(57)【要約】      （修正有）【課題】回転角度量及び変位量を簡便に求めることができる測定装置及び測定方法を提供する。【解決手段】測定装置１は、第１基準壁面Ｓ１１と、前記第１基準壁面に垂直な第２基準壁面Ｓ１２と、被測定物体ＯＢと連動するようにそれぞれ被測定物体に取り付けられる、第１測定器４１、第２測定器４２及び第３測定器４３とを備え、前記第１基準壁面に平行な平面をＸＹ平面とし、前記第２基準壁面に平行な平面をＹＺ平面とする、ＸＹＺ直交座標系を定義したとき、前記第１測定器及び前記第２測定器は、前記第１測定器及び前記第２測定器どうしの離間方向に対して一定の角度で傾斜した第１測定方向での、前記第１基準壁面に対する位置の変位量または距離をそれぞれ測定するように構成されており、前記第３測定器は、前記第１測定方向に対して一定の角度で傾斜した第２測定方向での、前記第２基準壁面に対する位置の変位量または距離を測定するように構成されている。【選択図】図１
2018028452.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１基準壁面と、
前記第１基準壁面に垂直な第２基準壁面と、
被測定物体と連動するようにそれぞれ前記被測定物体に取り付けられる、第１測定器、第２測定器及び第３測定器と、
を備え、
前記第１基準壁面に平行な平面をＸＹ平面とし、前記第２基準壁面に平行な平面をＹＺ平面とする、ＸＹＺ直交座標系を定義したとき、前記被測定物体の基準状態からの、前記被測定物体のＸＺ平面内での回転角度量、Ｘ軸方向での変位量、及び、Ｚ軸方向での変位量を、それぞれ求めるために使用される、測定装置であって、
前記第１測定器及び前記第２測定器は、前記第１測定器及び前記第２測定器どうしの離間方向に対して一定の角度で傾斜した第１測定方向での、前記第１基準壁面に対する位置の変位量を、または、前記第１測定方向での前記第１基準壁面までの距離を、それぞれ測定するように構成されており、
前記第３測定器は、前記第１測定方向に対して一定の角度で傾斜した第２測定方向での、前記第２基準壁面に対する位置の変位量を、または、前記第２測定方向での前記第２基準壁面までの距離を、測定するように構成されている、測定装置。
【請求項２】
前記被測定物体が前記基準状態から動いたときに前記第１測定器、前記第２測定器及び前記第３測定器からそれぞれ得られる第１測定結果、第２測定結果及び第３測定結果を用いて、演算を行うように構成された演算部を、さらに備え、
前記演算部は、
前記第１測定結果及び前記第２測定結果を用いて、前記被測定物体の前記基準状態からのＸＹ平面内での回転角度量を算出し、
前記回転角度量と前記第３測定結果とを用いて、前記被測定物体の前記基準状態からのＸ軸方向での変位量を算出し、
前記回転角度量と前記第１測定結果及び前記第２測定結果とを用いて、前記被測定物体の前記基準状態からのＺ軸方向での変位量を算出する、請求項１に記載の測定装置。
【請求項３】
前記被測定物体は、複数のゴム層と鋼板との積層構造を有する免震装置における、前記鋼板である、請求項１又は２に記載の測定装置。
【請求項４】
第１基準壁面と、
前記第１基準壁面に対して垂直な第２基準壁面と、
被測定物体と連動するようにそれぞれ前記被測定物体に取り付けられる、第１測定器、第２測定器及び第３測定器と、
を備えた測定装置を用いる、測定方法であって、
前記第１基準壁面に平行な平面をＸＹ平面とし、前記第２基準壁面に平行な平面をＹＺ平面とする、ＸＹＺ直交座標系を定義したとき、
前記測定方法は、
記被測定物体が基準状態から動いたときに、前記第１測定器及び前記第２測定器が、前記第１測定器及び前記第２測定器どうしの離間方向に対して一定の角度で傾斜した第１測定方向での、前記第１基準壁面に対する位置の変位量を、または、前記第１測定方向での前記第１基準壁面までの距離を、それぞれ測定して、それぞれ第１測定結果及び第２測定結果を得る、ステップと、
記被測定物体が前記基準状態から前記動いたときに、前記第３測定器が、前記第１測定方向に対して一定の角度で傾斜した第２測定方向での、前記第２基準壁面に対する位置の変位量を、または、前記第２測定方向での前記第２基準壁面までの距離を、測定して、第３測定結果を得る、ステップと、
前記第１測定結果及び前記第２測定結果を用いて、前記被測定物体の前記基準状態からのＸＺ平面での回転角度量を算出する、ステップと、
前記回転角度量と前記第３測定結果とを用いて、前記被測定物体の前記基準状態からのＸ軸方向での変位量を算出する、ステップと、
前記回転角度量と前記第１測定結果及び前記第２測定結果とを用いて、前記被測定物体の前記基準状態からのＺ軸方向での変位量を算出する、ステップと、
を含む、測定方法。
【請求項５】
前記被測定物体は、複数のゴム層と鋼板との積層構造を有する免震装置における、前記鋼板である、請求項４に記載の測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、被測定物体の回転角度量及び変位量を求めるために使用される、測定装置及び測定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、エンジンマウントのマウント軸の両端にそれぞれ固定された球体に、それぞれ３つの変位計から計測光を照射して、各変位計の計測結果を用いて、マウント軸の中心の３軸並進量と２軸回転量とを算出する技術が、知られている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2011-43484号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の技術では、測定対象が軸状物体に限定されるものであり、また、測定装置の構成も複雑であること等から、簡便性に欠けるという問題があった。
