(57)【要約】【課題】ロードメジャー等の距離測定機において、手元にあるメモ等に測定値を書き写したり、別途コンピュータ等に測定値を入力したりする必要がない距離測定機を提供すること。【解決手段】車輪１３を回転させて距離を測定するロードメジャー等の距離測定機１０について、前記車輪１３の回転角に対応して磁極を変化させ得る永久磁石３３と、前記磁極の変化を感知する磁気センサ３４と、前記磁気センサ３４の出力信号から測定距離を算出する制御手段３６と、を有し、前記磁気センサ３４と制御手段３６とを液密に封入する計測ユニット２０を備えることとした。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪を回転させて距離を測定する距離測定機において、
前記車輪の回転に対応して磁極を変化させ得る永久磁石と、
前記車輪に対して永久磁石の回転を加速させる歯車と、
前記磁極の変化を感知する磁気センサと、
前記磁気センサの出力信号から測定距離を算出する制御手段と、
電源と、を有し、
前記磁気センサと制御手段とを液密に封入する計測ユニットを備えることを特徴とする距離測定機。
【請求項２】
前記計測ユニットに前記歯車と前記永久磁石を収容する収容部に対して前記磁気センサと前記制御手段を液密に隔てる中蓋部を設け、当該中蓋部には前記電源を収容する凹部と、前記磁気センサを収容する凹部とを設け、両凹部間に隔離壁を形成する請求項１記載の距離測定機。
【請求項３】
前記収容部の反対側から前記中蓋部を覆う表示カバー部を設け、当該表示カバー部に表示部と、前記制御手段と、を備えるものとした請求項２記載の距離測定機。
【請求項４】
前記永久磁石が多極からなる一つの永久磁石である請求項１〜請求項３何れか１項記載の距離測定機。
【請求項５】
前記車輪と前記永久磁石との回転比を１：３〜１：３０とした請求項４記載の距離測定機。
【請求項６】
前記磁気センサが縦磁場と横磁場をそれぞれ検出する２つのホール素子である請求項１〜請求項５何れか１項記載の距離測定機。
【請求項７】
前記永久磁石がその厚み方向に着磁された多極からなる永久磁石であり、前記磁気センサを当該永久磁石に対する厚み方向に配置する請求項１〜請求項６何れか１項記載の距離測定機。
【請求項８】
前記制御手段により得られた電子データを送信する送信手段をさらに有する請求項１〜請求項７何れか１項記載の距離測定機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、道路の長さや、建物の壁面、その他の距離を測定するための距離測定機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より電力送電線鉄塔工事や土木開発工事等あらゆる工事現場における現場調査や工事が困難な場所の確認作業、道路工事又は警察の交通事故処理等における現場検証等でロードメジャー等と呼ばれる距離測定機が用いられている。こうした距離測定機は、道路などの距離を測定すべき対象上に車輪を転動させることで車軸上に設けた歯車を回転させ、その歯車に連動したカウンタを回転させて距離を表示するようにしたものである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
距離測定機は、測定すべき２点間を転がった車輪の回転数等からその車輪の移動距離を測定するが、こうした機械式測長手段を用いたものでは、距離の表示は車輪の回転軸に通じるカウンタでなされるため、その数値を利用することが容易ではなく、手元にあるメモ等に測定値を書き写したり、別途コンピュータ等に測定値を入力したりする必要があった。
【０００４】
そこで本発明は、こうした不都合を無くすことを目的としてなされたものであり、アナログ式の距離測定機の作業性を向上させ、転記ミス等を防止すべく電子データによる処理が可能なようにして、測定値の取り扱いが便利な距離測定機を提供することを目的とする。また本発明は、距離測定をデジタル化し、確度の高い距離表示を行うことができる距離測定機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するために、本発明は次の構成を有する。即ち、本発明は、車輪を回転させて距離を測定する距離測定機について、前記車輪の回転に対応して磁極を変化させ得る永久磁石と、前記車輪に対して永久磁石の回転を加速させる歯車と、前記磁極の変化を感知する磁気センサと、前記磁気センサの出力信号から測定距離を算出する制御手段と、電源と、を有し、前記磁気センサと制御手段とを液密に封入する計測ユニットを備えることを特徴とする距離測定機である。
【０００６】
