JP2000161953A - 傾斜計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高さ寸法を充分に小さく且つ、角度変位の高
い検出感度を得ることを可能とし、設置個所の制約を軽
減して設置の自由度を向上すると共に、感度のバラツ
キ、非直線性のバラツキ、ヒステリシス等の大幅な低減
化を実現し、併せて耐振性、耐衝撃性の改善を図る。 【解決手段】 ワイヤロープ２４は、傾斜計の中心軸
Ｏ，Ｏ′に対しθなる角度だけ傾斜してスタンド１およ
びクラウン２に設けた板ばね２３のワイヤロープ固定部
２５Ａ、２５Ｂ間に捩り回動可能に張設されている。可
動鉄芯１１は、アーム２６Ａ，２６Ｂによってワイヤロ
ープ２４に一体的に取付けられており、ワイヤロープ２
４を中心として回動するとき、差動トランスコイル１０
の空胴内を円弧状に移動する。傾斜計に傾きが加えられ
ると、先端部に可動鉄芯１１が設けられたアーム２６
Ａ，２６Ｂが常に重心を求めてワイヤロープ２４を中心
として回動し、高感度に傾斜に応じた変位を生じる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水平または鉛直か
らの傾斜を高精度に検知計測する傾斜計に係り、特に地
震または建設工事に起因する地盤変動等の挙動調査に好
適な傾斜計に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】地震または建設工事に起因する地盤変動
等のような地盤の変動あるいは建築物の傾斜等の状況を
観測するために、水平または鉛直からの傾斜を高精度に
検知計測する傾斜計が用いられている。この傾斜計は、
一般に重力方向のずれを検出するものであり、基本的
に、いわゆる下げ振りの原理を応用している。すなわ
ち、傾斜計では、特定の方向に回動可能にまたはあらゆ
る方向に回動可能に支持された部材を介して錘を吊下し
て回動変位を計測することにより、傾斜を検出する。前
記回動変位の計測には、錘部近傍の相対位置変位による
電磁誘導を利用した変位検出または回動支持部のたわみ
変形を利用した変位検出が行われる。

【０００３】しかしながら、この従来の傾斜計において
は、下げ振り式の構成を基本としているので、微小角変
位の検出を可能にするためには、基本長を長く構成し
て、感度を向上させることになる。そのため、傾斜計の
高さ寸法はどうしても大きくならざるを得なかった。し
たがって、傾斜計の設置上いろいろな制約を生じてお
り、狭い場所については設置が不能となる場合もあっ
た。

【０００４】そこで、本出願人は、上述した事情を考慮
して、基準となる鉛直軸に対して所定の傾斜角度だけ傾
斜させて配設された回転軸と、前記回転軸に沿う軸線に
対して所定半径で振り子回動可能に設けられる作動部材
と、前記作動部材の先端近傍に設けられた作動片と、前
記作動片の基準位置に対する変位を計測する計測部とを
具備する傾斜計を先に提案した（特開平１０−１４１９
５０号）。

【０００５】この先願に係る傾斜計について、図４およ
び図５を用いてより具体的に説明する。図４および図５
に示す傾斜計は、スタンド１、クラウン２、ピボット軸
受け３Ａ，３Ｂ、ニードル旋回軸４、アーム保持部材
５、アーム６Ａ，６Ｂ、ベース部材７、トップ部材８、
ケース９、差動トランスコイル１０、可動鉄芯１１、ナ
ット１２Ａ，１２Ｂ、回路基板１３、ケーブル１４、グ
ランド金具１５等を具備している。この傾斜計の設置さ
れている部位が傾斜することにより、傾斜計が図５に示
すＣまたはＣ′方向に傾斜すると、それに伴って、Ｂ方
向に角度θだけ傾斜していたニードル旋回軸４が、さら
にＣまたはＣ′方向に傾斜する。このため、ニードル旋
回軸４は、ＣまたはＣ′方向についての傾斜角度に対応
して、図２のＢ方向とＣ方向との中間の方向、またはＢ
方向とＣ′方向との中間の方向に傾斜することになる。

【０００６】可動鉄芯１１は、重力の作用によりニード
ル旋回軸４の鉛直軸に対する傾斜方向に偏倚するので、
ＣまたはＣ′方向についての傾斜角度に応じた方向に偏
倚する。このとき、差動トランスコイル１０の２次コイ
ルから検出回路で検出される出力は、差動トランスコイ
ル１０に対する可動鉄芯１１の変位量に対応した値とな
る。したがって、検出回路からは、ＣまたはＣ′方向に
ついての傾斜角に対応する信号が出力される。このよう
な構成にすると、高さ寸法が小さくても、微小な傾斜に
よる角度変位に対して大きく振れるので、高い角度変位
の検出感度を得ることを可能とする傾斜計とすることが
できる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述した
先願（特開平１０−１４１９５０号）に係る発明は、ニ
ードル旋回軸４の両端が尖鋭に形成されてそれぞれピボ
ット軸受３Ａ，３Ｂに支持されていることから、次のよ
うな問題がある。即ち、第１に、ニードル旋回軸４とピ
ボット軸受３Ａ，３Ｂとの間の機械的静止摩擦によっ
て、出力データの再現性が悪く、且つ大きなヒステリシ
スが生ずるという難点がある。第２に、ニードル旋回軸
４の先端部およびピボット軸受を加工するのに高度な加
工技術を必要とし、それがため加工コストを上昇させる
要因となっている。第３に、定格容量を決定する傾斜角
度の設定フルスケール値を、例えば、±１度、±２度、
±５度などに設定しようとする場合、ニードル旋回軸４
の取付傾斜角度を変えて対応させなくてはならないた
め、定格容量毎に部品を予め製作し複数種用意しておか
なければならず、この面でも製造コストの上昇をもたら
すという難点がある。

