(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造物の振動時に水平方向と鉛直方向の少なくともいずれかに相対変位を生じ得る上部構造と下部構造のいずれか一方に固定される保持部材と、前記上部構造と前記下部構造のいずれか他方に固定される支持部材と、前記保持部材に表面が鉛直面、もしくはそれに近い面をなして保持される鉛直罫書き板と、前記保持部材に表面が水平面、もしくはそれに近い面をなして保持される水平罫書き板と、
前記支持部材に水平方向、もしくは水平に近い方向を向いて軸方向に出没自在に、先端が前記鉛直罫書き板の表面に接触し得る状態で支持される鉛直罫書き具と、前記支持部材に鉛直方向、もしくは鉛直に近い方向を向いて軸方向に出没自在に、先端が前記水平罫書き板の表面に接触し得る状態で支持される水平罫書き具とを備え、
前記保持部材は前記鉛直罫書き板と前記水平罫書き板をそれぞれ保持する鉛直保持板と水平保持板を持ち、この鉛直保持板と水平保持板のいずれか一方が前記上部構造と前記下部構造のいずれか一方に固定され、
前記支持部材が前記上部構造と前記下部構造のいずれか他方に固定される本体部と、前記鉛直罫書き具と前記水平罫書き具をそれぞれ支持する鉛直支持材と水平支持材を持ち、
前記鉛直支持材に、前記鉛直罫書き具を保持する鉛直保持材が接合され、前記水平支持材に、前記水平罫書き具を保持する水平保持材が接合され、
前記鉛直保持材は前記鉛直支持材に重なって接合される接合部とこの接合部に連続し、幅方向に分離した挟持部の２部分からなり、前記水平保持材は前記水平支持材に重なって接合される接合部とこの接合部に連続し、幅方向に分離した挟持部の２部分からなることを特徴とする構造物の変位軌跡の記録用３次元罫書き装置。
【請求項２】
前記鉛直保持板と前記水平保持板が一体化し、前記保持部材はＬ字形断面形状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の構造物の変位軌跡の記録用３次元罫書き装置。
【請求項３】
前記鉛直保持板と前記水平保持板は互いに分離しながら、連結材で連結されていることを特徴とする請求項１に記載の構造物の変位軌跡の記録用３次元罫書き装置。
【請求項４】
前記鉛直保持板と前記水平保持板の一部の、前記鉛直罫書き板と前記水平罫書き板に対する前記鉛直罫書き具と前記水平罫書き具の想定される移動範囲を包囲する領域に開口が形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の構造物の変位軌跡の記録用３次元罫書き装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は地震時等、構造物が振動を生じ、上部構造が下部構造に対して水平方向と鉛直方向に相対変位したときに相対変位の軌跡を記録する３次元罫書き装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
地震時等に上部構造が下部構造に対して相対変位したときの相対変位の軌跡（オービット）を記録する記録装置（罫書き装置）は上部構造と下部構造のいずれか一方に固定される罫書き具と、他方に固定される罫書き板の組み合わせからなり、罫書き具の先端に接続等された罫書き針が罫書き板の上面（表面）等、罫書き針側の面に連続した線を描くことにより罫書き線が罫書き板に記録される（特許文献１〜３参照）。
【０００３】
この罫書き装置は例えば下部構造から分離し、免震装置を介して下部構造に支持された上部構造の、主に地震時の下部構造に対する揺れの程度を把握する目的で、下部構造と上部構造との間に設置されるが、上部構造の下部構造に対する水平方向の相対変位時には鉛直方向の相対変位を伴うこともあるため、鉛直方向の相対変位を記録することが求められることがある。
【０００４】
上部構造の下部構造に対する鉛直方向の相対変位は罫書き板を鉛直方向に向けて（両面を水平方向に向けて）配置し、罫書き板の表面（片面）に接触する罫書き具を水平方向に向けて配置することで、記録することはできる（特許文献４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１４２１３５号公報（請求項１、段落００１４〜００２１、図１〜図３）
【特許文献２】特開２００１−１３２５８号公報（請求項１、段落０００８〜００１６、図１、図２）
【特許文献３】特開２００２−１６８９６２号公報（請求項１、段落０００９〜００２３、図１）
【特許文献４】特開２００３−１６６８５８号公報（請求項１、段落００１５〜００２６、図１〜図４）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
