JP2003287411A - Ｆｂｇ式角度センサ並びにこれを用いた変位計及び傾斜計 - Google Patents
Ｆｂｇ式角度センサ並びにこれを用いた変位計及び傾斜計Info
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- JP2003287411A JP2003287411A JP2002088881A JP2002088881A JP2003287411A JP 2003287411 A JP2003287411 A JP 2003287411A JP 2002088881 A JP2002088881 A JP 2002088881A JP 2002088881 A JP2002088881 A JP 2002088881A JP 2003287411 A JP2003287411 A JP 2003287411A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】変位計や傾斜計に組み込む角度センサの受感部
として、光学的検知素子であるＦＢＧ（光ファイバブラ
ッグ回折格子）を用い、落雷による計器故障を防止する
ための避雷設備を不要にする。 【解決手段】支持板１に軸支した回転軸２にレバー部材
７を軸支し、回転軸２の回転力がばね部材７を介してレ
バー部材７に伝達されるようにする。中間にＦＢＧ３を
形成した光ファイバ４を、支持板１とレバー部材７との
間にＦＢＧ３が張り渡されるように、ＦＢＧ３の両側の
光ファイバ４の部分において支持板１とレバー部材７と
に固定する。ＦＢＧ３に作用する張力がばね部材７によ
り回転軸２の回転角度に応じて変化し、この張力変化に
よるブラッグ波長の変化で回転軸２の回転角度が検出さ
れる。
として、光学的検知素子であるＦＢＧ（光ファイバブラ
ッグ回折格子）を用い、落雷による計器故障を防止する
ための避雷設備を不要にする。 【解決手段】支持板１に軸支した回転軸２にレバー部材
７を軸支し、回転軸２の回転力がばね部材７を介してレ
バー部材７に伝達されるようにする。中間にＦＢＧ３を
形成した光ファイバ４を、支持板１とレバー部材７との
間にＦＢＧ３が張り渡されるように、ＦＢＧ３の両側の
光ファイバ４の部分において支持板１とレバー部材７と
に固定する。ＦＢＧ３に作用する張力がばね部材７によ
り回転軸２の回転角度に応じて変化し、この張力変化に
よるブラッグ波長の変化で回転軸２の回転角度が検出さ
れる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、支持板に軸支され
た回転軸の回転角度を中間にＦＢＧ（光ファイバブラッ
グ回折格子）を形成した光ファイバを用いて検出するＦ
ＢＧ式角度センサ並びにこれを用いた変位計及び傾斜計
に関する。
た回転軸の回転角度を中間にＦＢＧ（光ファイバブラッ
グ回折格子）を形成した光ファイバを用いて検出するＦ
ＢＧ式角度センサ並びにこれを用いた変位計及び傾斜計
に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、支持板に軸支された回転軸の回転
角度を検出する角度センサを利用した計測器としては、
土木現場で地滑り監視の目的で使用する伸縮計や移動計
といった変位計、更には、土木・建築現場で主に構造物
の傾斜を計測する傾斜計が知られている。変位計は、直
線運動を回転運動に変換する運動変換機構により被測定
物の変位に応じ回転軸の回転角度を変化させて、被測定
物の変位を計測するものであり、また、傾斜計は、回転
軸に振り子式の錘を連結し、支持板を被測定物に固定し
て、被測定物の傾斜角に応じ錘により回転軸の回転角度
を変化させ、被測定物の傾斜角を計測するものである。
そして、これら変位計や傾斜計では、回転軸の回転角度
をこれに連結したポテンショメータで検出する電気式角
度センサを用いている。然し、このような電気式角度セ
ンサを用いた変位計や傾斜計は、落雷による故障やノイ
ズ混入を生じやすく、土木・建築現場に、落雷による計
器故障やノイズ混入を防ぐため避雷器を設置することが
必要になって、経費がかかる。ところで、従来、光学的
なひずみ検知素子としてＦＢＧ（光ファイバブラッグ回
折格子）が知られている。ＦＢＧは、光ファイバ中を光
波が伝搬しているとき、ブラッグ波長と呼ばれる或る特
定の波長の光を反射する機能を持った光ファイバであ
る。ＦＢＧのブラッグ波長は、ＦＢＧに作用する張力
（ＦＢＧのひずみ）に応じて変化する性質がある。その
ため、ＦＢＧは、ひずみ検知素子として利用されてい
る。
角度を検出する角度センサを利用した計測器としては、
土木現場で地滑り監視の目的で使用する伸縮計や移動計
といった変位計、更には、土木・建築現場で主に構造物
の傾斜を計測する傾斜計が知られている。変位計は、直
線運動を回転運動に変換する運動変換機構により被測定
物の変位に応じ回転軸の回転角度を変化させて、被測定
物の変位を計測するものであり、また、傾斜計は、回転
