JPH0545939Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 (a) 技術分野 本考案は、ケーブルの張力検出器に関し、より
詳細には、空気圧によつて浮揚される天井膜が所
定の形状に保持されるようにその天井膜に沿つて
張り渡される天井膜保持ケーブルの張力を検出す
るエアドーム型建造物における天井膜保持ケーブ
ルの張力検出器に関するものである。

(b) 従来技術 ワイヤ等のケーブルは、例えば建造物を支持す
る手段として種々の場所に用いられている。その
一例としてエアドーム型建造物がある。このエア
ドーム型建造物は、天井膜を例えば軽量な化学合
成繊維やガラス繊維、さらにはステンレス鋼薄板
等で構成し、建造物内に空気を送入せしめ、建造
物内（膜内部）の気圧を建造物外の外気圧（一般
には大気圧）よりも僅かに高くすることによつ
て、この天井膜を上方に膨出するように展張（浮
揚）させた状態で支持するようにしたものであ
る。

第４図に、この天井膜を用いたエアドーム型建
造物の平面図を示す。同図において、天井膜１
は、その周縁部が建造物の側周壁２に空気が殆ん
ど漏洩しない状態で固定されており、またこの天
井膜１には、風等に対する安定性の保持、および
天井膜１の張り具合または弛み具合の規制等のた
めに天井膜保持ケーブル（以下単に「ケーブル」
という）３が、この天井膜１の内側に沿つて縦横
に張り渡され且つ所々で天井膜１に止着されてい
る。そして、このケーブル３の両端は、それぞれ
側周壁２近傍の後述する支持フレームに連結され
ている。

第５図は、エアドーム型建造物におけるケーブ
ル３の支持フレーム５への取付け構造を示したも
のである。同図において、エアドーム型建造物の
側周壁２の部分には、この例の場合、支持フレー
ム５，６，７，８が張り渡されている。４は支持
地盤である。そして、支持フレーム５の頂部に
は、ケーブル３の端部に連結された連結部材であ
るケーブルソケツト９が、ピン１０によつて回転
可能な状態で連結されている。

一方、ケーブル３は、天井膜１の内側に沿つて
張り渡され且つ適宜間隔をおいて天井膜１に止着
されており、天井膜１の展張の程度によつて張力
が負荷される。そして、この天井膜１は、建造物
内の空気圧を高くし過ぎて所定以上に膨出させた
り、天井膜１やその附随物の自重が大きい場合に
空気圧を低くし過ぎて天井膜１を弛ませたり、天
井膜１に強風が当たつたりすると、その天井膜１
に許容限度以上の負荷が集中的にかかり、天井膜
１が裂けてしまつたり、天井膜１を保持するケー
ブル３が破断したりして危険な事態を招来する虞
れがある。従つて、このようなエアドーム型建造
物においては、安全管理上、建造物の施工中ある
いは施工後において天井膜１の状態を常時監視す
ることが必須となる。

第６図〜第８図は、そのケーブルの張力検出手
段の従来例または参考例を示す図である。

第６図は、ケーブル３の端部が係止されたケー
ブルソケツト９の断面を示したものである。ケー
ブルソケツト９は、一端側が第５図のようにして
ピン１０によつて支持フレーム５に枢着され、他
端側が縮径されてケーブル３と略同径のケーブル
挿通孔が穿設されている。そして、ケーブルソケ
ツト９内に挿入されたケーブル３の端部には、抜
け止めであるケーブルグリツプ１１が固着されて
いる。１２は、ケーブルソケツト９内に嵌入さ
れ、ケーブル３が中心部の孔に挿通されたセンタ
ホール型と称される荷重変換器である。１３は、
荷重変換器１２とソケツト９との間に挿入された
スペーサである。このような構成よりなるケーブ
ルソケツト９において、ケーブル３に負荷された
張力は、ケーブルグリツプ１１と、スペーサ１３
との間に介挿された荷重変換器１２に生じた圧縮
ひずみをひずみゲージにより電気量に変換するこ
とによつて検出される。

ところで、このようにケーブルソケツト９内に
挿入された荷重変換器１２は、ケーブルソケツト
９内のスペースの都合によりその感度、分解能等
が制限されてしまう。また、荷重変換器１２は、
一旦ケーブルソケツト９内に挿入されてしまう
と、容易に修理、交換等をすることができず、ま
た、ケーブル３に生じる張力に応じた容量の変更
等もできないという欠点があつた。

