JP3107332B2 - 傾斜量測定装置 - Google Patents

傾斜量測定装置

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JP3107332B2
JP3107332B2 JP04178469A JP17846992A JP3107332B2 JP 3107332 B2 JP3107332 B2 JP 3107332B2 JP 04178469 A JP04178469 A JP 04178469A JP 17846992 A JP17846992 A JP 17846992A JP 3107332 B2 JP3107332 B2 JP 3107332B2
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慶尚 金子
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は例えばレールの高さの
差つまりカント値を測定するような場合に利用すること
ができる傾斜量測定装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より各種の傾斜測定器が考えられて
いる。その一例としては例えばポテンショメータの回転
軸にレバーを取付け、このレバーに重りを取付けて振子
を構成し、振子の振れをポテンショメータで電気信号に
変換して傾斜角度を表示させるような構造のもの、或は
台座に重り付のレバーを植設又は吊り下げ、レバーにス
トレインゲージのような歪み検出素子を貼着し、レバー
の傾斜角を歪み検出素子で電気信号に変換して傾斜角を
表示器に表示させる構造のもの等が考えられている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ポテンショメータの回
転軸を振子によって回転させ、傾斜角を求める構造の場
合、微少な傾斜角度を精度よく検出することができない
欠点がある。つまり高分解能型のポテンショメータを用
いたとしても回転軸の微少回転量を精度よく電気信号に
変換するには限度がある。またポテンショメータの内部
では摺動子が抵抗体に摺接する構造のためそこには摩擦
抵抗が存在するから、微少傾斜角に対して比較的大きい
不感帯が発生する欠点もある。
【0004】一方、ストレインゲージ式の傾斜測定器
は、ストレインゲージの微少な抵抗変化を大きく増幅し
て取出すため、温度変動等による影響を大きく受け、安
定に動作させるための対策にコストが掛る欠点がある。
また装置が大掛りになる欠点もある。この発明の目的は
これらの欠点を一掃し、微少な傾斜角度も分解能よく測
定することができ、然も微少な傾斜角度範囲でも不感帯
の発生がない傾斜量測定装置を提供しようとするもので
ある。
【0005】
【課題を解決するための手段】この発明では振子と、こ
の振子の傾斜量を距離として測定する測距手段とによっ
て構成される。測距手段としては振子の回動方向に沿っ
て移動する移動体と、この移動体が微少単位移動する毎
にパルスを発信する測距信号発信手段と、移動体が基準
点を通過したことを検出して測距信号発信手段が発信す
るパルスの計数を開始する計数手段と、移動体が振子の
傾斜した位置に到達したことを検出して計数手段の計数
動作を停止させる振子検出手段とによって構成すること
ができ、計数手段に計数された数値によって傾斜量を表
示器に表示させるように構成したものである。
【0006】この発明によれば移動体が微少単位移動す
る毎にパルスを発信させる測距信号発信手段の発信信号
を計数して振子が傾斜した量を距離として測定するもの
であるから微少な傾斜でも精度よく測定することができ
る。
【0007】
【実施例】図1及び図2にこの発明の一実施例を示す。
図中1は台座を示す。台座1に受金具2が支持される。
受金具2は上面側が開放された箱状とされ、この受金具
2の開口面に基準板3が装着される。基準板3は一端側
が可撓性を持つヒンジ3Aによって回動できるように支
持され、他端側に基準板3の傾斜量のゼロ点調整手段4
が設けられる。このゼロ点調整手段4は受金具2に設け
た突片4Aと、基準板3を貫通して受金具2に設けた突
片4Aに螺合したネジ4Bと、基準板3と突片4Aとの
間に反撥力を与えるバネ4Cとによって構成することが
できる。
【0008】基準板3の裏側に傾斜量測定装置が実装さ
れる。この発明による傾斜量測定装置は基準板3に回動
支持された振子5と、この振子5の傾斜量を計測するた
