速度にワイヤの収縮速度が追い付かないことがあった。また、肋骨部への衝突の力の入力方向が、変位計測装置が設置された２点間を結ぶ線分に対して変位計測装置の固定点に向けて斜め方向であったときには、連結ロッドの収縮が妨げられることがあった。このような場合は、変位計測対象物の変位量を直線的に安定して計測することができないという問題がある。

【0006】

本発明は、上述した従来技術による問題点を解消し、変位計測対象物の変位量を直線的に安定して計測することができる変位計測装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明に係る変位計測装置は、全体が伸縮可能なテレスコピック構造の測定子と、前記測定子の基端部に対する先端部の変位量を計測する計測部とを備え、前記測定子は、１の円筒体又は径が異なる複数の円筒体、及び前記１の円筒体又は前記複数の円筒体のうちの最小径の円筒体に進退自在に挿入されて先端が変位計測対象物に取付固定される円柱状又は円筒状の先端部材からなり、前記１又は複数の円筒体及び前記先端部材は、外側の円筒体に対して内側の円筒体又は先端部材が伸縮方向に進退動作する際、その進退動作に連動して前記基端部に回転動作を付与する回転付与機構を有し、前記計測部は、前記測定子の基端部に設けられて前記先端部材に対する最大径の前記円筒体の回転角度を検出する回転変位計を有し、前記回転変位計は、前記測定子の最大径の円筒体とほぼ同径の円筒状の外形と、前記円筒状の外形の中心軸に沿って延びる回転シャフトとを有し、前記回転シャフトは、前記測定子の基端部に連結され、前記測定子の基端部と前記回転変位計との間には、前記回転変位計と前記測定子とを回転自在に連結するベアリングが装着されている。

【0008】

本発明の一実施形態においては、前記回転変位計は、ポテンショメータである。

【0009】

本発明の他の実施形態においては、前記測定子は、前記基端部に設けられた回転板を有し、前記ポテンショメータの回転シャフトは、前記回転板に固定されている。

【0010】

本発明の更に他の実施形態においては、前記計測部は、前記回転変位計の回転シャフトが延びる第１方向と交差する第２方向に延び、前記回転変位計の側面から前記回転変位計に差し込まれた回動軸と、前記第１方向に延び、前記回転変位計の底面から挿入されて前記回動軸と螺合することにより前記回動軸を前記回転変位計に固定する固定ねじと、を有し、前記回転変位計は、ジンバル機構を構成する回動枠部に、前記回動軸を介して回動自在に支持されている。

【0011】

本発明の更に他の実施形態においては、前記回転付与機構は、前記外側の円筒体に設けられた、前記伸縮方向に対して傾斜した溝部と、前記内側の円筒体又は先端部材の外周部に設けられ前記溝部に遊嵌する突起部とを有する。

【0012】

本発明の更に他の実施形態においては、前記突起部は、前記円筒体及び前記先端部材の円周方向に沿って均等配置され、且つ隣接する円筒体同士又は隣接する円筒体及び先端部材に設けられた前記突起部は、前記伸縮方向から見て前記円周方向にずれて配置されている。

【0013】

本発明の更に他の実施形態においては、前記計測部は、前記測定子の軸と直交し且つ互いに直交する軸回りの回転角度をそれぞれ装置全体の傾斜角として検出する複数の回転変位計からなる傾斜角検出手段を有する。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、変位計測対象物の変位量を直線的に安定して計測することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の第１の実施形態に係る変位計測装置を備えた安全性評価用人体ダミーの一部を透過して示す全体的な外観斜視図である。

