JPH10151003A - 靴の衝撃試験装置及び試験方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 靴に対する落下衝撃を実際に則して計測す
る。 【解決手段】 床１に立設した鉛直ガイド２、３に重錘
１０を上下の滑動自在に設ける。重錘１０の下端部には
上面に加速度センサを備える。直下に基台１４を水平に
設け、基台１４の上面に圧電センサ１５を配置する。こ
れらの圧電センサ１５の上には、踵部１６ａを上に向け
て靴１６を支持する模擬踵である支持台１７を設ける。
加速度センサと圧電センサ１５の出力をオシロスコープ
２４に接続する。先端にアールを付した支持台１７に靴
１６を逆さにして載置し、重錘１０を所定高さまで引き
上げ、次いで落下させて靴１６の踵部１６ａに衝撃力を
与えて衝撃吸収性を計測する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、靴と重錘の衝突に
よる衝撃荷重、衝撃加速度を計測する靴の衝撃試験装置
及び試験方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、靴は着用者に伝わる衝撃を緩和す
る緩衝機能を備えており、着用者が或る程度の高所から
飛び降りた際には、着用者を衝撃から保護できるように
なっている。しかしながら、着用者が高所から飛び降り
たり、突発的な事故に遭遇した場合には、着用者を衝撃
から保護することが不可能となり、着用者の足関節、膝
関節、腰椎骨、中足骨、アキレス腱等を損傷させる虞れ
がある。

【０００３】このように、従来の靴は過剰な衝撃を受け
た場合に衝撃を完全に緩和することが不可能であるた
め、事業場等では着用者に高所から飛び降りる際の着地
動作を指導したりして、着用者の安全を確保する努力が
行われている。一方、靴の製造メーカ側でも靴に加わる
衝撃を正確に計測し、より優れた緩衝機能を靴に持たせ
るようにしている。

【０００４】一般に、靴に加わる衝撃は次のような試験
方法によって計測するようになっている。 (a) 重錘に靴を取り付けて、床面に落下させて加速度と
荷重を計測する。 (b) 床面に靴を固定し、重錘を踵部に落下させて加速度
と荷重を計測する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、何れの方法も
靴の踵面と床面又は重錘面とが水平にならず、余分なノ
イズが加わって測定誤差の原因となっている。

【０００６】本発明の目的は、上述した問題点を解消
し、着用者が靴を実際に着用して受ける衝撃と同様な衝
撃を靴に与えることができ、衝撃荷重を再現性良く計測
することができる靴の衝撃試験装置及び試験方法を提供
することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係る靴の衝撃試験装置は、被試験体である靴
の踵部の底面を上方に向けると共に水平にして支持する
支持台と、衝撃加速度を検出する加速度センサを下部に
設けた重錘と、前記支持台により支持した前記靴の踵部
上に所定の高さから前記重錘を落下させる重錘落下手段
と、前記支持台の下部に配置し前記重錘と前記靴の衝突
による衝撃荷重を検出する複数個の荷重センサと、前記
加速度センサ及び前記荷重センサの出力信号を表示する
表示手段とを備えたことを特徴とする。

【０００８】また、本発明に係る靴の衝撃試験方法は、
先端にアールを付した模擬踵である支持台上に被試験体
である靴をその踵部の底面を上方に向けると共に水平に
して載置し、下面を水平面とした重錘を前記踵部の直上
の所定高さまで引き上げ、次いで落下させて前記靴の踵
部に衝撃力を与えて衝撃吸収性を計測することを特徴と
する。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明を図示の実施例に基づいて
詳細に説明する。図１は本実施例に係る靴の衝撃試験装
置の正面図であり、床１に立設された鉛直ガイド２、３
の上端には固定梁４が水平に架設され、この固定梁４の
下方において可動梁５、６、７が鉛直方向に滑動可能な
状態で鉛直ガイド２、３に支持されている。最上位の可
動梁５は落下高さを決めるものであり、その中央部はワ
イヤ８により吊り下げられ、このワイヤ８は固定梁４に
固定されたプーリ９を介して図示しない巻上げ機に連結
されている。下位の可動梁６、７の中央部には例えば鋼
製で下面を水平面とした重錘１０が取り付けられ、この
重錘１０は可動梁５に連結器１１を介して連結されてい
る。そして、重錘１０の下端には衝撃加速度を検出する
ためのピックアップ１２が固定されており、このピック
アップ１２の上面には、図２に示すように圧電型の加速
度センサ１３が備えられ、ピックアップ１２は重錘１０
の嵌合孔１０ａに嵌合固定されている。