【０００５】
この発明は、上述した課題を解決するためのものであり、被測定物体の回転角度量及び変位量を簡便に求めることを可能にする、測定装置及び測定方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の測定装置は、第１基準壁面と、前記第１基準壁面に垂直な第２基準壁面と、被測定物体と連動するようにそれぞれ前記被測定物体に取り付けられる、第１測定器、第２測定器及び第３測定器と、を備え、前記第１基準壁面に平行な平面をＸＹ平面とし、前記第２基準壁面に平行な平面をＹＺ平面とする、ＸＹＺ直交座標系を定義したとき、前記被測定物体の基準状態からの、前記被測定物体のＸＺ平面内での回転角度量、Ｘ軸方向での変位量、及び、Ｚ軸方向での変位量を、それぞれ求めるために使用される、測定装置であって、前記第１測定器及び前記第２測定器は、前記第１測定器及び前記第２測定器どうしの離間方向に対して一定の角度で傾斜した第１測定方向での、前記第１基準壁面に対する位置の変位量を、または、前記第１測定方向での前記第１基準壁面までの距離を、それぞれ測定するように構成されており、前記第３測定器は、前記第１測定方向に対して一定の角度で傾斜した第２測定方向での、前記第２基準壁面に対する位置の変位量を、または、前記第２測定方向での前記第２基準壁面までの距離を、測定するように構成されている。
この発明の測定装置によれば、被測定物体の回転角度量及び変位量を簡便に求めることが可能となる。
【０００７】
本発明の測定装置は、前記被測定物体が前記基準状態から動いたときに前記第１測定器、前記第２測定器及び前記第３測定器からそれぞれ得られる第１測定結果、第２測定結果及び第３測定結果を用いて、演算を行うように構成された演算部を、さらに備え、前記演算部は、前記第１測定結果及び前記第２測定結果を用いて、前記被測定物体の前記基準状態からのＸＺ平面内での回転角度量を算出し、前記回転角度量と前記第３測定結果とを用いて、前記被測定物体の前記基準状態からのＸ軸方向での変位量を算出し、前記回転角度量と前記第１測定結果及び前記第２測定結果とを用いて、前記被測定物体の前記基準状態からのＺ軸方向での変位量を算出すると、好適である。
これにより、被測定物体の回転角度量及び変位量をさらに簡便に求めることが可能となる。
【０００８】
本発明の測定装置において、前記被測定物体は、複数のゴム層と鋼板との積層構造を有する免震装置における、前記鋼板であってもよい。
この場合でも、被測定物体の回転角度量及び変位量を簡便に求めることが可能となる。
【０００９】
本発明の測定方法は、第１基準壁面と、前記第１基準壁面に対して垂直な第２基準壁面と、被測定物体と連動するようにそれぞれ前記被測定物体に取り付けられる、第１測定器、第２測定器及び第３測定器と、を備えた測定装置を用いる、測定方法であって、前記第１基準壁面に平行な平面をＸＹ平面とし、前記第２基準壁面に平行な平面をＹＺ平面とする、ＸＹＺ直交座標系を定義したとき、前記測定方法は、記被測定物体が基準状態から動いたときに、前記第１測定器及び前記第２測定器が、前記第１測定器及び前記第２測定器どうしの離間方向に対して一定の角度で傾斜した第１測定方向での、前記第１基準壁面に対する位置の変位量を、または、前記第１測定方向での前記第１基準壁面までの距離を、それぞれ測定して、それぞれ第１測定結果及び第２測定結果を得る、ステップと、記被測定物体が前記基準状態から前記動いたときに、前記第３測定器が、前記第１測定方向に対して一定の角度で傾斜した第２測定方向での、前記第２基準壁面に対する位置の変位量を、または、前記第２測定方向での前記第２基準壁面までの距離を、測定して、第３測定結果を得る、ステップと、前記第１測定結果及び前記第２測定結果を用いて、前記被測定物体の前記基準状態からのＸＺ平面での回転角度量を算出する、ステップと、前記回転角度量と前記第３測定結果とを用いて、前記被測定物体の前記基準状態からのＸ軸方向での変位量を算出する、ステップと、前記回転角度量と前記第１測定結果及び前記第２測定結果とを用いて、前記被測定物体の前記基準状態からのＺ軸方向での変位量を算出する、ステップと、を含む。
この発明の測定方法によれば、被測定物体の回転角度量及び変位量を簡便に求めることが可能となる。
【００１０】
本発明の測定方法において、前記被測定物体は、複数のゴム層と鋼板との積層構造を有する免震装置における、前記鋼板であってもよい。
この場合でも、被測定物体の回転角度量及び変位量を簡便に求めることが可能となる。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、被測定物体の回転角度量及び変位量を簡便に求めることを可能にする、測定装置及び測定方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の測定装置の一実施形態を、一部ブロック図で示す、図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図２】図１の測定装置を、被測定物体が動く前の基準状態で示す、側面図である。
