JP2017101991A - 接触式変位計の測定補助装置 - Google Patents

Abstract

【課題】測定対象又はその一部の変位量がその測定に用いられる接触式変位計の測定範囲を超える場合について、接触式変位計による測定を可能にする接触式変位計の測定補助装置を提供する。【解決手段】測定補助装置１２は、基部材２０と、軸線を有する２つの第１の可動部材２２、２４及び軸線を有する１つの第２の可動部材２６と、第１の両可動部材２２、２４のそれぞれと第２の可動部材２６とを等距離をおいて相互に連結する第１のリンク部材２８及び第２のリンク部材３０とを含む。２つの第１の可動部材２２，２４及び１つの第２の可動部材２６は、基部材２０に、互いに直交する２つの方向へそれぞれ直線運動可能にかつそれぞれの軸線の周りに回転可能に支持されている。【選択図】図１

Description

本発明は、接触式変位計のための測定補助装置、より詳細には、接触式変位計が測定可能である変位の量、すなわち測定範囲を実質的に拡大するための測定補助装置に関する。

測定対象又はその一部がある位置から他の位置へ変位した量を測定するために用いられる装置の一つに接触式変位計がある。接触式変位計は、測定対象に接触し、これに追随して直線運動をする接触子を備え、接触子の直線運動距離を変位量として表示する機能を有する（後記特許文献１参照）。

ところで、測定対象又はその一部の変位量の測定において、変位量が接触式変位計の測定範囲すなわち測定限界を超える場合がある。この場合には、接触式変位計の位置を移し替えて行う再度の測定により、測定限界を超える変位量を求めることが考えられる。

特開２００７−１９２５９２号公報

本発明は、このような場合、すなわち、測定対象又はその一部の変位量がその測定に用いられる接触式変位計の測定範囲を超える場合について、当該接触式変位計による測定を可能にする測定補助装置を提供する。

本発明は、測定対象又はその一部の変位量を測定するために用いられる、本体と該本体に直線運動可能に保持された接触子とを備える接触式変位計の測定補助装置に係る。前記測定補助装置は、基部材と、軸線を有する２つの第１の可動部材及び軸線を有する１つの第２の可動部材であって前記基部材に、互いに直交する２つの方向へそれぞれ直線運動可能にかつそれぞれの軸線の周りに回転可能であるように支持された２つの第１の可動部材及び１つの第２の可動部材と、第１の両可動部材のそれぞれと前記第２の可動部材とを等距離をおいて相互に連結する第１のリンク部材及び第２のリンク部材とを備える。

前記測定補助装置は、使用に際して、その基部材において、第１の両可動部材の直線運動方向と前記接触式変位計の接触子の直線運動方向とが平行であるように前記接触式変位計の本体に固定され、また、一方の第１の可動部材がその軸線の周りに回転可能であるように前記接触子に連結される。

前記基部材は、本発明の実施形態の１つにおいて、各第１の可動部材の直線運動及びその軸線の周りの回転運動を許す第１のスロットと、前記第２の可動部材の直線運動及びその軸線の周りの回転運動を許す第２のスロットとを備える。

また、本発明の他の実施形態において、前記基部材は、第１のレール及び該第１のレールに対して直角をなす第２のレールを備え、第１の両可動部材は、前記第１のレール上を摺動可能である２つのスライダ及び両スライダにそれぞれ回転可能に取り付けられた２つの回転子の組み合わせからなり、また、第２の可動部材は、前記第２のレール上を摺動可能であるスライダ及び該スライダに回転可能に取り付けられた回転子の組み合わせからなる。

本発明に係る測定補助装置を使用して行う前記接触式変位計による測定対象又はその一部の変位量の測定に際し、前記測定補助装置の一方の第１の可動部材及びその他方の第１の可動部材が、それぞれ、前記測定対象及び不動の支持体に固定される。

本発明によれば、測定対象又はその一部が、前記支持体に対して、ある位置から他の位置へと相対的に変位するとき、前記測定対象又はその一部と共に変位する測定補助装置の一方の第１の可動部材が前記基部材に対して相対的に直線運動をする。同時に、一方の第１の可動部材に第１のリンク部材を介して連結されている第２の可動部材が、一方の第１の可動部材の直線運動方向に直角な方向へ、前記基部材に対して相対的に直線運動をする。また、第２の可動部材に第２のリンク部材を介して連結されている他方の第１の可動部材が前記基部材に対して相対的に直線運動をする。ここにおいて、一方の可動部材及び第２の可動部材の相互間距離と、他方の第１の可動部材及び第２の可動部材の相互間距離が等しいことから、第１の両可動部材の前記基部材に対する直線運動距離は等しい。なお、他方の第１の可動部材は前記支持体に固定されていることから、実際には、前記基部材が他方の可動部材（したがって前記支持体）に対して前記直線運動距離に相当する距離を移動する。