但し、特許文献４の装置を用いたとしても、上部構造の水平方向と鉛直方向の相対変位を同時に記録するには、水平方向の相対変位を記録するための罫書き装置と鉛直方向の相対変位を記録するための罫書き装置を独立して上部構造と下部構造間の設置しなければならないため、設置場所として２種類の罫書き装置用の空間を確保しなければならず、設置作業も煩雑化する。
【０００７】
本発明は上記背景より、上部構造の下部構造に対する水平方向の相対変位と鉛直方向の相対変位を同時に記録することが可能な３次元罫書き装置を提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の発明の構造物の変位軌跡記録用３次元罫書き装置は、構造物の振動時に水平方向と鉛直方向の少なくともいずれかに相対変位を生じ得る上部構造と下部構造のいずれか一方に固定される保持部材と、前記上部構造と前記下部構造のいずれか他方に固定される支持部材と、前記保持部材に表面が鉛直面、もしくはそれに近い面をなして保持される鉛直罫書き板と、前記保持部材に表面が水平面、もしくはそれに近い面をなして保持される水平罫書き板と、前記支持部材に水平方向、もしくは水平に近い方向を向いて軸方向に出没自在に、先端が前記鉛直罫書き板の表面に接触し得る状態で支持される鉛直罫書き具と、前記支持部材に鉛直方向、もしくは鉛直に近い方向を向いて軸方向に出没自在に、先端が前記水平罫書き板の表面に接触し得る状態で支持される水平罫書き具とを備え、前記保持部材が前記鉛直罫書き板と前記水平罫書き板をそれぞれ保持する鉛直保持板と水平保持板を持ち、この鉛直保持板と水平保持板のいずれか一方が前記上部構造と前記下部構造のいずれか一方に固定され、前記支持部材が前記上部構造と前記下部構造のいずれか他方に固定される本体部と、前記鉛直罫書き具と前記水平罫書き具をそれぞれ支持する鉛直支持材と水平支持材を持ち、前記鉛直支持材に、前記鉛直罫書き具を保持する鉛直保持材が接合され、前記水平支持材に、前記水平罫書き具を保持する水平保持材が接合され、前記鉛直保持材は前記鉛直支持材に重なって接合される接合部とこの接合部に連続し、幅方向に分離した挟持部の２部分からなり、前記水平保持材は前記水平支持材に重なって接合される接合部とこの接合部に連続し、幅方向に分離した挟持部の２部分からなることを構成要件とする。
【０００９】
「水平方向と鉛直方向の少なくともいずれかに相対変位を生じ得る」とは、構造物の振動時に上部構造と下部構造との間に水平方向にのみ相対変位が生じる場合と、鉛直方向にのみ相対変位が生じる場合があり、必ずしも水平方向と鉛直方向の双方に相対変位が生じるとは限らないことの意味である。構造物は例えば上部構造が下部構造から分離し、下部構造に積層ゴム支承、滑り支承、転がり支承等の免震装置を介して支持される免震構造物を対象とするが、必ずしもその必要はなく、上部構造と下部構造は層間変形を生じ得る上層階と下層階であることもある。
【００１０】
保持部材には鉛直罫書き板と水平罫書き板が保持され、支持部材には鉛直罫書き具と水平罫書き具が支持される。鉛直罫書き具は鉛直罫書き板と対になり、水平罫書き具は水平罫書き板と対になる。鉛直罫書き具と水平罫書き具の「鉛直」と「水平」は方向ではなく、上部構造と下部構造間の鉛直方向の相対変位時と水平方向の相対変位時に、それぞれの相対変位の軌跡（罫書き線）を記録することを意味する。鉛直罫書き板と水平罫書き板の「鉛直」と「水平」も同じ意味である。
【００１１】
保持部材は上部構造と下部構造のいずれか一方に固定される固定部分と、２方向の罫書き板を保持する保持部分を持てばよく、形態は問われない。保持部分は後述の保持板を含む。支持部材も同様に、上部構造と下部構造のいずれか他方に固定される固定部分と、２方向の罫書き具を支持する支持部分を持てばよく、形態は問われない。
【００１２】
「鉛直罫書き板の表面が鉛直面、もしくはそれに近い面をなす」とは、鉛直罫書き板の表面のなす方向が鉛直方向と鉛直方向に対して傾斜した方向を含む意味である。「鉛直に近い方向」は例えば鉛直罫書き板の表面が鉛直に対して傾斜した状態にあるときに、鉛直罫書き板を鉛直断面で見たときの鉛直罫書き板の長さの、鉛直面への投影長さが水平面への投影長さより大きくなるような角度までを含む方向であり、鉛直罫書き板の中心線の鉛直に対する角度が４５度未満であることを言う。表面は鉛直罫書き具側の面を指す。鉛直罫書き板の表面が鉛直面等をなしていればよく、背面は必ずしも鉛直面等をなしている必要はない。
【００１３】
「水平罫書き板の表面が水平面、もしくはそれに近い面をなす」も同様であり、「水平に近い方向」は例えば水平罫書き板の表面が水平に対して傾斜した状態にあるときに、水平罫書き板を鉛直断面で見たときの水平罫書き板の長さの、水平面への投影長さが鉛直面への投影長さより大きくなるような角度までを含む方向である。表面は水平罫書き具側の面を指す。水平罫書き板の表面が水平面等をなしていればよく、背面は必ずしも水平面等をなしている必要はない。