【図３】図１の測定装置を、被測定物体が基準状態から動いた後の状態で示す、側面図である。
【図４】図１の測定装置を、図３と同じ状態で示す、側面図である。
【図５】本発明の測定装置の変形例を、被測定物体が動く前の基準状態で示す、側面図である。
【図６】図５の測定装置を、被測定物体が基準状態から動いた後の状態で示す、側面図である。
【図７】図５の測定装置を、図６と同じ状態で示す、側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、図面を参照しつつ、この発明に係る測定装置及び測定方法の実施形態を例示説明する。
【００１４】
図１〜図４を参照して、本発明の測定装置及び測定方法の一実施形態について説明する。本実施形態の測定装置１は、所定のＸＹＺ直交座標系において、被測定物体ＯＢが動くときのＸＺ平面内での回転角度量、Ｘ軸方向での変位量、及び、Ｚ軸方向での変位量を、それぞれ求めるために使用されるものである。
ここで、被測定物体ＯＢが動くときの「ＸＺ平面での回転角度量」、「Ｘ軸方向での変位量」、及び、「Ｚ軸方向での変位量」は、被測定物体ＯＢ内の所定の基準点（例えば、中心点Ｃ）を基準として、それぞれ求めるものとする。被測定物体ＯＢは、任意のものでよいが、本例では、建築構造物用の免震装置３０における、１枚の鋼板である。
本例の測定装置１は、例えば免震装置の研究現場において、免震装置３０に特定の（大きさ及び方向の）荷重を負荷した際の、免震装置３０の鋼板の回転角度量及び変位量を求めるために使用される。これにより、免震装置の性能を精度良く評価することができるようになる。
【００１５】
図１は、本実施形態の測定装置１を、図２のＡ−Ａ線に沿って示す、断面図である。図２は、図１の測定装置１を、被測定物体ＯＢが動く前の基準状態で示す、側面図であり、図１の下側から観たときの様子を示している。図３及び図４は、図１の測定装置１を、被測定物体ＯＢが基準状態から動いた後の状態で示す、側面図である。図３及び図４では、被測定物体ＯＢの状態は同じであり、説明の便宜のために、別々の図面としている。
【００１６】
免震装置３０は、その中心軸線が鉛直方向に延びている。本明細書において、「上」、「下」とは、鉛直方向（重力の方向）での上、下を、それぞれ指す。
免震装置３０は、免震装置３０の上下両端にそれぞれ設けられたフランジ３１、３２と、フランジ３１、３２どうしを連結する積層構造部とを、有している。積層構造部は、複数（図の例では２つ）のゴム層３３と１つ又は複数（図の例では１つ）の鋼板とが鉛直方向に交互に積層された構造を有している。図の例では、積層構造部を構成する１つの鋼板が、被測定物体ＯＢである。被測定物体ＯＢである鋼板は、各ゴム層３３よりも大径に構成されており、そのため、各ゴム層３３よりも外周側へと突出している。
【００１７】
免震装置３０の上側のフランジ３１は、上盤５１に固定されており、免震装置３０の下側のフランジ３２は、下盤５２に固定されている。上盤５１及び下盤５２は、それぞれ水平方向（鉛直方向に垂直な方向）に延在しており、互いに対向している。上盤５１は、図示しない試験機に繋がれている。この試験機は、上盤５１に下方向の荷重を掛けながら、上盤５１を下盤５２に対してほぼ水平方向に相対移動させることが可能なように構成されている。下盤５２は、例えば床又は地面に固定される。
【００１８】
本例において、被測定物体ＯＢの「基準状態」とは、図２に示すように、免震装置３０が試験機の作用によって変形されていない無変形状態にあるときでの、被測定物体ＯＢの状態を指す。被測定物体ＯＢが基準状態にあるとき、被測定物体ＯＢは水平方向に延在している。
【００１９】
なお、免震装置３０の上側のフランジ３１が下側のフランジ３２に対してほぼ水平方向に相対移動すると、積層構造部内のゴム層３３の作用によって、図３に示す被測定物体ＯＢを観て判るように、積層構造部内の鋼板には、水平方向の変位が生じるだけでなく、鉛直方向の変位と回転も生じる。このような積層構造部内の鋼板の変位量及び回転角度量は、上下のフランジ３１、３２どうしの相対変位量等に基づいて、解析等の計算によって精度良く求めることは難しいのが現状である。しかし、本実施形態の測定装置１及び測定方法によれば、積層構造部内の鋼板の変位量及び回転角度量を簡単に求めることができる。
【００２０】
測定装置１は、一対の測定部８０、１８０と、記録計６０と、コンピュータ装置７０とを、備えている。便宜上、記録計６０とコンピュータ装置７０とは、図１にブロック図で示しており、図２〜図４ではその図示を省略している。
【００２１】
図１に示すように、一対の測定部８０、１８０は、免震装置３０を間に挟んで、免震装置３０の直径方向に互いに対向して配置されている。
一方の測定部８０は、第１基準壁面Ｓ１１と、第２基準壁面Ｓ１２と、第１測定器４１と、第２測定器４２と、第３測定器４３とを、含んでいる。
他方の測定部１８０は、第１基準壁面Ｓ１１１と、第２基準壁面Ｓ１１２と、第１測定器１４１と、第２測定器１４２と、第３測定器１４３とを、含んでいる。
一対の測定部８０、１８０は互いに同様の構成を有するので、以下では、主に一方の測定部８０の構成及び動作を説明することとし、他方の測定部１８０の構成及び動作の詳しい説明は省略する。
各測定部８０、１８０の第１基準壁面Ｓ１１、Ｓ１１１は、水平方向に延在しており、それぞれ共通の下盤５２に固定された、第１基準壁１１、１１１の上面からなる。