めの測距手段によって構成される。測距手段は振子5の
振れ量Jを距離として計測し、この振れ量Jから例えば
振子5の傾斜角θを求める。測距手段は振子5の回動方
向に直線運動が可能なように支持した移動体10と、こ
の移動体10を一方向に変位させたとき元の位置に戻す
ための戻しバネ20と、移動体10が微少単位量移動す
る毎にパルスを発信する測距信号発生手段30と、移動
体10が戻しバネ20の偏倚力によって移動する状態で
移動体10が基準点を通過したことを検出する基準位置
検出手段40と、この測距信号発信手段30が発信する
パルスを計数する計数手段50(図3参照)と、移動体
10が振子5の位置に達したことを検出し、計数手段5
0の計数動作を停止させる振子検出手段60とによって
構成される。
【0009】移動体10はこの例では角柱状のシャフト
によって構成した場合を示す。移動体10を構成するシ
ャフトにピン11が植設され、ピン11と基準板3との
間に戻しバネ20を架設する。測距信号発信手段30は
移動体10に沿って形成したラック31と、このラック
31に噛合してラック31の移動速度を増速させる増速
歯車輪列32と、この増速歯車輪列32によって増速さ
れた速度で回転する回転軸32Aと、この高速回転軸3
2Aに取付けられて回転する円盤33と、この円盤33
の周縁に形成した多数の透孔33Aと、この透孔33A
の通過を検出してパルスを発信する光学スイッチ手段3
4とによって構成することができる。この測距信号発信
手段30は移動体10が1mm移動するとき、例えば8
0個のパルスを発信するように増速歯車輪列32の増速
比と、円盤33に形成する透孔33Aの数を選定するこ
とができる。従ってこの場合には移動体10の移動量を
1/80mmの分解能で測距することができることにな
る。
【0010】基準位置検出手段40は光学スイッチ41
と、移動体10に植設したピン42とによって構成する
ことができる。ピン42が光学スイッチ41の位置を通
過する際にピン42が光学スイッチ41の光を遮断し、
この光の遮断によって電気信号を発信させ計数手段50
に測距信号発信手段30から発信されるパルスの計数を
開始させる。
【0011】計数手段50はアップ・ダウンカウンタを
用いることができる。基準位置検出手段40が戻しバネ
20の偏倚力によって移動する状態において移動体10
に植設したピン42の通過を検出すると、計数手段50
に初期設定値を設定する。振子5の最大許容振れ量が例
えば5mmであった場合、5×80の数値を初期設定値
として計数手段50に設定する。計数手段50はこの初
期設定値からダウンカウント動作を行なう。
【0012】移動体10には振子検出手段60が搭載さ
れる。振子検出手段60は光学スイッチ61によって構
成することができる。振子5には下端部に線材をL字状
に折曲た部分5Aを有し、この折曲部分5Aが移動体1
0の移動によって振子検出手段60を構成する光学検知
スイッチ61の凹欠部62を通過する。この凹欠部62
には周知のように光ビームが通されており、この光ビー
ムが折曲部分5Aによって遮光されるとき受光素子が電
気信号を出力し、振子5の傾斜位置を検出する。振子検
出手段60が振子5の傾斜位置を検出すると計数手段5
0は計数動作を停止する。振子5の検出位置が傾斜ゼロ
の位置であれば計数手段50の計数値が0で計数動作を
停止することになる。
【0013】計数値が0になっても未だ振子5の位置を
検出しない場合、計数手段50はアップカウンタに切替
られ、例えばマイナス符号を付して測距信号発信手段3
0のパルスを加算計数する。このようにして図1の状態
で右下り右上りの何れの傾斜も測定できるように構成さ
れる。70は測定開始用の操作ツマミを示す。この操作
ツマミ70は基準板3に回動自在に支持され、バネ71
によって例えば反時計廻り方向に偏倚力が与えられてい
る。基準板3の下側においてレバー72が突設される。
操作ツマミ70を手動操作により時計廻り方向に回動操
作すると、このレバー72が移動体10と係合し、移動
体10を右方向に移動させる。
【0014】振子検出手段60を構成する光学スイッチ
61が移動体10を支持する支持体12に衝合するまで
操作ツマミ70を回動操作する。この状態でピン42は
光学スイッチ41を通過して図1に破線で示す位置まで
変位する。またこのとき、ピン11は戻しバネ20に張
力を与え、戻しバネ20に復帰力を蓄積させると共に、
側部に設けた板バネ81(図2参照)を押圧操作し、各
