(57)【要約】【課題】光学式の回転センサを用いた伸縮測定装置を提供する。【解決手段】回転軸と一定の距離にある第１円周を表面の一部とし、回転軸の周りに回転する第１回転体と、第１円周に沿って、かつ、第１回転体の表面にＮ極またはＳ極を向けて配置された複数の第１磁石と、第１円周と対向するように第１回転体の外部に配置され、磁界の状態を検出する第１近接センサ、第２近接センサを備える回転センサと、対象物に取り付けるワイヤーと、ワイヤーが巻きつけられるワイヤー巻取り部と、ワイヤーの張力を一定に保つように、ワイヤー巻取り部を回転させ、ワイヤーの繰り出しまたは巻取りを行う張力保持部と、基準物とワイヤー巻取り部とを固定する固定部と、を備え、張力保持部のワイヤーの繰り出しまたは巻取りの量に応じて、第１回転体と第２回転体が回転する伸縮測定装置。【選択図】図１２
2009128022.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸と一定の距離にある円周（以下、「第１円周」という。）を表面の一部とし、前記回転軸の周りに回転する第１回転体と、
前記第１円周に沿って、かつ、第１回転体の表面にＮ極またはＳ極を向けて配置された複数の第１磁石と、
前記第１円周と対向するように前記第１回転体の外部に配置され、磁界の状態を検出する第１近接センサとを有する回転センサと、
前記対象物に取り付けるワイヤーと、
前記ワイヤーが巻きつけられるワイヤー巻取り部と、
前記ワイヤーの張力を一定に保つように、前記ワイヤー巻取り部を回転させ、前記ワイヤーの繰り出しまたは巻取りを行う張力保持部と、
基準となる物（以下、「基準物」という。）と前記ワイヤー巻取り部とを固定する固定部と、
を備え、
前記張力保持部の前記ワイヤーの繰り出しまたは巻取りの量に応じて、前記回転センサの前記第１回転体が回転する
ことを特徴とする伸縮測定装置。
【請求項２】
請求項１記載の伸縮測定装置であって、
前記第１回転体が、ワイヤー巻取り部を兼ねている
ことを特徴とする伸縮測定装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の伸縮測定装置であって、
前記回転センサは、
前記第１円周と対向するように前記第１回転体の外部に配置され、磁界の状態を検出する第２近接センサ
も有することを特徴とする伸縮測定装置。
【請求項４】
請求項３に記載の伸縮測定装置であって、
前記回転センサは、
前記複数の第１磁石は、等間隔に配置されており、
前記第１近接センサの検出する状態の変化と前記第２近接センサが検出する状態の変化が一致または反転しないように前記第１近接センサと前記第２近接センサが配置されている
ことを特徴とする伸縮測定装置。
【請求項５】
請求項４記載の伸縮測定装置であって、
前記回転センサは、
ｎを０以上の整数とし、
前記第１近接センサの中心と前記第２近接センサの中心との間隔は、隣り合う前記第１磁石の中心の間隔の（ｎ＋１／４）倍または（ｎ＋３／４）倍であり
円周に沿って配置された前記第１磁石は、第１回転体の表面にＮ極とＳ極とが交互に向くように配置されている
ことを特徴とする伸縮測定装置。
【請求項６】
請求項４記載の伸縮測定装置であって、
前記回転センサは、
ｎを０以上の整数とし、
前記第１近接センサの中心と前記第２近接センサの中心との間隔は、隣り合う前記第１磁石の中心の間隔の（ｎ＋１／４）倍または（ｎ＋３／４）倍であり
すべての前記第１磁石が、第１回転体の表面にＮ極またはＳ極の一方のみを向けている
ことを特徴とする伸縮測定装置。
【請求項７】
請求項１または２記載の伸縮測定装置であって、
前記回転センサは、
前記第１回転体は、前記回転軸と一定の距離にある前記第１円周と異なる円周（以下、「第２円周」という。）も表面に有し、
前記第２円周に沿って、かつ、第１回転体の表面にＮ極またはＳ極を向けて、配置された複数の第２磁石と、
前記第２円周と対向するように前記第１回転体の外部に配置され、磁界の状態を検出する第２近接センサ
も有する伸縮測定装置。
【請求項８】
請求項７記載の伸縮測定装置であって、
前記回転センサは、
前記第１磁石の数と前記第２磁石の数は同じであり、
複数の前記第１磁石は、等間隔に配置されており、
複数の前記第２磁石は、等間隔に配置されており、
前記第１近接センサの検出する状態の変化と前記第２近接センサが検出する状態の変化が一致または反転しないように前記第１近接センサと前記第２近接センサが配置されている
ことを特徴とする伸縮測定装置。
【請求項９】
請求項１または２記載の伸縮測定装置であって、
前記回転センサは、
前記回転軸と一定の距離にある円周（以下、「第２円周」という。）を表面の一部とし、前記回転軸の周りに前記第１回転体と一体的に回転する第２回転体と、
前記第２円周に沿って、かつ、第２回転体の表面にＮ極またはＳ極を向けて、配置された複数の第２磁石と、
前記第２円周と対向するように前記第１回転体、前記第２回転体の外部に配置され、磁界の状態を検出する第２近接センサ
も有する伸縮測定装置。
【請求項１０】
請求項９記載の伸縮測定装置であって、
前記回転センサは、
前記第１磁石の数と前記第２磁石の数は同じであり、
前記第１近接センサの検出する状態の変化と前記第２近接センサが検出する状態の変化が一致または反転しないように前記第１近接センサと前記第２近接センサが配置されている