第２基準壁面Ｓ１２は、第１基準壁面Ｓ１１に対して垂直である。第２基準壁面Ｓ１２は、第１基準壁１１に垂直に第１基準壁１１に対して位置が固定された第２基準壁１２における、第１〜第３測定器４１〜４３と対向する側の面からなる。
本例では、第１基準壁１１、第２基準壁１２は、それぞれレーザ反射板からなる。
【００２２】
本例では、第１基準壁面Ｓ１１に平行な平面をＸＹ平面とし、第２基準壁面Ｓ１２に平行な平面をＹＺ平面とする、ＸＹＺ直交座標系を定義する。
なお、第1基準壁面Ｓ１１は、水平方向に対して傾斜していてもよい。
また、図１に示すように、本例では、Ｘ軸方向は、第１基準壁面Ｓ１１の長手方向と平行であり、Ｙ軸方向は、一対の測定部８０、１８０が互いに対向する方向である。
本明細書において「傾斜」とは、傾斜角が垂直（９０°）の場合も含むものとする。
【００２３】
第１〜第３測定器４１〜４３は、保持部４０によって、被測定物体ＯＢに取り付けられている。これにより、第１〜第３測定器４１〜４３は、被測定物体ＯＢに対して、また、互いに対して、位置が固定されている。具体的に、本例では、第１〜第３測定器４１〜４３は、保持部４０を介して、被測定物体ＯＢである鋼板のうちの、ゴム層３３よりも外周側へ突出した部分に、取り付けられている。保持部４０の具体的な構成は任意である。
本例において、第１〜第３測定器４１〜４３は、それぞれレーザ変位計であるが、他の変位計であってもよい。
【００２４】
第１測定器４１と第２測定器４２は、互いに平行な方向にレーザ光（測定光）を、第１基準壁面Ｓ１１に照射するように、指向されている。より具体的には、第１測定器４１と第２測定器４２は、第１測定器４１及び第２測定器４２どうしの離間方向（本例では、図２〜図４に示すｖ軸方向）に対して一定の角度（本例では、９０°）で傾斜した第１測定方向（図２〜図４に示すｕ軸方向）に、それぞれ照射するように指向されている。
ここで、「第１測定器４１及び第２測定器４２どうしの離間方向」とは、第１測定器４１の測定光の始点と第２測定器４２の測定光の始点とを結ぶ直線の方向を指す。また、「一定の角度」とは、被測定物体ＯＢが動いても変化しない角度である。すなわち、第１測定方向は、ＸＹＺ直交座標系で観た時に、被測定物体ＯＢと連動して変化するものである。
図２に示すように、本例では、被測定物体ＯＢが基準状態にあるときの第１測定方向が、Ｚ軸方向に平行である。
そして、第１測定器４１と第２測定器４２は、それぞれ、上記第１測定方向での第１基準壁面Ｓ１１に対する位置の変位量を測定するように構成されている。本例では、第１測定器４１及び第２測定器４２は、測定中、随時、その測定値を記録計６０に出力する。
【００２５】
ここで、説明の便宜上、第１測定器４１及び第２測定器４２から出力される測定値を、それぞれRdispNE、RdispNWで表す。第１測定器４１及び第２測定器４２の測定値RdispNE、RdispNWは、図２に示すような、被測定物体ＯＢが基準状態にあるとき（免震装置３０が無変形状態にあるとき）は、０（ゼロ）の値をとるものとし、また、免震装置３０が試験機の作用によって圧縮変形されることによって被測定物体ＯＢが動いた場合に正（プラス）の値をとる。
なお、他方側の測定部１８０の第１測定器１４１及び第２測定器１４２の測定値は、それぞれRdispSE、RdispSWとする。
本明細書において、「動く」とは、物体の運動を指しており、並進運動や回転運動を含む概念である。
【００２６】
図２に示すように、本例では、第１測定器４１及び第２測定器４２は、被測定物体ＯＢが基準状態にあるとき、被測定物体ＯＢの中心点Ｃを通るとともにＹＺ平面に平行な仮想面までの、Ｘ軸方向での距離が、同じである。また、本例では、第１測定器４１及び第２測定器４２は、被測定物体ＯＢが基準状態にあるとき、Ｚ座標とＹ座標が、同じである。本例において、回転角度量及び変位量を求めるときの基準点として用いられる、被測定物体ＯＢの中心点Ｃは、被測定物体ＯＢである円形の鋼板の平面視かつ厚み方向での中心点である。
【００２７】
第３測定器４３は、第１測定方向に対して一定の角度（本例では、９０°）で傾斜した第２測定方向（図２〜図４に示すｖ軸方向）にレーザ光（測定光）を、第２基準壁面Ｓ１２に照射するように、指向されている。より具体的には、第３測定器４３は、第２測定方向での、第２基準壁面Ｓ１２に対する位置の変位量を測定するように構成されている。
図２に示すように、本例では、被測定物体ＯＢが基準状態にあるときの第２測定方向が、Ｘ軸方向に平行である。なお、「一定の角度」とは、被測定物体ＯＢが動いても変化しない角度である。
【００２８】
ここで、説明の便宜上、第３測定器４３から出力される測定値を、HdispNで表す。第３測定器４３の測定値HdispNは、免震装置３０が、図２に示すような、被測定物体ＯＢが基準状態にあるとき（免震装置３０が無変形状態にあるとき）は、０（ゼロ）の値をとるものとし、また、免震装置３０に対する試験機の作用によって、図３及び図４に示すように被測定物体ＯＢの中心点Ｃが基準状態時に比べて第２基準壁面Ｓ１２から遠ざかるように、免震装置３０が変形された場合に、負（マイナス）の値をとる。
なお、他方側の測定部１８０の第３測定器１４３の測定値は、HdispSとする。
【００２９】
