(57)【要約】【課題】建造物の変位を高精度に測定することができる変位測定装置を提供すること。【解決手段】構造物に設けられて、前記構造物の変位を測定する変位測定装置であって、前記構造物に取り付けられる支持部と、前記支持部によって水平方向に移動可能に支持される支持体と、前記支持体と前記構造物又は前記支持部とに設けられ、前記構造物の前記水平方向の絶対変位を算出する絶対変位算出部とを備えることを特徴とする。これにより、建造物とともに支持部が水平方向に振動しても、支持体は水平方向にほとんど変位しないことから、支持体を基準として建造物の変位を高精度に測定することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造物に設けられて、前記構造物の変位を測定する変位測定装置であって、
前記構造物に取り付けられる支持部と、
前記支持部によって水平方向に移動可能に支持される支持体と、
前記支持体と前記構造物又は前記支持部とに設けられ、前記構造物の前記水平方向の絶対変位を算出する絶対変位算出部とを備えることを特徴とする変位測定装置。
【請求項２】
前記支持部が、前記水平方向に延在する支持面と、前記支持面に載置される球状体とを備え、
前記支持体が、前記球状体の上に載置されることを特徴とする請求項１に記載の変位測定装置。
【請求項３】
前記支持部に、前記水平方向に延びる溝が形成され、
前記支持体に、凹部が形成され、
前記溝と前記凹部とが鉛直方向に対向して配置されており、
前記球状体が、前記溝と前記凹部との間に配されることを特徴とする請求項２に記載の変位測定装置。
【請求項４】
前記溝及び前記凹部の断面が円状に形成されており、
前記断面の曲率が、前記球状体の曲率よりも小さくなっていることを特徴とする請求項３に記載の変位測定装置。
【請求項５】
前記支持部の溝が、下方に湾曲していることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の変位測定装置。
【請求項６】
前記支持部が、前記構造物に取り付けられる取付支持部と、前記取付支持部に前記水平方向と異なる他の水平方向に移動可能に支持される移動支持部とを備え、
前記移動支持部が、前記水平方向に移動可能に前記支持体を支持することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の変位測定装置。
【請求項７】
前記支持部が、前記構造物の床の下面側に取り付けられることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の変位測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造物の変位を測定する変位測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば建物などの構造物の変位を測定する種々の変位測定装置が利用されている。
これら変位測定装置の中には、建物に固定されて建物とともに振動する感振器と、この感振器に連結されたスリット板と、このスリット板を挟んで対向配置された発光部及び受光部とを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
そして、建物が振動すると、感振器を介してスリット板が振動し、発光部から発せられた光がスリットを介して受光部に到達したり、遮られたりすることにより、発光部から変位信号が出力され、これら変位信号により、建物の変位が算出される。
【特許文献１】特開平８−１０１２７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記のような特許文献１に記載の変位測定装置では、スリット板、発光部及び受光部が、建物とともに振動してしまうため、建物の変位を精度よく測定することができないという問題がある。
【０００４】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、建造物の変位を高精度に測定することができる変位測定装置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】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、構造物に設けられて、前記構造物の変位を測定する変位測定装置であって、前記構造物に取り付けられる支持部と、前記支持部によって水平方向に移動可能に支持される支持体と、前記支持体と前記構造物又は前記支持部とに設けられ、前記構造物の前記水平方向の絶対変位を算出する絶対変位算出部とを備えることを特徴とする。