【００１４】
但し、鉛直罫書き具と鉛直罫書き板は上部構造と下部構造間の鉛直方向の相対変位を記録することから、基本的には鉛直罫書き板は表面が鉛直面をなした状態で保持部材に保持され、鉛直罫書き具は軸が水平方向に向けられた状態で支持部材に支持される。同様に水平罫書き具と水平罫書き板は上部構造と下部構造間の水平方向の相対変位を記録することから、基本的には水平罫書き板は表面が水平面をなした状態で保持部材に保持され、水平罫書き具は軸が鉛直方向に向けられた状態で支持部材に支持される。
【００１５】
下部構造に対する上部構造の水平方向の相対変位の軌跡は水平罫書き板の表面に２方向に連続する線として記録され、下部構造に対する上部構造の鉛直方向の相対変位の軌跡は鉛直罫書き板の表面に２方向に連続する線として記録される。上部構造と下部構造間に鉛直方向の相対変位が生じるときには、多くの場合、水平方向の相対変位が伴うから、鉛直罫書き板には２方向に連続する線が記録されるが、水平方向の相対変位が伴わない（鉛直方向の相対変位のみが生じる）場合には、鉛直方向に往復する直線が記録されることになる。鉛直方向の相対変位のみが生じる場合、水平罫書き板には点が記録される。鉛直方向の相対変位に水平１方向の相対変位が伴う場合、水平罫書き板には１方向に連続する直線が記録され、水平２方向の相対変位が伴う場合に２方向に連続する線が記録される。
【００１６】
同様に上部構造と下部構造間に水平方向の相対変位のみが生じ、鉛直方向の相対変位が伴わない場合には、鉛直罫書き板には水平方向に往復する直線のみが記録され、水平罫書き板には２方向に、または１方向に連続する線が記録される。
【００１７】
「軸方向に出没自在」の「軸方向」は鉛直罫書き具と水平罫書き具の長さ方向を言い、鉛直罫書き具の軸方向は支持部材に支持された方向の「水平方向、もしくは水平に近い方向」であり、水平罫書き具の軸方向は「鉛直方向、もしくは鉛直に近い方向」である。「出没自在」は各罫書き具がそれぞれの軸方向に支持部材に対して相対移動可能であることを意味する。
【００１８】
「先端が鉛直罫書き板の表面に接触し得る状態」とは、鉛直罫書き具の先端、例えば鉛直罫書き具の先端部に接続された、もしくは一体化した罫書き針の先端が上部構造と下部構造間の相対移動に拘わらず、鉛直罫書き板の表面に接触した状態を維持できるよう、鉛直罫書き具が鉛直罫書き板側へ付勢されながら、軸方向に相対移動可能な状態にあることを言う。水平罫書き具の支持状態も同様である。
【００１９】
「水平方向、もしくは水平に近い方向」は水平方向と、水平方向に対して傾斜した方向を含む意味であり、「水平に近い方向」は例えば鉛直罫書き具が水平に対して傾斜した状態にあるときに、鉛直罫書き具を立面（鉛直断面）で見たときの鉛直罫書き具の長さの、水平面への投影長さが鉛直面への投影長さより大きくなるような角度までを含む方向であり、鉛直罫書き具の水平に対する角度が４５度未満であることを言う。「鉛直方向、もしくは鉛直に近い方向」も同様であり、「鉛直に近い方向」は例えば水平罫書き具が鉛直に対して傾斜した状態にあるときに、水平罫書き具を立面で見たときの水平罫書き具の長さの、鉛直面への投影長さが水平面への投影長さより大きくなるような角度までを含む方向である。
【００２０】
ここで、図４−（ａ）に示すように鉛直罫書き具６の軸が水平に対して傾斜している場合でも、鉛直罫書き具６の先端が接触している鉛直罫書き板４が支持部材３に対して鉛直方向に相対変位したときには、鉛直罫書き具６の先端は鉛直罫書き板４の表面に接触したまま、相対変位に追従して相対変位の軌跡を描くことができる。同様に（ｂ）に示すように水平罫書き具７の軸が鉛直方向に対して傾斜している場合でも、水平罫書き具７の先端が接触している水平罫書き板５が支持部材３に対して水平方向に相対変位したときには、水平罫書き具７の先端は水平罫書き板５の表面に接触したまま、相対変位に追従して相対変位の軌跡を描くことができる。図４−（ａ）、（ｂ）に示す鉛直罫書き具６と水平罫書き具７のそれぞれ水平と鉛直に対する傾斜は３次元罫書き装置１の設置状態、あるいは使用状態で各方向に対する誤差として生じることを含む。
【００２１】
鉛直罫書き板４と水平罫書き板５の表面は基本的には平坦面に形成されるが、必ずしもその必要はなく、平坦面に近ければ、曲面状に形成されることもある。また鉛直罫書き板４と水平罫書き板５は全体的に一様な厚さの板である必要はなく、各罫書き板４、５の背面の形状は問われない。２方向の罫書き板４、５の材料、形態も任意であり、罫書き具６、７の先端が表面に軌跡を記録するときに、形態を維持することができれば、単独では曲げ剛性を持たないような材料であっても差し支えない。その理由は後述のように鉛直罫書き板４と水平罫書き板５を拘束した状態で保持する拘束材２３が保持部材２に付属することによる。