【図2】同変位計測装置の安全性評価用人体ダミーの体幹骨格部内への配置態様を示す上面図である。

【図3】同変位計測装置の最大伸長時の状態を示す正面図である。

【図4】同変位計測装置を示す上面図である。

【図5】同変位計測装置の一部を断面で示す上面図である。

【図6】図５の一部拡大図である。

【図7】図４のＡ－Ａ’線断面図である。

【図8】図４のＢ－Ｂ’線断面図である。

【図9】図７のＣ－Ｃ’線断面図である。

【図10】同変位計測装置の最大収縮時の状態を示す断面図である。

【図11】本発明の第２の実施形態に係る変位計測装置を示す正面図である。

【図12】本発明の他の実施形態に係る変位計測装置の一部を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、添付の図面を参照して、本発明の実施の形態に係る変位計測装置を詳細に説明する。ただし、以下の実施の形態は、各請求項に係る発明を限定するものではなく、また、実施の形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。なお、以下の実施形態は、本発明に係る変位計測装置を安全性評価用人体ダミーの体幹骨格部の内部に適用することで安全性評価システムとして構成した場合を例示するものである。

【0017】

［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る変位計測装置を備えた安全性評価用人体ダミーの一部を透過して示す全体的な外観斜視図である。図２は、この変位計測装置の安全性評価用人体ダミーの体幹骨格部内への配置態様を示す上面図である。図３は、この変位計測装置の最大伸長時の状態を示す正面図である。

【0018】

また、図４は、この変位計測装置を示す上面図、図５はこの変位計測装置の一部を断面で示す上面図である。更に、図６は、図５の一部拡大図、図７は図４のＡ－Ａ’線断面図、図８は図４のＢ－Ｂ’線断面図、図９は図７のＣ－Ｃ’線断面図である。そして、図１０は、この変位計測装置の最大収縮時の状態を示す断面図である。

【0019】

図１に示すように、安全性評価用人体ダミー（以下、「人体ダミー」と略記する。）１００は、例えば首骨格部１０５を有する頭部１０１と、この頭部１０１が設置される体幹部１０２とを備えている。また、人体ダミー１００は、この体幹部１０２に取り付けられる一対の腕部１０３と、同じくこの体幹部１０２に取り付けられる一対の脚部１０４とを備えている。体幹部１０２は、例えば人体ダミー１００の胸部、胴部及び腰部を構成している。

【0020】

体幹部１０２内には、体幹骨格部１１０が備えられる。体幹骨格部１１０は、例えば着座姿勢或いは立ち姿勢の人体ダミー１００の体幹部１０２内に設けられる。また、体幹骨格部１１０は、例えば首骨格部１０５を介して頭部１０１と接続されている。この体幹骨格部１１０は、例えば人体の脊椎に近似する脊椎部１２０や人体の胸郭に近似する胸郭部１３０を備えている。

【0021】

脊椎部１２０は、例えば複数の椎骨部１２１を有している。胸郭部１３０は、一つの椎骨部１２１に対して人体ダミー１００の左右方向に一組ずつ備えられるように複数の肋骨部１３１を有している。そして、体幹骨格部１１０の内部には、本発明の第１の実施形態に係る変位計測装置１０が複数設置されている。

【0022】

具体的には、図２に示すように、各変位計測装置１０は、衝突試験等における人体ダミー１００の左右方向からの衝突等によってもたらされる肋骨部１３１の変形を変位量として計測可能となるように、この左右方向にそれぞれ測定子２０が全体的に伸縮可能となる状態で設置されている。すなわち、各変位計測装置１０は、例えば体幹骨格部１１０の中心部を中心として、この中心を通る上記左右方向に沿った椎骨部１２１と左右の各肋骨部１３１との間にそれぞれ配置されている。なお、変位計測装置１０は、図示は省略するが、例えば人体ダミー１００の前後方向からの衝突等によってもたらされる胸郭部１３０の脊椎部１２０に対する変位量を計測可能となるように、この前後方向に測定子２０が全体的に伸縮可能となる状態で設置されていても良い。

【0023】

各変位計測装置１０は、図２に示すように、左右方向にそれぞれ全体が伸縮可能なテレスコピック構造の測定子２０と、この測定子２０の基端（椎骨部１２１側）に対する先端（肋骨部１３１側）の変位量を計測する計測部４０とを備えて構成されている。従って、変位計測装置１０は、本実施形態では変位計測対象物として、左右の肋骨部１３１の変位量をそれぞれ計測する。