また、荷重変換器１２をケーブルソケツト９内
に設ける代りに、ピン１０を中空円筒状に形成
し、その円筒状にせん断ひずみを検出するように
ひずみゲージを添着し、支持フレーム５とケーブ
ルソケツト９とによつてピン１０内に生じるせん
断応力をそのひずみゲージによつて検出するよう
に構成することも考えられる。しかしながら、こ
のように構成した場合、荷重変換器が高価となる
ほか、ケーブルソケツト９と一体的にピン１０が
回動するように構成しなければ、測定誤差が大き
くなつてしまう。そして、ピン１０をケーブルソ
ケツト９と共に回動させるように構成するには、
ベアリング構造も複雑化し、コストが高く、取付
作業も厄介となる等の問題が生じる。

第７図は、ケーブル３の張力を検出する他の参
考例の構成を示したもので、ケーブル３の外周
に、一端側に向けて外周径が徐々に小さくなるテ
ーパ部１４ａを有した第１の固定部材１４が嵌挿
固定され、また、カンチレバー１５が一体的に形
成されこのカンチレバー１５の先端部が、第１の
固定部材１４のテーパ部１４ａ上に接触した状態
で第２の固定部材１６が嵌挿固定されている。そ
して、カンチレバー１５には、カンチレバー１５
に生じるひずみを検出するひずみゲージ１７が添
着されている。

このように構成されたものにおいて、ケーブル
３に引張力が印加されそのケーブル３が伸びる
と、第１および第２の固定部材１４，１６の間隔
が変化し、カンチレバー１５の先端部がテーパ部
１４ａに沿つて移動し、カンチレバー１５の撓み
が変化し、カンチレバー１５にケーブル３の張力
に応じたひずみが生じるので、このひずみをひず
みゲージ１７により電気量に変換することによつ
て張力を検出することができる。しかしながら、
この場合ケーブル３が、折曲するとカンチレバー
１５が弾性限界を超え簡単に破壊されてしまうと
いう欠点があり、エアドーム型建造物のように、
天井膜１とともにその状態が大きく変化するよう
なケーブル３の張力測定には不向きである。

第８図は、さらに他の張力検出手段の参考例を
示す模式図であり、１枚の剛性大なる基板１８に
支柱１９，２０，２１を介して回転自在に支持さ
れたローラ２２，２３，２４にケーブル３を図の
ごとく千鳥状に交互に掛け渡し、中央のローラ２
３の支柱２０と基板１８との間に圧縮型の荷重変
換器２５を介装せしめたもので、三点ローラ型張
力計と称されるものである。この三点ローラ型張
力計においては、ケーブル３の張力は、張力によ
るローラ２３の支柱２０への押圧力、すなわち、
支柱２０から荷重変換器２５へ印加される圧縮力
をその荷重変換器２５のひずみゲージにより検出
することで測定される。しかしながら、この張力
計は、形状が大きく、高価であり、且つ重いとい
う欠点がある。

また、最も簡単な張力検出手段として、第５図
におけるケーブルソケツト９の側周上にひずみゲ
ージを添着し、ケーブル３が引張られることによ
りソケツト９に生じるひずみを直接検出するよう
にしたものも知られている。しかしながら、ケー
ブルソケツト９は、安全のため通常、剛性が大と
なるようにすなわち、ケーブル３の破断強度を上
まわる耐力を有するように構成されるため、ひず
みゲージにより検出されるひずみ出力は極めて小
さく、所望の精度を確保できないという難点があ
る。

(c) 目的 本考案は、上述した種々の問題点に鑑みてなさ
れたもので、その目的は、安価で、張力検出箇所
への取付が容易で、適用範囲が広範で、ひずみ出
力の必要感度を任意に調節でき、しかもケーブル
ソケツトの安全率を低下させることなく天井膜保
持ケーブルの張力を精度よく検出し得るエアドー
ム型建造物における天井膜保持ケーブルの張力検
出器を提供することにある。