記録計６０は、例えばデータロガーから構成されている。記録計６０は、有線又は無線の通信手段を介して、第１〜第３測定器４１〜４３の各々と通信可能に接続されている。記録計６０は、少なくとも試験機の作用によって免震装置３０が変形される間（ひいては被測定物体ＯＢが動く間（本明細書では、「測定期間中」ともいう。）、第１〜第３測定器４１〜４３の測定値を、随時又は定期的に（例えば一定時間間隔毎に）読み取って、これを内部に記録する。そして記録計６０は、測定期間中又は測定期間後に、第１〜第３測定器４１〜４３の測定値を、有線又は無線の通信手段を介して、コンピュータ装置７０に送信する。あるいは、記録計６０からコンピュータ装置７０への第１〜第３測定器４１〜４３の測定値の伝送は、外部メモリ（ＳＤカードやＵＳＢメモリ）を介して実現されてもよい。
【００３０】
コンピュータ装置７０は、演算部７１と、記憶部７２と、入力部７４と、表示部７５とを、有している。
なお、図１では、コンピュータ７０を機能ブロックにより模式的に図示しているにすぎず、コンピュータ７０のハードウェア構成は、演算部７１と、記憶部７２と、入力部７４と、表示部７５の各機能が実現される限り、任意のものを採用してよい。例えば、コンピュータ７０は、そのハードウェア構成を観た場合に、１つの装置から構成されてもよいし、複数の装置から構成されてもよい。
【００３１】
演算部７１は、例えば１つ又は複数のＣＰＵから構成され、記憶部７２に記憶された各種のプログラムを実行することにより、記憶部７２と、入力部７４と、表示部７５とを含む、コンピュータ装置７０の全体を制御しながら、様々な処理を実行する。
また、演算部７１は、記憶部７２に記憶された演算プログラム７３を実行することにより、被測定物体ＯＢが基準状態から動いたときに第１測定器、第２測定器及び第３測定器からそれぞれ得られる第１測定結果、第２測定結果及び第３測定結果を用いて、演算を行うように構成されている。
本例において、第１測定結果、第２測定結果及び第３測定結果とは、被測定物体ＯＢが基準状態から動いた後の状態（図３、図４の状態）にあるときに、第１測定器４１、第２測定器４２及び第３測定器４３からそれぞれ出力される測定値RdispNE、RdispNW、HdispNを指す。
そして、演算部７１は、第１測定結果（RdispNE）及び第２測定結果（RdispNW）を用いて、被測定物体ＯＢの基準状態からのＸＺ平面内での回転角度量を算出する。また、演算部７１は、この算出した回転角度量と第３測定結果（HdispN）とを用いて、被測定物体ＯＢの基準状態からのＸ軸方向での変位量を算出する。また、演算部７１は、この回転角度量と第１測定結果（RdispNE）及び第２測定結果（RdispNW）とを用いて、被測定物体ＯＢの基準状態からのＺ軸方向での変位量を算出する。
ＸＺ平面内での回転角度量、Ｘ軸方向での変位量、Ｚ軸方向での変位量の算出方法については、後にさらに詳しく説明する。
【００３２】
記憶部７２は、例えば１つ又は複数のＲＯＭ及び／又はＲＡＭから構成され、演算部７１が実行するための各種のプログラム（演算プログラム７３等）や、第１測定器、第２測定器及び第３測定器からそれぞれ得られる第１測定結果、第２測定結果及び第３測定結果等、様々な情報を記憶する。
【００３３】
入力部７４は、例えばキーボード、マウス、及び／又は押しボタン等から構成され、ユーザからの入力を受け付ける。
表示部７５は、例えば液晶パネル等から構成され、ＸＺ平面内での回転角度量、Ｘ軸方向での変位量、Ｚ軸方向での変位量の算出結果等の、様々な情報を表示する。
【００３４】
つぎに、図３及び図４を参照して、被測定物体ＯＢの基準状態から動いた後の状態までのＸＺ平面内での回転角度量、Ｘ軸方向での変位量、Ｚ軸方向での変位量を算出する方法の一例を、順番に説明する。なお、以下の例では、被測定物体ＯＢが、基準状態から動いた後の状態までの、ＸＹ平面内及びＹＺ平面内での回転角度量が０（ゼロ）であり、Ｙ軸方向への変位量が０（ゼロ）であったものとする。
【００３５】
（ＸＺ平面内での回転角度量）
まず、図３を参照して、被測定物体ＯＢの基準状態から動いた後の状態までのＸＺ平面内での回転角度量を算出する方法の一例を、説明する。本例において、演算部７１は、以下に説明する方法で、この回転角度量を求めるが、他の方法により求めてもよい。
被測定物体ＯＢの基準状態から動いた後の状態までのＸＺ平面内での回転角度量を「θ」で表す。この回転角度量θは、被測定物体ＯＢの中心点ＣまわりのＸＺ平面内での回転角であるものとし、+Ｙ方向を観た時における反時計回りを正とする。
なお、本明細書中の式（１）〜（１２）においては、太字はベクトル又は行列を表しており、細字はスカラーを表している。例えばVE、VW、L1、L2、L3の文字は、これらの式の中で、太字で表されている場合と細字で表されている場合とがあるが、太字で表されている場合はベクトルを表し、細字で表されている場合はそれぞれのベクトルの大きさを表している。
ここで、ベクトルVE、VWの大きさについて、つぎの式（１）、（２）が成り立つ。
【数１】
2018028452.tif 000003
【数２】
2018028452.tif 000004
式（１）、（２）において、ベクトルVE、VWは、それぞれ第１測定器４１、第２測定器４２の光線（又は、その延長線）上にあり、被測定物体ＯＢの中心点Ｃを通るとともにｖ軸方向に延びる仮想線を起点とし、第１基準壁面Ｓ１１を終点とする。V0は、図２に示すように、被測定物体ＯＢの初期状態での、ベクトルVE、VWの大きさである。