【０００８】第４に、ニードル旋回軸４の先端が、細く
尖鋭であるために、設置場所における振動、輸送中の振
動・衝撃等によりニードル旋回軸先端が折損する事故が
発生するおそれがあり、いわば耐振性・耐衝撃性が充分
とはいえない、という難点がある。本発明は、上述した
事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところ
は、出力データの再現性が良好で、ヒステリシスの減少
・コストの低減が可能であり、耐振性および耐衝撃性に
優れ、しかも高さ寸法が小さく、構成が簡素でありなが
ら、高い角度変位の検出感度を得ることが可能であると
共に、設置個所の制約を軽減して設置の自由度を向上し
得る傾斜計を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る傾
斜計は、上記の目的を達成するために、基準となる鉛直
軸に対して所定の傾斜角度だけ傾斜させて、一端が本体
部に固定され、他端が張力調整手段を介して本体部に張
設された細径のワイヤロープと、前記ワイヤロープの線
心に対して所定半径で振り子回動可能に一体的固設され
た作動部材と、前記作動部材の先端近傍に設けられた作
動片と、前記作動片の基準位置に対する変位を計測する
計測部とを具備し、前記ワイヤロープの線径を異ならせ
ることによって異なる定格容量のものを得るように構成
したことを特徴とすることにある。

【００１０】また、請求項２の発明に係る傾斜計の張力
調整手段は、一端が本体部に固定された板ばねと、先端
側に前記板ばねの他端が固定され基端側が本体部に進退
調節可能に螺合されたねじ部材を含んで構成されている
ことを特徴とする。また、請求項３の発明に係る傾斜計
のワイヤロープは、定格容量によってその線径が０．０
８mm乃至０．１５mmのものが用いられることを特徴とす
るものである。また、請求項４の発明に係る傾斜計の作
動片は、可動鉄芯を含み、且つ計測部は、中空部を有
し、該中空部内に前記可動鉄芯を非接触で往復自在とし
て挿入して、前記可動鉄芯による電磁誘導により該可動
鉄芯の変位を電気信号として取り出す差動トランスコイ
ルを含むことを特徴とするものである。

【００１１】また、請求項５の発明に係る傾斜計の作動
片は、可動磁石を含み、且つ計測部は、磁気感知部を有
し、該磁気感知部近傍に前記可動磁石を非接触で往復自
在として配設して、前記可動磁石による磁束変化により
該可動磁石の変位を電気信号として取り出す半導体磁気
センサを含むことを特徴とするものである。また、請求
項６の発明に係る傾斜計の作動片は、遮光部材を含み、
且つ計測部は、前記遮光部材を挟んで対峙して光を送受
する投光部および受光部を有し、前記遮光部材による遮
光位置により該遮光部材の変位を電気信号として取り出
す光学計測部を含むことを特徴とするものである。

【００１２】また、請求項７の発明に係る傾斜計の作動
片は、反射部材を含み、且つ計測部は、前記反射部材に
対峙して光を送受する投光部および受光部を有し、前記
遮光部材による反射位置により該反射部材の変位を電気
信号として取り出す光学計測部を含むことを特徴とする
ものである。また、請求項８の発明に係る傾斜計のワイ
ヤロープ、作動部材、作動片および計測部を収容し且つ
高周波動作に対する感度を抑制するオイルが充填された
容器をさらに具備することを特徴とするものである。

【００１３】

【作用】請求項１の発明に係る傾斜計は、基準となる鉛
直軸に対して所定の傾斜角度だけ傾斜させて一端が本体
部に固定され、他端が張力調整手段を介して本体部に張
設された細径のワイヤロープの線心に対して所定半径で
振り子回動可能に作動部材を設け、該作動部材の先端近
傍に設けられた作動片の基準位置に対する変位を計測部
にて計測するように構成してある。このような構成によ
り、高さ寸法が小さくても、微小な傾斜による角度変位
に対して作動部材が大きく振れるので、充分に小さな高
さ寸法で、しかも高い角度変位の検出感度を得ることを
可能とし、設置個所の制約を軽減して設置の自由度を向
上することができ、コンパクトで且つ角度変位の検出を
高感度に行うことが可能となる。

【００１４】また、上記の構成によりアーム回動に伴う
摩擦がなくなるので、出力データの再現性も良好とな
り、ヒステリシスは大幅に軽減され、また、機械的に弱
い軸受機構がないので、振動や衝撃にも耐え得る傾斜計
とすることができる。請求項２の発明に係る傾斜計の張
力調整手段は、一端が本体部に固定された板ばねと、先
端側に前記板ばねの他端が固定され基端側が本体部に進
退調節可能に螺合されたねじ部材を含んで構成してあ
る。このような構成により、ワイヤロープを所定の傾斜
角度だけ傾斜させると共にワイヤロープに適度な張力を
簡単に付与することが可能となる。

【００１５】請求項３の発明に係る傾斜計におけるワイ
ヤロープは、定格容量によってその線径が０．０８mm乃
至０．１５mmのものを用いるように構成してある。この
ような構成により、定格容量が異なるものを製作する毎
に、作動部の回動中心となる軸心の傾斜角度を変える必
要がなくなり、換言すればそのための部品を予め用意し
たり、加工工程が増えたりすることがなくなり単に、ワ
イヤロープの線径の異なるものを用意するだけで足り、
大幅なコストダウンを図ることが可能となる。請求項４
の発明に係る傾斜計の作動片は、可動鉄芯を含み且つ前
記計測部は、中空部を有し、該中空部内に前記可動鉄芯
を非接触で往復自在として挿入して、前記可動鉄芯によ
る電磁誘導により該可動鉄芯の変位を電気信号として取
り出す差動トランスコイルを含んだ構成としてある。こ
のような構成により、特に、角度変位を電気的に且つ高
感度に検出することが可能となる。

