JP3857555B2 - 変位計 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば建物、橋梁、膜構造物などの地上構造物、あるいは航空機や船舶のような非地上構造物等の各種構造物に対して、負荷がかかった際に、構造物を構成する構成部材の２点間の距離が変化することによって生じる変位量を検出する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
構造物は、強風や地震等の大きな外力により変形することがある。構造物の変形の度合いは、構造物を構成する構成部材の２点間の距離が変化することによって生じる変位量で表される。
【０００３】
このような構成部材の変位量を測定するときに用いられる変位計には、電源を必要とするものと必要としないものとがある。
電源を必要とする変位計では、負荷により発生する構成部材の変位量をセンサ類を用いて測定して記録する。また、測定した変位量を、レコーダや記録計に蓄積してその累積値を記録する。
電源を必要としない変位計では、測定対象の構成部材に圧接されて、構成部材の変位量に応じて回転する回転体の回転量により、変位量を測定するいわゆる距離計を用いて、その累積値を記録する。
このような従来の変位計は、変位量の大小に関わらず、構成部材に生じたすべての変位量を測定して記録する。また、変位量の累積値にも、当然に、測定されたすべての変位量が累積される。
【０００４】
ところで、構造物の構成部材は、その損傷度合いや余寿命をできるだけ正確に把握、推定する必要がある。これにより、構成部材を安全に使用できる期間を知ることができるからである。
そのために、構造物に過去にかかった外力等の負荷による構成部材の変位量、及びその累積値の測定、記録を行うための、前述のような変位計がある。変位量及びその累積値により、損傷度合いや余寿命を知ることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
近年の構造物は、負荷がかかった場合に、意図的に変形させて負荷を吸収するような構成部材を組み込んで構成されることが多い。これにより、地震等が発生した場合でも、負荷を吸収させて、重要な架構が損傷する危険性を低くしている。つまり、構造物に負荷がかかると、負荷は、構成部材の変形により吸収されることとなる。
【０００６】
構成部材の変形には、大きく分けて、負荷がなくなると形状が元に戻る弾性変形と、負荷がなくなっても形状が元に戻らない塑性変形との２つの種類がある。
弾性変形は、構成部材の損傷度合いや余寿命には影響しないために、測定する必要がない。それどころか、弾性変形を測定すると、変位量の累積値に、測定する必要のない変位量も累積されるために、構成部材の損傷度合いや余寿命を正しく把握できなくなる。
そのために、実際にはまだ安全に使用できる期間が残っている構成部材を破棄、あるいは交換する必要が生じ、構成部材を効率的に使うことができなくなる。
一方、塑性変形は、構成部材の損傷度合いや余寿命に影響するために、正しく測定する必要がある。
【０００７】
しかし、従来の変位計は、前述のように、構成部材の弾性変形、塑性変形にかかわらず、すべての変位量を測定して記録するようになっている。
【０００８】
本発明は、構成部材の損傷度合いや余寿命に影響しない弾性変形等の変形分に相当する変位量の測定を行わず、損傷度合いや余寿命に影響する塑性変形等の変形分に相当する変位量のみの測定を正確に行う技術を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するために、本発明は、構造物を構成する構成部材の第１部位に固定される第１部材と、前記構成部材の第２部位にその一部が固定されるものであり、前記第１部材に、平行移動自在に支持されている第２部材と、前記第１部位と前記第２部位との間の距離の変化に応じて生じる前記第２部材の前記第１部材に対する平行移動量を測定する測定手段と、を備えてなる変位計であって、前記第１部位と前記第２部位との間の距離が所定の変位量である基準変位量を超えて変化したときにのみ、前記測定手段で前記平行移動量が測定されるように構成されている、変位計を提供する。
これにより、基準変位量以下の変位量に相当する平行移動量を測定しないようにすることができる。例えば、前記基準変位量が、前記構成部材の前記第１部位と前記第２部位との間の弾性変形による変位量の最大値に相当する量であると、弾性変形による変形分に相当する変位量を除いて、塑性変形による変形分に相当する変位量の測定を正確に行うことができる。
【００１０】
このような変位計は、例えば、前記第１部位と前記第２部位との間の距離が所定の変位量である前記基準変位量を超えて変化したときにのみ、前記第２部材を平行移動させる変位調整手段を備えることにより、容易に構成される。
このような変位調整手段の好適な例として、以下のような変位調整手段が挙げられる。前記変位調整手段は、前記構成部材の前記第２部位に固定される第１係止体と、前記第２部位と固定されている前記第２部材の前記一部に固定される第２係止体とを含んで構成される。前記第１係止体と、前記第２係止体とは、前記基準変位量に対応させた遊びを空けて配されており、前記基準変位量を超えて前記第１部位と前記第２部位との間の距離が変化したときにのみ、互いに係止されるようになっている。
また、前記第１係止体と前記第２係止体との間の遊びの量を、可変となるように構成してもよい。
【００１１】
この他に、以下のような構成によっても、本発明の変位計は容易に構成される。即ち、前記第２部材に当接されており、前記平行移動量に応じて回転する歯車と、前記歯車の回転を所定の回転量の回転に変換する変速機構と、前記変速機構に伝えられる前記歯車の回転を、一方向のみのものに制限する制限手段と、前記第１部位と前記第２部位との間の距離が前記基準変位量を超えて変化したときにのみ、前記変速機構による回転を前記測定手段に伝える伝達手段と、をさらに備えており、前記測定手段が、前記変速機構から伝えられる回転の回転量に応じて前記平行移動量を測定するように構成される、変位計である。
例えば、前記変速機構が、１又は複数の歯車を含んでおり、前記変速機構に含まれる歯車の少なくとも一つの歯車の歯が、前記基準変位量に対応させた遊びを空けて配されるようにすると、伝達手段が、基準変位量に対応した歯の配置に応じて、測定手段に変速機構による回転を伝えるようになる。
【００１２】
また、測定手段を以下のような構成としてもよい。
即ち、前記測定手段は、前記第２部材の前記平行移動量を記録する記録手段を含んでおり、前記基準変位量に対応する量を超えたときにのみ、前記平行移動量を記録するように構成されている。
前記測定手段を、測定した前記平行移動量を累積的に記録するように構成すると、累積型の変位計とすることができる。
【００１３】
また、本発明は、以下のような変位調整器を提供する。
この変位調整器は、構造物を構成する構成部材の第１部位に固定される第１部材と、前記構成部材の第２部位にその一部が固定されるものであり、前記第１部材に、平行移動自在に支持されている第２部材と、前記第１部位と前記第２部位との間の距離の変化に応じて生じる前記第２部材の前記第１部材に対する平行移動量を測定する測定手段と、を備えてなる変位計に用いられる変位調整器であって、前記第１部位と前記第２部位との間の距離が所定の変位量である基準変位量を超えて変化したときにのみ、前記第２部材を前記第１部材に対して平行移動させるように構成されている。
