JP3567181B2 - 水準器およびその気泡管 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、物体の水平面あるいは垂直面を定めたり、水平面からの傾斜角を測定したりするのに用いられる水準器およびその気泡管に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、建物や機械の水平面などを定めるためには、密封容器内に気泡を残して液体が封じ込められた気泡管を用いた水準器が多く用いられている。該気泡管には、該密封容器の形状により、気泡確認面が球面状となった円型気泡管と、気泡確認面が細長い円筒状となった棒型気泡管とがある。
【０００３】
図５は、従来の水準器の実施例を示す。（１）は、円型気泡管式の水準器の実施例であり、（２）は、棒型気泡管式の水準器の実施例である。（１）の円型気泡管式の水準器は、上面が球面状となった薄型円筒状の透明密封容器４０内に、アルコールなどの透明液体４１が少量の気泡４２を残すように封入された、円型気泡管４３が、平滑な底面を有する台４４に、埋め込まれて固定され、上面が気泡確認面となり、上側から気泡が確認できるように取り付けられている。該密封容器４０には、ガラスまたはアクリル樹脂などが用いられている。
【０００４】
（２）の棒型気泡管式の水準器は、両端部が閉じられ、湾曲した細長い円筒状の透明密封容器４５内に、アルコールなどの透明液体４１が少量の気泡４２を残すように封入された、棒型気泡管４６が、平滑な板状の台４７に、両端が固定され、湾曲した円筒部が気泡確認面となり、板状の台の表裏両面から気泡が確認できるように取り付けられている。該棒型気泡管式の水準器には、垂直度確認用の垂直気泡管４６ａと、水平度確認用の水平気泡管４６ｂと、４５度傾斜方向確認用の傾斜気泡管４６ｃの３個の気泡管が取り付けられている。該密封容器４５には、ガラスまたはアクリル樹脂などが用いられている。
【０００５】
これらの水準器は、各水準器の基準面４８、４９ａ、４９ｂを物体に押し当てて、気泡４２が気泡管４３、４６の中心に位置するかどうかで、水平度あるいは、垂直度などを簡単に確認することができる。前記の円型気泡管式の水準器は、底面４８が基準面であり、平坦な被測定物上に載置し、気泡管４３上部を見て、気泡４２が２重円で表示されている基準マーク５０の中心に位置しているかどうかで水平度を簡単に調べることができる。小型のものが多く、機械装置などに取付け、設置時に簡単に水平度の確認ができるようになっているものもある。
【０００６】
前記の棒型気泡管式の水準器は、板状の台４７の上下両側面４９ａ、４９ｂが基準面となっており、建築物の梁などの被測定物に、測定方向を合わせて、該基準面４９ａ、または４９ｂを押し当てて、棒型気泡管４６ａ、４６ｂ、４６ｃに表示された２本の基準マーク５１内に気泡４２が位置するかどうかを目視することにより、水平度を簡単に確認することができる。水平度の確認は、台４７の下面４９ｂを基準面として、水平気泡管４６ｂにて確認し、垂直度は、台を立て使用し、４９ａ、４９ｂのいずれかの面を基準面として、垂直気泡管４６ａにて確認する。また、傾斜気泡管４６ｃは、水平より左上がりに４５度傾斜させて固着されており、左下がりに４５度傾斜させて設けられた被測定物に押し当て、気泡４２が基準マーク５１内に位置することで簡単に正確な角度が確認できる。この傾斜気泡管４６ｃを角度調整ができるように回転自在に取付け、任意の角度が確認できるようにしたものもある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記に示すような従来の水準器の場合には、以下のような問題がある。すなわち、円型気泡管式の水準器の場合には、１つの平面のどの方向の水平度も一度のセットで確認することができるが、気泡確認面が上向きの状態でしか使用できず、上側からしか確認できない。このため高い位置での水平度の確認や垂直度の確認には向かない。
【０００８】