すると、回転角度量θは、つぎの式（３）で求められる。
【数３】
2018028452.tif 000005
式（３）において、ΔＸは、図３に示すように、第１測定器４１の中心点と第２測定器４２の中心点までの、ｖ軸方向の距離である。このように、第１測定結果（RdispNE）及び第２測定結果（RdispNW）を用いて、被測定物体ＯＢの基準状態からのＸＺ平面内での回転角度量θを算出できる。
なお、上述したように、第１測定器４１と第２測定器４２は、第１測定器４１及び第２測定器４２どうしの離間方向（本例では、図２〜図４に示すｖ軸方向）に対して一定の角度（本例では、９０°）で傾斜した第１測定方向（図２〜図４に示すｕ軸方向）に、それぞれレーザ光（測定光）を照射するように指向されている。すなわち、第１測定器４１及び第２測定器４２どうしの離間方向が第１測定方向と同じではなく、また、第１測定器４１と第２測定器４２はそれぞれ測定光を照射する方向（第１測定方向）が互いに平行である。このように第１測定器４１と第２測定器４２を配置することにより、式（３）を用いてＸＺ平面内での回転角度量θを求めることが可能となる。
【００３６】
なお、式（３）は、免震装置３０に対してＹ軸方向一方側にある測定部８０の第１測定結果（RdispNE）及び第２測定結果（RdispNW）を用いて回転角度量θを求めている。しかし、精度向上のため、つぎの式（４）のように、他方側の測定部１８０の第１測定結果（RdispSE）及び第２測定結果（RdispSW）を用いて別途求めた回転角度量θとの平均をとると、さらによい。
【数４】
2018028452.tif 000006
【００３７】
（Ｘ軸方向での変位量）
つぎに、図４を参照して、被測定物体ＯＢの基準状態から動いた後の状態までのＸ軸方向での変位量を算出する方法の一例を、説明する。本例において、演算部７１は、以下に説明する方法で、このＸ軸方向での変位量を求めるが、他の方法により求めてもよい。
被測定物体ＯＢの基準状態からのＸ軸方向での変位量は、被測定物体ＯＢの基準状態から動いた後の状態までの、被測定物体ＯＢの中心点ＣのＸ軸方向での変位量であるものと定義する。
ここで、ベクトルL1、L2、L3について、つぎの式（５）が成り立つ。
【数５】
2018028452.tif 000007
式（５）において、ベクトルL1は、図４に示すように、ｕ軸方向に平行であり、被測定物体ＯＢの中心点Ｃを起点とし、第３測定器４３の光線（又は、その延長線）との交点を終点とする。ベクトルL2+L3は、第３測定器４３の光線（又は、その延長線）上にあり、ベクトルL1の終点を起点とし、第２基準壁面Ｓ１２を終点とする。図２に示すように、ベクトルL2の大きさ（L2）は、被測定物体ＯＢが動いても一定であり、また、被測定物体ＯＢの基準状態でのベクトルL3の大きさは、０（ゼロ）である。θは、式（３）又は（４）で求めた回転角度量θである。
そして、被測定物体ＯＢの基準状態からのＸ軸方向での変位量は、次の式（６）により求めることができる。
【数６】
2018028452.tif 000008
式（６）において、ベクトルL1,0、L2,0、L3,0は、それぞれ、被測定物体ＯＢの基準状態でのベクトルL1、L2、L3（ひいては、ベクトルL1、L2、L3の初期値）に相当する。また、ベクトルexは、Ｘ軸方向の単位ベクトルである。
このように、式（３）又は（４）で求めた回転角度量θと、第３測定結果（HdispN）とを用いて、被測定物体ＯＢの基準状態からのＸ軸方向での変位量を算出できる。なお、第３測定結果（HdispN）の値は、図２に示す被測定物体ＯＢの初期状態では０（ゼロ）であり、図４に示す被測定物体ＯＢが動いた後の状態においては、負（マイナス）となる。
なお、第３測定器４３自体は被測定物体ＯＢの中心点Ｃから離れているが、Ｘ軸方向での変位量を算出するにあたっては、式（６）において、被測定物体ＯＢの中心点Ｃを起点とするベクトルL1、L1,0を用いているので、被測定物体ＯＢの中心点ＣのＸ軸方向での変位量を正確に求めることが可能である。
【００３８】
なお、式（６）は、免震装置３０に対してＹ軸方向一方側にある測定部８０の第３測定結果（HdispN）を用いてＸ軸方向での変位量を求めている。しかし、精度向上のため、つぎの式（７）の値のように、他方側の測定部１８０の第３測定結果（HdispS）を用いて別途求めたＸ軸方向での変位量との平均をとると、さらによい。
【数７】
2018028452.tif 000009
【００３９】
（Ｚ軸方向での変位量）
つぎに、図３を参照して、被測定物体ＯＢの基準状態から動いた後の状態までのＺ軸方向での変位量を算出する方法の一例を、説明する。本例において、演算部７１は、以下に説明する方法で、このＺ軸方向での変位量を求めるが、他の方法により求めてもよい。
被測定物体ＯＢの基準状態からのＺ軸方向での変位量は、被測定物体ＯＢの基準状態から動いた後の状態までの、被測定物体ＯＢの中心点ＣのＺ軸方向での変位量であるものと定義する。
ここで、ベクトルVについて、つぎの式（８）が成り立つ。
【数８】
2018028452.tif 000010
式（８）において、ベクトルVは、図３に示すように、ｕ軸方向に平行であり、被測定物体ＯＢの中心点Ｃを起点とし、第１基準壁面Ｓ１１を終点とする。ベクトルVE、VWは、上述のとおり、それぞれ第１測定器４１、第２測定器４２の光線上にあり、被測定物体ＯＢの中心点Ｃを通るとともにｖ軸方向に延びる仮想線を起点とし、第１基準壁面Ｓ１１を終点とする。
