説明

歪応答性の視覚インジケータ

歪応答性の視覚インジケータは、基板内の歪がそれらの間の相対運動Mを生じさせるように、基板に装着されるように構成された1対の重なっているシャッターストリップ1、2を備える。各シャッターストリップは、ウィンドウ5または6およびバー7または8の交番する組を備え、かつ遠位のストリップ2が、そのウィンドウ6を通して露出された異なる色のストリップ3によって裏打ちされている、または、遠位のストリップが、その代わりに、そのウィンドウおよびバーの代わりに交番する色の組でプリントされてもよい。効果は、異なる歪状態の下で、遠位のストリップ2からの異なる色標示が、2つのストリップの相対的な位置に応じて、近位のストリップ1のウィンドウ5を通して見えることである。インジケータは、たとえば過度のブラッシング圧力が付加された場合の軸の曲げに応答して視覚的な警告を与えるために歯ブラシの軸内に組み込まれてもよい。様々なタイプの標示の他の多くの適用例および使用例が、本明細書中に示されている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、歪の測定または感知の一般的な分野に関する。
【背景技術】
【0002】
従来型の歪ゲージは、様々な形態をとり、中でも最も一般的なものは、導体が伸長もしくは弾性的に変形されたときの導電性の材料の抵抗の変化を利用する抵抗歪ゲージ、および、材料が機械的に応力を加えられたときの圧電性結晶を横切る電子電荷の変化を利用する半導体歪ゲージである。このようなタイプは、測定された歪の標示を与えるために、付随する電子監視機器の使用を明らかに必要とする。純粋に機械的な歪ゲージもまた知られているが、感知された小さな運動を増幅するため、およびそれらを歪みの標示に変換するための精密な機構を一般に必要とする。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
本発明は、他方では、電子部品および機械的に複雑なものの使用を回避しながら、それが適用される物体内の少なくとも一般的なレベルの歪(または関連するパラメータ)の視覚的標示を与えることが可能であるデバイスの、単純かつ低価格な形態を提供することを追求する。
【0004】
本願出願人が特に関心を持っている本発明に対する適用例の一分野は、歯ブラシの軸の曲げ歪のレベルの単純な標示を与えるためのデバイスである。この点で、歯を強くブラッシングしすぎることは歯および歯茎の状態を悪化させる可能性があることが、良く文書化されている。一般に、歯垢を取り除くためには、比較的低いブラッシング圧力で十分である。歯が強くブラッシングされすぎた場合、歯茎が後退し始め、歯茎の出血および知覚過敏歯を生じさせる可能性がある。歯の表面もまた、取り返しがつかないほど損傷される可能性がある。したがって、適用例のこの分野では、目的は、ブラッシングしながら鏡で見ることができ、ブラッシング圧の推奨される限界が超過されているまたは超過されそうであることに対応する所定の歪が軸内で発生した場合に知らせる、簡単な視覚インジケータを歯ブラシ内に組み込むことである。
【0005】
また、たとえば、道具によってまたは道具を通じて、工作物またはその他の対象(人体を含む)に付加されている力のレベルを知らせるために、道具のある部分内の歪の簡単な視覚的な標示を与えるために有用であることができる、多くの他の種類の手で持つまたは手で操作する道具がある。このような道具の例は、カミソリ、ペンなどの筆記用具、およびスクリュードライバ、レンチおよび鋸などの手動工具を含む。
【0006】
しかし、これは、本発明によるインジケータの多くの考えられる適用例の一分類であり、その他のものも、続いての説明から明らかになるであろう、またはそうでない場合当業者の心に浮かぶであろう。これらは、橋、建物、およびその他の土木工学構造物、線路、船のマスト、スポーツ用のラケットおよびボール、ボルト、ナット、パイプ結合部、車両のタイヤ、消火器およびその他の圧力容器、荷重抑制ストラップ、およびその他の応力を受ける物品を限定することなく含む。
【課題を解決するための手段】
【0007】
一態様では、本発明は、基板内の歪がこれらの部材の相対運動を生じさせるように、基板に装着されるように構成された1対の重なっている部材、前記相対運動の方向に配置されたセパレータと交番している1組のウィンドウを備える近位の部材(使用中インジケータが見られる方向で)、前記相対運動の方向に交番している少なくとも2つの視覚的に識別可能なタイプの標示要素を備える、または出現させるように構成されている遠位の部材を備え、前記ウィンドウ、セパレータおよび標示要素が、前記部材の第1の相対的な位置では、近位の部材の複数のウィンドウが、第1の前記タイプの標示要素と位置合わせされ、かつ前記部材の第2の相対的な位置では、前記複数のウィンドウが、第2の前記タイプの標示要素と位置合わせされるように構成されている、歪応答性の視覚インジケータにある。標示要素のタイプは、異なるそれぞれの色の存在によって視覚的に識別可能であってよい、または他の形態の印を備えてもよい。
【0008】
本発明のこれらおよびその他の特徴が、それらの潜在的な適用例を含めて、一例として、添付の概略的な図面を参照にして、ここでより詳細に説明される。
【発明を実施するための最良の形態】
【0009】
図1を参照すると、図示されているインジケータの基本的な構成要素は、1対のシャッターストリップ1および2、およびバッキングストリップ3を備える。ストリップ1および2は、この図では図示を簡単にするために互いに分離されて示されているが、組み立てられたインジケータでは、アイシンボル4の方向から見ると互いに前後して近接している。各シャッターストリップ1および2は、各ストリップ材料のバー7、8によって分離された、この実施形態ではストリップの材料の厚さを通る孔として示されている、同様の長手方向の一連の等間隔にされたウィンドウ5、6を備える。両ストリップ1および2内のウィンドウ5、6およびバー7、8はすべて、実質上同じ幅(各ストリップの長手方向での寸法)である。
【0010】
図2は、基板9内の歪を標示するためのこれらのストリップの装着を示している。ストリップ1および2は、予想された基板内の歪が、長手方向でのストリップ間の相対運動を生じさせるように、対向するそれぞれの端部で各固定具10および11によって基板に固定されている。たとえば、基板9の長手方向の引張り応力によって生じる歪が、固定具10および11を、相対的に離れるように移動させ、それによって、ストリップ1および2が、図3bの矢印Mの方向に互いに相対的に滑動する。ストリップ1および2の装着面に関して凸状である基板内の曲げ歪は、同様に、図2cによって例示されているようにそれらを長手方向に離れるように滑動させる傾向がある一方、ストリップ1および2の装着面に関して凹状である基板内の曲げ歪は、図2bによって例示されているようにそれらを共に長手方向に滑動させる傾向がある。
