(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケース内に配設されて上端を同ケース頂部に枢着された振子と、同振子の側部に設けられた対向磁極と同対向磁極間の磁束を横切るように上記ケースの内側壁に装着された電磁コイルとからなるフォースモータと、上記振子の下端突出部を挟むように上記ケースの底部で左右および前後にそれぞれ対をなして設けられた電極を有する変位検出用コンデンサとをそなえ、同コンデンサで検出された上記振子の下端突出部の変位を打消すように上記フォースモータの電磁コイルに流れる電流の強さから傾斜を計測する傾斜計において、上記ケースの底部内周面の一部と同ケースの底部内周面に沿い相互に離隔して配置された２個の第１弾性部材とにより外周面を３点支持されるリング部材と、同リング部材の内周面の一部と同リング部材の内周面に沿い相互に離隔して配置された２個の第２弾性部材とにより外周面を３点支持されるリング状絶縁体とが設けられて、同リング状絶縁体の内周部に上記電極が装着されていることを特徴とする、傾斜計。
【請求項２】
請求項１に記載の傾斜計において、上記２個の第１弾性部材が、上記リング部材の外周部に互いに離隔して形成された２個の凹部のそれぞれと上記ケースの底部内周面との間に密嵌された２個のスプリングピンとして構成され、上記２個の第２弾性部材が、上記リング部材の内周部に互いに離隔して形成された２個の凹部のそれぞれと上記リング状絶縁体の外周面との間に密嵌された２個のスプリングピンとして構成されていることを特徴とする、傾斜計。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微小の傾斜の発生を精密に計測するのに適した傾斜計に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の傾斜計としては図４（縦断面図）に示すようなものがあり、ケース１の内部に設けられた振子２が、その上端を、互いに直交する方向に上下２段に設けられた十字バネ３ａ，３ｂにより枢着されて、ケース１に対し自由に揺動できるように構成されている。
【０００３】
また、振子２の一側部に、ポールピース４ａを含む対向磁極４が装着され、同対向磁極４のポールピース４ａを取り囲んで磁極間の磁束を横切るように、ケース１の内側壁から突出する電磁コイル５が設けられている。このようにして、電磁コイル５と対向磁極４とにより、振子２の左右の揺動に対応するフォースモータＦＭが構成され、同様に振子２の前後の揺動に対応する図示しないフォースモータも、振子の前側部または後側部に設けられている。
【０００４】
さらに、振子２の円柱状下端突出部２ａと、同突出部２ａを挟むように対向する左右一対の電極６ａ，６ａおよび図示しない前後一対の電極とにより変位検出用コンデンサＣが構成されており、同コンデンサＣの電気容量の変化に応じ、振子２の左右および前後の揺動成分による下端突出部２ａの変位が検出されるように、図示しない付属回路等が設けられている。
【０００５】
そして、この傾斜計を設置される基盤面Ｇに傾斜が生じた際に、コンデンサＣで検出された振子下端突出部２ａの変位を打消すようにフォースモータＦＭの電磁コイル５に電流を流す自動制御系７と、同自動制御系７により電磁コイル５に流された電流の強さに基づき上記傾斜を求める傾斜測定部８とが設けられている。なお、上記電流の強さから傾斜値を求める際には、電気抵抗器を介し求められる電圧に応じて、上記傾斜値の検出が行なわれるようになっている。
【０００６】
また、自動制御系７や傾斜測定部８は、ケース１と共に、図示しない外筒で覆われるように配設されている。
【０００７】