【0024】

図３～図５並びに図７、図８及び図１０に示すように、変位計測装置１０の計測部４０は、板状の取付ベース４１を有する。この取付ベース４１は、例えば椎骨部１２１に取付ボルト４１ａ（図２参照）を介して取付固定される。取付ベース４１には、測定子２０の方向に向かって立設された一対の取付プレート４１ｂが備えられている。

【0025】

取付プレート４１ｂ間には、例えば測定子２０の伸縮方向（Ｚ方向）から見てロの字枠状に形成された回動枠部４１ｃが、例えば取付ベース４１の主面に平行で、且つＺ方向のｚ軸と直交するｘ軸回りに、回動軸４１ｄを介して回動可能に取り付けられている。また、取付プレート４１ｂのｘ軸方向の一方の外側には、この回動枠部４１ｃの回動軸４１ｄを中心とした回転角度を検出するｘ軸回転変位計５１が取り付けられている。

【0026】

一方、回動枠部４１ｃの内側には、例えば測定子２０の基端側に測定子２０と一体的に設けられたｚ軸回転変位計５０が、例えばｚ軸及びｘ軸とそれぞれ直交するｙ軸回りに、例えば円筒形状の外形を有するｚ軸回転変位計５０の側面に装着された回動軸４１ｆを介して回動可能に取り付けられている。すなわち、ｚ軸回転変位計５０は、回動枠部４１ｃに対し、回動軸４１ｆを介してｙ軸回りに回動自在に支持されている。また、回動枠部４１ｃのｙ軸方向の一方の外側には、この回動枠部４１ｃを介してｚ軸回転変位計５０から延びた回動軸４１ｆの回転角度、すなわちｚ軸回転変位計５０の回動軸４１ｆを中心とした回転角度を検出するｙ軸回転変位計５２が取り付けられている。

【0027】

なお、取付ベース４１及び取付プレート４１ｂ、回動枠部４１ｃ、回動軸４１ｄ、ｚ軸回転変位計５０並びに回動軸４１ｆの各部で自由度２のジンバル機構を構成する。また、ｘ軸回転変位計５１及びｙ軸回転変位計５２は、ｘ軸及びｙ軸回りの回転角度をそれぞれ変位計測装置１０全体の傾斜角として検出する傾斜角検出手段を構成する。なお、ｚ軸回転変位計５０は、例えば、測定子２０の最大径の円筒体２６の基端側に設けられた回転板２６ｄを介して、測定子２０に一体的に設けられている。ｚ軸回転変位計５０は、その外径が円筒体２６の外径とほぼ同径となるように構成されていると良い。

【0028】

変位計測装置１０の測定子２０は、全体が伸縮可能となるように、径が異なる複数の円筒体２２，２３，２４，２５，２６と、各円筒体２２～２６のうちの最小径の円筒体２２に進退自在に挿入されて先端が肋骨部１３１に取付固定される円柱状又は円筒状の先端部材２１とからなる。なお、この先端部材２１は、その先端側に設けられた固定環２１ｃを介して、例えば肋骨部１３１の左右端部内側部分に対して取付固定されている。

【0029】

そして、このように構成された測定子２０は、次のような特徴を備えている。すなわち、測定子２０の各円筒体２２～２６及び先端部材２１は、外側の円筒体２２～２６に対して内側の円筒体２２～２５又は先端部材２１がＺ方向に進退動作する際、その進退動作に連動して回転動作を付与する回転付与機構を有している。この回転付与機構は、複数の円筒体に設けられた、Ｚ方向に傾斜した溝部又はガイド部と、複数の円筒体のうちの最大径の円筒体を除く円筒体及び先端部材の外周部に設けられ外側に隣接する円筒体の溝部に遊嵌する突起部又はガイドピンとを有する。