【0011】
図3aは、基板が歪んでいない状態である、使用中に見られたときの方向からのストリップ1〜3の配置を示している(実際にはストリップ1は、その高さの全体に対してストリップ2および3に重なっているが、図3では、図示を簡単にするためにストリップがいくらかの横方向の相対的な変位を有して示されている)。図3aの状態では、近位のシャッターストリップ1内の各ウィンドウ5が、遠位のシャッターストリップ2のバー8と位置合わせされ、ウィンドウ5を通して見えるバッキングストリップ3の部分がないことがわかるであろう。しかし、基板9が、ストリップ1および2の相対的な滑動を生じさせるように、たとえば、図3bの矢印Mの方向に歪まされた場合、ストリップ2のバー8が、重なっているストリップ1のバー7によって塞がれ始める一方、そのストリップのウィンドウ5が、バッキングストリップ3の部分がウィンドウ5および6を通って見えるようになるように、ストリップ2のウィンドウ6と位置合わせされ始めることを理解されよう。1つのウィンドウ/バー幅と等しい寸法だけストリップ1および2が相対的に滑動したとき、図3bの状態が到達されることになる。この状態では、シャッターストリップ1のウィンドウ5が、シャッターストリップ2のウィンドウ6と完全に位置合わせされ、バッキングストリップ3の部分のみが、これらのウィンドウを通して見える。
【0012】
ストリップ2および3がそれぞれ、異なる色、たとえば緑色および赤色である場合、この組立体は、基板9内の歪のレベルの簡単な標示を与えることができることが理解されよう。たとえば、図3aの歪んでいない状態では、ストリップ2の緑色のみが、ウィンドウ5を通して見えるであろう。歪が増加すると、ストリップ2の緑色とストリップ3の赤色の組合せが、種々の相対的な程度でウィンドウ5を通して見えることになる。ストリップ1および2内のウィンドウおよびバーの寸法の適切な選択によって、基板内の歪の選択されたレベルで、ストリップ3の赤色のみがウィンドウ5を通して見えるときの図3bの状態に到達するように、構成されることができる。
【0013】
ストリップ1および2が、図3bで矢印Mによって示されたのと反対方向に互いに対して相対的に滑動される場合、基板9の長手方向の圧縮応力の下、または図2bで例示されたような凹状の曲げの下で生じるような類似の効果が生じるであろうということもまた理解されよう。
【0014】
図2bおよび2cは、それぞれ基板9の凹状および凸状の曲げの下での、それぞれの歪んでいない状態から寸法dだけの(対向する方向での)各シャッターストリップ1および2の長手方向変位を、一例として示している。dがウィンドウ5の幅の半分に等しいときの状態では、このことは、インジケータの状態が完全に「緑色」の状態から完全に「赤色」の状態へ変化した状態を表す。
【0015】
バッキングストリップ3は、図2では別個に示されていないが、ストリップ2の後部に装着されるものと取られてもよい。機能上等価な実施形態では、別個のバッキングストリップが完全に省略され、遠位のシャッターストリップ2が、異なる色の交番するバーが、ウィンドウ6およびバー8の代わりにその上にプリントされた、連続するストリップの形態をとることができる。さらに、グラフィック記号またはテキストを含む様々な種類の標示が、当業者ならわかるように、インジケータ状態に対するここに説明されたカラーコーディングの代わりに使用されることができる。
【0016】
図4および5は、歯ブラシ12の軸内の曲げ歪を示すために図1から3に関して上記で説明された種類のインジケータの適用例を示している。ブラシ12は、図4では歪んでいない状態で示されており、従来のようにハンドル13、軸14およびヘッド15部分を備える。図4bでわかるように、本発明による歪インジケータ16が、軸14の後部に、たとえば、軸の中に形成された溝の中に装着され、かつ透明ののぞき窓またはレンズでカバーされる。より詳細には、インジケータ16は、軸14の長手方向に延び、かつ図2aのストリップ1および2のようにしてそれに取り付けられる1対のシャッターストリップを備えることが仮定されている。図4の歪んでいない状態では、近位のシャッターストリップ内のウィンドウが、図3aに示されているインジケータの状態と同様に、単一の色、たとえば緑色を表すように、遠位のシャッターストリップのバー(またはウィンドウ)と完全に位置合わせされるように配置される。
【0017】
歯ブラシ12の使用中、ヘッド15が歯に押し付けられると軸14は曲がる傾向があり、この曲げは、歯に対するヘッドの圧力が増加するとき、増加する。図5は、このようにして曲がる軸14を示しており、この曲げは、インジケータ16の装着面に関して凹状であり、したがって、その2つのシャッターストリップが、図2bに示されたインジケータの状態によって例示されているように、互いに対して相対的に滑動されることになることを理解されよう。軸14の十分な曲げによって、インジケータ16内のシャッターストリップが、3bに示されたインジケータの状態と同様に、現れる色たとえば赤色に変化するように、近位のストリップ内のウィンドウが遠位のストリップのウィンドウ(またはバー)と完全に位置合わせされる状態まで移動することになる。軸14の剛性を考慮すると、シャッターストリップ内のウィンドウおびバーの寸法は、ブラッシング圧力が推奨される限界値を超え、軸14がそれに応じて歪まされた場合、完全に「赤色」の状態に到達するように選択されることができる。使用者が、鏡の前で彼の歯をブラッシングするとき、彼は、鏡の中の軸14の後ろのインジケータ16の状態を見て、過度の圧力が付加されないことを確実にするように、彼のブラッシング操作を緩和するために、これを使用することができるであろう。
【0018】
図6および7は、ウェットシェービング安全カミソリ60の軸内の曲げ歪を標示するための、図1から3に関して上記で説明された種類のインジケータの適用例を示してている。皮膚への損傷を回避するために、顔(または剃られている体のその他の部分)に対してカミソリによって付加される圧力が制限されることが望ましく、上記で説明された歯ブラシと同様に、道具の中に視覚歪インジケータを組み込むことは、使用者が正しい圧力を付加することを助ける。
【0019】
