JPH0244369B2

JPH0244369B2 - Atsusakeisokusochi

Info

Publication number: JPH0244369B2
Application number: JP12066783A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Hayashi; Masaharu Kita
Original assignee: Sunstar Engineering Inc
Current assignee: Sunstar Engineering Inc
Priority date: 1983-07-01
Filing date: 1983-07-01
Publication date: 1990-10-03
Anticipated expiration: 2003-07-01
Also published as: JPS6013209A

Description

【発明の詳細な説明】〔技術分野〕本発明は、建築物のコンクリートパネル等の間
に充填されるシーリング材等の厚さを計測するの
に用いられる厚さ計測装置に関する。

〔従来技術〕

建築物の施工において、レンガやコンクリート
ブロツク等を組積する場合、接合部分には、各ブ
ロツクの熱膨張・収縮あるいはそりによつて応力
が作用するので、この応力を軽減する為に目地が
形成される。また組積する部材の仕上り寸法誤差
を吸収する目的からも目地が形成される。

この目地部分をシールするために、第１図に示
すように、コンクリート１の間の目地２に、発泡
材にてなる充填材３を充填することが行なわれ
る。充填材３は、表面側のシーリング材３ａと基
材３ｂの２層で構成される。シーリング材３ａ
は、外観と強度上の問題から、密度の高い高価な
材料が用いられ、また、内側基材３ｂは、密度が
低い多孔性の材料が用いられる。

この種の充填材３は、シーリング材３ａが一定
以上の厚さを必要とするが、この充填材３が目地
２に充填された後ではコンクリート１で囲まれて
しまうので、シーリング材３ａの厚さを目視で計
ることはできない。

その為、従来では、超音波厚さ計等を使用して
シーリング材３ａの厚さを計測することが試みら
れたが、シーリング材３ａが粘性に富んでおり計
測できなかつた。この為、従来では、精度および
経済性が悪い破壊試験が、シーリング材３ａの厚
さを計測する唯一の方法であつた。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、従来の破壊試験によらなくて
も、目地に充填される部材のように、少なくとも
２つの材料を重ねて形成された部材の一方の材料
の厚さを正確かつ容易に計測できる厚さ計測装置
を提供することにある。

〔発明の要点〕本発明は、自己加熱機能を有する感熱素子を先
端に有する計測針と、この計測針を保持しかつ軸
方向へ移動させて上記部材に挿入しかつ復帰させ
る往復移動機構と、上記感熱素子の出力信号が変
化したことを検出する検出回路と、上記計測針の
部材への挿入長さを表示する表示手段とを備えこ
の表示手段、上記往復移動機構、および上記検出
回路とたとえばピストル形状の装置本体に収納す
るとともに上記部材の表面に圧接されるようにこ
の装置本体の外部に装着されたあて部材とを備え
あて部材を計測部材に押しあてて、計測針を計測
部材に挿入して、計測針の先端の感熱素子が２つ
の材料の境界を通過する時点で、各材料の熱伝導
率に依存する感熱素子の出力信号が変化するのを
検出して、その時の計測針の挿入長さを材料の厚
さとして表示して、材料を破断することなく材料
の厚さを正確かつ容易に計測できるようにしたも
のである。

〔厚さ測定の原理〕

この発明においては、サーミスタのような自己
加熱性を有する温測素子を検知針に装着し、適宜
な速度で計測すべき部材に挿入する。たとえば前
述の充填材の場合、シーリング部材３ａは密度が
高く熱伝導率が低いので、サーミスタの放熱は小
さく、したがつてサーミスタは高温になる。この
サーミスタが熱伝導率の高い基材３ｂに進入する
と、放熱が大となつて、サーミスタの温度は低下
する。

それ故、サーミスタの測温信号を検出して、そ
の出力が急に変化する時点が、シーリング材３ａ
と基材３ｂとの境界を通過した時点である。した
がつて、サーミスタの測温信号が急変した時点で
の検知針の充填材への挿入長さから、シーリング
材の厚さを知ることができる。