【００２２】
また図４−（ａ）に示すように鉛直罫書き具６の軸が水平に対して傾斜している場合に、鉛直罫書き板４が支持部材３（鉛直支持材３２）に対して水平方向に相対変位したときには、鉛直罫書き具６が軸方向に相対移動することで、鉛直罫書き具６の先端は水平方向の変位に伴い、鉛直方向に変位するが、この鉛直罫書き具６先端の鉛直変位量δｖは先端が鉛直罫書き板４の表面に描く鉛直方向の相対変位の軌跡に影響する程ではない。
【００２３】
同様に（ｂ）に示すように水平罫書き具７の軸が鉛直方向に対して傾斜している場合に、水平罫書き板５が支持部材３（水平支持材３４）に対して鉛直方向に相対変位したときには、水平罫書き具７が軸方向に相対移動することで、水平罫書き具７の先端は鉛直方向の変位に伴い、水平方向に変位するが、この水平罫書き具７先端の水平変位量δｈは先端が水平罫書き板５の表面に描く水平方向の相対変位の軌跡には影響しない。
【００２４】
鉛直罫書き具６の先端は鉛直罫書き板４の両面の内のいずれかの面に接触し、水平罫書き具７も水平罫書き板５の両面の内のいずれかの面に接触する。鉛直罫書き板４の両面は主に鉛直面をなし、水平罫書き板５の両面は主に水平面をなす。但し、水平罫書き板５の両面が例えば水平面をなした状態で、水平罫書き板５が保持された場合、上面は上部構造８側を向き、下面は下部構造９側を向くため、水平罫書き具７は水平罫書き板５の上部と下部のいずれかに選択的に配置可能であり、図５−（ａ）、（ｂ）に示すように水平罫書き具７の先端が鉛直方向の上方を向くか、（ｃ）、（ｄ）に示すように下方を向くかは問われないことになる。
【００２５】
ここで、例えば図１に示すように支持部材３が下部構造９に固定され、保持部材２が上部構造８に固定された場合に、図５−（ｄ）に示すように水平罫書き板５の上側に水平罫書き具７を配置するとすれば、水平罫書き板５と鉛直罫書き板４を分離させて配置することになり、水平罫書き具７の先端は下方を向くことになる。これに対し、図１、図５−（ａ）、（ｂ）に示すように支持部材３を下部構造９に固定し、保持部材２を上部構造８に固定した場合に、水平罫書き具７を水平罫書き板５の下側に配置すれば、水平罫書き板５と鉛直罫書き板４を一箇所に纏めて配置することが可能になり、保持部材２の形状を単純化させ、規模を小型化させることが可能になる。図５−（ａ）、（ｂ）の場合、水平罫書き具７の先端は上方を向く。
【００２６】
図５−（ｃ）に示すように支持部材３を上部構造８に固定し、保持部材２を下部構造９に固定した場合に、水平罫書き具７を水平罫書き板５の上側に配置した場合も同様であり、水平罫書き板５と鉛直罫書き板４を一箇所に纏めて配置することが可能である。この場合、水平罫書き具７の先端は下方を向く。
【００２７】
図５−（ａ）、（ｂ）に示すように支持部材３を下部構造９に固定し、保持部材２を上部構造８に固定した場合に、水平罫書き具７を水平罫書き板５の下側に配置した場合、及び（ｃ）に示すように支持部材３を上部構造８に固定し、保持部材２を下部構造９に固定した場合に、水平罫書き具７を水平罫書き板５の上側に配置した場合を纏めて言えば、水平罫書き具７の先端を保持部材２が固定された上部構造８、もしくは下部構造９のいずれかの側に向けることであり、これらの場合に、上記のように水平罫書き板５と鉛直罫書き板４を一箇所に纏めて配置することが可能になる。
【００２８】
請求項１では鉛直罫書き具６と水平罫書き具７を上部構造８と下部構造９のいずれかに一方に固定される支持部材３に支持させ、鉛直罫書き板４と水平罫書き板５をいずれか他方に固定される保持部材２に保持させるため、２方向の罫書き具６、７と２方向の罫書き板４、５の組み合わせ（罫書き装置１）のみによって上部構造８の下部構造９に対する水平方向の相対変位と鉛直方向の相対変位を同時に記録することが可能になる。この結果、上部構造８と下部構造９との間への設置には１個の罫書き装置１分の空間を確保すればよく、設置作業も単純化される。
【００２９】
請求項２では特に図５−（ａ）〜（ｃ）に示すように鉛直保持板２１と水平保持板２２が一体化し、保持部材２がＬ字形断面形状に形成されていることで、上記のように水平罫書き板５と鉛直罫書き板４を一箇所に纏めて配置することが可能であるため、保持部材２の形状を単純化させ、保持部材２の規模を小型化させることが可能である。
【００３０】