軸に振り子式の錘を連結し、支持板を被測定物に固定し
て、被測定物の傾斜角に応じ錘により回転軸の回転角度
を変化させ、被測定物の傾斜角を計測するものである。
そして、これら変位計や傾斜計では、回転軸の回転角度
をこれに連結したポテンショメータで検出する電気式角
度センサを用いている。然し、このような電気式角度セ
ンサを用いた変位計や傾斜計は、落雷による故障やノイ
ズ混入を生じやすく、土木・建築現場に、落雷による計
器故障やノイズ混入を防ぐため避雷器を設置することが
必要になって、経費がかかる。ところで、従来、光学的
なひずみ検知素子としてＦＢＧ（光ファイバブラッグ回
折格子）が知られている。ＦＢＧは、光ファイバ中を光
波が伝搬しているとき、ブラッグ波長と呼ばれる或る特
定の波長の光を反射する機能を持った光ファイバであ
る。ＦＢＧのブラッグ波長は、ＦＢＧに作用する張力
（ＦＢＧのひずみ）に応じて変化する性質がある。その
ため、ＦＢＧは、ひずみ検知素子として利用されてい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、落雷の影響
を受けない光学的検知素子である上記ＦＢＧに着目し、
避雷器設備が不要な角度センサ並びにこの角度センサを
用いた変位形及び傾斜計を提供することをその課題とし
ている。
を受けない光学的検知素子である上記ＦＢＧに着目し、
避雷器設備が不要な角度センサ並びにこの角度センサを
用いた変位形及び傾斜計を提供することをその課題とし
ている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、支持板に軸支された回転軸の回転角度を検出する角
度センサにおいて、本発明によれば、前記回転軸に相対
回転可能に軸支したレバー部材と、前記回転軸の回転力
を前記レバー部材に伝達するばね部材とを備え、中間に
ＦＢＧ（光ファイバブラッグ回折格子）を形成した光フ
ァイバを、前記支持板と前記レバー部材との間に前記Ｆ
ＢＧが張り渡されるように、前記ＦＢＧの両側の光ファ
イバの部分において前記支持板と前記レバー部材とに固
定している。
に、支持板に軸支された回転軸の回転角度を検出する角
度センサにおいて、本発明によれば、前記回転軸に相対
回転可能に軸支したレバー部材と、前記回転軸の回転力
を前記レバー部材に伝達するばね部材とを備え、中間に
ＦＢＧ（光ファイバブラッグ回折格子）を形成した光フ
ァイバを、前記支持板と前記レバー部材との間に前記Ｆ
ＢＧが張り渡されるように、前記ＦＢＧの両側の光ファ
イバの部分において前記支持板と前記レバー部材とに固
定している。
【０００５】上記の構成によれば、レバー部材の回転
（回転軸に対する回転）が光ファイバによって規制され
るため、回転軸の回転によりばね部材の弾性力が変化す
る。この結果、ＦＢＧに作用する張力がばね部材により
レバー部材を介して回転軸の回転角度に応じ変化する。
即ち、回転軸の回転角度の変化がＦＢＧの張力変化に変
換され、この張力変化によるブラッグ波長の変化から回
転軸の回転角度を検出できる。そして、ＦＢＧは、ポテ
ンショメータのような電気式検知素子と異なり落雷の影
響を受けず、そのため、避雷設備が不要になり、経費を
削減できる。
（回転軸に対する回転）が光ファイバによって規制され
るため、回転軸の回転によりばね部材の弾性力が変化す
る。この結果、ＦＢＧに作用する張力がばね部材により
レバー部材を介して回転軸の回転角度に応じ変化する。
即ち、回転軸の回転角度の変化がＦＢＧの張力変化に変
換され、この張力変化によるブラッグ波長の変化から回
転軸の回転角度を検出できる。そして、ＦＢＧは、ポテ
ンショメータのような電気式検知素子と異なり落雷の影
響を受けず、そのため、避雷設備が不要になり、経費を
削減できる。
【０００６】上記本発明のＦＢＧ式角度センサを用い、
直線運動を回転運動に変換する運動変換機構を設けて、
この運動変換機構により被測定物の変位に応じ前記回転
軸の回転角度を変化させるように構成すれば、避雷設備
を必要とすることなく、被測定物の変位を計測できる変
位計が得られる。
直線運動を回転運動に変換する運動変換機構を設けて、
この運動変換機構により被測定物の変位に応じ前記回転
軸の回転角度を変化させるように構成すれば、避雷設備
を必要とすることなく、被測定物の変位を計測できる変
位計が得られる。
【０００７】また、上記本発明のＦＢＧ式角度センサを
用い、前記回転軸に振り子式の錘を連結して、前記支持
板を固定する被測定物の傾斜角に応じ前記錘により前記
回転軸の回転角度が変化されるように構成すれば、避雷
設備を必要とすることなく、被測定物の傾斜角を計測で
きる傾斜計が得られる。
用い、前記回転軸に振り子式の錘を連結して、前記支持
板を固定する被測定物の傾斜角に応じ前記錘により前記
回転軸の回転角度が変化されるように構成すれば、避雷
設備を必要とすることなく、被測定物の傾斜角を計測で
きる傾斜計が得られる。