【００１６】請求項５の発明に係る傾斜計は、前記作動
片が、可動磁石を含み、且つ前記計測部が、磁気感知部
を有し、該磁気感知部近傍に前記可動磁石を非接触で往
復自在として配設して、前記可動磁石による磁束変化に
より該可動磁石の変位を電気信号として取り出す半導体
磁気センサを含んだ構成としてある。このような構成に
より、特に、電源回路構成を簡易化し得ると共に、検出
信号を電気的に検出するための回路構造を簡易化するこ
とが可能となる。本発明の請求項６による傾斜計は、前
記作動片が、遮光部材を含み、且つ前記計測部が、前記
遮光部材を挟んで対峙して光を送受する投光部および受
光部を有し、前記遮光部材による遮光位置により該遮光
部材の変位を電気信号として取り出す光学計測部を含ん
だ構成としてある。

【００１７】また、本発明の請求項７による傾斜計は、
前記作動片が、反射部材を含み、且つ前記計測部は、前
記反射部材に対峙して光を送受する投光部および受光部
を有し、前記遮光部材による反射位置により該反射部材
の変位を電気信号として取り出す光学計測部を含んだ構
成としてある。これら請求項６または請求項７の構成に
より、特に、変位を光学的に且つ高感度に検出すること
が可能となり、周辺環境の電磁的特性の影響を受けにく
くなる。請求項８の発明に係る傾斜計は、前記ワイヤロ
ープ、作動部材、作動片および計測部を収容し且つ高周
波動作に対する感度を抑制するオイルが充填された容器
をさらに設けた構成としてある。このような構成によ
り、特に、高周波振動による誤動作を防止することが可
能となる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、実施の形態に基づき、図面
を参照して本発明の傾斜計を詳細に説明する。図１、図
２および図３は、本発明の一つの実施の形態に係る傾斜
計の要部および電気的回路の構成を示している。図１
は、一部を破断して示す傾斜計の正面図、図２は、図１
のＡ−Ａ′線に沿う横断面図、そして図３は、図１、図
２に示した傾斜計の電気的回路の概略構成を示すブロッ
ク図である。図１、図２に示す傾斜計は、スタンド１、
クラウン２、ベース部材７、トップ部材８、ケース９、
差動トランスコイル１０、可動鉄芯１１、ナット１２
Ａ，１２Ｂ、回路基板１３、ケーブル１４、グランド金
具１５、シール部材１６、板ばね２３、ワイヤロープ２
４、アーム２６Ａ，２６Ｂ、板ばね固定用ナット２７、
ロックナット２８、張力調整ねじ２９および挟持用ねじ
３０を具備している。

【００１９】スタンド１は、水平部と垂直部とからなる
Ｌ字状の部材であり、垂直部の上端には、水平部に対峙
させてクラウン２がねじによって固定されている。すな
わち、本体部を形成するスタンド１およびクラウン２
は、コ字状の枠体を構成している。スタンド１のＬ字状
に折曲された角部近傍には、小孔が穿設されたワイヤロ
ープ固定部２５Ａが設けられ、ワイヤロープ２４の一端
が該小孔に挿通された上、半田付け、ロー付けなどの手
段により固定されている。ワイヤロープ２４の他端は、
張力調整手段の一部をなす板ばね２３の中間部のワイヤ
ロープ固定部２５Ｂに連結固定されている。一対のワイ
ヤロープ固定部２５Ａと２５Ｂは、垂直軸に対して角度
θだけ傾斜する軸上において対向しており、そのため、
ワイヤロープ２４は、垂直軸に対して角度θなる傾斜角
をもっている。この傾斜角θは、１０〜４５°の範囲内
に設定することが望ましい。

【００２０】ワイヤロープ２４の張力調整手段は、一端
がクラウン２に固定され、中間部にワイヤロープ２４が
連結固定された板ばね２３と、クラウン２の雌ねじ２Ａ
に螺合された張力調整ねじ２９と、この張力調整ねじ２
９に板ばね２３を固定する一対の板ばね固定用ナット２
７，２７と、張力調整ねじ２９を、張力調整が終わった
後に不用意に回動しないように固定するロックナット２
８から構成されている。ワイヤロープ２４の中間部に
は、１対のアーム２６Ａ、２６Ｂのアーム保持部２６
Ｃ、２６Ｄが固定保持されている。これをより具体的に
説明すると、一対のアーム保持部２６Ｃと２６Ｄ間にワ
イヤロープ２４を挟み込み、挟持用ねじ３０によってア
ーム保持部２６Ｃと２６Ｄを強く圧設させると共に、半
田付け、またはロー付け、等の溶着手段により、ワイヤ
ロープ２４とアーム保持部２６Ｃ、２６Ｄのワイヤロー
プ挟持部２６Ｅとを強固に結合する。