上述のような機器の構成および作用は振子２の前後揺動に対応する図示しないフォースモータについても行なわれ、このようにして左右および前後の振子揺動成分に対応して行なわれる作用の合成結果により基盤面Ｇの傾斜方向および傾斜値が求められる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述のような従来の傾斜計では、コンデンサＣにおける電極６ａがセラミック製の絶縁体６ｂにより支持されるとともに、同絶縁体６ｂはボルト９によりケース１の内周フランジ１ａに下方から取り付けられているため、環境の温度変化に伴う熱や、地震動あるいは大きな地盤傾斜が起きた場合にフォースモータＦＭなどで生じた熱が、金属製のケース１を介してセラミック製の絶縁体６ｂに及ぶ際に、ケース１の内周フランジ１ａと絶縁体６ｂとの線膨張係数の差異によって絶縁体６ｂが微小ながら変形し、その影響が電極６ａにも及ぶため、コンデンサＣの零点がずれてゆくドリフト現象を生じるという不具合がある。
【０００９】
そこで本発明は、傾斜計のケースの温度変化に際して、その下部のコンデンサへ及ぶ影響を極力抑制できるようにして、同コンデンサの零点保持を適切に行なえるようにし、これにより傾斜測定の精度を高めうるようにした傾斜計を提供することを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前述の課題を解決するため、本発明の傾斜計は、ケース内に配設されて上端を同ケース頂部に枢着された振子と、同振子の側部に設けられた対向磁極と同対向磁極間の磁束を横切るように上記ケースの内側壁に装着された電磁コイルとからなるフォースモータと、上記振子の下端突出部を挟むように上記ケースの底部で左右および前後にそれぞれ対をなして設けられた電極を有する変位検出用コンデンサとをそなえ、同コンデンサで検出された上記振子の下端突出部の変位を打消すように上記フォースモータの電磁コイルに流れる電流の強さから傾斜を計測する傾斜計において、上記ケースの底部内周面の一部と同ケースの底部内周面に沿い相互に離隔して配置された２個の第１弾性部材とにより外周面を３点支持されるリング部材と、同リング部材の内周面の一部と同リング部材の内周面に沿い相互に離隔して配置された２個の第２弾性部材とにより外周面を３点支持されるリング状絶縁体とが設けられて、同リング状絶縁体の内周部に上記電極が装着されていることを特徴としてる。
【００１１】
また、本発明の傾斜計は、上記２個の第１弾性部材が、上記リング部材の外周部に互いに離隔して形成された２個の凹部のそれぞれと上記ケースの底部内周面との間に密嵌された２個のスプリングピンとして構成され、上記２個の第２弾性部材が、上記リング部材の内周部に互いに離隔して形成された２個の凹部のそれぞれと上記リング状絶縁体の外周面との間に密嵌された２個のスプリングピンとして構成されていることを特徴としている。
【００１２】
上述の本発明の傾斜計では、環境の温度変化に応じ、あるいは傾斜計の設置された地盤の傾斜や地震動などに伴う各フォースモータの発熱に応じて、上記ケースに温度変化を生じると、同ケースの底部の熱変形に伴い同底部内周面の内径が変化するが、その変化量を吸収するように、同ケース底部の内周面に沿って配置されたリング部材の外周部および内周部をそれぞれ安定よく３点支持する第１および第２弾性部材が弾性変形するので、上記ケース底部の変位検出用コンデンサにおける絶縁体には影響を及ぼすことが無くなる。したがって、同絶縁体に支持された電極にも上記ケースの熱変形の影響が及ぶことは無く、これにより上記コンデンサの零点が安定よく適切に保たれるようになる。
【００１３】
また上記２個の第１弾性部材が、それぞれスプリングピンとして上記リング部材の外周部の凹部と上記ケースの底部内周面との間に密嵌されていると、上記ケースの熱変形の際に、同ケースの底部内周面の内径が変化しても、上記リング部材の外周部における凹部での上記第１弾性部材としてのスプリングピンの転がりおよびその直径の弾性的変化によって、上記リング部材の形状に影響を及ぼさないように対応することができる。
【００１４】
