JPH02150707A

JPH02150707A - 水準器

Info

Publication number: JPH02150707A
Application number: JP30436888A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Ijiri; 和夫井尻; Tamotsu Nabeshi; 鍋師　有
Original assignee: AKATSUKI SEISAKUSHO KK; KYOTO PREF GOV
Current assignee: AKATSUKI SEISAKUSHO KK; KYOTO PREF GOV
Priority date: 1988-12-01
Filing date: 1988-12-01
Publication date: 1990-06-11

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、従来の気泡管式水準器に光学的。

電子的手段を付加して構成された新たな方式の水準器に
関する。

（従来の技術〕土木・建築作業において水平線や水平面を求めるための
器具として、従来より気泡管式水準器が一般に使用され
ている。この気泡管式水準器は、軸線に対して凹面状に
形成された管内面を有する気泡管の管内部に気泡と共に
液体を密封して、管外表面等に目盛りを付した簡単な構
成を有し、単独で或いは水準儀等の一部として用いられ
、気泡管内の気泡が管内中央に位置するかどうかをもっ
て簡単に水平か否かを調べることができるものである。

また、ロータリーエンコーダや磁気抵抗素子等を用いた
ディジタル式水準器も、一部では使用され始めている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、気泡管式水準器は、作業者が気泡管内に
おける気泡の位置を目視することによって水平か否かを
判定するものであるため。

測定誤差を生じ易く、また判定結果に個人差が出たりす
る。さらに、判断に迷うような場合などには、その測定
に時間を要するため、作業効率が悪くなったりする。

また、ディジタル式水準器は１機械的な可動部分を有し
ているため、機械的な振動や衝撃に弱く、土木・建築の
作業現場などでは使用に耐えられず、使用できる範囲が
限定される。

この発明は、従来の水準器における上記゛事情に鑑みて
なされたものであり、測定結果に誤差や個人差が出たり
することがなく、また瞬時に正確な測定結果を得ること
ができ、しかも機械的な振動やｍｓにも強くて床机な分
野で使用できる水準器を提供することを課題とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明は、上記課題を達成するための技術的手段とし
て、従来の気泡管式水準器に光学的、電子的手段を付加
することにより、水準器を次のように構成した。すなわ
ち、この発明に係る水準器は、透明素材からなり、軸線
に対して凹面状に形成された管内面を有する液封入管部
に。

気泡を閉じ込めた状態で液体を気密かつ液密に封入して
なる気泡管本体に、前記液封入管部の軸線と平行な取付
は平面を形設し、その取付は平面に、その長手方向にお
ける中心に対して左右対称に一対の受光素子を配設する
とともに、前記取付は平面に対し前記液封入管部を介在
して対向する側に取付は平面の前記中心に向かって光を
照射する光源を配設し、前記各受光素子からの出力信号
を比較して両出力信号の差分もしくは比率より水平線に
対する前記気泡管本体の傾きを演算する比較演算器、並
びにその比較演算器からの出力信号に基づいて外部へ測
定結果を報知する報知手段を設けて構成されている。

また、この発明の別の構成に係る水準器は、透明素材か
らなり、軸線に対して凹面状に形成された管内面を有す
る液封入管部に、気泡を閉じ込めた状態で液体を気密か
つ液密に封入してなる気泡管本体に、前記液封入管部の
軸線と平行な取付は平面を形設し、その取付は平面に、
その長手方向における中心に対して左右対称に一対の受
光素子を配設するとともに、前記取付は平面に対し前記
液封入管部を介在して対向する面を取付は平面と平行な
平面に形成してその平面を反射鏡面とし、取付は平面の
前記中心に前記反射鏡面に向かって光を照射する光源を
配設し、前記各受光素子からの出力信号を比較して両出
力信号の差分もしくは比率より水平線に対する前記気泡
管本体の傾きを演算する比較演算器、並びにその比較演
算器からの出力信号に基づいて外部へ測定結果を報知す
る報知手段を設けて構成されている。

上記各構成の水準器において、気泡管本体の液封入管部
に封入される液体は、着色液体とするのが好ましい。ま
た、比較演算器に、気泡管本体の液封入管部に液体と共
に閉じ込められた気泡の体積が温度によって変化するの
を補償するための温度補正回路を付設するようにしても
よいし、さらにまた、感度切換え回路を付設するように
してもよい。