カミソリ60は、図6では歪んでいない状態で示されており、かつ、従来のようにハンドル61、軸62およびその中に刃(別個に示されていない)が装着されるヘッド63を備える。図6aでわかるように、本発明による歪インジケータ64が、軸62の後部に、たとえば、軸内に形成された溝の中に装着され、かつ透明ののぞき窓またはレンズでカバーされる。より詳細には、インジケータ64は、軸62の長手方向に延び、かつ図2aのストリップ1および2のようにしてそれに取り付けられた1対のシャッターストリップを備えるように仮定されている。図6の歪んでいない状態では、近位のシャッターストリップ内のウィンドウが、図3aに示されているインジケータの状態と同様に、単一の色、たとえば緑色を表すように、遠位のシャッターストリップのバー(またはウィンドウ)と完全に位置合わせされるように配置される。
【0020】
カミソリ60の使用中、ヘッド63が皮膚に押し付けられたとき、軸62が曲がる傾向があり、皮膚に対するヘッドの圧力が増加するにつれてこの曲げは増加する。図7は、このようにして(ヘッド63が、ハンドル61に対して矢印Pの方向に押し戻される)曲がる軸62を示しており、この曲げが、インジケータ64が取り付けられている所の軸の後部に圧縮力を生じさせ、それによってその2つのシャッターストリップが、図2bに示したインジケータの状態によって例示されたように互いに対して滑動させられることを理解されよう。軸62の十分な曲げによって、インジケータ64内のシャッターストリップが、3bに示されているインジケータの状態と同様に、近位のストリップ内のウィンドウが、現れる色がたとえば赤色に変わるように、遠位のストリップのウィンドウ(またはバー)と完全に位置合わせされる状態へ移動することになる。軸62の剛性を考慮すると、シャッターストリップ内のウィンドウおよびバーの寸法は、シェービング圧力が推奨される限界値を超え、軸62がそれに応じて歪まされた場合、完全に「赤色」の状態に到達するように選択されることができる。使用者が、鏡の前で彼の顔を剃る場合、彼は、鏡の中の軸62の後ろのインジケータ64の状態を見て、過度の圧力が付加されないことを確実にするように、彼のシェービング操作を緩和するためにこれを使用することができるであろう。体の別の部分(特に女性用カミソリの場合、たとえば脚)を剃る場合、インジケータ64の状態は、直接見られることができ、付加される圧力を制御するために同様に使用される。
【0021】
上記で説明したものと同様のインジケータが、多くの他の用途で使用されてもよい。
【0022】
たとえば、帆船のマストに付加される歪は、風の状態および使用されている帆の数によって大いに変動する可能性があり、かつ、特に構造が可能な限り軽量に設計されて許容量が小さいレーシングヨットの場合、高い荷重の下でマストが破壊する危険性がある。本発明による視覚歪インジケータがマストに付加される場合、乗組員は、受けている荷重を知って、帆の面積またはヘッディングをそれに応じて修正することができるであろう。
【0023】
また、テニスまたは同様のスポーツラケットの糸は、ある時間を経て磨耗を通じて伸張され、このことが、それらの引張力に影響を与えるであろう。糸の引張力は、ラケットの性能にとって重要であり、真剣なプレイヤーにとって特別な関心事である。本発明による視覚歪インジケータがラケットの枠に付加される場合、使用者は、枠によって反応される糸の引張力の状態を解釈し、インジケータがあるレベル以下に落ちたことを示したとき、それらを交換することを知ることができるであろう。
【0024】
別の例では、本発明による視覚歪インジケータが、フットボール、バスケットボールなどのボールの外部表面に取り付けられる。1および2などの各シャッター部材、および重なっているのぞき窓またはレンズは、ボールの曲率を追従するのに十分可撓性である。これがボールのエンベロプ内の引張歪のレベルに直接影響するため、この手段によって、ボールの膨張の状態の標示が得られることができる。
【0025】
図8は、上記で説明されたインジケータの変形形態を示している。この場合では、図示を簡単にするために横方向に変位されて示されている2つのシャッターストリップ1Aおよび2Aがあるが、実際は、ストリップ1Aは、ストリップ2Aに重なる。ストリップ2Aは、交番する色、この場合緑色(G)および赤色(R)の、長手方向の一連の等間隔にされたバーでプリントされている。ストリップ1Aは、不透明のバー7Aによって分離された、長手方向の一連の等間隔にされたウィンドウ5Aで(アセテートの透明なシート材料上にプリントすることなどによって)形成されている。ウィンドウおよびバー5A、7Aは、前に説明されたストリップ1のウィンドウ5およびバー7と機能的に同様であるが、この場合、ウィンドウ5Aは、ストリップ2Aの色付きバーG、Rのそれぞれよりも(各ストリップの長手方向に)かなり狭く、バー7Aの幅は、各連続するウィンドウおよびバー5A、7Aの組合せの幅が色付きバーG、Rの各連続するペアの組合せの幅と同じであり続けるように、相応に大きい。
【0026】
図8は、ストリップがそれに取り付けられている基板が歪んでいない状態である、使用中に見られる方向からの、ストリップ1Aおよび2A(横方向に変位された)の相対的な配置を示している。この状態では、近位のストリップ1A内の各ウィンドウ5Aが、遠位のストリップ2Aのそれぞれの緑色バーGの(図において)左側の部分と位置合わせされることになる。基板が図中の矢印Mの方向でのストリップ1Aと2Aの相対的な滑動を生じさせるように歪まされた場合、各ウィンドウ5Aは、下にある緑色バーGの幅を横切って効果的に通過することになり、かつ、得られる歪のレベルに応じて、各隣接する赤色バーRに到達し、その幅を横切る。ウィンドウ5A内に出現するデバイスの標示はしたがって、前に説明されたインジケータと同様に「緑色」から「赤色」状態へ変化する。しかし、ウィンドウ5AおよびバーG、Rの相対的な寸法によって、両方の色が見えている間のストリップ1Aおよび2Aの間の相対運動の範囲が、減少される。さらに、ストリップ全体の長さが同じで色付きバーの数が同じ場合に、この構成は、前に説明された実施形態よりも高い歪み率に対処することができる。たとえば、各ウィンドウ5Aが各バーG、Rの半分の幅である場合、ウィンドウ5Aが緑色バーGの左側(図において)部分と位置合わせされた状態から、ウィンドウ5A赤色バーRの右側(図において)部分と位置合わせされた状態へのストリップ1Aと2Aの間の完全に使用可能な相対運動の範囲は、バーG、Rの幅の1倍半に対応する。これは、2色システムでウィンドウおよびバーが同じ幅であるときの、バーの幅の1倍半に匹敵する。
【0027】