棒型気泡管式の水準器の場合には、気泡確認面が円柱状のため、該気泡管の軸に対して３６０度すべての方向から確認することが可能であり、気泡管の配置により水平度、垂直度、傾斜角度の確認も簡単に行なうことができる。しかし、棒型気泡管の軸に平行な単一方向しか調べることができない。このため、梁などの１方向の確認の場合には、すばやく簡単に確認できるが、平坦面などすべての方向の水平度を確認する場合には、少なくとも縦方向と横方向の２方向以上、２回以上確認しなければならず、傾いている方向の検出もしにくい。
【０００９】
また、垂直度を確認する場合には、台４７を立てて基準面４９ａ、または４９ｂを、垂直な被測定面に押し当て、垂直気泡管４６ａにて確認するが、垂直度は、少なくとも水平面に対して直角な２方向の倒れを確認しなければならず、２方向各々に押し当て直して確認するので、調整が難しく、時間もかかる。同時に２方向を確認できるように、台４７の直角な２面（図中の正面および上面）に、長手方向に直角に、棒型気泡管を設けたものもあるが、同時に確認するには、２方向より２人で同時に確認しなければならない。
【００１０】
本発明の技術的課題は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであり、すべての方向の水平度を一度に確認することができ、かつ垂直度の確認も簡単に行なうことができる水準器および気泡管を実現することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１は、図１に例示するように、球面状の気泡確認面１と、中央部が両端部より膨れている筒状の気泡確認面２を有し、各々の気泡確認面は、該球面状の気泡確認面１に対する垂線と、該筒状の気泡確認面２の軸線とが一致するように設けられている気泡管である。
【００１２】
該気泡管３は、球面状と筒状との２種類の気泡確認面１、２を有し、各々の中心軸が一致するように設けられているものならばいずれでも良く、例えば、図１（１）に示すように、中央部が両端部より膨れている筒状の気泡確認面２を有する垂直の透明な密封容器の上部を逆円錐状に形成し、上面を球面状の気泡確認面１としたものでも良く、図１（２）に示すように、従来の円型気泡管６の底部に、従来の棒型気泡管７の一端を垂直で、かつ中心軸が一致するように固着したものでも良い。
【００１３】
また、図２（１）に示すように、中央部が両端部より膨れている筒状の気泡確認面２の両端部を、球面状の気泡確認面１としたものでも良い。さらに、図２（２）に示すように、球面状の気泡確認面１と筒状の気泡確認面２とを有するように、透明な部材、例えばアクリル樹脂材などをくりぬいて、内部に少量の気泡を残して封入したものでも良い。
【００１６】
請求項３は、図３に例示するように、平滑な基準面１０を有する台に、前記の請求項１に記載の気泡管が、少なくとも１個以上設けられている水準器である。例えば、図３に示すように、上下面が平滑な基準面１０となった角柱状の台９ａに、球面状の気泡確認面１と筒状の気泡確認面２を有する複合型気泡管を、該基準面１０の長手方向に対して、１個は、該気泡管の軸が平行となるように取り付け（水平気泡管３ａ）、他方は、該気泡管の軸が直角となるように取り付けた（垂直気泡管３ｂ）ものでも良い。
【００１７】
また、該台９ａは、平滑な基準面を有し、複合型気泡管３ａ、３ｂを確実に固定でき、各確認面を外部より目視できるものならばいずれでも良く、例えば、アクリル樹脂などの透明な部材内に埋め込んで固着したものでも良い。また、図１（１）および図５（３）に示すように、台の側面部を直角面が有するように切り欠いた、直角基準面１０ａを設けても良い。
【００１８】
【作用】
請求項１のように、球面状の気泡確認面１と、筒状の気泡確認面２を有し、各々の気泡確認面の中心軸が一致するように設けられていると、一つの気泡管で円型気泡管と棒型気泡管の両方の機能を有する複合型気泡管を実現できる。すなわち、該気泡管３の中心軸が垂直の状態において、上部の球面型気泡確認面１により、平面のすべての方向の平行度を上部から確認することができ、該気泡管３の中心軸が水平の状態において、筒状の気泡確認面２により、平面の単一方向（気泡管３の軸方向）の水平度を、該気泡管３の軸に対して直角なすべての方向から確認することができる。