部のセンサ用電源スイッチ80をオンの状態に制御す
る。つまりセンサ用電源スイッチ80は基準位置検出手
段40と、測距信号発信手段30と、振子検出手段60
を構成する各光学スイッチ41,34,61の光源用ス
イッチとして動作し、移動体10が操作ツマミ70によ
ってわずかに右方向に移動されるとオンの状態に操作さ
れ、この状態で各光学スイッチ41,34,61の光源
が点灯し、測定が可能な状態となる。移動体10が元の
位置(左端)に戻ると自動的にオフの状態に戻される光
学スイッチ41,34,61の光源は消灯される。
【0015】図3にこの発明の傾斜量測定装置の電気的
構成の一例を示す。図中110は制御器を示す。この制
御器110は例えばマイクロコンピュータによって構成
することができる。制御器110の内部には計数手段5
0を構成するアップ・ダウンカウンタと、計数手段50
の計数値から傾斜角θを算出する演算器51と、その演
算結果を表示用の信号に変換するデコーダ52と、デコ
ーダ52の出力が0になったことを検出し、この検出出
力によって計数手段50の計数動作をダウンカウントか
らアップカウントに切替る0検知器53とが設けられ
る。デコーダ52の出力を表示器54に与え傾斜角θ又
はレールのカント値を表示する。
【0016】制御器110の入力側には主電源スイッチ
81と各光学スイッチ41,34,61が接続される。
各光学スイッチ41,34,61の光源にセンサ用電源
スイッチ80から測定時にだけ電力が供給され、検出信
号が出力されるように構成される。図4にフローチャー
トを示す。ステップで主電源スイッチ81をオンに操
作する。ステップで操作ツマミ70を回転させ移動体
10を右方向に移動させる。ステップでセンサ用電源
スイッチ80がオンとなる。ステップで操作ツマミ7
0から手を離す。ステップでピン42が光学スイッチ
41を動作させ、初期設定値を計数手段50に設定す
る。ステップで測距信号発信手段30から発信される
パルスを1個分ダウンカウントする。ステップで振子
検出手段60が振子5を検出したか否かを見る。振子5
を検出しないときはステップに分岐する。ステップ
で0点を検出したか否かを判定し、0点を検出しなけれ
ばステップに戻り、測距信号発信手段30から出力さ
れるパルスを1個分ダウンカウントする。爾後振子5を
検出するまでステップ−−−から成るループを
繰り返す。ステップで振子5の位置を検知するとEN
Dとなりセンサ用電源スイッチ80をオフにしステップ
に戻り待機状態となる。
【0017】一方振子5を検知する前にステップで0
点を検出すると、爾後ループはステップ−−−
に変更され計数手段50はアップカウント動作を行な
う。アップカウント動作中に振子5を検出すると、ステ
ップからENDに移りセンサ用電源スイッチ80がオ
フとなってステップに戻る。以上の動作により表示器
54に傾斜角又はカント値を直読表示することができ
る。
【0018】ここで振子5のレバーの寸法を例えば3
7.5mmに採り、測距信号発信手段30を構成する円
盤33に形成する透孔33Aの数を1周80個とし、移
動体10が1mm移動する毎に円盤33が1回転するよ
うに増速歯車輪列32を構成したとすると、1パルスの
分解能は0.0125mmとなる。計数手段50の計数
値がNとすればtanθ=0.0125×N/37.5
により角度θを求めることができる。
【0019】また軌間が例えば1500mmのレールの
カント値を直読表示させる場合は、1500/37.5
=40であるから計数手段50の計数値Nに40を乗ず
ることによりカント値を表示させることができる。この
場合計数値がプラスであれば図1の状態では右上りのカ
ントで、マイナスであれば右下りのカントとなる。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれば
移動体10の移動量により測距信号を発信させ、この測
距信号を計数して距離を計測する構造の測距手段を利用
したから温度変化湿度変化等による影響を受けることが
ない。然も移動体10の移動量を増速させ、増速された
円盤によってパルス信号を発信させる構造としたから、
分解能を高めることができ、測定精度を向上させること
ができる。
【0021】更に移動体10が基準位置を通過したこと
と、振子5の位置を検出すること、及び円盤の回転から
パルスを発生させる部分を光学スイッチによって構成し
たから可動部に対して全て非接触となる。よって摩擦抵