図9は、別の変形形態を示している。この場合、遠位のストリップ2Bが、順序付けされた交番する3色、たとえば、緑色(G)、琥珀色(A)および赤色(R)の長手方向の一連の等間隔にされたバーでプリントされている。近位のストリップ1B内のウィンドウ5Bはこの場合、各バーG、A、Rと同じ幅であり、より広い不透明のバー7Bによって分離されている。その結果各連続するウィンドウおよびバー5B、7Bの組み合わせられた幅が、各連続する3色のバーG,A,Rの組み合わせられた幅と同じになる。この場合、それらが取り付けられている基板内の歪の下での矢印Mの方向でのストリップ1Bおよび2Bの相対的な滑動の効果は、得られた歪のレベルに応じて、連続する標示状態を通じて遷移することになることが理解されよう。すなわち、ストリップが、図中に(横方向に変位されて)示されている歪んでいない状態では、各ウィンドウ5Bが、各緑色バーGと位置合わせされ、次に歪みが増加すると琥珀色バーAおよびまだ高い歪の下では赤色バーRと位置合わせされ、それによって、歪の漸進的な標示が得られることを提供する。明らかに、歪のさらなるグラデーションが、ストリップ2B上の、バーの各シークエンス内の色の数を増加させることおよびストリップ1B内のウィンドウの間隔をあけることによって示されることができる。
【0028】
図10は、図8および図9の実施形態のハイブリッドとみなされることができるさらなる変形形態を示している。この場合、遠位のストリップ2Cが、順序付けられたシークエンスで交番する3色、たとえば、緑色(G)、琥珀色(A)および赤色(R)の長手方向の一連バーでプリントされているが、ここで、緑色および赤色バーは、琥珀色バーよりも幅広である。近位のストリップ1Cのウィンドウ5Cは、各琥珀色バーAと同じ幅であり(したがって、緑色および赤色バーGおよびRよりも幅が狭い)、より広い不透明のバー7Cによって分離されている。その結果各連続するウィンドウおよびバー5C、7Cの組み合わせられた幅が、着色されたバーG、A、Rの各連続する三者の組み合わされた幅と同じになる。
【0029】
さらに別の変形形態では、その時間の間に経験される最大の歪を記録するように、所与の使用時間にわたって得られる最大の相対的変位の位置に2つのシャッターストリップを保持する手段が提供されてもよい。たとえば、図11は、側面図での、および図示を簡単にするために分離されている、それらの衝合する表面上に線形のラチェット歯の形態で各鋸歯17および18を有して形成された、近位のおよび遠位のストリップ1Dおよび2Dを示している。鋸歯17、18が相互係合しているストリップ1D、2Dの通常の動作位置では、これらが、それらが取り付けられる基板内の歪の下で矢印Mの方向でのストリップの相対的な滑動を許すが、歪がおさまる場合の戻り運動は許さないように構成されていることを理解されよう。したがって、ストリップは、使用中に経験する最大の歪みに対応する位置に留まる。この場合、ストリップは変位されたままであるが、空転(一方向)結合が、基板の緩解に対処するためにストリップ1D、2Dのいずれかまたは両方と基板との間に必要とされるが、ストリップが鋸歯17、18を互いからわずかに分離させて開放することによって、時と場合に応じてそれ自体を開始位置にリセットされることができる。
【0030】
本発明による歪インジケータは、少なくとも2つの状態の視覚的な標示を提供する、つまり、人の目によって識別可能であるように設計されているが、実施形態が機械読取可能であるように設計されることも可能である。たとえば、異なる歪状態が、デバイスによって表示される異なる色によって標示される場合、彩色感受性の光読取器が、視覚的な検査の間またはその代わりにデバイスを監視するために採用されてもよい。別法として、デバイスは、ある歪の状態が到達されたとき、近位のシャッターストリップのウィンドウを通して遠位のシャッターストリップ上にプリントされたバーコードのセクションを現すように、付随するスキャナによって読み取られるように構成されてもよい。
【0031】
機械読取可能なデバイスが使用される、つまり、鉄道の軌道内の歪のレベルを示すための一例が、図12に示されている。本発明によるインジケータが、鉄道の軌道に沿ってある間隔でレール側部表面に付着されている場合、図12に、レール71に付着され、レールの長手方向に対して平行な、そのシャッターストリップの長手方向に方向付けされたインジケータ70によって示されるように、インジケータはローリングストック73が軌道に沿って引っ張られるとき、このようなインジケータの近傍を通過するように、ローリングストックに装置された光センサ72によって読み取られてもよい。これは、軌道検査の有用な補助を提供し、レールネットワークの安全性を確実にすることを助けることができる。
【0032】
13および14を参照すると、本発明による別のインジケータの動作可能な構成要素は、保護ハウジング23内に重ねて装着された1対のシャッターストリップ21、および22を備える。ハウジング23、または少なくともその上部表面は、重なったシャッターストリップが、アイシンボル24の方向から見ることができるように、透明であり、拡大レンズを備えてもよい。各シャッターストリップ21、22の形態が、図15に平面図で示されており、ストリップは、図示を簡単にするために、この図では横方向に変位されて示されている。上側要素21は、透明のシート材料、たとえばアセテートのストリップを備え、その上に、一連の横方向の不透明のバー25がプリントされている。バー25は、すべて同じ幅であり、かつ等間隔にされ、ストリップ21のプリントされた表面を一連のウィンドウ26に分割する。下側要素22は、同様のストリップであり、その上に、複数の、この場合3つの組の横方向の不透明のバー27A、27Bおよび27Cがプリントされ、ストリップのプリントされた表面を対応する3組のウィンドウ28A、28Bおよび28Cに分割している。バー27A〜27Cは、上側ストリップ内のバー5と各組内で同じ幅および間隔であるが、ウィンドウ28A〜28Cが上側ストリップ内のウィンドウ26と相互に作用することができるように、組は以下で説明されるような方式で互いに離隔されている。より詳細には、各バー25および27A〜27Cの幅(すなわち、各ストリップの長手方向でのその寸法)は、各ウィンドウ26および28A〜28Cの2倍である。組27Bは、1つのバーの幅に等しい寸法dだけ組27Aから離隔されており、組27Cは、同じ寸法dだけ、組27Bから離隔されている。実際、組27A/27Bと27B/27Cの間の空間は、不透明であるが、図示を簡単にするために図15では透明に示されている。
【0033】
各標示はまた、ウィンドウ28A〜28Cのそれぞれの組に付随している。これは、示された実施形態では、LOW、OKおよびHIGHという単語を含み、図15ではまた横方向に変位されて示されている。実際、これらの標示は、シャッターストリップの下に配置されたバッキングストリップ上にプリントされてもよい、または下側ストリップ22上に直接配置されてもよい。
【0034】