前記のように２方向の罫書き板４、５の形態は任意であり、各方向の罫書き具６、７の先端が描いた相対変位の軌跡を罫書き板４、５の表面である罫書き具６、７の反対側の面（背面）から目視可能なように、罫書き板４、５に透明の、もしくは透光性を有する材料からなる本体の厚さ方向一方の面に、罫書き具６、７先端が接触しながら移動したときに剥離可能な塗布材が塗布された板が使用されることもある（特許第５５６０３６５号）。この場合、罫書き具６、７の先端は罫書き板４、５表面の塗布材を剥離させるため、罫書き具６、７の先端が描いた軌跡は塗布材が剥離した線として罫書き板４、５の背面から目視可能になる。
【００３１】
その場合に、罫書き具６、７が軌跡を描いている最中に、同時に軌跡をカメラ１１等で撮影するには、罫書き板４、５を挟んで罫書き具６、７の反対側の面に面する側にカメラ１１等を設置する必要があるが、鉛直罫書き板４と水平罫書き板５がそれぞれ重なって保持される鉛直保持板２１と水平保持板２２が無開口の板であれば、カメラ１１等から軌跡を見たとき、軌跡が各保持板２１、２２に遮断されることになる。
【００３２】
そこで、図１〜図３に示すように鉛直罫書き板４が重なる鉛直保持板２１と水平罫書き板５が重なる水平保持板２２の一部の領域に開口２１ｂ、２２ｂを形成することで（請求項４）、鉛直罫書き板４と水平罫書き板５を挟んで鉛直罫書き具６と水平罫書き具７の反対側に配置されたカメラ１１等が鉛直罫書き具６と水平罫書き具７の先端が描いた各方向の軌跡を撮影（追跡）し、また振動発生と同時に相対変位の軌跡を記録し、データとして収集することが可能になる。
【００３３】
図１では鉛直罫書き板４と水平罫書き板５をそれぞれ鉛直保持板２１と水平保持板２２のカメラ１１等側に配置しているが、鉛直保持板２１と水平保持板２２に開口２１ｂ、２２ｂが形成された場合には、鉛直罫書き板４と水平罫書き板５の背面が開口２１ｂ、２２ｂを通じてカメラ１１等側に露出した状態にあるため、鉛直罫書き板４と水平罫書き板５はそれぞれ鉛直罫書き具６側と水平罫書き具７側に配置されても同じ結果になる。
【００３４】
鉛直罫書き板４と水平罫書き板５はそれぞれ鉛直保持板２１と水平保持板２２に、ねじ（ボルト２３ｂ）やねじ付きの板（保持材２３ａ）等からなる拘束材２３で拘束され、保持される。
【発明の効果】
【００３５】
鉛直罫書き具と水平罫書き具を上部構造と下部構造のいずれかに一方に固定される支持部材に支持させ、鉛直罫書き板と水平罫書き板を上部構造と下部構造のいずれか他方に固定される保持部材に保持させるため、２方向の罫書き具と２方向の罫書き板の組み合わせ（罫書き装置）のみによって上部構造の下部構造に対する水平方向の相対変位と鉛直方向の相対変位を同時に記録することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】鉛直罫書き板及び水平罫書き板と水平罫書き具及び鉛直罫書き具の関係を示した立面図である。
【図２】図１の平面図である。
【図３】（ａ）は図１のｘ−ｘ線の側面図、（ｂ）は図１のｙ−ｙ線の側面図である。
【図４】（ａ）は水平に対して傾斜した状態にある鉛直罫書き具と鉛直罫書き板の関係を示した立面図、（ｂ）は鉛直に対して傾斜した状態にある水平罫書き具と水平罫書き板の関係を示した立面図である。
【図５】（ａ）は支持部材が下部構造に固定され、保持部材が上部構造に固定された図１に示す例の２方向の罫書き具と２方向の罫書き板の関係を示した概略図、（ｂ）は（ａ）に示す保持部材の上下を反転させた場合の例を示した概略図、（ｃ）は支持部材が上部構造に固定され、保持部材が下部構造に固定された場合の２方向の罫書き具と２方向の罫書き板の関係を示した概略図、（ｄ）は支持部材が下部構造に固定され、保持部材が上部構造に固定された場合に、先端が鉛直方向下方を向いて水平罫書き具が支持部材に固定された場合の、２方向の罫書き具と２方向の罫書き板の関係を示した概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
図１〜図３は構造物の振動時に水平方向と鉛直方向の少なくともいずれかに相対変位を生じ得る上部構造８と下部構造９のいずれか一方に固定される保持部材２と、他方に固定される支持部材３と、保持部材２に２方向を向いて保持される鉛直罫書き板４及び水平罫書き板５と、支持部材３に２方向を向いて支持される鉛直罫書き具６及び水平罫書き具７とを備える３次元罫書き装置１の構成例と、その上部構造８と下部構造９間への設置例を示す。
【００３８】
鉛直罫書き具６は下部構造９に対する上部構造８の鉛直方向の相対変位の軌跡を鉛直罫書き板４に記録し、水平罫書き具７は下部構造９に対する上部構造８の水平方向の相対変位の軌跡を水平罫書き板５に記録する。但し、上部構造８と下部構造９との間には水平方向と鉛直方向のいずれか一方にのみ相対変位が生じることもあるため、鉛直罫書き具６と水平罫書き具７のいずれか一方のみがループ状の軌跡を描き、他方はループ状の軌跡を描かず、直線状の軌跡を描くこともある。