〔発明の実施例〕

第２図において、概略ピストル形状の測定器本
体１０内に固定されたシヤーシ１１には軸受１
２，１３を介してネジ棒１４が、該ネジ棒の軸方
向に摺動可能に支持され、ネジ棒１４の先端は測
定器本体１０の前側に突出しており、この先端に
は詳細後述のチヤツク３１を介して、注射針状の
検知針１６が着脱自在に装着されている。

軸受１２と１３との間には、ネジ棒１４のネジ
山１４ａに対応するネジを内径に形成した回転ボ
ス１７がこのネジ棒１４に回転自在に嵌め込まれ
ている。

一方ネジ棒１４の後部にはピン１９がネジ棒の
軸に対して垂直方向に固定され、このピン１９は
軸受１３を縦割にするようにかつ軸方向に延びる
ように形成されたスロツト２０に、軸方向には可
動にかつネジ棒１４の回転を阻止するように係合
している。

シヤーシ１１には電動モータ２１が固定され、
このモータ２１の出力軸に装着されたピニオン２
２のギヤ２２ａは回転ボス１７に形成されたギア
１７ａと係合している。

上記の構成により、モータ２１が回転すると、
ピニオン２２と係合している回転ボス１７が回転
する。この回転ボス１７の回転は、その内径に設
けたネジ１７ｂを介して、ネジ棒１４に伝達され
る。一方、ネジ棒１４は、ピン１９がスロツト２
０に嵌合されているので、回転ボス１７の回転に
より、ネジ棒１４は、第２図上左右方向に移動す
る。

測定器本体１０の前方、即ち検知針１６側に
は、検知針１６の進行方向に対して直角な方向に
延在する角棒状の当て板２３が、支柱２４を介し
て本体１０に固定されている。

支柱２４は当て板２３にネジによつて固定され
るとともに、ボルトとナツトの形式でシヤーシ１
１に固定される。

検知針１６は、当て板２３に形成した孔２３ａ
を貫通して移動できるように構成されている。

検知針１６は、第５図と６図に詳細に示すよう
に、先端を斜切した比較的硬質の金属にてなるパ
イプ２６にてなり先端にサーミスタ２７を、上記
パイプ２６に対して非接触となるように絶縁被覆
リード線２８を含めて接着剤等により固定したも
のである。

なお２９ａはサーミスタ２７と絶縁被覆リード
線２８を固定するための断熱材にてなるスペーサ
である。

なおサーミスタ２７の近辺の放熱特性を改良す
るためにパイプ２６に第７図に示すように孔２９
ｂを形成してもよい。

第８図と第９図は検知針の取付構造を示してお
り、ネジ棒１４の先端に固定したチヤツク本体３
１にはネジ３２が形成されるとともに、リード線
通過用のみぞ３３が形成されている。そして検知
針１６の後端面１６ａをチヤツク本体３１の前面
に押し当てて、サーミスタ２７に接続されたリー
ド線３４をみぞ３３に嵌め込み、キヤツプ３５を
検知針１６の先端側からこの検知針１６に被せ
て、キヤツプ３５のネジ３６をチヤツク本体３１
のネジ３２にねじ込むことにより、検知針１６の
着脱自在にネジ棒１４に固定することができる。
リード線３４はチヤツク３１の下部から外方へ引
き出される。そしてリード線３４の先端のプラグ
３７を測定器本体１０に設けたジヤツク３８に押
し込むことによりサーミスタ２７を後述の検出回
路に接続することができる。

再び第２図において、４０はネジ棒１４、した
がつて検知針１６の前進端を制限するリミツトス
イツチである。リミツトスイツチ４０は、Ｌ字形
状の移動板４１の側面に取り付けられ、移動板４
１は、測定器本体１０の上面に固定された位置決
め板４２と係合している。位置決め板４２を移動
板４１の一端に設置されたカツプ状のボール受け
４３と移動板４１の下面とに挾みながら、ネジ棒
１４と同一方向へ移動可能に支持されている。ボ
ール受け４３の内部には、スプリング４４が挿入
されている。スプリング４４の上部には、スチー
ルボール４５が置かれており、スチールボール４
５は、スプリング４４に力が作用していない時
に、ボール受け４３の上面から半分だけ突出す
る。位置決め板４２には、スチールボール４５と
嵌合する移動板ロツク用の開孔４６ａ，４６ｂ，
４６ｃが、３箇所に形成されている。