第１及び第２の両リンク部材は、第１の両可動部材及び第２の可動部材に対してこれらの軸線の周りに回転可能であることから、第１の両可動部材及び第２の可動部材の前記基部材に対する相対的な直線運動の間に揺動運動をし、第１及び第２の両リンク部材のなす交差角度が変化する。この交差角度の変化に伴って、前記基部材に固定された接触式変位計の本体に対して、接触子が、一方の第１の可動部材から外力を受けて一方の第１の可動部材と平行に該第１の可動部材と同一の距離を直線運動する。したがって、前記接触子の直線運動距離は、他方の可動部材の直線運動距離に等しい。したがって、また、前記測定対象又はその一部の変位量は、前記基部材の相対的な直線運動距離と前記接触子の直線運動距離との和、すなわち前記基部材に対する一方の第１の可動部材の直線運動距離と他方の可動部材の直線運動距離との和に等しく、当該直線運動距離の和は前記接触式変位計が示す接触子の直線運動距離の２倍に相当する。このことから、前記測定対象又はその一部の変位量がその測定に用いられる接触式変位計の測定範囲を超える場合にあっても、当該接触式変位計を使用しての変位量の測定が可能である。

測定対象の一部の変位を測定するために測定対象及び不動の支持体に支持された状態にある、接触式変位計とこれに取り付けられた測定補助装置との組み合わせの正面図である。 図１に示すある位置から他の位置へ測定対象の一部が変位したときにおける接触式変位計と測定補助装置との組み合わせの正面図である。 図１に示す接触式変位計と測定補助装置との組み合わせの拡大正面図である。接触式変位計は、その接触子がその本体内から最大限に伸び出た状態にある。 図１に示す接触式変位計と測定補助装置との組み合わせの拡大背面図である。 図１に示す接触式変位計と測定補助装置との組み合わせの拡大底面図である。 図２に示す接触式変位計と測定補助装置との組み合わせの拡大正面図である。接触式変位計は、その接触子の一部がその本体内に移動し収容された状態にある。 図２に示す接触式変位計と測定補助装置との組み合わせの拡大底面図である。

図１及び図２を参照すると、接触式変位計１０及び該接触式変位計に取り付けられ、接触式変位計１０の測定範囲を実質的に拡大する測定補助装置１２の組み合わせ１４と、接触式変位計１０により変位量が測定される対象（測定対象）Ｍとが示されている。

図示の測定対象Ｍは鋼製、コンクリート製等の柱又は壁からなり、その強度試験を行うために地上Ｅに設置されている。前記強度試験は、測定対象Ｍの上部に所定の水平外力Ｆを負荷したときに生じる測定対象Ｍの弾塑性変形（撓み）の程度、すなわち測定対象Ｍの上部がある位置（図１に示す位置）から他の位置（図２に示す位置）に変位したときの量（変位量）を測定することにより行われる。

接触式変位計１０と測定補助装置１２との組み合わせ１４は、測定対象Ｍと不動の支持体Ｓとに架け渡され、前記「ある位置」において水平に支持されている。支持体Ｓは、地上Ｅに、測定対象Ｍから水平方向に間隔を置いて設置され鉛直上方へ伸びる、例えば比較的高い剛性を有する棒状体からなる。

以下、図１及び図２に示す接触式変位計１０及び測定補助装置１２の組み合わせ１４の拡大図である図３〜図７及び図１〜図２を参照して、接触式変位計１０及び測定補助装置１２について説明する。

接触式変位計１０は市販されているものであって、筒状の本体１６と、本体１６に直線運動可能に保持された棒状の接触子１８とを備える。接触式変位計１０は、接触子１８が本体１６に対して直線運動可能である最大限の距離、すなわち本体１６から最大限に突出したときの長さによって定まる測定範囲を有する。

測定補助装置１２は、基部材２０と、２つの第１の可動部材２２、２４及び１つの第２の可動部材２６と、第１の両可動部材２２、２４のそれぞれと第２の可動部材２６とを相互に連結する第１のリンク部材２８及び第２のリンク部材３０とを備える。