車輪を回転させて距離を測定する距離測定機について、前記車輪の回転に対応して磁極を変化させ得る永久磁石と、前記車輪に対して永久磁石の回転を加速させる歯車と、前記磁極の変化を感知する磁気センサと、前記磁気センサの出力信号から測定距離を算出する制御手段と、電源と、を有するため、車輪の回転を磁極の変化に変えて磁気センサで読み取ることで、車輪の回転を電気的に処理することができ、測定距離をデジタル化することが可能となる。
そして、前記磁気センサと制御手段とを液密に封入する計測ユニットを備えるため、車輪から車軸、そして歯車に連通する部分を通じて水分が浸入しても、液密とした磁気センサと制御手段を水分から守ることができる。
【０００７】
そして、前記計測ユニットに前記歯車と前記永久磁石を収容する収容部に対して前記磁気センサと前記制御手段を液密に隔てる中蓋部を設け、当該中蓋部には前記電源を収容する凹部と、前記磁気センサを収容する凹部とを設け、両凹部間に隔離壁を形成する距離測定機とすることができる。
前記計測ユニットに前記歯車と前記永久磁石を収容する収容部に対して前記磁気センサと前記制御手段を液密に隔てる中蓋部を設けたため、中蓋部によってその内外を物理的に仕切ることができるため、歯車と永久磁石を収容し水分の入り込む可能性のある収容部から磁気センサと制御手段を液密に収容することができる。
【０００８】
また、中蓋部には前記電源を収容する凹部と、前記磁気センサを収容する凹部とを設けたため、電源と磁気センサとをそれぞれ別の凹部に収容することができる。そのため、電源と磁気センサのそれぞれの配置、形状、大きさ等に基づいて、電源及び磁気センサそれぞれに応じた凹部を形成することができる。そのため、電源や磁気センサを安定的にそして好適に配置することができる。
さらに、両凹部間に隔離壁を形成するため、両凹部を独立に形成することができる。また、電源である電池に接触させる電池バネを、この隔離壁に配置することができる。そのため、電源の収容を効率的にすることができる。
【０００９】
さらにまた、前記収容部の反対側から前記中蓋部を覆う表示カバー部を設け、当該表示カバー部に表示部と、前記制御手段と、を備えるものとすることができる。前記収容部の反対側から前記中蓋部を覆う表示カバー部を設け、当該表示カバー部に表示部と、前記制御手段と、を備えるものとしたため、水分が浸入し得る前記歯車や永久磁石の収容部とは、中蓋部を挟んで反対側に表示カバー部を設けることができる。そのため、表示カバー部の内側を液密にすることができ、制御手段を水分から保護することができる。また、表示カバー部は電源や磁気センサを収容する凹部に対する蓋として機能するため、中蓋部に対して、表示カバー部を取り外すことができる。そのため、電源としての電池交換の際に表示カバー部を取り外せば、これに付随して表示部となる表示パネルや、制御手段となるＣＰＵ等を備える電子基板、そしてその電子基板に取り付けた磁気センサを取り外すことができ、これらの点検、修理を容易に行うことができる。
【００１０】
前記永久磁石が多極からなる一つの永久磁石である距離測定機とすることができる。多極からなる一つの永久磁石を用いたため、単極の永久磁石を複数個設ける場合と比較して、非常にコンパクトな磁極の異なる状態を得ることができる。また、多極からなる永久磁石はコンパクトな中にＳ極とＮ極の隣接配置しているため、磁場の変化が大きく磁場の変化を検出するホール素子による検知が容易となる。
【００１１】
前記車輪と前記永久磁石との回転比を１：３〜１：３０とすることができる。前記車輪と前記永久磁石との回転比を１：３〜１：３０としたため、主に作業者が動かして用いる場合に、作業者の歩く動きや距離測定機を動かす動きに追従した車輪の動きから、その車輪の移動距離を磁気センサで検知することができる。また、これにより１ｃｍ単位の精度での距離計測が可能となる。
【００１２】
磁気センサは、縦磁場と横磁場をそれぞれ検出する２つのホール素子を用いることができる。磁気センサとして、縦磁場と横磁場をそれぞれ検出する２つのホール素子を用いたため、車輪の動いた向きを検出することができる。そのため、車輪の逆回転による計測誤差を無くすことができる。
また、前記永久磁石がその厚み方向に着磁された多極からなる永久磁石であれば、前記磁気センサを当該永久磁石に対する厚み方向に配置することができる。前記永久磁石に、その厚み方向に着磁された多極からなる永久磁石を用い、前記磁気センサを当該永久磁石に対する厚み方向に配置すれば、極数が多い永久磁石に対して、その磁極の変化の検出が容易となる。
【００１３】