【００１９】
また、該気泡管を製作する場合に、球面状の気泡確認面１と筒状の気泡確認面２の中心軸が一致しているため、型などの精密加工が容易となり、精度の高い気泡管を作製することができる。
【００２０】
また、物体の種類や使用条件によって、要求される水平精度は異なり、各条件に適した水平精度を有する気泡管が用いられているが、計測する気泡管の精度は、気泡確認面の曲率半径によって決まり、該曲率半径が大きくなり、平面に近くなるほど高精度となる。該球面状の気泡確認面１の球面部の曲率半径と、該筒状の気泡確認面２の膨らみ部分の曲率半径を変えることにより、一つの気泡管で２種類の水平精度を有する気泡管とすることができる。例えば、構造物などの特性により、異なる水平許容精度のものの水平度を確認する場合などでも、１個の気泡管でそれぞれの許容精度に合せた水平度を確認することができる。
【００２２】
請求項３のように、平滑な基準面１０を有する台に、前記の請求項１に記載の気泡管が、少なくとも１個以上設けられている水準器とすると、請求項１に記載の複合型気泡管３を用いた水準器では、１回の計測で水平面のすべての方向の水平度が確認でき、どの方向に傾いているのかを簡単に調べることができる。また、垂直度の確認も同様に確認でき、視線より高い位置の水平度の確認もできる。
【００２３】
すなわち、角柱状の台９に、複合型気泡管３を各々垂直および水平に１個づつ設けることにより、水準器を横にした状態では、図３に示すように、水平気泡管３ａの筒状の気泡確認面２と垂直気泡管３ｂの球面状の気泡確認面１にて水平度が確認でき、立てた状態では、図４（１）に示すように、水平気泡管３ａの球面状の気泡確認面１（Ａ部）と垂直気泡管３ｂの筒状の気泡確認面２（Ｂ部）にて垂直度の確認をすることができる。該球面状の気泡確認面１では、どの方向に傾いているのかが直に確認でき、該筒状の気泡確認面２は、横方向からも確認できるため、確認および修正作業を簡単に、かつ短時間に行なうことができる。
【００２４】
垂直度を確認する場合には、図４に示すように、台９を立てて基準面１０を被測定物２０に押し当てて使用するが、図２（２）、（３）に示すように、直角基準面１０ａを設けることにより、円柱状測定物２１や角柱状測定物２２の軸線に水準器の軸線を簡単に合せることができ、正確な垂直度を１回の操作で確認でき、修正も容易となる。
【００２５】
また、球面状の気泡確認面１と筒状の気泡確認面２の曲率半径を変えて気泡管を作製すると、異なる精度の確認を１回の計測で行なうことができる。例えば、装置などの特性により、該装置の軸方向は、高い精度が要求され、他の方向は通常の精度で十分な場合など、高精度が要求される方向は、精度を高めた筒状の気泡確認面２で確認し、他の方向は通常の精度となっている球面状の気泡確認面１で確認することができるため、１回のセットで、２種類の精度を確認することができる。
【００２９】
【実施例】
次に本発明による水準器およびその気泡管が実際上どのように具体化されるかを実施例で説明する。図１（１）は、本発明による複合型気泡管３の実施例を示す断面図である。この複合型気泡管３は、中央部が両端部より膨れている筒状の気泡確認面２を有する垂直の透明な密封容器の上部を逆円錐状に形成し、上面は、該筒状の気泡確認面２と同一中心軸となる球面状の気泡確認面１となっており、内部に少量の気泡４を残して透明な液体５が封入されたものである。
【００３０】
このように構成されているため、該複合型気泡管３は、垂直および水平の２通りの状態で水平度が確認できる。すなわち、垂直状態では球面状の気泡確認面１より、水平状態では、筒状の気泡確認面２より、気泡４が中心に位置していることを目視にて確認することにより、水平度を簡単に確認することができる。
【００３１】
また、球面状の気泡確認面１の外周面１１と、筒状の気泡確認面２の下部外周面１２は、垂直な円筒状になっているため、水準器の台などに取り付ける場合に、基準面に対して正確に、かつ簡単に取り付けることができる。