図示の基部材２０は全体に逆Ｔ字の形状を呈する板状体からなり、細長い一の板状部２０ａと、一の板状部２０ａに対してその長手方向中央部において連なりかつ一の板状部２０ａに直交する細長い他の板状部２０ｂとを有する。基部材２０は、図示の逆Ｔ字形を呈する板状体に代えて、例えば矩形の平板からなるものとすることができる。

基部材２０の一の板状部２０ａには、その幅方向中央部をその長手方向へ伸びる第１のスロット３２が設けられている。また、他の板状部２０ｂには、その幅方向中央部をその長手方向へ伸びる第２のスロット３４が設けられている。第２のスロット３４は、その仮想延長において、第１スロット３２と交差している。したがって、第１及び第２の両スロット３２、３４は連通していない。但し、図示の例に代えて、第１及び第２の両スロット３２、３４が互いに連通するものとすることは任意である。

図示の第１の両可動部材２２、２４及び第２の可動部材２６はそれぞれピンからなり、軸線ｌ１、ｌ２、ｌ３（図５）を有する。第１の両可動部材２２、２４は、それぞれ、基部材２０の第１のスロット３２に摺動可能であるように通され、基部材２０に対して、相対的に、第１のスロット３２の伸長方向へ直線運動可能でありまた軸線ｌ１、ｌ２の周りに回転可能である。第２の可動部材２６もまた基部材２０の第２のスロット３４に摺動可能であるように通され、基部材２０に対して、相対的に、第２のスロット３４の伸長方向へ直線運動可能でありまた軸線ｌ３の周りに回転可能である。各可動部材２２、２４，２６は、その両端部に取り付けられる止め輪のような留め具（図示せず）を介して、各スロット３２、３４からの抜け出しを阻止されている。

一方の第１の可動部材２２と第２の可動部材２６とを相互に連結する第１のリンク部材２８、及び、他方の第１の可動部材２４と第２の可動部材２６とを相互に連結する第２のリンク部材３０は、それぞれ、細長い板状体からなり、一方の第１の可動部材２２及び第２の可動部材２６の軸線ｌ１、ｌ３相互間と、他方の第１の可動部材２４及び第２の可動部材２６の軸線ｌ２、ｌ３相互間とを等距離に維持する。第１のリンク部材２８はその両端部において一方の第１の可動部材２２及び第２の可動部材２６に対してこれらの軸線ｌ１、ｌ３の周りに揺動可能に接続され、また、第２のリンク部材３０はその両端部において他方の第１の可動部材２４及び第２の可動部材２６に対してこれらの軸線ｌ２、ｌ３の周りに揺動可能に接続されている。

接触式変位計１０と測定補助装置１２との組み合わせ１４において、測定補助装置１２は、その基部材２０において、接触式変位計１０の本体１６に複数のブラケット３６を介して解除可能に取り付けられている。取り付けに際し、測定補助装置１２は、その第１の両可動部材２２，２４の直線運動方向、すなわち第１のスロット３２の伸長方向と接触式変位計１０の接触子１８の直線運動方向とが平行であるように配置される。

図示の例では、接触式変位計１０の本体１６及び接触子１８が測定補助装置１２の第１のスロット３２の上方（図５で見て基部材２０の下方）を該スロットに沿って伸びている。また、測定補助装置１２の一方の第１の可動部材２２がその軸線ｌ１の周りに回転可能であるように接触式変位計１０の接触子１８の先端部に連結されている。図示の例にあっては、接触子１８の先端部がリング状を呈し、該先端部に一方の第１の可動部材２２が嵌合されている。また、接触式変位計１０は、その本体１６の先端、すなわち本体１６に対する接触子１８の出入を許す孔（図示せず）を規定する先端１６ａ（図３及び図５）が、第２のスロット３４の長手方向中心軸線Ｌ（図３）に接するように配置されている。但し、図示の例に代えて、接触式変位計１０を、その本体１６の先端１６ａが第２のスロット３４の中心軸線Ｌの手前に存するように、あるいは、先端１６ａが中心軸線Ｌを超えたところに存するように配置することは任意である。