そして、式（５）に示した行列Ｒと、Ｚ軸方向の単位ベクトルezを用いて、ベクトルVE、VWは、次の式（９）、（１０）のように表すことができる。
【数９】
2018028452.tif 000011
【数１０】
2018028452.tif 000012
式（９）、（１０）において、V0は、図２に示すように、被測定物体ＯＢの初期状態での、ベクトルVE、VWの大きさである。
そして、被測定物体ＯＢの基準状態からのＺ軸方向での変位量は、次の式（１１）により求めることができる。
【数１１】
2018028452.tif 000013
式（１１）において、ベクトルVo、VE,0、VW,0は、それぞれ、被測定物体ＯＢの基準状態でのベクトルV、VE、VW（ひいては、ベクトルV、VE、VWの初期値）に相当する。
このように、式（３）又は（４）で求めた回転角度量θと、第１測定結果（RdispNE）及び第２測定結果（RdispNW）とを用いて、被測定物体ＯＢの基準状態からのＺ軸方向での変位量を算出できる。
なお、第１測定器４１及び第２測定器４２自体は被測定物体ＯＢの中心点Ｃから離れているが、Ｚ軸方向での変位量を算出するにあたっては、式（１１）において、被測定物体ＯＢの中心点Ｃを起点とするベクトルV、Voを用いているので、被測定物体ＯＢの中心点ＣのＺ軸方向での変位量を正確に求めることが可能である。
【００４０】
なお、式（１１）は、免震装置３０に対してＹ軸方向一方側にある測定部８０の第１測定結果（RdispNE）及び第２測定結果（RdispNW）を用いてＺ軸方向での変位量を求めている。しかし、精度向上のため、つぎの式（１２）の値のように、他方側の測定部１８０の第１測定結果（RdispSE）及び第２測定結果（RdispSW）を用いて別途求めたＺ軸方向での変位量との平均をとると、さらによい。
【数１２】
2018028452.tif 000014
【００４１】
なお、被測定物体ＯＢが、基準状態から動いた後の状態までの、Ｙ軸方向への変位があった場合でも、上記式（１）〜（１２）を用いて説明した方法により、ＸＺ平面内での回転角度量、Ｘ軸方向での変位量、Ｚ軸方向での変位量を算出できる。
一方、被測定物体ＯＢが、基準状態から動いた後の状態までの、ＸＹ平面内及び／又はＹＺ平面内での回転角度量があった場合には、ＸＺ平面内での回転角度量、Ｘ軸方向での変位量、Ｚ軸方向での変位量を算出するための式は、上記式（１）〜（１２）とは異なることとなる。
【００４２】
上述した例の測定装置１及び測定方法によれば、様々な形状や構造の被測定物体ＯＢにも使用できるので、高い汎用性や利便性が得られる。また、測定装置１の構成としては、少なくとも２つの基準壁面Ｓ１１、Ｓ１２と、３つの測定器４１〜４３とを準備できればよいので、構造を簡単にできる。よって、被測定物体の回転角度量及び変位量を簡便に求めることができる。
【００４３】
なお、上述の例に限られず、本発明の測定装置及び測定方法は様々な変形例が可能である。
図５〜図７は、測定装置１の一変形例を示している。この変形例では、第１測定器４１及び第２測定器４２が、第１測定方向（ｕ軸方向）での第１基準壁面Ｓ１１までの（変位ではなく）距離を、それぞれ測定し出力するように構成されており、また、第３測定器４３が、第２測定方向（ｖ軸方向）での第２基準壁面Ｓ１２までの（変位ではなく）距離を測定し出力するように構成されている点のみで、図１〜図４を参照して上述した例とは異なる。第１〜第３測定器４１〜４３は、例えばレーザ距離計から構成するとよい。  図５は、本変形例の測定装置１を、被測定物体ＯＢが動く前の基準状態で示している。図６及び図７は、図５の測定装置１を、被測定物体ＯＢが基準状態から動いた後の状態で示している。図６及び図７では、被測定物体ＯＢの状態は同じであり、説明の便宜のために、別々の図面としている。
【００４４】
ここで、説明の便宜上、図５に示す被測定物体ＯＢの基準状態において、第１測定器４１、第２測定器４２、及び第３測定器４３から出力される測定値を、それぞれDI1、DI2、DI3で表す。また、図６及び図７に示す被測定物体ＯＢの動いた後の状態において、第１測定器４１、第２測定器４２、及び第３測定器４３から出力される測定値を、それぞれDA1、DA2、DA3で表す。
【００４５】
そして、この変形例において、被測定物体ＯＢの基準状態から動いた後の状態までのＸＺ平面内での回転角度量θは、例えば、つぎの式（１３）で求められる。
【数１３】
2018028452.tif 000015
式（１３）において、ΔＸは、図６に示すように、第１測定器４１の中心点と第２測定器４２の中心点までの、ｖ軸方向の距離である。このように、被測定物体ＯＢの動いた後の状態における第１測定結果（DA1）及び第２測定結果（DA2）を用いて、被測定物体ＯＢの基準状態からのＸＺ平面内での回転角度量θを算出できる。
【００４６】
また、この変形例において、被測定物体ＯＢの基準状態からのＸ軸方向での変位量は、動いた後の状態における被測定物体ＯＢの中心点Ｃの第２基準壁面Ｓ１２からのＸ軸方向の距離から、初期状態における被測定物体ＯＢの中心点Ｃの第２基準壁面Ｓ１２からのＸ軸方向の距離を、差し引いて求めることができるので、つぎの式（１４）で求められる。
【数１４】
2018028452.tif 000016