〔作　　用〕

上記構成の水準器においては、光源から気泡管本体の取
付は平面の中心に向かって光を照射すると、照射された
光は、透明素材からなる気泡管本体を透過し、液封入管
部に封入された液体中を散乱しながら進み、液封入管部
に閉じ込められた気泡の部分を通過して、さらに透明な
気泡管本体を透過し、取付は平面に左右対称に配設され
た一対の受光素子の各々にその透過光が入射する。この
とき、気泡管本体が水平であると、各受光素子に入射す
るそれぞれの光量は等しくなるが、気泡管本体が傾いて
いると、各受光素子に入射するそれぞれの光量間に差異
が生じる。すなわち、気泡管本体が水平である場合には
、液封入管部の管内面が凹面状であるため、液封入管部
に閉じ込められた気泡が管内中央に位置するので、光源
から照射された光は、同一経路を進んで各受光素子に均
等に入射することになるが、気泡管本体が傾いている場
合には、気泡が管内中央から左右いずれかの方向へ移動
するので、気泡が片寄った側の受光素子に入射する光は
、気泡中を通過する距離が大きくなるので、その光量が
もう一方の側の受光素子に入射する光量よりも大きくな
る。そして、気泡管本体の傾きが大きくなるほど、気泡
の位置の片寄りの程度が大きくなり、従って両者の入射
光量の差も大きくなる０両受光素子に入射した光は、各
受光素子においてその光量に応じた大きさの電気信号に
それぞれ変換され、その各出力信号が比較演算器へ送ら
れる。そして、比較演算器において、両信号が比較され
て、両信号の差分もしくは比率より水平線に対する気泡
管本体の傾きが演算され、その比較演算器からの出力信
号に基づいて、測定結果が報知手段によって外部へ報知
される。

上記別の構成の水準器においては、光源から反射鏡面に
向かって光を照射すると、照射された光は、透明な気泡
管本体を透過し、液封入管部に閉じ込められた気泡の部
分を通過して、液封入管部に封入された液体中を散乱し
ながら進み、さらに気泡管本体を透過した後１反射鏡面
で反射され、再び気泡管本体波びに液封入管部内の液体
及び気泡の部分を通過して、取付は平面に配設された一
対の受光素子のそれぞれにその透過光が入射し、上記と
同様にして気泡管本体の傾きが検出され、その測定結果
が外部へ報知される。

気泡管本体の液封入管部に封入される液体を着色液体と
したときは、両受光素子によって検知される光量差がよ
り大きくなって、−Ｋｌ正確な測定が行なわれる。

また、比較演算器に温度補正回路を付設したときは、気
泡管本体の液封入管部に液体と共に閉じ込められた気泡
の体積が温度によって変化してもそれが補償され、測定
結果の信頼性が向上する６比較演算器に感度切換え回路を付設したときは、要求さ
れる精度に応じた測定作業を行なうことができ１便利で
ある。

〔実施例〕

以下、この発明の好適な実施例について図１０１を参照
しながら説明する。

第１図は、この発明に係る水準器の要部の構成の１例を
示す縦断面図、第２図及び第３図はそれぞれ、同じく別
の構成例を示す縦断面図、第４図は、この水準器の概略
構成を示すブロック図である。

第１図に示した水準器は、例えば透明なアクリル樹脂の
ような透明素材を用いて直方体等に形成し、内部に中空
の液封入管部１２を形設して気泡管本体ｌＯが構成され
ている。液封入管部１２の管内面は、液封入管部１２の
軸線に対して凹面状に形成されており、その液封入管部
１２に、浸透性及び揮発性を有する油性の、好ましくは
着色された液体１４が、気泡１４を閉じ込めた状態で気
密かつ液密に封入されている１以上の構成は。

従来の気泡管式水準器と差異は無い。

この水準器は、気泡管本体１０に、液封入管部１２の軸
線と平行な取付は平面１８が形設されている。そして、
その取付は平面１８に、その長手方向における中心に対
して左右対称に一対の受光索子２０．２２が配設されて
いる。受光素子２０．２２は、例えばフォトダイオード
或いはフォトトランジスタにより構成される。また、取
付は平面１８に対し液封入管部１２を介在して対向する
側に、取付は平面１８の中心に向かって光を照射する光
源２４が配設されている。光源２４は１例えば発光ダイ
オード（ＬＥＤ）からなる。