【００３９】
鉛直罫書き板４は表面が鉛直面、もしくはそれに近い面をなして保持部材２に保持され、水平罫書き板５は表面が水平面、もしくはそれに近い面をなして保持部材２に保持される。鉛直罫書き具６は水平方向、もしくは水平に近い方向を向いて軸方向に出没自在に、先端が鉛直罫書き板４の表面に接触し得る状態で支持部材３に支持され、水平罫書き具７は鉛直方向、もしくは鉛直に近い方向を向いて軸方向に出没自在に、先端が水平罫書き板５の表面に接触し得る状態で支持部材３に支持される。鉛直罫書き板４の表面と水平罫書き板５の表面はそれぞれ鉛直罫書き具６と水平罫書き具７が軌跡を描く側の面を指す。
【００４０】
保持部材２は図１に示すように鉛直罫書き板４が重なる鉛直保持板２１と水平罫書き板５が重なる水平保持板２２と、鉛直罫書き板４と水平罫書き板５をそれぞれ鉛直保持板２１と水平保持板２２に保持させる拘束材２３を基本的な構成要素として備え、鉛直保持板２１と水平保持板２２の少なくともいずれか一方には保持部材２を上部構造８に固定するためのボルト１０等が挿通する挿通孔２１ａが形成される。拘束材２３は鉛直保持板２１と水平保持板２２のそれぞれに付属する。
【００４１】
図１では水平保持板２２の上面側に鉛直保持板２１を一体化させているため、上部構造８に近い鉛直保持板２１に上部構造８の例えば梁等の水平材を重ねて接合している。図１の例では鉛直保持板２１のいずれの側の面に上部構造８が重なるかは任意である。保持部材２の内、挿通孔２１ａの形成部分が上部構造８への固定部分になる。図５−（ｂ）に示すように図１に示す保持部材２の上下が反転した状態で保持部材２が使用される場合には、水平保持板２２が上部構造８に固定される。
【００４２】
鉛直保持板２１は、鉛直罫書き板４の表面が鉛直面等をなす関係で、鉛直罫書き板４が重なる側の面が鉛直面等をなした状態で直接、もしくは間接的に上部構造８、もしくは下部構造９に固定される。水平保持板２２は、水平罫書き板５の表面が水平面等をなす関係で、水平罫書き板５が重なる側の面が水平面等をなした状態で直接、もしくは間接的に上部構造８、もしくは下部構造９に固定される。図１の場合、水平保持板２２は鉛直保持板２１に溶接等により一体化しているため、鉛直保持板２１が上部構造８に固定されることで、水平保持板２２が間接的に上部構造８に固定される。図５−（ｂ）の場合は水平保持板２２が上部構造８に固定されることで、鉛直保持板２１が間接的に上部構造８に固定される。
【００４３】
鉛直保持板２１と水平保持板２２は図５−（ｄ）のように互いに分離して配置されながら、連結材２４で連結されることにより保持部材２を構成した状態で使用されることもあるが、図１、図５−（ａ）〜（ｃ）では鉛直保持板２１と水平保持板２２を溶接等により一体化させ、保持部材２をＬ字形断面形状に形成し、保持部材２の形状を簡素化させている。
【００４４】
鉛直罫書き板４は鉛直保持板２１のいずれかの面に重なった状態で、拘束材２３から拘束されることで、鉛直保持板２１に保持され、水平罫書き板５は水平保持板２２のいずれかの面に重なった状態で、拘束材２３から拘束されることで、水平保持板２２に保持される。
【００４５】
拘束材２３は鉛直罫書き板４を鉛直保持板２１に、水平罫書き板５を水平保持板２２に拘束させることができれば、形態を問わず、先端が鉛直罫書き板４と水平罫書き板５をそれぞれ鉛直保持板２１と水平保持板２２に押さえ付けるボルトの単体でもよい。図１〜図３では鉛直罫書き板４と水平罫書き板５を安定させて各保持板２１、２２に保持させるために、鉛直罫書き板４と鉛直保持板２１、及び水平罫書き板５と水平保持板２２を挟み込む溝形形状の保持材２３ａと保持材２３ａを貫通し、鉛直罫書き板４と水平罫書き板５に到達するボルト２３ｂから拘束材２３を構成している。
【００４６】
図面ではまた、鉛直罫書き板４と水平罫書き板５に、透明の、もしくは透光性を有する材料からなる板本体の厚さ方向の片面に、罫書き具６、７の先端が接触しながら移動したときに剥離可能な塗布材が塗布された板が使用された場合に、鉛直罫書き具６と水平罫書き具７の反対側の面から各罫書き具６、７の先端が描く軌跡を視認できるよう、鉛直保持板２１と水平保持板２２に開口２１ａ、２２ａを形成している。開口２１ａ、２２ａは鉛直罫書き板４と水平罫書き板５に対する鉛直罫書き具６と水平罫書き具７の想定される移動範囲を包囲する領域に形成される。
【００４７】
この場合の罫書き板４、５の板本体は例えばガラス、アクリル樹脂その他の合成樹脂製等の透明（半透明を含む）な、もしくは透光性（透明性）を有する材料から成型され、その厚さ方向の片面に、その面を罫書き具６、７先端がなぞる（移動する）ことにより削り取られ、罫書き板４、５本体の一方の面が露出する性質の塗料等の塗布材（塗装材）が塗布される。