そして、前記制御手段により得られた電子データを送信する送信手段をさらに有する距離測定機とすることができる。制御手段により得られた電子データを送信する送信手段を有するため、車軸に延伸して設けられる計測ユニットから離れた箇所で計測したデータを表示し、又は加工することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の距離測定機によれば、車輪の回転に基づく磁極の変化を電気信号に変え、測長した距離を表示部に表示することができる。あるいは近距離無線通信を利用して携帯端末等にデータを送信し、携帯端末等のアプリを通じて測長データを加工することができる。そのため、測定データをデジタルデータとして得ることができ、メモや転記の必要なく、測定データを利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の距離測定機を説明する概略正面図である。
【図２】図１の距離測定機の平面図である。
【図３】計測ユニット内を説明する模式図である。
【図４】計測ユニットの分解斜視図である。
【図５】図３の配置に従う永久磁石と磁気センサとの関係を示す模式正面図である。
【図６】計測ユニット内を変更した例を説明する模式図である。
【図７】図６の配置に従う永久磁石と磁気センサとの関係を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
実施形態に基づいて本発明をさらに詳細に説明する。いくつかの実施形態で共通する部材については、同一の符号を付して重複説明を省略する。また、共通する材質、作用、効果等についても重複説明を省略する。
【００１７】
距離測定機１０の概略正面図を図１に、その平面図を図２にそれぞれ示す。これらの図で示すように、距離測定機１０は、作業者の手で握って操作する伸縮自在杆１１と、その伸縮自在杆１１の下方に取り付けられる車輪１２と、車輪１２の回転から距離を測定する機器が備わる計測ユニット２０と、を備えている。こうした距離測定機１０は、作業者が伸縮自在杆１１を把持して道路上を転がすことで、計測ユニット２０内の各種部品から車輪１２の転がった距離を計測して表示するものである。
【００１８】
伸縮自在杆１１は、作業者の手で握り易いように把持部１１ａが設けられるとともに、筒部１１ｂは３本の管を用いており、結合部分はカムとカムストッパーによる伸縮自在で任意の長さに調整可能としている。アルミや鉄管等の剛鋼性のある素材で形成されるも軽量で操作が簡単、迅速に行えるようにしている。なお、伸縮自在杆１１の下方には図示しないがスタンドを設けており、何もないところでも立てて置くことができる。
【００１９】
車輪１２は、測定する距離や使い勝手に応じてその直径を変えることができ、車輪１２の直径は、５０〜５００ｍｍ程度とすることが実用上好ましい。直径が１００ｍｍ、２００ｍｍ、３００ｍｍなどと３種類の異なる製品を準備することで顧客のニーズに広く対応することができる。車輪１２の接地する部分は、腐食防止対策としてゴム等以外にも樹脂で構成さることは好ましい一態様であり、車輪１２のスポーク及び軸部分等、樹脂以外の部分は防錆対策等のためステンレス鋼を用いることは好ましい一態様である。
【００２０】
車輪１２の車軸１３からは車軸の長さ方向に延在するように計測ユニット２０が設けられている。図３には、計測ユニット２０内に収容される各種部品を模式的に示す。計測ユニット２０には、車軸１３の回転を減速して伝える複数の歯車３２と、永久磁石３３と、磁気センサ３４と、電源としての電池３１と、電子基板３５と、表示部２４ａとしての液晶パネルを収容している。
【００２１】
こうした計測ユニット２０の外装を構成する外装材２１は、防雨、防滴対策としてＡＢＳ樹脂等の硬質プラスチックを用いることができ、図４で示すような本体部２２、中蓋部２３、表示カバー部２４を有する３部構成を採用することができる。本体部２２は、蓋なし箱状で、計測ユニット２０の外枠を構成する。また、車輪１２に連動する車軸１３が本体部２２の側壁を貫いた内部に歯車３２と永久磁石３３が配置される収容部２２ａを形成する。
【００２２】
中蓋部２３は、本体部２２を封止する蓋の役割を果たすとともに、２つの凹部２３ａ及び２３ｂを有している。凹部２３ａは電池ボックスであり、凹部２３ａ内には電池３１を収容する。一方、凹部２３ｂはセンサボックスであり磁気センサ３４を収容する。これら２つの凹部２３ａ，２３ｂによってその間には隔離壁２３ｃを設けて、電池接点となる電池バネ２３ｄの取付部を形成している。凹部２３ａ及び凹部２３ｂを設けることで、凹部２３ａ及び凹部２３ｂの内側と、これら凹部２３ａ，２３ｂの外側とを分離し、車輪１２に連なる歯車３２等の機械部分と、液密にすべき電気的部分をセパレートすることで電気的部分の防水気密性を確保することができる。これにより、電池３１、磁気センサ３４、電子基板３５等の電気的部分を完全に防水することができる。