【００２１】このように、ワイヤロープ２４は、その両
端がワイヤロープ固定部２５Ａと２５Ｂとに固定され、
中間部がアーム保持部２６Ｃ、２６Ｄに固定されること
になるので、傾斜角に応じアーム２６Ａ、２６Ｂが可動
鉄芯１１と共に重力により揺動し、そのとき発生する回
転モーメントと自身の捩り弾性力とが釣り合う角度変位
位置で止まる。上述したように、ワイヤロープ２４に連
結固定されたアーム２６Ａ、２６Ｂは、作動部材を構成
している。アーム２６Ａおよび２６Ｂは、基端を挟持用
ねじ３０によって一体的に接合固定され、中間部を、図
２に示すように、両側方に分岐して延び、その先端間に
可動鉄芯１１を支持している。

【００２２】可動鉄芯１１は、両端に雄ねじ部が形成さ
れており、ナット１２Ａおよび１２Ｂによりアーム２６
Ａおよび２６Ｂに固定されている。この可動鉄芯１１
は、作動片を構成している。本体部を構成するスタンド
１およびクラウン２は、ベース部材７上に固定され、該
ベース部材７は、ケース９の下端、すなわち底部を閉塞
している。ケース９の上端は、トップ部材８により閉塞
されている。ケース９の内周面とトップ部材８の外周面
との間には、いわゆるＯリングのようなシール部材１６
が設けられている。同様にケース９の内周面とベース部
材７の外周面との間にもＯリング等のシール部材（図示
せず）が設けられている。これらベース部材７、ケース
９およびトップ部材８は、傾斜計の全体を保護する筐体
を構成している。

【００２３】差動トランスコイル１０は、計測部を構成
しており、中空筒状の空芯トランスとして形成されてい
る。この差動トランスコイル１０は、図３に示すよう
に、１次コイル１０Ａ、第１の２次コイル１０Ｂおよび
第２の２次コイル１０Ｃを巻装している。可動鉄芯１１
は、差動トランスコイル１０の中空部に適宜なる間隙を
存して挿通されており、差動トランスコイル１０の中空
部内において、ワイヤロープ２４を軸として、差動トラ
ンスコイル１０に接することなく、自在に振り子回動し
得るようになっている。

【００２４】本体部のクラウン２の上面には、トップ部
材８との間に適宜なる間隙を存して回路基板１３が配設
されており、該回路基板１３は、図示されていないリー
ド線を介して差動トランスコイル１０に接続されてい
る。また、回路基板１３には、ケーブル１４の心線１４
ａが接続されており、該ケーブル１４は、トップ部材８
の中央に設けた開口に嵌挿されたグランド金具１５を貫
通して外部に引き出されている。ここで、グランド金具
１５とトップ部材８との間およびグランド金具１５とケ
ーブル１４との間は、シール部材（図示せず）により、
液密にシールされている。

【００２５】スタンド１、クラウン２、板ばね２３、ワ
イヤロープ２４、板ばね固定用ナット２７、ロックナッ
ト２８、張力調整ねじ２９、アーム２６Ａ，２６Ｂ、差
動トランスコイル１０、可動鉄芯１１、ナット１２Ａ，
１２Ｂおよび回路基板１３等からなる部分は、ベース部
材７、トップ部材８、ケース９およびグランド金具１５
からなる筐体内に収容されている。前記筐体は、シール
部材により密封されており、筐体内には、高周波動作に
対する感度を抑制するダンピングオイルが封入されてい
る。ダンピングオイルは、ワイヤロープ２４、アーム２
６Ａ，２６Ｂ、差動トランスコイル１０および可動鉄芯
１１等の作動部分が充分にオイルに浸かる図示レベルま
で充填されている。

【００２６】図３は、図１および図２に示した傾斜計の
電気的回路の概略構成を示すブロック図である。図３に
示すように、差動トランスコイル１０は、１次コイル１
０Ａ、第１の２次コイル１０Ｂおよび第２の２次コイル
１０Ｃからなり、可動鉄芯１１は、振り子回動による差
動トランスコイル１０の中空部内での進退移動により、
これら差動トランスコイル１０（１０Ａ，１０Ｂ，１０
Ｃ）に対する結合が密になったり疎になったりする。第
１および第２の２次コイル１０Ｂおよび１０Ｃは、バイ
ファイラ等により均等に巻装される。これら差動トラン
スコイル１０（１０Ａ、１０Ｂおよび１０Ｃ）に接続さ
れる計測回路は、検出回路２１および電源２２を備えて
いる。

【００２７】電源２２は、差動トランスコイル１０の１
次コイル１０Ａに、例えば交流信号を印加する電源であ
る。検出回路２１は、差動トランスコイル１０の第１お
よび第２の２次コイル１０Ｂおよび１０Ｃに接続され、
１次コイル１０Ａに供給された電流により、誘起される
出力を検出する。すなわち、第１および第２の２次コイ
ル１０Ｂおよび１０Ｃは、互いに逆極性で且つ対称にな
るように結線され、可動鉄芯１１が中央の基準位置にあ
るときに、誘導起電力が打ち消し合って出力があらわれ
ないようになっている。そして、可動鉄芯１１の変位量
に対する２次コイル１０Ｂおよび１０Ｃの誘導起電力は
線形的に変化するように構成している。

【００２８】次に、上述のように構成した傾斜計の作用
について説明する。上述した傾斜計を使用する際には、
まず傾斜計を水平状態に設置する。この状態では、ワイ
ヤロープ２４が、鉛直線と合致させて配設される傾斜計
の中心軸Ｏ−Ｏ′に対して角度θだけ傾斜している。こ
のため、アーム２６Ａおよび２６Ｂにより支持される可
動鉄芯１１は、重力により傾斜方向に偏倚する。傾斜計
が鉛直に置かれているとき、差動トランスコイル１０の
２次コイル１０Ｂおよび１０Ｃから検出回路２１で検出
される出力はゼロであり、基準位置に位置していること
がわかる。したがって、検出回路２１からは、傾斜ゼロ
を示す信号が出力される。

