JPH08159758A - 無指向性傾斜計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 構造物の傾斜方向と傾斜度を一度に実測し得
る無指向性傾斜計を提供する。 【構成】 容器１２に、吊棒１４をその上端部を自由支
点支持装置により支持すると共に、その下端に重錘１３
を取り付けて、重錘吊棒１４を鉛直方向に吊り下げた状
態に設け、その重錘１３の周囲に、スペースＳを存して
可逆ステッピングモータ２６により１８０度＋α度を往
復回動する回転体２４に非接触型変位検出計２５を設け
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自然現象や近接工事に
よって誘発される構造物の傾斜を測定する傾斜計に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の傾斜計は、１軸方向の傾斜しか測
定出来ない。このため２台の傾斜計を用い、直交座表上
でＸ−Ｙ２軸方向の傾斜を夫々単独に測定し、その測定
結果を合成値を求め、この合成値により傾斜方向と最大
傾斜値を求めていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし上記従来の傾動
計は、次のような点で実際の測定を行う場合に問題があ
る。 （ａ）基本軸の設定は、最大傾斜方向に最も近い方向と
一致させると測定精度は上がるが、実際には最大傾斜方
向を予測できない。 （ｂ）測定結果からベクトル算出に必要なプログラムの
作成やこの処理を行う端末機器の処理に負担がかゝる。 （ｃ）２台の傾斜計を用いるため、占有空間が広くな
り、また取付費用が増大する。 従って、かゝる従来の不都合を解消することが望まし
い。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決しその要望を満足した無指向性傾斜計を提供するも
ので、容器本体内に吊棒を、自由支点支持装置によりそ
の上端部を自由支点で支持され且つその下端部に重錘を
取り付けて鉛直に垂下して設け、該重錘の外周に所定の
スペースを存して可逆ステッピングモータにより１８０
度＋α度を往復回動を繰返す回転体を設け、該回転体に
非接触型変位検出計を取付けたことを特徴とする。

【０００５】

【作用】上記構成を備える無指向性傾斜計にあっては、
構築物が傾くことによって重錘と非接触型変位検出計と
のスペースの寸法が変わる。該回転体は階動し、１８０
°＋α回動する間に該回転体に取り付けられた変位検出
計により所定の間隔を置いてそのスペースの変動に応じ
た検出信号を取り出し、重錘と非接触型変異検出計との
間隔が最も接近した回転角度位置が傾斜方向として検出
されると同時に、そのスペースの間隔の最大変化量が最
大傾斜度として検知される。１８０°＋αの回転は、検
出の死角をなくすことができる。その１８０°＋αの往
動後瞬時にもとの位置へ戻り、再び上記の検出を繰り返
す。

【０００６】

【実施例】本発明の無指向性傾斜計の実施の１例を添付
図面に基づいて説明する。図面で１は、本発明実施の１
例の無指向性傾斜計Ａの容器本体を示し、該容器本体１
は、円筒などの筒体１ａと筒体１ａの上端部の開口内周
面にＯリング２を介して螺合嵌着して取り付けた天板１
ｂと、筒体１ａの下端部の開口内周面にＯリング３を介
して螺合嵌着して取り付けた底板１ｃとから成る気液密
に構成されている。更に、該天板１ｂには、その中心軸
を中心とする円形貫通孔４を設け、自由支点収納筒５
を、該貫通孔４にＯリング６を介して螺合嵌着し、更
に、該自由支点収納筒５の上端部の開口内周面に拘束部
収納筒７をＯリング８を介して螺合嵌着し、更に、該拘
束部収納筒７の上端部開口を閉塞するべく防水キャップ
９をＯリング１０を介してその外周に螺合嵌着して、前
記容器本体１の内部空間１１内を気液密とした気液密の
筐体１２に構成し、傾斜計として、露天で使用する際の
防水性と該容器１２内への湿気の侵入を防止する防湿性
を付与した。該容器１２内に次のような無指向性傾斜計
機構を設けた。

【０００７】即ち、該自由支点収納筒５内に、その中心
軸上に下端に重錘１３を備えた所定の長さの重錘吊棒１
４の上端部を臨ませ且つ次のような自由支点支持装置１
５により鉛直軸を中心とし、その四方３６０度任意の方
向に自由に傾斜し得るように支持されるようにし、常時
該吊棒１４は、該空間１１内に重錘１３の重さで鉛直方
向に吊り下がっている状態に在るようにした。該自由支
点支持装置１５は、該自由支点収納筒５の内周に支持さ
れて設けた外側環状支持部材１５ａとこれと同心の内側
環状支持部材１５ｂとから成り、該外側環状支持部材１
５ａの円周上に相対向させて夫々設けた２個の螺孔１
６，１６に螺挿して内方へ突出させた支持用ねじピン１
７，１７の先端の円錐状の尖った頂点で同心の内側環状
支持部材１５ｂを外周面かに支持すると共に、このよう
に支持された該内側環状支持部材１５ｂに円周上に、前
記のピン１７，１７と９０度位置をずらせて相対向する
よう設けた２個の螺孔１８，１８に螺挿して内方へ突出
させた支持用ねじピン１９，１９の先端の円錐状の尖っ
た頂点で、前記の吊棒１４の上端部の周側面を両側から
挟持させて該吊棒１４を３６０度の方向に自由に傾きし
得るように支持されるようにした。

