JPH0427483B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、擁壁や建造物等の構築物や地中等に
設置してこれらの変状を測定するためのひずみゲ
ージ式傾斜計に関するものである。

これらの変状を傾斜角の変化により監視するこ
とは、工事施行中は施工管理上、施工後は安全管
理上極めて重要なことで、そのため、傾斜角の微
小な変化を長期にわたり精度よく測定し得る傾斜
計の出現が望まれている。

このような微小な傾斜角を検出する方式として
は、ひずみゲージ式、差動トランス式、サーボ
式、電磁センサ式等様々な方式があり、これらの
方式を用いた各種装置が従来から提案され且つ実
用に供されている。しかしながら、これらの方式
には、それぞれ一長一短があり、温度特性、直線
性、長期安定性、応答性等の点で優れているひず
みゲージ式も過傾斜（ロードセル等のオーバーロ
ードに相当）により起歪板が破壊しやすいことや
出力が他の方式に比べて微弱なことなど、大きな
欠点を有していた。

従来のひずみゲージ式傾斜計の検出部の一般的
な構造は、例えば特公昭44−20200号公報、第３
図ａおよびｂに開示されているように、上端を固
定部（被測定対象物側）に固定し、下端にウエイ
トを固定した片持梁（いわゆるカンチレバー）状
の起歪板の固定部の近傍にひずみゲージを添着
し、固定部が傾斜してある傾斜角が生じたときに
ウエイトの分力によつて起歪板に曲げモーメント
が発生し、この曲げモーメントによつて起歪板に
生じた表面のひずみの変化をひずみゲージで検出
するように構成されている。

このように構成された従来のひずみゲージ式傾
斜計は、微小傾斜を高感度に検出しようとすれば
する程、上記起歪板をますます長く、厚さもかな
り薄いものにし、ウエイトの重量も大きくしなけ
ればならないため、起歪板が非常に壊れ易いとい
う欠点があつた。そこで、過傾斜に対して壊れな
いようにするため、ストツパを設け、過傾斜に対
してストツパが働くような構造にしたものもあ
る。

また、片持梁状の起歪板による傾斜計を改良し
たものが特公昭54−4870号公報に開示されてい
る。この従来の傾斜計は、外部電源の開閉に連動
して動作する電熱線または電磁石と、ばねの弾力
との組合わせにより、起歪板に取付けた回転自在
の回転体（歯車）と該ばねにより支持された固定
部とを接合する機構部とを有し、傾斜計の埋設姿
勢に無関係にその姿勢を基点として傾斜計と鉛直
線とのなす角よりも小さな傾斜角を高感度で検出
できるようにしたものである。

しかしながら、この後者の傾斜計は、前者と同
様な問題があるほか、上述のような電磁石、歯車
その他の機械的な機構が必要とされ構造が複雑化
し高価となりがちであるばかりでなくヒステリシ
ス、直線性等の点で満足すべき性能が得られない
ものであつた。

そして、上述のいずれの従来例も、ウエイトを
起歪板で吊るす方式であるため、起歪板が弱く、
特に大きな欠点として、傾斜計を上下逆にしたと
き、起歪部が座屈してしまうことが多く、例えば
挿入式傾斜計のように可搬型のものや、固定式の
ものでも設置の際などに誤まつて逆にして壊して
しまうことが多く、起歪部の軸方向変位が小さい
ことから軸方向のストツパを設けてこれを解決す
ることは非常に困難であつた。さらに傾斜計の製
作過程において起歪部にウエイトを吊るす場合に
注意を要し、使用中は常に起歪部にウエイトによ
る張力が発生し、この張力によつて起歪部の撓み
特性が変化し易いとともに耐久性に限界があるた
め長期使用に適さないものであつた。

一方、上述のウエイトを起歪部で吊す方式の傾
斜計のもつ欠点に対処すべくなされたものとし
て、特公昭57−56005号公報にて提案された地下
掘削機用傾斜計がある。

この地下掘削機用傾斜計は、円筒形筐体の内部
に、剛性アームの下端に重錘を取付けた振子の上
端を軸受によつて揺動自在に支承し、この振子の
上部に対して、軸受部より上位にあるように検出
板の下部を取りつけ、この検出板の側面にひずみ
ゲージを貼着し、一方、検出板の上部一方の側面
に対向して支持腕に押ピンをねじ込み、その先端
で検出板を圧接し予め検出板に撓みを生じさせた
状態（指針が０位置のとき）に設定した構成とな
つている。