(d) 構成 本考案は、上記の目的を達成させるため、空気
圧によつて浮揚される天井膜が所定の形状に保持
されるようにその天井膜に沿つて張り渡される天
井膜保持ケーブルの張力を検出するエアドーム型
建造物における天井膜保持ケーブルの張力検出器
において、一端が前記天井膜保持ケーブルに連結
され他端が地上部に固定された支持部材に回転可
能に連結されたケーブルソケツトの平坦部上に、
このケーブルソケツトの平坦部よりはるかに剛性
が小さく且つ短小に形成され軸方向の変位を受け
てその変位に対応した電気信号を出力する微小変
位計と、この微小変位計の変位導入部に連接され
且つ軸方向に長く延設された変位伝達棒とを前記
天井膜保持ケーブルによる引張方向に前記微小変
位計と前記変位伝達棒の軸方向を合致させた状態
で、該微小変位計の本体側を固定すると共に所望
のひずみ出力を得るべく該本体側固定部より所定
の距離を隔てた部位に前記変位伝達棒を固定した
ことを特徴としたものである。

以下、本考案の実施例を添付図面に基づき詳細
に説明する。

第１図は、本考案の一実施例の構成を示す平面
図である。２６は、天井膜保持ケーブルの張力検
出器（以下「張力検出器」という）であり、ケー
ブルソケツト２７の平坦部２７ｃ上に、微小変位
計２８とこれに連結一体化された変位伝達棒２９
とが、微小変位計取付脚３０と、変位伝達取付脚
３１とにより固定された構成となつている。ケー
ブルソケツト２７の一端部には、図には現われて
いないが、第６図に示したようなスペーサおよび
ケーブルグリツプが嵌入される中空部ならびにケ
ーブル３を挿通するためのケーブル挿通孔が穿設
されたいわゆるケーブル連結部２７ａが形成され
ている。一方、ケーブルソケツト２７の他端部に
は、第５図に示したピン１０が挿通されるピン孔
２７ｂが穿設されている。そして、このケーブル
ソケツト２７の中間部には、所定範囲にわたつて
一様な断面積を有する平坦部２７ｃが存在する。
この平坦部２７ｃ上には、第２図にその側面図を
もつて示すような変位計取付脚３０を介して微小
変位計２８の本体側が固定され、この本体側の固
定部から所定の距離Ｌだけ離れた位置に変位計取
付脚３０と同様の構成よりなる変位伝達棒取付脚
３１を介して変位伝達棒２９が固定されている。

次に、このような微小変位計２８の平坦部２７
ｃへの取付構造につき、第２図および第３図を参
照してより具体的に説明する。微小変位計２８の
本体端部２８ａの外周には、故障時の交換や修理
の便宜のため着脱可能なるように雄ねじが形成さ
れる。先ず、変位計取付脚３０は、２個のボルト
挿通孔３０ａ，３０ｂにそれぞれ挿通された２本
の締付ボルト３２によつて平坦部２７ｃに締付固
定される。これに先立つて、または、この後、微
小変位計２８の本体端部２８ａ外周に形成された
雄ねじを、変位計取付脚３０の中央部に穿設形成
された雌ねじ部３０ｃにねじ込み固定する。次
に、この変位計取付脚３０が固定された位置から
所定の距離Ｌだけ離れた位置の平坦部２７ｃ上に
第２図示の変位計取付脚３０と同様の変位伝達棒
取付脚３１を２本の締付ボルト３２によつて固定
する。但し、この変位伝達棒取付脚３１には、雌
ねじ部３０ｃの代りに変位伝達棒２９が遊嵌し得
る程度の貫通孔が穿設されており、取付時には、
この貫通孔に変位伝達棒２９を挿通させた状態と
しておく。この変位伝達棒２９と変位伝達棒取付
脚３１との固定は、変位伝達棒２９に螺合された
２つのロツクナツト３３，３４を該取付脚３１の
両側から挟み込むようにして行う。

次に、上記構成よりなる実施例の作用につき説
明する。

先ず、上述のようにして微小変位計２８と変位
伝達棒２９とが、変位計取付脚３０と変位伝達棒
取付脚３１とを介して平坦部２７ｃ上に固定され
てなるケーブルソケツト２７（張力検出器２６）
を、そのケーブル連結部２７ａに第５図に示すよ
うに、ケーブル３を連結し、さらにピン孔２７ｂ
と支持フレーム５に穿設されたピン孔とにピン１
０を挿通して支持フレーム５に回動可能に枢着す
る。これによつて張力検出器２６が、ケーブル３
と支持フレーム５との間の張力伝達系中に介挿さ
れたことになる。

