JPH11503253A - 撓み監視システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 外部からの圧力要素に起因する支持構造の撓みを一連のレーザビームで検出することができる。レーザ装置は構造物の周囲に位置決めされている。レーザ装置は構造物に隣接した経路に沿ってレーザビームを発生し、レーザビームはレシーバに当たる。固形の目標ブロックが支持構造物に沿って位置決めされている。支持構造物に撓みが発生したとき、同時に目標ブロックがレーザビームの経路内に置かれる。レシーバはレーザビームを受け入れなくなり、アラームを発生する。各ビームは、予め決められたゾーン内の構造物の撓みを検出するようになっている。アラームは、レーザビームの経路が撓みによって遮断されたゾーンを示す。

Description

【発明の詳細な説明】 撓み監視システム発明の背景 １．発明の技術分野 本発明は撓み監視システムに関し、特に屋根構造の撓みを監視するシステムに 関する。 ２．従来技術の説明 硬質の構造物は外部からの圧力に曝されるので、現実にそれが壊れ潰れる前に 変形したり撓みを示し始めることがある。例えば屋根に蓄えられた重量のように 、その重量が屋根の支持構造の限界を越えた負荷になると、屋根の構造に撓みを 生じる。屋根の重量が屋根構造の限界を最終的に越えて屋根を潰すことになる。 屋根のような支持構造がいつ潰れる危険性があるかを知るために、これらの撓み を監視して検出する必要がある。 地震や他の外力の結果生じた撓みを測定した従来の制御システムがある。これ らのシステムのいくつかは、それらを補償するために対抗する力を加えることに よって撓みに応答するものである。１９９０年１０月２３日にTakuji Korbori等 に発行されたアメリカ特許第４，９６４，２６４号は、制御要素のテンションを 調整して、例えば地震の振動力で生じる建造物の撓みを減少させる剛性制御シス テムについて述べている。１９９０年９月１８日にLeonard E．Middletonに発行 されたアメリカ特許第４，９５６，９４７号は、建造物が揺れ動くことを防止す るための腱（tendon）システムについて述べている。腱システムは、建造物のセ ンサ目標物に焦点合わせされた定常ビームによって測定された建造物の撓みの変 化に応答することができる。１９８４年２月７日にSami F．Masriに発行された アメリカ特許第４，４２９，４９６号は、地震やその他の現象で生じる振動のシ ョックに応答して、可撓性構造物の能動制御とダンピングのための方法および装 置について述べている。調整的な力をパルスで構造物に与えて、地震による振動 エネルギーを散らし、構造物の同調する動きを乱すものである。 従来の制御システムのいくつかは、建造物の構造の撓みを検知して監視し、そ の検知に対してアラームを発生する。１９８９年１２月２６日にAndrea Tomiolo に発行されたアメリカ特許第４，８８９，９９７号は、レーザビームを用いて建 造物の構造のずれを測定するための工程と装置について述べている。回転プリズ ムが、レーザビームを種々のセンサ目標物の方へ向かわせ、最後の読み出しから のずれによりアラームを発生する。１９８９年６月２７日にThomas Savinoに発 行されたアメリカ特許第４，８４３，３７２号は、レーザ装置とミラーシステム とを使用した橋の振動および撓みシステムについて述べている。レーザビームが 橋の片側で発生し、足の支持垂直柱に沿って置かれた一連の孔を通過する。撓み が橋の支持柱に沿って発生した場合には、孔が移動してレーザビームとの整合が ずれ、橋に構造的な欠陥があることを知らせる。Savinoのシステムは橋の構造の 一般的な欠陥を検知するが、欠陥の発生箇所を特定することができない。孔の１ つが動くとレーザビームにより生じている回路が壊れるから、Savinoのシステム は欠陥の位置を検知することができない。 レーザを用いて、ある臨界位置を通過する対象物を検知する他のシステムが知 られている。１９７３年１月１６日にGabor Schlisser等に発行されたアメリカ 特許第３，７１１，８４６号は、レーザビームが、取り囲まれた領域の周囲に沿 って向けられ繰り返されるアラームシステムについて述べている。