このような変位調整器は、例えば、前記構成部材の前記第２部位に固定されている第１係止体と、前記第２部位と固定されている前記第２部材の前記一部に固定される第２係止体とを含んでいる。前記第１係止体と、前記第２係止体とは、前記基準変位量に対応させた遊びを空けて配されており、前記基準変位量を超えて前記第１部位と前記第２部位との間の距離が変化したときにのみ、互いに係止されるようになっている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を、図面を用いて詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本発明の変位計を、変位量の測定対象となる構成部材Ａに取り付けたときの全体構成図である。
構成部材Ａは、構成部材Ｄ、Ｅに挟まれており、例えば、地震等により構成部材Ｄ、Ｅに揺れが生じると、構成部材Ａは、構成部材Ｄ、Ｅの揺れを吸収することにより負荷がかかって変形する。構成部材Ｄ、Ｅにより、少なくとも構造物の一部が構成される。変位計１は、構成部材Ａの変形により変化する構成部材Ａの第１部位Ｂと第２部位Ｃとの間の水平方向の距離の変位量を測定するものである。
【００１６】
変位計１は、第１部位Ｂに固定される本体１０と、棒状で本体１０に貫通して設けられており、本体１０に対して長手方向に平行移動可能なスライダ２０と、第２部位Ｃに固定される棒状の第１係止体３０と、スライダ２０の先端に設けられる第２係止体４０と、を含んで構成される。本体１０は、内部に、変位量を測定して測定結果を累積的に記録するための測定器１００を含んで構成される。本体１０は本発明の第１部材の一例であり、スライダ２０は本発明の第２部材の一例であり、測定器１００は本発明の測定手段の一例である。
【００１７】
第１係止体３０と第２係止体４０とは、構成部材Ａに負荷がかからない状態では、本発明の基準変位量に対応する間隔の遊びを空けて配されている。第１係止体３０と第２係止体４０とは、第１部位Ｂと第２部位Ｃとの間の水平方向の距離がこの遊びの間隔以上に変化したときのみ、互いに係止されることとなる。
このような第１係止体３０及び第２係止体４０により、本発明の変位調整手段、変位調整器の一例を構成する。
【００１８】
図２を用いて、第１係止体３０と第２係止体４０との構成の一例を詳述する。図２（ａ）は、第１係止体３０と第２係止体４０とを第２部位Ｃの方から見た図である。図２（ｂ）は、第１係止体３０と第２係止体４０との正面図である。
【００１９】
第２係止体４０は、断面Ｕ字型のプレート４１と、プレート４１をスライダ２０に取り付けるための取付部材４２と、第１係止体３０との間隔を調整するための調整部材４３と、を含んで構成される。
【００２０】
プレート４１には、第１係止体３０が貫通される孔４４が設けられる。第１係止体３０が孔４４の縁部に接することにより、第１係止体３０と第２係止体４０とが互いに係止されるようになる。孔４４の縁部と第１係止体３０との間隔が、遊びの間隔Ｃ１、Ｃ２となる。
また、プレート４１には、スライダ２０の先端から延びる結合部材２１が挿入される結合孔４５と、調整部材４３が挿入される調整孔４６と、が設けられる。
【００２１】
取付部材４２は、結合孔４５に挿入された結合部材２１を固定するための、例えばナットのような部材である。結合部材２１が、孔４４の結合孔４５側の縁部を超えて挿入されることによって、遊びの間隔Ｃ１を可変とすることができる。この場合、第１係止体３０が結合部材２１の先端に接することにより、第１係止体３０と第２係止体４０とが互いに係止されることになる。
調整部材４３は、調整孔４６に挿入される、例えばボルトのような部材である。調整部材４３を、孔４４の調整孔４６側の縁部を超えてどれだけ突出させるかによって、遊びの間隔Ｃ２を可変とすることができる。この場合、第１係止体３０が調整部材４３の先端に接することにより、第１係止体３０と第２係止体４０とが互いに係止されることになる。
【００２２】
次に、本体１０及びスライダ２０について、図３を用いて説明する。図３は、本体１０及びスライダ２０の構成の一例を示す図である。
【００２３】
スライダ２０は、前述の通り、本体１０に対して平行移動するものであるが、その長手方向には、ラック２２が設けられている。
【００２４】
本体１０は、測定器１００及び測定器１００にスライダ２０の平行移動量を所定の回転の回転量として伝える回転伝達機構１１０を含んで構成される。
回転伝達機構１１０は、スライダ２０に設けられたラック２２に噛み合うピニオン１１１と、公知のワンウェイクラッチ動作をすることによりピニオン１１１の回転のうち所定の方向の回転のみが伝えられるワンウェイクラッチ機構１１２と、ワンウェイクラッチ機構１１２から回転が伝えられる入力軸１１３と、入力軸１１３の回転を所定の回転量の回転に変換する歯車１１４、１１５と、歯車１１５と同軸に設けられるウォームギア１１６と、ウォームギア１１６により回転が伝えられるヘリカルギア１１７と、を備える。
測定器１００は、ヘリカルギア１１７の回転量に応じて抵抗値が変わるポテンシオメータ１０１を備える。抵抗値により、スライダ２０の平行移動量が表される。
なお、回転伝達機構１１０は、測定器１００と一体になるように構成してもよい。
【００２５】
変位計１の全体の動作について、図４、図５を用いて説明する。図４、図５は、構成部材Ａが変形したときの変位計１の状態を表す図である。図４（ａ）は、第２部位Ｃが第１部位Ｂに対して近づく方向に移動するように構成部材Ａが変形したときの図であり、図４（ｂ）は、このときの第１係止体３０と第２係止体４０の孔４４との位置関係を示す図である。図５（ａ）は、第２部位Ｃが第１部位Ｂに対して遠ざかる方向に移動するように構成部材Ａが変形したときの図であり、図５（ｂ）は、このときの第１係止体３０と第２係止体４０の孔４４との位置関係を示す図である。
【００２６】
構成部材Ａが変形して第２部位Ｃの第１部位Ｂに対する位置が、近づく方向（図４）あるいは遠ざかる方向（図５）に移動すると、第２部位Ｃに固定された第１係止体３０が第２部位Ｃの動きに応じて移動する。第１係止体３０の移動量が、遊びの間隔Ｃ１又は遊びの間隔Ｃ２を超えると、図４（ｂ）又は図５（ｂ）に示すように、第１係止体３０と第２係止体４０とが互いに係止される。
第２係止体４０は、第１係止体３０に係止されると、第１係止体３０の動きに応じて移動するようになる。
つまり第２係止体４０は、第２部位Ｃが第１部位Ｂに対して近づく方向に移動すると、第１係止体３０により、スライダ２０を押す方向に移動する。逆に第２部位Ｃが第１部位Ｂに対して遠ざかる方向に移動すると、第１係止体３０により、スライダ２０を引っ張る方向に移動する。
【００２７】
第２係止体４０は、取付部材４２によりスライダ２０に取り付けられている。そのために、第２係止体４０が第１係止体３０の動きに応じて移動すると、スライダ２０は、第２係止体４０により押され、或いは引っ張られて本体１０に対して長手方向に平行移動するようになる。
即ち、図４（ａ）に示すように構成部材Ａが変形した場合には、スライダ２０は、第２係止体４０に押されて、向かって右方向に平行移動する。図５（ａ）に示すように構成部材Ａが変形した場合には、スライダ２０は、第２係止体４０に引っ張られて、向かって左方向に平行移動する。
【００２８】
以上のように、スライダ２０は、第２部位Ｃが第１部位Ｂに対して遊びの間隔Ｃ１又は遊びの間隔Ｃ２を超えた量を移動したときのみ、本体１０に対して平行移動することとなる。