【０００６】
また、本発明は、前記支持部が、前記水平方向に延在する支持面と、前記支持面に載置される球状体とを備え、前記支持体が、前記球状体の上に載置されることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明は、前記支持部に、前記水平方向に延びる溝が形成され、前記支持体に、凹部が形成され、前記溝と前記凹部とが鉛直方向に対向して配置されており、前記球状体が、前記溝と前記凹部との間に配されることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明は、前記溝及び前記凹部の断面が円状に形成されており、前記断面の曲率が、前記球状体の曲率よりも小さくなっていることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明は、前記支持部の溝が、下方に湾曲していることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は、前記支持部が、前記構造物に取り付けられる取付支持部と、前記取付支持部に前記水平方向と異なる他の水平方向に移動可能に支持される移動支持部とを備え、前記移動支持部が、前記水平方向に移動可能に前記支持体を支持することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明は、前記支持部が、前記構造物の床の下面側に取り付けられることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、建造物とともに支持部が水平方向に振動しても、支持体は慣性により水平方向にほとんど変位しないことから、支持体を基準として建造物の変位を高精度に測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
（実施形態１）
以下、本発明の第１の実施形態における変位測定装置について、図面を参照して説明する。
図１に示すように、変位測定装置１は、建物（構造物）Ｋに取り付けられて、地震や風などによって生じる建物Ｋの絶対変位を測定するものである。
変位測定装置１は、図２及び図３に示すように、角筒状に延びる支持部２と、この支持部２内に配された矩形板状の支持体３とを備えている。
【００１４】
支持部２は、板状に延びる基板部２２と、この基板部２２に一体に設けられた角筒部２３とを備えている。
基板部２２と角筒部２３との長手寸法は等しくなっており、短手寸法は角筒部２３の方が短くなっている。そして、角筒部２３は、基板部２２の短手方向の中央に配置されている。
基板部２２は、建物ＫのスラブＳの下面側に、接着剤や固定ねじなどにより固定されている。すなわち、基板部２２は、水平方向の一方向（水平方向ｈ１）に延ばされている。
基板部２２の下面のうち、基板部２２と角筒部２３との差分領域２２ａには、データの記憶や送受信を行う通信部４が設けられている。
【００１５】
角筒部２３の内周面のうちの下面（支持面）２３ａには、水平方向ｈ１（長手方向）に直線状に延びる一対の長溝２３ｂが形成されている。長溝２３ｂの横断面は、円状に形成されている。
これら一対の長溝２３ｂは、図４に示すように、下方に緩やかに湾曲している。そして、長溝２３ｂの最深部Ｐ２が、角筒部２３の長手方向の中心位置に設定されている。
長溝２３ｂ内には、球状のベアリング（球状体）２４が載置されている。そして、ベアリング２４は、長溝２３ｂ内を水平方向ｈ１に転がるようになっている。また、図２に示すように、長溝２３ｂの曲率は、ベアリング２４の曲率よりも小さくなっており、ベアリング２４が長溝２３ｂ内を転がるときの摩擦が小さくなるようになっている。
ベアリング２４の上には、支持体３が載置されている。
【００１６】