１９６７年８ 月８日にJohn Gally，Jr.等に発行されたアメリカ特許第３，３３５，２８５号 は、レーザ光源を使用して対象物を検出するための光電システムについて述べて いる。 他の検出監視システムは、種々の他のタイプのセンサを使用してきた。１９９ ０年６月２６日にRichard Gelinas等に発行されたアメリカ特許第４，９３６， ０６０号は、複数のレーダーユニットを使用して屋根の高さを測定するフレキシ ブルルーフの制御システムについて述べている。１９９０年７月１８日に発行さ れ、公表されたGiovanni Azzimontiのヨーロッパ特許出願第０３７７８８０ Ａ １号は正面の各パネルが、パネルの可能なシフトを合図するための少なくとも１ つのセンサを含む構造的な扉（facade）について述べている。 上記特許文献のいづれにも、単独またはそれらの結合にも、本発明については 記述されていない。これらの特許および他の特許は、レーザを使用して整合誤差 を測定したり、侵入を検知することが開示されているが、公知の従来技術は本発 明の撓み監視システムを開示または提案していない。発明の概要 本発明の目的は、撓み監視システムに含まれる従前の困難性と欠点を解決する ことである。 本発明の他の目的は、構造物に存する撓みの量に基づいて建造物構造の差し迫 った崩壊を警告するような撓み監視システムを提供することである。 本発明の他の目的は、屋根構造の撓みを監視することによって過度の荷重が掛 かっている状態を見つけるためのシステムを提供することである。 本発明の更に他の目的は、屋根構造の梁あるいは構造的なけたの水平方向の撓 みを監視するためのシステムを提供することである。 本発明の更に他の目的は、特殊性を有する構造物に沿って撓みを生じている位 置を発見できるように、一連のゾーンを規定するためのレーザビームのシステム を提供することである。 本発明の目的を達成し、本発明の目的に従うために、ここに例示し概括的に記 述したように、本発明の好ましい実施例は、構造物に隣接する経路に沿ってレー ザビームを発生するレーザ装置と、レーザビームを受け入れるレシーバと、構造 物に取り付けられている少なくとも１つの固形の目標ブロックであって、構造物 から放射状に離れて延び、レーザビームの経路と構造物との間に位置決めされて いる目標ブロックと、レシーバに接続されたアラームとを備えている。そして目 標ブロックが構造物の撓みによってレーザビームの経路内に置かれ、レシーバが レーザビームを受け入れないときに、アラームがレシーバを介して作動するとい うものである。 本発明のこれらの及び他の目的は、実施例の説明と図面とによって容易に明ら かになるであろう。図面の具体的な説明 図１は、本発明の撓み監視システムの好ましい実施例を示す部分斜視図である 。 図２は、本発明に関する撓み監視システムの好ましい実施例を示す側面図であ る。 図３は、本発明に関する弓なり構造の撓み監視システムの他の好ましい実施例 を示す部分平面図である。好ましい実施例の詳細な説明 添付した図面に関して、本発明の好ましい実施例が示されている。開示した実 施例は本発明の範囲を限定するように解釈するべきではない。本発明の撓み監視 システム１０は、撓み状態を知らせるためにレーザ装置１２と目標ブロック２２ とを有する。レーザ装置は長い距離に亙って高度に集中したエネルギービームを 放射するから好ましい。図１に示すように本発明の撓み監視システム１０は、屋 根構造３０に使用されることが好ましい。しかし撓み検出構造は壁、橋梁あるい は、それが壊れたり陥没する前に撓みに敏感などんな他の構造にも使用できる。 複数のレーザ装置１２が構造物３０の周囲に沿って規則正しい間隔で配置され ている。レーザ装置１２は、構造物３０に隣接する経路に沿ってレーザビーム１ ６を発射する。レーザ装置１２はフレームから成る構造物３０の周囲で図示しな い側壁に沿って連続して置かれており、一組の梁３２に垂直で、支持けた３４に 平行な経路に沿ってレーザビーム１６を発生することが好ましい。 各レーザビーム１６はレーザのレシーバ１４の方へ向けられている。