JP2001227936A - 最大変位量検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 最大変位量検出装置の構造を簡略化し、小型
化を図る。 【解決手段】 最大変位量検出装置は、可動部材の変位
量を記憶する位置保持機構と、測定対象物Ｋの一方向の
変位の内、経歴中における最大の変位量のみを前記位置
保持機構に伝達する変位伝達手段と、前記位置保持機構
に記憶されている変位量を検出する変位検出手段とで構
成される。上記の内、位置保持機構はシリンダー２３に
嵌合させたＯリング２２付きピストン２１に発生するク
ーロン摩擦力を利用することで簡単に実現できる。ま
た、変位伝達手段は測定対象物Ｋとピストン２１を可撓
性の紐状体２７で連結することにより実現できる。変位
検出手段はピストン２１に連結された摺動抵抗器２４で
ある。このように、上記構成は何れも単純である。従っ
て、これらを組合せて成る最大変位量検出装置は構造が
簡単であるから、小型化・軽量化が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、検出対象物理量の
経歴中の最大値を検出するのに用いる最大値検出装置に
関し、特に、地震等の外力により建築構造物や橋梁等の
構造物に生ずる変位の経歴中の最大値を検出するのに好
適な最大変位量検出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】地震等の外力が作用して生じた建築構造
物や橋梁等の構造物の変位の内、過去最大の変位量を検
出できる各種変位センサが提案されている。

【０００３】例えば、特開平６−３３１５８１号公報に
は、複数の導電性要素を横並び状態に配置するととも
に、これら導電性要素を構造物に加わる負荷の程度に応
じて比例的に断線させることにより、過去に生じた変位
の内の最大値を知る方法が開示されている。

【０００４】すなわち、上記開示技術は、一定の破壊特
性と導電特性を有する複数のセンシング素子を並列的に
用いた負荷検出センサを、検出対象材に生ずる歪みと比
例的な歪みが生じるように検出対象材に組み合わせて接
着剤等にて固定し、歪み等によって各センシング素子が
破壊されることにより生じる電気抵抗の不可逆的変化か
ら過去の負荷の程度（歪み・変位量）を定量的に検出す
るようにしたものである。

【０００５】また、別の例として、特開平８−１７８７
６５号公報には、複数の導電性要素を横並びに配置し、
各導電性要素を中間部で折り返して折曲げるとともに、
この折曲部に相対移動可能な切断手段を設け、その切断
手段の刃物の形状が対象構造物の移動量に応じ横一線並
びの導電性要素を順次切断する構造として、切断された
導電性要素の程度より移動量を検出するようにしたもの
が開示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記開示技術は、何れ
も建築構造物や橋梁等の構造物に地震等の外力が作用し
て生じる変形量に応じて導電性要素を破断させることに
より、構造物の変形量の最大値を検出する方法である。

【０００７】ところが、これらの検出方法は、各導電性
要素の弛み程度の設定や引張強度の設定条件によって、
検出対象材における変形量に応じた各導電性要素の順次
的な破壊や切断が必ずしも的確に成されない場合が生
じ、これら設定条件のバラツキが検出センサ自体の検出
精度の安定性や信頼性に大きく影響していた。また、本
構成では、破断される各々の導電性要素間の値を検出す
ることができないため、導電性要素の構成によっては測
定値に大きな誤差が生じる可能性を有していた。検出精
度を向上させるには、前記導電性要素の配置を密にすれ
ば良いが、これでは検出センサ自体が大型化し、且つ構
造的にも複雑化するためコスト高となってしまう。

【０００８】また、上記方法は構造物の伸び方向（引張
り方向）の変位量は検出可能であるが、圧縮方向の変位
量を検出するのは検出センサの構造上困難であった。

【０００９】本発明は、上記問題に鑑みて成されたもの
で、構造が簡単で、かつ小型・軽量化が可能な最大変位
量検出装置を提供することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】すなわち、上記課題を解
決するため、請求項１に記載の本発明では、最大変位量
検出装置は、一直線上を移動可能に案内された可動部材
を有する測定対象物の変位量を記憶する位置保持機構
と、前記測定対象物の一方向の変位の内、経歴中におけ
る最大の変位量のみを前記可動部材に伝達する変位伝達
機構と、前記位置保持機構に記憶されている変位量を検
出する変位検出手段とで構成されることを特徴としてい
る。

【００１１】また、請求項２に記載の本発明では、前記
変位伝達機構は、測定対象物の一部もしくは測定対象物
に固定された部材と前記測定対象物の可動部材の端部を
可撓性の紐状体にて連結することにより構成されること
を特徴としている。

【００１２】また、請求項３に記載の本発明では、前記
変位伝達機構は、測定対象物の一部もしくは測定対象物
に固定された部材と前記測定対象物の可動部材の端部を
当接または接近して配置することにより構成されること
を特徴としている。

【００１３】また、請求項４に記載の本発明では、前記
位置保持機構は、直線運動を検知可能な変位検出手段の
摺動部を、当該摺動部の摺動位置を保持し得る適度な摩
擦力を持って移動可能とする可動部と、当該可動部に固
着され、前記変位伝達機構により伝達される変位量を当
該可動部に伝達する伝動部材とで構成されるもので、前
記可動部の摩擦力により前記伝動部材の移動位置を保持
することにより、前記測定対象物の変位量を記憶するこ
とを特徴としている。

【００１４】また、請求項５に記載の本発明では、前記
位置保持機構は、シリンダーと、当該シリンダーに嵌合
させたピストンと、当該ピストンに装着して前記シリン
ダーと前記ピストンとの間にクーロン摩擦力を発生させ
る摩擦部材とで構成されるもので、前記クーロン摩擦力
により前記ピストンの位置を保持することを特徴として
いる。

【００１５】また、請求項６に記載の本発明では、前記
位置保持機構は、回転運動を検知可能な変位検出手段の
主軸を、当該主軸の回動位置を保持し得る適度な摩擦力
を持って回動可能とする可動部と、当該可動部に固着さ
れ、前記変位伝達機構により伝達される変位量を当該可
動部に伝達する伝動部材とで構成されるもので、前記可
動部の摩擦力により前記伝動部材の回動位置を保持する
ことにより、前記測定対象物の変位量を記憶することを
特徴としている。