そして、各受光素子２０．２２は比較演算器２６に接続
されており、各受光素子２０，２２に光が入射するとそ
の光は電気信号に変えられ、その各出力信号が比較演算
器２６にそれぞれ送られるようになっている。比較演算
器２６においては、各受光素子２０．２２からの両出力
信号が比較され１両出力信号の差分もしくは比率より水
平線に対する気泡管本体１０の傾きが演算される。尚、
この比較演算器２６には、液封入管部１２に閉じ込めら
れた気泡１６の体積が温度によって変化するのを補償す
るための温度補正Ｕ路を付設するとよい。

さらに、比較演算器２６からの出力信号は、発光素子か
らなる表示部２８へ送られ、その測定結果が表示される
ようになっている。

第２図に示した水準器は、第１図に示した水準器を、そ
の上下を逆さにした構成のものである。また、第３図に
示した水準器は、気泡管本体１０′の取付は平面１８に
、一対の受光素子２０゜２２を左右対称に配設するとと
もに、両受光素子２０．２２間の位置にＬＥＤからなる
光源２４を配設し、取付は平面１８と液封入管部１２を
介在して対向する面を、取付は平面１８と平行な反射鏡
面３０とした構成を有する。

第５図は、上記気泡管本体、比較演算器等を内蔵した水
準器の外観構成の１例を示す斜視図である。この水準器
の下面は、内蔵されている気泡管本体の軸線方向と完全
に平行になるように平滑面に形成されている。また、表
示部２８は、それぞれＬＥＤによって構成された中央の
水平表示部３２及び左右の振れ角表示部３４．３６から
なり、水準器の傾きが水準点±α０の範囲内にあるとき
は、中央の水平表示部３２が点灯し、水準器の傾きが水
準点±α１の範囲外であるときは。

左右の振れ角表示部３４．３６のいずれか一方が、傾き
角度に比例した時間間隔で点滅するようになっている。

　３８，４０は、感度切換え用スイッチであり、この感
度切換え用スイッチ３８．４０により、最高で例えば水
準点±α：１／１００＠の検出感度（分解能）を有し、
その限度内において任意に水準点±α０の範囲を全頁し
て表示部２８における表示を行なうことができる。４２
は電源スィッチ、４４は電池ボックスである。

また、第６図に示した水準器は、第１図〜第３図に示し
たような気泡管本体を、互いに直角をなす位置関係で２
個内蔵しており、第５図に示した、水平表示部３２及び
左右の振れ角表示部３４、３６からなる表示部２８の他
に、それぞれＬＥＤによって構成された中央の垂直表示
部４８及び上下の振れ角表示部５０，５２からなる表示
部４６を備えている。５４は感度切換え用スイッチ、５
６は水平・垂直表示切換え用スイッチ、５８は電源スィ
ッチである。そして、被測定面が垂直であるかどうかを
測定しようとするときは、水平・垂直表示切換え用スイ
ッチ５６を切り換え、水準器を直立させてその下面を被
測定面に押し当て。

表示部４６の表示を見ることにより行なう、６０は、ス
ピーカであり１表示部２８の振れ角表示部３４．３６又
は表示部４６の振れ角表示部５０．５２の点滅状態と同
期してそれから断続音を発するようになっている。

上記の構成の水準器は、以下のように動作する。第１図
に示した気泡管本体ｌＯにおいて、光源２４から取付は
平面１８の中心に向かって光を照射すると、照射された
光は、気泡管本体１０を透過し、液封入管部１２に封入
された液体１４中を散乱しながら進み、気泡１６の部分
を通過して、さらに気泡管本体１０を透過し、その透過
光が一対の受光素子２０．２２にそれぞれ入射する。ま
た、第３図に示した気泡管本体１０′においては、光源
２４から照射され、気泡管本体ｌＯ′、液封入管部１２
の気泡１６の部分及び液体１４を通過した光は、反射鏡
面３０で反射され、その反射光が再び気泡管本体１０′
、液封入管部１２の液体１４及び気泡１６の部分を通過
して、その透過光が一対の受光素子２０．２２にそれぞ
れ入射する。そして１両受光素子２０．２２に入射した
光は、各受光素子２０．２２においてその光量に応じた
大きさの電流に変換され、その各出力信号が比較演算器
２６へ送られる。比較演算器２６では、両信号が比較さ
れて。