【００１０】ピックアップ１２の直下の床１の上面に
は、例えば円板状の基台１４がその上面が水平になるよ
うに固定されている。図３のＸ−Ｘ線に沿って見た平面
図に示すように、基台１４の上面には例えば４個の圧電
センサ１５が配置され、圧電センサ１５の上面には被試
験体である靴１６を支持するための模擬踵である支持台
１７が立設されている。加速度センサ１３の出力はケー
ブル１８を介してチャージアンプ１９に接続され、圧電
センサ１５の出力はそれぞれケーブル２０を介してチャ
ージアンプ２１に接続されている。そして、チャージア
ンプ１９、２１の出力はそれぞれのケーブル２２、２３
を介してオシロスコープ２４に接続されている。

【００１１】ここで、ピックアップ１２を含む重錘１０
の質量は例えば３０ｋｇとされている。また、支持台１
７は靴１６の踵部１６ａの底面を上にして甲被１６ｂを
嵌合支持できるようにされ、直径が略４５ｍｍ、先端部
が約３００Ｒの例えば鉄製の円柱とされている。支持台
１７は上方の重錘１０の中心が靴１６の踵部１６ａの中
心に一致するように配置されていると共に、踵部１６ａ
の面を水平とし、落下した重錘１０の下面を踵部１６ａ
で水平面を一致させて受け止めるようにされている。な
お、支持台１７の先端にはアールが付されているので、
靴１６の踵部１６ａの内部のアールと一致し、踵部１６
ａを容易に水平に保持することができる。

【００１２】また、圧電センサ１５は支持台１７の中心
線から径方向に等距離かつ周方向に等間隔で配置されて
おり、この際に圧電センサ１５の個数を２個とした場合
には靴１６に捩れが発生したときノイズを混入させる虞
れがあり、６個を越えた場合にはオシロスコープ２４に
表示される波形が変化しなくなるので、３〜６個とする
ことが好ましい。

【００１３】オシロスコープ２４は時間に対して急速に
変化する電圧を計測し記録する装置であり、靴１６に対
する衝撃荷重と衝撃加速度はオシロスコープ２４の波形
解析演算機能から得られるようになっている。また、図
４のグラフ図に示すように横軸には時間が表示され、縦
軸には圧電センサ１５からの電圧の合算値が下部に表示
されると共に、加速度センサ１３からの電圧が上部に表
示されるようになっている。

【００１４】このような構成により、靴１６の踵部１６
ａに対する衝撃荷重と衝撃加速度を計測する際には次の
ような手順を採用する。 (1) 最大衝撃荷重が３０ｋＮになるまで、重錘１０の落
下高さＨを７ｃｍ、１０ｃｍ、２０ｃｍ、３０ｃｍのう
ちの３〜４つを選択して、重錘１０を靴１６の踵部１６
ａに落下させる。 (2) 試験間隔を５分以上、１０分以下とする。 (3) １試料、１条件について５回の試験を行う。

【００１５】このような手順に従って、発泡ポリウレタ
ン製の二重底で厚さ３０ｍｍの踵部１６ａを有する靴１
６を被試験体Ａとして試験したところ、図４に示すよう
な結果を得た。この際にフィルタは通さず、落下高さＨ
の７ｃｍ、１０ｃｍ、２０ｃｍ、３０ｃｍに対するそれ
ぞれの衝撃荷重をA1、A2、A3、A4で示し、それぞれの衝
撃加速度をL1、L2、L3、L4で示している。ただし、衝撃
加速度をL1、L2、L3、L4は負の値を示している

【００１６】これらの衝撃荷重A1、A2、A3、A4を落下高
さＨの７ｃｍ、１０ｃｍ、２０ｃｍ、３０ｃｍに対して
それぞれ表示すると図５に示すようになり、衝撃加速度
L1、L2、L3、L4を落下高さＨの７ｃｍ、１０ｃｍ、２０
ｃｍ、３０ｃｍに対してそれぞれ表示すると図６に示す
ようになる。ただし、５回の計測のうち、最大値と最小
値を除く３個の計測値の平均値を表示している。