支持体３の下面には、断面円形状の凹部３ａが形成されている。凹部３ａは、支持体３の下面の四つの角部に対応して四つ形成されている。また、支持体３を側面視した場合の凹部３ａの断面は、長溝２３ｂと同形状に形成されており、支持体３がベアリング２４の上に載置された状態で、凹部３ａが長溝２３ｂに鉛直方向ｖに対向配置されるようになっている。すなわち、凹部３ａの開口部と長溝２３ｂの開口部とが、鉛直方向ｖに対向配置されており、これら凹部３ａと長溝２３ｂとの間に、ベアリング２４が配されている。なお、凹部３ａの曲率も、ベアリング２４の曲率よりも小さくなっている。
支持体３の上面には、上方に向けられたアノトペン（変位算出部）５が設けられている。アノトペン５は、アノトパターンのドットを読み取るセンサ（不図示）と、このセンサからの出力により、絶対変位を算出する算出部（不図示）とを備えている。また、角筒部２３の内周面のうちの上面には、アノトパターンが印刷された基準板（絶対変位算出部）６が貼り付けられている。そして、角筒部２３とともに基準板６が水平方向ｈ１に振動すると、アノトペン５が基準板６のドットを読み取り、絶対変位を算出するようになっている。
【００１７】
また、角筒部２３の内周面のうちの側面には、支持体３の動作を検出する動作検出部７が設けられている。動作検出部７は、例えば機械式スイッチなどからなり、支持部２が支持体３に対して水平方向ｈ１に移動すると、スイッチがオンされて、駆動信号を制御部８に出力する。
制御部８は、動作検出部７と、アノトペン５の不図示の制御部と、通信部４とに接続されている。そして、制御部８は、動作検出部７から出力された駆動信号を受けて、アノトペン５を駆動し、またアノトペン５の検出結果を、通信部４を介して外部機器に出力する。
【００１８】
次に、このように構成された本実施形態における変位測定装置１の動作について説明する。
地震などにより、建物Ｋに水平方向ｈ１の振動が生じると、スラブＳを介して、支持部２が水平方向ｈ１に振動する。このとき、図５及び図６に示すように、支持体３が、ベアリング２４上に載置されていることから、支持部２が水平方向ｈ１に移動しても、ベアリング２４が転がることにより、支持体３は水平方向ｈ１にほとんど変位しない。特に、長溝２３ｂと凹部３ａの曲率がベアリング２４の曲率よりも小さくなっていることから、長溝２３ｂ及び凹部３ａとベアリング２４との接触面積が微小に抑制され、それら長溝２３ｂ及び凹部３ａとベアリング２４との間の摩擦が極めて小さくなっている。そのため、支持部２が水平方向ｈ１に変異しても、支持体３は、慣性により水平方向ｈ１の一点（固定点Ｐ１）に留まることになる。
【００１９】
このとき、支持部２が支持体３に対して水平方向ｈ１に変位することから、支持体３を介して機械式スイッチがオンされ、動作検出部７から駆動信号が出力される。制御部８は、その駆動信号を読み出すと、アノトペン５を駆動する。アノトペン５は、慣性により固定点Ｐ１に固定されるのに対して、上方の基準板６は支持部２を介して水平方向ｈ１に移動する。そして、アノトペン５は、水平方向ｈ１に移動する基準板６のドットを読み取り、基準板６の変位を建物Ｋの絶対変位として算出する。アノトペン５は、算出結果を絶対変位情報として制御部８に出力し、制御部８は、絶対変位情報と不図示の計時部から出力された時刻情報とを通信部４を介して外部機器に送信する。
【００２０】
また、地震が終わって、建物Ｋの振動が治まった場合、図４に示すように、長溝２３ｂが下方に湾曲していることから、ベアリング２４が自重により最深部Ｐ２に向かって転がる。そして、支持体３の水平方向ｈ１における中心点Ｐ１が最深部Ｐ２と鉛直線上に配された状態で、ベアリング２４が停止する。すなわち、建物Ｋに振動が生じていない場合、支持体３は、常に支持部２の長手方向の中心位置に自重により保持される。
【００２１】
以上より、本実施形態における変位測定装置１によれば、建物Ｋに振動が生じても、支持体３自体を、水平方向ｈ１における固定点Ｐに留めることができることから、固定点Ｐを中心として建物Ｋの絶対変位を高精度に測定することができる。
また、支持体３をベアリング２４に載置するという簡易な構成により、測定精度を向上させることができる。
また、長溝２３ｂ及び凹部３ａが鉛直方向ｖに対向して配置されその
間にベアリング２４が配されていることから、簡易な構成により確実に支持体３を固定点Ｐに留めることができる。
また、長溝２３ｂ及び凹部３ａの曲率がベアリング２４の曲率よりも小さくなっていることから、長溝２３ｂ及び凹部３ａとベアリング２４との間の摩擦を小さくすることができ、支持体３を固定点Ｐ１に留めることができる。
【００２２】