【００４８】
支持部材３は図１に示すように下部構造９、もしくは上部構造８に固定される本体部３０に一体化し、鉛直罫書き具６を支持する鉛直支持材３２と、本体部３０に一体化し、水平罫書き具７を支持する水平支持材３４を持ち、鉛直支持材３２に、鉛直罫書き具６を保持する鉛直保持材３１が接合され、水平支持材３４に、水平罫書き具７を保持する水平保持材３３が接合される。
【００４９】
支持部材３の本体部３０は例えば下部構造９、もしくは上部構造８に重なってボルト１０等により固定される固定材（固定板）３０ａと、固定材３０ａに溶接等により接合され、下部構造９、もしくは上部構造８からの、鉛直支持材３２と水平支持材３４までの距離を確保する脚部３０ｃを有する受け台３０ｂから構成され、受け台３０ｂに鉛直支持材３２と水平支持材３４が溶接等により一体的に、またはボルト３０ｄにより分離自在に接合される。図１では鉛直支持材３２と水平支持材３４を溶接により一体化させた状態で、水平支持材３４を受け台３０ｂ上に載置し、ボルト３０ｄにより受け台３０ｂに接合することにより鉛直支持材３２と水平支持材３４を受け台３０ｂに分離自在に接合している。
【００５０】
図５−（ａ）、（ｂ）、（ｄ）に示すように保持部材２が上部構造８に接合されたとき、支持部材３は下部構造９に接合され、（ｃ）に示すように保持部材２が下部構造９に接合されたときには支持部材３は上部構造８に接合される。このように保持部材２と支持部材３は上部構造８と下部構造９間への設置状態では互いに分離しているため、上部構造８と下部構造９との間の相対変位に追従して保持部材２と支持部材３間に相対変位を生じ、この相対変位が鉛直罫書き具６と水平罫書き具７が描く軌跡になる。
【００５１】
鉛直保持板２１と水平保持板２２に開口２１ｂ、２２ｂが形成された場合、鉛直罫書き具６と水平罫書き具７の先端は開口２１ｂ、２２ｂを貫通して鉛直罫書き板４と水平罫書き板５の表面（罫書き線を描く面）に接触する。鉛直罫書き具６と水平罫書き具７は支持部材３の前記鉛直支持材３２と水平支持材３４に支持された例えば筒状の鉛直案内部材６１と水平案内部材７１に、それぞれ鉛直罫書き板４と水平罫書き板５側へ出没自在に保持される。
【００５２】
鉛直罫書き具６を直接、保持する鉛直案内部材６１は前記鉛直保持材３１に保持された状態で、支持部材３を構成する鉛直支持材３２に支持され、水平罫書き具７を直接、保持する水平案内部材７１は水平保持材３３に保持された状態で、支持部材３を構成する水平支持材３４に支持される。
【００５３】
鉛直保持材３１は図１、図２、図３−（ａ）に示すように鉛直支持材３２に重なって接合される接合部３１ａと、接合部３１ａに連続し、鉛直案内部材６１を例えば半径方向等、軸方向に直交する方向に挟持することにより保持する、幅方向に分離した挟持部３１ｂ、３１ｂの２部分からなる。挟持部３１ｂ、３１ｂは接合部３１ａ寄りの区間からその幅方向の中心に軸方向に切れ目が入れられることにより幅方向に分離し、その接合部３１ａ寄りに、鉛直案内部材６１が挿通可能な挿通孔３１ｃが形成される。
【００５４】
鉛直案内部材６１は挿通孔３１ｃに挿通した状態で、並列する挟持部３１ｂ、３１ｂの幅方向にボルト３１ｄが螺合することにより鉛直案内部材６１を鉛直保持材３１の幅方向に挟持し、保持する。水平保持材３３も鉛直保持材３１と同じ形状をし、接合部３３ａとそれに連続し、幅方向に分離し、ボルト３３ｄが付属した挟持部３３ｂ、３３ｂを持ち、接合部３３ａと挟持部３３ｂ、３３ｂとの間に挿通孔３３ｃが形成されている。水平案内部材７１は挿通孔３３ｃに挿通し、ボルト３３ｄの螺合により挟持部３３ｂ、３３ｂに挟持され、保持される。
【００５５】
図面では鉛直案内部材６１と水平案内部材７１を安定させて鉛直支持材３２と水平支持材３４に支持させるために、鉛直保持材３１と水平保持材３３をそれぞれ鉛直支持材３２と水平支持材３４を挟んだ両面側に配置している。鉛直保持材３１と水平保持材３３は例えばそれぞれを厚さ方向に貫通するボルト３１ｅ、３３ｅによりそれぞれ鉛直支持材３２と水平支持材３４に着脱自在に接合される。
【００５６】
鉛直案内部材６１と鉛直罫書き具６の先端部との間、及び水平案内部材７１と水平罫書き具７の先端部との間にはそれぞれ鉛直罫書き具６と水平罫書き具７を鉛直罫書き板４と水平罫書き板５側へ付勢するコイルスプリング等の付勢部材６２、７２が配置される。付勢部材６２、７２の軸方向の両端は各案内部材６１、７１の罫書き具６、７側の端部と各罫書き具６、７の先端部に係止し、付勢部材６２、７２は３次元罫書き装置１の使用状態で軸方向に圧縮力を受け、それぞれ鉛直罫書き板４側と水平罫書き板５側へ復元力を発揮した状態にある。
