JPS5934111A - ひずみゲ−ジ式傾斜計 - Google Patents

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】 本発明は、擁壁や建造物等の構築物や地中に設置してこ
れらの変状を高感度に訓定するためのひずみケージ式傾
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Ｊ；り監視することは、
工事施行中は、施行管理−１−．，施行後は、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ｌ−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
ートに相当）により起歪部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Ｊ二。

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（ｌ））に開示されているように、上端を固定
部に固定し、下端に重錘を固定した片持梁（いわゆるカ
ンチレバー）の固定部の近傍にひずみゲーシを添着し、
固定部が傾斜してある傾斜角が生じたときに重錘の分力
によって片持梁に曲げモーメン１一が発生し、この曲げ
モーメン１−によつて片持梁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シ式傾斜計は、
微小傾斜を高感度に検出しようとすればする程、」二記
片持梁をますます長く、厚さもかなり薄いものにし、重
錘の重量も大きくしなければならないため、起歪部にあ
たる片持梁が非常に壊れ易いという欠点があった。そこ
で、過傾斜に対して壊れないようにするために、ス１−
ツパを設け、過傾斜に対してス１〜ツパが働くような構
造にしたものもある。

また、カンチレハ一式の傾斜計を改良したものが特公昭
５４−４８７０号に開示されている。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、片持梁に取付
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、」二述のような電磁石、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、直線性等の点て満足す
べき性能が得られないものであった。

そして、上述のいずれの従来例も、重錘を片持梁、すな
わち起歪部で１１′１るす方式であるため、起歪部か弱
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
斜削のように可搬型のものや、固定式のものでも設置の
際などに誤まっ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１〜ツパ
を設けてこれを解決することは非常に困難であった。

本発明は、これらの欠点に鑑みなされたもので、その目
的とするところは、第１に、微小傾斜角を高感度に検出
できる傾斜計を提供すること、第２に、機械的接触箇所
や摩擦箇所がなく、したがつて直線注、ヒステリシスお
よび繰返し性のよい傾斜計を提洪すること、第３に、必
安な測定範囲のものが容易に設絹製作できる傾斜ａ１を
提供すること、第４に構造が比較的簡単で、安画に大歌
に供給できる傾斜計を提供すること、第５に神々の使用
条件に対して壊れにくい傾斜旧を提供することにある。

以Ｔ，添伺図面に基つき本発明の実施例を詳＃ｌｌ１に
説明する。

第１図、第２図および第３図は、本発明の異なる実施例
の構成を模式的に示すそれぞれ概略構成図である。

第１図の実施例におりる傾斜計は、構築物や地中等の測
定対象物と一休になって傾斜する固定部Ｉと、その固定
部ｌに取イマ１けられて一定Ｊ釧ｈ１の傾斜（傾斜角０
）に応じて振れる梁部２およびこの梁部２の他端（図に
おいては下端）に取例けられた重錘３を有するト１と、
固定部１から振子４の重錘３付近まで延設され固定部１
と実質的に一体をなす固定片５と、振子４の垂錘：３付
匠にあつて一端６を固定部】と一体になった固定片５に
固定され他端７を軸方向変位吸収はね８を介して重錘３
に結合され振子４より十分に短かい片持梁９と、このハ
持梁９上のひずみを検出し得る位置に接着等の手段によ
り添着されたひずみケージ１０とから構成されている。

なお、振子４の粱部４は、」二下を逆にしたときでも座
屈しない長さと断面形状（厚さ、幅など）をしており、
軸方向変位吸収はね８は、振子４の動きを片持梁９に摩
擦なく伝達するとともに振子４と片持梁９の軸方向の長
さすなわち揺動半径の相違に基づク■ｒ錘３に対する相
対的な位置のずれすなわち片持梁９に生ずる引張力を吸
収するように構成されている。

このように構成された傾斜計の動作につき説明するに，
、測定対象物がある傾斜角θだけ傾斜すると、この測定
対象物に設置された固定部１および固定片５がともに傾
斜角０と同じ角度（この場合、傾斜計の主軸線ｌ１と鉛
直線】２とのなす角）傾き、これにより振子４（梁部２
と重錘３）が振れ、この振Ｐ４の振れカ糧１１方向変位
吸収はね８を介して片持粱９に伝達され、片持梁９を撓
ませる。この片持梁９に生じたひずみを、そこに添着さ
れたひずみゲージ１０で検出する。このひずみゲーシ１
０の出力は、泪１１定対象物の傾斜（傾斜角０）に対し
て高感度で応答し、しかも正確に対応ずる。

第２図は、他の実施例の構成を示しており、第１図示の
ものとの相違点は、第１図示のものが振子４の梁部２に
弾性梁を用い且つその上端が固定部１に固定されている
のに対し、本実施例のものは、梁部２′に剛体梁を用い
且つその上端をヒンジ１：３を介して固定部１に取付け
た点にある。