レーザ装 置１２とこれに対応するレシーバ１４は、構造物３０から所定距離だけ下方に位 置することが好ましい。レシーバ１４は、レーザビーム１６がレシーバ１４に当 たるときに付勢されるエネルギー電池（energy cell）であることが好ましい。 対応するレシーバ１４は、レーザ装置１２とは反対側の壁に沿って、あるいは構 造物３０の撓みによって影響を受けない独立した支持柱上に配置されることが好 ましい。各レーザビーム１６は、不透明な目標ブロック２２と関連して構造物に 沿った所定のゾーン２６を監視するようにセットされている。各レシーバ１４は 中央のアラーム１８に接続されている。アラーム１８は、レシーバ１４の一つに レーザビーム１６が当たらなくなったときに作動する。アラーム１８は、レシー バ１４からの出力に基づいて、撓みの発生したゾーン２６があることを知らせる 。 目標ブロック２２が構造物に取り付けられ、レーザビーム１６の経路と構造物 との間の平面に沿って垂直に配置されている。屋根構造では、目標ブロック２２ が、屋根構造３０とレーザビーム１６によって規定される水平面との間に位置す る水平面を規定する。目標ブロック２２は適切な大きさと形状である。添付した 図において、ブロック２２は楕円形状で示されているが、ブロック２２は長方形 でもよい。図２に示すように、構造物３０に撓みが発生したとき、同時に目標ブ ロック２２は、レーザビーム１６の経路内へ移動する。そして対応するレシーバ １４が、この状態をアラーム１８へ出力する。 図１に関して撓み監視システム１０は、屋根構造３０の梁３２の撓みを検出す るために使用することが好ましい。屋根構造３０はいくつかの組みの梁３２を含 み、その各々が屋根にかかっている２つの支持けた３４に接続している。支持け た３４はＩ型鋼であることが好ましい。梁３２とけた３４は、鋼材または木材で できている。図１と図２において、梁３２とけた３４は比較的平らな構造のよう に示してあるが、図３に示すように撓み監視システムは弓なりの構造と関連して 使用してもよい。図３は、梁３２が弓なりの外形を提供するように形成されてい ることを示す。 目標ブロック２２は各梁３２の中央に位置することが好ましく、また梁３２の 下方へ延びていることが好ましい。弓なりの梁では、図３に示すように、目標ブ ロック２２が梁３２の弓なり部分のところに設けられていることが好ましい。目 標ブロック２２は、建造物の構造に応じて梁３２に取り付けられることが好まし く、目標ブロック２２はその代わりに、けた３４に支持されるように取り付けら れてもよい。建造物の構造的枠組みにより、目標ブロック２２の配置が影響を受 け、構造的な枠組みはまた、ゾーン２６の大きさと量をも決定する。 目標ブロック２２は、レーザビームの垂直方向上側にあり、梁３２とレーザビ ーム１６との間の空間領域に配置される。レーザビーム１６から目標ブロック２ ２までの距離により、アラーム１８がレシーバ１４の作用で作動する前に梁３２ がどの程度撓むかが決定される。アラーム１８が作動するまでに必要な撓みの量 は、梁３２とけた３４の負荷要求、ヤング率及び曲げ剛性率による。これらのフ ァクタは、レーザ装置１２とレシーバ１４とを、構造物３０と目標ブロック２２ とからどの程度下方に位置決めさせるべきかの所定の距離を計算するために使用 できる。例えば屋根に掛かる重さが過負荷状態のときに生じたいづれか１つの梁 ３２の撓みにより、目標ブロック２２がレーザビーム１６の経路を横切って位置 するようになり、これによりレーザビームがレシーバ１４に届かなくなる。アラ ーム１８が作動し、レシーバ１４が負の信号を中央監視ステーションへ送る。こ れによりゾーン２６内で撓みが発生したことがわかる。アラーム１８は更に、構 造物と撓みゾーンの視覚的読み出しを行い、構造物が壊れる前に建造物のどの領 域が過剰負荷になっているかを決定することもできる。 本発明が上記実施例に限られないことが理解されるべきである。種々の改変や 変更が本発明の精神と範囲内で可能であることが当業者に明らかであろう。例え ばレーザ装置を垂直平面に沿って配置し、壁の下がりや膨らみを検出することも できる。