測定補助装置１２にあっては、その第１の両可動部材２２、２４及び第２の可動部材２６が、それぞれ、これらの軸線ｌ１、ｌ２、ｌ３を結ぶ３つの線分が常に二等辺三角形を描くように第１のスロット３２及び第２のスロット３４を直線運動することが可能である。したがって、第２の可動部材２６（より詳細にはその軸線ｌ３）は、第１の両可動部材２２、２４（より詳細にはこれらの軸線ｌ１、ｌ２）を相互に結ぶ線分の垂直二等分線上に位置し、第１の両可動部材２２、２４は第１のスロット３２を互いに相寄るように又は互いに離れるように直線運動をし、また、第２の可動部材２６は第２のスロット３４を第１のスロット３２から離れるように又はこれに近づくように直線運動をする。このときの第１のスロット３２における第１の両可動部材２２、２４の直線運動距離は互いに等しい。また、第１及び第２の３つの可動部材２２、２４、２６の前記直線運動の間、前記二等辺三角形の二等辺に沿って伸びる第１のリンク部材２８及び第２のリンク部材３０は、それぞれ、軸線ｌ１、ｌ３及び軸線ｌ２、ｌ３の周りに揺動し、第１及び第２の両リンク部材２８、３０のなす交差角度（前記二等辺三角形の頂角の大きさ）αが漸減し又は漸増する。

第１のスロット３２は、好ましくは、接触式変位計１０の接触子１８がその本体１６から最大限に突出したときにおける接触式変位計１０の全長にほぼ等しい長さ寸法を有する。また、第２のスロット３４の長さ寸法は、第１のスロット３２における第１の両可動部材２２、２４の直線運動に追随して第２の可動部材２６が直線運動可能である長さ寸法を有する。

再び、図１を参照すると、測定対象Ｍと不動の支持体Ｓとの相互間隔は、組み合わせ１４を構成する測定補助装置１２の基部材２０の一方の板状部２０ａの長さ寸法よりわずかに小さいものに設定されている。測定に際し、測定補助装置１２の一方の第１の可動部材２２及びその他方の第１の可動部材２４が、それぞれ、測定対象Ｍの上部及び支持体Ｓの上部に固定され、基部材２０の一方の板状部２０ａ及び他方の板状部２０ｂがそれぞれ水平及び鉛直上方に伸びている。

測定対象Ｍの前記弾塑性変形によってその上部が支持体Ｓに向けて前記「ある位置」（図１）から前記「他の位置」（図２）へと変位するとき、測定補助装置１２の一方の第１の可動部材２２は測定対象Ｍと共に変位する。また、他方の第１の可動部材２４は変位することなく不動の支持体Ｓと共にその位置を維持する。

このとき、第１のスロット３２において、一方の第１の可動部材２２と他方の第１の可動部材２４とがこれらの軸線ｌ１、ｌ２の周りに回転運動をし、かつ、互いに相寄るように基部材２０に対して相対的に直線運動をする。同時に、第２の可動部材２６が、第２のスロット３４において、その軸線ｌ３の周りに回転運動をし、かつ、第１のスロット３２から離れる方向へ基部材２０に対して相対的に直線運動をする。

これに伴って、第１及び第２の両リンク部材２８、３０はこれらのなす交差角度αが次第に小さくなるように揺動運動をする。この揺動運動は、接触式変位計１０の接触子１８に対して、軸線ｌ１の周りに回転運動をする一方の第１の可動部材２２を介して、外力（押圧力）を及ぼし、接触子１８を本体１６に向けて直線運動させる。接触子１８の直線運動距離は、一方の第１の可動部材２２の直線運動距離に等しい。また、一方の第１の可動部材２２の前記直線運動距離は他方の第１の可動部材２４の前記直線運動距離に等しくなるところ、他方の第１の可動部材２４は不動であることから、基部材２０が他方の第１の可動部材２４に対して一方の第１の可動部材２２の前記直線運動距離に等しい距離を相対的に直線運動する。これに伴って、図２に示すように、測定補助装置１２は接触式変位計１０と共にその姿勢を変化させる。

測定対象Ｍの上部の変位量は、測定補助装置１２の基部材２０の相対的な直線運動距離と接触式変位計１０の接触子１８の前記直線運動距離との和、すなわち基部材２０に対する一方の第１の可動部材２２の直線運動距離と他方の第１の可動部材２４の直線運動距離との和に等しく、この直線運動距離の和は接触式変位計１０が示す接触子１８の直線運動距離の２倍に相当する。このことから、測定対象Ｍの上部の変位量がその測定に用いられる接触式変位計１０の測定範囲を超える場合、当該接触式変位計を使用しての測定が可能である。

測定補助装置１２の基部材２０は、図示の例に代えて、その一の板状部２０ａとその他の板状部２０ｂとが互いに独立した２つの細長い板状体（図示せず）からなり、これらの２つの板状体が相互に解除可能に連結及び固定されるものとすることができる。ここにおいて、前記２つの細長い板状体はそれぞれ第１のスロット３２及び第２のスロット３４を有する。