図13および14は、矢印S(図13)の方向に付加された引張り応力によって生じた基板内の歪の標示を与えるように基板29上に装着されたときのデバイスを示している。それによりシャッターストリップ21および22が、基板内の対応する歪が、図15の矢印Mの方向でのそれらの間の相対運動を生じさせるように、対向する各端部で固定具30および31によって基板に相応に固定されている。ストリップは、見られたときの視差(それらの分離は図13および14では明確にするために誇張されている)を回避するために、実用可能である限り互いに近接すべきであるが、歪みの変化とともに運動することは自由である。潤滑剤の膜および/または低摩擦の支持体(図14に32で概念的に記述されている)が、それらの間に提供されてもよい。
【0035】
図15は、応力がほとんど付加されてないまたは付加されていないときに基板29に付加されるようなシャッターストリップ21および22の相対的な位置(明確にするために横方向に変位されている)を示している。この状態では、下側ストリップ22内のウィンドウ28Aの組が、重なっているストリップ21内のウィンドウ26と位置合わせされ、一方、下側ストリップ内のウィンドウ28Bおよび28Cの他の2つの組が、バー25によってカバーされていることが理解されよう。より詳細には、ウィンドウ28Bが、対応するバー25の後半分によってカバーされ(ストリップ21の運動の方向において)、かつウィンドウ28Cが、対応するバー25の前半分によってカバーされている。この状態では、したがって、ウィンドウ28Aに付随する標示のみが、図16に示されているように、上側ストリップ21を通して視点24から見ることができる。基板29内の歪が増加するにつれて、相対運動が、図15内の矢印Mの方向にシャッターストリップの間に生じ、つまりそれによってストリップ21が、その図で見られるようにストリップ22に対して右へ移動する。この運動の影響は、下側ストリップ内のウィンドウ28Aの組が、重なっているストリップ21のバー25によって塞がれ始める一方、そのストリップ内のウィンドウ26が、下側ストリップ内のウィンドウ28Bの組と位置合わせされ始めることである。両方のウィンドウの組28Aおよび28Bに付随する標示がしたがって、ストリップ21および22が、1つのウィンドウの幅に等しい寸法だけ図15の状態から相対的に移動するまで、段階を変えながら見られる。この状態では、ウィンドウ28Aが、バー25によって完全に塞がれる一方、ウィンドウ28Bが、ウィンドウ26と完全に位置合わせされる。ウィンドウ28Cは、しかし、バーがウィンドウの幅の2倍であるということ、およびウィンドウの組28A〜28Cの相対的な間隔によって、この運動の一段階全体を通じて、バー25によってカバーされたままである。したがって、この状態では、ウィンドウ28Bに付随する標示のみが、図17に示されているように、視点24から上側ストリップ21を通して見ることができる。この実施形態での標示は、これが、許容可能な歪の程度であることを示すために選択される。基板が、この状態からさらに歪まされ始めた場合、さらなる相対運動がシャッターストリップ21および22の間に生じ、前の説明との類似によって、1つのウィンドウの幅と等しいさらなる寸法(または1つのバー幅に等しい図15の状態からの全体寸法)だけ、相対的に運動したとき、状態が、ウィンドウ28Cがウィンドウ26と完全に位置合わせされ、ウィンドウ28Bが、バー25によって完全に塞がれ、かつウィンドウ28がバー25によってカバーされたままであり、それによってウィンドウ8Cに付随する標示のみが、図18に示すように、視点24から上側ストリップを通して見ることができ、したがって高い歪み状態を示すというところまで達せられたことになるということが理解されよう。
【0036】
したがって、本発明のこの実施形態は、それが付着された基板内の3つの異なる歪レベルの視覚的な標示および間のグラデーションを与えるために使用されることができる。例として、固定具30と31の間の公称距離が100mmであり、かつ各ウィンドウの幅が1ミクロンである場合、デバイスは、10マイクロストレインの増分の後、ある標示状態から次の標示状態へ変化することになる。(マイクロストレイン=(長さの変化÷元の長さ)×10)。この目的のために選択された標示は、変更に対して開放されており、示されているLOW,OKおよびHIGHの代わりに、ウィンドウの組28A、28Bおよび28C内に、たとえば数字または簡単な異なる色にされたフィールドを備えても良い。各場合で見ることができる標示領域のサイズを犠牲にするが、ウィンドウに対するバーの幅の比を増加させることによって、離散したウィンドウの組の数およびそれに対応する表示が増加されることができる。同様に、2フィールドインジケータが、バーおよびウィンドウが同じ幅であるところに作成されてもよい。より一般的には、使用可能な標示フィールドの数(n)およびバー(b)およびウィンドウ(s)の幅の間の関係が、n=(b÷w)+1によって与えられることを述べることができる。
【0037】
上記で説明された種類のデバイスは、物体内の歪(または関連するパラメータ)の視覚的な簡潔な標示を提供することが望まれる様々な用途で、たとえば、橋またはその他の土木工学構造物内の荷重、ボルト、ナット、パイプ結合部内のトルク、タイヤ、消火器またはその他の圧力容器内の圧力、またはスリングおよびロープ内の張力をチェックするために使用されることができる。より多くのものが当業者の心に浮かぶであろう。
【0038】
例として、図19から22は、ボルトおよびナットに対する本発明によるインジケータの考えられる適用例を示している。図19および20では、インジケータ33が、ボルトのシャンク34に付着され、かつ、ボルトヘッド35内に切り込まれたスロット35Aを通って見ることができるのぞき窓33Aを有する。図21および22では、インジケータ36が、ナット37内に切り込まれたスロット37A内に装着される。(またはその平面の1つに直接装着されてもよい)。各場合で、インジケータ33または36は、付加されたトルクに依存する、締付けられたときのボルトまたはナット内の軸方向歪の標示を与える。図19はまた、シャッターストリップが、それらの固定点の間のより大きな相対運動を捕捉するために、長さ方向に延びているインジケータ33の例を示しているが、図15に対応するウィンドウおよび標示は、一方の端部(ボルトの使用中の唯一の見える部分である)に配置されている。
【0039】
図23は、車両のタイヤ39の側壁に付着された本発明によるインジケータ38を示している。側壁内の歪がタイヤの圧力に依存するためこれは、タイヤが正確に膨張されているかどうかを標示するために使用されることができる。同様に、この種のインジケータが、消火器本体、エアロゾル缶などの中の周縁歪を検知し、それによって、それが完全に/正確に加圧されているかどうかを標示するために適用されることができる。膨張可能/圧縮可能な流体を充填された密封容器と、密封容器内の歪に応答する本発明によるインジケータとの組合せは、温度または圧力(たとえば、深度または高度)インジケータとしてより一般的に使用されることもできる。