さらに、長溝２３ｂが下方に湾曲していることから、建物Ｋに振動が生じていない場合に、支持体３を自重により最深部Ｐ２の位置に保持させることができる。
また、支持部２がスラブＳの下面に取り付けられるようになっていることから、建物Ｋ内の人間の生活空間や仕事空間などに影響されない位置に支持部２を取り付けることができ、そのため、各階に複数設置することにより、測定精度をさらに向上させることができる。
【００２３】
（実施形態２）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
図７から図９は、本発明の第２の実施形態を示したものである。
図７から図９において、図１から図６に記載の構成要素と同一部分については同一符号を付し、その説明を省略する。
この実施形態と上記第１の実施形態とは基本的構成は同一であり、ここでは主として異なる点について説明する。
【００２４】
本実施形態における支持部２Ａは、図７に示すように、スラブＳに取り付けられる取付支持部２５と、この取付支持部２５に支持される移動支持部２６とを備えている。
取付支持部２５は、角筒状に延ばされて形成されており、一の水平方向ｈ１と直交する他の水平方向ｈ２に向けられて、スラブＳに固定されている。取付支持部２５の下面のうち短手方向の中央には、図９に示すように、長手方向の全長にわたって延びるスリット２５Ｓが形成されている。さらに、取付支持部２５の内周面のうち下面には、長手方向全長にわたって延びる一対の長溝２５ａが形成されている。一対の長溝２５ａは、スリット２５Ｓを挟んで、両側に形成されている。
なお、通信部４は、取付支持部２５の外面に設けられている。
【００２５】
移動支持部２６は、角筒状に延ばされた本体部２６ａと、この本体部２６ａに設けられた連結部２６ｂとを備えている。
連結部２６ｂは、矩形板状の支持板部２６１ｂと、この支持板部２６１ｂの延在方向と垂直に設けられた連結棒２６２ｂとを備えている。
支持板部２６１ｂは、本体部２６ａの外周面のうち上面に、連結棒２６２ｂを介して取り付けられている。また、支持板部２６１ｂは、本体部２６ａの長手方向の中心に、本体部２６ａの上面と平行にして取り付けられている。この支持板部２６１ｂの下面には、一対の長溝２６１１ｂが形成されている。
連結棒２６２ｂの直径は、スリット２５Ｓの水平方向ｈ１の長さ寸法よりも小さくなっている。
【００２６】
そして、支持板部２６１ｂは、取付支持部２５内に配されており、それぞれの長溝２５ａ，２６１１ｂ同士が、鉛直方向に対向して配されている。これら長溝２５ａ，２６１１ｂ内には、ベアリング２４が配されている。すなわち、支持板部２６１ｂは、取付支持部２５内において、ベアリング２４の上に載置されており、連結棒２６２ｂがスリット２５Ｓを介して外方に突出することにより、本体部２６ａが取付支持部２５の下方に垂下した状態になっている。
【００２７】
本体部２６ａは、水平方向ｈ１に向けて延ばされている。本体部２６ａの下面のうち短手方向の中央には、図８に示すように、長手方向の全長にわたって延びるスリット２６Ｓが形成されている。さらに、本体部２６ａの内周面のうち下面には、長手方向全長にわたって延びる一対の長溝２６１ａが形成されている。一対の長溝２６１ａは、スリット２６Ｓを挟んで、両側に形成されている。
本体部２６ａ内には、支持体３が配されており、鉛直方向に対向配置される長溝２６１ａ及び凹部３ａの間にベアリング２４が配されている。すなわち、支持体３は、本体部２６ａ内において、ベアリング２４の上に載置されている。
なお、支持体３の下面には、スリット２６Ｓを介して下方に露出するアノトペン５が設けられている。そして、取付支持部２５と移動支持部２６とを囲う枠部９の内周面のうち下面に基準板６が設けられている。
【００２８】
このような構成のもと、建物Ｋが水平方向ｈ１，ｈ２に振動すると、スラブＳとともに、取付支持部２５と枠部９とが水平方向ｈ１，ｈ２に振動する。このとき、ベアリング２４と長溝２５ａ，２６１１ｂとの間の摩擦が小さくなっていることから、移動支持部２６は慣性により水平方向ｈ２にはほとんど変位せず固定点Ｐに固定される。同様に、ベアリング２４と長溝２６１ａ及び凹部３ａとの間の摩擦も小さくなっていることから、移動支持部２６は慣性により水平方向ｈ１にもほとんど変位せず固定点Ｐに固定される。すなわち、アノトペン５が固定点Ｐに固定された状態で、基準板６が変位する。