以上の構成により、移動板４１を手動で移動さ
せると、開孔４６ａ，４６ｂ，４６ｃのいずれか
に嵌合していたスチールボール４５が、位置決め
板４２の下面に押されて、ボール受け４３の内部
に押し込まれる。そして、別の開孔ガスチールボ
ール４５の上方にくると、スプリング４４の復帰
力によりスチールボール４５が１つの開孔に嵌合
するので、移動板４１は、その位置でロツクされ
る。

一方、リミツトスイツチ４０のレバー４０ａ
は、ネジ棒１４が所定の位置まで左進したとき、
ピン１９と係合してリミツトスイツチ４０が作動
して後述の制御回路に信号が与えられ、モータ２
１の回転方向を切り換えて、ネジ棒１４を図上右
方向へ引き戻す。

こうして、ネジ棒１４が第２図上左方向へ移動
しすぎることがないので、検知針１６が目地２へ
必要以上に挿入されて、その先端のサーミスタ２
７が破損することが防止される。また、検知針１
６が所定長さまで挿入されると自動的に復帰され
るので、計測時間が短縮される。検知針１６の最
大挿入長さは、上述のように移動板４１を移動さ
せて、レバー４０ａとピン１９との当接位置を変
えることにより、調整することができる。

４８は、検知針１６のゼロ位置（スタート位
置）設定用のリミツトスイツチである。リミツト
スイツチ４８のレバー４８ａは、ネジ棒１４の終
端のピン１９と係合するようになつている。この
係合位置は、検知針１６の先端が、当て板２３の
前面に合致する時点に、レバー４８ａがピン１９
に押されて、リミツトスイツチ４８の接点が切り
換わり、ネジ棒１４の右進が停止して検知針１６
のゼロ位置が設定される。なお、このゼロ位置設
定には、圧電スイツチや光電スイツチ等の他の手
段を用いてもよい。

このようにして、サーミスタ２７が小型である
にもかかわらず、そのゼロ位置がばらつきなく設
定され、測定誤差を小さくできる。

５０は操作レバー、５１は操作レバー５０を引
き金のようにして引くことにより動作するマイク
ロスイツチである。マイクロスイツチ５１が動作
するとモータ２１が起動してネジ棒１４が左行し
始める。

５２はモータ２１の回転量をデイジタルデータ
として出力するエンコーダ、５３は測定器本体１
０の後面に目視できるように設けた数字表示器で
あり、この数字表示器５３はネジ棒１４の左方向
への移動量を示す。５４は電源スイツチ、５５は
詳細後述の電気回路が配線された基板である。

第１０図は制御回路を示す。

第１０図において、検知針１６の先端に位置す
るサーミスタ２７は、リード線３４を介して、比
較検知回路６０へ接続されている。そして、比較
検知回路６０では、サーミスタ２７の急激な温度
変化が、その抵抗変化より検出される。６１は、
モータ２１に接続され、モータ２１を制御するモ
ータ制御回路である。モータ２１のエンコーダ５
２は、分周器６２へ接続されている。そして、エ
ンコーダ５２は、モータ２１の回転数に比例した
周波数f₀を有する信号を、分周器６２へ送出す
る。

分周器６２は、比較検知回路６０と数値表示回
６３とへ接続されている。そして、分周器６２で
は、エンコーダの周波数f₀が適宜に分周され、こ
の分周された周波数f₁にて、比較タイミングパル
スが、比較検知回路６０へ送出される。また、数
値表示回路６３には、異なる分周周波数f₂にて、
歩進パルスが分周器６２より入力される。そし
て、数値表示回路６３は、歩進パルスを入力され
る毎に、表示器５３の表示を最小単位、たとえば
0.1mmだけ歩進させる。

