JPWO2006022149A1 - 比率分割用ノギス - Google Patents

Abstract

二つの寸法が黄金分割を構成しているかどうか、高精度で分り易い表示、良好な操作性、幅広い用途、を可能にする。ノギスと類似のスライド機構により黄金分割を表示させる。その手段の一つには、主スライダ部の他、副スライダ部を設け、主スライダ部にピニオンを、本尺部と副スライダ部とにラックを設け、主スライダ部移動ａにより駆動力を発生させ、黄金比の寸法ｂで副スライダを移動させる。その他の手段の一つには、第１の計測寸法値ａを寸法計測手段により計測、演算装置に記憶させ、第２の計測寸法値ｂを、演算装置によりその比率ｂ／ａと所定の比率定数ｘとの誤差ｂ／ａ−ｘを演算し、その誤差から文字列や他の数値を演算し、例えば 黄金比からの誤差０．５％ 、あるいは 最も近い整数比 ２／３ など、と表示させる。

Description

本発明は比率分割位置の指示と寸法計測が容易なノギスに関するものである。

２つの寸法間の比が黄金比となるものは、自然界や美術工芸品等の中に数多く見いだされる。黄金比は多くの人にとって、違和感のない自然さや美しさを感じさせる寸法比として、古代より、知られている。美観は商品価値を高める大きな要素であるため、工業製品、あるいは建築などのデザインやその寸法の決定において、黄金比が活用されている。歯科や形成外科の医療分野でも、手術後に不自然さを感じさせないために、あるいは、積極的に審美上の効果を目的として、黄金比の活用が行われ、現代においても活用範囲は広い。

黄金分割の関係であるかどうか調べるには、２つの寸法値を定規やノギスなどで計測し、電卓でその比率を計算して黄金比となっているかどうか検討する方法がごく一般的だが、多数の寸法値を調べる必要がある場合、これは面倒で非効率的な方法である。調べたいその場で、黄金分割の関係であるかどうか一目で判断出来る計測具があると便利である。また、同じ動作で一挙に寸法まで測ることの出来る計測具があると一層便利である。

一目で黄金分割の関係であるかどうか判断出来る黄金比の計測具の例として図１０のようなコンパス状のリンク構造のものが知られている。（例えば特許文献１参照）黄金分割の関係であるかどうかはリンク先端の３つの指示ポイントで示され、一目でわかる。しかし、開き角度が小さいと、中間の指示ポイントは４つのリンクがつぶれた形になるので、指示位置がぐらついて十分な精度を出すことが難しい。開き角度が大き過ぎても指示ポイントの針先（リンク先端）が横向きになって、やはり十分な精度を出せない。また寸法値自体を直接計測できないなどの問題がある。
実開平５−７０９９１号公報

この改善策としては、図１１の黄金分割の計測具がある。（例えば非特許文献１参照）５本のリンクを用いた巧妙な機構で前述した中央の指示ポイントのガタを押さえている。しかし、３つの指示ポイントの位置や寸法比を正確にすることは製作上も容易ではない。また、構造上あまり大きく開き角度を広げられず、本体の大きさに比べて計測できる寸法範囲が限られる。リンク先端の鋭角の部分で位置が示されるため非計測対象の計測位置の３点が直線上に並んでいないとかえって計り難い。さらに、構造上分解し難い。開度の微調整が難しく、精度を良くしようとすると逆に動きがかたく、片手では使用しにくい。逆に、一旦、ピンジョイント部分が緩むと、開度位置が保持されず、動きの固さの調整も難しい。また、寸法値は直接表示されないなど、諸問題があった。
Ｐａｕｌ Ｂ．Ｆｅｉｎｍａｎｎ，Ｄｒ．ｍｅｄ．ｄｅｎ． ，Ｄ．Ｄ．Ｓ． 著 「歯科における審美性に関する問題を解決する簡単な測定器具 ゴールデン・ルーラー」 東京歯科産業株式会社 ２００３