【００３２】
図１（２）および図２は、本発明による複合型気泡管３の他の実施例を示す図である。図１（２）の気泡管は、上部が球面状の気泡確認面１となっている円型気泡管６の下部に、中心軸が一致するように、中央部が膨れている筒状の気泡確認面２を有する棒型気泡管７が垂直に固着されている。この複合型気泡管は、二つの気泡管を中心軸が一致するように、正確に接合しなければならないが、従来の気泡管をそのまま利用することができ、経済的である。
【００３３】
図２（１）の気泡管は、中央部が両端部より膨れている筒状の気泡確認面２の両端面を、球面状の気泡確認面１としたものである。この複合型気泡管は、１個の気泡管で三つの気泡確認面を有しており、筒状の気泡確認面２が１面と、球面状の気泡確認面１が２面となり、水準器の上下を気にする必要がなく、より扱いやすくなる。また、台９ａへの取り付けには、位置合せ用リング２７を用いることにより、正確な位置合せを簡単に行なうことができる。
【００３４】
図２（２）の気泡管は、アクリル樹脂などの角柱状の透明部材１６を、球面状の気泡確認面１と中央部が膨れた筒状の気泡確認面２が有するようにくりぬいて形成されている。くりぬいた後で少量の気泡が残るように透明な液体を封入し、栓１７を固着する。この複合型気泡管は、ガラスなどの成型技術を必要とせず、精密加工により作製することができ、量産しやすい。
【００３５】
図３は、本発明による複合型気泡管３を用いた水準器の実施例を示す図である。この水準器は、長方形断面を有する角柱状の台９ａに、図１（１）に示す複合型気泡管３が、台９ａの長手方向に垂直および水平に１個ずつ取り付けられている。図３中の右側の複合型気泡管３ａは、球面状の気泡確認面１を長手方向の右側から確認でき、筒状の気泡確認面２は、前後両面および上面部に設けられた確認窓１３より確認できるように、台９ａに水平に埋め込んで固着されている。
【００３６】
左側の複合型気泡管３ｂは、球面状の気泡確認面１を上側から確認でき、筒状の気泡確認面２が前後両側面に設けられた確認窓１３から確認できるように、台９中に垂直に埋め込んで固着されている。また、該角柱状の台９の底面には、長手方向に切欠溝が設けられており、図１（１）に示すように、該溝の断面は、直角面となっており、さらに該直角断面の角部１０ｂが凹型に加工されている、直角基準面１０ａが設けられている。
【００３７】
このように構成された水準器は、基準面１０を被測定面に載置し、あるいは押し当てて水平度を調べる。水平度の確認は、図３（１）、（２）に示すように、垂直気泡管３ｂを上側より目視し、円形基準マーク１４内に気泡４が位置していることを確認する。あるいは、水平気泡管３ａを上側または前後両側面のいずれかより目視し、２本のリング型基準マーク１５の間に気泡４が位置していることを確認する。
【００３８】
このように、垂直気泡管３ｂでは、平面のすべての方向の水平度が確認できるため、どの方向に傾いているのかを簡単に確認することができ、修正をすばやく行なうことができる。また、水平気泡管３ａでは、上面側及び側面側からも水平度を確認でき、上下反転すれば、下側からも水平度を確認することができるため、確認しやすく、単一方向の水平度確認をすばやく行なうことができる。
【００３９】
垂直度を調べる場合には、図４に示すように、被測定物２０の垂直面に、水平気泡管３ａの球面状の気泡確認面１が上側となるように、この水準器を縦に押し当てて使用する。垂直度の確認は、水平気泡管３ａの球面状の気泡確認面１（Ａ部）を目視し、円形基準マーク１４内に気泡４が位置していることを確認する。あるいは、垂直気泡管３ｂの筒状の気泡確認面２（Ｂ部）を目視し、２本のリング型基準マーク１５の間に気泡４が位置していることを確認する。
【００４０】
このように、水平気泡管３ａでは、被測定物２０のすべての方向の倒れを確認することができるため、どの方向に傾いているのかを簡単に確認することができ、修正をすばやく行なうことができる。また、垂直気泡管３ｂでは、側面から垂直度を確認することができるため、確認しやすく、単一方向の傾きをすばやく確認することができる。また、該複合型気泡管３ａ、または３ｂを回転自在に台９に取り付け、水平面に対して任意の角度の確認ができるように構成しても良い。