【００１６】また、請求項７に記載の本発明では、前記
位置保持機構は、移動方向に複数の凹凸部を連設した第
１の部材と、これら凹凸部に係合可能な爪状部を備えた
第２の部材とを有し、これら第１の部材と第２の部材が
相互に接触するように適度な弾性押圧力を持って組み合
わせられるもので、且つ前記第１の部材、もしくは前記
第２の部材の内の一方が可動部材とされており、前記測
定対象物の一方向の変位において、前記第１の部材の凹
凸部と前記第２の部材の爪状部が滑合するとともに、反
対方向の変位において、前記爪状部が前記凹凸部に噛合
することにより前記可動部材の移動位置が保持されて、
前記測定対象物の変位量を記憶することを特徴としてい
る。

【００１７】また、請求項８に記載の本発明では、前記
変位検出手段として、変位量の変化を抵抗の変化、また
は静電容量の変化、またはインダクタンスの変化の何れ
か、またはそれらを組み合わせたものへの変換器を用い
ることを特徴としている。

【００１８】さらに、請求項９に記載の本発明では、前
記変位検出手段として、主尺と副尺とで構成される目盛
指示機構を用い、前記測定対象物の変位量を目盛にて指
示することを特徴としている。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、図面により本発明に係る最
大変位量検出装置の実施形態を説明する。

【００２０】図１〜図７は本発明の第１実施形態に係る
基本構成図である。先ず、図１について説明すれば、図
１中の符号Ｋは構造駆体等の測定対象物であって、例え
ば、構造物・住宅・建築物の柱・壁・梁・ブレース等、
またはそれらの複合物である。この測定対象物Ｋの任意
の２点に固定部材Ｋ１および固定部材Ｋ２が配設されて
おり、固定部材Ｋ１に標点Ａが、また固定部材Ｋ２に標
点Ｂがそれぞれ設定されている。

【００２１】符号１は、この固定部材Ｋ１の標点Ａに取
り付けられ、標点Ａにおける左右方向の変位量を伝達す
るための第１ロッド（棒体）であって、標点Ａより標点
Ｂを結ぶ直線上に配置されている。

【００２２】符号２は、前記固定部材Ｋ２の標点Ｂに取
り付けられた第２ロッド（棒体）であって、その左端が
筐体４の側部に連結されている。また、この筐体４内に
は、標点Ａと標点Ｂ間の左右方向の変位量を保持・記憶
するための位置保持機構１０と、この位置保持機構１０
により保持・記憶される変位量を検出するための変位検
出手段３が配設されている。

【００２３】ここで、前記位置保持機構１０について説
明すれば、本位置保持機構１０は、図７（ａ）、図７
（ｂ）の基本構成図に示すように、横長の挿通孔等によ
る案内部１１を備えた案内部材１４と、案内部１１を適
度の摺動摩擦を持って移動可能な可動部１２と、この可
動部１２に固着され、変位情報を当該可動部１２に伝達
する伝動部材１３とで構成されている。尚、図中の符号
Ｍは測定対象物Ｋに生じた変位量を伝動部材１３に伝達
するための部材で、図１中に示す第１ロッド１に相当す
るものである。

【００２４】上記構成では、一方向（本例では右方向）
の変位において、部材Ｍからの変位情報は伝動部材１３
を動かすことにより、案内部材１４に可動部１２の直線
変位量として伝わり、可動部１２の適度な摺動摩擦力に
よって最大移動位置で保持される。一方、反対方向（本
例では左方向）の変位においては、部材Ｍは伝動部材１
３から遠ざかり、変位情報は伝動部材１３に伝達されな
い。つまり、本構成は一方向における最大変位量を保持
しておくことが可能である。従って、前記位置保持機構
１０の可動部１２を電極や取っ手等の直線運動により出
力や動作が変化するセンサ・スイッチ類（例えば、摺動
型の抵抗器やポテンショメータ）や後述する目盛表示機
構等の変位検出手段３に連結することにより、測定対象
物Ｋにおける一方の変位の内、経歴中における最大の変
位量を検出することができる。また、伝達可能な変位の
方向を反転させるには、図７（ａ）における部材Ｍの配
置に対して図７（ｃ）のようにすれば良い。尚、図１〜
図６では、変位検出手段３と位置保持機構１０とを一体
化した形で図示してある。

【００２５】図１の実施形態では、貫通孔４ａより筐体
４内に挿通された第１ロッド１の右端が変位伝達機構と
しての可撓性に富む紐状体Ｗ（例えば、紐、ワイヤ、リ
ボン、チェーン、マジックハンド等）を介して筐体４に
取り付けた変位検出手段３の伝動部材１３に連結されて
いる。

【００２６】次に、本実施形態の動作を説明する。上記
構成において、測定対象物Ｋが地震等の外力を受け、そ
の際の応力により圧縮または引張方向に歪み・変形する
と、標点Ａと標点Ｂ間の測定対象物Ｋに変位を生ずる。
この変位は標点Ａより第１ロッド１を介して筐体４に作
用するが、第１ロッド１から筐体４側への右方向（圧縮
方向）の変位は前記紐状体Ｗが撓むことによって回避さ
れ、筐体４と第１ロッド１との相対的な運動として発散
され、筐体４側には伝達されない。これに対し、左方向
（引張方向）の変位は、その変位量が過去の変位量の最
大値を超える大きさであれば前記紐状体Ｗが緊張させら
れて紐状体Ｗを介し筐体４側に伝達され伝動部材１３を
動かすことにより可動部１２に直線変位量として伝わ
り、その際の可動部１２の適度な摺動摩擦力によってそ
の最大移動位置で保持・記憶される。このようにして、
一旦保持された位置情報は測定対象物Ｋが更なる伸びを
示さない限り位置保持機構１０の摩擦作用により保持さ
れ、そして変位検出手段３により保持位置の応じた変位
量が検出される。例えば、変位検出手段３として摺動抵
抗器を使用した場合は、その出力端子に可動部１２の移
動量に応じた抵抗変化が発生する。

【００２７】このように、本構成では、測定対象物Ｋに
生ずる変位の内、第１ロッド１に対して左方向の変位
（すなわち、引張り応力）の内の最大変位量が変位検出
手段３にて検知される。