【００２９】
スライダ２０が平行移動すると、この平行移動に応じてピニオン１１１が回転する。ワンウェイクラッチ機構１１２は、ピニオン１１１の回転が所定の方向の回転である場合には、ピニオン１１１の回転を入力軸１１３へ伝える。入力軸１１３に伝えられた回転は、歯車１１４、１１５、ウォームギア１１６の順に伝えられて、所定の回転量に変換された回転となる。
ウォームギア１１６の回転により、ヘリカルギア１１７は回転される。ヘリカルギア１１７の回転量によりポテンシオメータ１０１の抵抗値が変化する。ポテンシオメータ１０１の抵抗値の変化量により、スライダ２０の一方向への平行移動量が測定、記録できる。
【００３０】
ワンウェイクラッチ機構１１２により、ピニオン１１１の一方向の回転しか入力軸１１３には伝わらない。つまり、スライダ２０の平行移動のうち、一方向の移動しか入力軸１１３には伝わらない。そのために、入力軸１１３から歯車１１４、１１５等を介してヘリカルギア１１７に伝えられる回転は、一方向にしか回転しない。ヘリカルギア１１７が一方向にしか回転しないために、ポテンシオメータ１０１の抵抗値は、一方向のみにしか変化せず、抵抗値の変化量は累積して記録される。
【００３１】
このようにして、スライダ２０の一方向の平行移動量の累積値が測定、記録される。両方向の平行移動量の累積値は、測定された平行移動量の累積値を２倍にすることで、概算値として求めることができる。
しかも、前述のようにスライダ２０は、構成部材Ａが、第１係止体３０と第２係止体４０との間に設けられた遊びの間隔Ｃ１、Ｃ２を超える程度の変形でない場合には平行移動しない。
第１係止体３０と第２係止体４０との間に設けられた遊びの間隔Ｃ１、Ｃ２を、例えば構成部材Ａの第１部位Ｂと第２部位Ｃとの間の弾性変形による変位量の最大値に相当する間隔にすると、構成部材Ａの弾性変形分の変位量に相当するスライダ２０の平行移動量を測定せず、塑性変形分の変位量に相当するスライダ２０の平行移動量のみを正確に測定して記録することが可能となる。
【００３２】
なお、本実施形態では、ポテンシオメータ１０１を用いて、変位量を累積した累積値を測定、記録する累積型の変位計１としたが、これに限らず、単に変位量を測定、記録するだけの測定器１００を用いてもよい。また、ワンウェイクラッチ機構１１２により、スライダ２０の一方向の平行移動量しか測定器１００に伝えられないようにしているが、両方向の平行移動量を伝えるようにして、測定器１００が、平行移動量の絶対値を測定するようにしてもよい。
【００３３】
図６は、第１係止体３０及び第２係止体４０の別の例を示す図である。図６（ａ）は、第１係止体３０と第２係止体４０とを第２部位Ｃの方から見た図である。図６（ｂ）は、第１係止体３０と第２係止体４０との正面図である。この例では、スライダ２０の結合部材２１は、第２係止体４０ではなく第１係止体３０に挿入される。
【００３４】
第１係止体３０は、断面Ｌ字型のプレート３１と、このプレートを第２部位Ｃに固定するボルト３２とを備える。
プレート３１は、第２部位Ｃに固定される面に固定孔３３が設けられており、プレート３１は、この固定孔３３にボルト３２が通されることにより、第２部位Ｃに固定される。固定孔３３は、プレート３１の固定位置がスライダ２０の長手方向に調整可能となるような形状で設けられる。また、プレート３１には、固定孔３３とは異なる面に、スライダ２０の結合部材２１が挿入される結合孔３４が設けられる。
第１係止体３０の結合孔３４が設けられる面と、スライダ２０の結合部材２１の基端部分との間の間隔が遊びの間隔Ｃ１となる。
【００３５】
第２係止体４０は、第１係止体３０のプレート３１に設けられた結合孔３４に挿入されるスライダ２０の結合部材２１を、結合孔３４から抜けないようにするための部材であり、例えば、ナットのようなものである。
第２係止体４０は、結合孔３４から所定の間隔を空けて設けられており、この間隔が、第１係止体３０と第２係止体４０との間の遊びの間隔Ｃ２となる。第２係止体４０の位置をずらすことにより、遊びの間隔Ｃ２を変更することができる。
【００３６】
第１係止体３０のプレート３１が固定される位置を、スライダ２０の長手方向にずらすことにより、プレート３１の結合孔３４が設けられた面がスライダの長手方向に平行移動して、遊びの間隔Ｃ１、Ｃ２を変更することもできる。
【００３７】
構成部材Ａが変形して、第１部位Ｂと第２部位Ｃとの間の距離が変化すると、第２部位Ｃに固定された第１係止体３０は、構成部材Ａの変形に応じて移動する。この移動量が遊びの間隔Ｃ１又は遊びの間隔Ｃ２を超えた量になると、第１係止体３０は、プレート３１の結合孔３４が設けられた面により、第２係止体４０又はスライダ２０に係止され、第２係止体４０又はスライダ２０を押すようになる。
第１係止体３０が第２係止体４０を押すときには、スライダ２０が第２係止体により引っ張られる。これによりスライダ２０は、向かって左方向に平行移動する。
第１係止体３０がスライダ２０を押すときには、スライダ２０は、向かって右方向に平行移動する。
スライダ２０の平行移動量は、前述の通りに測定器１００により測定される。
【００３８】
図７は、ワンウェイクラッチ機構１１２を歯車１１８と制御部材１１９とを備えたラチェット方式により実現し、歯車１１８に遊びを設けた場合の例を示す図である。この場合、図１に示すような第２係止体４０は不要となり、スライダ２０は、第１係止体３０に固定される。ワンウェイクラッチ機構１１２が、変位調整器の機能を持つこととなる。
ピニオン１１１は、本発明の平行移動量に応じて回転する歯車の一例となる。入力軸１１３、歯車１１４、１１５、ウォームギア１１６、及びヘリカルギア１１７により、本発明の変速機構の一例を構成する。
【００３９】
ワンウェイクラッチ機構１１２の歯車１１８は、ピニオン１１１と同心に設けられており、その歯の間隔が、本発明の基準変位量に対応させた遊びを空けて配されている。歯車１１８は、本発明の伝達手段の一例である。
制御部材１１９は、ピニオン１１１に取り付けられており、ピニオン１１１の回転に応じて、歯車１１８の周囲を回転する。また、制御部材１１９は、歯車１１８に、その一端が当たるように付勢されている。制御部材１１９は、本発明の制御手段の一例である。
【００４０】
図７の例の場合、スライダ２０の平行移動により、ピニオン１１１が時計回りに回転すると、制御部材１１９は歯車１１８の歯に係止されないためにピニオン１１１のみが回転し、ピニオン１１１の回転が歯車１１８に伝わることはない。ピニオン１１１が反時計回りに回転すると、制御部材１１９は歯車１１８の歯に係止されるために、歯車１１８にピニオン１１１の回転が伝えられる。歯車１１８の回転は入力軸１１３に伝えられ、前述のような、スライダ２０の平行移動量の測定が可能となる。
【００４１】
ピニオン１１１が回転し、それにより歯車１１８の歯に制御部材１１９が係止されるまでの距離、つまり、歯車１１８の、ピニオン１１１が回転する前の制御部材１１９が当たる部位と、ピニオン１１１が回転して制御部材１１９が係止される歯との間の距離が遊びの間隔Ｃ１となる。この遊びを設けることにより、基準変位量を超えた変位量に対応するスライダ２０の平行移動量のみを、ポテンシオメータ１０１に伝えることができるようになる。