【0030】

本実施形態においては、回転付与機構は、例えばそれぞれ外側に配置される円筒体２２～２６に設けられた傾斜した溝部３１，３２，３３，３４，３５を有する。
また、回転付与機構は、内側に配置される円筒体２２～２５及び先端部材２１の外周部である外周面２１ａ，２２ａ，２３ａ，２４ａ，２５ａから突出するように設けられ、外側に隣接する円筒体２２～２６の溝部３１～３５に対し遊びをもった状態で嵌まる（遊嵌する）突起部１１，１２，１３，１４，１５を有する。

【0031】

これら突起部１１～１５は、例えば円筒体２２～２５及び先端部材２１の円周方向に沿って均等配置されている。また、突起部１１～１５は、隣接する円筒体２２～２５同士又は隣接する円筒体２２及び先端部材２１に設けられたものが、Ｚ方向から見て円周方向にずれて配置されている。具体的には、突起部１１を例に挙げると、この突起部１１は、例えば図４に示すように先端部材２１の円周方向に１８０°間隔で２つ設けられている。他の突起部１２～１５も、それぞれ円筒体２２～２５の円周方向に１８０°間隔でそれぞれ２つずつ設けられている。

【0032】

また、隣接する円筒体２２～２５同士に設けられた突起部１２～１５は、Ｚ方向から見て円周方向にずれて配置されている。更に、隣接する円筒体２２及び先端部材２１に設けられた突起部１２，１１は、Ｚ方向から見て円周方向にずれて配置されている。より具体的には、突起部１１～１５は、Ｚ方向から見て円周方向にそれぞれ９０°ずつずれた状態で配置されている。

【0033】

一方、溝部３１～３５は、各円筒体２２～２６の軸（ｚ軸）に対して所定角度、例えば２°～３０°の範囲の角度（本実施形態では、例えば２５°）で傾斜した状態で形成されている。各溝部３１～３５は、例えば各突起部１１～１５に対応する位置にそれぞれ設けられている。各溝部３１～３５は、このように所定角度傾斜した状態で設けられることにより、突起部１１～１５と共に、外側の円筒体２２～２６に対して内側の円筒体２２～２５又は先端部材２１がＺ方向に進退動作する際に、その進退動作に連動して、外側の各円筒体２２～２６をｚ軸回りに回転動作させる回転付与機構を構成する。

【0034】

なお、各突起部１１～１５及び各溝部３１～３５は、例えば上記のような円周方向に沿って、１２０°間隔で３つ均等配置されたり、それ以上の数設けられたりしてもよい。このように円周方向に均等配置することで、測定子２０を伸縮させる力の偏りを極力防ぐことが可能となる。

【0035】

なお、各溝部３１～３５及び各突起部１１～１５は、次のように形成されることが好ましい。ここでは、図６に示すように、突起部１３及び溝部３３を例に挙げて説明するが、他の溝部３１，３２，３４，３５及び突起部１１，１２，１４，１５も同様に形成され得る。

【0036】

溝部３３は、その開口部分の切欠内周面３６が、円筒体２４の内周面２７側から外周面２４ａ側に向けて開口径が広がるようなテーパ状に形成され得る。これに伴い、この溝部３３に遊嵌する突起部１３は、切欠内周面３６に合致するテーパ状の突起外周面１６を有するように形成され得る。

【0037】

なお、図示のように、突起部１３は、例えば円筒体２３の外周面２３ａに対して波ワッシャ１７を介して取付ボルト１８により取り付けられる。取付ボルト１８のヘッド部と突起部１３との間には、平ワッシャ１７ａが備えられる。このような構造により、合致する溝部３３の切欠内周面３６と突起部１３の突起外周面１６とが、上記進退動作に伴う回転動作時の摺動の際にも最適な角度及び最適な当接力の下での面接触による遊嵌状態となるよう保たれる。

【0038】

また、図示は省略するが、各突起部１１～１５は、円周方向に均等配置されるのみならず、各溝部３１～３５の長手方向に沿うように、複数設けられていてもよい。このようにすれば、測定子２０の伸縮に伴い、先端部材２１及び各円筒体２２～２６がｚ軸に対して傾いて進退動作することをより効果的に防止することができる。