【００２３】
表示カバー部２４は、表示部２４ａである液晶パネルが内蔵され、その内側にＣＰＵ等を設けた電子基板３５や、この電子基板３５に接続する磁気センサ３４を備えている。表示カバー部２４は、中蓋部２３をカバーする蓋の役割も果たしている。表示カバー部２４、中蓋部２３、本体部２２は、四隅に設けたビス２５で一体化する。ビス２５止めされる部分は外装材２１に凹凸構造を設けたり、パッキンを設けたりして液密にしている。これにより表示カバー部２４と中蓋部２３との間も封止され、外部からはその内部が液密に遮断される。
【００２４】
このように、中蓋部２３に設けた凹部２３ａ及び凹部２３ｂを有し、その内外で物理的に分離しているが、両凹部２３ａ，２３ｂの外側の機械部分側に永久磁石３３を配置し、凹部２３ｂの内側の電気的部分側に磁気センサ３４を配置することで、車輪１２の回転変化を磁気センサ３４で感知することができる。
【００２５】
永久磁石３３には異方性磁石を用いることで強い磁力を得ることができる。永久磁石の形状を限定するものではないが、円環状又は円柱状（円盤状）であることが好ましい。円環状又は円柱状の磁石であればその中心軸と車軸１３が重なるように設置でき、磁極の変化の検出が容易である。
【００２６】
永久磁石３３が単極である場合は、その厚み方向にＳ極とＮ極とに分離するものではなく、その径方向にＳ極とＮ極とに分離する磁石を用いる。永久磁石３３の回転により磁極が変化する必要があるからである。多極の場合は、径方向にＳ極とＮ極とに分離するものだけでなく、厚み方向にＳ極とＮ極とに分離する磁石を用いることもできる。そして、永久磁石３３の厚み方向にＳＮ極が分離しつつ多極であることが好ましい。永久磁石３３の回転による磁極の変化が大きいからであり、６極ほどの多極であることがより好ましい。多極である一つの異方性磁石を用いることで、棒磁石のような単極の磁石を複数個設ける場合と異なり、複数の磁石の間隔を厳密に制御して配置する困難さを回避でき、製造が容易である。また、磁石の設置範囲がコンパクトになり、計測ユニット２０を小さくすることができる。
【００２７】
磁気センサ３４は、車輪１２の回転によってもたらされる永久磁石３３の回転によって発生する磁極の変化や抵抗値の変化を検出するものでありホール素子やＭＲ素子等を用いることができる。検出された磁極の変化は、電子基板３５等に設けられるＣＰＵ等の電子部品からなる制御手段３６によってパルス状の信号に変換される。制御手段３６はパルス状の信号から車輪１２の回転角や回転速度を算出することで車輪１２がたどった距離を算出する。
【００２８】
ここで磁極の変化の検出には、図５の模式正面図で示すように、２個の磁気センサ３４を利用している。両センサ３４は、それぞれ永久磁石３３の端面及び中心から等距離で、永久磁石３３の中心軸方向に一部が重なる位置に配置している。一方の磁気センサ３４で縦磁場の変化を、もう一方の磁気センサ３４で横磁場の変化を検出するなど、それぞれの磁気センサ３４で磁極の変化を検出することで、回転方向に依存する異なる位相差が得られる。これにより、車輪１２の逆回転等を検出し、正確な距離表示を導くことができる。
【００２９】
上記永久磁石３３を用いることで、図３で示す配置に代えて、図６で示すように、磁気センサ３４を車軸１３に対する垂直方向、即ち、永久磁石３３の円周外延方向に設けることができる。より具体的には２つの磁気センサ３４は、図７の模式正面図で示すように、それぞれ永久磁石３３の中心軸から等距離で、永久磁石３３の径方向外側の異なる位置に配置している。こうした位置に磁気センサ３４を配置することで、着磁方向が円環の中心側と円周側となる円環磁石３３を用いた場合に好適である。そしてまた、機械部分と電気的部分の隔離がし易くなり、加えて、車軸１３方向への計測ユニット２０の突出程度を抑制することができる。
【００３０】
以上のように磁気センサ３４を用いることで、ホール効果又は磁気抵抗効果を利用でき、車軸１３の回転とは非接触で動作させることができる。よって、液密性を確保し、また、機械的磨耗等のおそれもない。
【００３１】
磁気センサ３４としてホール素子を用いたときの車輪１２の回転との関係の一例を示すと次のようになる。車輪１２の直径を１０ｃｍとし、永久磁石３３は厚み方向にＳ極とＮ極に分かれ円周方向にＳＮが６回変化する６極の円環磁石３３を用いたときに、車輪１２の１回転によって永久磁石３３が５回転するように歯車３２を組み合わせる（車輪と歯車の回転比は１：５）。そうすると、車輪１２が１回転して３１．４１６ｃｍ動いたときに、円環磁石３３は５回転するので、ホール素子３４は３０発のパルスを受けるため、１パルスあたり１．０４７２ｃｍとなることから１ｃｍの精度での距離計測が可能となる。