ことを特徴とする伸縮測定装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれかに記載の伸縮測定装置であって、
前記第１近接センサまたは前記第２近接センサが、
少なくとも光ファイバと、ファラデー素子と、ミラーとを有し、
前記光ファイバから出射された光が、前記ファラデー素子を通過して前記ミラーで反射され、再び前記ファラデー素子を通過して前記光ファイバに戻るように配置されており、
前記ファラデー素子に加わる磁力によって、前記反射光を検出できる状態（ＯＮ状態）と検出できない状態（ＯＦＦ状態）とが変化する
ことを特徴とする伸縮測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、対象となる物体の移動距離などを測定する伸縮測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
対象となる物体の位置を検知する位置センサとして、ポテンショメータを用いた伸縮計（特許文献１参照）がある。当該伸縮計は、電気抵抗の変化を用いて、対象となる物体の移動距離などを検知する位置センサである。
【０００３】
一方、位置センサではないが、光ファイバを用いたセンサ（特許文献２参照）がある。このセンサは、ファラデー効果を利用して、磁石１３が接近しているか否かを検出できる。図１は、センサの機能構成例を示した図である。センサ１は、センサ管１１と磁石１３により構成される。センサ管１１はレンズ３、偏光子である複屈折素子４、第１ファラデー素子部５、第１磁気部６、第２のファラデー素子部７、第２の磁気部８及びミラー９を備えている。レンズ３、複屈折素子４、第１ファラデー素子部５、第２のファラデー素子部７及びミラー９はいずれも入力光の光路上に配置されている。従来、センサ１は、扉や水門の開閉を検知するシステムに用いられていた。
【特許文献１】特開２０００−１０５１３０号
【特許文献２】特開２００５−２２１７１３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ポテンショメータを用いた伸縮計は、例えば、山の斜面上に設けて、地滑り・表層崩壊等を検知するために用いられていた。しかし、上述したように、電気抵抗の変化を用いるので、電気の供給が必要である。また、ポテンショメータが用いられた伸縮計を複数用いる場合、並列に配線する必要があるため、配線が複雑になるという問題がある。更に、落雷、迷走電流、絶縁不良などの問題がある。また、当該伸縮計から長距離区間の検知を行う場合、アンプなどの中間装置が必要なので、長距離計測の場合、コストが高くなるという問題がある。
【０００５】
一方、センサ１は、扉や水門が開いているか否かのＯＮ、ＯＦＦは検知できる。そして、センサ１は、光学的なセンサなので、電力供給の問題がない。また、センサ１は、光ファイバを用いるので、長距離計測も容易である。しかし、センサ１では、対象物の移動距離などは、測定できなかった。
【０００６】
本発明は、光学式の回転センサを用いた伸縮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】
【０００７】
本発明の伸縮測定装置は、回転センサと、ワイヤーと、ワイヤー巻取り部と、張力保持部と、固定部と、を備える。回転センサは、回転軸と一定の距離にある円周（以下、「第１円周」という。）を表面の一部とし、前記回転軸の周りに回転する第１回転体と、前記第１円周に沿って、かつ、第１回転体の表面にＮ極またはＳ極を向けて配置された複数の第１磁石と、前記第１円周と対向するように前記第１回転体の外部に配置され、磁界の状態を検出する第１近接センサと、を備える。ワイヤーは、前記対象物に取り付ける。ワイヤー巻取り部は、前記ワイヤーが巻きつけられる。張力保持部は、前記ワイヤーの張力を一定に保つように、前記ワイヤー巻取り部を回転させ、前記ワイヤーの繰り出しまたは巻取りを行う。固定部は、基準となる物（以下、「基準物」という。）と前記ワイヤー巻取り部とを固定する。そして、前記張力保持部の前記ワイヤーの繰り出しまたは巻取りの量に応じて、前記回転センサの前記第１回転体が回転する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の伸縮測定装置によれば、多くの地点での地滑りなどの計測を１本の光ファイバで出来る。従って、配線をシンプルにできる。また、計測地点から長距離区間の計測をする際、アンプなどの中間装置が不要であり、容易に長距離区間の計測を行うことが出来る。また、計測規模が大きく、長期間計測の場合、従来のポテンショメータを用いた伸縮計と比較して、低コストでシステム構築、メンテナンスなどができる。さらに、本発明の伸縮測定装置は、落雷、迷走電流などの影響を受けず、絶縁不良がおきず、防爆性がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に、発明を実施するための最良の形態を説明する。なお、同じ機能を持つ構成部には同じ番号を付し、重複説明を省略する。本発明の伸縮測定装置は光学式の回転センサを用いる。まず、光学式の回転センサについて説明する。
【実施例１】