なお、ワンウェイクラッチ機構１１２の歯車１１８以外にも、変速機構を構成する他の歯車等の歯の間隔を本発明の基準変位量に対応させた遊びを空けて配するようにしても、同様に、基準変位量を超えた変位量に対応するスライダ２０の平行移動量のみをポテンシオメータ１０１に伝えることができる。この場合、歯の間隔を本発明の基準変位量に対応させた遊びを空けて配した歯車等が、本発明の伝達手段に相当するようになり、ワンウェイクラッチ機構１１２の歯車１１８は、変速機構の構成の一部となる。
【００４２】
図８は、測定器により構成部材Ａの塑性変形分の変位量のみを測定する場合の測定器２００の例を示す図である。この場合、図１に示すような第２係止体４０は不要となり、スライダ２０は、第１係止体３０に固定される。また図８に示される、回転伝達機構１１０により、スライダ２０の平行移動量が測定器２００に伝えられる。
つまり、構成部材Ａの第１部位Ｂと第２部位Ｃとの間の距離の変位量は、弾性変形、塑性変形の区別なく、すべて測定器２００に伝えられる。
【００４３】
測定器２００は、伝えられた変位量のうち構成部材Ａの弾性変形分に相当する変位量を記録しないようにする。例えば、スライダ２０の平行移動を常に監視しておき、スライダ２０が、一方向に、構成部材Ａの弾性変形分に相当する量だけ平行移動したときに、測定器２００が変位量を測定、記録するようにする。そのために、図８に示す測定器２００は、図３に示す測定器１００に制御部１０２を設けた構成となっている。
【００４４】
制御部１０２は、スライダ２０の平行移動量を検出して、スライダ２０が、一方向に構成部材Ａの弾性変形分に相当する量だけ平行移動しているときに、ポテンシオメータ１０１がヘリカルギア１１７の回転量に応じて抵抗値を変化することを許可する許可信号を、ポテンシオメータ１０１へ送るように構成されている。
例えば、制御部１０２は、構成部材Ａが変形して、スライダ２０が所定の方向、例えば向かって右方向へ平行移動すると、そのときに移動したラック２２の歯数をカウントする。カウントした歯数が所定の歯数以上になると、制御部１０２は許可信号をポテンシオメータ１０１へ送る。所定の歯数が、構成部材Ａの弾性変形分に相当する平行移動量に当たる。その後、スライダ２０が向かって左方向へ平行移動すると、制御部１０２はカウントしたスライダ２０の歯数を減らしていく。歯数が所定の歯数未満になると、許可信号をポテンシオメータ１０１へ送らなくなる。つまり、制御部１０２は、カウントした歯数が所定の歯数以上のときに許可信号をポテンシオメータ１０１へ送り続ける。
ポテンシオメータ１０１は、制御部１０２から許可信号を受けている間だけ、ヘリカルギア１１７の回転量に応じて抵抗値を変化することができるように構成される。また、ワンウェイクラッチ機構１１２を備えているために、ヘリカルギア１１７は一方向にしか回転せず、抵抗値は一方向にしか変位しない。そのために、構成部材Ａの弾性変形分に相当するスライダ２０の平行移動量の測定、記録を行わず塑性変形分のスライダ２０の平行移動量のみを測定、記録することになる。
【００４５】
図９は、本発明の変位計１の別の使用形態の例を示す図である。
この例では、変位計１により変位量が測定される棒状の構成部材Ａが、柱５１及びこの柱５１に対して垂直に配置された梁５２に両端が固定されるように、筋交いに取り付けられる。構成部材Ａは、例えば、柱５１と梁５２との間の負荷を吸収するための吸収部材からなる。
変位計１は、本体１０が、構成部材Ａの一端に固定された固定部材５０に固定される。第１係止体３０は、構成部材Ａの他端に固定される。この変位計１は、図１に示す変位計１と同じ構成とする。また、構成部材Ａは、屈曲防止材６０に貫通するように設けられる。屈曲防止材６０により、構成部材Ａは、負荷がかかったときに、屈曲することなく、その長手方向にのみ変形することになる。
【００４６】
以上のような構成で、例えば負荷により柱５１が傾くと、傾きに応じて構成部材Ａがその長手方向に変形する。構成部材Ａの長手方向への変形が弾性変形より大きくなると、スライダ２０が本体１０に対して平行移動する。スライダ２０が平行移動すると、本体１０は、前述のような動作により、スライダ２０の平行移動量を測定する。
本体１０と第１係止体３０とは、それぞれ構成部材Ａの両端に固定されている。そのために、構成部材Ａ全体の長手方向の変形に応じた平行移動量が測定できる。
【００４７】
このように変位計１は、斜めに配置された構成部材Ａについても、塑性変形分の構成部材Ａの変位量を正確に測定可能である。
【００４８】
【発明の効果】
以上のような本発明により、構造物を構成する構成部材の第１部位と第２部位との間の距離の変位量のうち、所定の変位量である基準変位量を超える変位量のみを測定可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の全体構成図。
【図２】係止体と変位調整器との構成を示す図であり、図２（ａ）は、係止体と変位調整器とを第２部位の方から見た図であり、図２（ｂ）は、係止体と変位調整器との正面図である。
【図３】本体及びスライダの構成の例示図。
【図４】構成部材が変形したときの変位計の状態を表す図であり、図４（ａ）は、第２部位が第１部位に対して近づく方向に移動するように構成部材が変形したときの図であり、図４（ｂ）は、このときの係止体と変位調整器の孔との位置関係を示す図である。
【図５】構成部材が変形したときの変位計の状態を表す図であり、図５（ａ）は、第２部位が第１部位に対して遠ざかる方向に移動するように構成部材が変形したときの図であり、図５（ｂ）は、このときの係止体と変位調整器の孔との位置関係を示す図である。
【図６】係止体と変位調整器との別の構成を示す図であり、図６（ａ）は、係止体と変位調整器とを第２部位の方から見た図であり、図６（ｂ）は、係止体と変位調整器との正面図である。
【図７】ワンウェイクラッチ機構に遊びを設けた場合の例示図。
【図８】構成部材の塑性変形分の変位量のみを測定する測定器の例示図。
【図９】変位計の別の使用形態の例示図。
【符号の説明】
１ 変位計
１０ 本体
１００、２００ 測定器
１０１ ポテンシオメータ
１０２ 制御部
１１０ 回転伝達機構
１１１ ピニオン
１１２ ワンウェイクラッチ機構
１１３ 入力軸
１１４、１１５ 歯車
１１６ ウォームギア
１１７ ヘリカルギア
１１８ 歯車
１１９ 制御部材
２０ スライダ
２１ 結合部材
２２ ラック
３０ 第１係止体
３１ プレート
３２ ボルト
３３ 固定孔
３４ 結合孔
４０ 第２係止体
４１ プレート
４２ 取付部材
４３ 調整部材
４４ 孔
４５ 結合孔
４６ 調整孔
５０ 固定部材
５１ 柱
５２ 梁
６０ 屈曲防止材
Ａ、Ｄ、Ｅ 構成部材
Ｂ 第１部位
Ｃ 第２部位
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば建物、橋梁、膜構造物などの地上構造物、あるいは航空機や船舶のような非地上構造物等の各種構造物に対して、負荷がかかった際に、構造物を構成する構成部材の２点間の距離が変化することによって生じる変位量を検出する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
構造物は、強風や地震等の大きな外力により変形することがある。構造物の変形の度合いは、構造物を構成する構成部材の２点間の距離が変化することによって生じる変位量で表される。
【０００３】
このような構成部材の変位量を測定するときに用いられる変位計には、電源を必要とするものと必要としないものとがある。
