JP2002022529A - 振動計および地震計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 センサの重力方向に対する傾きをより簡単、
迅速且つ正確に修正することが出来る振動計及び地震計
を提供する。 【解決手段】 被測定対象場所に設置し、内蔵したセン
サ３により振動を計測する振動計１において、直交する
２つの回動軸（例えば、外枠体回動軸４３、内枠体回動
軸４４など）を有し、当該回動軸に前記センサが回動自
在に取り付けられたジンバル機構部４と、前記センサに
よる振動の検出方向と、重力方向とが一致した場合に、
前記回動軸による前記センサの回動を阻止してその状態
に保持するセンサ保持手段（例えば、クランプ機構部５
など）と、を備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、地盤や機械等に取
り付けて振動を計測する振動計および地中に埋設して地
震を観測する地震計に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、加速度などを検出するセンサを内
部に備え、機械、建物、自動車等の振動を計測する振動
計が知られている。また、地中や海底などに埋設され、
地震を観測する地震計も知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の振動
計では、例えば、図１１に示すように、測定場所である
地盤が傾斜角θで傾斜している場合には、センサ１００
自体も傾斜してしまい、測定方向が、重力方向に対して
絶対垂直及び水平ではなかった。従って、本来の振動ｆ
の分力（ｆｃｏｓθ）しか測定出来ないという問題点が
あった。また、地震計の場合には、例えば、特開２００
０−４６９５３号公報に記載された発明のように、セン
サの姿勢を修正する姿勢修正機構部を備えているので、
振動計のような問題は生じない。しかし、姿勢修正機構
部は、例えば、比較的高価なパルスモータなどを使用し
ていたため、コストがかかるという問題点を有してい
た。

【０００４】本発明は上記課題を解決するためになされ
たものであって、センサの重力方向に対する傾きをより
簡単、迅速且つ正確に修正することが出来る振動計及び
地震計を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１記載の発明は、被測定対象場所に設置さ
れ、内蔵したセンサ３により振動を計測する振動計１に
おいて、直交する２つの回動軸（例えば、外枠体回動軸
４３、内枠体回動軸４４など）を有し、当該回動軸に前
記センサが回動自在に取り付けられたジンバル機構部４
と、前記センサによる振動の検出方向と、重力方向とが
一致した場合に、前記回動軸による前記センサの回動を
阻止してその状態に保持するセンサ保持手段（例えば、
クランプ機構部５など）と、を備えていることを特徴と
している。

【０００６】また、請求項５記載の発明は、地震を計測
する地震計において、直交する２つの回動軸を有し、当
該回動軸に地震を計測するセンサが回動自在に取り付け
られたジンバル機構部と、前記センサの振動検出方向
と、重力方向とが一致した場合に、前記回動軸による前
記センサの回動を阻止してその状態に保持するセンサ保
持手段と、を備えていることを特徴としている。

【０００７】請求項１又は５記載の発明によれば、ジン
バル機構部に設けられた直交する２つの回動軸に回動自
在にセンサが取り付けられ、センサ保持手段によって、
振動の検出方向と重力方向とが一致した場合にセンサの
回動が阻止されてその状態に保持されるので、設置され
る場所の傾斜の影響を受けずに常に正確な振動計測或い
は地震計測を行うことが出来る。具体的には、例えば、
設置場所が傾斜している場合、当初はセンサの振動検出
方向と重力方向とがズレていても、センサが重力に引き
寄せられセンサが回動軸を回動して振動検出方向と重力
方向とが一致するようになる。そして、この状態でセン
サが保持されるので、常に振動の検出方向と重力方向が
一致した状態での振動測定が出来ることとなって、振動
計測がより正確となる。

【０００８】ここで、センサ保持手段は、例えば、モー
タなどを利用して機械的に回動を阻止する手段であって
もよいし、電磁力などを利用して回動を阻止する手段で
もよい。

【０００９】請求項２記載の発明は、請求項１記載の振
動計において、前記センサに錘（例えば、ｘ軸調整用錘
３１、ｙ軸調整用錘３２など）が取り付けられているこ
とを特徴としている。

【００１０】請求項２記載の発明によれば、請求項１記
載の発明と同様の効果が得られることは無論のこと、特
に、センサに錘が取り付けられているので、錘が重力に
引き寄せられて短期間で、振動の検出方向と重力方向が
一致した状態となる。ここで、錘は、直交する２つの回
動軸のうち少なくとも一方に対応させた錘を設ければよ
い。

【００１１】請求項３記載の発明は、請求項１又は２記
載の振動計において、前記ジンバル機構部の回動軸の全
回転を防止する全回転防止手段（例えば、ロックピン４
１１、係合穴、ストッパピン４２１など）を備えている
ことを特徴としている。