【０００８】該重錘１３は、その中心軸に設けた挿通孔
２０で該吊棒１４の下端から該吊棒１４に嵌挿し、その
下端の凹部１３ａ内に突出した該吊棒１４の下端部に設
けた螺条部にロックナット２１を施して該吊棒１４に締
付固定し、該重錘１３は、その中心軸と同心の円周面１
３ｂを有するように設置した。

【０００９】このように重錘１３を備えた吊棒１４（以
下これを重錘吊棒１４と略称する）は、その上端を後記
する拘束装置２２によりその上端を適度に押圧されて、
該重錘吊棒１４の傾動時の動きを少許適当に拘束するよ
うにすることが好ましい。拘束装置２２は、該拘束部収
納筒７の上端部内周面に固設した雌ねじ２２ａとこれに
螺挿した雄ねじ２２ｂと、該雄ねじ２２ｂに該雄ねじ２
２ｂの下面のよりコイルばね２２ｃと該コイルばね２２
ｃの下端を支持する該吊棒１４の上端に設けた窪み１４
ａ内の円錐状窪み１４ａ内に収容された円錐状とした円
柱状駒２２ｄとから成り、該傾斜計の運搬時は該雄ねじ
２２ｂをねじ廻しにより雄ねじ２２ｂを前進させ、該コ
イルばね２２ｃを介する駒２２ｄにより押圧して該吊棒
１４の不用意な揺動を拘束するようにしたり、該雄ねじ
２２ｂを後退させて緩めて、吊棒１４の傾斜度を該コイ
ルばね２２ｃの剛性の介在で適当に調節するようにし
た。該吊棒１４の長さは、上端の自由支点部から下端の
重錘１３の位置まで適当に定められ、該コイルばね２２
ｃの押圧で、吊棒１４の傾斜度は、例えば±３°に調節
する。

【００１０】２３は、該吊棒１４の中間に嵌着したエア
ダンパを示す。該エアダンパ２３は、図３示に明らかな
ように、該吊棒１４に嵌合され固定用螺子２４により固
定された筒部２３ａと該筒部２３ａから放射状に等間隔
に配設された羽根２３ｂ，２３ｂ，…とから成り、該エ
アダンパ２３は、内部の空気との緩衝作用により重錘１
３の揺れを減衰されるに役立つ。

【００１１】該吊棒１４の下端部に取り付けた重錘１３
の外周に、該吊棒１４と同心に、所定の間隔Ｓを存して
回転する回転体２４を設ける。図示の例では、枠状の回
転体２４を使用している。該回転枠２４の円周側壁２４
ａに、非接触型変位検出計２５、例えばＡＨ−１１０渦
電流方式変位計２５を該重錘１３の円柱状周面に対向せ
しめ且つ所定のスペースＳの等間隔を存せしめて取り付
ける。該回転枠２４は、その中心の軸筒２４ｂにその下
方の可逆ステッピングモータ２６の回転軸２６ａを固定
ピンなどにより一体に結着し、該ステッピングモータ２
６の該回転軸２６ａの回転により該回転枠２４は、従っ
て、これに固設の変位計２５は、１８０°＋α段階的に
回転往動した後瞬時にもとの位置に復帰し、再び段階的
回転往動を行なわれるようにした。尚、ステッピングモ
ータ２６としては、例えば、０度から１８３度まで回転
往動する時間、即ち、この間に検出する時間は２秒、も
との位置に戻る復動（リターン）時間は０．００２秒と
し、０．７２度ステップ式のものであるＰＫ−５６４型
を用いる。

【００１２】該回転枠２４に取り付けられた非接触型変
位検出計２５（以下単にセンサーと称する）は、光セン
サー、渦電流式センサーなど任意であるが、図示の例で
は、該スペースＳの寸法（間隔）が５ｍｍもあれば足り
る測定範囲が±２．５ｍｍの渦電流式センサーを用い
た。