電源を必要とする変位計では、負荷により発生する構成部材の変位量をセンサ類を用いて測定して記録する。また、測定した変位量を、レコーダや記録計に蓄積してその累積値を記録する。
電源を必要としない変位計では、測定対象の構成部材に圧接されて、構成部材の変位量に応じて回転する回転体の回転量により、変位量を測定するいわゆる距離計を用いて、その累積値を記録する。
このような従来の変位計は、変位量の大小に関わらず、構成部材に生じたすべての変位量を測定して記録する。また、変位量の累積値にも、当然に、測定されたすべての変位量が累積される。
【０００４】
ところで、構造物の構成部材は、その損傷度合いや余寿命をできるだけ正確に把握、推定する必要がある。これにより、構成部材を安全に使用できる期間を知ることができるからである。
そのために、構造物に過去にかかった外力等の負荷による構成部材の変位量、及びその累積値の測定、記録を行うための、前述のような変位計がある。変位量及びその累積値により、損傷度合いや余寿命を知ることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
近年の構造物は、負荷がかかった場合に、意図的に変形させて負荷を吸収するような構成部材を組み込んで構成されることが多い。これにより、地震等が発生した場合でも、負荷を吸収させて、重要な架構が損傷する危険性を低くしている。つまり、構造物に負荷がかかると、負荷は、構成部材の変形により吸収されることとなる。
【０００６】
構成部材の変形には、大きく分けて、負荷がなくなると形状が元に戻る弾性変形と、負荷がなくなっても形状が元に戻らない塑性変形との２つの種類がある。
弾性変形は、構成部材の損傷度合いや余寿命には影響しないために、測定する必要がない。それどころか、弾性変形を測定すると、変位量の累積値に、測定する必要のない変位量も累積されるために、構成部材の損傷度合いや余寿命を正しく把握できなくなる。
そのために、実際にはまだ安全に使用できる期間が残っている構成部材を破棄、あるいは交換する必要が生じ、構成部材を効率的に使うことができなくなる。
一方、塑性変形は、構成部材の損傷度合いや余寿命に影響するために、正しく測定する必要がある。
【０００７】
しかし、従来の変位計は、前述のように、構成部材の弾性変形、塑性変形にかかわらず、すべての変位量を測定して記録するようになっている。
【０００８】
本発明は、構成部材の損傷度合いや余寿命に影響しない弾性変形等の変形分に相当する変位量の測定を行わず、損傷度合いや余寿命に影響する塑性変形等の変形分に相当する変位量のみの測定を正確に行う技術を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するために、本発明は、構造物を構成する構成部材の第１部位に固定される第１部材と、前記構成部材の第２部位にその一部が固定されるものであり、前記第１部材に、平行移動自在に支持されている第２部材と、前記第１部位と前記第２部位との間の距離の変化に応じて生じる前記第２部材の前記第１部材に対する平行移動量を測定する測定手段と、を備えてなる変位計であって、前記第１部位と前記第２部位との間の距離が所定の変位量である基準変位量を超えて変化したときにのみ、前記測定手段で前記平行移動量が測定されるように構成されている、変位計を提供する。
これにより、基準変位量以下の変位量に相当する平行移動量を測定しないようにすることができる。例えば、前記基準変位量が、前記構成部材の前記第１部位と前記第２部位との間の弾性変形による変位量の最大値に相当する量であると、弾性変形による変形分に相当する変位量を除いて、塑性変形による変形分に相当する変位量の測定を正確に行うことができる。
【００１０】
このような変位計は、例えば、前記第１部位と前記第２部位との間の距離が所定の変位量である前記基準変位量を超えて変化したときにのみ、前記第２部材を平行移動させる変位調整手段を備えることにより、容易に構成される。
このような変位調整手段の好適な例として、以下のような変位調整手段が挙げられる。前記変位調整手段は、前記構成部材の前記第２部位に固定される第１係止体と、前記第２部位と固定されている前記第２部材の前記一部に固定される第２係止体とを含んで構成される。前記第１係止体と、前記第２係止体とは、前記基準変位量に対応させた遊びを空けて配されており、前記基準変位量を超えて前記第１部位と前記第２部位との間の距離が変化したときにのみ、互いに係止されるようになっている。
また、前記第１係止体と前記第２係止体との間の遊びの量を、可変となるように構成してもよい。
【００１１】
この他に、以下のような構成によっても、本発明の変位計は容易に構成される。即ち、前記第２部材に当接されており、前記平行移動量に応じて回転する歯車と、前記歯車の回転を所定の回転量の回転に変換する変速機構と、前記変速機構に伝えられる前記歯車の回転を、一方向のみのものに制限する制限手段と、前記第１部位と前記第２部位との間の距離が前記基準変位量を超えて変化したときにのみ、前記変速機構による回転を前記測定手段に伝える伝達手段と、をさらに備えており、前記測定手段が、前記変速機構から伝えられる回転の回転量に応じて前記平行移動量を測定するように構成される、変位計である。
例えば、前記変速機構が、１又は複数の歯車を含んでおり、前記変速機構に含まれる歯車の少なくとも一つの歯車の歯が、前記基準変位量に対応させた遊びを空けて配されるようにすると、伝達手段が、基準変位量に対応した歯の配置に応じて、測定手段に変速機構による回転を伝えるようになる。
【００１２】
また、測定手段を以下のような構成としてもよい。
即ち、前記測定手段は、前記第２部材の前記平行移動量を記録する記録手段を含んでおり、前記基準変位量に対応する量を超えたときにのみ、前記平行移動量を記録するように構成されている。
前記測定手段を、測定した前記平行移動量を累積的に記録するように構成すると、累積型の変位計とすることができる。
【００１３】
また、本発明は、以下のような変位調整器を提供する。
この変位調整器は、構造物を構成する構成部材の第１部位に固定される第１部材と、前記構成部材の第２部位にその一部が固定されるものであり、前記第１部材に、平行移動自在に支持されている第２部材と、前記第１部位と前記第２部位との間の距離の変化に応じて生じる前記第２部材の前記第１部材に対する平行移動量を測定する測定手段と、を備えてなる変位計に用いられる変位調整器であって、前記第１部位と前記第２部位との間の距離が所定の変位量である基準変位量を超えて変化したときにのみ、前記第２部材を前記第１部材に対して平行移動させるように構成されている。
このような変位調整器は、例えば、前記構成部材の前記第２部位に固定されている第１係止体と、前記第２部位と固定されている前記第２部材の前記一部に固定される第２係止体とを含んでいる。前記第１係止体と、前記第２係止体とは、前記基準変位量に対応させた遊びを空けて配されており、前記基準変位量を超えて前記第１部位と前記第２部位との間の距離が変化したときにのみ、互いに係止されるようになっている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を、図面を用いて詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本発明の変位計を、変位量の測定対象となる構成部材Ａに取り付けたときの全体構成図である。