【００１０】
図２に実施例１の回転センサ２０の機能構成例の斜視図を示し、図３に、後述する第１近接センサ２２から見た回転センサ２０の機能構成例の平面図を示す。
第１回転体２４は、回転軸２６と一定の距離にある円周（以下、「第１円周２８」という。）を表面の一部とし、回転軸２６の周りに回転する。この表面を磁石配置面２４ａとする。回転軸２６は磁石配置面２４ａと垂直に貫通して、第１回転体２４と接合される。つまり、第１円周２８は、回転軸２６と磁石配置面２４ａとが交わる箇所を中心とする円周である。第１回転体２４は回転軸２６と一体的に回転可能である。なお、第１回転体２４は図２に示すように、薄い円柱状であるか、円盤状であることが好ましい。
【００１１】
図３に示すように、複数の第１磁石２は、磁石配置面２４ａ上の第１円周２８に沿って、配置されている。そして、第１磁石２は、磁石配置面２４ａにＮ極またはＳ極を向けられるように配置される。全ての第１磁石２は等間隔に配置されることが好ましい。また、図２、図３では、第１磁石２は、円形状であるが、第１磁石２は、この形状に限られない。
【００１２】
第１近接センサ２２は、第１円周と対向するように第１回転体２４の外部に、磁石配置面２４ａと所定の間隙が設けられて、センサ保持部７０で、固定される。第１近接センサ２２は、磁界の状態を検出する。なお、図２では、分かりやすくするために、第１近接センサ２２と磁石配置面２４ａとの間隙を広くしているが、実際には、できるだけ狭くした方が磁界の状態を検出しやすい。また、図２では、センサ保持部７０を省略している。ここで、第１近接センサ２２には、「従来の技術」で説明したセンサ１のセンサ管１１（図１参照）を用いれば良い。そこで、第１近接センサ２２の動作を説明する。
【００１３】
図４Ａ、図４Ｂに、図１に記載したセンサのうち、主要な部分を記載した機能構成例を示す。光ファイバー１０（図１記載）のポート１０ａは、入力光を出射する。当該入力光は、複屈折素子４へ向けてレンズ３を透過する。複屈折素子４は、レンズ３を透過して入力される入射光を互いに直交する二つの偏光成分、すなわち垂直偏光成分（常光）と水平偏光成分（異常光）に分離する。
【００１４】
第１回転子１２は、第１ファラデー素子部５と、当該第１ファラデー素子部５を囲むリング状の磁石である第１磁気部６と、で構成される。入射光が、第１回転子１２に入射されると、第１回転子１２は、常に、ファラデー効果により当該入射光の各偏光成分（各偏波）の各偏光方向は、所定のファラデー回転角（図４の例では、４５度）回転させる。
【００１５】
第２回転子１４は、図１記載の第２ファラデー素子部７と第２磁気部８とで構成される。図４Ａ、Ｂでは、第２ファラデー素子部７と第２磁気部８の記載を省略している。磁石２がセンサ管１１と離れていて、磁石２の磁場が第２の回転子１４に印加されないと（図４Ａの場合）、第２の回転子１４は、各偏光成分（各偏波）の各偏光方向を回転させずに通過させる。磁石２がセンサ管１１に接近していて、磁石２の磁場が第２の回転子１４に印加されると、（図４Ｂの場合）、ファラデー効果により、第２の回転子１４は、入射光の各偏光成分（各偏波）の各偏光方向を所定の角度、図４の例では４５度回転させる。
【００１６】
ミラー９は光の各偏光成分（各偏波）をその入射方向と反対側へ反射する。磁石２が離れている場合（図４Ａの場合）、ミラー９に到達した入射光の各偏光成分は反射されて、反射光として、再び第２の回転子１４に入射される。そして、回転されることなく第２の回転子１４を通過して、第１ファラデー回転子１２に入射される。第１回転子１２は、反射光の各偏光成分の各偏光方向を４５度回転させる。つまり、反射光の各偏光成分の偏光方向は、入射光の各偏光成分の偏光方向と比べて、それぞれ９０度回転された状態で複屈折素子４に入射される。その結果、反射光は、互いに再結合されることなく、複屈折素子４を通過する。そして、反射光として複屈折素子４から出射されるが、光ファイバー１０には入射されない。
【００１７】
次に、磁石２が接近している場合、（図４Ｂの場合）、入射光の各偏光成分は、第１回転子１２を透過する際、第２の回転子を透過する際、第２の回転子１４を反射光として透過する際、第１回転子１２を反射光として透過する際、それぞれ４５度ずつ回転される。従って、合計１８０度回転された状態で複屈折素子４に入射される。その結果、互いに再結合される。そして、複屈折素子４を通過した反射光はポート１０ａへ集光され、光ファイバーに入射される。つまり、第２回転子１４での回転角度が４５度に近づくにつれて、反射減衰量は、増加する。
【００１８】
このようにして、磁石２が接近した場合は、光ファイバー１０に反射光が入射され、磁石２が離れている場合は、光ファイバー１０に反射光が入射されない。従って、光変位センサは、磁石２が接近しているか否かを検知できる。
【００１９】
図５に、ＯＴＤＲ（Optical  Time  Domain  Reflectometer）に複数の光変位センサ３０、３２、３４を、対応するカプラ３６、３８、４０を介して接続させ、それぞれの光変位センサに磁石を近づけたり遠ざけたりした場合の、反射減衰量と、ＯＴＤＲから光変位センサまでの距離と、の関係を示す。グラフの横軸が距離であり、縦軸が反射減衰量を示している。
【００２０】