【００２９】そして、傾斜計の設置されている部位が傾
斜することにより、傾斜計が図２に示すＣまたはＣ′方
向に傾斜すると、それに伴って、Ｂ方向に角度θだけ傾
斜していたワイヤロープ２４が、さらにＣまたはＣ′方
向に傾斜する。このため、ワイヤロープ２４は、Ｃまた
はＣ′方向についての傾斜角度に対応して、図２のＢ方
向とＣ方向との中間の方向、またはＢ方向とＣ′方向と
の中間の方向に傾斜することになる。可動鉄芯１１は、
重力の作用によりワイヤロープ２４の鉛直軸に対する傾
斜方向に偏倚するので、ＣまたはＣ′方向についての傾
斜角度に応じた方向に偏倚する。

【００３０】このとき、差動トランスコイル１０の２次
コイル１０Ｂおよび１０Ｃから検出回路２１で検出され
る出力は、差動トランスコイル１０に対する可動鉄芯１
１の変位量に対応した値となる。したがって、検出回路
２１からは、ＣまたはＣ′方向についての傾斜角に対応
する信号が出力される。ＣまたはＣ′方向の傾斜角に対
する可動鉄芯１１の変位量は、ワイヤロープ２４の取り
付け傾斜角θが小さいほど大きくなり、取り付け傾斜角
θが大きいほど小さくなる。例えば、取り付け傾斜角θ
が９０°の場合、すなわち、ワイヤロープ２４が水平に
取り付けられている場合には、可動鉄芯１１の動作は、
従来と同様の単なる振り子回動にすぎない。この場合、
水平位置では、可動鉄芯１１は基準位置に位置し、検出
出力は傾斜ゼロを示す。

【００３１】Ｃ方向に傾斜すると可動鉄芯１１は、その
傾斜角に応じてＣ方向に偏倚し、Ｃ′方向に傾斜すると
可動鉄芯１１はその傾斜角に応じてＣ′方向に偏倚する
が、このときの変位量は、振り子の長さ、すなわちワイ
ヤロープ２４から可動鉄芯１１までの距離に応じた値と
なる。したがって、高感度とするためには、ワイヤロー
プ２４から可動鉄芯１１までの距離を長くとらなければ
ならなくなる。また、取り付け傾斜角θがゼロの場合、
標準位置の水平状態では、傾斜がないので、可動鉄芯１
１の偏倚方向は不定となり、基準が定まらない。しか
し、Ｃ方向にわずかに傾斜すると可動鉄芯１１はＣ方向
に偏倚しようとし、Ｃ′方向にわずかに傾斜すると可動
鉄芯１１はＣ′方向に偏倚しようとするので、わずかな
傾斜でも敏感に反応し、１８０°異なる方向への動作を
生じる。現実には、可動鉄芯１１は、適宜配設されたス
トッパーあるいはケース９の内壁に当接することによ
り、可動範囲が物理的に制限されるので、わずかな傾斜
で、直ちに可動範囲の限界に達し、振り切ってしまうこ
とになる。

【００３２】したがって、取り付け傾斜角θが、０〜９
０°（０＜θ＜９０°）の範囲であれば、一応動作する
ことになる。しかしながら、θを大きくとると感度が鈍
くなり、温度特性、ヒステリシス特性等の影響が顕著に
なり、本発明の長所が充分に発揮されないことから、θ
は小さめにとることが望ましい。ただし、θがあまり小
さくなると、基準位置への復帰性が悪くなり、傾斜以外
の、衝撃や振動等の要因で、可動鉄芯１１が偏倚した場
合、なかなか基準位置へ戻らず、傾斜したのと同様の出
力を出し続けることになる。このため、実用的には、取
り付け傾斜角θを１０°以上とすることが望ましい。

【００３３】また、現実には、可動鉄芯１１の動作スト
ロークが装置の外径でほぼ一義的に定まってしまうた
め、検出感度が高精度になるほど、傾斜計としてのフル
スケール値、すなわち最大検出傾斜角の大きさが小さく
なってしまう。例えば、取り付け傾斜角θが４５°程度
で、検出傾斜角のフルスケール値が±５°とした場合、
取り付け傾斜角θが３５°程度で、検出傾斜角のフルス
ケール値が±３°、取り付け傾斜角θが２５°程度で、
検出傾斜角のフルスケール値が±２°、取り付け傾斜角
θが１５°程度で、検出傾斜角のフルスケール値が±１
°、そして取り付け傾斜角θが１０°程度で、検出傾斜
角のフルスケール値が±０．５°となる。したがって、
取り付け傾斜角θは１０〜４５°程度とすることが望ま
しい。

【００３４】しかも、ケース９等で構成される筐体内に
ダンピングオイルを充填して、急激な動作を抑制してい
るので、衝撃や振動等により、誤動作したり、破損した
りすることも防止でき、充分な耐久性も得られる。上述
したように、傾斜角度変化に伴って回動する張り出し部
を形成するアーム２６Ａおよび２６Ｂを有し、取り付け
傾斜角θをもって設置されたワイヤロープ２４と、張り
出し部先端に固着された可動鉄芯１１と、当該可動鉄芯
１１が非接触で中空部内を往復変位し得る差動トランス
コイル１０とを具備することにより、傾斜角度変化を与
えると、ワイヤロープ２４が常に重心を求めて回動また
は捩り作動し、高感度に傾斜に応じた変位を生じる。可
動鉄芯１１が回動偏倚して平衡状態に達したときに、差
動トランスコイル１０と可動鉄芯１１との相対変位に基
づき電気信号を得て、角度変化を検出する。