【０００８】さらに本発明の変位計においては、前記運
動変換機構を前記回転軸に変速機を介して連結し、ま
た、本発明の傾斜計においては、前記錘を前記回転軸に
減速機を介して連結するようにしてもよい。このように
すれば、変位計における被測定物の変位や、傾斜計にお
ける被測定物の傾斜角に対する前記回転軸の回転角の変
化の割合を所望の割合に設定することが可能となる。特
に、変位計における運動変換機構や、傾斜計における前
記錘を変速機の一形態としての減速機を介して前記回転
軸に連結することにより、被測定物の変位や傾斜角に対
する回転軸の回転角度を小さくすることができる。その
結果、本発明の変位計や傾斜計の計測容量を大きくする
ことができる。
動変換機構を前記回転軸に変速機を介して連結し、ま
た、本発明の傾斜計においては、前記錘を前記回転軸に
減速機を介して連結するようにしてもよい。このように
すれば、変位計における被測定物の変位や、傾斜計にお
ける被測定物の傾斜角に対する前記回転軸の回転角の変
化の割合を所望の割合に設定することが可能となる。特
に、変位計における運動変換機構や、傾斜計における前
記錘を変速機の一形態としての減速機を介して前記回転
軸に連結することにより、被測定物の変位や傾斜角に対
する回転軸の回転角度を小さくすることができる。その
結果、本発明の変位計や傾斜計の計測容量を大きくする
ことができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明のＦＢＧ式角度センサの第
１実施形態を図１を参照して説明する。図１は、支持板
１に軸支した回転軸２の回転角度を、中間にＦＢＧ（光
ファイバブラッグ回折格子）３を形成した光ファイバ４
を用いて検出するＦＢＧ式角度センサＡを示している。
１実施形態を図１を参照して説明する。図１は、支持板
１に軸支した回転軸２の回転角度を、中間にＦＢＧ（光
ファイバブラッグ回折格子）３を形成した光ファイバ４
を用いて検出するＦＢＧ式角度センサＡを示している。
【００１０】支持板１は、起立板部１ａとその下端の水
平板部１ｂとを有する断面逆Ｔ字状に形成されている。
そして、回転軸２を起立板部１ａに、図１（Ｂ）に示す
如く、ベアリング５を介して軸支している。起立板部１
ａの背面側に突出する回転軸２の部分にカラー６を装着
して、回転軸２がベアリング５から脱落しないようにし
ている。
平板部１ｂとを有する断面逆Ｔ字状に形成されている。
そして、回転軸２を起立板部１ａに、図１（Ｂ）に示す
如く、ベアリング５を介して軸支している。起立板部１
ａの背面側に突出する回転軸２の部分にカラー６を装着
して、回転軸２がベアリング５から脱落しないようにし
ている。
【００１１】また、起立板部１ａの前面側に突出する回
転軸２の部分には、上下方向に長手のレバー部材７がそ
の中央部に装着したベアリング８を介して軸支されてい
る。従って、レバー部材７は回転軸２に対して相対的に
回転可能とされている。このレバー部材７の上下両端に
は、前方に突出するピン７ａ，７ｂが植設されている。
そして、ばね部材たる非密着型の渦巻きばね９の外端に
形成したフック部９ａをレバー部材７の上端のピン７ａ
に固定すると共に、該渦巻きばね９の内端に形成したフ
ック部９ｂをレバー部材７の前方に突出する回転軸２の
端部に固定している。これにより、回転軸２の回転力が
渦巻きばね９を介してレバー部材７に伝達されるように
している。
転軸２の部分には、上下方向に長手のレバー部材７がそ
の中央部に装着したベアリング８を介して軸支されてい
る。従って、レバー部材７は回転軸２に対して相対的に
回転可能とされている。このレバー部材７の上下両端に
は、前方に突出するピン７ａ，７ｂが植設されている。
そして、ばね部材たる非密着型の渦巻きばね９の外端に
形成したフック部９ａをレバー部材７の上端のピン７ａ
に固定すると共に、該渦巻きばね９の内端に形成したフ
ック部９ｂをレバー部材７の前方に突出する回転軸２の
端部に固定している。これにより、回転軸２の回転力が
渦巻きばね９を介してレバー部材７に伝達されるように
している。
【００１２】レバー部材７の下端のピン７ｂには、回転
軸２を中心とする円のピン７ｂを通る接線上に位置する
パイプ１０1が固定され、更に、支持板１の起立板部１
ａにも、パイプ１０1に対し前記接線上で同心に対向す
るパイプ１０2が固定金具１１を介して固定されてい
る。そして、両パイプ１０1，１０2間にＦＢＧ３が張り
渡されるように、光ファイバ４をＦＢＧ３の両側の部分
において両パイプ１０1，１０2に挿通固定している。両
パイプ１０1，１０2から引き出された光ファイバ４は図
外の波長測定器に接続される。
軸２を中心とする円のピン７ｂを通る接線上に位置する
パイプ１０1が固定され、更に、支持板１の起立板部１
ａにも、パイプ１０1に対し前記接線上で同心に対向す
るパイプ１０2が固定金具１１を介して固定されてい
る。そして、両パイプ１０1，１０2間にＦＢＧ３が張り