また、測定補助装置１２の基部材２０は、図示の例に代えて、その一の板状部２０ａが互いに独立した２つの細長い板状体（図示せず）からなり、かつ、その他の板状部２０ｂが一の細長い板状体２０ａに対して独立した１つの板状体（図示せず）からなるものとすることができる。ここにおいて、前記２つの細長い板状体は、これらの長手方向へ伸びかつ第１の両可動部材２２、２４がそれぞれ摺動する２つのスロットを有する。また、前記２つの細長い板状体は、これらの間に間隔をおいて、前記２つの板状体及び前記２つのスロットが互いに部分的に重なり合うように平行に配置されかつ解除可能に連結及び固定され、前記２つのスロットは共同して第１のスロット３２を構成する。他方、前記１つの板状体はその長手方向へ伸びる、第２のスロット３４に相当するスロットを有する。また、前記１つの板状体は前記２つの板状体の少なくとも一方に解除可能に連結及び固定される。これによれば、前記２つのスロットを互いに他の一方に向けてそれぞれ摺動する第１の両可動部材２２、２４の軸線ｌ１、ｌ２が、前記二等辺三角形の垂直二等分線（スロット３４の中心軸線Ｌ）上に位置し、かつ、第１及び第２の両リンク部材２８、３０がこれらの全長において互いに重なり合い、交差角度αが０（零）となるようにすることができる。

さらに、測定補助装置１２の基部材２０は、図示の例に代えて、２つのレール（図示せず）であって、該２つのレールの一方（第１のレール）及び他方（第２のレール）が互いに直角な方向へ伸びる２つのレールで構成することができる。２つの第１の可動部材２２は、それぞれ、前記第１のレール上を摺動可能である２つのスライダ（図示せず）と、両スライダにそれぞれ回転可能に取り付けられた２つの回転子（図示せず）との組み合わせとで構成することができる。また、１つの第２の可動部材２６は、前記第２のレール上を摺動可能であるスライダ（図示せず）と、該スライダに回転可能に取り付けられた回転子（図示せず）との組み合わせとで構成することができる。

前記したところでは、接触式変位計１０と測定補助装置１２との組み合わせ１４の使用上、測定補助装置１２をその第１及び第２の両リンク部材２８、３０の交差角度αが漸減するように設定したが、これに代えて、交差角度αが漸増するように、すなわち、図２に示す状態から図１に示す状態へと移行するように設定することができる。

１０ 接触式変位計
１２ 測定補助装置
１４ 接触式変位計と測定式補助装置との組み合わせ
１６、１８ 接触式変位計の本体及び接触子
２０ 測定補助装置の基部材
２２、２４ 測定補助装置の第１の可動部材
２６ 測定補助装置の第２の可動部材
２８、３０ 第１のリンク部材及び第２のリンク部材
３２、３４ 第１のスロット及び第２のスロット
Ｆ 水平外力
Ｍ 測定対象
Ｓ 支持体

Claims (3)

1. 測定対象の変位量を測定するために用いられる、本体と該本体に直線運動可能に保持された接触子とを備える接触式変位計の測定補助装置であって、
   基部材と、
   軸線を有する２つの第１の可動部材及び軸線を有する１つの第２の可動部材であって前記基部材に、互いに直交する２つの方向へそれぞれ直線運動可能にかつそれぞれの軸線の周りに回転可能に支持された２つの第１の可動部材及び１つの第２の可動部材と、
   第１の両可動部材のそれぞれと前記第２の可動部材とを等距離をおいて相互に連結する第１のリンク部材及び第２のリンク部材とを含み、
   前記測定補助装置は、その基部材において、前記第１の両可動部材の直線運動方向と前記接触式変位計の接触子の直線運動方向とが平行であるように前記接触式変位計の本体に固定され、また、前記一方の第１の可動部材がその軸線の周りに回転可能であるように前記接触子に連結される、測定補助装置。
2. 前記基部材は、各第１の可動部材が貫通する第１のスロットと、前記第２の可動部材が貫通する第２のスロットとを備える、請求項１に記載の測定補助装置。
3. 前記基部材は第１のレールと、該第１のレールに対して直角をなす第２のレールとを備え、
   前記２つの第１の可動部材は、それぞれ、前記第１のレール上を摺動可能である２つのスライダと、両スライダにそれぞれ回転可能に取り付けられた２つの回転子との組み合わせからなり、
   前記１つの第２の可動部材は、前記第２のレール上を摺動可能であるスライダと、該スライダに回転可能に取り付けられた回転子との組み合わせからなる、請求項１に記載の測定補助装置。
   

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