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BENDING DEFORMATION SENSOR AND DEFORMATION MEASURING DEVICE

Patent code P05P003816
Posted date Mar 7, 2006
Application number P2004-220721
Publication number P2006-038710A
Patent number P4427665
Date of filing Jul 28, 2004
Date of publication of application Feb 9, 2006
Date of registration Dec 25, 2009
Inventor
  • (In Japanese)新宅 英司
  • (In Japanese)藤本 由紀夫
  • (In Japanese)田中 義和
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人広島大学
Title BENDING DEFORMATION SENSOR AND DEFORMATION MEASURING DEVICE
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To realize a deformation measuring device capable of simply detecting a bending deformation in a flexible object, in such a state that a strain component is removed in the direction of axial force.
SOLUTION: The deformation measuring device is equipped with a measuring section 5 and a pair of piezo-electric films which are two piezo-electric films 1a, 1b being in close contact with the surface of the object and deforming while following the bending deformation in the surface of the object. The piezo-electric films 1a, 1b are laminated such that their extension directions are identical to each other. The measuring section 5 measures a curvature change in the object, based on a difference signal of electromotive forces of respective piezo-electric films 1a, 1b caused by the bending deformation in the object.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)


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)

Field of industrial application (In Japanese)


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。

Scope of claims (In Japanese)
【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。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2004220721thum.jpg
State of application right Registered


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