渡されるように、光ファイバ４をＦＢＧ３の両側の部分
において両パイプ１０1，１０2に挿通固定している。両
パイプ１０1，１０2から引き出された光ファイバ４は図
外の波長測定器に接続される。
【００１３】尚、詳細な図示は省略するが、固定金具１
１は、図示は省略するが、起立板部１ａの前面に垂直な
方向に重合された表裏一対のブロック体で構成されてお
り、これらのブロック体の合わせ面には、それぞれＶ溝
が形成されている。そして、起立板部１ａに固定した裏
側（起立板部１ａ寄り）のブロック体に表側のブロック
体を、両ブロック体のＶ溝間にパイプ１０2を挟み込ん
だ状態で、ボルト１１ａにより締め付け、パイプ１０2
を固定している。また、ＦＢＧ３の両側の光ファイバ４
の部分は、両パイプ１０1，１０2の径中心に位置するよ
うにエポキシ樹脂系等の接着剤で固定されている。
１は、図示は省略するが、起立板部１ａの前面に垂直な
方向に重合された表裏一対のブロック体で構成されてお
り、これらのブロック体の合わせ面には、それぞれＶ溝
が形成されている。そして、起立板部１ａに固定した裏
側（起立板部１ａ寄り）のブロック体に表側のブロック
体を、両ブロック体のＶ溝間にパイプ１０2を挟み込ん
だ状態で、ボルト１１ａにより締め付け、パイプ１０2
を固定している。また、ＦＢＧ３の両側の光ファイバ４
の部分は、両パイプ１０1，１０2の径中心に位置するよ
うにエポキシ樹脂系等の接着剤で固定されている。
【００１４】以上の構成によれば、光ファイバ４により
レバー部材７の回転が規制され、そのため、回転軸２が
外力により図１（Ａ）で反時計方向に回転すると、渦巻
きばね９が巻き締められる。このとき、渦巻きばね９の
弾性力が回転軸２の回転角度に応じて変化するため、Ｆ
ＢＧ３に作用する張力が渦巻きばね９によりレバー部材
７を介して回転軸２の回転角度に応じ変化する。即ち、
回転軸２の回転角度の変化がＦＢＧ３の張力変化に変換
され、この張力変化によるブラッグ波長の変化を波長測
定器で測定することにより回転軸２の回転角度が検出さ
れる。
レバー部材７の回転が規制され、そのため、回転軸２が
外力により図１（Ａ）で反時計方向に回転すると、渦巻
きばね９が巻き締められる。このとき、渦巻きばね９の
弾性力が回転軸２の回転角度に応じて変化するため、Ｆ
ＢＧ３に作用する張力が渦巻きばね９によりレバー部材
７を介して回転軸２の回転角度に応じ変化する。即ち、
回転軸２の回転角度の変化がＦＢＧ３の張力変化に変換
され、この張力変化によるブラッグ波長の変化を波長測
定器で測定することにより回転軸２の回転角度が検出さ
れる。
【００１５】ところで、上記第１実施形態では、ばね部
材として非密着型の渦巻きばね９を用いたが、これに限
るものではなく、例えば図２に示す第２実施形態の如
く、ばね部材としてＳ字状の板ばね１２を用い、この板
ばね１２の上下両端に形成したフック部１２ａ，１２ｂ
をレバー部材７の上端のピン７ａと回転軸２とに固定し
ても良い。このようなＳ字状の板ばね１２を用いれば、
回転軸２の回転角度に対するＦＢＧ３の張力変化量を大
きくでき、回転軸２の回転角度範囲が比較的小さい場合
の検出感度を向上させる上で有利である。尚、第２実施
形態は、Ｓ字状の板ばね１２を除いて第１実施形態と同
一の構成になっており、第１実施形態と同一の部材に上
記と同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
材として非密着型の渦巻きばね９を用いたが、これに限
るものではなく、例えば図２に示す第２実施形態の如
く、ばね部材としてＳ字状の板ばね１２を用い、この板
ばね１２の上下両端に形成したフック部１２ａ，１２ｂ
をレバー部材７の上端のピン７ａと回転軸２とに固定し
ても良い。このようなＳ字状の板ばね１２を用いれば、
回転軸２の回転角度に対するＦＢＧ３の張力変化量を大
きくでき、回転軸２の回転角度範囲が比較的小さい場合
の検出感度を向上させる上で有利である。尚、第２実施
形態は、Ｓ字状の板ばね１２を除いて第１実施形態と同
一の構成になっており、第１実施形態と同一の部材に上
記と同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００１６】次に、本発明の変位計の一実施形態を図３
を参照して説明する。図３は、上記第１実施形態のＦＢ
Ｇ式角度センサＡを用いた変位計を示している。図中１
００は円柱状の錘１０１を内挿したシリンダであり、基
準杭等の基準物体１０２にシリンダ１００をその長手方
向が重力方向に合致するように図示しないクランプ等で
固定している。シリンダ１００の上端には基板１０３が
溶接されており、この基板１０３上に、図３（Ｂ）に示
す如く、ＦＢＧ式角度センサＡが支持板１の水平板部１
ｂにおいてボルト止めされている。
を参照して説明する。図３は、上記第１実施形態のＦＢ
Ｇ式角度センサＡを用いた変位計を示している。図中１
００は円柱状の錘１０１を内挿したシリンダであり、基