【0040】
図15から18に戻ると、基板がHIGH状態を超えて歪んでいる場合、シャッターストリップ21と22の間のさらなる相対運動が、LOW標示が見えるようになるように、ウィンドウの組28Aを再びウィンドウ26と位置合わせさせることが理解されよう。大きな歪範囲に遭遇する適用例では、所与のシャッターの組合せが、次に、その標示状態すべてを通じて数回繰り返す。このような状況では、より粗いおよびより細かいピッチの複数対のシャッターストリップを備えるインジケータが平行して使用されることができるということが思い描かれるであろう。たとえば、10マイクロストレインごとにすべての標示を繰り返す4つの標示フィールドを有する細かいシャッターペア、40マイクロストレインごとにすべての標示を繰り返す4つの標示フィールドを有する粗いシャッターペア(すなわち、バーおよびウィンドウの各幅がより大きく、数がより少ない)、および160マイクロストレインごとにすべての標示を繰り返す4つの標示フィールドを有するさらに粗いシャッターペアがあってよい。所与の時間に3つのペアすべてから読み取ることによって、この種の組合せデバイスが、したがって、0〜160の範囲のマイクロストレインを2.5の精度で標示するために使用されることができる。
【0041】
図13から15に示されているようなインジケータの実用的な使用が基板に対してのそれらの取り付けのときに正確に設置される2つのシャッターストリップ21、22の相対位置に依存していることもまた理解されよう。したがって、デバイスは、ストリップを製造時から固定された関係に維持し、かつ使用時までそれらの間の相対運動を防止し、かつ固定具30および31が基板に固定されたときに取り外される、ホルダ(図示せず)を備えてもよい。
【0042】
代替となる実施形態では、上側シャッターストリップ21上のバー25が、図15に示されているようにストリップの長手方向に垂直にプリントされる代わりに、1つのバー幅に少なくとも等しい寸法によって、各バーの2つの端部が長手方向に相対的に配置されるように、わずかな角度でプリントされる。結果として、デバイスは、重なったシャッターストリップの幅を横切る異なる長手方向「スライス」で、異なる標示を表すことになる。1つのみの「スライス」しか一度に見られないようにのぞき窓を可動スリットに置き換えることによって、固定具30および31が、基板に固定されたとき、スリットの位置を選択し、次に固定することによって、初期標示を選択することができる。このことは、現場でインジケータを効果的に較正し、最初に2つのシャッターストリップを特定の相対的な位置にする必要性を克服する。
【0043】
図24は、より詳細にはねじり歪の標示のために意図された、本発明によるインジケータの別の実施形態の動作の原理を示している。この場合、対向する各端部で固定具42および43によって基板に固定されるように構成された2つのシャッターストリップ40および41がある。ストリップ40、41は、44で一般に示されている中央重なり領域を有する。この領域では、より近い(図において)ストリップ40が、この場合ストリップの長手方向軸と平行に整列されているが、図12のバー26と同様に45で概念的に示されている一連のバーによってプリントされている。また、この領域では、第2のストリップ41が、図12のストリップ22のものと同様のバーおよび付随する標示の組によってプリントされており、やはり、ストリップの長手方向軸とこの場合平行に整列される。ストリップ40および41が、互いに横方向に、すなわち図21の矢印Mの方向に移動された場合、それらの重なっているプリントされた部分が、様々な標示を与えるために、図15から18を参照にして上記で説明したのと同様にして相互作用する。
【0044】
図25は、矢印Tの方向に付加されたトルクによって生じる構造部材46内の歪の標示を与えるための図24の原理によるインジケータの使用を示している。これは、ストリップ40、41の重なっている領域44がそれを通して見られることができる、のぞき窓48を備えるハウジング47を備える。ストリップは、付加されたトルクの下で構造が歪んだとき、図24を参照にして説明されたように、それらの間に相対運動が生じるように、ハウジング内の構造46に固定されている。
【0045】
図26は、より詳細にはねじり歪の標示のために意図された本発明によるインジケータのさらなる実施形態の動作の原理を示している。この場合、対向する各端部で固定具51および52によって基板に固定されるように構成された、2つのシャッターストリップ49および50がある。ストリップ49、30は、53で一般に示された重なり領域を有する。この領域では、より近い(図において)ストリップ49が、54で概念的に示されており、図15のバー26と機能的に同様である一連のバーでプリントされているが、この場合固定具52に対して半径方向に方向付けられている。また、この領域では、第2のストリップ50が、図15のストリップ22のものと機能的に同様であるバーおよび付随する表示の組でプリントされており、やはり、固定具52に対して半径方向に方向付けられている。ストリップ49は、ストリップ50に対して円周方向に、すなわち図23の矢印Mの方向に動かされ、次に、それらの重なったプリントされた部分が、様々な標示を与えるために図15から18を参照にして上記で説明されたものと同様にして相互作用することになる。
【0046】
図27は、矢印Tの方向の締付けトルクによって生じるボルトヘッド55内の歪の標示を与えるための図26の原理によるインジケータの使用を示している。これは、それを通してストリップ50、51の重なり領域53が見られることができるのぞき窓57を備えるハウジング56を備える。ストリップ50は、固定具52によってその重心でまたはその近くでボルトヘッドに固定され、ボルトヘッドが付加されたトルク下で歪むとき、図26を参照にして説明されたように、ストリップ29が、ストリップ50に対して運動するようにして、ストリップ49は、固定具51によってその周縁に向かってボルトヘッドに固定される。
【図面の簡単な説明】
【0047】
【図1】本発明による歪応答性の視覚インジケータの一形態の基本的な構成要素を示す図である。
【図2a】ある曲げ状態での、基板に適用された図1のインジケータの側面図である。
【図2b】別の曲げ状態での、基板に適用された図1のインジケータの側面図である。
【図2c】さらに別の曲げ状態での、基板に適用された図1のインジケータの側面図である。
【図3a】図1および2のインジケータの動作の原理を示す図である。
【図3b】図1および2のインジケータの動作の原理を示す図である。
【図4a】曲げられていない状態での、図1から3に示した種類のインジケータを備える歯ブラシの側面図である。