このように構成された本実施例のものは、他の条件を同
じとすると第１図示のものに比ベヒンン１；３の精度へ
の影響が場合によっては多少生する虞れはあるが、傾斜
割としての感度が高くなるという利点がある。

第：う図は、さらに他の実施例の構成を示しており、傾
斜を検知する片持梁の一端を、固定片５側ではなく、重
錘３側に固定したものである。

すなわち、同図において、片持梁９′は、一端６′を重
錘３に固定され、他端７′は軸方向変位吸収はね８′を
介して固定片５に結合されており、片持梁９′上の所定
の場所にひずみグーシ川が添着（例えば接着）されてい
る。

このように構成した場合でも、第１図および第２図に示
した実施例のものと同嘩の効果を得ることができる。

第４図は、第１図に示した本発明の実施例を具体化した
さらに他の実施例の構成を示す斜視図である。なお、第
４図において第ｊ図と対応する部分については同一符号
を付しその説明を省略する。

同図において、固定片５は固定部Ｉがら重錘３に形成さ
れた角穴１４内まで延設されており、したがって、重錘
３の振れ角は、角穴１４で規制される。

すなわち、固定片５の角穴１４に対向する部分１５は振
子４の過１頃斜に対するス１−ツパとしての機能を有し
ている。固定部１の上端｛では構築物や地中等の測定対
象物と一体となって傾斜する外部保穫ケース（図示せず
）等に固定するためのねじ孔１６が設けられている。

第５図ｔａｌ〜（ｆ）は、本発明の要部である’ｌ’ｌ
ｌ１方向変位吸収ばねの各種変形例をその取イ」態様と
とも）に示すそれぞれ模式的構成図てある。なお、第５
図において、第１図と共通の部拐（または部分）には同
一の符号を伺してある。また、！Ｉ’ｌｌｌ力向変荀吸
収ばね８については、それぞれその構成を異にしている
が同一の符号を付してある。

第５図（冫１）〜（ｆ）において、＋１ｑｌ＋方回変位
吸収はね８は、それぞれ簿板はね利からなりその形状は
Ｃ；１）図の場合は、略かふり笠状、（１））図の１易
合は、略疲走線状、（Ｃ）図の腸合、長円形状、（（１
１図の場合、円形状、（ｅ）図の場合、ハー１〜形状、
（［）図の｛易合、変形ハー１〜形状に形成され、いす
れもその一端（図においては上端）を鋲】７をもって片
持ＩＡク０に連結され、その他端を重錘３に取付けられ
ている。同｛￥１（ｄ），（ｃ）において、ｌ’ｌｌ１
方向変位吸収ばね８ハＩｔｉ７ｉ１イ；ｊき座金１８が
該ばね８の内側から当てられ、ホル１−１９をもって重
錘３に取付けられている。

このような＋ｒｌｉ１方向変位吸収ばね８を用いる必要
性について第１図を参照して説明するに、傾斜時の、振
子４による重錘３の軌跡と片持梁９の他端７の軌跡は同
じではないので、もし片持梁９の他端７を直接重錘３に
結合（固定）させると、傾斜により片持梁９に過大な引
張カが作用し、片持梁９を破壊させてしまうことになる
。それを避けるべく重錘３にローラ等を組み込んでその
ローラで片持梁９上を滑らせて片持梁９に過大な引張カ
が作用しないようにする方法が考えられるが、機械的な
ローラを組み込むことによってその摩擦やガタの影響で
ヒステリシスや繰り返し性が悪くなり高感度、高精度が
望めなくなる。そこで、上述の実施例の如き軸方向変位
吸収ばね８（８）を片持梁９と重錘３との間または片持
梁９と固定片５との間に介在させると、機械的接触箇所
や摩擦箇所が無くなりまた軸方向変位吸収はね８は、一
定範囲内では弾性体と考えてよいので精度に悪影響を及
ぼすことはない。

なお、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、種々の変更、組合
わせ、置換等が町能であることは勿論である。

例えば、第２図に於いて振子４の梁部２′の上端を固定
部１へ取付ける手段としては、第２図に示されるものの
ほか柔軟な帯状片からなるヒンジを介して梁部２′の上
端を固定部Ｊに取付けるようにしてもよい。このように
することによって、機械的摩擦部分を無くしヒンジによ
る精度への悪影響を無くすことができるとともに第１図
示のもののような弾性梁を用いたものに比べ傾斜計とし
ての感度を高くすることができる。