これにより、アノトペン５を介して建物Ｋの絶対変位が算出される。
【００２９】
以上より、本実施形態における変位測定装置１Ａによれば、上記第１の実施形態と同様の効果を奏することができるだけでなく、水平方向ｈ１，ｈ２の２方向においてアノトペン５が固定されることから、さらに高精度に建物Ｋの絶対変位を測定することができる。
【００３０】
なお、本実施形態においては、取付支持部２５及び移動支持部２６が角筒状であるとしたが、これに限ることはなく、その形状等は適宜変更可能である。例えば、図１０に示すように、取付支持部２５Ａと移動支持部２６Ｂとを矩形板状に形成してもよい。そして、取付支持部２５Ａの上に、ベアリング２４を介して移動支持部２６Ｂを載置し、この移動支持部２６Ｂの上に、ベアリング２４を介して支持体３を載置することができる。
また、上記第１及び第２の実施形態においては、変位測定装置１，１ＡがスラブＳの下面に設けられるとしたが、これに限ることはなく、図１１に示すように、スラブＳの上面に設けてもよい。すなわち、支持部２ＡをスラブＳの上面に固定することができる。
【００３１】
また、動作検出部７が機械式スイッチからなるものとしたが、これに限ることはなく、電磁気式スイッチや光学式スイッチなどのように適宜変更可能である。
また、動作検出部７の駆動信号によりアノトペン５を駆動するものとしたが、これに限ることはなく、アノトペン５を常時駆動しておいてもよい。
また、絶対変位算出部としてアノトペン５が設けられるとしたが、これに限ることはなく、例えばバーコードリーダーや光の透過・反射を利用した光学式の読取部などであってもよい。
また、必ずしも各長溝を設ける必要はないが、長溝を設けた方が支持体３を安定的に支持できる点で好ましい。
また、必ずしも長溝を湾曲状に形成しなくてもよいが、湾曲状にした方が支持体３の固定位置を一定にすることができる点で好ましい。
また、長溝や凹部の曲率がベアリング２４の曲率よりも小さくなっているものとしたが、これに限ることはなく、曲率を同じにしてもよい。
なお、本発明の技術範囲は上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更を加えることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明に係る変位測定装置の第１の実施形態を示す図であって、建物に設置された様子を示す説明図である。
【図２】図１の変位測定装置を水平方向ｈ１から見たときの様子を示す断面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ’線矢視断面図である。
【図４】図２の長溝２３ｂが下方に湾曲している様子を示す説明図である。
【図５】本実施形態における支持体が、建物の振動に対して変位しない様子を示す説明図である。
【図６】本実施形態における支持体が、建物の振動に対して変位しない様子を示す説明図である。
【図７】本発明に係る変位測定装置の第２の実施形態を示す平面図である。
【図８】図７のＢ−Ｂ’線矢視断面図である。
【図９】図７のＣ−Ｃ’線矢視断面図である。
【図１０】本実施形態における変位測定装置の第１の変形例を示す斜視図である。
【図１１】本実施形態における変位測定装置の第２の変形例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１，１Ａ    変位測定装置
２，２Ａ    支持部
３    支持体
３ａ  凹部
２３ｂ，２６１ａ  長溝（溝）
５    アノトペン（絶対変位算出部）
６    基準板（絶対変位算出部）
２３ａ  下面（支持面）
２４  ベアリング（球状体）
２５，２５Ａ  取付支持部
２６，２６Ｂ  移動支持部
ｈ１，ｈ２  水平方向
Ｋ建物（構造物）
ｖ    鉛直方向
【図１】
2010019748.tif 000003
【図２】
2010019748.tif 000004
【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】
2010019748.tif 000009
【図８】
2010019748.tif 000010
【図９】
2010019748.tif 000011
【図１０】
2010019748.tif 000012
【図１１】
2010019748.tif 000013