JP2001033239A - 振り子式水平器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は建設現場や機械工場等において、水
平出しや鉛直出しを簡便に行うための、より経済的なタ
イプの水平器ならびに鉛直器の提供を課題とする。 【解決手段】 本発明は振り子状に左右に自由回転でき
るかもしくは全回転できる針状もしくは円板状もしくは
多角形状等の形状物を用いて振り子運動を行わせ、静止
する位置から鉛直方向を設定し、次いでこれと直角の水
平方向を設定するものである。この原理を応用して鉛直
レベルならびに水平レベルの設定を速やかに行うため
に、本発明では直方体形状の中空容器の内部に、各種形
状の振り子状の鉛直指示針又は鉛直指示板を懸架して用
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】 本発明は振り子の原理を応
用して、鉛直レベルあるいは水平レベルあるいは傾斜角
度等を簡便且つ迅速に測定できるようにした振り子式水
平器に関する。

【０００２】

【従来の技術】 従来、水平レベルあるいは鉛直レベル
等の測定は特殊な電子式水準器（振り子式）等を除け
ば、一般に気泡式水準器（水平器）もしくはこれを応用
した測定器具が広く用いられている。この気泡式水準器
は密閉したガラス管等の内部に液体を充填し、そこに気
泡を一つ作り水平にするとこの気泡が密閉管の中央部に
来る性質を利用して、水平レベルや鉛直レベルを測定す
るものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】 気泡式水準器には円
形と管形があるが、いずれも各国で規格化されており現
在、水準器（水平器）といえば気泡式を指すくらいに広
く用いられている。しかし、この器具は操作は簡単であ
るが、いろいろの技術的課題を抱えている。例えば測定
の際、気泡が動きやすくて正確な水平レベルあるいは鉛
直レベルを出しにくい。又、気泡の位置を示す目盛りは
あるが角度を示す目盛りがないので、角度を計算で算出
しなければならず面倒である。さらに気泡は温度によっ
て容量が変化しやすく誤差が生じやすい。加えてこの水
準器は一次元の水平線あるいは鉛直線を出すことはでき
るが、二次元の水平面あるいは鉛直面を正確に求めるこ
とは難しい。

【０００４】 本測定器はどちらかといえば既に取り付
けられている製品の水平度あるいは鉛直度を定性的に調
べる程度のものであり、水平レベルや鉛直レベルを定量
的に測定したり、設定することは困難である。そのため
に電気的あるいは光学的に種々の改良が試みられてい
る。例えば特開平６−４２９６８、特開平８−２８５５
８４などはその一例である。

【０００５】 このような状況に鑑みて本発明者は気泡
式とは全く異なる振り子の原理を応用して、水平レベル
や鉛直レベルあるいは傾斜角度等を簡便且つ迅速に測定
する新しいタイプの振り子式水平器を各種考案した。こ
こでは主に水平出しならびに鉛直出しを簡便に行うため
の、より経済的なタイプの振り子式水平器を提供しよう
とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】 本発明は振り子状に左
右に自由回転できる針状もしくは円板状もしくは多角形
状等の形状物を用いて振り子運動を行い、静止する位置
から鉛直方向を設定し、次いでこれと直角の水平方向を
設定するものである。

【０００７】 周知のように単純な機構の単振り子を振
れば単振動を行った後、支えられている支点を通る鉛直
線上の力の釣り合いの位置、即ち単振動の原点で静止す
る。この状態においては単振り子の重りは鉛直方向を向
く。この原理を応用して、本発明では直方体を基本の形
状とする中空容器の内部に振り子状の鉛直指示針又は鉛
直指示板を懸架し、これによって鉛直方向を設定し、次
いで直方体の直角を利用して水平方向を設定するもので
ある。又角度目盛りを設けることによって、水平あるい
は鉛直方向に対する偏差（角度）も測定できるようにす
る。

【０００８】 本発明で用いる直方体を基本の形状とす
る中空容器の表面又は表面と裏面は透明で平滑になって
いる。そして、それらの中央部には該中空容器の側線と
平行かもしくは直角になるように中心線が設けられてい
る。