第２の回転子１４（図４Ａ、図４Ｂに記載）の回転角度ωは以下の式で表される。
ω＝Ｅ・Ｌ・Ｈ
ただし、Ｅは第２回転子１４内の第２ファラデー素子部７（図１参照）により定まるベルデ定数であり、Ｌは第２ファラデー素子部７の光路方向の長さであり、Ｈは磁場の大きさである。ＥとＬは一定値である。よって、回転角度ωは、磁場の大きさＨに比例する。上述のように第２回転子１４（図４参照）の回転角度の増加に比例して、反射減衰量は増加する。従って、反射減衰量は、第２回転子１４に印加される磁場の大きさに比例して（アナログ的に）増加する。
【００２１】
そこで、図５に示すように、それぞれの近接センサごとに、反射減衰量のしきい値を定める。反射減衰量がしきい値より小さい場合、つまり、磁石が離れている状態であれば、反射光を検出できない状態であるＯＦＦ状態と定義する。また、反射減衰量がしきい値より大きい場合、つまり、磁石が接近している状態であれば、反射光を検出できる状態であるＯＮ状態と定義する。いわば、ＯＮ状態、ＯＦＦ状態をディジタル的に制御する。なお、図５では、光変位センサ３０についての反射減衰量がしきい値より小さいので、ＯＦＦ状態である。また、光変位センサ３８、４０についての反射減衰量がしきい値より大きいので、ＯＮ状態である。光変位センサ３０に磁石を近づけると、グラフの破線で示すように、反射減衰量は大きくなり、つまり、ＯＮ状態になる。
【００２２】
複数の第１磁石２は、第１回転体の磁石配置面２４ａにＮ極とＳ極とが交互に向くように配置されていることが好ましい。図６では、説明を容易にするために、Ｎ極とＳ極が交互に向くように第１磁石２を一列に並べ、第１磁石２と第１近接センサ２２とを相対的に示す。第１磁石２より出ている矢印は磁力線である。第１近接センサ２２が第１磁石２と対向している位置にある場合、つまり第１近接センサ２２がαの位置にある場合は、磁力線が、光路と平行であり、かつ磁力も強い。従って、第１近接センサ２２は、ファラデー効果によって、明らかなＯＮ状態になる。また、第１近接センサ２２が隣接する第１磁石２の間に位置する場合、つまり第１近接センサ２２がβの位置にある場合は、両隣の磁石からの磁力線が互いに打ち消され弱い。従って、第１センサ２２は、明らかなＯＦＦ状態になる。このように、第１磁石２がＮ極とＳ極とが交互に向くように配置されていれば、第１近接センサ２２は確実にＯＮ状態とＯＦＦ状態を繰り返す。
【００２３】
複数の第１磁石２が、第１回転体２４の磁石配置面２４ａにＮ極またはＳ極の一方のみを向け、配置されている場合を説明する。図７にＮ極、Ｓ極の一方のみが向くように、第１磁石２を一列に並べ、第１磁石２と第１近接センサ２２とを相対的に示す。第１近接センサ２２が第１磁石２と対向している位置にある場合、つまり第１近接センサ２２がαの位置にある場合は、磁力線が、光路と平行であり、かつ磁力も強い。第１近接センサ２２が隣接する第１磁石２の間に位置する場合、つまり第１近接センサ２２がβの位置にある場合は、磁石からの距離が遠いので光路と平行な磁力は、弱くなるが、２つの磁石からの磁力が加算されるので、磁力は残る。従って、ＯＦＦ状態になると考えられるが、安定性の問題が生じることも有り得る。
【００２４】
従って、複数の第１磁石２は、第１回転体の磁石配置面２４ａにＮ極とＳ極とが交互に向くように配置されていることが好ましい。
そして、例えば、図示しない計測部が、第１近接センサ２２が検知したＯＮ状態、ＯＦＦ状態の回数を計測することで、回転センサ２０は、回転量や回転角を計測できる。
【実施例２】
【００２５】
図８に実施例２の回転センサ５０の機能構成例の斜視図を示し、図９に第１近接センサ２２から見た回転センサ５０の機能構成例の平面図を示す。回転センサ５０は、更に、第２近接センサ５２を有する点が回転センサ２０と異なる。実施例１で説明した回転センサ２０では、回転量や回転角度を検知できるが、回転方向は検知できない。回転センサ５０は回転方向をも検知できる。
【００２６】
第１近接センサ２２の検出する状態の変化と第２近接センサ５２が検出する状態の変化が一致または反転しないように第１近接センサ２２と第２近接センサ５２とが固定される。第２の近接センサ５２と第１近接センサ２２は、お互い、第１円周２８に対向するように、かつ、所定の間隙が設けられて、固定される。また、第１磁石２は等間隔に配置される。
【００２７】
図１０は第１磁石２と第１近接センサ２２と第２近接センサ５２との相対関係を示した図である。図１０では、第１磁石２は左右に動くことになる。また、図１１は、第１磁石２と第１近接センサ２２と第２近接センサ５２との簡略化した相対関係を示した図である。図１１には、第１磁石２が、左方向に移動する場合を示す。また、説明を簡略化するため、第１磁石の長さと隣接する第１磁石間の距離とを同一とし、それぞれｒ１とする。図１１Ａを現在の状態とすると、図１１Ｂは図１１Ａと比較して、全ての第１磁石２が左方向へ１／２・ｒ１移動した場合であり、図１１Ｃは図１１Ａと比較して、全ての第１磁石２が左方向へｒ１移動した場合であり、図１１Ｄは図１１Ａと比較して、全ての第１磁石２が左方向へ３／２・ｒ１移動した場合である。
【００２８】
