JPS6010109A - 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、勺−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
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、下端にウェイトを固定し
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、固定部が傾斜しである
傾斜角が生じたときにウェイトの分力によって起歪板に
曲げモーメントが発生し、この曲げモーメンｌ−によっ
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４ｉ９Ｊ成さ肛ている。

このように構成された従来のひずみゲージ式傾斜旧は、
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、ウェ
イ１−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った。そこで、過傾斜
に対して壊れないようにするため、ストッパを設け、過
傾斜に対してストッパが働くような構造にしたものもあ
る。

また１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った。

そして、上述のいずＡしの従来例も、ウェイトを起歪部
で吊るす方式であるため、起歪部が弱く、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トッパを設けてこれをＭ決
することは非常に困難であった。

さらに（ＩＪｉ斜計の製作過程において起歪部にウェイ
１−を吊るす場合に注意を要し、使用中は常に起歪部に
ウェイ１−による張力が発生し、この張力によって起歪
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、起歪部の撓み特性が長期に
わたり安定で耐久性に富んだ傾斜計を提供すること、第
２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３に、構造が簡単で製造が容易な傾斜計を提
供すること、第４、に必要な測定範囲のものが容易に設
計できる傾斜計を提供すること、第５に、非測定時にお
ける衝撃や振動により損傷を受けない傾斜計を提供する
こと、第６に、装置全体の径が細くコンパクトな傾斜計
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
象と一体的となって傾斜する固定部ｌと前記固定部ｌに
一端側が軸支され常時鉛直方向を維持する振子部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。

前記起歪板ホルダ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
は省略したが、ひずみゲージ７に接続さｈ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の間および中間ボルダ４
とケース５との間Ｌｌ：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１１には、シリ
コンオイル等のダンピング材が充填さｊＬる６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
れた円柱状のウェイトホルダ１２とウェイ１−１３とよ
り成る。前記ウェイ１〜ホルダＪ２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、一端は前記ウェイト１３
を接合するネジ部１６が形成され、他端は二叉状に形成
されており挟持部１７を形成している。この挟持部１７
の二叉状部の中間には、起歪板ホルダ３に一端を固定さ
九た起歪板６の他端が、接触することなく嵌入されてお
り、挟持部１７を溝成する押しネジ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ｒｌｌＩ隙を設けておく。

ここで前記中間ホルダ４には起歪板６の挟持状態をチェ
ッ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はスナップリング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ー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に沿った
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
におけるストッパ部材を中心に示した縦断面図、同図Ｘ
−Ｘ断面図および前記ストッパ部材の位置を変えたとき
のストッ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図におけるウェイトであり、
円筒状のケース５中に、ウェイト１３のストッパ部材と
してのストッパ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。このストッパ２５は、ウェイト
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、ウェイト下端部２６と対峙した側には、前
段に前記ウェイ１〜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ェイ１−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ェイト下端部２
６は、この大径凹状部２７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
態となっている。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の外周壁２７ａとストッパ２５の外周壁２
５ａとの間にはストッパ２５の軸に沿って２本のガイド
ロッド孔３１およびダンピング材流通路３２が各２本穿
設されている。ストッパ２５を間にしてウェイト１３と
反対側にはストッパホルダ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とストッパホルダ３３との間はシールされている。

このストッパホルダ３３のストッパ２５側の端面には２
本のガイドロッド３５が植設されており、このガイドロ
ッド３５は、前述したストッパ２５のガイドロッド孔３
１に挿入されストッパ２５が回動せずに軸に沿って摺動
するようガイドの役を担っている。ストッパホルダ３３
のストッパ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ンド通し孔
３７がストッパ２５のネジ孔３０と同一軸上に穿設され
ている。