【図4b】曲げられていない状態での、図1から3に示した種類のインジケータを備える歯ブラシの背面図である。
【図5a】曲げられた状態での、図4の歯ブラシの側面図である。
【図5b】曲げられた状態での、図4の歯ブラシの背面図である。
【図6a】曲げられていない状態での、図1から3に示した種類のインジケータを備えるカミソリの背面図である。
【図6b】曲げられていない状態での、図1から3に示した種類のインジケータを備えるカミソリの側面図である。
【図7a】曲げられた状態での、図6のカミソリの背面図である。
【図7b】曲げられた状態での、図6のカミソリの側面図である。
【図8】図示を簡単にするために横方向に配置された、本発明によるインジケータの1つの変形形態のシャッターストリップの平面図である。
【図9】図示を簡単にするために横方向に配置された、本発明によるインジケータの別の変形形態のシャッターストリップの平面図である。
【図10】図示を簡単にするために横方向に配置された、本発明によるインジケータのさらに別の変形形態のシャッターストリップの平面図である。
【図11】図示を簡単にするために分離されて示された、本発明によるインジケータの別の変形形態のシャッターストリップの側面図である。
【図12】鉄道の軌道内の歪を監視するための使用中、およびローリングストックが通過する際に光センサによって読み取られている途中の、本発明によるインジケータの機械読取可能な実施形態の端面図である。
【図13】基板に適用されたときの、本発明によるインジケータの別の実施形態を通る長手方向断面図である。
【図14】図13の線II−II上での断面図である。
【図15】図示を簡単にするために互いに横方向に変位されて示された、図13および14の2つのシャッターストリップおよび付随する標示の平面図である。
【図16】それらの通常の動作関係、およびある歪状態での図15の構成要素の平面図である。
【図17】それらの通常の動作関係、および別の歪状態での図15の構成要素の平面図である。
【図18】それらの通常の動作関係、およびさらに別の歪状態での図15の構成要素の平面図である。
【図19】本発明によるインジケータがそれに適用されたボルトの立面図である。
【図20】本発明によるインジケータがそれに適用されたボルトの平面図である。
【図21】本発明によるインジケータがそれに適用されたナットの立面図である。
【図22】本発明によるインジケータがそれに適用されたナットの平面図である。
【図23】本発明によるインジケータがそれに適用された車両のタイヤの側面図である。
【図24】本発明によるインジケータの別の実施形態の動作の原理を示す図である。
【図25】構造部材に適用されたときの図24によるインジケータを示す図である。
【図26】本発明によるインジケータのさらなる実施形態の動作の原理を示す図である。
【図27】ボルトヘッドに適用されたときの図26によるインジケータを示す図である。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板内の歪がこれらの部材の間の相対運動を生じさせるように、基板に装着されるように構成された1対の重なっている部材を備え、近位の部材が、前記相対運動の方向に配置されたセパレータと交番する1組のウィンドウを備え、遠位の部材が、前記相対運動の方向に交番する少なくとも2つの視覚的に識別可能なタイプの標示要素を備え、または現すように構成され、かつ前記ウィンドウ、セパレータおよび標示要素が、前記部材の第1の相対的な位置では、近位の部材の複数のウィンドウが、第1の前記タイプの標示要素と位置合わせされ、かつ前記部材の第2の相対的な位置では、前記複数のウィンドウが、第2の前記タイプの標示要素と位置合わせされるように構成されている、歪応答性の視覚インジケータ。
【請求項2】
標示要素の前記タイプが、異なるそれぞれの色である、請求項1に記載のインジケータ。
【請求項3】
前記タイプの1つの標示要素が、単語または数字で集約的に表される、請求項1に記載のインジケータ。
【請求項4】
前記タイプの1つの標示要素が、バーコードで集約的に表される、請求項1に記載のインジケータ。
【請求項5】
前記ウィンドウ、セパレータおよび標示要素がすべて、相対運動の方向で実質上同じ寸法である、請求項1から4のいずれかに記載のインジケータ。
【請求項6】
前記相対運動の方向の少なくともいくつかの前記標示要素よりも、前記ウィンドウが実質的に狭く、かつ前記セパレータが実質的に広く、各連続するウィンドウおよびセパレータの組み合わされた幅が、前記相対運動の方向の異なる各連続する標示要素の組み合わせられた幅と実質上等しい、請求項1から4のいずれか一項に記載のインジケータ。
【請求項7】
前記相対運動の方向に順序付けられたシークエンスで交番している、少なくとも3つの視覚的に識別可能なタイプの標示要素があり、前記相対運動の方向での各前記標示要素よりも、前記ウィンドウが実質上広くなく、前記セパレータが、実質上広く、各連続するウィンドウおよびセパレータの組み合わせられた幅が、前記相対運動の方向での各連続する異なる標示要素の組み合わせられた幅と実質上等しい、請求項1から4のいずれか一項に記載のインジケータ。
【請求項8】
近位の部材が、実質上一様な一連のウィンドウおよびセパレータを備え、遠位の部材が、前記相対運動の方向に交番する少なくとも2つの視覚的に識別可能なタイプの複数の標示要素の組を備え、または現すように構成され、その組のそれぞれが、各標示を次々に提供するために近位の部材内の一連のウィンドウの各部分と位置合わせされるように構成されている、請求項1から4のいずれか一項に記載のインジケータ。
【請求項9】
遠位の部材内のまたはそれによって現される標示要素の前記組の数(n)が、式n=(b÷w)+1による、近位の部材内のウィンドウ(w)およびセパレータ(b)の相対運動の方向の寸法に関連している、請求項8に記載のインジケータ。
【請求項10】
前記ウィンドウおよび標示要素が、前記相対運動の方向に互いに対して傾斜され、かつ、前記部材の視界をその選択可能な横方向部分に制限するための手段が提供されている、請求項1から9のいずれかに記載のインジケータ。
【請求項11】
前記部材が、それらの間の実質上直線状の相対運動のために装着されるように構成されている、請求項1から10のいずれかに記載のインジケータ。
【請求項12】
前記部材が、それらの間の実質上円弧状の相対運動のために装着されるように構成されている、請求項1から10のいずれかに記載のインジケータ。
【請求項13】
前記部材が、基板の曲げとともに曲がるように構成されている、請求項1から12のいずれかに記載のインジケータ。
【請求項14】
異なる各ピッチのウィンドウおよび標示要素を備える各ペアと平行に配置された複数の前記部材のペアを備える、請求項1から13のいずれかに記載のインジケータ。