第１近接センサ２２、第２近接センサ５２と第１磁石２とが、半分以上対向するとＯＮ状態になるようしきい値を決めたとする（図５参照）。図１１Ａでは、第１近接センサ２２は、第１磁石２と半分以上対向した状態（ＯＮ状態）から半分以上対向していない状態（ＯＦＦ状態）に変わる。第２近接センサ５２は、第１磁石２と半分以上対向しておらず、ＯＦＦ状態である。図１１Ｂでは、第１近接センサ２２は、第１磁石２と半分以上対向しておらず、ＯＦＦ状態である。第２近接センサ５２は、第１磁石２と半分以上対向していない状態（ＯＦＦ状態）から半分以上対向した状態（ＯＮ状態）に変わる。図１１Ｃでは、第１近接センサ２２は、第１磁石２と半分以上対向していない状態（ＯＦＦ状態）から半分以上対向した状態（ＯＮ状態）に変わる。第２近接センサ５２は、第１磁石２と半分以上対向しており、ＯＮ状態である。
【００２９】
図１１Ｄでは、第１近接センサ２２は、第１磁石２と半分以上対向しており、ＯＮ状態である。第２近接センサ５２は、第１磁石２と半分以上対向した状態（ＯＮ状態）から半分以上対向していない状態（ＯＦＦ状態）に変わる。
【００３０】
つまり、図１１Ａ→図１１Ｂ→図１１Ｃ→図１１Ｄになるに従い、第１近接センサ２２の状態と第２近接センサ５２の状態との組み合わせは、（ＯＮ状態、ＯＦＦ状態）→（ＯＦＦ状態、ＯＦＦ状態）→（ＯＦＦ状態、ＯＮ状態）→（ＯＮ状態、ＯＮ状態）→（ＯＮ状態、ＯＦＦ状態）・・・・と変化する。ただし、（第１近接センサ２２の状態、第２近接センサ５２の状態）とする。逆方向に第１磁石２が移動すると（第１回転体２４が逆回転すると）、状態の組み合わせの変化が逆になる。このように、変化のタイミングがずれるように、第１近接センサ２２、第２近接センサ５２を固定させれば、回転方向が分かる。よって、第１近接センサ２２の検出する状態の変化と第２近接センサ５２が検出する状態の変化が一致または反転しないように、第１近接センサと前記第２近接センサが配置される。例えば、第１近接センサ２２の中心と第２近接センサ５２の中心との間隔をＲとし、隣り合う第１磁石２の中心の間隔をｒ２とすると、Ｒ＝（ｎ＋１／４）・ｒ２、または（ｎ＋３／４）・ｒ２にすればよい。ただしｎを０以上の整数とする。なお、以上の説明では、第１近接センサ２２、第２近接センサ５２と第１磁石２とが、半分以上、対向すれば、ＯＮ状態となるようにしきい値を設定した場合を説明した。第１近接センサ２２、第２近接センサ５２のしきい値の変更により、間隔Ｒを変更することもできる。
このように、第１近接センサ２２、第２近接センサ５２を配置することで、回転センサ５０は回転量や回転角度だけではなく、回転方向も認識できる。
【００３１】
［伸縮測定装置］
図１２に回転センサ５０を用いた伸縮測定装置６０の機能構成例の斜視図を示し、図１３に伸縮測定装置６０を第１近接センサ２２側から見た平面図を示す。伸縮測定装置６０は、回転センサ５０のほか、ワイヤー６４と、ワイヤー巻取り部６２と、張力保持部６６と、図示しない固定部とを備えている。
【００３２】
ワイヤー６４の先端には、図示しない測定対象となる物（以下、「対象物」という。）に取り付けられる。ワイヤー巻取り部６２には、ワイヤー６４が巻きつけられる。図１２に示す例では、回転軸２６がワイヤー巻取り部６２を兼ねているが、第１回転体２４とワイヤー巻取り部６２とを個別にしても良いし、第１回転体２４がワイヤー巻取り部６２を兼ねても良い。張力保持部６６は、ベルト６６ａと、第１ベルト巻取り部６６ｂと、第２ベルト巻取り部６６ｃと、で構成される。なお、張力を得るためにベルト６６ａを板バネとして使用する。ベルト６６ａを板バネとして使用しない場合は、回転軸６６ｅに錘を下げればよい。第１ベルト巻取り部６６ｂは、第１ベルト巻取り部平面６６ｆを有する。回転軸２６は、第１ベルト巻取り部平面６６ｆの中心を通り、第１ベルト巻取り部平面６６ｆと垂直に、第１ベルト巻取り部平面６６ｆを貫通する。磁石配置面２４ａと第１ベルト巻取り部平面６６ｆとは接合される。従って、第１ベルト巻取り部６６ｂと第１回転体２４とは、回転軸２６の回転と共に、一体的に回転する。
【００３３】
第２ベルト巻取り部６６ｃは、第２ベルト巻取り部平面６６ｄを有する。第２ベルト巻取り部回転軸６６ｅは、第２ベルト巻取り部平面６６ｄの中心を通り、第２ベルト巻取り部平面６６ｄと垂直に貫通する。第２ベルト巻取り部６６ｃは、第２ベルト巻取り部回転軸６６ｅの回転と共に、回転する。張力保持部６６は、ワイヤー６４の張力を一定に保つように、ワイヤー巻取り部６２（ベルト巻取り部６６ｂ）を回転させ、ワイヤー６４の繰り出しまたは巻取りを行う。具体的には、第２ベルト巻取り部回転軸６６ｅが回転し、張力を一定に保つようにベルト６６ａを介して、第１ベルト巻取り部６６ｂを回転させ、つまり、第１回転体２４を回転させる。従って、張力保持部６６のベルト６６ａの繰り出しまたは巻取りの量に応じて、第１回転体２４が回転する。ワイヤー巻取り部６２は、基準となる物（以下、「基準物」という。）と、図示しない固定部により固定される。基準物とは例えば観測地点に固定されているものである。基準物とワイヤー巻取り部６２とを固定させることで、正確な測定ができる。
【００３４】
このような構成にすることで、ワイヤー６４に取り付けられた対象物の直線運動を回転運動に変換でき、その結果、対象物の直線運動の移動距離、移動方向を検知できる。
【実施例３】
【００３５】