【0039】

なお、ｚ軸回転変位計５０は、例えば、ポテンショメータにより構成され得る。ｚ軸回転変位計５０がポテンショメータにより構成される場合、ポテンショメータの回転シャフト５７は、ポテンショメータの外形の中心軸に沿って第１方向（Ｚ方向）に延び、最大径の円筒体２６の軸中心に取り付けられる。具体的には、図９に示すように、先端部材２１に対する最大径の円筒体２６の基端側には、回転板２６ｄが取り付けられている。回転板２６ｄは、円筒体２６の外周面２６ａ側から、例えばｘ軸方向に沿ってそれぞれ螺合された一対の止めねじ４１ｅによって円筒体２６に取り付けられる。

【0040】

そして、ポテンショメータと回転板２６ｄとの間にベアリング５９を介在させた上で、回転板２６ｄの中心孔にネジ山を有する回転シャフト５７を挿入し、ナット５８を回転シャフト５７に取り付ける。その後、ナット５８を締め込むことにより、ポテンショメータと回転板２６ｄとでベアリング５９を挟み込んだ状態で、回転シャフト５７が円筒体２６の軸中心に据えられたｚ軸回転変位計５０が、測定子２０の基端部に一体的に接続される。なお、ベアリング５９は、ポテンショメータと測定子２０とを回転自在に連結するものであるが、回転自在な連結構造を可能にするものであれば、これに限定されるものではない。

【0041】

このように、測定子２０に回転板２６ｄを介して一体的に接続されたｚ軸回転変位計５０は、測定子２０の基端に対する先端の変位量を得るために、測定子２０の伸縮に伴い回転する各円筒体２２～２６のうちの最大径の円筒体２６の回転角度を検出し得る。なお、各回転変位計５０～５２からの出力は、例えば取付ベース４１に設けられた演算手段としてのセンサ回路４２に入力される。特に、ポテンショメータからなるｚ軸回転変位計５０は、測定子２０の全変位量を表す任意の回転角が、所定の範囲で極力分解能が高くなるような検出信号を出力するように設定されている。

【0042】

センサ回路４２は、肋骨部１３１の変位に伴い検出された最大径の円筒体２６の回転角度を電圧に変換するｚ軸回転変位計５０からの出力値に基づき、肋骨部１３１のＺ方向の変位量（距離）を算出する。また、センサ回路４２は、ｘ軸回転変位計５１及びｙ軸回転変位計５２からの出力値に基づき、変位計測装置１０のｘ軸及びｙ軸の傾斜角を算出する。そして、センサ回路４２は、これら回転変位計５０～５２からの出力値に基づいて、肋骨部１３１の三次元的な変位量を算出する。

【0043】

第１の実施形態に係る変位計測装置１０は、このような構造により、肋骨部１３１の変位量を計測するときに、肋骨部１３１の変位速度に追従して測定子２０が全体的に収縮し得る。また、肋骨部１３１への衝突の力の入力方向が上述したような斜め方向であったとしても、各突起部１１～１５及び溝部３１～３５による回転付与機構の作用により、測定子２０の収縮が妨げられることはない。このため、各肋骨部１３１の変位量を直線的に安定して計測することが可能となる。なお、変位計測装置１０は、測定子２０が上記のような回転付与機構を備えたテレスコピック構造からなるため、繰り返し計測に供することが可能であり、また測定子２０及び計測部４０を含む各部の機構自体も簡易な構成であるため、安価に製造することが可能である。

【0044】

また、本実施形態によれば、ｚ軸回転変位計５０は、測定子２０の基端部に直接取り付けられているので、ジンバル機構の他の枠部等に設置する場合に比べて、外径を大きくすることができる。例えば、本実施形態のように、ｚ軸回転変位計５０の外径を円筒体２６の外径とほぼ同径となるようにすることができる。このため、回転角度に対する周長を長くすることができ、測定精度を向上させることができる。