これらストッパ２５およびストツバホルダ３３の中心に
はストッパ調整用ロッド３８がストッパホルダ３３のロ
ンド通し孔３７に嵌入され、更にストッパ２５のネジ孔
３０に螺合されており、ストソバ２５の小径凹状部２８
よりウェイ１〜下端部２６へ向けて突出している。この
ストッパ調整用ロッド３８の上方の先端部とストッパ２
５の底面部に対応する部分には、ストッパ２５の移動ス
トロークを規制するスナップリング３９ａおよび３９Ｉ
３が嵌め込まれており、この２つのスナップリング３９
ａおよび３９ｂ間にはネジ部４０が形成されストッパ２
５のネジ孔３０と螺合している。ストッパ２５はストッ
パ調整用ロッド３８を回動させることによりこのスナッ
プリング３９ａとストッパホルダ３３との間において上
下動を行なう。次に下部のスナップリング３９ｂとスト
ツバホルダ３３の凹状部３６の底部４１との間にはスナ
ップリンク３９ｂ側よりシーリング部材であるバッキン
グ４２ａおよびオイルシール４３ａがロッド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ッ
パホルダ３３の凹状部３６はストッパ２５側の中空部４
４ａとストッパホルダ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４４ｂは前述した
ストッパ２５に設けられた２本のダンピング材流通路３
２によりウェイト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バッキング４２ａ、オイルシ
ール４３ａはストッパ調整用ロッド３８に沿って圧力差
に応じて詔勅可能なるように取り付けられている。スト
ッパホルダ３３より下部に突出したストッパ調整用ロッ
ド３８の下端部は、シーリング部材であるオイルシール
４３ｂおよびバッキング４２ｂを介してストッパ調整用
ノブ４５が取り付は固定されている。このストッパ調整
用ノブ４５は、ケース５を切欠いて設けられた調整窓４
６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。ストッパ調整用ロッド３８の下端部に
当接するようにしてロッドストッパ４７がケース５内に
に合固定されており、このロッドストッパ４７によって
ストッパ調整用ロッド３８の下降を防止している。

次に、このように構成さ九た傾斜計の動作を説明する。

第２図（Ａ）に示す如く、ウェイト下端部２６がス］−
ツバ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ｉ１１！ｌ定対象がある
傾斜角０だけ傾斜した場合、この被１ＩＩＩＩ定対象に
設置された固定部１が共に傾ふ゛１角０と同じ角度傾き
、一方、前記固定部ｌに軸支された捩子部２は、ウェイ
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の二叉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をもって例えば、ホイートストンブリッジを構成す
］しば、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）に示すストッパ部材の動作
を説明する。

次ず、被測定対象の傾斜角を測定する場合、ストッパ調
整用ノブ４５を同図（Ａ）において右方向へ回転すると
、ストッパ調整用ロッド３８も一体に右方向に回動する
。ストッパ２５のネジ孔３０には右ネジが切ってあり、
更にストッパ調整用ロンド３８はこれと一体のノブ４５
がロッドストッパ４７とストッパホルダ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ッパ
調整用ロッド３８の回動によりストッパ２５のみがガイ
ドロッド３５に沿って下降しストッパホルダ３３の上端
面に当接して停止する。このときウェイト下端部２６は
、ストッパ２５の大径凹状部２７中にあり、この人径口
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
ェイト１３を固定する必要のある場合、ストッパ調整用
ノブ４５を第２図（Ａ）において左方向へ回転するとス
トッパ調整用ロッド３８の左方向への回動に伴いストッ
パ２５がガイドロッド３５に沿って上昇しスト・ツバ２
５の小径凹状部２８の中にウェイト下端部２６が挿入さ
れる。このとき小径凹状部２８の径はウェイ１へ下端部
２６の径よりもわずかに大きい径とされているので、ウ
ェイト１３は固定されることになる。ストッパ２５の上
昇に伴ない、ウェイト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、ストッパ２５に設
けられたダンピング材流通路３２よリストツバホルダ３
３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
グ部材としてのバッキング４２ａおよびオイルシール４
３ａ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およびウェイ１−１３の傾斜分力を該起歪板
６に伝達するための挟持部１７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、
固定部１、振子部２、起歪板６等を筒状ケース５内に収
納し、このケース５内に該ケース５の軸方向に沿って移
動可能で且つ前記振子部２の下端部２６に対し係脱し得
るストッパ２５を設けたため、前述の傾斜計の外径を変
えることなくウェイ１〜１３のストッパ機構を組込むこ
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、ウェイト下端部２
６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った心
配がなく、更にこのストッパ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バッキング４２ａお
よびオイルシール４３ａとを設けたことにより、ストッ
パ２５の移動をスムーズにすると共に気温や外圧の変化
等によりウェイ１−１３側の中空部１１の内圧が変化し
た場合であっ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５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ったことがなく傾
斜鼾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、したがってス１ヘツ
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、ストッパホルダ３３に設けられ
たＯリング３４とバッキング４２ｂおよびオイルシール
４３ｂとによりシーリングしている上、ストッパ２５側
もパラ“キング４２ａおよび４３ａによってもシーリン
グしているのでストッパ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ッパ調整用ノ
ブ４５近傍のストッパ調整用ロンド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ってい
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、ウェイトホルダ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、ストッパ２５のウェイト下端部２６側に設けた凹
状部の径を変えるが、数段に分ける専の方法によりウェ
イト１３の振れ幅の行限域を変えることもできる。また
、ストッパ２５の中央に右ネジ２９を用いたが、左ネジ
であってもよく、左ネジを用いた場合ストッパネジ４５
を右へ回すとストッパ２５がウェイト１３の方へと移動
される。