【００１３】２７は、該容器本体１内に収納した該ステ
ッピングモータ２６の複数本の吊金具２８を介し懸吊支
持する支持台を示す。該モータ２６の回転軸２６ａとそ
の外周の回転枠２４の軸筒２４ｂとはキー止めされてい
る。該モータ支持台２７の周縁部は、容器本体１の筒体
１ａの内周面に設けた段部に当接させ、その下面に施し
たリングナット２９により下面から締付け固定した。該
モータ２６は、その上面に介在板３０を取り付け、該介
在板３０の上面は、前記の下垂する複数本の吊金具２８
の下端と連結されている。尚、吊棒１４の長さは、その
上端部の自由支持支点から重錘１３の位置即ち、これと
対面するセンサー２５までを基準とし、例えば、９０ｍ
ｍである。また、１８０°＋α度の回転におけるαは、
３〜５度程度で充分である。

【００１４】該モータ支持台２７には、図４に明示のよ
うに、該センサー２５が１８０°＋αの回転を許容する
に足るに充分な例えば回転角度２２０度の円弧状の挿通
孔３１が設けられている。

【００１５】該センサー２５に接続のケーブル３２は、
入出力用ケーブルであり、該可逆ステッピングモータ２
６の円筒状筐体２６ｂの外周に複数回巻き付けられた
後、該容器本体１の下部の１側に設けられているケーブ
ル挿通孔３３を介して外部に導出され、図示しないが、
外部の密閉函内に収納された渦電流センサー用アンプを
介してマイコン入力端子に接続されている。

【００１６】一方、該容器本体１内の該ステッピングモ
ータ２６に接続されたケーブル３４は、該容器本体１の
下部の他側に設けたケーブル挿通孔３５を介して該容器
１２外に導出され、前記の密閉函内に収納されたステッ
ピングモータ用制御部材を介して、外部の１００ＶＡＣ
電源に接続されている。

【００１７】上記のように構成した本発明の無指向性傾
斜計Ａは、建造物や構築物（以下、総括して構造物と称
する）の壁面に取り付けて自然現象や近接工事などの人
為的に生じる傾斜を測定するに使用される。その使用例
を図５に示す。図面でＢは、測定すべき構造物を示し、
その垂直壁面に、水平板３６ａと垂直板３６ｂとから成
るＬ字状のブラケット３６を、その垂直板の３６ｂを介
して水平に取り付ける。即ち、該垂直板３６ｂの上部に
支点となるねじ３７で該壁面に螺入結着し、その下部に
水平方向に延びる円弧状長孔３８にねじ３９を挿通して
該壁面に螺入結着するが、この際に、鉛直方向に取り付
け、その該水平板３６ａの左右方向の水平を確保して結
着する。このように左右方向の水平が取れた取り付けら
れたブラケット３６の水平板３６ａの上面に、後端部を
互いに軸支された下部基板４０ａと上部台板４０ｂとか
ら成り、更に、その前端部に該下部基板４０ａに下端を
支持され、上端部を該水平台板４０ｂの螺孔４０ｃに螺
入された調節ねじ棒４０ｄと、該調節ねじ４０ｄに螺着
した調節用円板状スクリュー４０ｅとから成る水平調節
用台座４０を固設し、該スクリュー４０ｅを回して、該
上部台板４０ｂを前後方向の水平を確保する。而して、
その上部台板４０ｂ上に、円筒状の収容基台４１をその
水平基板４１ａを介して固定具４１ｂで取り付けて、そ
の収容基台４１内に本発明の傾斜計Ａの容器本体１の下
部を収容し、その外側からねじ４２，４２で固定設置
し、この状態で使用される。

【００１８】上記の図５示のように、いずれの方向にも
水平状態に設置した無指向性傾斜計Ａは、その１８０°
＋αの回転角は、その初期設定位置を容器本体に刻印な
どで表示してある０位置に合わせて、例えば取付壁面と
平行する位置に設置し、この位置から１８０°＋αの回
転角が常にアウトプットされるようにする。而して、そ
のステッピングモータ２６により回転体２４のステップ
回転に伴い、センサー２５はステップ回転往動し、その
ステップ角、例えば０．７２°のステッピングモータの
場合は、０．７２°の回転角毎にセンサーからアウトプ
ットされ、その出力信号は、ケーブル３５を介し外部の
アナログ表示器でアナログ表示されて検知できるように
する。