図１４に実施例３の回転センサ８０の機能構成例の斜視図を示し、図１５に回転センサ８０の機能構成例を第１近接センサ２２側から見た平面図を示す。回転センサ８０は、磁石配置面２４ａに更に、第２磁石が配置されている点で回転センサ５０と異なる。
第１回転体２４は、回転軸２６と一定の距離にある第２円周６９も磁石配置面２４ａに有する。第２円周の径と第１円周の径は異なる。図１４、図１５では、第２円周６９の径は第１円周２８の径より小さい。
【００３６】
複数の第１磁石２は、第１円周２８に沿って等間隔に配置される。複数の第２磁石６８は、第２円周６９に沿って等間隔に配置される。第１磁石２の数と第２磁石６８の数は等しい。第１磁石の面積は第２磁石の面積より大きい。第１近接センサ２２は、第１円周２８に対向するように、所定の空隙が設けられて、センサ保持部７０で固定される。第２近接センサ５２は、第２円周に対向するように、所定の空隙が設けられて、センサ保持部７０で固定される。なお、図１４では、センサ保持部７０の記載を省略している。第１近接センサ２２と第２近接センサ５２は、第１近接センサ２２の検出する状態の変化と第２近接センサ５２が検出する状態の変化が一致または反転しないように配置される（実施例２の説明参照）。このような構成でも、回転量と回転方向を検知できる。
【００３７】
［伸縮測定装置］  
図１６は、回転センサ８０を用いた伸縮測定装置９０の機能構成例の斜視図であり、図１７は、伸縮測定装置９０の機能構成例を第１近接センサ２２から見た平面図である。
【実施例４】
【００３８】
図１８に回転センサ１００の機能構成例の斜視図を示し、図１９に回転センサ１００の機能構成例の平面図を示す。図２記載の回転センサ２０では、第１回転体２４の平面が磁石配置面２４ａとして説明した。この実施例４で説明する回転センサ１００は、第１回転体２４の側面が磁石配置面２４ａである。第１円周２８は第１回転体２４の側面上であり、第１回転体の回転方向に沿って、存在する。そして第１磁石２は、第１円周２８の周方向に沿って配置される。回転センサ１００のような構成にしても、回転センサ２０と同様の効果を得ることができる。
【実施例５】
【００３９】
図２０に実施例５の回転センサ１１０の機能構成例の斜視図を示し、図２１に、回転センサ１１０の機能構成例の平面図を示す。回転センサ１１０は、更に、第２近接センサ５２を有する点で、回転センサ１００と異なる。第２近接センサ５２は、所定の間隙が設けられて、第１円周２８と対向するように、固定される。実施例２で説明したように、第１近接センサ２２の検出する状態の変化と第２近接センサ５２が検出する状態の変化が一致または反転しないように第１近接センサ２２と第２近接センサ５２が配置される。図２０では、第２近接センサ５２を固定するためのセンサ保持部７１の記載を省略している。
【００４０】
回転センサ１１０のような構成にしても、回転センサ５０（実施例２で説明）のように、回転角度、回転量のみならず、回転方向も検知できる。
【実施例６】
【００４１】
図２２に実施例６の回転センサ１２０の機能構成例の斜視図を示す。図２３は、回転センサ１２０の正面図である。回転センサ１２０は、第２回転体７２を有する点で、回転センサ１１０と異なる。図２２の例では、第１回転体２４は円柱状であり、第２回転体７２は第１回転体２４と同一形状である。第１回転体２４は、第２回転体７２と対向する平面である第１回転体平面２４ｂを有する。第２回転体７２は、第１回転体２４と対向する平面である第２回転体平面７２ｂを有する。第１回転体２４と第２回転体７２は、第１回転体平面２４ｂと第２回転体平面７２ｂとが対向するように、配置される。回転軸２６は、第１回転体平面２４ｂ、第２回転体平面７２ｂの中心を通り、垂直に貫通し、接合されている。よって、第１回転体２４と第２回転体７２は、回転軸２６の回転と共に一体的に回転する。
【００４２】
第１円周２８は、第１回転体２４の側面上であり、第１回転体２４の回転方向に沿って存在する。第１磁石２は第１円周２８に沿って配置される。第２円周６９は、第２回転体７２の側面上であり、第２回転体７２の回転方向に沿って存在する。第２磁石７４は第２円周６９に沿って配置される。実施例１〜５では、第１磁石２、第２磁石７４は円形状である場合を説明したが、この実施例６のように矩形状にしても良い。この例では、第１磁石２と第２磁石７４は同一形状である。
【００４３】
第１近接センサ２２は、第１回転体２４と所定の間隙Ｓ１を有し、第１円周２８と対向する。つまり第１回転体２４の側面と対向するように配置される。第２近接センサ５２は、第２回転体７２と所定の間隙Ｓ２を有し、第２円周６９と対向する。つまり第２回転体７２の側面と対向するように配置される。第１近接センサ２２と第２近接センサ５２は、間隙Ｓ１と間隙Ｓ２とが等しくなるように、同一のセンサ保持部７０で固定される。第１近接センサ２２は、第１回転体２４と対向する面である第１センサ面２２ａを有する。第２近接センサ５２は、第２回転体７２と対向する面である第２センサ面５２ａを有する。また、第１センサ面２２ａの中心を第１中心２２ｂとし、第２センサ面５２ａの中心を第２中心５２ｂとする。この実施例６では、第１中心２２ｂと第２中心５２ｂとを結ぶ直線Ａと回転軸２６が平行であるように、第１近接センサ２２、第２近接センサ５２は固定される。また、この実施例６では、第１近接センサ２２が第１磁石２と完全に対向した場合、第２近接センサ５２が、第２磁石７４と完全に対向した場合、それぞれ、ＯＮ状態になるように、第１近接センサ２２、第２近接センサ５２のしきい値（図５参照）を設定する。