【００３５】この場合、感度は、主としてワイヤロープ
２４の取り付け傾斜角θおよびワイヤロープ２４の線径
に基づく捩り弾性力に起因して定まるので、全体として
大きな寸法を必要とせず、高感度の傾斜計をコンパクト
に構成することができる。ちなみに、ワイヤロープ２４
と可動鉄芯１１との間の距離が長いほど、動作は確実に
なるが、動作速度が遅くなる。従来の多くの傾斜計で
は、支持部に板ばねを使用していたが、板ばねのばね定
数は一般に温度特性を有する。このため、従来の傾斜計
は、温度変化によって感度変化を生じるものが少なくな
かった。これに対して、上述した本発明による傾斜計
は、板ばねを使用ないので、温度変化に基づく感度変動
がなく、高い安定性を得ることができる。

【００３６】しかも、本発明においては、上述した先願
の発明に用いられているニードル旋回転やピボット軸受
けのような摩擦部分のないワイヤロープを用いているか
ら、直線性、ヒステリシスおよび繰返し性のよい傾斜計
を提供することができると共に、定格容量によって、そ
の線径を異ならせるだけでなく、例えば、線径０．０８
mm乃至０．１５mmのものを用いることで、定格容量の異
なる傾斜計とすることができる。因に、線径が０．１mm
でフルスケール値±１度計を、線径が０．１２mmでフル
スケール値±２度計を、線径が０．１５mmでフルスケー
ル値±５度計とすることができる。

【００３７】これは、線径を太くすることで捩り弾性力
が増大するので、より大きな傾斜角にも対応させること
ができるのである。ここで、本発明の一実施例の傾斜計
および先願に係る発明（ニードル旋回軸型）の実施例の
実測データを表１〜表６および表７〜表１２に示す。こ
の測定に用いた傾斜計は、いずれも±１度計であり、先
願の傾斜計に係る２つの実施例を試料１と試料２とし、
本発明の傾斜計に係る２つの実施例を試料３と試料４と
する。そして各資料１〜資料４については、＋方向（０
度〜１度）と−方向（０度〜−１度）について、それぞ
れ３回ずつ測定したものである。即ち表１、表２、表３
は、試料１について３回にわたって測定したときの試験
データである。

【００３８】

【表１】

【００３９】

【表２】

【００４０】

【表３】

【００４１】上記表１〜表３の試験データによれば、３
回の感度バラツキは、３３１２、３２９４、３３０９の
平均値が３３０５μＶであるから、バラツキ率は、（３
３１２−３２９４）×１００／３３０５＝０．５４％で
あり、３回の非直線性のバラツキは、０．４９、０．６
３、０．５２の平均値が０．５５％であるから、バラツ
キ率は、（０．６３−０．４９）×１００／０．５２＝
２６．９２％であり、３回の試験データの内、最大ヒス
テリシス値と平均感度の割合は４１×１００／３３０５
＝１．２４％である。尚、各非直線性は、行きのデータ
を最小二乗法で算出したものである。表４、表５、表６
は試料２について、３回にわたって測定したときの試験
データである。

【００４２】

【表４】

【００４３】

【表５】

【００４４】

【表６】

【００４５】上記表４〜表６の試験データによれば、３
回の感度バラツキは、３０１３，３０２６，３０１５の
平均値が、３０１８μＶであるから、バラツキ率は、
（３０２６−３０１３）×１００／３０１８＝０．４３
％であり、３回の非直線性のバラツキは、０．６５、
０．５６、０．４８の平均値が０．５６％であるから、
バラツキ率は、（０．６５−０．４８）×１００／０．
５６＝３０．３６％であり、３回の試験データの内、最
大ヒステリシス値と平均感度の割合は、３９×１００／
３０１８＝１．２９％である。表７、表８、表９は試料
２について、３回にわたって測定したときの試験データ
である。

【００４６】

【表７】

【００４７】

【表８】

【００４８】

【表９】

【００４９】上記表７〜表９の試験データによれば、３
回の感度バラツキは、２８５２、２８５７、２８５４の
平均値が、２８５４μＶであるから、バラツキ率は、
（２８５７−２８５２）×１００／２８５４＝０．１８
％であり、３回の非直線性のバラツキは、０．４５、
０．４２、０．４７の平均値が０．４５％であるから、
バラツキ率は、（０．４７−０．４２）×１００／０．
４５＝１１．１％であり、３回の試験データの内、最大
ヒステリシス値と平均感度の割合は１１×１００／２８
５４＝０．３９％である。表１０、表１１、表１２は試
料４について、３回にわたって測定したときの試験デー
タである。

【００５０】

【表１０】

【００５１】

【表１１】

【００５２】

【表１２】

【００５３】上記表１０〜表１２の試験データによれ
ば、３回の感度バラツキは、２９６５、２９６３、２９
６６の平均値が、２９６５μＶであるから、バラツキ率
は、（２９６６−２９６３）×１００／２９６５＝０．
１０％であり、３回の非直線性のバラツキは、０．６
６、０．６５、０．６１の平均値が０．６４％であるか
ら、バラツキ率は、（０．６６−０．６１）×１００／
０．６４＝７．８１％であり、３回の試験データの内、
最大ヒステリシス値と平均感度の割合は、９×１００／
２９６５＝０．３０％である。