また、第３図に示す梁部２を、剛体粱とし、上端および
下端をヒンジを介してそれぞれ固定部Ｉおよび重錘３に
取付けるようにしてもよい。

また、軸方向変位吸収ばね８の片持梁９への取付け手段
についても鋲１７を用いず、点溶接や′口−付けによっ
てもよい。

また、傾斜計をケースに収容しその内部にシリコンオイ
ル等のダンピング材を充填して高周波振動等によるノイ
ズ成分の軽減を計るようにしてもよい。

また、傾斜計の過傾斜を阻止するスｌ−ツパ手段として
、固定片５で重錘３の振れ譚向の限界を規制するように
構成した例（第４図）を示したが、例えば、傾斜計を収
容するケースにスｌ−ツパ部分を設けるようにしてもよ
い。さらには運搬時には、スｌ−ツパねじ等で振子４ま
たは重錘３をケースもしくは固定片５等に押え付けて固
定するようにしてもよい。

以上詳述したように本発明によれば、従来の傾斜計に比
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。

第１に、片持梁の長さに比べて振子（梁および重錘）の
長さの方７が十分に長いので、片持梁と梁部の旧質、断
面形状をそれぞれ別個に適宜定めることにより傾斜計の
傾斜に対して高感度に応答する。換言すれば、本発明の
傾斜計は、測定対象物の微小頗斜角を高感度に検出する
ことができる。

第２に、本発明の傾斜計は、機械的接触箇所や摩擦箇所
が無いため、直線性、ヒステリシスおよび繰返し性が険
めて良好である。

第３に、本発明の傾斜計は、梁部の長さを適当に変える
ことにより必要な測定範囲のものが容易に設計、製作す
ることができる。

第４に、本発明の傾斜計は、上述した特公昭４４−２０
’２００号公報に開示される傾斜計の構造に比べると、
梁部と軸方向変位吸収ばねの分だけ複雑になってはいる
が、これらはいずれも安価な部材であり、その他の部拐
も種々の測定範囲（すなわち容量）の傾斜計に共通使用
し得るものが多く、また傾斜計全体の構成も比較的簡学
で大量生産に適しており安価に大量に供給可能である。

第５に、本発明の傾斜計は、ひずみゲージが添着された
片持梁では重錘を支えず、振子の梁部でこれを支えるよ
うに構成してあるため、高感度でありながら堅牢である
。例えば、梁部を座屈しない長さと断面形状とし過傾斜
を阻止するスｌ−ツパ手段を設けることにより、過１頃
斜に対しても、また−ト下逆にしても購れない傾斜，計
とすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図および第３図は本発明のそれぞれ異なる
実施例の構成を模式的に示すそれぞれ概略構成図、第４
図は第１図に示す実施例を具体化したさらに他の実施例
の構成を示す斜視図、第５図（．１１１）〜（ｆ）は本
発明の要部である軸方向変位吸収ばねの各種変形例をそ
の取付態様とともに示すそれぞれ模式的構成図である。 Ｊ・・・・・固定部、２，２′・・・・・・梁部、３・
・・・・・重錘、４・・・・・・振子、５・・・・・固
定片、８・・・・・・軸方向変位吸収ばね、９・・・・
・片持梁、１０・・・・ひずみγ−ジ、θ・・・・・・
傾斜角。 特許出願人株式会社共和電業 代狸人弁理士真田修｛ｒ ヌ−

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）構築物や地中等に設置してそれらの変状を測定す
   るための傾斜計において、前記構築物や地中等のＭリ定
   対象物と一体になって傾斜する固定部と、この固定部に
   一端が取伺けられた梁部の他端に重錘を有し一定方向の
   頷斜に応じて振れる振子と、前記固定部から前記振子の
   取錘付近まで延設され前記固定部と実質的に一休をなす
   固定片と、前記振子より十分に短かく一端を前記固定片
   または前記重錘に固定され他端を軸方向変位吸収ばねを
   介して前記重錘または前記固定片に結合された片持粱と
   、この片持粱に添着されたひずみゲージとから成り前記
   測定対象物の傾斜を前記ひずみゲージによって検出する
   ように構成したことを特徴とするひずみゲージ式傾斜割
   。
2. （２）前＾中前方向変位吸収はねは、前記振子と前記片
   持梁の軸方向の長さの相違に基づき前記昌持梁に生ずる
   引張力を吸収するように構成されている特許請求の範囲
   第１項記載のひずみケージ式傾斜計。゛
3. （３）前記振子は、上下を逆にしたときてもその梁部が
   座屈しない長さと断面形状とされている′持許請求の範
   囲第１項記載のひずめゲーシ式傾斜計。
4. （４）前記固定片が、前記小錘の振れ方向の限界を規制
   するように前記重錘と対向する位ｉｉｔまで延設されて
   いる特許請求の範囲第１項記ｉ１ｇのひずみゲーシ式傾
   斜泪。