JP6116403B2

JP6116403B2 - 柱体の傾斜検出装置

Info

Publication number: JP6116403B2
Application number: JP2013137748A
Authority: JP
Inventors: 昭利南雲; 正明坂口; 道弘小椋; 明宏石関
Original assignee: シーキューブ株式会社; 株式会社ツール・ディポ
Priority date: 2013-07-01
Filing date: 2013-07-01
Publication date: 2017-04-19
Anticipated expiration: 2033-07-01
Also published as: JP2015010975A

Description

本発明は柱体の傾斜検出装置に関し、特にテーパ状柱体の傾斜方向や傾斜角度を検出するのに適した傾斜検出装置に関する。

テーパ状円柱体を垂直に立てるためのポール建柱垂直器が特許文献１に開示されている。これは、円柱状の柱体の両側面を挟着するための一対の固定アームを、アーム相互の間隔を調整自在に連結する連結体で連結し、固定アームにそれぞれ傾斜角度を検出する水準器（傾斜センサー）を設けた構造のものである。

特開平８−２１９７８５

しかし、上記従来のポール建柱垂直器では、固定アームやこれらを連結する連結体を要するため、柱体の径が大きくなるとこれに応じて上記垂直器（傾斜検出装置）全体の形状が大型になるという問題があった。

そこで、本発明はこのような課題を解決するもので、コンパクトな構造でテーパ状柱体の傾斜方向や傾斜角度を検出することが可能な傾斜検出装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本第１発明の柱体の傾斜検出装置は、柱体（Ｐ）の周方向の少なくとも二箇所で径方向対称位置の柱体（Ｐ）外周面に各一対設けられる傾斜センサー（１１，１３、１２，１４）と、各一対の前記傾斜センサー毎に、対をなす両傾斜センサーにより検出された傾斜角の差を算出する角度差算出手段と、各一対の傾斜センサーよりそれぞれ得られた角度差に基づいて、前記柱体（Ｐ）の傾斜方向と傾斜角度を検出する傾斜検出手段とを備える。

本第１発明においては、柱体の外周面に二対の傾斜センサーを配置するだけで良いから、従来のように固定アームやこれらを連結する連結体は不要であり、特に、柱体の外径が大きくなっても装置全体の大型化を避けることができる。そして、異なる径方向で各一対の傾斜センサーを設けたから、柱体の三次元空間内での傾斜方向および傾斜角度を検出することができる。

本第２発明の柱体の傾斜検出装置では、前記各傾斜センサー（１１〜１４）を前記柱体（Ｐ）の外周に巻回されるバンド体（２）に、これに沿って移動可能に装着する。

本第２発明によれば、バンド体を柱体に巻回することによって複数の傾斜センサーを容易に柱体に装着することができる。また、柱体から取り外した際には複数の傾斜センサーを重ねてこれの外周にバンド体を巻いておく等によって、装置全体をコンパクトに収納することができる。

本第３発明の柱体の傾斜検出装置では、傾斜表示器（４）をさらに設け、当該傾斜表示器は複数の点光源（５）を平面内に配置したもので、前記平面は、一対の傾斜センサー（１１，１３）を結ぶ方向を縦軸とするとともに、他の一対の傾斜センサー（１２，１４）を結ぶ方向を横軸として形成されており、前記一対の傾斜センサーおよび前記他の一対の傾斜センサーで得られる両角度差をそれぞれ前記縦軸および横軸にとってこれに応じた前記平面上の点光源を点灯させるように設定されている。

本第３発明によれば、柱体の三次元空間内での傾斜方向および傾斜角度を容易に確認することができる。

本第４発明の柱体の傾斜検出方法は、柱体の周方向の少なくとも二箇所で径方向対称位置の柱体外周面に傾斜センサーを各一対設け、各一対の傾斜センサー毎に、対をなす両傾斜センサーにより検出された傾斜角の差を算出し、各一対の傾斜センサーよりそれぞれ得られた角度差に基づいて、前記柱体の傾斜方向と傾斜角度を検出することを特徴とする。本第４発明によっても、本第１発明と同様の効果を得られる。

上記カッコ内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

本発明の傾斜検出装置によれば、コンパクトな構造でテーパ状柱体の傾斜方向や傾斜角度を正確に検出することができる。

柱体に装着した状態での傾斜検出装置の全体斜視図である。傾斜検出原理を示す概念図である。柱体から取り外した状態の傾斜検出装置の全体平面図である。傾斜表示器の正面図である。

なお、以下に説明する実施形態はあくまで一例であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が行う種々の設計的改良も本発明の範囲に含まれる。