【００５４】上記のデータから分かるように、本発明の
実施例に係る傾斜計は、先願発明の実施例に係る傾斜計
に対し、感度バラツキ、非直線バラツキ、ヒステリシス
等、すべての項目で優れている。なお、本発明は上述し
且つ図面に示す実施の形態にのみ限定されることなく、
その要旨を変更しない範囲内で種々変形して実施するこ
とができる。例えば、上述した実施の形態では、作動片
としての可動鉄芯１１を計測部としての差動トランスコ
イル１０に対して偏倚させて、変位量を検出するように
したが、可動鉄芯に代えて可動磁石を用いて、差動部と
して差動トランスコイルに代えてホール素子等のような
半導体磁気センサにより、磁束変化を検出するようにし
てもよい。

【００５５】また、作動片として、遮光部材を用い、計
測部として投光部および受光部を設けて、投光部から受
光部に至る光を遮光部材が遮光することにより、変位を
検出するようにしてもよい。さらに、遮光部材に代え
て、反射部材を用い、光の反射を検出して、変位を検出
するようにしてもよい。さらに、作動片および計測部
は、要は非接触センサを構成すればよいので、静電容量
の変化を用いた容量式センサ等を用いることができる。
また、重力による動作を、ダンピングオイル等の流体中
における浮きを用いた浮力による動作に変換して、傾斜
を検出することもできる。この場合、図１および図２に
おけるワイヤロープ２４および可動鉄芯１１等を天地を
逆に配設し、可動鉄芯１１に一体的に浮きを設ければよ
い。

【００５６】また、ワイヤロープ２４は、１０°〜４５
°の範囲内の特定の角度に固定する場合に限らず、複数
の角度に変化させ得るように構成してもよいが、定格容
量を変えるには、ワイヤロープ２４の線径および張力を
変えるだけで足りる。また、張力調整手段でワイヤロー
プ２４に与える張力は、適宜でよいが、上記の実施の形
態においては、１．５ｋｇ〜２ｋｇに設定した。

【００５７】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の請求項１に
よれば、基準となる鉛直軸に対して所定の傾斜角度だけ
傾斜させて、一端が本体部に固定され、他端が張力調整
手段を介して本体部に張設された細径のワイヤロープの
線心に対して所定半径で振り子回動可能に作動部材を設
け、該作動部材の先端近傍に設けられた作動片の基準位
置に対する変位を計測部にて計測する構成により、高さ
寸法が小さくても、微小な傾斜による角度変位に対して
作動部材が大きく振れるので、充分に小さな高さ寸法
で、しかも高い角度変位の検出感度を得ることを可能と
し、設置個所の制約を軽減して設置の自由度を向上する
ことができ、延いては安価でしかもコンパクトで且つ角
度変位の検出を高感度に行うことが可能であることに加
え、上述した先願の発明に係る傾斜計に対し、ニードル
旋回軸の先端部およびピボット軸受のように高度な加工
技術を必要とする部材に代えて適度な張力をもって張設
された細径のワイヤロープを用いた構成としたから、製
作コストを大幅に低減することができ、また、ニードル
旋回軸とピボット軸受との支持構造のように機械的静止
摩擦がないから出力データの再現性がよく、例えば、感
度バラツキ、非直線性のバラツキの大幅な低減化とヒス
テリシスの大幅の低減化が実現され、また、定格容量の
異なるものを製作する場合、例えば±１度、±２度、±
５度の傾斜計のものを製作する場合、フルスケール時の
作動片の振れ角が一定とすれば、先願の発明に係る傾斜
計では、ニードル旋回軸の取付傾斜角度をそれぞれに対
応させて変化させなくてはならず、そのため、本体部や
ニードル旋回軸、ピボット軸受等をそれぞれ製作しなけ
ればならなくなるため、コストが嵩む要因となっていた
が、本発明に係る傾斜計の場合、ワイヤロープの太さや
張力を適宜変更するだけで定格値に容易且つ安価に対応
可能であり、また、先願の傾斜計のようなニードル旋回
軸の折損等の故障が全くなく、耐振性、耐衝撃性の良好
な傾斜計を提供することができる。

【００５８】また、請求項２の発明に係る傾斜計によれ
ば、一端が本体部に固定された板ばねと、先端側に前記
板ばねの他端が固定され基端側が本体部に進退調節可能
に螺合されたねじ部材を含んで構成された張力調節手段
を備えてあるから、ワイヤロープに所定の初期張力を与
えてアームの旋回中心を正しく設定し易いと共に、外部
から衝撃が加わったとしても、板ばねで衝撃を吸収する
ので、ワイヤロープの切断事故が発生するおそれはな
く、長期使用中に板ばねのへたりが生じてもねじ部材を
用いて再調整することができる。

【００５９】また、請求項３の発明に係る傾斜計は、定
格容量によってその線径が０．０８mm乃至０．１５mmの
ワイヤロープを用いるようにしたから、上述した先願の
発明に係る傾斜計のように、ニードル旋回軸やピボット
軸受を定格容量毎に製作したり本体部の孔開け加工など
をする必要がなく、単に定格容量に見合う線径のワイヤ
ロープを用いるだけでよいので、部品点数と加工工程が
少なく、安価に構成することができる。

【００６０】請求項４の発明に係る傾斜計によれば、前
記作動片が、可動鉄芯を含み、且つ前記計測部が、中空
部を有し、該中空部内に前記可動鉄芯を非接触で往復自
在として挿入して、前記可動鉄芯による電磁誘導により
該可動鉄芯の変位を電気信号として取り出す差動トラン
スコイルを含むことにより、特に、角度変位を電気的に
且つ高感度に検出することが可能となる。請求項５の発
明に係る傾斜計によれば、前記作動片が、可動磁石を含
み、且つ前記計測部が、磁気感知部を有し、該磁気感知
部近傍に前記可動磁石を非接触で往復自在として配設し
て、前記可動磁石による磁束変化により該可動磁石の変
位を電気信号として取り出す、例えばホール系のような
半導体磁気センサを含むことにより、特に、検出信号を
電気的に検出するための回路構造を簡易化し且つ高感度
化することが可能となる。