構成部材Ａは、構成部材Ｄ、Ｅに挟まれており、例えば、地震等により構成部材Ｄ、Ｅに揺れが生じると、構成部材Ａは、構成部材Ｄ、Ｅの揺れを吸収することにより負荷がかかって変形する。構成部材Ｄ、Ｅにより、少なくとも構造物の一部が構成される。変位計１は、構成部材Ａの変形により変化する構成部材Ａの第１部位Ｂと第２部位Ｃとの間の水平方向の距離の変位量を測定するものである。
【００１６】
変位計１は、第１部位Ｂに固定される本体１０と、棒状で本体１０に貫通して設けられており、本体１０に対して長手方向に平行移動可能なスライダ２０と、第２部位Ｃに固定される棒状の第１係止体３０と、スライダ２０の先端に設けられる第２係止体４０と、を含んで構成される。本体１０は、内部に、変位量を測定して測定結果を累積的に記録するための測定器１００を含んで構成される。本体１０は本発明の第１部材の一例であり、スライダ２０は本発明の第２部材の一例であり、測定器１００は本発明の測定手段の一例である。
【００１７】
第１係止体３０と第２係止体４０とは、構成部材Ａに負荷がかからない状態では、本発明の基準変位量に対応する間隔の遊びを空けて配されている。第１係止体３０と第２係止体４０とは、第１部位Ｂと第２部位Ｃとの間の水平方向の距離がこの遊びの間隔以上に変化したときのみ、互いに係止されることとなる。
このような第１係止体３０及び第２係止体４０により、本発明の変位調整手段、変位調整器の一例を構成する。
【００１８】
図２を用いて、第１係止体３０と第２係止体４０との構成の一例を詳述する。図２（ａ）は、第１係止体３０と第２係止体４０とを第２部位Ｃの方から見た図である。図２（ｂ）は、第１係止体３０と第２係止体４０との正面図である。
【００１９】
第２係止体４０は、断面Ｕ字型のプレート４１と、プレート４１をスライダ２０に取り付けるための取付部材４２と、第１係止体３０との間隔を調整するための調整部材４３と、を含んで構成される。
【００２０】
プレート４１には、第１係止体３０が貫通される孔４４が設けられる。第１係止体３０が孔４４の縁部に接することにより、第１係止体３０と第２係止体４０とが互いに係止されるようになる。孔４４の縁部と第１係止体３０との間隔が、遊びの間隔Ｃ１、Ｃ２となる。
また、プレート４１には、スライダ２０の先端から延びる結合部材２１が挿入される結合孔４５と、調整部材４３が挿入される調整孔４６と、が設けられる。
【００２１】
取付部材４２は、結合孔４５に挿入された結合部材２１を固定するための、例えばナットのような部材である。結合部材２１が、孔４４の結合孔４５側の縁部を超えて挿入されることによって、遊びの間隔Ｃ１を可変とすることができる。この場合、第１係止体３０が結合部材２１の先端に接することにより、第１係止体３０と第２係止体４０とが互いに係止されることになる。
調整部材４３は、調整孔４６に挿入される、例えばボルトのような部材である。調整部材４３を、孔４４の調整孔４６側の縁部を超えてどれだけ突出させるかによって、遊びの間隔Ｃ２を可変とすることができる。この場合、第１係止体３０が調整部材４３の先端に接することにより、第１係止体３０と第２係止体４０とが互いに係止されることになる。
【００２２】
次に、本体１０及びスライダ２０について、図３を用いて説明する。図３は、本体１０及びスライダ２０の構成の一例を示す図である。
【００２３】
スライダ２０は、前述の通り、本体１０に対して平行移動するものであるが、その長手方向には、ラック２２が設けられている。
【００２４】
本体１０は、測定器１００及び測定器１００にスライダ２０の平行移動量を所定の回転の回転量として伝える回転伝達機構１１０を含んで構成される。
回転伝達機構１１０は、スライダ２０に設けられたラック２２に噛み合うピニオン１１１と、公知のワンウェイクラッチ動作をすることによりピニオン１１１の回転のうち所定の方向の回転のみが伝えられるワンウェイクラッチ機構１１２と、ワンウェイクラッチ機構１１２から回転が伝えられる入力軸１１３と、入力軸１１３の回転を所定の回転量の回転に変換する歯車１１４、１１５と、歯車１１５と同軸に設けられるウォームギア１１６と、ウォームギア１１６により回転が伝えられるヘリカルギア１１７と、を備える。
測定器１００は、ヘリカルギア１１７の回転量に応じて抵抗値が変わるポテンシオメータ１０１を備える。抵抗値により、スライダ２０の平行移動量が表される。
なお、回転伝達機構１１０は、測定器１００と一体になるように構成してもよい。
【００２５】
変位計１の全体の動作について、図４、図５を用いて説明する。図４、図５は、構成部材Ａが変形したときの変位計１の状態を表す図である。図４（ａ）は、第２部位Ｃが第１部位Ｂに対して近づく方向に移動するように構成部材Ａが変形したときの図であり、図４（ｂ）は、このときの第１係止体３０と第２係止体４０の孔４４との位置関係を示す図である。図５（ａ）は、第２部位Ｃが第１部位Ｂに対して遠ざかる方向に移動するように構成部材Ａが変形したときの図であり、図５（ｂ）は、このときの第１係止体３０と第２係止体４０の孔４４との位置関係を示す図である。
【００２６】
構成部材Ａが変形して第２部位Ｃの第１部位Ｂに対する位置が、近づく方向（図４）あるいは遠ざかる方向（図５）に移動すると、第２部位Ｃに固定された第１係止体３０が第２部位Ｃの動きに応じて移動する。第１係止体３０の移動量が、遊びの間隔Ｃ１又は遊びの間隔Ｃ２を超えると、図４（ｂ）又は図５（ｂ）に示すように、第１係止体３０と第２係止体４０とが互いに係止される。
第２係止体４０は、第１係止体３０に係止されると、第１係止体３０の動きに応じて移動するようになる。
つまり第２係止体４０は、第２部位Ｃが第１部位Ｂに対して近づく方向に移動すると、第１係止体３０により、スライダ２０を押す方向に移動する。逆に第２部位Ｃが第１部位Ｂに対して遠ざかる方向に移動すると、第１係止体３０により、スライダ２０を引っ張る方向に移動する。
【００２７】
第２係止体４０は、取付部材４２によりスライダ２０に取り付けられている。そのために、第２係止体４０が第１係止体３０の動きに応じて移動すると、スライダ２０は、第２係止体４０により押され、或いは引っ張られて本体１０に対して長手方向に平行移動するようになる。
即ち、図４（ａ）に示すように構成部材Ａが変形した場合には、スライダ２０は、第２係止体４０に押されて、向かって右方向に平行移動する。図５（ａ）に示すように構成部材Ａが変形した場合には、スライダ２０は、第２係止体４０に引っ張られて、向かって左方向に平行移動する。
【００２８】
以上のように、スライダ２０は、第２部位Ｃが第１部位Ｂに対して遊びの間隔Ｃ１又は遊びの間隔Ｃ２を超えた量を移動したときのみ、本体１０に対して平行移動することとなる。
【００２９】
スライダ２０が平行移動すると、この平行移動に応じてピニオン１１１が回転する。ワンウェイクラッチ機構１１２は、ピニオン１１１の回転が所定の方向の回転である場合には、ピニオン１１１の回転を入力軸１１３へ伝える。入力軸１１３に伝えられた回転は、歯車１１４、１１５、ウォームギア１１６の順に伝えられて、所定の回転量に変換された回転となる。
ウォームギア１１６の回転により、ヘリカルギア１１７は回転される。ヘリカルギア１１７の回転量によりポテンシオメータ１０１の抵抗値が変化する。ポテンシオメータ１０１の抵抗値の変化量により、スライダ２０の一方向への平行移動量が測定、記録できる。
【００３０】