このような構成とすることによつて検出板に
は、直接、重錘等の大きな重量を負荷させずに済
むため、起歪部の撓み特性がある程度長期にわた
り安定で、また検出板を薄くすることができ、感
度も比較的良好な傾斜計とすることができる。

しかしながら、上述の地下掘削機用傾斜計は、
非測定時における衝撃や振動に対する考慮が何ら
なされておらず、例えば搬送中における衝撃や振
動、あるいは作業ミス等により傾斜感知部である
可撓検出板を損壊させたり、損壊させないまでも
特性や精度を低下させたりする虞れがある。

このような事態を防ぐためには、不使用時に作
用する何らかのストツパを付設すればよいと考え
られる。例えば、重錘の揺動方向の両側からスト
ツパねじのようなものを非使用時に進出させて重
錘の両側を挟持させる方法が考えられる。

しかしながら、このような方法を採用した場
合、測定時に上記ストツパねじを重錘の揺動域か
ら退避させると、そのストツパねじがケース外に
突出し、傾斜計自体の外形寸法を増大させてしま
うこととなる。この種の傾斜計は、地中に埋設さ
れたガイドパイプ内に設置される場合があるの
で、上述のように外形寸法が大きくなると、埋設
すべきパイプも大径のものが必要となり費用の大
幅な増大を招来すると共に傾斜計の上記パイプ内
への設置や移動が円滑に行われ難くなる。

また、２つのストツパねじを、ほぼ等量づつま
わしながら、重錘を挟持するという操作も甚だ厄
介であり、多くの時間がかかつてしまう。

本発明は、これらの欠点に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、微小な傾斜角を高
感度に検出でき、起歪部の撓み特性が長期にわた
り安定で耐久性に富み、特に、非測定時における
衝撃や振動により損傷を受けず、また、測定状態
と非測定状態の切換えが簡単な操作で短時間に行
うことができ、しかも装置全体の径が細くコンパ
クトで突出部のない傾斜計を提供することにあ
る。

以下、添付図面に基づき本発明の実施例を詳細
に説明する。

第１図ＡおよびＢは、本発明の一実施例におけ
る傾斜感知部を主に示した縦断面図および横断面
図である。

同図における傾斜感知部は、構築物や地中等の
被測定対象と一体的となつて傾斜する固定部１と
前記固定部１に一端側が軸支され常時鉛直方向を
維持する端子部２とに大別される。

固定部１としての起歪板ホルダ３と中間ホルダ
４とはネジにより結合されており、傾斜計全体
は、二点鎖線で示す円筒状のケース５内に収納さ
れ中間ホルダ４がケース５に固定される。前記起
歪部ホルダ３は、被測定対象の傾斜を検出するた
めの起歪板６を保持するためのもので、フランジ
状部と突出部とを有しその突出部に板状の起歪板
６を保持している。起歪板６には、ひずみゲージ
７が添着され、図示省略したが、ひずみゲージ７
に接続されたリード線は、起歪板ホルダ３に設け
られた気密端子に接続され、その出力信号は、気
密端子を介して外部に導出される。尚起歪板ホル
ダ３と中間ホルダ４の間および中間ホルダ４とケ
ース５との間には、それぞれシーリング用のＯリ
ング８および９，１０が介挿されている。そし
て、中間ホルダ４内およびケース５内の中空部１
１には、シリコンオイル等のダンピング材が充填
される。

振子部２は、前記中間ホルダ４の中空部１１の
他端側より挿入された円柱状のウエイトホルダ１
２とウエイト１３とより成る。前記ウエイトホル
ダ１２は、前記中間ホルダ４の他端側に嵌入され
た平行ピン１４によりベアリング１５を介して軸
支されており、一端は前記ウエイト１３を接合す
るネジ部１６が形成され、他端は二又状に形成さ
れており挟持部１７を形成している。この挟持部
１７の二又状部の中間には、起歪板ホルダ３に一
端を固定された起歪板６の他端が、接触すること
なく嵌入されており、挟持部１７を構成する押し
ネジ１８により前記起歪板６の両面を点で接触す
るように挟持している。尚、押しネジ１８と起歪
板６との間は、摩擦力を増大させないために微小
な間隙を設けておく。