第２図において、モータ２１とピニオン２２と
を連結する低速ギヤ機構９０は、モータ２１の回
転を減速して回転ボス１７へ伝達する。その場合
に、低速ギヤ機構９０は、実際に、検知針１６が
たとえば0.1mmだけ挿入される毎に歩進パルスが
１個分周器６２より出力されるように構成されて
いる。

比較検知回路６０は、数値表示回路６３とモー
タ制御回路６１とへ接続されている。そして、比
較検知回路６０がサーミスタ２７の温度の急変を
検知すると、数値表示回路６３は、表示器５３の
歩進を停止して、その時の検知針１６の充填材３
への挿入長さを表示する。また、その時、モータ
制御回路６１は、モータ２１を高速で逆回転させ
て、検知針１６を高速で復帰させる。

挿入長さ制限用リミツトスイツチ４０と始動用
マイクロスイツチ５１とは、モータ制御回路６１
に接続されている。そして、始動用のレバー５０
が操作されてマイクロスイツチ５１がオンされる
と、モータ２１は、モータ制御回路６１によつて
低速にて順回転を開始し、ネジ棒１４と検知針１
６を低速で前進（第２図上左方向）させる。リミ
ツトスイツチ４０がオンとなるとモータ２１を高
速の逆回転へ切り換えて、ネジ棒１４を高速にて
復帰させる。

ゼロ位置設定用のリミツトスイツチ４８は、モ
ータ制御回路６１と数値表示回路６３とへ接続さ
れている。そして、ネジ棒１４の復帰時に、検知
針１６の先端が当て板２３の前面に達して、リミ
ツトスイツチ４８がオンされると、数値表示回路
６３は、表示器５３の表示をゼロにリセツトする
とともに、モータを停止させる。

第１１図は比較検知回路６０の詳細な一例を示
す。比較検知回路６０において、サーミスタ２７
は、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３とともにブリツジを形
成する。抵抗Ｒ１とサーミスタ２７との接続点Ａ
は、演算増幅器op１の反転入力端子に接続され
るとともに、抵抗R₂と抵抗R₃の中継点Ｂは、演
算増幅器op１の非反転入力端子に接続される。
そして、サーミスタ２７の抵抗R_sの変化が、演
算増幅器op１において、接続点Ａの電位V_Aと接
続点Ｂの電位V_Bとの間の電位差V_B−V_Aとして検
出され、電位差V_B−V_Aが、演算増幅器op１から
出力される。

SHは、入力端子が演算増幅器op１の出力端子
に接続されたサンプルホールド回路であり、サン
プルホールド回路SHは、分周器６２から入力さ
れたタイミングパルスにしたがつて一定時間毎
に、入力端子に印加されている電圧V_B−V_Aをサ
ンプルして、次のサンプル時点まで、サンプルし
た電圧をその出力端子に保持する。

サンプルホールド回路SHの出力端子は、演算
増幅器op２の反転入力端子に接続されるととも
に、演算増幅器op２の非反転入力端子には、演
算増幅器op１の出力端子が接続される。そして、
演算増幅器op２では、電圧V_B−V_Aとそのサンプ
ルリング電圧とが比較されて、電圧V_B−V_Aの変
化率が検出される。演算増幅器op２の出力端子
は、モータ制御回路６１と数値表示回路６３とへ
接続されている。

以上の回路構成において、検知針１６が充填材
３に挿入されていない時、第１１図のブリツジの
端子Ｃに所定電圧V_cが印加され、サーミスタ２
７が自己発熱を開始しても、この熱はすべて空気
中に放熱される。その結果、サーミスタ２７の温
度が変化しないので、その抵抗R_sは一定であり、
第１２図に示すように、演算増幅器op１の出力
電圧V_B−V_Aは一定となる。