【００５７】
鉛直罫書き具６と水平罫書き具７の先端部には罫書き針６ａ、７ａが接続されるか、一体化し、罫書き針６ａは鉛直罫書き板４の表面に付勢部材６２からの復元力による圧力を受けた状態で接触し、罫書き針７ａも水平罫書き板５の表面に付勢部材７２からの復元力による圧力を受けた状態で接触する。水平罫書き具７は軸が鉛直方向、もしくはそれに近い方向を向いて水平案内部材７１に保持されることから、付勢部材７２には水平罫書き具７の自重が常に作用し、付勢部材７２は水平罫書き具７を支持した時点で軸方向に収縮した状態にあるため、この付勢部材７２の収縮量、あるいは水平罫書き具７の降下量を見込んで水平罫書き板５に対する水平罫書き具７の設置位置が設定される。
【００５８】
鉛直保持板２１と水平保持板２２に開口２１ｂ、２２ｂを形成した図１では、鉛直罫書き具６と水平罫書き具７の先端が描いた鉛直方向と水平方向の軌跡を撮影（追跡）する目的で、透明な板本体の片面に剥離可能な塗布材を塗布した上記の鉛直罫書き板４と水平罫書き板５を使用すると共に、両開口２１ｂ、２２ｂ、すなわち鉛直罫書き板４の背面と水平罫書き板５の背面に同時に面する側にカメラ１１やビデオカメラ等を設置し、固定している。この場合、カメラ１１等は地震動の発生時に振動を検出するセンサの検出信号に基づいて電源がＯＮになり、地震動の終息時にＯＦＦになるよう設定され、地震動が継続する間、鉛直罫書き具６と水平罫書き具７が鉛直罫書き板４と水平罫書き板５の表面に描く軌跡をそれぞれの背面側から撮影する。
【００５９】
図４−（ａ）は鉛直罫書き具６が水平に対して傾斜した方向を向いて鉛直支持材３２に支持されたときに、鉛直罫書き板４が水平方向に変位したときの鉛直罫書き具６の軸方向の移動の様子を示す。（ｂ）は水平罫書き具７が鉛直に対して傾斜した方向を向いて水平支持材３４に支持されたときに、水平罫書き板５が鉛直方向に変位したときの水平罫書き具７の軸方向の移動の様子を示す。鉛直罫書き具６の軸の水平に対する傾斜角度が小さければ、鉛直罫書き板４の水平変位に伴う鉛直罫書き具６先端の鉛直変位δｖは微小であり、水平罫書き具７の軸の鉛直に対する傾斜角度が小さいときの、水平罫書き板５の鉛直変位に伴う水平罫書き具７先端の水平変位δｈも微小である。
【００６０】
図５−（ａ）は図１〜図３のように鉛直罫書き板４が水平罫書き板５より上部構造８側に配置され、同一箇所に纏められた形で、鉛直罫書き板４と水平罫書き板５が上部構造８に固定された保持部材２に保持され、鉛直罫書き具６と水平罫書き具７が下部構造９に固定された支持部材３に支持されたときの例を示す。（ｂ）は鉛直罫書き板４が水平罫書き板５より下部構造９側に配置された状態で、鉛直罫書き板４と水平罫書き板５が上部構造８に固定された保持部材２に保持され、鉛直罫書き具６と水平罫書き具７が下部構造９に固定された支持部材３に支持されたときの例を示す。
【００６１】
図５−（ｃ）は鉛直罫書き板４が水平罫書き板５より下部構造９側に配置され、同一箇所に纏められた形で、鉛直罫書き板４と水平罫書き板５が下部構造９に固定された保持部材２に保持され、鉛直罫書き具６と水平罫書き具７が上部構造８に固定された支持部材３に支持されたときの例を示す。（ｄ）は鉛直罫書き板４が水平罫書き板５より上部構造８側に位置し、互いに分離して配置された状態で、鉛直罫書き板４と水平罫書き板５が上部構造８に固定された保持部材２に保持され、鉛直罫書き具６と水平罫書き具７が下部構造９に固定された支持部材３に支持されたときの例を示す。
【符号の説明】
【００６２】
１……３次元罫書き装置、
２……保持部材、
２１……鉛直保持板、２１ａ……挿通孔、２１ｂ……開口、
２２……水平保持板、２２ｂ……開口、
２３……拘束材、２３ａ……保持材、２３ｂ……ボルト、
２４……連結材、
３……支持部材、３０……本体部、３０ａ……固定材、３０ｂ……受け台、３０ｃ……脚部、３０ｄ……ボルト、
３１……鉛直保持材、３１ａ……接合部、３１ｂ……挟持部、３１ｃ……挿通孔、３１ｄ……ボルト、３１ｅ……ボルト、３２……鉛直支持材、
３３……水平保持材、３３ａ……接合部、３３ｂ……挟持部、３３ｃ……挿通孔、３３ｄ……ボルト、３３ｅ……ボルト、３４……水平支持材、
４……鉛直罫書き板、
５……水平罫書き板、
６……鉛直罫書き具、６ａ……罫書き針、６１……鉛直案内部材、６２……付勢部材、
７……水平罫書き具、７ａ……罫書き針、７１……水平案内部材、７２……付勢部材、
８……上部構造、９……下部構造、１０……ボルト、
１１……カメラ。
【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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