ここで前記中間ホルダ４には起歪板６の挟持状
態をチエツクするための点検孔１９および押しネ
ジ１８を例えばドライバ状の器具で回動し起歪板
６との関係位置を調整するための調整孔２０が設
けられている。また、前記平行ピン１４はスナツ
プリング２１により中間ホルダ４に固定され、さ
らに、スペーサ２２は前記ベアリング１５のイン
ナーレースと中間ホルダ４の下部内壁との間に介
挿されておりベアリング１５の平行ピン１４に沿
つた移動を規制する役目を担うものである。

第２図Ａ，ＢおよびＣは本発明の一実施例にお
けるストツパ部材を中心に示した縦断面図、同図
−断面図および前記ストツパ部材の位置を変
えたときのストツパ部材を中心に示した部分横断
面図である。

同図において、１３は第１図におけるウエイト
であり、円筒状のケース５中に、ウエイト１３の
ストツパ部材としてのストツパ２５およびそれに
関連する周辺の部材とともに収納されている。こ
のストツパ２５は、ウエイト１３の長手方向の軸
の延長上に配設され外見は円柱状を呈しており、
ウエイト下端部２６と対峙した側には、前段に前
記ウエイト下端部２６の径よりも充分大きな径よ
りなる大径凹状部２７とその後段に前記ウエイト
下端部２６の径よりもわずかに大きな径よりなる
小径凹状部２８が大径凹状部２７の中央部に同心
状に設けられている。第２図Ａに示すように使用
時にはウエイト下端部２６は、この大径凹状部２
７の中に嵌入するようにして位置しており、これ
らの径の差だけ振れることが可能な状態となつて
いる。小径凹状部２８の中心には、さらに右ネジ
２９が形成されたネジ孔３０が設けられている。
大径凹状部２７の内周壁２７ａとストツパ２５の
外周壁２５ａとの間にはストツパ２５の軸に沿つ
て２本のガイドロツド孔３１およびダンピング材
流通路３２各が２本穿設されている。ストツパ２
５を間にしてウエイト１３と反対側にはストツパ
ホルダ３３がケース５内に挿入された状態で固定
されており、更にＯリング３４によりケース５と
ストツパホルダ３３との間はシールされている。
このストツパホルダ３３のストツパ２５側の端面
には２本のガイドロツド３５が植設されており、
このガイドロツド３５は、前述したストツパ２５
のガイドロツド孔３１に挿入されストツパ２５が
回動せずに軸に沿つて摺動するようガイドの役を
担つている。ストツパホルダ３３のストツパ２５
と対峙した側には中心軸を中心に凹状部３６が設
けられており、更にその中心にはロツド通し孔３
７がストツパ２５のネジ孔３０と同一軸上に穿設
されている。これらストツパ２５およびストツパ
ホルダ３３の中心にはストツパ部材調整手段の回
転軸としてのストツパ調整用ロツド３８がストツ
パホルダ３３のロツド通し孔３７に嵌入され、更
にストツパ２５のネジ孔３０に螺合されており、
ストツパ２５の小径凹状部２８よりウエイト下端
部２６へ向けて突出している。このストツパ調整
用ロツド３８の上方の先端部とストツパ２５の底
面部に対応する部分には、スナツプリング３９ａ
および３９ｂが嵌め込まれており、この２つのス
ナツプリング３９ａおよび３９ｂ間にはネジ部４
０が形成されストツパ２５のネジ孔３０と螺合し
ている。ストツパ２５はストツパ調整用ロツド３
８を回動させることによりこのスナツプリング３
９ａとストツパホルダ３３との間において上下動
を行なう。次に下部のスナツプリング３９ｂとス
トツパホルダ３３の凹状部３６の底部４１との間
にはスナツプリング３９ｂ側よりシーリング部材
であるパツキング４２ａおよびオイルシール４３
ａがロツド３８に嵌め込まれており、この２つの
シーリング部材によりストツパホルダ３３の凹状
部３６はストツパ２５側の中空部４４ａとストツ
パホルダ３３の凹状部３６の底部４１側の中空部
４４ｂとに分割される。中空部４４ａは前述した
ストツパ２５に設けられた２本のダンピング材流
通路３２によりウエイト１３側の中空部１１と連
通されており、シーリング部材としてのパツキン
グ４２ａ、オイルシール４３ａはストツパ調整用
ロツド３８に沿つて圧力差に応じて摺動可能なる
ように取り付けられている。ストツパホルダ３３
より下部に突出したストツパ調整用ロツド３８の
下端部は、シーリング部材であるオイルシール４
３ｂおよびパツキング４２ｂを介してストツパ調
整用ノブ４５が取り付け固定されている。このス
トツパ調整用ノブ４５は、ケース５を切欠いて設
けられた調整窓４６にその一部を露出しているの
で、外部より回動操作することができる。ストツ
パ調整用ロツド３８の下端部に当接するようにし
てロツドストツパ４７がケース５内に嵌合固定さ
れており、このロツドストツパ４７によつてスト
ツパ調整用ロツド３８の下降を防止している。