【００２８】以下に、第１実施形態の上記とは異なる幾
つかの実施形態を説明する。

【００２９】図２に示す実施形態は、第１ロッド１の先
端部をＬ型にして伝動部材１３の右側に配置することで
前記紐状体Ｗに替わる別の変位伝達機構を構成したもの
である。すなわち、本実施形態では、第１ロッド１から
筐体４側への右方向（圧縮方向）の変位に対しては、Ｌ
型当接部１ａが伝動部材１３から遠ざかり、左方向（引
張方向）の変位に対しては、Ｌ型当接部１ａが伝動部材
１３に接近・当接するように配置されている。

【００３０】上記構成では、測定対象物Ｋに圧縮方向に
変位が生じた場合、第１ロッド１のＬ型当接部１ａは伝
動部材１３から右方向に遠ざかり、伝動部材１３には何
ら力は加わらないが、測定対象物Ｋが引張方向に変位し
た場合は、その時の変位量が過去の変位量の最大値を超
える大きさであればＬ型当接部１ａが伝動部材１３に当
接して可動部１２が左に移動する。

【００３１】また、図３および図４の実施形態は、第１
ロッド１と変位検出手段３（位置保持機構１０）を変位
伝達機構を介して連結したものであって、測定対象物Ｋ
の変位により変位検出手段３自体が直線方向に移動し、
その際、伝動部材１３が筐体４に固定されたストッパ部
材１５に当接することにより変位が可動部１２に伝達さ
れる構成である。

【００３２】すなわち、測定対象物Ｋに圧縮方向に変位
が生じた場合、伝動部材１３には何ら力は加わらない
が、測定対象物Ｋが引張方向に変位した場合は、その時
の変位量が過去の変位量の最大値を超える大きさであれ
ば、伝動部材１３がストッパ部材１５の右側面に当接し
て可動部１２が右に移動する。

【００３３】次いで、図５および図６の実施形態は、第
２ロッド２に変位検出手段３（位置保持機構１０）を連
結し、標点Ｂにおける変位が直接変位検出手段３に伝達
されるよう構成したものである。係る構成は、図１〜図
４の実施形態が第２ロッド２の左端を筐体４に連結して
標点Ｂの変位が筐体４を介して変位検出手段３に伝達さ
れるように構成したものと相違するするものであるが、
何れの構成もその動作は同じである。図５は紐状体Ｗに
よる変位伝達機構を用いた例で、図１に対応し、図６は
Ｌ型当接部１ａによる変位伝達機構を用いた例で図２に
対応するものである。

【００３４】以上、本第１実施形態に係わる位置保持機
構１０では直線運動で動作する変位検出手段３の摺動部
に適度な摺動摩擦を備えた可動部を連結した構成を示し
たが、これに限られるものではなく、摺動部の締め付け
等による補助手段を用いて直接変位検出手段３の摺動部
に摩擦力を持たせるように構成しても勿論構わない。

【００３５】次に、図８〜図１２により上記構成の位置
保持機構１０を備えた最大変位量検出装置のより具体的
な実施例を説明する。

【００３６】図８は本発明に係る最大変位量検出装置の
概略構成図で、測定対象物としての構造部材Ｋの伸び方
向（引張方向）の最大変位量を検出する実施例である。

【００３７】図８において、可動部材であるピストン２
１がシリンダー２３に嵌合されて後述する位置保持機構
が構成され、その右端のピストン端部２１ａが可撓性に
富む細い連結紐２７により構造部材Ｋに固定された作動
金具２５に連結されて変位伝達機構が構成されている。
前記シリンダー２３はシリンダー取付金具２６により構
造部材Ｋに固定されていて、前記ピストン２１が直線運
動を行うための案内部材としての役割を果たしている。
また、シリンダー２３の底部に開口部２３ｂが設けてあ
り、この開口部２３ｂより空気を出入りさせることによ
り、シリンダー２３に嵌合されているピストン２１の左
右方向の動きをスムースにしている。

【００３８】また、シリンダー２３の外周に変位検出器
として使用する摺動抵抗器２４が取り付けてあり、その
摺動片２４ａがシリンダー２３の側面に設けた長穴２３
ａより突出してピストン２１に固定されている。したが
って、ピストン２１の位置が変化すると前記摺動抵抗器
２４の摺動片２４ａが移動し、端子２４ｂにその移動量
に応じた出力変化（本実施形態では抵抗値の変化）が得
られる。

【００３９】ところで、前記ピストン２１の外周には、
シリンダー２３との間の摩擦部材として、例えばゴム製
のＯリング２２が装着されている。このＯリング２２
は、ピストン２１をシリンダー２３に嵌合することによ
りシリンダー２３の内壁に押圧されて弾性変形し、その
弾性力でシリンダー２３の内周を常に一定の力で押圧す
るため、Ｏリング２２とシリンダー２３との間にクーロ
ン摩擦力が発生し、このクーロン摩擦力がピストン２１
を現位置に保持しようとする抵抗力として作用する。そ
して、この保持力はＯリング２２のサイズや材質を選択
してクーロン摩擦力の大きさを変えることにより任意に
調整可能である。係るシリンダー２３とＯリング２２付
きピストン２１とでクーロン摩擦力を利用した本発明の
第１実施形態に係わる位置保持機構が構成される。尚、
本実施例では、クーロン摩擦力を発生させる摩擦部材と
してゴム製のＯリング２２を用いているが、必ずしもこ
れに限定されるものではない。

【００４０】次に、本実施例の動作を説明する。上記構
成において、構造部材Ｋが地震等の外力を受けて引張方
向に変位すると、シリンダー取付金具２６の取付位置Ｐ
１（標点Ｂに相当する）と作動金具２５の取付位置Ｐ２
（標点Ａに相当する）とは相対的に離れる方向に移動す
る。作動金具２５とピストン２１のピストン端部２１ａ
は連結紐２７にて連結されているため、連結紐２７を介
してピストン２１に加わる引張力の大きさがＯリング２
２によるクーロン摩擦力の大きさを超えた場合にピスト
ン２１は＋Ｘ方向に移動する。そして、通常、構造部材
Ｋは弾性体であって、外力を取り去ると構造部材Ｋの変
位は元の位置に復旧するものであるが、前記連結紐２７
は圧縮方向の変位を伝達しないため、ピストン２１はそ
のままの位置に保持されることになる。その結果、構造
物Ｋの変位量はピストン２１の位置として記憶される。
この時、連結紐２７には構造部材Ｋが元の位置に復旧し
た時の弛みが発生している。