式（１４）において、距離L1は、図５に示すように、被測定物体ＯＢの中心点Ｃから、第３測定器４３の光線（又は、その延長線）までの、ｕ軸方向の距離である。距離L4は、図５及び図７に示すように、被測定物体ＯＢの中心点Ｃから、第３測定器４３の光線の始点までの、ｖ軸方向の距離である。距離L2は、図５に示すように、被測定物体ＯＢの初期状態における、被測定物体ＯＢの中心点Ｃから、第２基準壁面Ｓ１２までの、Ｘ軸方向の距離である。
式（１４）に示すように、式（１３）で求めた回転角度量θと、被測定物体ＯＢの動いた後の状態における第３測定結果（DA3）とを用いて、被測定物体ＯＢの基準状態からのＸ軸方向での変位量を算出できる。
なお、被測定物体ＯＢの初期状態において、図５に示すように、L2=L4+DI3であるから、式（１４）は、つぎの式（１５）に変換できる。
【数１５】
2018028452.tif 000017
式（１５）に示すように、式（１３）で求めた回転角度量θと、被測定物体ＯＢの初期状態及び動いた後の状態における第３測定結果（DI3、DA3）とを用いて、被測定物体ＯＢの基準状態からのＸ軸方向での変位量を算出することもできる。
【００４７】
また、この変形例において、被測定物体ＯＢの基準状態からのＺ軸方向での変位量は、動いた後の状態における被測定物体ＯＢの中心点Ｃの第１基準壁面Ｓ１１からのＺ軸方向の距離から、初期状態における被測定物体ＯＢの中心点Ｃの第１基準壁面Ｓ１１からのＺ軸方向の距離を、差し引いて求めることができるので、例えば、つぎの式（１６）で求められる。
【数１６】
2018028452.tif 000018
式（１６）において、距離L5は、図５及び図６に示すように、被測定物体ＯＢの中心点Ｃから、第１測定器４１及び第２測定器４２の光線の始点までの、ｕ軸方向の距離である。距離V0は、図５に示すように、被測定物体ＯＢの初期状態における、被測定物体ＯＢの中心点Ｃから、第１基準壁面Ｓ１１までの、Ｚ軸方向の距離である。
式（１６）に示すように、式（１３）で求めた回転角度量θと、被測定物体ＯＢの動いた後の状態における第１測定結果（DA1）及び第２測定結果（DA2）とを用いて、被測定物体ＯＢの基準状態からのＺ軸方向での変位量を算出できる。
なお、被測定物体ＯＢの初期状態において、図５に示すように、V0=L5+DI1=L5+DI2であるから、式（１６）は、つぎの式（１７）や式（１８）に変換できる。
【数１７】
2018028452.tif 000019
【数１８】
2018028452.tif 000020
式（１７）、式（１８）に示すように、式（１３）で求めた回転角度量θと、被測定物体ＯＢの初期状態における第１測定結果（DI1）又は第２測定結果（DI2）と、被測定物体ＯＢの動いた後の状態における第１測定結果（DA1）及び第２測定結果（DA2）とを用いて、被測定物体ＯＢの基準状態からのＺ軸方向での変位量を算出することもできる。
【００４８】
なお、上述した各例において、測定装置１は、コンピュータ装置７０を備えなくてもよい。その場合、例えば、ユーザが、第１〜第３測定器４１〜４３から、又は、記録計６０から、第１〜第３測定結果を取得して、第１〜第３測定結果を用いて上述した方法で、ＸＺ平面内での回転角度量、Ｘ軸方向での変位量、Ｚ軸方向での変位量を、自ら計算して求めてもよい。
また、測定装置１は、記録計６０を備えなくてもよい。その場合、例えば、第１測定器４１〜４３の内部にそれぞれの測定値が記録されるようにしてもよいし、あるいは、第１測定器４１〜４３のそれぞれの測定値がコンピュータ装置７０に送信されるようにしてもよい。
【００４９】
また、図１〜図４を参照して上述した例では、測定装置１は、精度向上の観点から測定部を測定部８０、１８０の２つ有するが、測定部を１つのみ、又は、３つ以上、有してもよい。
また、免震装置３０のフランジ３１、３２を被測定物体ＯＢとしてもよい。
また、免震装置３０は、複数のゴム層３３と複数の鋼板とが互いに積層された積層構造を有するものでもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明による測定装置及び測定方法は、任意の被測定物体の回転角度量及び変位量を求めるために利用できる。
【符号の説明】
【００５１】
１：測定装置、  １１、１１１：第１基準壁、  １２、１１２：第２基準壁、  ３０：免震装置、  ３１、３２：フランジ、  ３３：ゴム層、  ４０、１４０：保持部、  ４１、１４１：第１測定器、  ４２、１４２：第２測定器、  ４３、１４３：第３測定器、  ５１：上盤、  ５２：下盤、  ６０：記録計、  ７０：コンピュータ装置、  ７１：演算部、  ７２：記憶部、  ７３：演算プログラム、  ７４：入力部、  ７５：表示部、  ８０、１８０：測定部、  Ｃ：被測定物体の中心、  ＯＢ：被測定物体、  Ｓ１１、Ｓ１１１：第１基準壁面、  Ｓ１２、Ｓ１１２：第２基準壁面
【図１】
2018028452.tif 000021
【図２】
2018028452.tif 000022
【図３】
2018028452.tif 000023
【図４】
2018028452.tif 000024
【図５】
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【図６】
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【図７】
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