また、これらのようなリンク機構によらない計測具としては、比例分割器の出願例（特許文献２参照）がある。この比例分割器の出願において開示された技術を図１２及び、図１３によって説明する。細長いキャリア１０１上の中央部に参照指標１０２を設け、この参照指標１０２のそれぞれ反対側に位置する可動指標１０３，１０４を有するラック組立体１０５，１０６（それぞれの組立体の一体となっている部分を明確にする為、斜線で示す。）が、キャリア１０１上の中央部に同軸一体回転するように取り付けられ定められた直径比（黄金比など）の大小のピニオン１０７，１０８により、互いに反対側に、同時に、移動することにより、定められた直径比（黄金比など）の距離を平行移動するものである。

この方式によれば、図１３で示すように、２つの参照指標を開いて、参照指標と可動指標との寸法が最大となる位置や、図１２で示すように２つの参照指標を閉じて、参照寸法と可動指標との示す位置が一致する位置など、いずれの場合においても計測可能寸法ａより比例分割器の幅Ｌ２、あるいはＬ３が大きい。特に図１３の参照指標と可動指標とが最大寸法となる位置では、測定可能な最大寸法の倍程にこの比例分割器の幅Ｌ２が大きくなってしまう。つまり、この方式によれば、参照指標を開いても、閉じても、ラックが細長いキャリア１０１の外部に突き出すという実用上致命的な問題がある。

すなわち、両ラックが計測の邪魔になるとともにラック自体も汚損、損傷しやすい。また例えば机上に置かれた被計測対象の机上面からの垂直方向の計測や、狭い場所での計測が困難である。また、片手では使い難い、寸法計測手段が開示されていない、など多くの問題がある。
特開昭６０−６７１９９号公報

ノギスを用いて、ノギス自体の演算装置内部で演算まで行う例としては、特許文献３に示すものがある。指の大きさを測って、指輪サイズまたは番数の選択を演算し、表示するものであるが、計測した２つの寸法値を相互に用いた演算機能は無い。ある１つの計測寸法値を基準として、他の計測寸法値の比率を演算し、表示し、黄金比であるかどうか、その誤差を演算し、表示する機能は無い。
特開平８−１９３８２７号公報

解決しようとする問題点は、２寸法間の黄金分割関係の発見や適用において、計測具自体の大きさと比べて計測範囲が狭く、精度が一定せず、開度の微調整が難しく、正確に計測しにくく、あるいは狭い場所で使い難く、片手では扱い難い、などという操作性、実用性の悪さの問題である。

課題解決の手段として、リンク機構を用いず、直尺上のスライド機構により黄金分割を表示させる。本発明の手段の一つは１回のスライド移動動作で黄金分割を３点表示する方法である。すなわち、本尺部上の一端に配したジョウの、指示点もしくは、スライド方向と直角な基準線上から、それ自体のスライド可能な範囲の一方の終端において、この指示点もしくはこの基準線と、それぞれ重なる指示点もしくは基準線を有する主・副の２つのスライダ部が同一方向へ平行移動するスライド構造とし、副スライダ部を中間に、主スライダ部を副スライダ部よりも、前記本尺部上の一端に配したジョウから遠い位置に、配置することと、主スライダ部の前記本尺部上の一端に配したジョウの指示点もしくは基準線からの移動距離をａ、副スライダ部の移動距離をｂ、としたときのｂ／ａを黄金比とすると、その主スライダ部に同軸一体回転可能にピッチ円直径比が１−黄金比の大小ピニオンを設け、本尺部と副スライダ部のラックが主スライダ部から見て同一の向きに移動することと、を主要な特徴とする。

また、本発明の他の一つは、スライド動作２回目に１回目のスライドによる寸法との比率で、または予め定められた比率のうち最も近い比率と誤差で表示するものである。すなわち、第１の測定ジョウを有する本尺部と、この本尺部に移動自在に取り付けられた第２の測定ジョウを有するスライダ部と、これら測定ジョウ間の寸法値を検出する寸法検出手段と、この寸法値を確定入力する入力確定スイッチと、２以上の寸法値から演算を行う演算手段と、その演算結果の表示手段と、を備え、第１の入力確定寸法値と第２の寸法値の比率を演算し、さらに、前記演算装置に予め記憶した定数と前記比率との誤差または比率を演算し、その演算結果を表示する。