ワンウェイクラッチ機構１１２により、ピニオン１１１の一方向の回転しか入力軸１１３には伝わらない。つまり、スライダ２０の平行移動のうち、一方向の移動しか入力軸１１３には伝わらない。そのために、入力軸１１３から歯車１１４、１１５等を介してヘリカルギア１１７に伝えられる回転は、一方向にしか回転しない。ヘリカルギア１１７が一方向にしか回転しないために、ポテンシオメータ１０１の抵抗値は、一方向のみにしか変化せず、抵抗値の変化量は累積して記録される。
【００３１】
このようにして、スライダ２０の一方向の平行移動量の累積値が測定、記録される。両方向の平行移動量の累積値は、測定された平行移動量の累積値を２倍にすることで、概算値として求めることができる。
しかも、前述のようにスライダ２０は、構成部材Ａが、第１係止体３０と第２係止体４０との間に設けられた遊びの間隔Ｃ１、Ｃ２を超える程度の変形でない場合には平行移動しない。
第１係止体３０と第２係止体４０との間に設けられた遊びの間隔Ｃ１、Ｃ２を、例えば構成部材Ａの第１部位Ｂと第２部位Ｃとの間の弾性変形による変位量の最大値に相当する間隔にすると、構成部材Ａの弾性変形分の変位量に相当するスライダ２０の平行移動量を測定せず、塑性変形分の変位量に相当するスライダ２０の平行移動量のみを正確に測定して記録することが可能となる。
【００３２】
なお、本実施形態では、ポテンシオメータ１０１を用いて、変位量を累積した累積値を測定、記録する累積型の変位計１としたが、これに限らず、単に変位量を測定、記録するだけの測定器１００を用いてもよい。また、ワンウェイクラッチ機構１１２により、スライダ２０の一方向の平行移動量しか測定器１００に伝えられないようにしているが、両方向の平行移動量を伝えるようにして、測定器１００が、平行移動量の絶対値を測定するようにしてもよい。
【００３３】
図６は、第１係止体３０及び第２係止体４０の別の例を示す図である。図６（ａ）は、第１係止体３０と第２係止体４０とを第２部位Ｃの方から見た図である。図６（ｂ）は、第１係止体３０と第２係止体４０との正面図である。この例では、スライダ２０の結合部材２１は、第２係止体４０ではなく第１係止体３０に挿入される。
【００３４】
第１係止体３０は、断面Ｌ字型のプレート３１と、このプレートを第２部位Ｃに固定するボルト３２とを備える。
プレート３１は、第２部位Ｃに固定される面に固定孔３３が設けられており、プレート３１は、この固定孔３３にボルト３２が通されることにより、第２部位Ｃに固定される。固定孔３３は、プレート３１の固定位置がスライダ２０の長手方向に調整可能となるような形状で設けられる。また、プレート３１には、固定孔３３とは異なる面に、スライダ２０の結合部材２１が挿入される結合孔３４が設けられる。
第１係止体３０の結合孔３４が設けられる面と、スライダ２０の結合部材２１の基端部分との間の間隔が遊びの間隔Ｃ１となる。
【００３５】
第２係止体４０は、第１係止体３０のプレート３１に設けられた結合孔３４に挿入されるスライダ２０の結合部材２１を、結合孔３４から抜けないようにするための部材であり、例えば、ナットのようなものである。
第２係止体４０は、結合孔３４から所定の間隔を空けて設けられており、この間隔が、第１係止体３０と第２係止体４０との間の遊びの間隔Ｃ２となる。第２係止体４０の位置をずらすことにより、遊びの間隔Ｃ２を変更することができる。
【００３６】
第１係止体３０のプレート３１が固定される位置を、スライダ２０の長手方向にずらすことにより、プレート３１の結合孔３４が設けられた面がスライダの長手方向に平行移動して、遊びの間隔Ｃ１、Ｃ２を変更することもできる。
【００３７】
構成部材Ａが変形して、第１部位Ｂと第２部位Ｃとの間の距離が変化すると、第２部位Ｃに固定された第１係止体３０は、構成部材Ａの変形に応じて移動する。この移動量が遊びの間隔Ｃ１又は遊びの間隔Ｃ２を超えた量になると、第１係止体３０は、プレート３１の結合孔３４が設けられた面により、第２係止体４０又はスライダ２０に係止され、第２係止体４０又はスライダ２０を押すようになる。
第１係止体３０が第２係止体４０を押すときには、スライダ２０が第２係止体により引っ張られる。これによりスライダ２０は、向かって左方向に平行移動する。
第１係止体３０がスライダ２０を押すときには、スライダ２０は、向かって右方向に平行移動する。
スライダ２０の平行移動量は、前述の通りに測定器１００により測定される。
【００３８】
図７は、ワンウェイクラッチ機構１１２を歯車１１８と制御部材１１９とを備えたラチェット方式により実現し、歯車１１８に遊びを設けた場合の例を示す図である。この場合、図１に示すような第２係止体４０は不要となり、スライダ２０は、第１係止体３０に固定される。ワンウェイクラッチ機構１１２が、変位調整器の機能を持つこととなる。
ピニオン１１１は、本発明の平行移動量に応じて回転する歯車の一例となる。入力軸１１３、歯車１１４、１１５、ウォームギア１１６、及びヘリカルギア１１７により、本発明の変速機構の一例を構成する。
【００３９】
ワンウェイクラッチ機構１１２の歯車１１８は、ピニオン１１１と同心に設けられており、その歯の間隔が、本発明の基準変位量に対応させた遊びを空けて配されている。歯車１１８は、本発明の伝達手段の一例である。
制御部材１１９は、ピニオン１１１に取り付けられており、ピニオン１１１の回転に応じて、歯車１１８の周囲を回転する。また、制御部材１１９は、歯車１１８に、その一端が当たるように付勢されている。制御部材１１９は、本発明の制御手段の一例である。
【００４０】
図７の例の場合、スライダ２０の平行移動により、ピニオン１１１が時計回りに回転すると、制御部材１１９は歯車１１８の歯に係止されないためにピニオン１１１のみが回転し、ピニオン１１１の回転が歯車１１８に伝わることはない。ピニオン１１１が反時計回りに回転すると、制御部材１１９は歯車１１８の歯に係止されるために、歯車１１８にピニオン１１１の回転が伝えられる。歯車１１８の回転は入力軸１１３に伝えられ、前述のような、スライダ２０の平行移動量の測定が可能となる。
【００４１】
ピニオン１１１が回転し、それにより歯車１１８の歯に制御部材１１９が係止されるまでの距離、つまり、歯車１１８の、ピニオン１１１が回転する前の制御部材１１９が当たる部位と、ピニオン１１１が回転して制御部材１１９が係止される歯との間の距離が遊びの間隔Ｃ１となる。この遊びを設けることにより、基準変位量を超えた変位量に対応するスライダ２０の平行移動量のみを、ポテンシオメータ１０１に伝えることができるようになる。
なお、ワンウェイクラッチ機構１１２の歯車１１８以外にも、変速機構を構成する他の歯車等の歯の間隔を本発明の基準変位量に対応させた遊びを空けて配するようにしても、同様に、基準変位量を超えた変位量に対応するスライダ２０の平行移動量のみをポテンシオメータ１０１に伝えることができる。この場合、歯の間隔を本発明の基準変位量に対応させた遊びを空けて配した歯車等が、本発明の伝達手段に相当するようになり、ワンウェイクラッチ機構１１２の歯車１１８は、変速機構の構成の一部となる。
【００４２】
図８は、測定器により構成部材Ａの塑性変形分の変位量のみを測定する場合の測定器２００の例を示す図である。この場合、図１に示すような第２係止体４０は不要となり、スライダ２０は、第１係止体３０に固定される。また図８に示される、回転伝達機構１１０により、スライダ２０の平行移動量が測定器２００に伝えられる。
つまり、構成部材Ａの第１部位Ｂと第２部位Ｃとの間の距離の変位量は、弾性変形、塑性変形の区別なく、すべて測定器２００に伝えられる。
【００４３】