【００４１】この状態で構造部材Ｋに再度引張方向の力
が作用しても構造部材Ｋに上記したピストン２１の移動
量を超える変位が生じない限り連結紐２７は弛んだ状態
を維持するから、ピストン２１はそのままの位置に保持
される。したがって、ピストン２１は引張方向の変位の
内、常に過去に発生した最大の変位量を保持することに
なる。

【００４２】また、構造部材Ｋに圧縮方向の力が作用し
た場合は、シリンダー取付金具２６の取付位置Ｐ１と作
動金具２５の取付位置Ｐ２が相対的に近づく方向に移動
するが、既述したように連結紐２７が弛むことにより圧
縮方向へ変位は回避されるので、ピストン２１の位置は
変わらない。

【００４３】また、ピストン２１には前記摺動抵抗器２
４の摺動片２４ａが連結されているので、ピストン２１
が移動することにより、端子２４ｂにその移動量に応じ
た出力変化が発生する。従って、その出力値（抵抗値）
を変位量の電気的情報として所定の測定器（図示せず）
に入力することにより、構造部材Ｋの最大変位を定量的
に検出することができる。

【００４４】次に、上記とは異なる幾つかの実施例を説
明する。図９は構造部材Ｋの圧縮方向の変位量の最大値
を検出する実施例である。

【００４５】本実施例は既述した図８と略同様で、前記
変位伝達機構の構成のみが相違するものである。すなわ
ち、本変位伝達機構は、配置されたピストン２１のピス
トン端部２１ａにＬ型金具２８を取り付け、作動金具２
５とＬ型金具２８とを可撓性の連結紐２７で連結するこ
とにより構成されるものである。

【００４６】上記構成の変位伝達機構では、前記連結紐
２７が作動金具２５の取付位置に対して＋Ｘ方向に延長
したＬ型金具２８に取り付けられている構成であるか
ら、構造部材Ｋが引張方向に変位した場合は連結紐２７
が弛み、ピストン２１には何ら力は伝達されないが、構
造部材Ｋが圧縮方向に変位した場合はその変位量が過去
の変位量の最大値を超える大きさであれば連結紐２７が
緊張することによりピストン２１に力が伝達されて、ピ
ストン２１は−Ｘ方向に移動する。そして、既述したよ
うに、ピストン２１の位置は位置保持機構の奏するクー
ロン摩擦力によって保持されるので、ピストン２１の位
置が過去に構造部材Ｋに発生した圧縮変位量の最大値を
示すことになる。

【００４７】次に、図１０の実施例に示す変位伝達機構
は、ピストン２１と作動金具２５とを連結するための連
結紐２７は用いず、ピストン端部２１ａと作動金具２５
との取付関係により実現したものである。すなわち、本
例では、構造部材Ｋに伸びが生じた時はピストン端部２
１ａから遠ざかり、構造部材Ｋが圧縮された時はピスト
ン端部２１ａに当接するように前記作動金具２５をピス
トン端部２１ａの右側に近接させて配置してある。

【００４８】上記構成では、構造部材Ｋに引張方向の変
位が生じた場合、作動金具２５はピストン端部２１ａか
ら遠ざかり、ピストン２１には何らの力も加わらない
が、構造部材Ｋが圧縮方向に変位した場合は、その時の
変位量が過去の変位量の最大値を超える大きさであれば
作動金具２５がピストン２１のピストン端部２１ａに当
接し、ピストン２１は−Ｘ方向に移動する。これにより
構造部材Ｋの圧縮方向の変位量の最大値を検出可能とな
る。

【００４９】また、図１１の実施例に示す変位伝達機構
では、図１０の実施例が作動金具２５をピストン端部２
１ａの右側に近接して配置したのに対し、前記作動金具
２５をピストン２１のピストン首部２１ｂ側に配置する
構成として、構造部材Ｋの引張方向の変位量の最大値を
検出するようにしたものである。

【００５０】すなわち、本構成では、構造部材Ｋが圧縮
方向に変位した場合、作動金具２５はピストン端部２１
ａから−Ｘ方向に遠ざかり、ピストン２１には何らの力
も加わらないが、構造部材Ｋが引張方向に変位した場合
は、その時の変位量が過去の変位量の最大値を超える大
きさであれば作動金具２５がピストン端部２１ａの左側
に当接してピストン２１を＋Ｘ方向に移動させる。これ
により構造部材Ｋの引張方向の変位量の最大値が検出可
能となる。

【００５１】ところで、検出対象物理量の測定では、上
記した建築構造物や橋梁等の構造物の変形量の検出だけ
でなく、検出対象となる物理量が変位に変換できるもの
であれば何れのものにも適用可能であり、例えば、本発
明を温度や湿度等の最大値測定に応用することができ
る。以下、図１２に基づいて本発明を温度の最大値測定
に応用した例を説明する。

【００５２】図１２に示すように、本応用例はピストン
２１の近傍にバイメタル２９を配置し、経歴中における
最高温度を検出するように構成したものである。バイメ
タル２９は、熱膨張率の異なる２種類の金属を張り合わ
せることにより、金属体に温度変化に応じた曲げを生じ
させるものであるから、このバイメタル２９の先端部を
位置保持機構を構成するピストン２１のピストン頭部２
１ａに近接して配置することにより、経歴中の最大温度
をバイメタル２９の曲がり量、すなわち、ピストン２１
の移動位置として保持・記憶することができる。

【００５３】以上、第１実施形態では、位置保持機構の
具体例としてシリンダー２３を案内部材としたＯリング
２２付きのピストン２１を用い、またこの位置保持機構
に変位を伝達する変位伝達機構として作動金具２５、ま
たは作動金具２５と連結紐２７の組み合わせたものを用
いることにより、経歴中における最大の変位量を検出す
る例を説明したが、係る位置保持機構としては、第１実
施形態のようにピストン１に装着したＯリング２とシリ
ンダー３との間に生じるクーロン摩擦力を利用した構成
に限定されるものではなく、要するに、滑り案内機構を
用いて可動部材にクーロン摩擦力が発生するように適宜
摩擦部材を設けた構成であれば良い。