尚、ここで、回転軸としてのストツパ調整用ロ
ツド３８を手動により回動させるストツパ調整用
ノブ４５を外部操作部材と称することとし、ま
た、この外部操作部材により回転可能で且つ軸方
向への移動を阻止された状態でケース５内に軸支
された上記回転軸の上端側がストツパ２５の如き
ストツパ部材と連継し、前記回転軸の回転に伴な
い前記ストツパ部材をねじ作用によつて移動させ
る機能部分をストツパ部材調整手段と称すること
とする。

次に、このように構成された傾斜計の動作を説
明する。

第２図Ａに示す如く、ウエイト下端部２６がス
トツパ２５に設けられた大径凹状部２７内にあり
被測定対象の傾斜角を測定するとき、被測定対象
がある傾斜角θだけ傾斜した場合、この被測定対
象に設置された固定部１が共に傾斜角θと同じ角
度傾き、一方、前記固定部１に軸支された振子部
２は、ウエイト１３により鉛直方向を維持するよ
うに働くので、起歪板ホルダ３に一端を固定され
た起歪板６は、振子部２から上方に延びた挟持部
１７の二又状をなす部分にネジ込まれた一方の押
しネジ１８により押し曲げられて撓む。この起歪
板６に生じたひずみは、そこに添着されたひずみ
ゲージ７の抵抗値を変化させるので、そのひずみ
ゲージ７をもつて例えば、ホイートストンブリツ
ジを構成すれば、傾斜角θに対応した電気信号を
得ることができる。

次に、第２図Ａ〜Ｃに示すストツパ部材の動作
を説明する。

次ず、被測定対象の傾斜角を測定する場合、ス
トツパ調整用ノブ４５を同図Ａにおいて右方向へ
回転すると、ストツパ調整用ロツド３８も一体に
右方向に回動する。ストツパ２５のネジ孔３０に
は右ネジが切つてあり、更にストツパ調整用ロツ
ド３８はこれと一体のノブ４５がロツドストツパ
４７とストツパホルダ３３との間に挟持され軸方
向の移動を阻止されているので上記ストツパ調整
用ロツド３８の回動によりストツパ２５のみがガ
イドロツド３５に沿つて下降しストツパホルダ３
３の上端面に当接して停止する。このときウエイ
ト下端部２６は、ストツパ２５の大径凹状部２７
中にあり、この大径凹状部２７の径の範囲内で揺
動あるいは傾斜が可能となる。

測定時以外（非使用時、運搬時、据付時等）に
おいてウエイト１３を固定する必要のある場合、
ストツパ調整用ノブ４５を第２図Ａにおいて左方
向へ回転するとストツパ調整用ロツド３８の左方
向への回転に伴いストツパ２５がガイドロツド３
５に沿つて上昇ストツパ２５の小径凹状部２８の
中にウエイト下端部２６が挿入される。このとき
小径凹状部２８の径はウエイト下端部２６の径よ
りもわずかに大きい径とされているので、ウエイ
ト１３は固定されることになる。ストツパ２５の
上昇に伴ない、ウエイト１３周辺の中空部１１内
のダンピング材は、圧縮されることになるが、ス
トツパ２５に設けられたダンピング材流通路３２
よりストツパホルダ３３側の中空部４４ａへと流
れ込む。尚、温度上昇等により中空部４４ａ内等
のダンピング材が膨張し内部の圧力が上昇したと
きはシーリング部材としてのパツキング４２ａお
よびオイルシール４３ａは下降するので、この圧
力は一定に保たれる。