いま、ケーブル３によりケーブルソケツト２７
のケーブル連結部２７ａに引張力が作用すると、
平坦部２７ｃに引張ひずみを生ずる。微小変位計
２８は平坦部２７ｃに比し十分軟かく作られてい
るからこの引張ひずみは、変位計取付脚３０と変
位伝達棒取付脚３１および変位伝達棒２９を介し
て微小変位計２８に変位として伝達される。する
と、微小変位計２８からは、平坦部２７ｃ上の変
位計取付脚３０と変位伝達棒取付脚３１との間
（距離Ｌ）における引張ひずみに対応した検出信
号、すなわちケーブル３に負荷される張力に対応
した検出信号を送出する。この検出信号をもとに
測定器（図示せず）によつて張力を知ることがで
きる。

上記実施例における微小変位計２８に発生する
変位は、次のようになる。

すなわち、ケーブルソケツト２７の両端、すな
わち、ケーブル連結部２７ａとピン孔２７ｂとの
間に作用する引張力をＴ、平坦部２７ｃの断面積
をＡ、変位取付脚３０と変位伝達棒取付脚３１と
の間の距離をＬ、平坦部２７ｃに生じたひずみを
εとすると、微小変位計２８が検出する変位δ
は、次式で示すようになる。

δ＝ε・Ｌ (1) ε＝Ｔ／Ａ・１／Ｅ (2) ここではＥは、ケーブルソケツト２７の縦弾性
係数である。

上式より明らかなように、ケーブルソケツト２
７の平坦部２７ｃに生じたひずみεは、Ｌを大き
くすると変位計取付脚３０、変位伝達棒取付脚３
１および変位伝達棒２９を介し微小変位計２８に
伝わる変位δを大きくすることが出来る。ところ
で微小変位計２８はそれ自身、すなわち本体部は
長さｌを有しており、その本体部の両端を被測定
対象物に固着して微小変位を測定するのに用いる
とき、微小変位計２８はひずみ検出器（ひずみ
計）と呼ばれる。このひずみ計は、今まで述べた
変位伝達原理と同様の原理で構成され、長さｌの
本体部内部に組込まれたものであり、既に充分に
実用に供し得るものが安価に市販されている。そ
して、このひずみ計は、実用上被測定対象物に直
接ひずみゲージを貼りつけた場合より感度を２〜
５倍とれるようにかつ長時間に安定に動作する構
造を取つている。このひずみ計自身で感度を大き
くすることは、ｌを大きくすることによつて実現
出来るが、その反面、長期的に安定した動作を確
保するためには高価な構造が必要となり実用上好
ましくない。逆にひずみ計単体としては、ｌを小
さめにし、ひずみ感度の低い領域を用いた方が安
定性も得られやすい。今、このひずみ計の両端を
平坦部２７ｃに固定して平坦部２７ｃに生じたひ
ずみεによつてひずみ計が変位δ₁を検出したとす
ると、 δ₁＝ε・ｌ (3) となり従つて(1)式と(3)式から δ／δ₁＝Ｌ／ｌ (4) となり平坦部２７ｃのひずみεが同じであるにも
かかわらず検出信号を大きくする事が出来る。換
言すれば、ケーブルソケツト２７に直接ひずみゲ
ージを接着する場合と比較して５〜10倍検出感度
を向上させることができる。従つて、十分安全に
設計されたケーブルソケツトにおいても精度の高
い張力検出を容易に且つ少ない費用にて行うこと
ができる。

また、上記実施例のように構成すれば、ケーブ
ルソケツト２７に発生する応力は非常に小さいか
ら、引張力−ひずみ特性の直線性が極めてよい領
域で張力検出器が製作でき、広範囲にわたつて精
度を向上させることができる。

また、上述したようにケーブルソケツトの安全
性をそこなう恐れがまつたくない。

また、ケーブルソケツト２７とは別途に微小変
位計２８を設けてあるため、故障が発生しても微
小変位計２８の交換だけでよく、例えば、故障の
発生したケーブルソケツト２７を取外す必要がな
く、単に微小変位計２８の交換、修理をすればよ
く検定の必要がない。従つて保守が容易で、保守
費用が大幅に低減化される。