【0045】

また、本実施形態によれば、ｚ軸回転変位計５０が測定子２０の基端部に直接取り付けられているので、測定子２０及び計測部４０のｚ軸回転変位計５０をコンパクトに設計することが可能である。これにより、変位計測装置１０は、例えば、胸郭部１３０の内側スペースよりも、より狭い設置スペースにおける変位量の計測等に用いることも可能となる。

【0046】

［第２の実施形態］
図１０は、本発明の第２の実施形態に係る変位計測装置を示す正面図である。なお、図１０を含む以降の説明においては、第１の実施形態と同一の構成要素に関しては同一の符号を付しているので、以下では重複する説明は省略する。

【0047】

図１１に示すように、本発明の第２の実施形態に係る変位計測装置１０Ａは、測定子２０及び計測部４０の各部の構成は、第１の実施形態の変位計測装置１０と同様であるが、計測部４０において、ｚ軸回転変位計５０と共に、更に測定子２０に可変抵抗器６０が設けられた点が、第１の実施形態とは相違している。これにより、変位量を直線的に安定して計測することについて、ｚ軸回転変位計５０の出力と可変抵抗器６０の出力とを利用することで、より精度を期すことが可能となる。

【0048】

可変抵抗器６０は、例えば先端部材２１に対する最大径の円筒体２６とその一つ内側の円筒体２５とのＺ方向の変位を検出し得る。可変抵抗器６０は、具体的には、円筒体２５の外周面２５ａ上に設けられた摺動子６１と、円筒体２６の内周面２７上に設けられた抵抗体６２とから構成される。なお、図１１中の円筒体２５及び円筒体２６に跨がる曲線は、曲線により区分けされた部分が、装置全体の断面とは異なる部分断面を表すことを示している。この可変抵抗器６０からの出力値は、上述したようにｚ軸回転変位計５０の出力値と共にセンサ回路４２に入力され、これに基づき肋骨部１３１のＺ方向の変位量（距離）が算出される。なお、センサ回路４２では、例えば入力した出力値に基づき、円筒体２２～２６の段数を係数として利用しこれに乗した結果により、先端部材２１のＺ方向への移動距離を求めて肋骨部１３１の変位量を算出するようにしてもよい。このような構成によっても、第１の実施形態と同様の作用効果を奏することが可能である。

【0049】

なお、第２の実施形態に係る変位計測装置１０Ａも、上述したようにｚ軸回転変位計５０が測定子２０に一体的に設けられており、例えば、ポテンショメータにより構成されている。このため、ｚ軸回転変位計５０の全体の小型化を図りつつ、抵抗体に対してワイパーの位置を動かす回転体の直径をｚ軸回転変位計５０の内部で比較的大きく取ることが可能となる。これにより、小型化が可能にも拘わらず、ｚ軸回転変位計５０の分解能を求められる性能に維持或いはその向上を図ることが可能である。

【0050】

［他の実施形態］
図１２は、本発明の他の実施形態に係る変位計測装置の一部を示す断面図である。
本発明の他の実施形態に係る変位計測装置は、ｚ軸回転変位計５０が回転板２６ｄを介して測定子２０に一体的に接続されている点は、上述した第１及び第２の実施形態の変位計測装置１０，１０Ａと同様であるが、ｚ軸回転変位計５０に別部材からなる回動軸４１ｆが取り付けられた点が、第１及び第２の実施形態とは相違している。

【0051】

すなわち、図１２に示すように、別部材の回動軸４１ｆは、ｚ軸回転変位計５０のｙ軸方向所定箇所にｙ軸方向（第２方向）に沿って設けられた一対の差込孔５０ｂにそれぞれ差し込まれる。回動軸４１ｆは、差込孔５０ｂに差し込まれる際に、ｚ軸回転変位計５０側から順に、スラストワッシャー５２ｄ、ｙ軸回転変位計５２の筐体５２ａ及びベアリング５２ｂを介して差し込まれる。

