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曲げ変形センサおよび変形測定装置

国内特許コード P05P003816
掲載日 2006年3月7日
出願番号 特願2004-220721
公開番号 特開2006-038710
登録番号 特許第4427665号
出願日 平成16年7月28日(2004.7.28)
公開日 平成18年2月9日(2006.2.9)
登録日 平成21年12月25日(2009.12.25)
発明者
  • 新宅 英司
  • 藤本 由紀夫
  • 田中 義和
出願人
  • 学校法人広島大学
発明の名称 曲げ変形センサおよび変形測定装置
発明の概要

【課題】 柔軟な対象物の曲げ変形を、軸力方向の歪み成分を取り除いた状態で簡易に検出できる変形測定装置を実現する。
【解決手段】 変形測定装置は、対象物表面に密着して、該対象物表面の曲げ変形に追従して変形する二枚の圧電フィルム1a・1bである圧電フィルム対と測定部5とを備えている。圧電フィルム1a・1bは、延伸方向が一致するように貼り合わされている。測定部5は、対象物の曲げ変形によって生じた各圧電フィルム1a・1bの起電力の差分信号を基に、対象物の曲率変化を測定する。
【選択図】 図1

従来技術、競合技術の概要


従来、機械や構造物の曲げ変形によって部材表面に生じる歪の測定には歪ゲージが多く用いられている。しかしながら、一つの歪みゲージは軸力成分の変形を検出してしまうため、曲げ変形のみを精度良く測定するためには、対象物の両面に歪ゲージを取り付け、対象物に負荷される軸力成分を除去するようにブリッジ回路を使用する必要がある。



また、対象物の曲げによる変形を測定する他の手法として、レーザー変位計を用いる方法や、ビデオ画像により計測する方法がある。



一方、特許文献1には、圧電材料を用いた変位センサが開示されている。これは、上記歪みゲージと同様に、振動体の両面に2つの圧電素子を形成し、該圧電素子の共振周波数の変化による位相差から振動体の変位を検出するものである。



また、特許文献2には、流体圧力の変動を検出する圧電体のバイモルフ構造が開示されている。

【特許文献1】特開平8-304446(1996年11月22日公開)

【特許文献2】特開2002-5771(2002年1月9日公開)

産業上の利用分野


本発明は、対象物の変形によって生じる対象物表面の曲率変化を検出する曲げ変形センサおよび変形測定装置に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
対象物の曲げ変形を検出する曲げ変形センサであって、
前記対象物の表面に取り付けられ、該対象物表面の曲げ変形に追従して変形する二枚の圧電フィルムが、延伸方向を一致させて、重ねられ一体化した圧電フィルム対を備えており、
前記二枚の圧電フィルムのそれぞれの各面には、長さが異なる複数の電極が配置されており、
前記長さが異なる複数の電極のそれぞれは、各圧電フィルムを介して対向した位置に配された二枚が一対となっており、
前記長さが異なる複数の電極のそれぞれは、長手方向が前記圧電フィルムの延伸方向と一致しており、長手方向および短辺方向に複数配置されており、
前記一対の電極は、前記対象物の曲げ変形によって生じた各圧電フィルムの起電力の差分信号を出力することを特徴とする曲げ変形センサ。

【請求項2】
前記二枚の圧電フィルム間に柔軟な弾性体を挿入したことを特徴とする請求項1に記載の曲げ変形センサ。

【請求項3】
前記圧電フィルム対が長方形状であり、この長手方向と前記圧電フィルムの異方性方向とが同じであることを特徴とする請求項1に記載の曲げ変形センサ。

【請求項4】
前記圧電フィルム対を複数備えており、
該複数の圧電フィルム対を並べて配置したことを特徴とする請求項2に記載の曲げ変形センサ。

【請求項5】
前記二枚の圧電フィルムは、同じ極性の面同士が電気的に接続されていることを特徴とする請求項1に記載の曲げ変形センサ。

【請求項6】
前記圧電フィルム対を前記対象物に取り付けるための取り付け部材を備えており、
前記取り付け部材は、前記対象物との間に前記圧電フィルム対を挟んだ状態で、前記対象物に取り付けられることを特徴とする請求項1に記載の曲げ変形センサ。

【請求項7】
前記取り付け部材は、前記圧電フィルム対と接触する面に、前記取り付け部材よりも摩擦係数の小さい摩擦低減部材を取り付けたことを特徴とする請求項5に記載の曲げ変形センサ。

【請求項8】
曲げ変形の位置に対する前記起電力の差分信号の波形が、前記二対の圧電フィルム対間で異なっていることを特徴とする請求項1に記載の曲げ変形センサ。

【請求項9】
前記対象物が人体あるいは人体に装着される装着物であることを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載の曲げ変形センサ。

【請求項10】
請求項1から9のいずれか1項に記載の曲げ変形センサと、該曲げ変形センサから出力される前記差分信号を基に、前記対象物表面の曲率を測定する測定手段とを備えたことを特徴とする曲げ変形測定装置。
産業区分
  • 測定
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2004220721thum.jpg
出願権利状態 権利存続中


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