両信号の差分もしくは比率より水ｊｌ／、線に対する気
泡管本体１０の傾きが演算される。そして、比較演算器
２６から表示部２８へ信号が送られ、測定結果が、表示
部２８の水平表示部３２又は左右の振れ角表示部３４．
３６のいずれかによって点灯表示される。

この発明に係る水準器は、上記したような構成を有して
いるが、この発明の範囲は、上記説明並びに図面の内容
によって限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範
囲で種々の変形例を包含し得る。例えば、マイクロコン
ピュータやディジタル表示器を組み込むことにより、デ
ィジタル式水準器として構成することができる。

〔発明の効果〕

この発明は以上説明したように構成されかつ作用するの
で、土木・建築作業等において水平線や水平面を求める
に際し、この発明に係る水準器を使用するときは、測定
結果に誤差や個人差が出たりすることがなく、瞬時に正
確な測定結果を得ることができることから１作業の正確
さが保証されるとともに、作業効率が向上する。

また、この水準器は、機械的な可動部分がなく、機械的
な振動や衝撃に強いことから、床机な分野において使用
できるといった利点もある。

そして、この水準器の気泡管本体の液封入管部に封入さ
れる液体を着色液体とするときは、−層正確な測定が行
なわれるので、作業の正確さが一層向上する。

また、この水準器の比較演算器に温度補正回路を付設す
るときは、周囲の温度が変化してもそれが補償され、測
定結果の信頼性が向上する。

さらにまた、この水準器の比較演算器に感度切換え回路
を付設するときは、従来の気泡管式水準器に比べて便利
で使い易い。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明に係る水準器の要部の構成の１例を
示す縦断面図、第２図及び第３図はそれぞれ、同じく別
の構成例を示す縦断面図、第４図は、この水準器の概略
構成を示すブロック図、第５図は、この水準器の外観構
成の１例を示す斜視図。斜視図である。１０・・・気泡管本体、１４・・・液体、１８・・・取付は平面、２４・・・光源、２８．４６・・・表示部、第６図は。同じく別の例を示す１２・・・液封入管部、１６・・・気泡、２０．２２・・・受光素子、２６・・・比較演算器。３０・・・反射鏡面、第図第図

Claims

【特許請求の範囲】１、透明素材からなり、軸線に対して凹面状に形成され
た管内面を有する液封入管部に、気泡を閉じ込めた状態
で液体を気密かつ液密に封入してなる気泡管本体に、前
記液封入管部の軸線と平行な取付け平面を形設し、その
取付け平面に、その長手方向における中心に対して左右
対称に一対の受光素子を配設するとともに、前記取付け
平面に対し前記液封入管部を介在して対向する側に取付
け平面の前記中心に向かって光を照射する光源を配設し
、前記各受光素子からの出力信号を比較して両出力信号
の差分もしくは比率より水平線に対する前記気泡管本体
の傾きを演算する比較演算器、並びにその比較演算器か
らの出力信号に基づいて外部へ測定結果を報知する報知
手段を設けてなる水準器。２、透明素材からなり、軸線に対して凹面状に形成され
た管内面を有する液封入管部に、気泡を閉じ込めた状態
で液体を気密かつ液密に封入してなる気泡管本体に、前
記液封入管部の軸線と平行な取付け平面を形設し、その
取付け平面に、その長手方向における中心に対して左右
対称に一対の受光素子を配設するとともに、前記取付け
平面に対し前記液封入管部を介在して対向する面を取付
け平面と平行な平面に形成してその平面を反射鏡面とし
、取付け平面の前記中心に前記反射鏡面に向かって光を
照射する光源を配設し、前記各受光素子からの出力信号
を比較して両出力信号の差分もしくは比率より水平線に
対する前記気泡管本体の傾きを演算する比較演算器、並
びにその比較演算器からの出力信号に基づいて外部へ測
定結果を報知する報知手段を設けてなる水準器。３、気泡管本体の液封入管部に封入される液体が着色液
体である請求項１又は２記載の水準器。４、比較演算器に、気泡管本体の液封入管部に液体と共
に閉じ込められた気泡の体積が温度によって変化するの
を補償するための温度補正回路を付設してなる請求項１
ないし３のいずれかに記載の水準器。５、比較演算器に感度切換え回路を付設してなる請求項
１ないし４のいずれかに記載の水準器。