準杭等の基準物体１０２にシリンダ１００をその長手方
向が重力方向に合致するように図示しないクランプ等で
固定している。シリンダ１００の上端には基板１０３が
溶接されており、この基板１０３上に、図３（Ｂ）に示
す如く、ＦＢＧ式角度センサＡが支持板１の水平板部１
ｂにおいてボルト止めされている。
【００１７】また、基板１０３上には、プーリ１０４が
これに固定の軸１０４ａにおいて軸受部材１０５により
ベアリング１０５ａを介して回転自在に軸支されてい
る。このプーリ１０４に、一端を錘１０１に連結したワ
イヤ１０６を図３（Ａ）で時計方向に１回転以上巻き掛
けすると共に、ワイヤ１０６の他端をガイドプーリ１０
７を介して移動杭等の被測定物（図示せず）に連結し、
プーリ１０４とワイヤ１０６とで被測定物の直線運動
（変位）を回転運動に変換する運動変換機構を構成して
いる。尚、ガイドプーリ１０７は、基板１０３上に立設
したブラケット１０７ａに回転自在に軸支されている。
これに固定の軸１０４ａにおいて軸受部材１０５により
ベアリング１０５ａを介して回転自在に軸支されてい
る。このプーリ１０４に、一端を錘１０１に連結したワ
イヤ１０６を図３（Ａ）で時計方向に１回転以上巻き掛
けすると共に、ワイヤ１０６の他端をガイドプーリ１０
７を介して移動杭等の被測定物（図示せず）に連結し、
プーリ１０４とワイヤ１０６とで被測定物の直線運動
（変位）を回転運動に変換する運動変換機構を構成して
いる。尚、ガイドプーリ１０７は、基板１０３上に立設
したブラケット１０７ａに回転自在に軸支されている。
【００１８】基板１０３上には、更に、プーリ１０４の
軸１０４ａに連結される減速機１０８が設けられてい
る。ここで、ＦＢＧ式角度センサＡは、支持板１の起立
板部１ａの背面が減速機１０８側に向き、且つ、その回
転軸２が減速機１０８の出力軸１０８ａとほぼ同心にな
るように配置されている。そして、減速機１０８の出力
軸１０８ａを起立板部１ａの背面に突出する回転軸２の
部分にフレキシブルカップリング１０９を介して連結し
ている。
軸１０４ａに連結される減速機１０８が設けられてい
る。ここで、ＦＢＧ式角度センサＡは、支持板１の起立
板部１ａの背面が減速機１０８側に向き、且つ、その回
転軸２が減速機１０８の出力軸１０８ａとほぼ同心にな
るように配置されている。そして、減速機１０８の出力
軸１０８ａを起立板部１ａの背面に突出する回転軸２の
部分にフレキシブルカップリング１０９を介して連結し
ている。
【００１９】尚、プーリ１０４は、錘１０１とプーリ１
０４との間にあるワイヤ１０６の部分が錘１０１の中心
線上に位置し、且つ、プーリ１０４の軸１０４ａが錘１
０１の中心線とワイヤ１０６とを含む仮想平面に直交す
るように配置されている。また、減速機１０８は、例え
ば遊星歯車式のもの等、比較的減速比の大きなものとさ
れている。
０４との間にあるワイヤ１０６の部分が錘１０１の中心
線上に位置し、且つ、プーリ１０４の軸１０４ａが錘１
０１の中心線とワイヤ１０６とを含む仮想平面に直交す
るように配置されている。また、減速機１０８は、例え
ば遊星歯車式のもの等、比較的減速比の大きなものとさ
れている。
【００２０】上記の構成によれば、被測定物の変位に応
じてプーリ１０４が回転し、この回転が減速機１０８を
介して回転軸２に伝達される。そして、上記の如く検出
される回転軸２の回転角度に基づいて被測定物の変位が
計測される。また、プーリ１０４に対し回転軸２が減速
機１０８により減速回転されるため、変位の計測容量が
大きくなる。
じてプーリ１０４が回転し、この回転が減速機１０８を
介して回転軸２に伝達される。そして、上記の如く検出
される回転軸２の回転角度に基づいて被測定物の変位が
計測される。また、プーリ１０４に対し回転軸２が減速
機１０８により減速回転されるため、変位の計測容量が
大きくなる。
【００２１】尚、上記実施形態では、プーリ１０４を用
いて運動変換機構を構成したが、例えば、被測定物に連
結されるラックに回転軸２に連結されるピニオンを噛み
合わせて成るラックピニオン機構等により、運動変換機
構を構成することも可能である。また、ＦＢＧ式角度セ
ンサＡは、本実施形態では前記第１実施形態のものを用
いたが、前記第２実施形態のものを用いてもよい。
いて運動変換機構を構成したが、例えば、被測定物に連
結されるラックに回転軸２に連結されるピニオンを噛み
合わせて成るラックピニオン機構等により、運動変換機
構を構成することも可能である。また、ＦＢＧ式角度セ
ンサＡは、本実施形態では前記第１実施形態のものを用
いたが、前記第２実施形態のものを用いてもよい。
【００２２】次に、本発明の傾斜計の一実施形態を図４
を参照して説明する。図４は、上記第２実施形態のＦＢ
Ｇ式角度センサＡを用いた傾斜計を示している。図中２
００は基板であり、該基板２００は、図４（Ｂ）に示す
如く、被測定物２０１にオールアンカ等で水平に固定さ
れている。そして、基板２００上に、ＦＢＧ式角度セン