ただし、ここに黄金分割とはａ：ｂ＝ｂ：ｃ、ただしａ＝ｂ＋ｃ（ゆえに ａ＞ｂ＞ｃ）の関係をいうものとし、黄金比とは黄金分割１．６１８：１や１：０．６１８もしくは０．６１８：０．３８２のなかに現れる数値１．６１８や０．６１８もしくは０．３８２、及び、より厳密な値や近似値をさすものとするが、本発明の応用上は、任意の定数や定義式などをも含むものとする。また、記述の煩瑣を避けるために、黄金比を一応０．６１８として説明をする。

本発明に係る構造によれば、ラックが直尺部からはみ出さずに内部に納まり保護され、ラックの汚損や破損、あるいは計測の邪魔になることもない。また、片手で外側のスライダ部をスライドさせるだけで、内側のスライダ部も黄金比分だけ移動し、その外側のスライダ部をスライドさせる移動量も微調整が容易で、寸法の大小によらず誤差の変動が少なく精度が高く、計測器自体の大きさもコンパクトで、計測の邪魔にならず、計測範囲が広く、活用範囲の広い、扱いやすいものになるという利点がある。

また、上記のラックやピニオンなどが全てこの比例分割ノギスの片側の面に設けることが出来るので、その面の反対側の面にバーニヤや目盛、その他の寸法検出手段を、従来のノギスと同様に、容易に取り付けられるので、その場合には黄金比の確認と同時に寸法値自体を直接、読み取ることができるというメリットもある。

図１は本発明の比率分割用ノギスのいっぱいに開いた状態を示した正面図である。（実施例１） 図２は他の様態である、寸法の比率や近似式表示の場合の、外形図に回路構成を示すブロック図を重ねた説明図である。（実施例３） 図３は図１の寸法検出手段を有する裏面の図である。（実施例１） 図４は閉じた状態の正面図である。（実施例１） 図５は本尺部１のみを示した正面と側面の図である。（実施例１） 図６は副スライダ部２のみを示した正面と側面の図である。（実施例１） 図７は主スライダ部３のみを示した正面と側面の図である。（実施例１） 図８は歯車列にアイドラ６１を用いた他の実施例である。（実施例２） 図９は図８に示す切断位置での拡大断面図である。（実施例２） 図１０は従来の４節リンク機構によるコンパス状の比例分割器の例である。 図１１は従来の他のリンク機構による比例分割器による実施例である。 図１２は従来のラックとピニオンによる比例分割具の参照指標と可動指標とが一致する、閉じた状態の説明図である。 図１３は従来の比例分割具の参照指標と可動指標とが最大寸法となる、いっぱいに開いた状態の説明図である。 図１４は従来のノギスの内側計測用ジョウの位置を示す図である。

符号の説明

１ 本尺部
２ 副スライダ部
３ 主スライダ部
１１ 長手方向に溝が形成された直尺部
１２ 主ラック
１３ 副ラック
１４ 固定ねじ
１５ 大ピニオン
１６ 小ピニオン
２１ 直尺部の外側測定用ジョウ
２２ 直尺部の内側測定用ジョウ
２３ 副スライダ部の内側測定用ジョウ
２４ 主スライダ部の外側測定用ジョウ
２５ 主スライダ部の内側測定用ジョウ
３１ 主バーニヤ目盛
３２ 副バーニヤ目盛
５１ 本尺部の内側測定用ジョウの指示線
５２ 副スライダ部の内側測定用ジョウの指示線
５３ 主スライダ部の内側測定用ジョウの指示線
５４ 本尺部の外側測定用ジョウの指示線
５５ 主スライダ部の外側測定用ジョウの指示線
５６ 本尺部の内側測定用ジョウ先端の指示点
５７ 副スライダ部の内側測定用ジョウ先端の指示点
５８ 主スライダ部の内側測定用ジョウ先端の指示点
６１ アイドラ
１０１ 細長いキャリア
１０２ 参照指標
１０３ 第１の可動指標
１０４ 第２の可動指標
１０５ 第１のラック組立体
１０６ 第２のラック組立体
１０７ 大ピニオン
１０８ 小ピニオン