【００５４】また、位置保持機構に記憶・保持されてい
る変位量を摺動抵抗器を用いて抵抗変化として検出する
例を示したが、これに限定されるものではなく、適宜静
電容量やインダクタンス等に変換して検出するようにし
ても勿論構わない。

【００５５】また、変位量は変位検出器２４の端子２４
ｂに測定器を接続することにより電気的な情報として取
り出すことができるが、必ずしも常時電気配線を施して
おく必要はなく、必要な時にその都度測定器を接続すれ
ば良い。

【００５６】次に、図１３〜図１５により本発明の第２
実施形態に係る最大変位量検出装置を説明する。

【００５７】本構成は既述の第１実施形態と同様で、筐
体４内に既述の変位伝達機構により伝達される標点Ａお
よび標点Ｂ間の左右方向の変位量を保持・記憶するため
の位置保持機構３０と、この位置保持機構３０により保
持された変位量を検出するための変位検出手段３が配設
されている。

【００５８】ここで、第２実施形態に係わる位置保持機
構３０は、図１５（ａ）、図１５（ｂ）に示す基本構成
図のように、主軸の回転により出力や動作が変化するセ
ンサ・スイッチ類（例えば、回転式のポテンショメー
タ）や、主軸の回転量を目盛表示にて認識可能な目盛表
示機構等から成る変位検出機構３３と、その主軸に連結
され、適度な摩擦力を持って回動可能な可動部３１と、
この可動部３１に固着され、変位情報を当該可動部３１
に伝達する伝動部材３２とで構成されている。尚、図中
の符号Ｍは測定対象物Ｋに生じた変位量を伝動部材３２
に伝達する部材で、後述する図１３、図１４中に示す第
１ロッド１に相当するものである。

【００５９】上記構成の位置保持機構３０は、一方向
（本例では右方向）において、部材Ｍからの変位情報は
伝動部材３２を回動することにより、可動部３１を介し
て変位検出機構３３にその主軸の回転量として伝わり、
可動部３１の適度な摩擦力によって主軸はその最大位置
で保持される。一方、反対方向（本例では左方向）にお
いては、部材Ｍは伝動部材３２から遠ざかり、変位情報
は伝動部材３２に伝達されない。つまり、本構成は一方
向における最大変位を保持しておくことができる。尚、
図１５（ｃ）は変位伝達方向を反転させる例である。

【００６０】以下、図１３、図１４により、上記構成の
位置保持機構３０を備えた最大変位量検出装置の第２実
施形態を説明する。本実施形態は、位置保持機構３０を
既述した第１実施形態における図１〜図６と同様に配設
することができるが、ここでは図１３および図１４に示
すような２例を説明する。尚、図１３は図１に対応し、
図１４は図２に対応するもので、以下の説明で第１実施
形態と同一または等価な部分には同一の符号を付してあ
る。

【００６１】図１３の実施形態は、貫通孔４ａより筐体
４内に挿通された第１ロッド１の右端が変位伝達機構と
しての紐状体Ｗを介し筐体４に取り付けた変位検出手段
３の伝動部材３２に連結される構成である。

【００６２】上記構成において、測定対象物Ｋが地震等
の外力を受け、その際の応力により圧縮または引張方向
に歪み・変形すると、標点Ａと標点Ｂ間の測定対象物Ｋ
に変位を生ずる。この変位は標点Ａより第１ロッド１を
介して筐体４に作用するが、第１ロッド１から筐体４側
への右方向の変位は前記紐状体Ｗが撓むことによって回
避され、筐体４と第１ロッド１との相対的な運動として
発散されるため、筐体４側には伝達されない。一方、左
方向の変位に対しては、その変位量が過去の変位量の最
大値を超える大きさであれば、前記紐状体Ｗが緊張させ
られることにより筐体４側に伝達され、伝動部材３２を
回動することにより、可動部３１（変位検出手段３の主
軸）に回転運動として伝わり、その際の適度な回転摩擦
により主軸の回転位置は最大角度にて保持・記憶され
る。このようにして、一旦保持された位置情報は測定対
象物Ｋが更なる伸びを示さない限り、当該位置保持機構
３０の奏する摩擦作用により保持され、そして変位検出
手段３によりその最大変位量が検出される。例えば、変
位検出手段３として回転式ポテンショメータを使用した
場合は、その出力端子に主軸の回転量に応じた抵抗変化
が発生する。

【００６３】このように、本構成では、測定対象物Ｋに
生ずる変位の内、第１ロッド１に対して左方向の変位
（すなわち、引張り応力）のみが変位検出手段３にて検
知される。

【００６４】次に、図１４の実施形態は、図１３のよう
な紐状体Ｗを使用せず、第１ロッド１の先端部をＬ型に
してその当接部１ａを伝動部材３２の右側に配置したも
のである。すなわち、本実施形態では、第１ロッド１か
ら筐体４側への右方向の変位に対しては、前記Ｌ型当接
部１ａが伝動部材３２から遠ざかり、左方向の変位に対
してはＬ型当接部１ａが伝動部材３２に近接するように
配置してある。

【００６５】上記構成では、測定対象物Ｋに圧縮方向の
変位が生じた場合、Ｌ型当接部１ａは伝動部材３２から
右方向に遠ざかるため伝動部材３２に何ら力は加わらな
いが、測定対象物Ｋが引張方向に変位した場合は、その
時の変位量が過去の変位量の最大値を超える大きさであ
れば、Ｌ型当接部１ａが伝動部材３２に当接し、可動部
３１（変位検出手段３の主軸）は変位量に応じて回転す
る。

【００６６】ところで、第２実施形態における位置保持
機構３０では、主軸の回転で動作する変位検出手段の主
軸に適度な摩擦力を備える可動部を連結した構成を示し
たが、これに限るものではなく、主軸の締め付け等によ
る補助手段を用いて直接主軸に回転摩擦力を持たせる構
成としても勿論構わない。

【００６７】次いで、図１６〜図２４により本発明の第
３実施形態に係る最大変位量検出装置を説明する。尚、
以下の説明で第１実施形態と同一または等価な部分には
同一の符号を付してある。

