JP3968502B2

JP3968502B2 - 浮力軸受け目盛水準器

Info

Publication number: JP3968502B2
Application number: JP2001381795A
Authority: JP
Inventors: 整一原田
Original assignee: 整一原田
Priority date: 2001-12-14
Filing date: 2001-12-14
Publication date: 2007-08-29
Anticipated expiration: 2021-12-14
Also published as: CN1589391A; WO2003052349A1; JP2003185432A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内外二つのシリンダーにおいて、軸を軸受けのなかに完全に浮かせた、浮力軸受けを設け、重力の負荷と回転による摩擦を排除することにより、微小な角度の変化を円周上の変移として感度よく取り出し、高感度の測定を可能とした、３６０度をワンタッチで読み取リ可能な、土木建築の設計、施工、検査に画期的な利便を提供する浮力軸受け目盛水準器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の水準器は図５に示す気泡管を用いたものが殆どである。これは水平,垂直、４５度しか測定出来ない。気泡管を歯車機構で動かして任意の傾斜を読み取るものがあるが、これは親指でつまみを廻して歯車機構を駆動するので、操作性が非常に悪く実用しにくい。また、指針型のものがあるが、これは、軸受けが磨耗変形し易く、土木建築現場向きではない。ただ一つ、浮力と重力のバランスを利用した目盛水準器（実開平０７−００２８３９）があるが、幾つかの欠点をもっていて、未だ製品化されていない。また、公報等で知られているものに液体中の回転体、磁気抵抗素子、永久磁石により構成する傾斜角センサ（実開昭５７−１２２５１１）、水と分度器を利用した水分度器（実開昭６１−９２８０７）、Ｖ字形に交差した二平面と,水を利用した角度割り出し器具（実開昭６２−７０１７）、静電容量を利用した傾斜角センサ（特開平５−１７２５７１）等があるが、いずれも実用化されていない。また、流体軸受けに関しては、流体軸受け装置（特開平５−３０３７２６）,流体軸受けを備えたモータ（特開平１０−３２２９７２）等があるがいずれも、従来の軸受けの磨耗を減らし、オイルの保持性,摺動性をよくするか又は、気泡を含まないようにする等の工夫で、本発明のように軸が軸受けの中で完全に浮いているものについては全く見当たらない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の技術で述べたように、従来の水準器の９８％以上は水泡式で水平と,垂直と、４５度を計るのみで、中間の角度は勘に頼って工事施工をしてきた。したがって勘が狂った場合は工事のやり直しを余儀なくされるという問題点があった。また、設計者が工事の結果を検査するとき、傾斜については何度あるのかを検査する方法がないので、傾斜について実際上の検査はしていない現状である。それは、簡単に任意の角度を測定できる器具がなかったからである。
【０００４】
例えば床面の傾斜は２度がよいと分かっていれば、設計の段階でそれを明示でき、施工のときも本発明の浮力軸受け水準器を使って、計測的な施工をすることができ,また検査のときも同様に前記水準器を使って、工事をチェックできるので、工事の品質を著しく高めることが出来る。
【０００５】
先に述べた目盛水準器（実開平０７−００２８３９）は任意の角度を測定する機能は持っているが、例えば１度のような微小な角度を測定しようとすると、小突起による摩擦によって、内シリンダーは微小な角度変移がスムースにできないため、感度が悪いという問題点があった。
【０００６】
また、先に述べた目盛水準器（実開平０７−００２８３９）は、外シリンダーの内壁に小突起を設けて内シリンダーがそのシリンダー内の中央に位置するようになっているので、大量生産をする際、小突起をシリンダーの内壁に接着する作業は、均等な品質を維持すのが困難で、大量生産できないという問題点があった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の問題を解決するために,浮力と重力のバランスによって軸に重力の負荷を受けない浮力軸受け（８，９）を設け、内シリンダーを外シリンダーの中央に位置させることを可能にし、且つ小突起を排除することによって、摩擦力を除き微小な角度を円周上の変移に変換して、傾斜角を高感度で測定することを可能にし、また同時に大量生産と品質の安定を可能にした。
【０００８】
アルキメデスの原理によって,液体中の物体はその物体が排除した液体の重さだけの浮力を受けることは知られているが、物体が排除する液体が、本発明のように、物体の体積より極端に少ない場合でも、アルキメデスの原理がなりたつことを実験によって,確かめることが出来た。このことによって、内シリンダーは外シリンダーの中に完全に浮くことができ、軸は軸受けの中で数十ミクロンの距離をおいて位置し、浮力軸受けは重力の負荷をうけることなく、位置のみを維持する働きをする。
【０００９】
