整鞋有效跟高測量方法及測量裝置的研究

文/鄧成亮 劉國亮

引言

鞋是人們日常生活必不可少的消費品，中國是鞋子產量第一大國，也是鞋子消費第一的大國。市場上設計另類、時尚別致的鞋子琳瑯滿目又不斷推陳出新，消費者對皮鞋、皮涼鞋等鞋類制品的需求量越來越大，同時，消費者對鞋子的質量也提出了更高的要求[1]。

后跟是鞋子一個很重要的組成部分，其后跟高度和有效跟高[2]是皮鞋[3]和皮涼鞋[4]產品標準中某些檢測項目的重要判斷指標，而目前國內外尚無有效跟高測量裝置，有效跟高通常通過測量跟高和前掌著力部位厚度來計算，跟高的測量是直接采用高度游標卡尺或鋼直尺，測量方式見圖1，而對于前掌著力部位厚度則有兩種方式：一是通過測量前掌外側鞋底的厚度，測量方式見圖2，無法直接測量準確的前掌厚度，從而導致有效跟高的測量數據不準確，甚至連測量位置都找不準；二是把鞋底切開測量跖趾屈撓部位的中間位置包括內墊在內的鞋底厚度，測量方式見圖3，此方式雖能測量出前掌著力部位厚度但必須破壞鞋子才能測量，而破壞之后后續測試項目無法進行。基于以上現狀，本文研制出無損有效跟高測量裝置，實現測量數值的穩定性和客觀可靠性。

圖1 鋼直尺測量后跟高度圖

圖2 鋼直尺測量前掌側邊厚度圖

圖3 卡尺測量前掌厚度圖

1 測量裝置的研制與試驗設計

為滿足結構簡單、操作簡便、成本適當的要求，以高度游標卡尺為基礎，在其上進行研究改進，研制一種能夠快速準確且能直接測出跟高和有效跟高的測量裝置。

1.1 設備設計思路

該測量裝置，包括底座、鞋尖擋板、工作臺、支撐梁、鞋跟量爪、有效跟高尺和活動架，示意圖見圖4。

圖4 有效跟高測量裝置結構示意圖

工作臺可在底座上前后滑動用于靠近或遠離鞋尖擋板來適應鞋子的長度；前掌側擋板和鞋跟側擋板沿著底座的橫向相對設置，且兩個側擋板與底座滑動配合，可相互靠近或相互遠離來適應前掌和鞋跟的寬度來協助固定鞋子。高度主尺設有沿著高度方向設置的主刻度表，鞋跟高度量爪上下滑動設于高度主尺面向鞋尖擋板的一側，有效跟高尺上下滑動設于高度主尺背離鞋尖擋板的一側，且有效跟高尺上設置有效刻度表，與移動架一起可測前掌著力部位厚度的高度，移動架設于鞋尖擋板與高度主尺之間，移動架與有效跟高尺連接，且移動架可水平前后移動，移動架上有可伸入鞋前幫內側的弧形桿，弧形桿的末端有與有效刻度表的起點位于同一高度的前掌厚度量球，定位桿位于前掌厚度量球的正上方，方便在鞋幫外側觀察找到跖趾屈撓部位的中間位置。

1.2 測量裝置的使用方法

利用有效跟高測量裝置測量有效跟高有以下四步：第一步，向上滑動有效跟高尺，帶動移動架上移，為整鞋放置避讓空間；第二步，向鞋跟的方向滑動工作臺，同時向上滑動鞋跟高度量爪，使得鞋跟高度量爪搭在鞋跟的頂端，此時可根據鞋跟高度量爪在高度主尺的主刻度表上對應的數值得出鞋跟的總高度值；第三步，向下移動有效跟高尺，使得移動架上的弧形桿伸入鞋內，同時前后移動移動架，觀察定位桿的位置直至弧形桿末端的前掌厚度量球接觸跖趾屈撓部位的中間位置；第四步，讀取鞋跟高度量爪在有效跟高尺上的刻度，即為整鞋的有效跟高值。

1.3 試驗設計

市場上鞋子種類和款式很多，本試驗選取較常見的三種鞋為代表。其中圖5女士坡跟鞋，圖6為女士高跟鞋，圖7為男士皮鞋。

圖5 女士坡跟鞋

圖6 女士高跟鞋

圖7 男士皮鞋

對以上樣品采用本文研制的有效跟高測量裝置測量其跟高、前掌著力部位厚度及有效跟高，同時，按現有測量方法測量以上經過耐折測試后的樣品的跟高高度和前掌著力部位厚度。每個試驗分別測5組，比較本文研制的有效跟高測量裝置和現有測量方法之間測量結果的準確性及穩定性。

2 結果與討論

女士坡跟鞋的測量結果見表1， 女士高跟鞋的測量結果見表2，男士皮鞋的測量結果見表3。

由表1～表3的結果可知，有效跟高測量裝置在重復測量下其數據離散度較小，方差均在0.1以下且偏差在2%以內，說明該測量裝置的測量數據穩定性非常好，而采用現有方法測量得到的結果的離散程度比有效跟高測量裝置測得的結果高出一個數量級，且多個偏差值超過2%，說明現有方法測量數據的穩定性不是很好，究其原因是因為鞋底是由多種材料疊合而成，主要包括大底、中底和鞋墊，而大底最常見的是橡膠大底和發泡大底，這兩種大底本身柔軟易變形，另外鞋墊一般是在發泡材料上貼合一層織物或豬皮，采用現有方法即用游標卡尺測量前掌著力部位厚度時夾持位置及施加的壓力很難保持一致，導致測量結果偏差較大，越柔軟的鞋底結果偏差越大，而有效跟高測量裝置測量前掌著力部位厚度時測量位置可以觀察且施加的壓力固定不變，所以測量結果穩定，且其能夠實現在不破壞鞋子的情況下直接測量整鞋的有效跟高，操作簡單、快速、準確，具有客觀可靠性。

表1 女士坡跟鞋重復性測量偏差與離散分析比較

表2 女士高跟鞋重復性測量偏差與離散分析比較

表3 男士皮鞋重復性測量偏差與離散分析比較

3 結論

本文對整鞋有效跟高快速無損測量裝置及方法進行了研究，研制了整鞋有效跟高測量裝置，解決了目前鞋類勾心物理檢測中有效跟高不能直接測量的問題。

研究結果表明，有效跟高測量裝置可在不破壞鞋子的前提下簡單、快速、準確地測量出整鞋的有效跟高，其結構簡單，易于制作，結果穩定性和重復性好，并且易于實現批量測量，大大提升了測量效率和準確度，極大地方便了整鞋相關物理檢測項目的開展，可滿足皮鞋和皮涼鞋日益增長的檢測需求。