次に、電源スイツチ５４がオンされると、表示
器５３が適宜な数値を表示して、表示管が正常で
あることを計測者に報知する。すると、計測者
は、充填材３のシーリング材３ａ表面に当て板２
３の前面を当接させた状態にて測定装置本体１０
を手で保持する。そして、操作レバー５０が引か
れると、マイクロスイツチ５１がオンとされて、
表示器５３は「000」を表示する一方、モータ制
御回路６１がモータ２１を低速で正回転させる。
モータ２１の回転が回転ボス１７に伝達されて、
ネジ棒１４と検知針１６が、第２図上左方向へ１
mm／秒程の低速にて移動する。検知針１６の先端
が、シーリング材３ａに挿入される。そして、検
知針１６の先端がある単位長さ、たとえば0.1mm
だけ移動する毎に、分周器６２が数値表示回路６
３へ歩進パルスを送出する。そして、数値表示回
路６３が、この歩進パルスにしたがつて、表示器
５３の表示をゼロからたとえば0.1mmずつ歩進さ
せて、検知針１６の前進距離を表示する。

こうして、検知針１６がシーリング材３ａに挿
入されると、シーリング材３ａの熱伝導率は低い
ので、放熱量が少なく、サーミスタ２７の温度が
自己発熱により上昇し、その抵抗R_sが減少する。
その結果、Ａ点の電位V_Aが低下し、演算増幅器
op１の出力電圧V_B−V_Aが増大する。

一方、分周器６２は、サンプルホールド回路
SHへタイミングパルスを送出する。そして、サ
ンプルホールド回路SHの出力は、タイミングパ
ルスが立上るまでは、演算増幅器op１の出力の
前のサンプル電圧を保持し、タイミングパルスが
立上ると、その時点の演算増幅器op１の出力電
圧がサンプルされて、その電圧が保持される。

したがつて、サーミスタ２７がシーリング材３
ａ中にある時は、第１２図に示すように、サンプ
ルホールド回路SHの出力は、常に演算増幅器op
１の出力以下となる。その結果、増幅器op１の
出力からサンプルホールド回路SHの出力を減算
する演算増幅器op２の出力は、正となる。

次に、検知針１６の先端が基材３ｂに達して、
基材３ｂ中に進入すると、その熱伝導率はシーリ
ング材３ａよりも高く、サーミスタ２７の放熱量
が多くなるので、サーミスタ２７の温度が低下す
る。その結果、サーミスタ２７の抵抗R_sが増大
して、電位V_Aが上昇するので増幅器op１の出力
電圧V_B−V_Aが減少する。

したがつて、サーミスタ２７が基材３ｂ中にあ
る時は、サンプルホールド回路SHの出力は、常
に増幅器op１の出力以上となり、増幅器op２の
出力が負となる。比較検知回路６０の出力電圧が
正から負で変化すると、数値表示回路６３は表示
器５３の歩進を停止して、その時点の表示値を保
持する。この表示値を読みとることにより、シー
リング材３ａの計測厚さを知ることができる。

また、その時点以降は検知針１６を挿入する必
要がないので、モータ制御回路６１は、比較検知
回路６０からの信号によりモータ２１を、若干順
回転させたのち、高速にて逆回転させる。そし
て、ネジ棒１４が、迅速に第２図上右方向へ移動
して、ゼロ位置まで復帰すると、再びリミツトス
イツチ４８がオンされる。すると、モータ制御回
路６１は、モータ２１を若干逆回転させたのち停
止させて、計測が終了する。

なお、上述の計測において、サーミスタ２７が
損傷して、比較検知回路６０の出力電圧がいつま
でも立ち下がらない時には、検知針１６が、前述
したように、所定の制限長さまで挿入されると、
リミツトスイツチ４０がピン１９によつてオンさ
れて、モータ２１が逆回転して、ネジ棒１４と検
知針１６は右方へ復帰する。この挿入制限長さ
は、移動板４１の位置を調整することによつて、
シーリング材３ａの厚さより大きく設定される。