以」二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Ｈ１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、被測定対象の傾
斜を感知する起歪板には、直接、振子やウェイトの重量
を負荷させないため、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
き高感度な傾斜計とすることができる。

第２に、起歪板の長さに比べて振子部の長さの方を十分
に長くできる。その場合には被測定対数の傾斜角を起歪
板に拡大して伝達することができ、被測定対象の微小傾
斜角を高感度に検出できると共に起歪板と振子部の長さ
を変えることにより広汎な２１ｇ定範囲のものが容易に
設計。

製作することができる。

第３に、重量の大きい振子部は、固定部に揺動自在に取
付ける形式であるため、座屈しないよう充分大きな剛性
をもたせることができるので、傾斜計を上下逆にしても
座屈することがなく、また振子部にストッパ部材を移動
させて係止できるように構成したので、非測定時に衝撃
や振動により損傷を受けない傾斜計を提供することがで
きる。

第４に、振子部の揺動端の揺動を阻止するストッパを振
子部と同一ケース中に収納し、そのケースに沿った方向
よりストッパ部材を移動−させる構成としたので、装置
全体の径が細くコンパクトな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
けるストッパ部材を中心に示した縦断面図、同図（Ａ）
におけるＸ−Ｘ断面図および前記ストッパ部材の位置を
変えた状態を示す部分横断面図である。 ］・・・・・・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・・・・・・ウェイトホルダ、 １３・・・・・・ウェイト。 １７．１７’・・・・・・挟持部、 １８．１８’・・・・・押しネジ、 ２５・・・・・・ストッパ、 ３３・・・・・・ストッパホルダ、 ３８・・・・・・ストッパ調整用ロッド、４２ａ、４２
ｂ・・・・・・バッキング、４３ａ、４３ｂ・・・・・
・オイルシール、４５・・・・・ストッパ調整用ノブ、 ４７・・・・・・ａラドストッパ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （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、前記固定部
   、前記振子部および前記起歪板を筒状ケース内に収納し
   、このケース内に該ケースの軸方向に沿って移動可能で
   且つ前記振子部の揺動端に対し係脱し得るストッパ部材
   を設けたことを特徴とするひずみゲージ式傾斜計。
2. （２）　ｆｌｉＪ記ストッパ部材は、このストッパ部材
   とねじ結合され前記ケースと平行に前記振子部とは反対
   側に延設され、外部より操作可能な回転軸の回動により
   前記ケース内を軸方向に移動せしめられるように構成さ
   れている特許請求の範囲第１項記載のひずみゲージ式傾
   斜計。