サＡが支持板１の水平板部１ｂにおいてボルト止めされ
ている。
を参照して説明する。図４は、上記第２実施形態のＦＢ
Ｇ式角度センサＡを用いた傾斜計を示している。図中２
００は基板であり、該基板２００は、図４（Ｂ）に示す
如く、被測定物２０１にオールアンカ等で水平に固定さ
れている。そして、基板２００上に、ＦＢＧ式角度セン
サＡが支持板１の水平板部１ｂにおいてボルト止めされ
ている。
【００２３】また、図４（Ｂ）に示す如く、被測定物２
０１の前方に張り出した基板２００の部分に上下方向に
穿設された穴２００ａに、上下方向に長手の振り子式の
錘２０２が遊挿されており、この錘２０２の上端に固定
した軸２０２ａが、上記穴２０ａの前後で基板２００上
に固設された一対の軸受部材２０３，２０３によりベア
リング２０３ａ，２０３ａを介して回転自在に軸支され
ている。これにより、錘２０２は、基板２００に対して
相対的に軸２０２ａの軸心回りに傾動可能とされてい
る。ここで、ＦＢＧ式角度センサＡは、支持板１の起立
板部１ａの背面が錘２０２側に向き、且つ、回転軸２が
錘２０２の軸２０２ａとほぼ同心になるように配置され
ている。そして、錘２０２をその軸２０２ａにおいて起
立板部１ａの背面に突出する回転軸２の部分にフレキシ
ブルカップリング２０４を介して連結している。
０１の前方に張り出した基板２００の部分に上下方向に
穿設された穴２００ａに、上下方向に長手の振り子式の
錘２０２が遊挿されており、この錘２０２の上端に固定
した軸２０２ａが、上記穴２０ａの前後で基板２００上
に固設された一対の軸受部材２０３，２０３によりベア
リング２０３ａ，２０３ａを介して回転自在に軸支され
ている。これにより、錘２０２は、基板２００に対して
相対的に軸２０２ａの軸心回りに傾動可能とされてい
る。ここで、ＦＢＧ式角度センサＡは、支持板１の起立
板部１ａの背面が錘２０２側に向き、且つ、回転軸２が
錘２０２の軸２０２ａとほぼ同心になるように配置され
ている。そして、錘２０２をその軸２０２ａにおいて起
立板部１ａの背面に突出する回転軸２の部分にフレキシ
ブルカップリング２０４を介して連結している。
【００２４】上記の構成によれば、被測定物２０１の傾
斜で基板２００と一体にＦＢＧ式角度センサＡの支持板
１が傾斜するのに対し、ＦＢＧ式角度センサＡの回転軸
２には、回転軸２の位相を錘２０２が重力方向に向く位
相に保持しようとする力が作用する。そのため、回転軸
２は被測定物２０１の傾斜角に応じた回転角度で支持板
１に対し相対回転する。そして、前述の如く検出される
回転軸２の回転角度に基づいて被測定物２０１の傾斜角
が計測される。
斜で基板２００と一体にＦＢＧ式角度センサＡの支持板
１が傾斜するのに対し、ＦＢＧ式角度センサＡの回転軸
２には、回転軸２の位相を錘２０２が重力方向に向く位
相に保持しようとする力が作用する。そのため、回転軸
２は被測定物２０１の傾斜角に応じた回転角度で支持板
１に対し相対回転する。そして、前述の如く検出される
回転軸２の回転角度に基づいて被測定物２０１の傾斜角
が計測される。
【００２５】尚、本実施形態では、錘２０２を回転軸２
に直接的に連結したが、回転軸２が減速回転されるよう
に、錘２０２を減速機を介して回転軸２に連結すれば、
傾斜角の計測容量を大きくすることができる。この場合
の実施形態は、図示は省略するが、前記第３実施形態
（変位計の実施形態）でプーリ１０４の軸１０４ａを、
角度センサＡの回転軸２に減速機１０８を介して接続し
た場合と同様に、錘２０２の軸２０２ａを角度センサＡ
の回転軸２に減速機を介して接続するようにすればよ
い。
に直接的に連結したが、回転軸２が減速回転されるよう
に、錘２０２を減速機を介して回転軸２に連結すれば、
傾斜角の計測容量を大きくすることができる。この場合
の実施形態は、図示は省略するが、前記第３実施形態
（変位計の実施形態）でプーリ１０４の軸１０４ａを、
角度センサＡの回転軸２に減速機１０８を介して接続し
た場合と同様に、錘２０２の軸２０２ａを角度センサＡ
の回転軸２に減速機を介して接続するようにすればよ
い。
【００２６】また、ＦＢＧ式角度センサＡは、本実施形
態では前記第２実施形態のものを用いたが、前記第１実
施形態のものを用いてもよい。
態では前記第２実施形態のものを用いたが、前記第１実
施形態のものを用いてもよい。
【００２７】また、前記変位計の実施形態では、被測定
物の変位に応じたプーリ１０４の軸１０４ａの回転を減
速機１０８を介して角度センサＡの回転軸２に伝達する
ようにしたが、例えば被測定物の変位の範囲が小さいよ
うな場合には、プーリ１０４の軸１０４ａを増速機（例
えば減速機１０８の入力側と出力側を逆にしたもの）を
介して角度センサＡの回転軸２に接続し、被測定物の微
小変位に対する角度センサＡの回転軸２の回転角が大き
くなるようにしてもよい。このことは、傾斜計に関して
も同様であり、この場合には、錘２０２の軸２０２ａを
増速機を介して角度センサＡの回転軸２に接続するよう