【請求項15】
使用期間にわたって得られた最大の相対変位の位置に前記部材を保持するための手段をさらに備える、請求項1から14のいずれかに記載のインジケータ。
【請求項16】
添付の図面の図1から3、図8、図9、図10、図11、図13および14、図15から18、図24または図26を参照にして実質的に上記で説明されたような、歪応答性の視覚インジケータ。
【請求項17】
基板内の歪が、インジケータの前記重なっている部材間の相対運動を生じさせるようにその上に装着された、請求項1から16のいずれかに記載の歪応答性の視覚インジケータを有する基板。
【請求項18】
請求項1から16のいずれか一項に記載の歪応答性の視覚インジケータを備える、手で持つまたは手で操作する道具。
【請求項19】
人体に適用されるように構成された、請求項18に記載の道具。
【請求項20】
歯ブラシまたはカミソリである、請求項19に記載の道具。
【請求項21】
少なくとも軸部分およびヘッド部分を備え、前記インジケータが、前記軸部分内の曲げ歪を標示するために取り付けられている、請求項20に記載の歯ブラシまたはカミソリ。
【請求項22】
前記インジケータが、道具の通常の使用中、使用者に面した鏡の中で見えるように、前記軸部分の後部に沿って延びている、請求項21に記載の歯ブラシまたはカミソリ。
【請求項23】
添付の図面の図4および5を参照にして実質上前記で説明されたような、歯ブラシ。
【請求項24】
添付の図面の図6および7を参照にして実質上前記で説明されたような、カミソリ。

【図1】
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【図2a】
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【図2b】
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【図2c】
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【図3a】
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【図3b】
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【図4a】
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【図4b】
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【図5a】
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【図5b】
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【図6a】
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【図6b】
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【図7a】
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【図7b】
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【図8】
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【図9】
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【図10】
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【図11】
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【図12】
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【図13】
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【図14】
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【図15】
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【図16】
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【図17】
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【図18】
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【図19】
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【図20】
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【図21】
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【図22】
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【図23】
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【図24】
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【図25】
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【図26】
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【図27】
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【公表番号】特表2009−511870(P2009−511870A)
【公表日】平成21年3月19日(2009.3.19)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−534068(P2008−534068)
【出願日】平成18年10月2日(2006.10.2)
【国際出願番号】PCT/GB2006/003670
【国際公開番号】WO2007/039725
【国際公開日】平成19年4月12日(2007.4.12)
【出願人】(501352882)キネテイツク・リミテツド (93)
【Fターム(参考)】