【００４４】
第１近接センサ２２、第２近接センサ５２とをこのように固定させた場合、例えば、図２３に示すように、２つの第１磁石２を隣接させ、この隣接させた第１磁石２の両隣には第１磁石２を配置させない。また、２つの第２磁石７４を隣接させ、この隣接させた第２磁石７４に両隣には第２磁石７４を配置させない。第１磁石２、第２磁石７４を配置させない領域を空白領域とする。空白領域の面積は、第１磁石２、第２磁石７４の面積と同一である。全ての第１磁石２を基準として、全ての第２磁石７４を、回転方向（どちらの方向でも良い）に、１つの第２の磁石分だけずらして配置させる。このように第１磁石２、第２磁石７４を配置させると、第１近接センサ２２の検出する状態の変化と第２近接センサ５２が検出する状態の変化が一致または反転しない。また、第１近接センサ２２の検出する状態の変化と第２近接センサ５２が検出する状態の変化が一致または反転しなければ、第１磁石２、第２磁石７４の配置はこれに限られない。このような構成で、回転センサ１２０は、第１回転体２４、第２回転体７２の回転量や回転角度、回転方向も検知できる。
【００４５】
この実施例６の回転センサ１２０のように、第１回転体２４、第２回転体７２を円柱状にし、側面上に第１磁石２、第２磁石７４を配置させると、回転センサ５０（図８参照）や、回転センサ８０（図１４参照）と比較して、多くの第１磁石２、第２磁石７４を配置できる。従って、より正確な回転量、回転角度、回転方向を検知できる。また、回転センサ８０では、第２磁石の面積を第１磁石の面積よりも小さくしなければならない。しかし、回転センサ１２０では、第１磁石２の形状と第２磁石７４の形状は同一でよいという効果がある。
【００４６】
回転センサ１２０のように第１磁石２、第２磁石７４を配置すると、図１１Ａ〜Ｄ記載の４つの状態と比較して、（ＯＦＦ状態、ＯＦＦ状態）の組み合わせが生じず、（ＯＮ状態、ＯＦＦ状態）、（ＯＦＦ状態、ＯＮ状態）、（ＯＮ状態、ＯＮ状態）の３つの組み合わせが生じる。そして、第１回転体２４と第２回転体７２が回転すると、第１近接センサ２２の状態と第２近接センサ５２の状態の組み合わせは、（ＯＮ状態、ＯＦＦ状態）→（ＯＦＦ状態、ＯＮ状態）→（ＯＮ状態、ＯＮ状態）→（ＯＮ状態、ＯＦＦ状態）・・・・と変化する。また、第１回転体２４と第２回転体７２が逆回転すると、状態の組み合わせの変化が逆になる。従って、回転センサ１２０は回転方向を認識できる。（ＯＦＦ状態、ＯＦＦ状態）の組み合わせを生じないようにすると、回転方向を計測する計測部（図示せず）の読み取りエラーを防ぐことが出来る。勿論、第１近接センサ２２の状態と第２近接センサ５２の状態の組み合わせが、図１１Ａ〜Ｄ記載のように、（ＯＮ状態、ＯＦＦ状態）、（ＯＦＦ状態、ＯＮ状態）、（ＯＮ状態、ＯＮ状態）、（ＯＦＦ状態、ＯＦＦ状態）の４つになるように第１磁石２、第２磁石７４を配置させてもよい。
【００４７】
［伸縮測定装置］
図２４に、回転センサ１２０を用いた伸縮測定装置１３０の機能構成例の斜視図を示し、図２５に、伸縮測定装置１３０の一定の部分を省略した斜視図を示し、図２６に第１歯車７５と回転軸２６を示す。
図２５に示すように、第１歯車７５は、第１回転体２４と第２回転体７２との間に配置される。図２６に示すように、第１歯車７５は、第１歯車平面７５ａを有する。回転軸２６は、第１歯車平面７４ａの中心を通り、第１歯車平面７５ａと垂直になるように、第１歯車７５を貫通する。よって、第１歯車７５が回転すると、回転軸２６と共に、第１回転体２４、第２回転体７２も一体的に回転する。
【００４８】
図２４に示すように、第２歯車７６は第１歯車７５とかみ合って、配置される。また、第２歯車７６は、第２歯車平面７６ａを有する。第２歯車７６は、第２歯車平面７６ａともう一方の平面と、第１ベルト巻取り部平面６６ｆと、が平行もしくは密着するように、配置される。第１ベルト巻取り部回転軸６６ｅは第２歯車平面７６ａの中心を通り、第２歯車平面７６ａと垂直に貫通する。つまり、第１ベルト巻取り部６６ｂが回転すると、第１ベルト巻取り部回転軸６６ｅを介して、第２歯車７６も一体的に回転する。なお、この例では、ワイヤー巻取り部６２と回転軸２６とが分離している。
【００４９】
このような構成にすることで、ワイヤー６４に取り付けられた対象物の直線運動の移動距離、移動方向を検出できる。なお、図示はしないが、回転センサ２０、１００、１１０も伸縮測定装置として適用できる。
【００５０】
［伸縮測定装置を用いた地滑り検知システム］
次に、上述した伸縮測定装置６０、９０、１３０のうち何れかを用いた地滑り検知システムを説明する。図２７に地滑り監視システム１４０の機能構成例を示す。
山の斜面１４８の地滑りを検知したい区域において、基準となる場所に固定杭８２を打ち込む。固定杭８２の一端には、伸縮測定装置などを固定させるための固定台１４４が接合されている。なお、伸縮測定装置を保護するための、保護箱８４を設けても良い。
【００５１】