【００３２】
また、車輪１２の直径を２０ｃｍとし、先に説明したのと同じ永久磁石３３を用いたときに、車輪１２の１回転によって永久磁石３３が１０回転するように歯車３２を組み合わせる（車輪と歯車の回転比は１：１０）。そうすると、車輪１２が１回転して６２．８３２ｃｍ動いたときに、円環磁石３３は１０回転するので、ホール素子３４は６０発のパルスを受けるため、１パルスあたり１．０４７２ｃｍとなることから１ｃｍの精度での距離計測が可能となる。
【００３３】
さらに、車輪１２の直径を３０ｃｍとし、先に説明したのと同じ永久磁石３３を用いたときに、車輪１２の１回転によって永久磁石３３が１５回転するように歯車３２を組み合わせる（車輪と歯車の回転比は１：１５）。そうすると、車輪１２が１回転して９４．２４８ｃｍ動いたときに、円環磁石３３は１５回転するので、ホール素子３４は９０発のパルスを受けるため、１パルスあたり１．０４７２ｃｍとなることから１ｃｍの精度での距離計測が可能となる。このように多極の永久磁石３３を用いることで、車輪１２と歯車３２の回転比を１：３〜１：３０、好ましくは、１：５〜１：１５に適宜設定することで車輪１２の大きさが変化しても１ｃｍの精度で距離計測を行うことができる。
【００３４】
電源としての電池３１は、消耗電力を最小に留めることができ、そして長期間使用可能なＣＲ１２３Ａ（３Ｖ、１４００ｍＡｈ）等の市販電池を用いることができる。
【００３５】
制御手段３６は、前述のように、磁気センサ３４からの信号を演算処理する他、表示カバー部２４に設けた表示部２４ａに、計測した距離を液晶表示等により表示する。また、送信手段を設けて、無線ＬＡＮやＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の無線通信方式を利用して、スマートフォンやＰＤＡ等の携帯情報端末に計測した距離を電子データとして送信することができる。これらの機器では応用ソフトを利用して、データの表示、保存、加工、記憶等を行うことができる。これにより、測量作業の簡略化と正確性を向上させることができる。また、計測ユニット２０にコネクタを設けて、ＵＳＢ等の外部記憶装置に出力できるようにすることもできる。電子基板３５に備わるメモリには、測定件数を２０程度、測定距離は９９９９．９ｍ程度のデータを記憶することができる。
【００３６】
以上のように、人間が歩く約６ｋｍ／ｈ程度の速度で距離測定機１０を操作することで、伸縮自在杆１１の先端の車輪１２が測長面を回転し、車輪１２の回転に基づく磁極の変化を電気信号に変え、測長した距離を表示部２４ａに表示する。又は近距離無線通信を利用して携帯端末等にデータを送信し、携帯端末等のアプリを通じて測長データを加工することができる。
【００３７】
機械式のカウンタ表示ではリセット作業、測定作業、記録作業、転記等々何通りもの作業を人手で行うことが必要であったが、本発明では現場での人手による作業は激減し、その後の測定値を用いた整理作業も軽減されることで、記録ミス、転記ミス等も防ぐことができる。
【００３８】
上記距離測定機１０は、その保守点検もまた容易である。電源として電池３１は、１日に１時間使用したとして約半年程度の間、交換しないで用いることができる。また、車輪１２の交換は主軸部分のビス止めで交換可能であり、電子基板３５や磁気センサ３４、液晶表示部２４ａ等は基板交換で交換可能である。
【００３９】
上記実施形態は本発明の一例であり、こうした形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に反しない限度において、各装置の構成、形状、材質等の変更、取り替えを行い得るものである。
【符号の説明】
【００４０】
１０    距離測定機
１１  伸縮自在杆
１１ａ  把持部
１１ｂ  筒部
１２  車輪
１３  車軸
２０  計測ユニット
２１  外装材
２２  本体部
２２ａ  収容部
２３  中蓋部
２３ａ  凹部（電池ボックス）
２３ｂ  凹部（センサボックス）
２３ｃ  隔離壁
２３ｄ  電池バネ
２４  表示カバー部
２４ａ  表示部
２５  ビス
３１  電池
３２  歯車
３３  永久磁石
３４  磁気センサ
３５  電子基板
３６  制御手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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