図１に円形の柱体Ｐに装着された傾斜検出装置の外観を示す。柱体Ｐは装置装着部のみを仮想的に輪切りに切断して示してある。図１において、柱体Ｐの外周の四か所に傾斜センサー１１〜１４が配置されている。各傾斜センサー１１〜１４は角型のハウジングを有しており、柱体Ｐの外周面に内側面（正確には内側面に設けた複数の突起）が当接して位置しているとともに、その外側面にはそれぞれ「Ａ」〜「Ｄ」の各傾斜センサー１１〜１４を識別するための文字が付してある。また、各傾斜センサー１１〜１４のハウジングの上面には「ＵＰ」の表示が付されて、こちらの面を上方に向けて柱体Ｐに装着すべきことが示されている。

これら傾斜センサー１１〜１４は、柱体Ｐの周方向の二箇所で径方向対称位置の柱体Ｐの外周面に各一対が位置するように設けられている。本実施形態では図１に示すように各一対の傾斜センサー１１，１３と１２，１４を結ぶ直線が柱体Ｐの中心Ｏを通って互いに９０度の角度をなしているが、９０度とする必要はなく、任意の角度で良い。傾斜センサーとしては例えば加速度センサー（Kionix社製ＫＸＲ９４−２０５０）が利用でき、重力加速度方向あるいはこれと垂直な水平方向に対する傾斜角を測定することができる。

径方向対称位置に一対の傾斜センサー１１，１３と１２，１４が位置していることによって、電柱や電話柱のようなテーパ状の柱体Ｐの傾斜角を測定することができる。これを図２で説明する。図２（１）は水平線Ｈに対して角度θでテーパのついた柱体Ｐが垂直に立てられている状態を示し、柱体Ｐの軸線Ｘは垂直線Ｌと一致し、水平線Ｈと９０度の角度をなしている。この場合、径方向対称位置にある傾斜センサーで検出される角度はテーパの勾配角に等しいθである。

柱体Ｐが、一対の傾斜センサーを含む垂直面内で角度αだけ傾斜すると、一方の傾斜センサーの検出角度はθ＋αとなり、他方の傾斜センサーの検出角度はθ−αとなる。そこで、傾斜センサーの検出角度の差をとり、これを２で除した下式（１）によって、柱体Ｐにテーパがついていてもその勾配角に無関係に柱体Ｐの垂直線Ｌからの傾斜角αを検出することができる。
｛（θ＋α）−（θ−α）｝／２＝α…（１）

柱体Ｐの三次元空間での傾斜方向および傾斜角を知るためには、上記と同様の一対の傾斜センサーを他の径方向対称位置にも一対設ける必要があり、結局、図１に示すように、柱体Ｐの外周の四か所に傾斜センサー１１〜１４を配置することになる。そしてこの場合、上記各一対の傾斜センサー１１，１３と１２，１４を設けたいずれの方向でも傾斜角αが０度になれば、柱体Ｐは三次元的に鉛直姿勢となる。

上記四つの傾斜センサー１１〜１４は図１に示すように、これらの背後の取付金具（図示略）によってベルト体２にこれに沿って摺動可能に取り付けられている。したがって収納時には図３に示すように、各傾斜センサー１１〜１４をベルト体２に沿って互いに隣接するように移動させ、これらを重ねてベルト体２でこれらを包むように巻いておくことで、コンパクトに収納することができる。

傾斜センサー１１〜１４を柱体Ｐに装着する場合には、ベルト体２を柱体Ｐの周囲に巻回してこれをバックル２１で緊着した後、ベルト体２に摺動可能に保持された傾斜センサー１１〜１４をそれぞれ、各一対の傾斜センサー１１，１３と１２，１４が径方向の対称位置に来るように適宜位置へ移動させる。

各傾斜センサー１１〜１４の出力信号はケーブル３によって傾斜表示器４に送られる。傾斜表示器４の正面図を図４に示す。傾斜表示器４の矩形のハウジングには、表面上部に矩形の表示部４１が形成されて、ここに８行８列で複数のＬＥＤ点光源５が配置されている。表示部４１の縦軸方向は傾斜センサー「Ａ」１１と傾斜センサー「Ｃ」１３を結ぶ方向での柱体Ｐの傾斜角αの大きさを示しており、また、表示部４１の横軸方向は傾斜センサー「Ｂ」１２と傾斜センサー「Ｄ」１４を結ぶ方向での柱体Ｐの傾斜角αの大きさを示している。なお、傾斜表示器４のハウジング表面には電源スイッチ４２が設けられている。

傾斜表示器４のハウジング内にはマイコン（マイクロコンピュータ）が設けられており、当該マイコンによって上記各傾斜センサー１１〜１４からのアナログ信号をデジタル信号に変換した後、上式（１）の演算を行って、傾斜センサー「Ａ」１１と傾斜センサー「Ｃ」１３を結ぶ方向および傾斜センサー「Ｂ」１２と傾斜センサー「Ｄ」１４を結ぶ方向でのそれぞれ柱体Ｐの傾斜角αの大きさを算出している。