【００１９】次に、本発明の無指向性傾斜計の作動原理
を図６により説明する。図６（Ａ）は、建造物又は構築
物が、自然現象や近傍の工事などの影響で傾斜を生じな
い、通常の状態における作動状態を示す傾斜計の要部の
横断面線図である。その重錘吊棒は、鉛直の吊下状態に
ある。センサー２５は、１８０°＋αの範囲回転する
が、図６（Ａ）においては、その左右のいずれかの方向
にも０°から１８０°＋αを取ることができることを示
している。通常の状態では、この回転体に取り付けられ
ているセンサーも１８０°＋α回転するが、センサー２
５と、重錘吊棒の重錘１３の外周面１３ａとのスペース
Ｓの寸法は、１８０°＋α回転の範囲、どの角度位置で
もほゞ等しい。従って、その検出値を零レベルに補正し
てフラットにする。図６（Ｂ）は、建造物又は構築物
が、何等かの原因で傾斜したときの状態を示す横断面線
図である。この場合は、その傾斜に伴い、傾斜計Ａの容
器１２も傾斜し、従って、該回転体２４はその容器１２
の傾斜に応じて傾斜するが、該重錘吊棒は、鉛直方向に
吊り下げられている位置は変わりない。その結果、該重
錘１３と該センサー２５とのスペースＳは、図５（Ｂ）
示のように、その１８０度＋α度の回転中に変化し、そ
の傾斜方向において、センサー２５と該重錘１３とのス
ペースの寸法は、最小のスペースＳ′となり、このセン
サーの回転角度位置が傾斜方向を表し、同時にその当初
のスペースＳから最小のスペースＳ′を引いたものが傾
斜を表す。更に詳細には、吊棒の長さは既知であるから
傾斜度が得られる。実際には、センサー２５により、１
８０°＋α回転するステップ角度位置毎に、外部に電圧
として検出し、その電圧値のピークが傾斜方向の最大回
転角度位置であり、その傾斜度は、傾斜前の補正された
電圧値から傾斜後の電圧値を引いた値を得て、これを予
め作成した電圧値と傾斜度との関係表から傾斜度を知る
ことができる。吊棒の長さが９０ｍｍの場合、センサー
２５はスペースの寸法０．００１ｍｍまで検出できるの
で、その分解能は約２秒である。上記から明らかなよう
に、Ｓ−Ｓ′の値が正の値となるときは、センサー側に
建造物又は構築物が傾斜したことを示し、負の値のとき
は、これと反対側に傾斜したこととし、その検出値の電
圧値の差を正，負逆になることは言うまでもない。

【００２０】図７は、本発明の無指向性傾斜計による３
つの検出例Ｘ，Ｙ，Ｚを示す。縦軸はアナログ方式のア
ウトプットの場合の出力電圧値、横軸は基本軸からの傾
斜方向を示す。θ１、θ２、θ３はセンサーの最大に傾
斜した回転角度位置を示し、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３は、最大
傾斜角を示す。ｔは、クイックリターンの復帰時間を示
す。即ち、Ｘ例は、該センサー２６のスタート位置から
９１度回転した位置が最大傾斜方向となり、吊棒の基本
軸に対するその傾斜角は２′２０″であり、Ｙ例では、
９４度回転した位置が最大傾斜方向であり、その傾斜角
は３′３０″であり、Ｚ例では、８５度回転した位置が
最大傾斜方向であり、その角度は４′４０″であること
を示している。この傾斜角は、予め検定されている傾斜
角の関係からその出力電圧値より求められる。

【００２１】

【発明の効果】本発明によるときは、容器内に自由支点
で無方向支持される吊棒を設けると共に、これに取り付
けた重錘により鉛直に吊り下げ、その周囲に所定のスペ
ースを存して非接触型変位検出計を可逆ステッピングモ
ータにより１８０＋α度回転往動を繰り返すようにした
ので、この変位検出計を１個用いるだけで、構造物の傾
斜方向と傾斜角を同時に測定でき、また、従来の水平方
向の傾斜と垂直方向の傾斜を夫々測定する２つの傾斜計
を設置し、その夫々の測定値を合成して構造物の傾斜を
求めるものに比べ精度が向上し、また据付が容易で且つ
据付空間を減少できる効果をもたらす。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施の１例の無指向性傾斜計の裁断側面
図である。

【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線裁断面図である。

【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線裁断面図である。

【図４】図１のＩＶ−ＩＶ線裁断面図である。

【図５】本発明傾斜計の使用状態の側面図である。

【図６（Ａ）（Ｂ）】本発明傾斜計の作動による測定原
理を説明する図である。

【図７】本装置による検出例を示す線図である。

【符号の説明】

１ 容器本体 １２ 容器 １３ 重錘 １４ 吊棒、重
錘吊棒 １５ 自由支点支持装置 ２４ 回転体、
回転枠 ２５ 非接触型変位検出計 ２６ 可逆ステ
ッピングモータ Ａ 本発明の無指向性傾斜計

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 容器内に吊棒を、自由支点支持装置によ
   りその上端部を自由支点で支持され且つその下端部に重
   錘を取り付けて鉛直に垂下して設け、該重錘の外周に所
   定のスペースを存して可逆ステッピングモータにより１
   ８０度＋α度を往復回動を繰返す回転体を設け、該回転
   体に非接触型変位検出計を取付けたことを特徴とする無
   指向性傾斜計。