にすればよい。
物の変位に応じたプーリ１０４の軸１０４ａの回転を減
速機１０８を介して角度センサＡの回転軸２に伝達する
ようにしたが、例えば被測定物の変位の範囲が小さいよ
うな場合には、プーリ１０４の軸１０４ａを増速機（例
えば減速機１０８の入力側と出力側を逆にしたもの）を
介して角度センサＡの回転軸２に接続し、被測定物の微
小変位に対する角度センサＡの回転軸２の回転角が大き
くなるようにしてもよい。このことは、傾斜計に関して
も同様であり、この場合には、錘２０２の軸２０２ａを
増速機を介して角度センサＡの回転軸２に接続するよう
にすればよい。
【図１】（Ａ）本発明の角度センサの第１実施形態を示
す正面図、（Ｂ）図１（Ａ）の１Ｂ―１Ｂ線で切断した
断面図。
す正面図、（Ｂ）図１（Ａ）の１Ｂ―１Ｂ線で切断した
断面図。
【図２】（Ａ）本発明の角度センサの第２実施形態を示
す正面図、（Ｂ）図２（Ａ）の２Ｂ―２Ｂ線で切断した
断面図。
す正面図、（Ｂ）図２（Ａ）の２Ｂ―２Ｂ線で切断した
断面図。
【図３】（Ａ）本発明の変位計の実施形態を示す正面
図、（Ｂ）図３（Ａ）の３Ｂ―３Ｂ線で切断した断面
図。
図、（Ｂ）図３（Ａ）の３Ｂ―３Ｂ線で切断した断面
図。
【図４】（Ａ）本発明の傾斜計の実施形態を示す正面
図、（Ｂ）図４（Ａ）の４Ｂ―４Ｂ線で切断した断面
図。
図、（Ｂ）図４（Ａ）の４Ｂ―４Ｂ線で切断した断面
図。
【符号の説明】
Ａ…ＦＢＧ式角度センサ、１…支持板、２…回転軸、３
…ＦＢＧ、４…光ファイバ、７…レバー部材、９…渦巻
きばね（ばね部材）、１２…Ｓ字状の板ばね（ばね部
材）、１０３…変位計の基板、１０４…プーリ（運動変
換機構）、１０６…ワイヤ（運動変換機構）、１０８…
減速機（変速機）、２００…傾斜計の基板、２０１…被
測定物、２０２…振り子式の錘。
…ＦＢＧ、４…光ファイバ、７…レバー部材、９…渦巻
きばね（ばね部材）、１２…Ｓ字状の板ばね（ばね部
材）、１０３…変位計の基板、１０４…プーリ（運動変
換機構）、１０６…ワイヤ（運動変換機構）、１０８…
減速機（変速機）、２００…傾斜計の基板、２０１…被
測定物、２０２…振り子式の錘。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 山賀 一徳
東京都品川区南大井六丁目８番２号 株式
会社東京測器研究所内
(72)発明者 菅井 栄一
東京都新宿区西新宿二丁目１番１号 エ
ヌ・ティ・ティ・アドバンステクノロジ株
式会社内
(72)発明者 藤田 清一
神奈川県横浜市西区中央一丁目27番13号
吉村ビル 株式会社東亜測器内
Ｆターム(参考） 2F065 AA39 AA65 DD16 FF48 LL02
LL42
Claims (5)
- 【請求項１】支持板に軸支された回転軸の回転角度を中
間にＦＢＧ（光ファイバブラッグ回折格子）を形成した
光ファイバを用いて検出するＦＢＧ式角度センサであっ
て、 前記回転軸に相対回転可能に軸支したレバー部材と、前
記回転軸の回転力を前記レバー部材に伝達するばね部材
とを備え、前記光ファイバを、前記支持板と前記レバー
部材との間に前記ＦＢＧが張り渡されるように、前記Ｆ
ＢＧの両側の光ファイバの部分において前記支持板と前
記レバー部材とに固定することを特徴とするＦＢＧ式角
度センサ。 - 【請求項２】直線運動を回転運動に変換する運動変換機
構を備え、この運動変換機構により被測定物の変位に応
じ前記回転軸の回転角度を変化させて、被測定物の変位
を計測することを特徴とする請求項１記載のＦＢＧ式角
度センサを用いた変位計。 - 【請求項３】前記運動変換機構を前記回転軸に変速機を
介して連結することを特徴とする請求項２記載の変位
計。 - 【請求項４】前記回転軸に連結した振り子式の錘を備
え、前記支持板を固定する被測定物の傾斜角に応じ前記
錘により前記回転軸の回転角度を変化させて、被測定物
の傾斜角を計測することを特徴とする請求項１記載のＦ
ＢＧ式角度センサを用いた傾斜計。 - 【請求項５】前記錘を前記回転軸に変速機を介して連結
することを特徴とする請求項４記載の傾斜計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002088881A JP3660913B2 (ja) | 2002-03-27 | 2002-03-27 | Ｆｂｇ式角度センサ並びにこれを用いた変位計及び傾斜計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002088881A JP3660913B2 (ja) | 2002-03-27 | 2002-03-27 | Ｆｂｇ式角度センサ並びにこれを用いた変位計及び傾斜計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003287411A true JP2003287411A (ja) | 2003-10-10 |
