整鞋有效跟高测量方法及测量装置的研究

文/邓成亮 刘国亮

引言

鞋是人们日常生活必不可少的消费品，中国是鞋子产量第一大国，也是鞋子消费第一的大国。市场上设计另类、时尚别致的鞋子琳琅满目又不断推陈出新，消费者对皮鞋、皮凉鞋等鞋类制品的需求量越来越大，同时，消费者对鞋子的质量也提出了更高的要求[1]。

后跟是鞋子一个很重要的组成部分，其后跟高度和有效跟高[2]是皮鞋[3]和皮凉鞋[4]产品标准中某些检测项目的重要判断指标，而目前国内外尚无有效跟高测量装置，有效跟高通常通过测量跟高和前掌着力部位厚度来计算，跟高的测量是直接采用高度游标卡尺或钢直尺，测量方式见图1，而对于前掌着力部位厚度则有两种方式：一是通过测量前掌外侧鞋底的厚度，测量方式见图2，无法直接测量准确的前掌厚度，从而导致有效跟高的测量数据不准确，甚至连测量位置都找不准；二是把鞋底切开测量跖趾屈挠部位的中间位置包括内垫在内的鞋底厚度，测量方式见图3，此方式虽能测量出前掌着力部位厚度但必须破坏鞋子才能测量，而破坏之后后续测试项目无法进行。基于以上现状，本文研制出无损有效跟高测量装置，实现测量数值的稳定性和客观可靠性。

图1 钢直尺测量后跟高度图

图2 钢直尺测量前掌侧边厚度图

图3 卡尺测量前掌厚度图

1 测量装置的研制与试验设计

为满足结构简单、操作简便、成本适当的要求，以高度游标卡尺为基础，在其上进行研究改进，研制一种能够快速准确且能直接测出跟高和有效跟高的测量装置。

1.1 设备设计思路

该测量装置，包括底座、鞋尖挡板、工作台、支撑梁、鞋跟量爪、有效跟高尺和活动架，示意图见图4。

图4 有效跟高测量装置结构示意图

工作台可在底座上前后滑动用于靠近或远离鞋尖挡板来适应鞋子的长度；前掌侧挡板和鞋跟侧挡板沿着底座的横向相对设置，且两个侧挡板与底座滑动配合，可相互靠近或相互远离来适应前掌和鞋跟的宽度来协助固定鞋子。高度主尺设有沿着高度方向设置的主刻度表，鞋跟高度量爪上下滑动设于高度主尺面向鞋尖挡板的一侧，有效跟高尺上下滑动设于高度主尺背离鞋尖挡板的一侧，且有效跟高尺上设置有效刻度表，与移动架一起可测前掌着力部位厚度的高度，移动架设于鞋尖挡板与高度主尺之间，移动架与有效跟高尺连接，且移动架可水平前后移动，移动架上有可伸入鞋前帮内侧的弧形杆，弧形杆的末端有与有效刻度表的起点位于同一高度的前掌厚度量球，定位杆位于前掌厚度量球的正上方，方便在鞋帮外侧观察找到跖趾屈挠部位的中间位置。

1.2 测量装置的使用方法

利用有效跟高测量装置测量有效跟高有以下四步：第一步，向上滑动有效跟高尺，带动移动架上移，为整鞋放置避让空间；第二步，向鞋跟的方向滑动工作台，同时向上滑动鞋跟高度量爪，使得鞋跟高度量爪搭在鞋跟的顶端，此时可根据鞋跟高度量爪在高度主尺的主刻度表上对应的数值得出鞋跟的总高度值；第三步，向下移动有效跟高尺，使得移动架上的弧形杆伸入鞋内，同时前后移动移动架，观察定位杆的位置直至弧形杆末端的前掌厚度量球接触跖趾屈挠部位的中间位置；第四步，读取鞋跟高度量爪在有效跟高尺上的刻度，即为整鞋的有效跟高值。

1.3 试验设计

市场上鞋子种类和款式很多，本试验选取较常见的三种鞋为代表。其中图5女士坡跟鞋，图6为女士高跟鞋，图7为男士皮鞋。

图5 女士坡跟鞋

图6 女士高跟鞋

图7 男士皮鞋

对以上样品采用本文研制的有效跟高测量装置测量其跟高、前掌着力部位厚度及有效跟高，同时，按现有测量方法测量以上经过耐折测试后的样品的跟高高度和前掌着力部位厚度。每个试验分别测5组，比较本文研制的有效跟高测量装置和现有测量方法之间测量结果的准确性及稳定性。

2 结果与讨论

女士坡跟鞋的测量结果见表1， 女士高跟鞋的测量结果见表2，男士皮鞋的测量结果见表3。

由表1～表3的结果可知，有效跟高测量装置在重复测量下其数据离散度较小，方差均在0.1以下且偏差在2%以内，说明该测量装置的测量数据稳定性非常好，而采用现有方法测量得到的结果的离散程度比有效跟高测量装置测得的结果高出一个数量级，且多个偏差值超过2%，说明现有方法测量数据的稳定性不是很好，究其原因是因为鞋底是由多种材料叠合而成，主要包括大底、中底和鞋垫，而大底最常见的是橡胶大底和发泡大底，这两种大底本身柔软易变形，另外鞋垫一般是在发泡材料上贴合一层织物或猪皮，采用现有方法即用游标卡尺测量前掌着力部位厚度时夹持位置及施加的压力很难保持一致，导致测量结果偏差较大，越柔软的鞋底结果偏差越大，而有效跟高测量装置测量前掌着力部位厚度时测量位置可以观察且施加的压力固定不变，所以测量结果稳定，且其能够实现在不破坏鞋子的情况下直接测量整鞋的有效跟高，操作简单、快速、准确，具有客观可靠性。

表1 女士坡跟鞋重复性测量偏差与离散分析比较

表2 女士高跟鞋重复性测量偏差与离散分析比较

表3 男士皮鞋重复性测量偏差与离散分析比较

3 结论

本文对整鞋有效跟高快速无损测量装置及方法进行了研究，研制了整鞋有效跟高测量装置，解决了目前鞋类勾心物理检测中有效跟高不能直接测量的问题。

研究结果表明，有效跟高测量装置可在不破坏鞋子的前提下简单、快速、准确地测量出整鞋的有效跟高，其结构简单，易于制作，结果稳定性和重复性好，并且易于实现批量测量，大大提升了测量效率和准确度，极大地方便了整鞋相关物理检测项目的开展，可满足皮鞋和皮凉鞋日益增长的检测需求。