対象形状の中から黄金比を構成する寸法関係を効率的に見出す、あるいは黄金比を多角的に適用して形状を生み出す、もしくは美感や自然な感じに対する客観的データをあたえるため、多目的に使え、使い勝手が良く、寸法の比率関係の指示、及び寸法採取を行うという目的を、単純な構造で、精度よく実現した。

図１は比率分割用ノギスの１実施例である。大きくは３つの部分からなり、直尺部１、副スライダ部２、主スライダ部３からなる。図３はその裏面の寸法検出手段の一例を示す、この寸法検出手段は従来のノギスと同様なので詳細は略すが、副スライダ部２と主スライダ部３に寸法検出手段であるバーニヤ目盛３２，３１を有していて、それぞれ図のｂ寸法，ａ寸法を精密に計測できる。本尺部１は図５に示すように中央長手方向に溝が形成された直尺部１１を有し、ほぼ全長にわたって主ラック１２が設けられている。副スライダ２は図６に示すように副ラック１３が固定されている。主スライダ部３は図７に示すように大小のピニオンが一体同軸で回転可能に取り付けられ、大ピニオン１５は本尺部１の主ラック１２と、小ピニオン１６は副スライダ１３と互いに噛合って、かつ、図４のようにこれら３つの部分が閉じるように取り付けられている。

即ち、本尺部１の外側測定用ジョウ２１の指示線５４と主スライダ部３の外側測定用ジョウ２４の指示線５５、及び本尺部１の内側測定用ジョウ２２、副スライダ部２の内側測定用ジョウ２３、主スライダ部３の内側測定用ジョウ２５の各指示線５１，５２，５３、及びそれぞれの先端の指示点５６，５７，５８が一致するように、副スライダ部２と副ラック１３とが長手方向に位置を調整して固定ねじ１４により固定されている。

大ピニオンと小ピニオンのピッチ円直径の比は１−黄金比、即ち０．３８２に選定されている。図１のベクトル（矢印）で示すように、主スライダ部３を図の右に例えばａだけ移動させると、大小ピニオンは右回転するため副スライダ部２は主スライダ部３からｃの距離、相対移動することになる。即ち、図３において寸法関係で表すと、副スライダ部２が主スライダ部３側に近寄った黄金分割ｂ：ｃを指し示す。大ピニオン１５と小ピニオン１６のピッチ円直径の黄金比として０．６１８とした場合には、逆に、副スライダ部２は本尺部１のジョウ２２の方に近寄った黄金分割ｃ：ｂを指し示すことができる。

図３は裏面の寸法検出手段の一例を示す。通常のノギスと同様に外径や内径の寸法計測が可能な他、黄金分割関係におけるａ寸法やｂ寸法の直接計測が可能である。また、図１４のＡ部で示すように直尺部の内側測定用ジョウが図の最左端部から引っ込んで配された、通常のノギスの形状と異なり、図１で示すように本尺部１の内側計測用ジョウ２２の指示線５１がノギス最左端部にあるので、机上に置かれた物体の高さ計測など端面からの計測が可能である。

このようにして、通常のノギスと同様、片手でも、主スライダ部を大きく動かすことも、小さな微調整も可能となり、ａ，ｂ，ｃの３寸法間の黄金分割関係の発見や所要寸法の決定が精度良く、容易になるという効果がある。また、机上や狭い場所でもラック１２，１３が測定の邪魔になることもなく、共に本尺の内側の溝で保護されるので、ラックが損傷しにくく、左右の端部から外に突き出すこともないので被計測対象を傷めないという効果もある。

また、寸法計測基準の位置は従来、リンク先端部などの３つの指示点で示され、本発明による方式においても図１２のＢ部で示す鋭角の先端部と同様の三角形状の指示点３点とすることも可能であるが、実施例１の方式によれば、各ジョウ端部の各指示線が３本の平行な直線であり、被計測対象の３点が正確に一直線上にない場合など、より正確な計測や位置の表示が可能となるメリットもある。外側計測用ジョウ２１，２４で被計測物を挟んで正確な寸法を計測した上で、その被計測物を机などの平らな面において、特徴的な部分が黄金分割位置にあるかどうか、理想位置の寸法はいくらなのかといった計測や検討も容易になり、用途が拡大する。