【００４１】
また、図４（２）、（３）に示すように、台９ａに直角に切り欠かれた直角基準面１０ａを設けても良く、この場合には、円柱状物体２１や角柱状物体２２の垂直度を調べる場合に、該測定物の軸と水準器の軸を正確に、かつ簡単に合せることができ、垂直度の測定がしやすくなる。また、被測定物や拡張基準部材などに装着自在となるように、台９ａに固定手段を設けても良く、例えば、ネジ穴を設けたり、磁石を取り付けたりしても良い。
【００４２】
また、図１（１）に示すように、該複合型気泡管３を台９ａに取り付ける場合に、台９ａとの位置合せが簡単に行なえるように、該複合型気泡管３の下部が垂直円筒部分１２を有するように形成し、該垂直円筒部分１２に嵌合するように、台９ａに埋め込み孔を設けると、該複合型気泡管３の位置合せを簡単に行なうことができる。すなわち、位置合せの基準面が、複合型気泡管３の上部の球面状の気泡確認面１の外周部の垂直円筒面１１と、下部の垂直円筒部分１２の上下２箇所となるため、簡単に、かつ正確に位置合せを行なうことができる。また、この位置合せの基準面は円筒状のため、精密加工が可能であり、精度の高い水準器を実現できる。
【００４３】
なお、この実施例の水準器と同様の機能を有するように、従来の円型気泡管（図５（１））と棒型気泡管（図５（２））とを各々複数個、１つの台に設けることもできるが、この場合には、各々の気泡管の台への取り付け誤差が相対的に大きくなり、精度が低下するため、水準器としての信頼性は低くなる。
【００４４】
以上のように、この実施例の複合型気泡管３が設けられた水準器を用いることにより、物体の水平度および垂直度を定める作業が正確で簡単に、かつ短時間に行なうことができるようになる。
【００５１】
【発明の効果】
請求項１のように、球面状の気泡確認面１と、筒状の気泡確認面２を有し、各々の気泡確認面の中心軸が一致するように設けられていることにより、一つの気泡管で、従来の円型気泡管（図５（１））と棒型気泡管（図５（２））の機能を有する気泡管とすることができる。このため、すべての方向の水平度と、単一方向の水平度を計測でき、上面および側面からも気泡確認面が目視できるため、確認しやすい。また、製作精度を高めることができるため、信頼性の高い気泡管を実現できる。
【００５３】
請求項３のように、平滑な基準面１０を有する台に、前記の請求項１に記載の気泡管が、少なくとも１個以上設けられている水準器とすることにより、傾いている方向が一度で簡単に確認でき、かつ気泡４を目視できる方向範囲が広いため、水平度および垂直度の検査や修正作業が容易で短時間に行なうことができ、しかも該気泡管の取付精度を高めることができるため、信頼性の高い水準器を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による複合型気泡管の実施例を示す図である。
【図２】本発明による複合型気泡管の他の実施例示す図である。
【図３】本発明による複合型気泡管を設けた水準器の実施例を示す図である。
【図４】本発明による複合型気泡管を設けた水準器の使用例を示す図である。
【図５】従来の水準器の実施例を示す図である。
【符号の説明】
１ 球面状の気泡確認面
２ 管状の気泡確認面
３ 複合型気泡管
４ 気泡
５ 透明液体
６ 円型気泡管
７ 棒型気泡管
９ａ 台
１０ 基準面
１０ａ 直角基準面
１３ 確認窓
１４ 円形基準マーク
１５ リング型基準マーク

Claims (2)

1. 球面状の気泡確認面（１）と、中央部が両端部より膨れている筒状の気泡確認面（２）を有し、各々の気泡確認面は、該球面状の気泡確認面（１）に対する垂線と、該筒状の気泡確認面（２）の軸線とが一致するように設けられていることを特徴とする気泡管。
2. 平滑な基準面を有する台に、前記の請求項１に記載の気泡管（３）が、少なくとも１個以上設けられていることを特徴とする水準器。

Images