| JP3660913B2 JP3660913B2 (ja) | 2005-06-15 |
Family
ID=29234618
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002088881A Expired - Lifetime JP3660913B2 (ja) | 2002-03-27 | 2002-03-27 | Ｆｂｇ式角度センサ並びにこれを用いた変位計及び傾斜計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3660913B2 (ja) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005106389A1 (en) * | 2004-04-02 | 2005-11-10 | Geum-Suk Lee | A method of measuring an angle using an optical fiber sensor |
| KR100685186B1 (ko) * | 2005-07-27 | 2007-02-22 | 호서대학교 산학협력단 | 광섬유 기반의 가속도계/경사계 |
| US7200292B2 (en) * | 2003-11-28 | 2007-04-03 | Prime Optical Fiber Corporation | Optical fiber inclinometer |
| JP2009058239A (ja) * | 2007-08-30 | 2009-03-19 | Tobishima Corp | Ｆｂｇ光ファイバセンサ式傾斜計 |
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| DE102009060819A1 (de) | 2008-12-30 | 2010-07-01 | Prüftechnik Dieter Busch AG | Verfahren zur Zustandsüberwachung von Robotern mittels Sensoren |
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| CN105651185A (zh) * | 2016-03-18 | 2016-06-08 | 沈阳建筑大学 | 一种测量相对位移的光纤光栅位移传感器 |
| CN106979834A (zh) * | 2017-04-14 | 2017-07-25 | 贵阳新天光电科技有限公司 | 一种测长机的阿贝头测力系统及其控制系统 |
| JP2018096736A (ja) * | 2016-12-09 | 2018-06-21 | 株式会社コアシステムジャパン | 変位計 |
| CN111855529A (zh) * | 2020-07-30 | 2020-10-30 | 中电建南方建设投资有限公司 | 一种土体监测系统和方法 |
| CN112344881A (zh) * | 2020-10-28 | 2021-02-09 | 胡仲春 | 一种全玻璃制造的光纤光栅倾角传感器 |
| KR102223357B1 (ko) * | 2019-08-30 | 2021-03-05 | 정영조 | Fbg센서를 활용한 직독식 계장 및 이를 이용한 산업용 제어 시스템 |
-
2002
- 2002-03-27 JP JP2002088881A patent/JP3660913B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| JP2018096736A (ja) * | 2016-12-09 | 2018-06-21 | 株式会社コアシステムジャパン | 変位計 |
| CN106979834A (zh) * | 2017-04-14 | 2017-07-25 | 贵阳新天光电科技有限公司 | 一种测长机的阿贝头测力系统及其控制系统 |
| KR102223357B1 (ko) * | 2019-08-30 | 2021-03-05 | 정영조 | Fbg센서를 활용한 직독식 계장 및 이를 이용한 산업용 제어 시스템 |
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| CN112344881A (zh) * | 2020-10-28 | 2021-02-09 | 胡仲春 | 一种全玻璃制造的光纤光栅倾角传感器 |
| CN112344881B (zh) * | 2020-10-28 | 2022-03-29 | 胡仲春 | 一种全玻璃制造的光纤光栅倾角传感器 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3660913B2 (ja) | 2005-06-15 |
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