【００６８】先ず、図１６について説明すれば、本構成
は既述の第１および第２実施形態と同様であって、筐体
４内に前記した標点Ａおよび標点Ｂ間の左右方向の変位
量を保持・記憶するための前記構成の位置保持機構４０
とこの位置保持機構４０により保持される変位量を検出
するための変位検出器３が配設されている。

【００６９】ここで、前記位置保持機構４０の基本構成
について説明すれば、本実施形態における位置保持機構
４０は、図２２（ａ）に示すように移動方向に多数の三
角形状の凹凸部４２を連設した第１の部材４１と、この
第１の部材４１の凹凸部４２に係合する爪状部４４を支
軸４５を支点に適度な弾性力により可動自在に取り付け
た第２の部材４３とを備え、図２２（ｂ）に示すよう
に、爪状部４４の先端が前記凹凸部４２の斜辺に当接す
るように両部材４１，４３を組み合せて構成されるもの
である。

【００７０】すなわち、図２２（ｂ）において、一方向
（本例では左方向）の変位に対しては、第１の部材４１
の凹凸部４２と第２の部材４３の爪状部４４とは滑りが
生じて移動が可能であり、反対方向（右方向）への変位
に対しては、第２の部材４３の爪状部４４が第１の部材
４１の凹部に食い込んで第１の部材４１の移動を阻止す
るように作用する。

【００７１】図１６の第３実施形態においては、前記位
置保持機構４０を構成する凹凸部４２を設けた第１の部
材４１が可動部材とされ、貫通孔４ａより筐体４内に挿
通された前記第１ロッド１の右端に前記変位伝達機構を
構成する可撓性の連結紐Ｗを介して連結されており、こ
の凹凸部４２に係合する爪状部４４が支軸４５を支点に
筐体４（図２２の第２の部材４３に相当）に可動自在に
取り付けられている構造であって、前記変位検出手段３
の左端（変位検出器３における標点Ａ１）が固定材５に
より可動部材側に、また、右端（変位検出器３における
標点Ｂ１）が固定材６により筐体４の適所にそれぞれ固
定されている。尚、上記変位検出手段３としては摺動抵
抗器や摺動型のポテンショメータ等の抵抗素子が好適で
ある。

【００７２】次に本実施形態の動作を説明する。上記構
成において、測定対象物Ｋが地震等の外力を受け、その
際の応力により圧縮または引張方向に歪み・変形する
と、標点Ａと標点Ｂ間の測定対象物Ｋに変位を生ずる。
この変位は標点Ａより第１ロッド１を介して筐体４に作
用するが、第１ロッド１から筐体４側への右方向の変位
は前記連結紐Ｗが撓むことによって回避され、筐体４と
第１ロッド１との相対的な運動として発散されるため、
筐体４側には伝達されないが、左方向の変位に対して
は、その変位量が過去の変位量の最大値を超える大きさ
であれば、前記連結紐Ｗが緊張させられることにより筐
体４側に伝達され、第１の部材４１は左方向に移動す
る。さらに、この変位は固定材５を介して変位検出手段
３の左端（標点Ａ１）に伝達されるとともに、位置保持
機構４０により、そのままの位置に保持される。

【００７３】従って、本構成では、測定対象物Ｋに生ず
る変位の内、第１ロッド１に対して右方向（すなわち、
圧縮応力）は検知されず、第１ロッド１に対して左方向
の変位（すなわち、引張応力）のみが変位検出手段３に
て検知される。

【００７４】また、上記凹凸部４２の配置をずらして前
記位置保持機構４０を複数配置することにより、より高
精度な位置保持機能が実現できる。また、爪状部４４の
先端が凹部の右斜辺に当接するように爪状部４４の設定
方向を変えることにより、保持可能な変位の方向を反転
することができる。但し、この場合は連結紐Ｗの配置を
直線方向に入れ替えて伝達可能な変位の方向を反転して
おく必要がある。

【００７５】以下に、本発明の第３実施形態に係わる位
置保持機構４０を備えた最大変位量検出装置の上記とは
別の幾つかの実施形態を説明する。

【００７６】図１７に示す実施形態は、第１の部材４１
を筐体４側に固定し、爪状部４４を可動部材としたもの
であって、動作は前記実施形態と同様である。

【００７７】また、保持・記憶された変位量は可動部材
の移動位置より知ることができるものであるから、図１
６、図１７のように摺動抵抗器等の変位検出手段３の替
わりに図１８、図１９に示すように、例えば、主尺７ａ
と副尺７ｂを備えた目盛指示機構７を取り付けておい
て、可動部材の位置変化を目盛量で確認できる構造にし
ておいても良い。例えば、図１８の場合では、主尺７ａ
もしくは副尺７ｂの一方が第１の部材４１に他の一方が
筐体４側に取付される。係る変位検出手段３を用いるこ
とにより、敢えて電気的測定器を使用しなくとも変位量
の検知は可能である。

【００７８】次いで、図２０、図２１に示す実施形態
は、変位検出手段３の右端が貫通孔４ｂより筐体４内に
挿通された第２ロッド２に直接取付された構成とされて
いる。また、この第２ロッド２には、紐状体Ｗを介して
第１ロッド１に連結された第１の部材４１の凹凸部４２
に係合する爪状部４４が取り付けられている。従って、
図１６〜図１９に示す実施形態では標点Ｂの変位が筐体
４を介して変位検出手段３の右端に伝達されるのに対し
て、本実施形態では標点Ｂにおける変位が直接変位検出
手段３の右端に伝達されるものである。尚、図示しない
が、本構成では前記筐体４は何等かの好適な機構により
測定対象物Ｋに支持されていることが望ましい。

【００７９】ところで、本発明の第３実施形態に係わる
位置保持機構４０としては上記した機構に限定されるも
のではく、以下図２３および図２４に示すような変形例
が考えられる。

【００８０】その一例は、図２３（ａ）に示すように、
表面に三角波状の凹凸部４２を連設した第１の部材４１
と、この凹凸部４２に係合する同形状の凹凸を数個備え
た爪状部４４を支軸４５を支点に回動自在に取り付けた
第２の部材４３とで構成されるものである。両者を図２
３（ｂ）に示すように組み合わせることにより、位置保
持機構４０が構成される。尚、前記第２の部材４３の爪
状部４４は、例えば、バネやスプリング等の機械的な
力、あるいは、磁力等により常時適度な弾性押圧力で第
１の部材４１に接触する状態を維持しているものであ
る。