またレーザ装置を橋の水平面に沿って配置して、道路を支持している構 造の撓みを検出することもできる。更に通常の光波やマイクロウェーブのような 他の検出エネルギービームをレーザに代えて使用してもよい。本発明は、請求の 範囲内のすべての実施形態を含む。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)， ＡＭ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＮ，Ｃ Ｚ，ＥＥ，ＦＩ，ＧＥ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＮ， ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＩ，ＳＫ，Ｔ Ｊ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 構造物の撓みを検出するための撓み監視システムであり、該撓み監視 システムが、 構造物に隣接する経路に沿ってレーザビームを発生するレーザ装置と、 前記レーザビームを受け入れるレシーバと、 前記構造物に取り付けられている少なくとも１つの固形の目標ブロックであっ て、前記構造物から放射状に離れて延び、前記レーザビームの経路と前記構造物 との間に位置決めされている、目標ブロックと、 前記レシーバに接続されたアラームとを備え、 前記目標ブロックが前記構造物の撓みによって前記レーザビームの経路内に置 かれ、前記レシーバが前記レーザビームを受け入れないときに、前記アラームが 前記レシーバを介して作動する、撓み監視システム。 ２． 請求項１記載の撓み監視システムにおいて、前記撓み監視システムが 屋根の支持構造の撓みを検出することを特徴とする撓み監視システム。 ３． 構造物の撓みを検出するための撓み監視システムであり、該撓み監視 システムが、 構造物に隣接する経路に沿って各々レーザビームを発生する複数のレーザ装置 と、 各々前記レーザビームの１つを受け入れる複数のレシーバと、 前記構造物に取り付けられている少なくとも１つの固形の目標ブロックであっ て、前記構造物から放射状に離れて延び、前記レーザビームの経路と前記構造物 との間に位置決めされている、目標ブロックと、 前記レシーバに接続されたアラームとを備え、 前記目標ブロックが前記構造物の撓みによって前記レーザビームの経路内に置 かれ、前記レシーバが前記レーザビームを受け入れないときに、前記アラームが 前記レシーバを介して作動する、撓み監視システム。 ４． 請求項３記載の撓み監視システムにおいて、各レーザビームが所定ゾ ーン内の撓みを検出し、前記アラームが撓みの発生したゾーンを示すことを特徴 とする撓み監視システム。 ５． 請求項３記載の撓み監視システムにおいて、前記撓み監視システムが 屋根の支持構造の撓みを検出することを特徴とする撓み監視システム。 ６． 屋根構造の支持けたに接続されている少なくとも一組の梁を含む屋根 構造の撓みを検出するための撓み監視システムであり、前記撓み監視システムが 、 前記粱の長さに垂直で前記支持けたに平行な経路に沿って複数のレーザビーム を発生し、前記レーザビームが前記一組の梁を横切る複数のレーザ装置と、 前記複数のレーザビームの１つを各々受け入れる複数のレシーバと、 前記レシーバに接続されるアラームと、 前記各梁の中央に取り付けられている少なくとも１つの固形の目標ブロックで あって、前記梁から放射状に離れて延び、前記レーザビームと前記梁との間に位 置決めされている、前記目標ブロックとを備え、 前記目標ブロックが前記梁の撓みによって前記レーザビームの経路内に置かれ 、前記各レーザビームが前記一組の梁によって規定されるゾーン内の撓みを検出 し、 前記レシーバが前記レーザビームを受け入れないときに、前記アラームが前記 レシーバを介して作動する、撓み監視システム。 ７． 請求項６記載の撓み監視システムにおいて、前記各梁は弓なりになっ ており、前記目標ブロックは前記梁の中央の弓なり部分に固定されていることを 特徴とする撓み監視システム。 ８． 請求項６記載の撓み監視システムにおいて、前記アラームは撓みが発 生したゾーンを示すことを特徴とする撓み監視システム。