また、ハウジング内には点光源駆動回路が設けられて、傾斜センサー「Ａ」１１と傾斜センサー「Ｃ」１３を結ぶ方向での上記傾斜角αが１°以下から１°を経て３°までの間で傾斜センサー「Ｃ」１３の方向へ大きくなると、これに応じて表示部４１の上半４行の点光源５が選択され、一方、上記傾斜角が１°以下から１°を経て３°までの間で傾斜センサー「Ａ」１１の方向へ大きくなると、これに応じて下半４行の点光源５が選択されるようになっている。

さらに、上記点光源駆動回路によって、傾斜センサー「Ｂ」１２と傾斜センサー「Ｄ」１４を結ぶ方向での柱体Ｐの傾斜角αが１°以下から１°を経て３°までの間で傾斜センサー「Ｂ」１２の方向へ大きくなると、これに応じて表示部４１の右半４列の点光源５が選択され、一方、傾斜角が１°以下から１°を経て３°までの間で傾斜センサー「Ｄ」１４の方向へ大きくなると、これに応じて左半４列の点光源５が選択されるようになっている。この結果、点光源駆動回路で選択された行と列の交点の点光源５に電源が供給されてこれが点灯させられる。なお、点光源５は図４の黒色で示した中心部の４個を青色とし、他は赤色としてある。

例えば表示部４１において図４の斜線を付した点光源５が点灯した場合は、傾斜センサー「Ａ」１１と傾斜センサー「Ｃ」１３を結ぶ方向での柱体Ｐの傾斜角αが正方向へ１°程度で、かつ傾斜センサー「Ｂ」１２と傾斜センサー「Ｄ」１４を結ぶ方向での柱体Ｐの傾斜角αが正方向へ２°程度であることを示している。そこで、表示部４１を見ながらその中心部の点光源５が点灯するように柱体Ｐの姿勢を変更すれば、柱体Ｐは傾斜センサー「Ａ」１１と傾斜センサー「Ｃ」１３を結ぶ方向および傾斜センサー「Ｂ」１２と傾斜センサー「Ｄ」１４を結ぶ方向のいずれにおいても傾斜角αが１°以下となって、ほぼ鉛直姿勢になる。

なお、本実施形態では傾斜センサー「Ａ」１１と傾斜センサー「Ｃ」１３を結ぶ方向および傾斜センサー「Ｂ」１２と傾斜センサー「Ｄ」１４を結ぶ方向のいずれにおいても正方向ないし負方向で傾斜角が１°以下になれば、中心部の４つの緑色の点光源５を一斉に点灯させるように点光源駆動回路を設定してある。これにより、柱体Ｐがほぼ鉛直姿勢になったことを容易に認識することができる。

本実施形態における上記傾斜表示器は特に、建てられた柱体が鉛直姿勢になったことを簡易かつ確実に知るために工夫されたものであるが、傾斜表示器としてはこれに限られず、傾斜方向ないし傾斜角度をより精密に表示するものとしても良い。また、上記実施形態では傾斜センサーを周方向の二箇所で各一対設けたが、周方向の三箇所以上で各一対設けるようにしても良い。さらに、上記実施形態では、各傾斜センサーをバンド体で一体に柱体に装着しているが、各傾斜センサーを磁石体等によってそれぞれ個別に柱体に取り付けるようにしても良い。

１１，１２，１３，１４…傾斜センサー、２…バンド体、４…傾斜表示器、５…点光源、Ｐ…柱体。

Claims

柱体の周方向の少なくとも二箇所で径方向対称位置の柱体外周面に各一対設けられる傾斜センサーと、各一対の前記傾斜センサー毎に、対をなす両傾斜センサーにより検出された傾斜角の差を算出する角度差算出手段と、各一対の傾斜センサーよりそれぞれ得られた角度差に基づいて、前記柱体の傾斜方向と傾斜角度を検出する傾斜検出手段とを備える柱体の傾斜検出装置。
前記各傾斜センサーを前記柱体の外周に巻回されるバンド体に、これに沿って移動可能に装着した請求項１に記載の柱体の傾斜検出装置。
傾斜表示器をさらに設け、当該傾斜表示器は複数の点光源を平面内に配置したもので、前記平面は、一対の傾斜センサーを結ぶ方向を縦軸とするとともに、他の一対の傾斜センサーを結ぶ方向を横軸として形成されており、前記一対の傾斜センサーおよび前記他の一対の傾斜センサーで得られる両角度差をそれぞれ前記縦軸および横軸にとってこれに応じた前記平面上の点光源を点灯させるように設定されている請求項１又は２に記載の柱体の傾斜検出装置。
柱体の周方向の少なくとも二箇所で径方向対称位置の柱体外周面に傾斜センサーを各一対設け、各一対の傾斜センサー毎に、対をなす両傾斜センサーにより検出された傾斜角の差を算出し、各一対の傾斜センサーよりそれぞれ得られた角度差に基づいて、前記柱体の傾斜方向と傾斜角度を検出することを特徴とする柱体の傾斜検出方法。