【００８１】上記構成では、左方向の変位に対しては、
第１の部材４１の凹凸部４２と第２の部材４３の爪状部
４４は滑りが生じて移動可能となり、右方向のへの変位
に対しては、爪状部４４の凹凸が凹凸部４２に噛合して
第１の部材４１の移動を阻止するため、第１の部材４１
における左方向のみの変位量が保持・記憶される。

【００８２】また、図２４に示す他の変形例のように、
表面に三角波状の凹凸部４２を連設した第１の部材４１
と、この凹凸部４２と点対称の三角波状の凹凸４４を連
設した第２の部材４３との組み合わせで構成しても勿論
構わない。この場合もまた、前記第１の部材４１と第２
の部材４３の凹凸部は、何れもバネやスプリング等の機
械的な力、あるいは磁力により適度の弾性押圧力を持っ
て常時接触させられているものである。

【００８３】これら位置保持機構４０は、既述した図１
６〜図２１と同様の形で適用でき、且つその動作は同様
であるから、個々についての図示および説明は省略す
る。また、本構成の場合も三角波形状の凹凸の組み合わ
せを逆向きにすることにより、保持可能な変位の方向を
反転することができるものである。これにより圧縮方向
の変位の最大値が計測可能となる。

【００８４】次に図２５、図２６により前記位置保持機
構４０のより具体的な実施例を説明する。

【００８５】図２５に示す位置保持機構は、丸棒状のセ
ンサロッド５１とリング状の板バネ５３の組み合わせで
構成される。センサロッド５１は可動部材とされ、長手
方向の所定位置に螺旋状の溝部５２が設けてある。例え
ば、溝ピッチは１５０μｍといった程度である。板バネ
５３は弾性鋼材よりなる円板状で、先端を中心部に向け
た３個の爪状部５４を有している。これら爪状部５４
は、それぞれ略等間隔（約１２０度）に配設されると共
に、爪の先端がやや上向きになるように曲成されてい
る。この板バネ５３をセンサロッド５１の溝部５２に嵌
着することにより爪状部５４の内の一つが溝５２に当接
して位置保持機構を構成できる。

【００８６】図２５の組み合わせにおいて、センサロッ
ド５１の矢印方向（右方向）の変位に対しては、爪状部
５４が弾性を有するため溝状部５２と板バネ５３の爪状
部５４とは滑りが生じて移動可能であり、反対方向（左
方向）への変位に対しては、爪状部５４が溝状部５２に
食い込んでセンサロッド５１の移動を阻止するように作
用するから、最大変位量の保持が可能となる。

【００８７】ここで、位置保持の精度を上げるには、前
記板バネ５３の爪状部５４の数を増やしても良いし、或
いは、複数の板バネ５３をそれぞれの爪状部５４を互い
にずらすように複数個配設しても良い。また、溝部５２
を持たない平滑面のみのセンサロッド５１を用いること
も可能であり、この場合は、爪状部５４の食い込み箇所
が溝部５２によらないため上記した溝部構造のものに比
べて爪状部５４の食い込みが少々低下するものの、位置
保持を無段階（連続的）にできるメリットがある。ま
た、本構成では板バネ５３のセンサロッド５１への嵌着
向きを変えることにより、保持可能な変位の方向を簡単
に反転することができる。

【００８８】図２６は前記位置保持機構に変位検出手段
を取り付けた状態を示している。図２６中、符号５１は
センサロッド、符号５３はこれに嵌着された板バネ、符
号５７はこの板バネを固定・収納する板バネ押さえであ
る。

【００８９】符号５５は前記板バネ押さえ５７に連結さ
れた半割の筒体で、その長手中央部の溝部（図示せず）
に前記センサロッド５１が摺動自在に配設されるように
なっている。例えば、センサロッド５１側に主尺（図示
せず）を、また、筒体５５側に副尺５６を設けることに
より、センサロッド５１の位置変化を目盛量で確認でき
る変位検出手段が構成できる。また、変位検出手段とし
てこのような目盛指示機構でなく、図２６中の破線で示
すように、センサロッド５２が貫通する磁気センサ５８
等を取り付け、センサロッド５１の位置変化を磁束変化
等として検出するようにしても良い。

【００９０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
建築構造物や橋梁等の構造物に地震などの外力が働いて
生じる変形量の経歴における最大値を検出する検出装置
の構造を簡単化し、かつ小型、軽量化することができる
ので、設置が容易でコスト低減となり、構造物の安全管
理の向上に寄与することが大きい。

【００９１】また、本発明によれば、変位検出手段とし
て目盛指示機構を用いることにより、敢えて電気的測定
器を使用しなくとも変位量の最大値が目盛量として認識
できるため、変位計測作業が容易となる。

【００９２】また、本発明によれば、変位検出手段とし
て摺動抵抗器や磁気センサ等、瞬時の変位を検出可能な
センサを用いることにより、常時電源を使用せずに変位
量の最大値をリモートにて確認できるため、変位計測作
業が容易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係る最大変位量検出装
置の概略構成図である。