【0052】

回動軸４１ｆの一方の端部に近い所定箇所には、ｚ軸方向に貫通する穴部４１ｆａが備えられている。穴部４１ｆａは、ｚ軸回転変位計５０にｚ軸方向に延びるように設けられた固定孔５０ｄと連通する。この固定孔５０ｄに、ｚ軸回転変位計５０の下方側から固定ねじ５０ｃを螺合することにより、固定ねじ５０ｃの少なくとも先端部が回動軸４１ｆの穴部４１ｆａにねじ止めされ、回動軸４１ｆがｚ軸回転変位計５０に固定される。なお、回動軸４１ｆの他方の端部側には、ｙ軸回転変位計５２の変位計測軸５２ｅのＩ字状先端部が嵌合するスリット部４１ｆｂが設けられている。このような嵌合構造によれば、ｙ軸回転変位計５２の原点位置を調整しやすい。

【0053】

このような構成によっても、第１及び第２の実施形態と同様の作用効果を奏することができると共に、ｚ軸回転変位計５０の外径に対してポテンショメータの回転体５０ａの直径を大きく取ることができる。これにより、第１及び第２の実施形態と同様に、ｚ軸回転変位計５０の分解能を求められる性能に維持或いはその向上を図ることが可能である。

【0054】

以上、本発明のいくつかの実施の形態を説明したが、これらの実施の形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの新規な実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施の形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【0055】

例えば、上記の実施形態では、変位計測装置１０，１０Ａの測定子２０の基端に対する先端の変位量を、変位計測装置１０ではｚ軸回転変位計５０で、また変位計測装置１０Ａではｚ軸回転変位計５０及び可変抵抗器６０を用いてそれぞれ検出することができるものとしたが、ｚ軸回転変位計５０の代わりに可変抵抗器６０のみを備えるように、変位計測装置を構成するようにしてもよい。この場合でも、測定子２０の伸縮に伴って測定子２０の基端側が回転付与機構によって回転するので、可変抵抗器６０をｚ軸回転変位計５０と同様に回転板２６ｄを介して接続され、円筒体２６の回転変位を抵抗値の変化として検出して出力する構成とすれば、直線動作のみでの計測よりも、軋みや歪みなどの影響が出にくくなり、正確な測定が可能になる。また、回転付与機構は、溝部３１～３５が円筒体２２～２６に対して螺旋状（スパイラル、ヘリカル）に形成されていたり、突起部１１～１５と溝部３１～３５との形成位置関係が上記の例と反対であったりしてもよい。更に、上述した実施形態における突起部１１～１５や溝部３１～３５の形状は、遊嵌状態を維持可能であればその他の種々の態様を採用し得る。また、ｚ軸回転変位計５０は、例えば最大径の円筒体２６が基端側が閉塞された円筒体で構成される場合は、回転板２６ｄを介さずに回転シャフト５７をナット５８で円筒体２６に直付けして一体的に構成されても良い。

【符号の説明】

【0056】

１０，１０Ａ 変位計測装置
１１～１５ 突起部
１６ 突起外周面
２０ 測定子
２１ 先端部材
２１ａ 外周面
２１ｃ 固定環
２２～２６ 円筒体
２２ａ～２６ａ 外周面
２６ｄ 回転板
２７ 内周面
３１～３５ 溝部
３６ 切欠内周面
４０ 計測部
４１ 取付ベース
４１ｃ 回動枠部
４１ｅ 止めねじ
４２ センサ回路
５０ ｚ軸回転変位計
５１ ｘ軸回転変位計
５２ ｙ軸回転変位計
５７ 回転シャフト
５８ ナット
５９ ベアリング
６０ 可変抵抗器
６１ 摺動子
６２ 抵抗体
１００ 安全性評価用人体ダミー
１０２ 体幹部
１１０ 体幹骨格部
１２０ 脊椎部
１２１ 椎骨部
１３０ 胸郭部
１３１ 肋骨部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】