【０００９】 一方、この中空容器の内部には表裏の中
心線を含む平面上の任意の位置に、鉛直方向を向く鉛直
指示針又は鉛直指示板が、振り子状に左右に自由回転で
きるかもしくは全回転できるように懸架されている。そ
してその中央には底面が水平になった時、前記中心線と
重なり合う鉛直線が縦方向に設けられている。又該鉛直
線の先端部に位置する中空容器の表面又は表面と裏面に
は、円弧状あるいは円形状の角度目盛りが設けられてい
る。精度をより高めるためにはこれらの目盛りにバーニ
ヤ目盛りが付設される。

【００１０】 本発明の振り子式水平器は概略以上のよ
うに構成されるが、測定方法は底面（測定面）あるいは
側面（測定面）を被測定面に当てて、鉛直線と中心線の
重なり具合を見るだけでよい。即ち鉛直線は振り子の原
理によって常に鉛直になっているから、中心線がこれに
重なり合えば中心線も鉛直であり、当然のことながらこ
れと直角の底辺は水平となる。もしも被測定面が水平で
ない場合には鉛直線と中心線はずれるので、そのずれを
角度目盛りから読めば水平からの偏差が分かる。同様に
側面を用いれば鉛直レベルが測定できる。

【００１１】 以上によって一応水平レベル、鉛直レベ
ル等を測定できるようになるが、厳密にいえば本振り子
式水平器一個では一次元の水平線かあるいは鉛直線しか
測定できない。通常は一次元の水平線の測定をもって二
次元の水平面を測定したことにしているが、正確には二
次元の水平面を測定するには交差する二直線の水平度を
求める必要がある。そこで、本発明では本振り子式水平
器を二個用いて水平面を直接測定できるようにしてい
る。具体的には本振り子式水平器二個を互いの鉛直指示
針又は鉛直指示板の回転面が垂直になるように底面を平
らにして連結する。そうすれば互いに直角のＸ軸、Ｙ軸
の二本の直線の水平レベルが測定できて、これらの直線
に囲まれた二次元の水平面を簡単に測定することができ
るようになる。

【００１２】 本振り子式水平器を二個連結する方法は
裏面と側面に係合部を設けて行う。簡単な方法としては
例えば中空容器の裏面と側面に凹凸の係合部を設けこれ
を嵌合する方法や、あるいはマグネットを装着して脱着
自在に磁着させる方法などがある。

【００１３】 本発明における中空容器の材質としては
適度な強度を持つ樹脂や金属あるいは木材などを用いる
ことができる。表面には透明な樹脂やガラスを用いるこ
とができるが、特に樹脂が好適である。表面と同じよう
に裏面にも透明な樹脂等を用いれば表裏両サイドが使え
てより便利になる。

【００１４】 本発明における鉛直指示針は細長い板状
もしくは棒状の形状物であり、又、鉛直指示板は円板状
もしくは多角形状もしくはその他の形状物である。形状
によって機能が若干異なり、細長い鉛直指示針は精度を
出しやすく、長さが短い鉛直指示板は測定を迅速に行う
のに適している。その他の形状物というのは人形とか動
物とかあるいはこれらと類似の形状物であって、これら
は測定作業をより楽しくしようとするような場合に用い
る。これらの鉛直指示針又は鉛直指示板は重心が支点よ
りも十分下にあって、振り子回転あるいは全回転が円滑
にできるように、原則として自らの中心線に対して左右
の重さがバランスしている。そして、この表面又は表面
と裏面の中央には鉛直方向を検出する鉛直線が縦方向に
設けられている。

【００１５】 鉛直指示針又は鉛直指示板の材質として
は携帯時や作業時の振動などによって変形しないような
強度を持った樹脂や金属などを用いることができる。但
し、樹脂を用いる場合には静電気の影響によって正確に
鉛直方向を示さないおそれがあるので、静電気対策が必
要である。又、金属の場合には磁場で使用しても影響を
受けないように非磁性体とした方がよい。一方、鉛直指
示針又は鉛直指示板が前後にぶれて容器の周囲に接触し
ないようにするために、これらを懸架する支点付近にス
ペーサーかカラー等を挟むなどの対策が望まれる。