さらにまた、本発明では本尺部１や主ラック１２、副ラック１３を、より長く製作するだけで、計測可能範囲が容易に拡大可能であるので、広範囲の黄金分割関係の抽出や寸法計測、所要寸法の決定が可能になり、さらに広い分野での応用が可能になるメリットがある。

くわえて、本発明の黄金分割関係位置を指示する機構によると、図３で示したノギスの片側の面にはこれらのラック１２，１３やピニオン１５，１６などがないので、従来のノギスと同様の寸法検出手段を具備することが容易に可能である。すなわち、図３の主カーソル部３及び副カーソル部２のバーニヤ目盛３１，３２という寸法検出手段による他、ピニオンラックによるダイヤル表示や電磁的計測手段によるデジタル表示が実施可能であり、寸法の読取精度がより向上し、また寸法の読取が容易になるという効果を奏する。

図８の実施例は主スライダ部３に歯車列が取り付けられて、本尺部１の主ラック１２と副スライダ部２の副ラック１３とが、寸法比ｃ／ａ（ｃ＝ａ−ｂ）で同一方向に平行移動する歯車機構の第２の例である。本尺１上を主スライダ部３が図８の右方向に移動すると、主ラック１２によりアイドラピニオン６１は右回転を生じ、これと噛合う大歯車１５が左回転を生じる。同軸一体回転をする大歯車１５と小ピニオン１６のピッチ円の直径比を１−黄金比（＝ｃ／ａ）、例えば０．３８２とすると、実施例１と同様の作用を生ぜしめる。アイドラ６１は速度比には影響しない。

さらにこの他の実施例として、アイドラは副ラック１３を主スライダ部３から見た相対速度の方向を、主ラック１２の主スライダ部３から見た相対速度の方向と、一致させるために用いていれば、この図８で示された方法の他、何個あってもよく、また副ラック側と噛合うものであってもよい。さらにピッチ円の直径比が前記とは必ずしも同一ではない同軸一体回転をする大小歯車が、複数個配置され、互いに噛合って、主ラック１２の移動速度と副ラック１３の移動速度との比を１−黄金比にするものであっても、同様の作用を生じさせることが出来る。

なお、前記の全てのピニオン及びアイドラはこれらのピッチ円直径と相等しい外径のローラに、ラックは前記ローラ用の走行路に、代替して実施することができ、コストダウンや低騒音化の効果を奏する。

さらに前述のラックとピニオンの噛合わせをワイヤーと滑車（例えばツイストワイヤーを滑車に一撒き巻き、該当ラックと同様の形状かつ取り付け方法であって、歯の無いラック状部材に、該当ラック両端相当の位置で前記ツイストワイヤー各端を固定して配置する例）、チェインとチェイン車（例えば、チェインを直線状に引っ張り、前記ラック状部材に、該当ラック両端相当の位置でチェイン各端を固定する例）、タイミングベルトとタイミングベルト車（例えば、前記チェインと同様の固定方法の例）、などの組み合わせに代替して実施することができ、安価に大型化が可能で、ごみ詰りなどに強くなるという実用上の効果を奏する。