【００１２】請求項３記載の発明によれば、請求項１又
は２記載の発明と同様の効果が得られることは無論のこ
と、特に、全回転防止手段によってジンバル機構部の回
動軸の全回転が防止されるので、回動軸が全回転して配
線が回動軸に絡むことを防止することが出来る。ここ
で、全回転防止手段としては、ストッパピンのような障
害物を設ける構成でもよいし、或いはロック機構で回動
軸を動かなくするようにしてもよく、回動を妨げるもの
で有ればどのようなものであってもよい。

【００１３】請求項４記載の発明は、請求項１〜３の何
れかに記載の振動計において、前記ジンバル機構部は、
外枠体４１と、当該外枠体の内側に配置される内枠体４
２と、前記外枠体を回動させる外枠体回動軸４３と、前
記内枠体を回動させる内枠体回動軸４４を備え、前記セ
ンサ保持手段は、前記外枠体及び前記内枠体を同時にク
ランプするように構成されていることを特徴としてい
る。

【００１４】請求項４記載の発明によれば、請求項１〜
３の何れかに記載の発明と同様の効果が得られることは
無論のこと、特に、外枠体と内枠体がセンサ保持手段に
よって同時にクランプされるので、センサの保持を迅速
かつ確実に行うことが出来る。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図を参照して本発明に係る
振動計及び地震計の実施の形態を詳細に説明する。図１
は、本発明に係る振動計の要部構成を示す平面図であ
る。図２は、図１のＡ−Ａ断面図であり、図３は、振動
計の内部機構を示す図である。図１に示す振動計１は、
容器２内に、振動を検出するセンサ３が配設されてい
る。センサ３は、図４に示すように、外枠体４１と、こ
の外枠体４１の内側に配置される内枠体４２と、外枠体
４１を回動させる外枠体回動軸４３（ｙ軸）と、内枠体
４２を回動させる内枠体回動軸４４（ｘ軸）を備えたジ
ンバル機構部４に取り付けられている。

【００１６】外枠体回動軸４３と内枠体回動軸４４とは
直交しており、外枠体４１と外枠体回動軸４３の間およ
び内枠体４２と内枠体回動軸４４の間には、各々ベアリ
ング４５…が組み込まれている。従ってセンサ３は、こ
のジンバル機構部４により、外枠体回動軸４３および内
枠体回動軸４４を中心に回動可能となっている。センサ
３には、外枠体回動軸４３の回動方向のセンサ３の向き
を調整するｘ軸調整用錘３１と、内枠体回動軸４４の回
動方向のセンサ３の向きを調整するｙ軸調整用錘３２が
それぞれ取り付けられており、振動計１を傾斜のある測
定場所に設置した場合に、各錘３１、３２が重力に引き
寄せられて、センサ３が素早く且つ正確に重力方向に向
くようになっている。

【００１７】また、外枠体４１には、外枠体４１の所定
の角度以上の回転を阻止するためのロックピン４１１が
設けられていて、後述するクランプ円板５５に設けられ
た係合穴（図示省略）にロックピン４１１が係合するこ
とにより外枠体４１の回転を阻止することが出来るよう
になっている。即ち、例えば、図５に示すように、外枠
体４１が回転すると、クランプ円板５５に付勢されたロ
ックピン４１１が移動し、２７０度まで回動したところ
のクランプ円板５５に設けられた係合穴（図示省略）に
ロックピン４１１が嵌合して外枠体４１の回動がロック
されるようになっている。

【００１８】同様に、内枠体４２には、内枠体４２の一
定以上の回転を阻止するためのストッパーピン４２１が
設けられており、例えば、図６に示すように、４５度ま
で内枠体４２が回転すると、ストッパーピン４２１が外
枠体４１に取り付けられたストッパーブロック４１２に
当接してこれ以上の内枠体４２の回転を阻止するように
なっている。ここで、外枠体４１および内枠体４２の回
動角度は、それぞれ３６０度より下であればよく、任意
に設定してよい。また、上記の如く、外枠体４１の許容
回転角度を２７０度、内枠体４２の許容回転角度を４５
度とすれば、センサ３の全範囲の傾斜に対応することが
出来る。

【００１９】また、振動計１には、外枠体４１および内
枠体４２の回動を阻止してその状態に保持するセンサ保
持手段としてのクランプ機構部５が設けられている。こ
のクランプ機構部５は、図７〜９に示すように、ＤＣモ
ータ５１と、このＤＣモータ５１の回動によって回動す
るカムレバー５２と、このカムレバー５２に係止され、
カムレバー５２の回動によって上下するクランプボス５
３と、外枠体回動軸４３の周囲を覆うとともに、クラン
プボス５３に取り付けられ、クランプボス５３の上下動
により伸縮するコイルバネ５４を備えている。