抗による影響を受けないから、微少な傾斜量の領域でも
不感帯が発生することはない。よって微少な傾斜角も精
度よく測定することができる利点も得られる。
【0022】また測定中だけセンサ用電源スイッチをオ
ンの状態に制御する構造としたから、電池を電源とした
場合、電池の消耗を少なくすることができる。よって電
池を長持ちさせることができる利点も得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例を説明するための断面図。
【図2】図1に示した実施例の平面図。
【図3】この発明の傾斜角測定装置の電気的な構造を説
明するためのブロック図。
【図4】この発明の動作を説明するためのフローチャー
ト。
【符号の説明】
10 移動体 20 戻しバネ 30 測距信号発生手段 40 基準位置検出手段 50 計数手段 60 振子検出手段 70 操作ツマミ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01C 9/00 - 9/36 G01B 11/26,21/22

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 A.測定開始点側に移動されることによ
    りバネに復帰力を蓄積し、この復帰力により所定位置に
    戻される移動体と、 B.この移動体に結合して上記移動体が微少単位距離移
    動する毎にパルス信号を発信する測距信号発生手段と、 C.上記移動体が上記バネの復帰力によって移動する状
    態において測定開始点を通過したことを検出する基準点
    検出手段と、 D.この基準点検出手段が測定開始信号を発信すること
    により上記測距信号発生手段が出力するパルスの計数を
    開始する計数手段と、 E.上記移動体に取付けられ、振子の傾斜位置を通過す
    ることを検出する振子検出手段と、 F.この振子検出手段が振子の位置を検出することによ
    り上記計数手段の計数動作を停止させ、計数手段に計数
    した計数値により振子の傾むき量を表示器に表示させる
    制御を行なう制御器と、によって構成した傾斜量測定装
    置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の傾斜量測定装置におい
    て、移動体は直線運動するシャフトによって構成され、
    このシャフトに形成されたラックに増速歯車輪列が噛合
    され、この増速歯車輪列により円盤を高速回転させ、円
    盤に形成した多数の透孔を光学スイッチで検出してパル
    スを発信させ移動体の微少単位移動量を分解能よく測定
    するための測距信号発信手段を構成し、この測距信号発
    信手段から発信されるパルスを計数手段によって計数し
    て移動体の移動量を計測し、振子の傾斜量を上記測距信
    号発信手段が発信するパルス信号の数に対応させて測定
    するように構成した傾斜量測定装置。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の傾斜量測定装置におい
    て、移動体が基準位置を通過したとき計数手段に初期値
    を設定し、基準位置から上記移動体が微少単位量移動す
    る毎に漸次計数値を減算動作させ、傾斜量ゼロの点を通
    過するとき上記計数手段の計数値がゼロとなるように構
    成した傾斜量測定装置。
  4. 【請求項4】 請求項1記載の傾斜量測定装置におい
    て、移動体が基準位置を通過したとき計数手段に初期値
    を設定し、基準位置から上記移動体が微少単位量移動す
    る毎に上記計数手段に減算動作させ、傾斜量ゼロの点を
    通過するとき計数手段の計数値がゼロとなるように構成
    すると共に、計数値がゼロになった後は振子の位置を検
    出するまで上記計数手段を上記減算動作と異なる符号を
    付して加算動作させ、正と負の異なる向の傾斜量を測定
    できるように構成した傾斜量測定装置。
  5. 【請求項5】 請求項1記載の傾斜量測定装置におい
    て、上記移動体を基準点側に変位させたときこれと連動
    してセンサ用電源スイッチをオンに操作し測定中だけ光
    学スイッチの光源を点灯させるように構成した傾斜量測
    定装置。
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