上記の実施例の如く構成したひずみゲージ式傾
斜計は、構造が簡単であり且つ固定部１としての
中間ホルダ４内に起歪板６およびウエイト１３の
傾斜分力を該起歪板６に伝達するための挟持部１
７を収納した形式としたため、傾斜計自体の外径
を細くすることができる。また、起歪板ホルダ
３、起歪板６、振子部２、ストツパ２５、ストツ
パ調整用ロツド３８およびストツパ調整用ノブ４
５等をケース５に直列状に順次収納しこのケース
５内に該ケース５の軸方向に沿つて移動可能で且
つ前記振子部２の下端部２６に対し係脱し得るス
トツパ２５を設けたため、前述の傾斜計の外径を
変えることなくウエイト１３のストツパ機構を組
込むことができ、挿入型傾斜計のように地中等に
埋設するガイド管内にその傾斜計を挿入し多数区
間毎の傾斜角を測定する場合に甚だ好都合である
と共に、ウエイト下端部２６を保持することがで
きるので、例えば搬送中における衝撃や振動、あ
るいは作業ミス等により傾斜感知部である起歪板
６を損傷したり精度を低下せしめるといつた心配
がなく、更にこのストツパ２５にダンピング材流
通路３２と可動なシーリング部材であるパツキン
グ４２ａおよびオイルシール４３ａとを設けたこ
とにより、ストツパ２５の移動をスムーズにする
と共に気温や外圧の変化等によりウエイト１３側
の中空部１１の内圧が変化した場合であつてもこ
のシーリング部材により調整できるので、内圧変
化による測定誤差を生じないだけでなく、ダンピ
ング材を充分エア抜きをし使用できるため、エア
による錆や内圧上昇による液漏れといつたことが
なく傾斜計の寿命も極めて長くすることができ
る。更にまた、このような傾斜計は水や泥の中の
ようなかなり過酷な環境のもとで使用される場合
が多く、したがつてストツパ調整用ノブ４５の調
整窓４６より汚泥等の異物等が侵入し易いもので
あるが、ストツパホルダ３３に設けられたＯリン
グ３４とパツキング４２ｂおよびオイルシール４
３ｂとによりシーリングしている上、ストツパ２
５側もパツキング４２ａおよび４３ａによつても
シーリングしているのでストツパ２５や傾斜感知
部側へは異物が侵入しない。また汚泥等が侵入し
易いストツパ調整用ノブ４５近傍のストツパ調整
用ロツド３８は、出入せず回動するだけであるの
で、汚水等が侵入しにくくなつている。

尚、本発明は、上述した実施例に限定されるも
のではなくその要旨を逸脱しない範囲で種々の変
形実施が可能である。

例えば上記実施例においては、起歪板６は、一
端を固定部に固定し、他端を振子部２のウエイト
ホルダ１２で挟持するように構成した例を示した
が、起歪板の一端を固定部と一体の固定片または
振子に固定し、他端を軸方向変位吸収バネを介し
て振子または固定片に結合するように構成しても
よい。

また、ストツパ２５のウエイト下端部２６側に
設けた凹状部の径を変えるか、数段に分ける等の
方法によりウエイト１３の振れ幅の制限域を変え
ることもできる。また、ストツパ２５の中央に右
ネジ２９を用いたが、左ネジであつてもよく、左
ネジを用いた場合ストツパネジ４５を右へ回すと
ストツパ２５がウエイト１３の方へと移動され
る。

以上詳述したように本発明によれば、従来のひ
ずみゲージ式傾斜計に比べ以下に述べる数々の利
点を有する傾斜計を提供することができる。

起歪板の撓み特性が長期にわたり安定で、耐久
性に優れ、また起歪板を薄くすることができ、広
汎な測定範囲のものが容易に設計、製作すること
ができ、傾斜計を上下逆にしても振子部に座屈を
生じることがない、という特長を持つひずみゲー
ジ式傾斜計において、外部操作部材により回動可
能で且つ軸方向への移動を阻止された状態でケー
ス内に軸支されたストツパ部材調整手段の回転軸
を回転させることでストツパ部材をねじ作用によ
つて、ケース内に沿つて移動させ、その移動に伴
つて振子部の揺動端に対し係脱させるように構成
したから、非測定時に衝撃や振動により損壊、損
傷を生じさせないばかりでなく、特性や精度の低
下を来たさないひずみゲージ式傾斜計を提供する
ことができる。