【００１６】

【発明の実施の形態】 本発明の振り子式水平器は底面
（測定面）又は側面（測定面）を被測定面に当てて使用
される。鉛直線は常に鉛直方向を指すので、中心線が鉛
直線と重なり合えば中心線も鉛直であり、これと直角の
底辺は水平ということになる。もしも重なり合わない場
合にはそのずれを角度目盛りで読めばどの位の偏差であ
るかが分かる。鉛直線と平行の側線を使えば鉛直レベル
が測定できる。

【００１７】 本振り子式水平器二個を鉛直指示針又は
鉛直指示板の回転面が垂直になるように底辺を平らにし
て連結すれば、一次元のＸ軸、Ｙ軸の二直線の水平レベ
ルがそれぞれ測定できるので、これに囲まれた二次元の
面の水平レベルが簡単に測定できる。

【００１８】 このような機能を有しシンプルな構造の
本発明の振り子式水平器は、建設業や機械工場等での水
平出しや鉛直出しを初め各分野で利用できるとともに、
従来の水準器と同様に、クリノメータや各種の角度計等
に組み込んで使用することができる。

【００１９】

【実施例】 次に実施例にもとずき本発明の振り子式水
平器を図面を参照して具体的に説明する。

【００２０】 （実施例１）図１は本発明の一実施例で
ある針型振り子式水平器１の構造を示す概略説明図であ
る。図１において中空容器３は表面および裏面が透明で
平滑な総樹脂製の直方体形状物であって、その表面およ
び裏面の中央部には該中空容器３の側線５と平行かもし
くは直角となる中心線４が縦方向に設けられている。そ
して、これらの中心線を含む平面上で、中空容器内部の
上方には厚さ２ｍｍのアルミ製の鉛直指示針６が、吊り
ピン９によってカラー１０を挟んで懸架されている。

【００２１】 この鉛直指示針６の中央には鉛直方向を
指示する鉛直線８が縦方向に設けられており、底面（測
定面）１２が水平になった時に中心線４と重なり合うよ
うになっている。又、鉛直線８の下方先端部に位置する
中空容器３の表面と裏面には角度目盛り１１が設けられ
ており、鉛直方向からの偏差が分かるようになってい
る。なお、ここで鉛直指示針６は表面の樹脂の下にある
が、分かりやすくするために実線で示してある。

【００２２】 この振り子式水平器の底面（測定面）１
２を被測定面に当てると、鉛直指示針６は振り子運動を
行った後、鉛直方向を向いて静止する。ここで鉛直線８
と中心線４が重なれば被測定面は水平であるということ
になる。もしも重なり合わない場合には鉛直線８と中心
線４のずれが鉛直レベルあるいは水平レベルからの偏差
となっているので、角度目盛り１１からその偏差が測定
できる。

【００２３】 （実施例２）図２は本発明の他の実施例
を示す板型振り子式水平器２の概略説明図である。図２
において中空容器３は表面と裏面が透明な総樹脂製の直
方体形状物であって、表面と裏面の中央部には該中空容
器３の側線５と平行かもしくは直角となる中心線４が縦
方向に刻まれている。そして表裏の中心線４の中心を結
ぶ線上に、容器内部で全回転できる厚さ２ｍｍの角形の
鉛直指示板７が吊りピン９によってカラー１０を挟んで
懸架されている。該鉛直指示板７の中央には中心線４と
重なり合うことができる鉛直線８が刻まれており、その
先端部に位置する中空容器３の表面と裏面には円形の角
度目盛り１１が設けられている。

【００２４】 このタイプの振り子式水平器は、鉛直指
示板７が円周上を３６０度自由に回転できるので、底面
（測定面）１２あるいは側面（測定面）１３を使って水
平レベルや鉛直レベルあるいは任意の傾斜角度を簡単に
測定することができる。板型の振り子式水平器は針型に
比べて鉛直線が短くなりやすく、精度は若干劣る傾向に
あるが、振り子運動の周期が短くなるので測定の迅速化
が図れる。