また、第３図に示すように微小変位計２８を極
力細くし、取付脚３０，３１の取付高さを低く
し、微小変位計２８の軸がケーブルソケツト２７
の曲げ中心に極力近づくようにすることによつ
て、ケーブルソケツト２７の曲げに対する影響
（測定誤差）を小さくすることができる。

さらに、重要な利点として張力検出器２６の必
要感度を、増幅比（Ｌ／ｌ）の変更によつて任意
に且つ容易に変化させ得ることが挙げられる。

尚、本考案は、上述し且つ図面に示した実施例
のみに限定されるものではなく、その要旨を逸脱
しない範囲内で種々変形して実施することができ
る。

例えば、微小変位計２８としてダイヤフラムの
撓みによるひずみをひずみゲージにより検出する
タイプのもの等が市販されているが、板状の起歪
板に引張ひずみまたはせん断ひずみを発生させる
ようにしたものでもよいし、さらにはひずみゲー
ジ式のものに限らず、差動トランス式その他の方
式のひずみ検出器または変位計を用いてもよい。

また、変位計取付脚３０および変位伝達棒取付
脚３１の平坦部２７ｃへの取付方法としては、締
付ボルト３２によるねじ止めによらず、溶接等に
よつて分離不能なるように固着するようにしても
よい。

また、上述の実施例では、微小変位計２８を、
ケーブルソケツト２７の一方の面の平坦部２７ｃ
上に設けた場合を示したが、反対面側の対応位置
にさらに設けてもよい。このように表面側と裏面
側とに微小変位計２８をそれぞれ設けた場合に
は、ケーブルソケツト２７の曲げ（第１図の紙面
に垂直な方向の曲げ）の影響を電気的に相殺する
ことができるので、より高精度化することができ
る。

(e) 効果 以上詳述したように本考案によれば、製作費、
設置費、保守費を低減化でき、張力検出箇所への
取付が容易で、適用範囲が広範で、検出出力の必
要感度を任意に且つ容易に調節でき、しかもケー
ブルソケツトの安全率を低下させることなく、天
井膜保持ケーブルの張力を精度よく検出し得るエ
アドーム型建造物における天井膜保持ケーブルの
張力検出器を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案の一実施例の構成を示す平面
図、第２図は、同実施例に用いられる変位計取付
脚の一例の構成を拡大して示す側面図、第３図
は、本考案の要部構成を拡大して示す正面図、第
４図は、本考案の適用対象であるエアドーム型建
造物の一例を示す概略平面図、第５図は、エアド
ーム型建造物における天井膜保持ケーブルの支持
フレームへの取付構造を示す模式図、第６図、第
７図および第８図は、天井膜保持ケーブルの張力
検出手段の従来例または参考例をそれぞれ示す断
面図および側面図である。 １……天井膜、２……側周壁、３……天井膜保
持ケーブル、５〜８……支持フレーム、１０……
ピン、１１……ケーブルグリツプ、２６……張力
検出器、２７……ケーブルソケツト、２７ａ……
ケーブル連結部、２７ｂ……ピン孔、２７ｃ……
平坦部、２８……微小変位計、２８ａ……本体
部、２８ｂ……変位導入部、２９……変位伝達
棒、３０……変位計取付脚、３１……変位伝達棒
取付脚、３２……締付ボルト、３３，３４……ロ
ツクナツト。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 空気圧によつて浮揚される天井膜が所定の形状
   に保持されるようにその天井膜に沿つて張り渡さ
   れる天井膜保持ケーブルの張力を検出するエアド
   ーム型建造物における天井膜保持ケーブルの張力
   検出器において、一端が前記天井膜保持ケーブル
   に連結され他端が地上部に固定された支部部材に
   回転可能に連結されたケーブルソケツトの平坦部
   上に、このケーブルソケツトの平坦部よりはるか
   に剛性が小さく且つ短小に形成され軸方向の変位
   を受けてその変位に対応した電気信号を出力する
   微小変位計と、この微小変位計の変位導入部に連
   接され且つ軸方向に長く延設された変位伝達棒と
   を前記天井膜保持ケーブルによる引張方向に前記
   微小変位計と前記変位伝達棒の軸方向を合致させ
   た状態で、該微小変位計の本体側を固定すると共
   に所望のひずみ出力を得るべく該本体側固定部よ
   り所定の距離を隔てた部位に前記変位伝達棒を固
   定したことを特徴とするエアドーム型建造物にお
   ける天井膜保持ケーブルの張力検出器。