伸縮測定装置から伸びているワイヤー６４は、ワイヤー保護管１４２により保護される。複数のワイヤー保護管支持杭１４６のそれぞれの一端は山の斜面１４８に埋め込まれて、複数のワイヤー保護管支持杭１４６は固定される。ワイヤー保護管１４２は、複数のワイヤー保護管支持杭１４６のそれぞれの他端に固定される。ワイヤー６４の一端に対象物として、移動杭８１が取り付けられる。
【００５２】
山の斜面１４８が地滑りをすると、移動杭８１がずり下がる。そうすると、ワイヤー６４が、引っ張られる。伸縮測定装置は、ワイヤー６４が引っ張られた直線運動を回転運動に変換し、回転量を検知する。そして、伸縮測定装置は、移動杭８１がどれだけずり下がったかを検知できる。
【００５３】
広範囲の斜面において、地すべりを検知する場合は、複数の地滑り監視システム１４０を設ける。そして、近接する伸縮測定装置同士を図５に示すように、カプラーを用いて、１本の光ファイバにつなぐ。従って、この発明の伸縮測定装置を用いた地滑り監視システム１４０を用いると、多くの地点での計測、分布型計測を１本の光ファイバで出来る。従って、配線をシンプルにできる。また、電気を供給する必要がないので、電源が不要である。従って、落雷、迷走電流などの影響を受けず、絶縁不良がおきず、防爆性がある。また、光ファイバはガラス製であるので、耐腐食性が高い。また、計測地点から長距離区間の計測をする際、アンプなどの中間装置が不要であることから、容易に長距離区間の計測を行うこと出来る。また、計測規模が大きく、長期間計測の場合、従来のポテンショメータを用いた伸縮計を用いた場合と比較して、低コストでシステム構築、メンテナンスなどができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】光変位センサの機能構成例を示した図。
【図２】回転センサ２０の機能構成例の斜視図。
【図３】回転センサ２０の機能構成例の平面図。
【図４】Ａは光変位センサのＯＦＦ状態を示した図であり、Ｂは光変位センサのＯＮ状態を示した図である。
【図５】ＯＴＤＲから光変位センサまでの距離と、光変位センサの反射減衰量と、の関係を示した図。
【図６】第１磁石２をＮ極、Ｓ極を交互に配置させた場合の第１磁石２と近接センサ２２とを相対的に示した図。
【図７】第１磁石２をＮ極、Ｓ極を同じ向きに配置させた場合の第１磁石２と近接センサ２２とを相対的に示した図。
【図８】回転センサ５０の機能構成例の斜視図。
【図９】回転センサ５０の機能構成例の平面図。
【図１０】第１磁石２と、第１近接センサ２２、第２近接センサ５２、とを相対的に示した図。
【図１１】第１近接センサ２２の状態と第２近接センサ５２の状態を示した図。
【図１２】伸縮測定装置６０の機能構成例の斜視図。
【図１３】伸縮測定装置６０の機能構成例の平面図。
【図１４】回転センサ８０の機能構成例の斜視図。
【図１５】回転センサ８０の機能構成例の平面図。
【図１６】伸縮測定装置９０の機能構成例の斜視図。
【図１７】伸縮測定装置９０の機能構成例の平面図。
【図１８】回転センサ１００の機能構成例の斜視図。
【図１９】回転センサ１００の機能構成例の平面図。
【図２０】回転センサ１１０の機能構成例の斜視図。
【図２１】回転センサ１１０の機能構成例の平面図。
【図２２】回転センサ１２０の機能構成例の斜視図。
【図２３】回転センサ１２０の機能構成例の平面図。
【図２４】伸縮測定装置１３０の機能構成例の斜視図。
【図２５】伸縮測定装置１３０の機能構成例から一部分を省略した斜視図。
【図２６】第１歯車７５などの斜視図。
【図２７】地滑り監視システム１４０の機能構成例を示した図。
【図１】
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【図２】
2009128022.tif 000004
【図３】
2009128022.tif 000005
【図４】
2009128022.tif 000006
【図５】
2009128022.tif 000007
【図６】
2009128022.tif 000008
【図７】
2009128022.tif 000009
【図８】
2009128022.tif 000010
【図９】
2009128022.tif 000011
【図１０】
2009128022.tif 000012
【図１１】
2009128022.tif 000013
【図１２】
2009128022.tif 000014
【図１３】
2009128022.tif 000015
【図１４】
2009128022.tif 000016
【図１５】
2009128022.tif 000017
【図１６】
2009128022.tif 000018
【図１７】
2009128022.tif 000019
【図１８】
2009128022.tif 000020
【図１９】
2009128022.tif 000021
【図２０】
2009128022.tif 000022
【図２１】
2009128022.tif 000023
【図２２】
2009128022.tif 000024
【図２３】
2009128022.tif 000025
【図２４】
2009128022.tif 000026
【図２５】
2009128022.tif 000027
【図２６】
2009128022.tif 000028
【図２７】
2009128022.tif 000029