【００２０】また、クランプ機構部５には、コイルバネ
５４と接し、外枠体４１と対峙する位置に、外枠体回動
軸４３が軸芯となるクランプ円板５５が設けられてい
る。このクランプ円板５５の外面部５５ａの左右両側
は、板ばね台５６に固定されている。この板ばねには板
ばねＡの一端が取り付けられ、かかる板ばねＡの他端
は、容器２に固定された板ばね固定部５７に固定されて
いる。従って、コイルバネ５４を圧縮させてクランプ円
板５５に力を加えると、板ばねＡが下方に撓み、クラン
プ円板５５が下方に移動して外枠体４１と接するように
なる。このとき、クランプ円板５５には、コイルバネ５
４および板ばねＡによるばね力が発生するので、このば
ね力により、外枠体４１をクランプすることが出来るよ
うになっている。

【００２１】また、図１０に示すように、クランプ円板
５５に面した外枠体４１の左右の外側端部４１ａには、
板ばねＢと板ばねＣの内側の一端が板ばね押さえ５８に
よって固定され、この板ばねＢと板ばねＣの外側の他端
は、板ばね台５９を挟んで連結されている。板ばねＢの
他端側には、クランプ円板５５によって押圧される板ば
ね押圧部材６０が取り付けられ、板ばねＣの下面には、
板ばねＣの撓みによって内枠体４２に当接するクランプ
ブロック６１が取り付けられている。そして、クランプ
円板５５が、図１０の下方に移動すると板ばね押圧部材
６０に接し、板ばね押圧部材６０は板ばねＢおよび板ば
ねＣを押圧する。次いで、板ばねＢと板ばねＣが撓み、
クランプブロック６１が内枠体４２の外側面と当接し、
この時の板ばねＢ及び板ばねＣの付勢力によって、内枠
体４２がクランプされる。

【００２２】次に、上記クランプ機構部５によるクラン
プ動作をより具体的に説明する。まず、振動計１を傾斜
のある測定場所に設置する。すると、センサ３に設けら
れたｘ軸調整用錘３１とｙ軸調整用錘３２が重力に引っ
張られて外枠体４１および内枠体４２がそれぞれ回動
し、センサ３の振動検出方向と重力方向が重なる。この
状態で、ＤＣモータ５１を駆動させると、図７の点線に
示すように、カムレバー５２が下方に回転すると同時
に、このカムレバー５２と係合するクランプボス５３が
下方に下がる。すると、クランプボス５３と連動してコ
イルバネ５４が収縮し、クランプ円板５５にバネ力が作
用する。

【００２３】次いで、クランプ円板５５を支持する板ば
ねＡが撓み、クランプ円板５５が下方に移動して外枠体
４１の外側面４１ａに当接する。このとき、板ばねＢ及
び板ばねＣがクランプ円板５５の下方への移動によって
撓み、クランプブロック６１が内枠体４２の外側面４２
ａに当接する。このように、クランプ円板５５と外枠体
４１との間の当接と、クランプブロック６１と内枠体４
２との間の当接が同時に行われることにより、センサ３
が重力方向に向いた状態のままクランプされ、この状態
で、振動測定がなされる。

【００２４】以上説明した本発明に係る振動計１によれ
ば、ジンバル機構部４に設けられた外枠体回動軸４３と
内枠体回動軸４４に回動自在にセンサ３が取り付けら
れ、クランプ機構部５によって、振動の検出方向と重力
方向とが一致した場合にセンサ３の回動が阻止されてそ
の状態に保持されるので、設置される場所の傾斜の影響
を受けずに常に正確な振動計測或いは地震計測を行うこ
とが出来る。即ち、設置場所が傾斜して、設置当初はセ
ンサ３の振動検出方向と重力方向とがズレていても、セ
ンサ３が重力に引き寄せられ、センサ３自体が自己修正
して回動し、振動検出方向と重力方向が一致するように
なる。そして、この状態でセンサ３が保持されるので、
常に振動の検出方向と重力方向が一致した状態での振動
測定が出来ることとなって、振動計測がより正確とな
る。

【００２５】また、センサ３に錘３１、３２が取り付け
られているので、錘３１、３２が重力に引き寄せられて
短期間で、振動の検出方向と重力方向が一致した状態と
なる。更に、ジンバル機構部４の外枠体４１の全回転が
ロックピン４１１とクランプ円板５５の係合穴（図示省
略）によって防止され、内枠体４２の全回転がストッパ
ーピン４２１で防止されるので、配線が内枠体回動軸４
４或いは外枠体回動軸４３に絡むことを防止することが
出来る。加えて、外枠体４１と内枠体４２がクランプ機
構部５によって同時にクランプされるので、センサ３の
保持を迅速かつ確実に行うことが出来る。