なお、検知針１６に、第８図に示すように目盛
７０を表示しておくことによつて、目測により検
知針の挿入長さを知ることができる。

また、当て板２３をシーリング材３ａの表面に
押圧することによつて、検知針１６をシーリング
材３ａに押込む際に、シーリング材３ａが不要に
凹むのを防ぎ、検知針１６の挿入を容易にする。

また、充填材３の設置方向等によつて、検知針
１６を挿入した跡に、地面に対して水平な残存孔
が形成される。すると、雨水等が、この残存孔に
侵入して、残留する。そのため、部材が腐蝕され
やすくなる恐れがある。このような部材に対して
は、第１３図に示すような装置を用いればよい。

第１３図において、当て板２３は、検知針１６
の挿入方向に対して傾けて、支柱２４を介して本
体１０に固定されている。この構成により、当て
板２３を充填材３の表面に当てると、検知針１６
は、水平面から傾いて充填材３に挿入される。し
たがつて、挿入した孔は、地面に対して斜め上方
向へ傾く。そのため、雨水がこの孔を溜ることな
く流れ落ちるので、部材の品質が保たれる。な
お、検知針１６は、充填材３の表面に対して傾い
て挿入される。それ故、シーリング材３ａの厚さ
を知るために、検知針１６の挿入長さは、充填材
３の表面に垂直な方向へ斜影した長さに電気的に
換算され、この垂直方向の挿入長さが、表示器５
３によつて表示される。

なお、本発明は、上述したような目地２に充填
されたシーリング材３ａの厚み計測だけでなく、
熱伝導率が異なる複数の材料を重ねて形成された
部材の各材料の厚みを計測するのに広く用いるこ
とができる。

〔発明の効果〕

以上に詳述したように、本発明によれば、感熱
素子を先端に有する検知針を往復移動機構に装着
して、当て部材を計測部材に圧接して、検知針を
その軸方向へ計測部材に挿入して、計測部材の各
材質の熱伝導度に依存する感熱素子の出力信号が
急変したことを検出することにより、計測すべき
材質の厚さを測定するようにしたので、施工済み
のシーリング材やコンクリート等を破壊すること
なく、目地に充填された充填材のシーリング材の
厚みを正確かつ容易に計測できる厚さ計測装置を
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はコンクリートブロツクの接合部に設け
られた目地を示す断面図、第２図は本発明の一実
施例による計測装置本体を示す断面図、第３図は
第２図の背面図、第４図は第２図をAA破断線で
破断した断面図、第５図は同実施例に用いられる
検知針の一例を示す断面図、第６図は第５図の側
面図、第７図は検知針の他の例を示す側面図、第
８図は検知針とネジ棒との連結関係を示す分解
図、第９図は第８図のチヤツク本体の正面図、第
１０図は本発明に用いられる電気回路の一実施例
を示すブロツク図、第１１図は第１０図の比較検
知回路の一例を示す回路図、第１２図は演算増幅
器op１，op２およびサンプルホールド回路SHの
出力を示す線図、第１３図は本発明の他の実施例
を示す断面図である。２７……サーミスタ、１６……検知針、１４…
…ねじ棒、２０……スロツト、１７……回転ボ
ス、６０……比較検知回路、５３……表示器、１
０……装置本体、２３……当て板。

Claims

【特許請求の範囲】

１熱伝導度が異なる少なくとも２つの材料を重
ねて形成された部材の一方の材料の厚さを計測す
る厚さ計測装置であつて、自己加熱機能を有する
感熱素子を先端に有する計測針と、この計測針を
保持しかつ軸方向へ移動させる往復移動機構と、
上記感熱素子の出力信号が変化したことを検出す
る検出回路と、上記計測針の部材への挿入長さを
表示する表示手段と、この表示手段、上記往復移
動機構、および上記検出回路を内蔵する装置本体
と、装置本体に装着され、測定時に計測すべき部
材の表面に当接される平面を有しかつ計測針が出
入自在に通る孔を有する当て部材とを備えたこと
を特徴とする厚さ計測装置。