また、固定部、起歪板、振子部、ストツパ部
材、ストツパ部材調整手段、および外部操作部材
を同一ケース内に直列状に順次収納せしめ、且つ
振子部の揺動端の揺動を阻止するストツパ部材を
ケースに沿つた方向に移動させる構成としたの
で、装置全体の外形寸法が小さくしかも外部に突
出する部材がなく、従つて、地中に埋設されたパ
イプも小径のもので足り、その分コストの低減化
が可能であり、さらには上記パイプ内への設置あ
るいは移動計測を円滑に行い得る傾斜計を提供す
ることができる。

さらにまた、ストツパ部材調整手段の回転軸
は、回動可能ではあるが軸方向への移動を阻止さ
れた状態でケース内に軸支され、且つ少なくとも
回転軸とその軸支部との間隙を介して外部より汚
水、汚泥等の異物が侵入するのをシーリング部材
で阻止する構成としたから、外部に露出する部分
の回転軸が軸方向に移動する形式のものに比べ回
転軸の回りからの汚水、汚泥等が侵入しにくく、
長期にわたつてシーリング作用を保持し得、延い
ては耐久性を大幅に向上させ得る傾斜計を提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ＡおよびＢは本発明の一実施例における
傾斜感知部を主に示した縦断面図および横断面
図、第２図Ａ，ＢおよびＣは本発明の一実施例に
おけるストツパ部材を中心に示した縦断面図、同
図Ａにおける−断面図および前記ストツパ部
材の位置を変えた状態を示す部分横断面図であ
る。 １……固定部、２……振子部、３……起歪板ホ
ルダ、４……中間ホルダ、５……ケース、６……
起歪板、７……ひずみゲージ、１２……ウエイト
ホルダ、１３……ウエイト、１７，１７′……挟
持部、１８，１８′……押しネジ、２５……スト
ツパ、３３……ストツパホルダ、３８……ストツ
パ調整用ロツド、４２ａ，４２ｂ……パツキン
グ、４３ａ，４３ｂ……オイルシール、４５……
ストツパ調整用ノブ、４７……ロツドストツパ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 構築物や地中等に設置されそれらと一体的に
   傾斜する固定部に常時鉛直方向を維持する振子部
   の一端を揺動自在に取付け、前記固定部と前記振
   子部との間を、一端が前記固定部または前記振子
   部のいずれか一方に固定され他端が前記振子部ま
   たは前記固定部に当接された起歪板により連継せ
   しめ、前記構築物や地中等の被測定対象の変状を
   前記起歪板に添着されたひずみゲージの電気出力
   により測定する傾斜計において、 筒状ケース内に直列状に順次収納された前記固
   定部、前記起歪板および前記振子部と、 前記ケース内に前記ケースの軸方向に沿つて移
   動可能で且つその移動に伴つて前記振子部の揺動
   端に対し係脱し得るように前記揺動端に対向配置
   されたストツパ部材と、 外部操作部材により回動可能で且つ軸方向への
   移動を阻止された状態で前記ケース内に軸支され
   た回転軸の上端側が前記ストツパ部材と連継し前
   記回転軸の回転に伴ない前記ストツパ部材をねじ
   作用によつて移動させるストツパ部材調整手段
   と、 少なくとも前記回転軸とその軸支部との間隙を
   介して外部より汚水、汚泥等の異物が侵入するの
   を阻止するシーリング部材と、 を具備し、前記外部操作部材による前記ストツパ
   調整手段の前記回転軸の一方向の回転動作で前記
   ストツパ部材を前記ケースの前記揺動端に接近さ
   せて係合せしめ、前回転軸の他方向の回動動作で
   前記ストツパ部材を前記揺動端から離隔させて前
   記係合を解除せしめるように構成したことを特徴
   とするひずみゲージ式傾斜計。