図２の実施例は２回のスライド動作で黄金分割の関係を表示する例を示す。スライド部をスライドし、寸法ａを寸法検出手段たる変位検出器によって検出し、入力確定スイッチを押して、第１の入力確定寸法値ａを演算装置たる演算制御部に記憶させる。さらにスライド部をスライドさせ、そのときの寸法ｂを検出し、比率ｂ／ａを演算装置で演算する。演算装置には予め、例えば、１、０．３８２、１／２、２／３、３／５、５／８、８／１３、０．６１８、２の平方根の逆数、３の平方根の逆数、円周率の逆数、などの諸定数を記憶させ、これら諸定数、もしくは１−諸定数と、前記演算した比率との誤差を演算する。モード選択スイッチを寸法表示とした場合、 ａ寸法 ｘｘ．ｘｍｍ ｂ寸法 ｙｙ．ｙｍｍ ｃ寸法 ｚｚ．ｚｍｍ などと表示装置たるデジタル表示器で表示する。また、モード選択スイッチをパーセント表示とした場合、 ｂ寸法 ｓｓ．ｓパーセント ｃ寸法 ｒｒ．ｒパーセント などと表示する。モード選択スイッチを近似式表示とした場合、 ｂ寸法 ３／８ 誤差ｊｊ．ｊｍｍ ｃ寸法 ５／８ 誤差ｋｋ．ｋｍｍ 、あるいは 最も近い整数比 ２／３ 、などと一度に、もしくは順次、表示する。

この方式によれば、例えば評価の定まった名機、名作、名品とされるデザインを分析する場合など、一度全体寸法ａを入力確定すると、各特長点の位置ｂを次々に変えながら、全体に対する割合や、どのような定数で分割したのか容易にかつ効率的に分析可能となる。特徴のある点の分割比が２／３であるのか、それとも黄金比０．６１８に対して誤差何パーセントとしているのか、あるいは、むしろ３の平方根の逆数に近いのか、または、黄金分割にほとんど無関係といえるのか、黄金分割位置が何処の特徴点にあたるのか、などといった検討が、大きくても小さくてもかなり広い寸法範囲で、精度よく、机上でも現場でも、被計測対象が実物であっても画像や図面であっても、容易におこなえるようになる。また、多様な分野で用途が拡大でき、分析だけでなく新規デザインなどの創作活動にも応用可能である。

万人向けに美しく自然な印象の形状を生み出すことが求められる用途に適用できる。例えば歯科や形成外科などの審美医療用計測器具として、あるいは時計や自動車等の機械製品、建築、宝飾品、玩具、またはイラストや映像作成のための計測器具としてデザインの分析や客観評価、あるいは新規設計時の利用ができる。むろん、ノギスとしても外径や内径の計測などに使用可能である。

Claims (5)

1. 直尺部と、この直尺部の一端に第１の測定用ジョウと、この直尺部に平行して主ラックと、を備えた本尺部と、第２の測定用ジョウと、それ自体のスライド方向に平行して副ラックと、を備え、前記直尺部に移動自在に取り付けられた副スライダ部と、第３の測定用ジョウと、回転可能に取り付けられた大小のピニオンと、を備え、前記直尺部に移動自在に取り付けられた主スライダ部と、を具備し、前記本尺部の第１の測定ジョウ側と前記主スライダ部との中間に、前記副スライダ部が配置されており、前記主ラックと前記大ピニオン、前記副ラックと前記小ピニオンと、が直接もしくは他の歯車を介して噛合わされ、前記主ラックと前記副ラックと、が前記主スライダ部から見て常に同じ側に移動するように大小のピニオンが配置された、比率分割用ノギス。
2. 第１の測定ジョウを有する本尺部と、この本尺部に移動自在に取り付けられた第２の測定ジョウを有するスライダ部と、これら測定ジョウ間の寸法値を検出する寸法検出手段と、この寸法値を確定入力する入力確定スイッチと、２つ以上の検出した寸法値から演算を行う演算手段と、その演算結果の表示手段と、を備え、第１の入力確定寸法値と第２の寸法値の比率を演算し、さらに、前記演算装置に予め記憶した定数と前記比率との誤差または比率を演算し、表示する比率分割用ノギス。
3. 本尺部の内側測定ジョウの指示線が本尺部の最も端の位置に設けられ、かつこの測定ジョウの指示線がスライド部の移動方向と直角に配されてなる前記請求項１の比率分割用ノギス。
4. 本尺部の内側測定ジョウの指示線が本尺部の最も端の位置に設けられ、かつこの測定ジョウの指示線がスライド部の移動方向と直角に配されてなる前記請求項２の比率分割用ノギス。
5. 本尺部、または主スライド部、もしくは副スライド部、の少なくとも１つに、寸法検出手段を有する前記請求項１の比率分割用ノギス
   

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