【００２６】なお、上記実施の形態では、地盤に設置さ
れる振動計について説明したが、地中に埋設される地震
計についても本発明を適用することが出来る。即ち、地
震計に備えられた従来のパルスモータ駆動による姿勢制
御部の代わりに本発明のジンバル機構部４およびクラン
プ機構部５を備えることにより姿勢制御部と同様の効果
が得られ、且つ安価に構成することが出来る。

【００２７】

【発明の効果】請求項１又は５記載の発明によれば、ジ
ンバル機構部に設けられた直交する２つの回動軸に回動
自在にセンサが取り付けられ、センサ保持手段によっ
て、振動の検出方向と重力方向とが一致した場合にセン
サの回動が阻止されてその状態に保持されるので、設置
される場所の傾斜の影響を受けずに常に正確な振動計測
或いは地震計測を行うことが出来る。

【００２８】請求項２記載の発明によれば、請求項１記
載の発明と同様の効果が得られることは無論のこと、特
に、センサに錘が取り付けられているので、錘が重力に
引き寄せられて短期間で、振動の検出方向と重力方向が
一致した状態となる。

【００２９】請求項３記載の発明によれば、請求項１又
は２記載の発明と同様の効果が得られることは無論のこ
と、特に、全回転防止手段によってジンバル機構部の回
動軸の全回転が防止されるので、配線が回動軸に絡むこ
とを防止することが出来る。

【００３０】請求項４記載の発明によれば、請求項１〜
３の何れかに記載の発明と同様の効果が得られることは
無論のこと、特に、外枠体と内枠体がセンサ保持手段に
よって同時にクランプされるので、センサの保持を迅速
かつ確実に行うことが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る振動計の平面図である。

【図２】図１のａ−ａ断面図である。

【図３】図１の振動計の内部機構を示す図である。

【図４】ジンバル機構部を説明するための図である。

【図５】外枠体の回動可能範囲を説明するための図であ
る。

【図６】内枠体の回動可能範囲を説明するための図であ
る。

【図７】クランプ機構部を説明するための振動計要部の
側面図である。

【図８】クランプ前の振動計要部の平面図である。

【図９】クランプ後の振動計要部の平面図である。

【図１０】内枠体のクランプ機構を説明するための図で
ある。

【図１１】従来の振動計を傾斜面に設置した時の振動計
測方向を示した図である。

【符号の説明】

１ 振動計 ３ センサ ４ ジンバル機構部 ５ クランプ機構部（センサ保持手段） ３１ ｘ軸用調整錘 ３２ ｙ軸用調整錘 ４１ 外枠体 ４２ 内枠体 ４３ 外枠体回動軸（回動軸） ４４ 内枠体回動軸（回動軸） ５１ ＤＣモータ ５２ カムレバー ５３ クランプボス ５４ コイルバネ ５５ クランプ円板 ５６ クランプ台 ５７ 板ばね固定部 ６１ クランプブロック ４１１ ロックピン ４２１ ストッパーピン Ａ 板ばね Ｂ 板ばね Ｃ 板ばね

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被測定対象場所に設置され、内蔵したセ
   ンサにより振動を計測する振動計において、 直交する２つの回動軸を有し、当該回動軸に前記センサ
   が回動自在に取り付けられたジンバル機構部と、 前記センサの振動検出方向と、重力方向とが一致した場
   合に、前記回動軸による前記センサの回動を阻止してそ
   の状態で保持するセンサ保持手段と、 を備えていることを特徴とする振動計。
2. 【請求項２】 請求項１記載の振動計において、 前記センサに錘が取り付けられていることを特徴とする
   振動計。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載の振動計において、 前記ジンバル機構部の回動軸の全回転を防止する全回転
   防止手段を備えていることを特徴とする振動計。
4. 【請求項４】 請求項１〜３の何れかに記載の振動計に
   おいて、 前記ジンバル機構部は、外枠体と、当該外枠体の内側に
   配置される内枠体と、 前記外枠体を回動させる外枠体回動軸と、前記内枠体を
   回動させる内枠体回動軸を備え、 前記センサ保持手段は、前記外枠体及び前記内枠体を同
   時にクランプするように構成されていることを特徴とす
   る振動計。
5. 【請求項５】 地震を計測する地震計において、 直交する２つの回動軸を有し、当該回動軸に地震を計測
   するセンサが回動自在に取り付けられたジンバル機構部
   と、 前記センサに取り付けられた錘と、 前記センサの振動検出方向と、重力方向とが一致した場
   合に、前記回動軸による前記センサの回動を阻止してそ
   の状態で保持するセンサ保持手段と、 を備えていることを特徴とする地震計。