【００２５】 （実施例３）図３は本発明の振り子式水
平器を二個連結して使用する場合の実施例を説明する斜
視図である。ここでは中空容器３に凹凸を設けた係合部
１４によって連結した例を示している。このようにすれ
ば直角になっている二直線、例えばＸ軸とＹ軸の水平レ
ベルをそれぞれの鉛直指示針６が測定するので、これら
に囲まれた二次元の底面（測定面）の水平レベルが正確
且つ迅速に測定できる。

【００２６】 図４は係合部１４にマグネットを用いて
振り子式水平器を二個連結する他の例を説明する断面図
である。このようにすれば脱着が簡単になり一層測定が
やりやすくなる。

【００２７】 なお、本発明は前記の実施例に限定され
るものではなく、通常の知識を有する者にとっては種々
の変更が可能である。例えば鉛直指示針又は鉛直指示板
の懸架の方法においては吊りピンで懸架する以外に、片
持ちで懸架する方法や、スペーサーと一体化して懸架す
る方法などがある。

【００２８】

【発明の効果】 以上述べたように、本発明は振り子運
動を行う鉛直指示針又は鉛直指示板によって鉛直レベル
を速やかに検出し、これと直角の水平レベルを即座に測
定できるようにしたものである。角度目盛りを設けるこ
とができるので、従来の気泡式水準器よりもはるかに正
確で簡便に、しかも定量的に水平レベルや鉛直レベルあ
るいは傾斜角度などを測定することができるようにな
る。本振り子式水平器は構造が簡単であり安価に作製す
ることができるので、気楽に使用することができる。こ
れによって水平、鉛直、傾斜等の各種取り付け作業の効
率化とエラー低減が期待できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例１に係わる針型振り子式水平
器の概略説明図である。

【図２】 本発明の実施例２に係わる板型振り子式水平
器の概略説明図である。

【図３】 本発明の実施例３に係わる連結型振り子式水
平器を説明する斜視図である。

【図４】 本発明の実施例３に係わる他の連結型振り子
式水平器を説明する断面図である。

【符号の説明】

１ 針型振り子式水平器 ２ 板型
振り子式水平器 ３ 中空容器 ４ 中心
線 ５ 側線 ６ 鉛直
指示針 ７ 鉛直指示板 ８ 鉛直
線 ９ 吊りピン １０ カラ
ー １１ 角度目盛り １２ 底
面（測定面） １３ 側面（測定面） １４ 係
合部 １５ マグネット

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面又は表面と裏面が透明で平滑な直方
   体を基本の形状とする中空容器の表面又は表面と裏面の
   中央部に、該中空容器の側線と平行かもしくは直角とな
   る中心線を備え、且つ表裏の中心線を含む平面上の中空
   容器内部の任意の位置に、鉛直方向を向いた時に前記中
   心線と重なる鉛直線を備え、且つ振り子状に左右に自由
   回転できるかもしくは全回転できる鉛直指示針又は鉛直
   指示板を懸架した構造物からなることを特徴とする振り
   子式水平器。
2. 【請求項２】 前記鉛直線の先端部に位置する中空容器
   の表面又は表面と裏面に、角度目盛りを設けることを特
   徴とする請求項１記載の振り子式水平器。
3. 【請求項３】 前記振り子式水平器が他の振り子式水平
   器と互いの鉛直指示針又は鉛直指示板の回転面を垂直に
   し、且つ底面を平らにして連結できる係合部を具備して
   なることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の振り
   子式水平器。
4. 【請求項４】 前記鉛直指示針が細長い板状もしくは棒
   状の形状物であることを特徴とする請求項１又は請求項
   ２記載の振り子式水平器。
5. 【請求項５】 前記鉛直指示板が、円板状もしくは多角
   形状もしくは人形、動物等を模した形状物あるいはこれ
   らと類似の形状物であることを特徴とする請求項１又は
   請求項２記載の振り子式水平器。