本発明による浮力軸受け目盛水準器により、土木建築の設計,施工、検査の各段階で傾斜を数量的に設計、施工、及び検査ができ、且つ土木建築現場の環境に耐えて使用できるものが提供できるようになる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態を実施例に基づき、図面を参照しながら説明する。図１において、外シリンダー（１）とその蓋を、射出成型によって作成する。外シリンダー（１）と蓋には円の中心に例えば径２．１ｍｍの軸受けを設けてある。
【００１１】
図１において、内シリンダー（２）とその蓋を、射出成型によって作成する。内シリンダー（２）と、蓋には円の中心に例えば径２ｍｍの軸を設けてある。
【００１２】
内シリンダーに錘を接着する。錘の重量は、内シリンダーと錘の重量の和が、内シリンダーの体積に液体の比重を乗じた重量に等しくなるように設定する。
【００１３】
内シリンダー（２）に蓋を接着し、内シリンダーの側面３６０度に１度に目盛った目盛を貼り付ける。
【００１４】
内シリンダー（２）を外シリンダーのなかに軸と軸受けを噛み合わせて取り付け、外シリンダーに蓋を接着し、外シリンダーの側面の小孔から、例えばシリコンオイルを注入する。前記錘の重量が正しければ,内シリンダーは外シリンダーのなかに完全に浮き、図３のように軸も軸受けの中に浮くようになる。
【００１５】
外シリンダー（１）と内シリンダー（２）との空隙は、例えば１ｍｍしかないのでその中に入れる液体の容積は内シリンダーの体積よりずっと小さいが、アルキメデスの原理は成立し、内シリンダーは液体の中に完全に浮くことができる。
【００１７】
外シリンダーと内シリンダーとからなるメータ部（６）を、水平版の上に置いたハウジング（７）に、目盛０度と基準線が重なるように固定して、完成する。（図６）
【００１８】
【発明の効果】
本発明は浮力軸受けに特色があり、以下に述べるような効果をもたらす。
【００１９】
測定の範囲について述べる。本発明の浮力軸受け目盛水準器は、水平,垂直,はもとより任意の傾斜角を３６０度読み取ることが出来る。したがって、土木建築における、床面はもとより、塀や柱、門柱などの傾き、橋梁の橋げたの傾き、階段の傾き、天井面の傾き、など、工事の際に水盛り等の面倒な手続きをすることなく、測定面に本発明の浮力軸受け目盛水準器を置くか又は沿えるだけで、０.５度の精度で、傾斜角を簡単に読み取ることが出来る画期的なものである。
【００２０】
傾斜角の計量的な利用について述べる。現在ビル等の大構造物においては、レーザーを利用した高価な測量器があるが、住宅や小規模の工事においては、適当な角度を計る測定器がない。したがって、設計士が住宅の工事完成後に検査に来ても、床面がどのくらいの傾斜角で仕上がっているか全く調べようがないから、調べていない。このようなとき,本発明の浮力軸受け目盛水準器を使うと、傾斜角が手軽に直読でき、必要があれば適当な指示を与えて,工事のやり直しもさせ得るのである。左官や、配管工はこの浮力軸受け目盛水準器を使うことによって,従来の勘に頼る工事から計測的な工事ができるようになり、設計士も設計の段階から,図面のうえで、床面などの傾斜角を何度と示すことが出来るようになり、工事全体がシステム的に品質向上する。
【００２１】
感度並びに読み取り精度について述べる。従来からある気泡型水準器は大きな曲率半径を持つガラス管に気泡を入れてあるので、一定の傾きに対して気泡の変移は大きい。即ち水平の測定だけに関していえば、感度はよいほうである。しかし図５のように、二つの線の中央に気泡があるかどうかは、人間の目で判断するので、読み取り誤差が大きいという欠点がある。本発明の浮力軸受け目盛水準器は、軸が軸受のなかに浮力と重力のバランスによって浮いているため、摩擦力や重力による負荷を受けることがないから、微小な角度の変化にたいして敏感に、円周上の変移を得る事が出来、高感度を実現できた。また、基準線と目盛の重なりによって目盛を読み取るので,読み取り精度がよい。また目盛と基準線の色は互いに補色を採用することにより、目盛が重なったとき色が変わることから、読み取り精度をいっそうよくしている。
【００２２】
浮力軸受けの発展的な利用について述べる。バイオテクノロジーやマイクロマシンの世界で,重力の方向との角度センサー、マイクロモータの軸受けとして、期待される。
【図面の簡単な説明】
【図１】外シリンダーと内シリンダを組み合わせたメーター部の側面図である。
【図２】メータ部の正面図である。
【図３】浮力軸受けの側面図である
【図４】。目盛と基準線の図である。
【図５】。気泡型水準器の気泡の図である。
【図６】浮力軸受け水準器の全体図である。
【符号の説明】
１外シリンダー
２内シリンダー
３錘
４目盛
５液体
６メーター部
７ハウジング
８軸受け
９軸
１０基準線
１１気泡

Claims

中心に軸受けを持つ外シリンダー（１）と、中心に軸を持つ内シリンダー（２）と、内シリンダーに設けた錘（３）目盛（４）と、内シリンダー、外シリンダーの間に充填した液体（５）とからなるメーター部（６）とー部を格納するハウジング（７）からなる浮力軸受け目盛水準器において、内シリンダー（２）は外シリンダー（１）の中の液体の浮力を受けて浮き、軸（９）と軸受け（８）は僅かな空隙を保持して、非接触軸受けを形成し、重力の負荷及び、軸と軸受け間の摩擦を殆ど受けない浮力軸受けを持つことを特徴とする浮力軸受け目盛水準器。