【００６１】請求項６の発明に係る傾斜計によれば、前
記作動片が、遮光部材を含み、且つ前記計測部が、前記
遮光部材を挟んで対峙して光を送受する投光部および受
光部を有し、前記遮光部材による遮光位置により該遮光
部材の変位を電気信号として取り出す光学計測部を含
み、また、請求項７の発明に係る傾斜計によれば、前記
作動片が、反射部材を含み、且つ前記計測部は、前記反
射部材に対峙して光を送受する投光部および受光部を有
し、前記遮光部材による反射位置により該反射部材の変
位を電気信号として取り出す光学計測部を含むことによ
り、特に、変位を光学的に且つ高感度に検出することが
可能となり、周辺環境の電磁的特性の影響を受けにくく
なる。請求項８の発明に係る傾斜計によれば、前記ワイ
ヤロープ、作動部材、作動片および計測部を収容し且つ
高周波動作に対する感度を抑制するオイルが充填された
容器をさらに設けることにより、特に、高周波振動によ
る誤動作を防止することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一つの実施の形態に係る傾斜計の要部
の構成を模式的に示す一部破断正面図である。

【図２】図１の傾斜計のＡ−Ａ′線に沿う横断面図であ
る。

【図３】図１の傾斜計における計測系の電気的回路構成
を模式的に示すブロック図である。

【図４】従来の傾斜計の一例の構成を模式的に示す一部
破断正面図である。

【図５】図４の傾斜計のＡ−Ａ′線に沿う横断面図であ
る。

【符号の説明】

１ スタンド ２ クラウン ７ ベース部材 ８ トップ部材 ９ ケース １０ 差動トランスコイル １０Ａ １次コイル １０Ｂ，１０Ｃ ２次コイル １１ 可動鉄芯 １２Ａ，１２Ｂ ナット １３ 回路基板 １４ ケーブル １５ グランド金具 １６ シール部材 ２１ 検出回路 ２２ 電源 ２３ 板ばね ２４ ワイヤロープ ２５Ａ，２５Ｂ ワイヤロープ固定部 ２６Ａ，２６Ｂ アーム ２６Ｃ，２６Ｄ アーム保持部 ２７ 板ばね固定用ナット ２８ ロックナット ２９ 張力調整ねじ ３０ 挟持用ねじ

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基準となる鉛直軸に対して所定の傾斜角
   度だけ傾斜させて、一端が本体部に固定され、他端が張
   力調整手段を介して本体部に張設された細径のワイヤロ
   ープと、 前記ワイヤロープの線心に対して所定半径で振り子回動
   可能に一体的に固設された作動部材と、 前記作動部材の先端近傍に設けられた作動片と、 前記作動片の基準位置に対する変位を計測する計測部と
   を具備し、前記ワイヤロープの線径を異ならせることに
   よって異なる定格容量のものを得るように構成したこと
   を特徴とする傾斜計。
2. 【請求項２】 張力調整手段は、一端が本体部に固定さ
   れた板ばねと、先端側に前記板ばねの他端が固定され基
   端側が本体部に進退調節可能に螺合されたねじ部材を含
   んで構成されていることを特徴とする請求項１に記載の
   傾斜計。
3. 【請求項３】 ワイヤロープは、定格容量によってその
   線径が０．０８mm乃至０．１５mmのものが用いられるこ
   とを特徴とする請求項１または２に記載の傾斜計。
4. 【請求項４】 作動片は、可動鉄芯を含み、且つ計測部
   は、中空部を有し、該中空部内に前記可動鉄芯を非接触
   で往復自在として挿入して、前記可動鉄芯による電磁誘
   導により該可動鉄芯の変位を電気信号として取り出す差
   動トランスコイルを含むことを特徴とする請求項１〜３
   のうちのいずれか１項に記載の傾斜計。
5. 【請求項５】 作動片は、可動磁石を含み、且つ計測部
   は、磁気感知部を有し、該磁気感知部近傍に前記可動磁
   石を非接触で往復自在として配設して、前記可動磁石に
   よる磁束変化により該可動磁石の変位を電気信号として
   取り出す半導体磁気センサを含むことを特徴とする請求
   項１〜３のうちのいずれか１項に記載の傾斜計。
6. 【請求項６】 作動片は、遮光部材を含み、且つ計測部
   は、前記遮光部材を挟んで対峙して光を送受する投光部
   および受光部を有し、前記遮光部材による遮光位置によ
   り該遮光部材の変位を電気信号として取り出す光学計測
   部を含むことを特徴とする請求項１〜３のうちのいずれ
   か１項に記載の傾斜計。
7. 【請求項７】 作動片は、反射部材を含み、且つ計測部
   は、前記反射部材に対峙して光を送受する投光部および
   受光部を有し、前記遮光部材による反射位置により該反
   射部材の変位を電気信号として取り出す光学計測部を含
   むことを特徴とする請求項１〜３のうちのいずれか１項
   に記載の傾斜計。
8. 【請求項８】 ワイヤロープ、作動部材、作動片および
   計測部を収容し且つ高周波動作に対する感度を抑制する
   オイルが充填された容器をさらに具備することを特徴と
   する請求項１〜７に記載の傾斜計。