測定器２００は、伝えられた変位量のうち構成部材Ａの弾性変形分に相当する変位量を記録しないようにする。例えば、スライダ２０の平行移動を常に監視しておき、スライダ２０が、一方向に、構成部材Ａの弾性変形分に相当する量だけ平行移動したときに、測定器２００が変位量を測定、記録するようにする。そのために、図８に示す測定器２００は、図３に示す測定器１００に制御部１０２を設けた構成となっている。
【００４４】
制御部１０２は、スライダ２０の平行移動量を検出して、スライダ２０が、一方向に構成部材Ａの弾性変形分に相当する量だけ平行移動しているときに、ポテンシオメータ１０１がヘリカルギア１１７の回転量に応じて抵抗値を変化することを許可する許可信号を、ポテンシオメータ１０１へ送るように構成されている。
例えば、制御部１０２は、構成部材Ａが変形して、スライダ２０が所定の方向、例えば向かって右方向へ平行移動すると、そのときに移動したラック２２の歯数をカウントする。カウントした歯数が所定の歯数以上になると、制御部１０２は許可信号をポテンシオメータ１０１へ送る。所定の歯数が、構成部材Ａの弾性変形分に相当する平行移動量に当たる。その後、スライダ２０が向かって左方向へ平行移動すると、制御部１０２はカウントしたスライダ２０の歯数を減らしていく。歯数が所定の歯数未満になると、許可信号をポテンシオメータ１０１へ送らなくなる。つまり、制御部１０２は、カウントした歯数が所定の歯数以上のときに許可信号をポテンシオメータ１０１へ送り続ける。
ポテンシオメータ１０１は、制御部１０２から許可信号を受けている間だけ、ヘリカルギア１１７の回転量に応じて抵抗値を変化することができるように構成される。また、ワンウェイクラッチ機構１１２を備えているために、ヘリカルギア１１７は一方向にしか回転せず、抵抗値は一方向にしか変位しない。そのために、構成部材Ａの弾性変形分に相当するスライダ２０の平行移動量の測定、記録を行わず塑性変形分のスライダ２０の平行移動量のみを測定、記録することになる。
【００４５】
図９は、本発明の変位計１の別の使用形態の例を示す図である。
この例では、変位計１により変位量が測定される棒状の構成部材Ａが、柱５１及びこの柱５１に対して垂直に配置された梁５２に両端が固定されるように、筋交いに取り付けられる。構成部材Ａは、例えば、柱５１と梁５２との間の負荷を吸収するための吸収部材からなる。
変位計１は、本体１０が、構成部材Ａの一端に固定された固定部材５０に固定される。第１係止体３０は、構成部材Ａの他端に固定される。この変位計１は、図１に示す変位計１と同じ構成とする。また、構成部材Ａは、屈曲防止材６０に貫通するように設けられる。屈曲防止材６０により、構成部材Ａは、負荷がかかったときに、屈曲することなく、その長手方向にのみ変形することになる。
【００４６】
以上のような構成で、例えば負荷により柱５１が傾くと、傾きに応じて構成部材Ａがその長手方向に変形する。構成部材Ａの長手方向への変形が弾性変形より大きくなると、スライダ２０が本体１０に対して平行移動する。スライダ２０が平行移動すると、本体１０は、前述のような動作により、スライダ２０の平行移動量を測定する。
本体１０と第１係止体３０とは、それぞれ構成部材Ａの両端に固定されている。そのために、構成部材Ａ全体の長手方向の変形に応じた平行移動量が測定できる。
【００４７】
このように変位計１は、斜めに配置された構成部材Ａについても、塑性変形分の構成部材Ａの変位量を正確に測定可能である。
【００４８】
【発明の効果】
以上のような本発明により、構造物を構成する構成部材の第１部位と第２部位との間の距離の変位量のうち、所定の変位量である基準変位量を超える変位量のみを測定可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の全体構成図。
【図２】係止体と変位調整器との構成を示す図であり、図２（ａ）は、係止体と変位調整器とを第２部位の方から見た図であり、図２（ｂ）は、係止体と変位調整器との正面図である。
【図３】本体及びスライダの構成の例示図。
【図４】構成部材が変形したときの変位計の状態を表す図であり、図４（ａ）は、第２部位が第１部位に対して近づく方向に移動するように構成部材が変形したときの図であり、図４（ｂ）は、このときの係止体と変位調整器の孔との位置関係を示す図である。
【図５】構成部材が変形したときの変位計の状態を表す図であり、図５（ａ）は、第２部位が第１部位に対して遠ざかる方向に移動するように構成部材が変形したときの図であり、図５（ｂ）は、このときの係止体と変位調整器の孔との位置関係を示す図である。
【図６】係止体と変位調整器との別の構成を示す図であり、図６（ａ）は、係止体と変位調整器とを第２部位の方から見た図であり、図６（ｂ）は、係止体と変位調整器との正面図である。
【図７】ワンウェイクラッチ機構に遊びを設けた場合の例示図。
【図８】構成部材の塑性変形分の変位量のみを測定する測定器の例示図。
【図９】変位計の別の使用形態の例示図。
【符号の説明】
１ 変位計
１０ 本体
１００、２００ 測定器
１０１ ポテンシオメータ
１０２ 制御部
１１０ 回転伝達機構
１１１ ピニオン
１１２ ワンウェイクラッチ機構
１１３ 入力軸
１１４、１１５ 歯車
１１６ ウォームギア
１１７ ヘリカルギア
１１８ 歯車
１１９ 制御部材
２０ スライダ
２１ 結合部材
２２ ラック
３０ 第１係止体
３１ プレート
３２ ボルト
３３ 固定孔
３４ 結合孔
４０ 第２係止体
４１ プレート
４２ 取付部材
４３ 調整部材
４４ 孔
４５ 結合孔
４６ 調整孔
５０ 固定部材
５１ 柱
５２ 梁
６０ 屈曲防止材
Ａ、Ｄ、Ｅ 構成部材
Ｂ 第１部位
Ｃ 第２部位
Claims (5)
- 構造物を構成する構成部材の第１部位に固定される第１部材と、前記構成部材の第２部位にその一部が固定されるものであり、前記第１部材に、平行移動自在に支持されている第２部材と、前記第１部位と前記第２部位との間の距離の変化に応じて生じる前記第２部材の前記第１部材に対する平行移動量を測定する測定手段と、を備えてなり、
前記第１部位と前記第２部位との間の距離が所定の変位量である基準変位量を超えて変化したときにのみ、前記測定手段で前記平行移動量が測定されるように構成されている変位計であって、
前記第２部材に当接されており、前記第２部材の前記第１部材に対する前記平行移動量に応じて回転する歯車と、
前記歯車の回転を所定の回転量の回転に変換する変速機構と、を備えているとともに、
前記測定手段が、前記変速機構から伝えられる回転の回転量に応じて前記平行移動量を測定するように構成されており、
且つ、前記歯車、及び前記変速機構をその内部に配する中空の本体を備えており、
前記変速機構は、１又は複数の歯車を含んでおり、前記変速機構に含まれる歯車の少なくとも一つの歯車の歯が、前記基準変位量に対応させた遊びを空けて配されている、
変位計。 - 前記変速機構はウォームギアとヘリカルギアとを備えている、
請求項１記載の変位計。 - 前記歯車の回転を、一方向のみのものに制限する制限手段を備えている、
請求項１又は２記載の変位計。 - 前記測定手段は、測定した前記平行移動量を累積的に記録するように構成される、
請求項１又は２記載の変位計。 - 前記基準変位量が、前記構成部材の前記第１部位と前記第２部位との間の弾性変形による変位量の最大値に相当する、
請求項１又は２記載の変位計。
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