【図２】本発明の第１実施形態に係る最大変位量検出装
置の図１とは別の概略構成図である。

【図３】本発明の第１実施形態に係る最大変位量検出装
置の図２とは別の概略構成図である。

【図４】本発明の第１実施形態に係る最大変位量検出装
置の図３とは別の概略構成図である。

【図５】本発明の第１実施形態に係る最大変位量検出装
置の図４とは別の概略構成図である。

【図６】本発明の第１実施形態に係る最大変位量検出装
置の図５とは別の概略構成図である。

【図７】本発明の第１実施形態に係わる位置保持機構の
基本構成を示す図である。

【図８】本発明の第１実施形態に係る最大変位量検出装
置の具体例を示す図である。

【図９】本発明の第１実施形態に係る最大変位量検出装
置の図８とは別の具体例を示す図である。

【図１０】本発明の第１実施形態に係る最大変位量検出
装置の図９とは別の具体例を示す図である。

【図１１】本発明の第１実施形態に係る最大変位量検出
装置の図１０とは別の具体例を示す図である。

【図１２】本発明の第１実施形態に係る最大変位量検出
装置の図１１とは別の具体例を示す図である。

【図１３】本発明の第２実施形態に係る最大変位量検出
装置の概略構成図である。

【図１４】本発明の第２実施形態に係る最大変位量検出
装置の図１３とは別の概略構成図である。

【図１５】本発明の第２実施形態に係わる位置保持機構
の基本構成を示す図である。

【図１６】本発明の第３実施形態に係る最大変位量検出
装置の概略構成図である。

【図１７】本発明の第３実施形態に係る最大変位量検出
装置の図１６とは別の概略構成図である。

【図１８】本発明の第３実施形態に係る最大変位量検出
装置の図１７とは別の概略構成図である。

【図１９】本発明の第３実施形態に係る最大変位量検出
装置の図１８とは別の概略構成図である。

【図２０】本発明の第３実施形態に係る最大変位量検出
装置の図１９とは別の概略構成図である。

【図２１】本発明の第３実施形態に係る最大変位量検出
装置の図２０とは別の概略構成図である。

【図２２】本発明の第３実施形態に係わる位置保持機構
の基本構成を示す図である。

【図２３】本発明の第３実施形態に係わる位置保持機構
の図２２とは別の基本構成を示す図である。

【図２４】本発明の第３実施形態に係わる位置保持機構
の図２３とは別の基本構成を示す図である。

【図２５】本発明の第３実施形態に係わる位置保持機構
の具体例を示す図である。

【図２６】図２５に示す位置保持機構の組立を示す図で
ある。

【符号の説明】

３ 変位検出手段 ７ 目盛指示機構 ７ａ 主尺 ７ｂ 副尺 １０，３０，４０ 位置保持機構 １２，３１ 可動部 １３，３２ 伝動部材 ２１ 可動部材（ピストン） ２２ 摩擦部材（Ｏリング） ２３ シリンダー ４１ 第１の部材 ４２ 凹凸部 ４３ 第２の部材 ４４ 爪状部 Ｋ 測定対象物（構造部材） Ｗ 変位伝達機構（紐状体）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F063 AA02 AA25 BA30 CA34 DA05 EA02 FA01 HA00 MA07 2F069 AA02 AA06 AA68 BB40 DD27 GG06 GG43 HH14 MM40 NN09

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一直線上を移動可能に案内された可動部
   材を有する測定対象物の変位量を記憶する位置保持機構
   と、前記測定対象物の一方向の変位の内、経歴中におけ
   る最大の変位量のみを前記位置保持機構に伝達する変位
   伝達機構と、前記位置保持機構に記憶されている変位量
   を検出する変位検出手段とで構成されることを特徴とす
   る最大変位量検出装置。
2. 【請求項２】 前記変位伝達機構は、 測定対象物の一部もしくは測定対象物に固定された部材
   と前記測定対象物の可動部材の端部とを可撓性の紐状体
   にて連結することにより構成されることを特徴とする請
   求項１に記載の最大変位量検出装置。
3. 【請求項３】 前記変位伝達機構は、 測定対象物の一部もしくは測定対象物に固定された部材
   と前記測定対象物の可動部材の端部とを当接または接近
   して配置することにより構成されることを特徴とする請
   求項１に記載の最大変位量検出装置。
4. 【請求項４】 前記位置保持機構は、 直線運動を検知可能な前記変位検出手段の摺動部を、当
   該摺動部の摺動位置を保持し得る適度な摩擦力を持って
   移動可能とする可動部と、 当該可動部に固着され、前記変位伝達機構により伝達さ
   れる変位量を当該可動部に伝達する伝動部材とで成り、 前記可動部の摩擦力により前記伝達部材の移動位置を保
   持することにより、前記測定対象物の変位量を記憶する
   ことを特徴とする請求項１から請求項３までの何れかに
   記載の最大変位量検出装置。
5. 【請求項５】 前記位置保持機構は、 シリンダーと、当該シリンダーに嵌合させたピストン
   と、当該ピストンに装着して前記シリンダーと前記ピス
   トンとの間にクーロン摩擦力を発生させる摩擦部材とか
   ら成り、前記クーロン摩擦力により前記ピストンの位置
   を保持することを特徴とする請求項４に記載の最大変位
   量検出装置。
6. 【請求項６】 前記位置保持機構は、 回転運動を検知可能な前記変位検出手段の主軸を、当該
   主軸の回動位置を保持し得る適度な摩擦力を持って回動
   可能とする可動部と、 当該可動部に固着され、前記変位伝達機構により伝達さ
   れる変位を当該可動部に伝達する伝動部材とで成り、 前記可動部の摩擦力により前記伝動部材の回動位置を保
   持することにより、前記測定対象物の変位量を記憶する
   ことを特徴とする請求項１から請求項３までの何れかに
   記載の最大変位量検出装置。
7. 【請求項７】 前記位置保持機構は、 移動方向に複数の凹凸部を連設した第１の部材と、これ
   ら凹凸部に係合可能な爪状部を備えた第２の部材とを有
   し、これら第１の部材と第２の部材が相互に接触するよ
   うに適度な弾性押圧力を持って組み合わせて成り、且つ
   前記第１の部材、もしくは前記第２の部材の内の一方が
   可動部材とされており、 前記測定対象物の一方向の変位において、前記第１の部
   材の凹凸部と前記第２の部材の爪状部が滑合するととも
   に、反対方向の変位において前記爪状部が前記凹凸部に
   噛合することにより前記可動部材の移動位置が保持され
   て、前記測定対象物の変位量を記憶することを特徴とす
   る請求項１から請求項３までの何れかに記載の最大変位
   量検出装置。
8. 【請求項８】 前記変位検出手段は、変位量の変化を抵
   抗の変化、または静電容量の変化、またはインダクタン
   スの変化の何れか、またはそれらを組み合わせたものへ
   の変換器であることを特徴とする請求項１から請求項７
   までの何れかに記載の最大変位量検出装置。
9. 【請求項９】 前記変位検出手段は、主尺と副尺とで構
   成される目盛指示機構であって、前記測定対象物の変位
   量を目盛にて指示することを特徴とする請求項１から請
   求項７までの何れかに記載の最大変位量検出装置。