【００１７】同様に、合成ゴム製で木製芯を埋設し厚さ
３５ｍｍの踵部１６ａを有する靴１６を被試験体Ｂと
し、ポリ塩化ビニル製で厚さ１０ｍｍの踵部１６ａを有
する靴１６を被試験体Ｃとして試験したところ、図５及
び図６に示すような結果を得た。この際に、被試験体Ｂ
の落下高さＨの７ｃｍ、１０ｃｍ、２０ｃｍに対するそ
れぞれの衝撃荷重をB1、B2、B3で示し、それぞれの衝撃
加速度をM1、M2、M3で示している。また、被試験体Ｃの
落下高さＨの４ｃｍ、７ｃｍ、１０ｃｍに対するそれぞ
れの衝撃荷重をC0、C1、C2で示し、それぞれの衝撃加速
度をN0、N1、N2で示している。

【００１８】図５及び図６から分かるように、実験では
全ての被試験体Ａ、Ｂ、Ｃについて、落下高さＨと衝撃
荷重の間の相関係数γが０．９９となり、落下高さＨと
衝撃加速度の間の相関係数γも０．９９となり、衝撃荷
重や衝撃加速度が落下高さＨに対して直線的に増減する
ことが分かった。

【００１９】このように、本実施例に係る靴の衝撃試験
装置を使用すれば、靴１６の踵部１６ａの底面に重錘１
０を衝突させて、靴１６の内側に加わる衝撃荷重を支持
台１７を介して計測することができる。従って、着用者
が実際に飛び降りた場合と同様な衝撃荷重や衝撃加速度
を踵部１６ａに与えることができ、衝撃荷重や衝撃加速
度を同一条件で何回でも計測することが可能となり、そ
れらの再現性を向上させて靴１６の材質、厚さ、形状等
の決定に大いに役立つことができる。

【００２０】このように、靴１６を支持台１７に取り付
け、３〜６個の圧電センサ１５を支持台１７の中心線か
ら等距離に等間隔で配置すれば、重錘１０が靴１６に衝
突した際に重錘１０と靴１６の間に捩れが発生しても、
加速度センサ１３や圧電センサ１５にノイズが混入する
ことを防止できる。更に、加速度センサ１３と圧電セン
サ１５からの信号をオシロスコープ２４に同時に表示で
きるので、靴１６に対する衝撃加速度と衝撃荷重の双方
を考慮して、衝撃の状態を把握することができ、計測の
信頼性を向上させることが可能となる。

【００２１】なお、実施例では重錘１０の質量を３０ｋ
ｇとし、落下高さＨを７ｃｍ、１０ｃｍ、２０ｃｍ、３
０ｃｍに設定するようにしたが、質量や落下高さＨを靴
１６の着用者が実際に飛び降りた際に受ける荷重を想定
して任意に設定することができる。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る靴の衝
撃試験装置及び試験方法は、荷重センサを支持台の下部
に配置し、靴の踵部の底面を重錘側に向けて支持し、重
錘を落下させることにより靴の踵部に対する衝撃面を水
平にでき、ノイズの原因を排除できるので、着用者が靴
を実際に着用して受ける衝撃と同様な衝撃荷重、衝撃加
速度を再現性良く計測することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の正面図である。

【図２】一部を切欠した部分拡大図である。

【図３】Ｘ−Ｘ線に沿って見た平面図である。

【図４】時間に対する衝撃荷重と衝撃加速度のグラフ図
である。

【図５】落下高さに対する衝撃荷重のグラフ図である。

【図６】落下高さに対する衝撃加速度のグラフ図であ
る。

【符号の説明】

１０ 重錘 １２ ピックアップ １３ 加速度センサ １５ 圧電センサ １６ 靴 １７ 支持台 １９、２１ チャージアンプ ２４ オシロスコープ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被試験体である靴の踵部の底面を上方に
   向けると共に水平にして支持する支持台と、衝撃加速度
   を検出する加速度センサを下部に設けた重錘と、前記支
   持台により支持した前記靴の踵部上に所定の高さから前
   記重錘を落下させる重錘落下手段と、前記支持台の下部
   に配置し前記重錘と前記靴の衝突による衝撃荷重を検出
   する複数個の荷重センサと、前記加速度センサ及び前記
   荷重センサの出力信号を表示する表示手段とを備えたこ
   とを特徴とする靴の衝撃試験装置。
2. 【請求項２】 先端にアールを付した模擬踵である支持
   台上に被試験体である靴をその踵部の底面を上方に向け
   ると共に水平にして載置し、下面を水平面とした重錘を
   前記踵部の直上の所定高さまで引き上げ、次いで落下さ
   せて前記靴の踵部に衝撃力を与えて衝撃吸収性を計測す
   ることを特徴とする靴の衝撃試験方法。