そして、前記２個の第２弾性部材が、それぞれスプリングピンとして上記リング部材の内周部の凹部と前記リング状絶縁体の外周面との間に密嵌されていると、上記ケースの熱変形に伴い、上記リング部材に多少の変形を生じても、同リング部材の内周部における凹部での上記第２弾性部材としてのスプリングピンの転がりおよびその直径の弾性的変化によって、内部のリング状絶縁体に影響を及ぼさないように対応することができる。このようにして上記コンデンサの零点保持が一層的確に行なわれるようになる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面により本発明の一実施形態としての傾斜計について説明すると、図１はその縦断面図（図２のＡ−Ａ矢視断面図）、図２は図１のＢ−Ｂ矢視下面図、図３は図２のＣ部の拡大図である。
【００１６】
図１に示すように、本実施形態の場合も、ケース１の内部に設けられた振子２が、その上端を、互いに直交する方向に上下２段に設けられた十字バネ３ａ，３ｂにより枢着されて、ケース１に対し自由に揺動できるように構成されている。また、振子２の一側部に、ポールピース４ａを含む対向磁極４が装着され、同対向磁極４のポールピース４ａを取り囲んで磁極間の磁束を横切るように、ケース１の内側壁から突出する電磁コイル５が設けられている。このようにして、電磁コイル５と対向磁極４とにより、振子２の左右の揺動に対応するフォースモータＦＭが構成され、同様に振子２の前後の揺動に対応する図示しないフォースモータも、振子の前側部または後側部に設けられている。
【００１７】
さらに、振子２の円柱状下端突出部２ａと、同突出部２ａを挟むように対向する左右一対の電極６ａ，６ａおよび図示しない前後一対の電極とにより変位検出用コンデンサＣが構成されており、同コンデンサＣの電気容量の変化に応じ、振子２の左右および前後の揺動成分による下端突出部２ａの変位が検出されるように、図示しない付属回路等が設けられている。
【００１８】
そして、この傾斜計を設置される基盤面Ｇに傾斜が生じた際に、コンデンサＣで検出された振子下端突出部２ａの変位を打消すようにフォースモータＦＭの電磁コイル５に電流を流す自動制御系７と、同自動制御系７により電磁コイル５に流された電流の強さに基づき上記傾斜を求める傾斜測定部８とが設けられている。なお、上記電流の強さから傾斜値を求める際には、電気抵抗器を介し求められる電圧に応じて、上記傾斜値の検出が行なわれるようになっている。
【００１９】
また、自動制御系７や傾斜測定部８は、ケース１と共に、図示しない外筒で覆われるように配設されている。
【００２０】
上述のような機器の構成および作用は振子２の前後揺動に対応する図示しないフォースモータについても行なわれ、このようにして左右および前後の振子揺動成分に対応して行なわれる作用の合成結果により基盤面Ｇの傾斜方向および傾斜値が求められる。
【００２１】
ところで本実施形態の傾斜計では、コンデンサＣの電極６ａが次のような構成によって支持されている。すなわち、図１および図２に示すように、ケース１の底部内周面の一部と同ケース１の底部内周面に沿い相互に離隔して配置された２個の第１弾性部材としてのスプリングピン11ａ, 11ａとによって、リング部材10の外周部が安定よく３点支持されており、各スプリングピン11ａは、リング部材10の外周部に互いに離隔して形成された２個の凹部10ａ，10ａのそれぞれとケース１の底部内周面との間に密嵌されている。
【００２２】
また、リング部材10の内周面の一部と同リング部材10の内周面に沿い相互に離隔して配置された２個の第２弾性部材としてのスプリングピン11ｂ, 11ｂとによって、セラミック製のリング状絶縁体６ｂの外周部が安定よく３点支持されており、各スプリングピン11ｂ, 11ｂは、図１〜３に示すように、リング部材10の内周部に互いに離隔して形成された２個の凹部10ｂ，10ｂのそれぞれとリング状絶縁体６ｂの外周面との間に密嵌されている（図３参照）。そして、リング状絶縁体６ｂの内周に各電極６ａが取り付けられている。
【００２３】
上述の本実施形態の傾斜計では、環境の温度変化に応じ、あるいは傾斜計の設置された基盤面Ｇの傾斜や地震動などに伴う各フォースモータＦＭの発熱に応じて、ケース１に温度変化を生じると、同ケース１の底部の熱変形に伴い同底部内周面の内径が変化するが、その変化量を吸収するように、同ケース１底部の内周面に沿って配置されたリング部材10の外周部および内周部における第１および第２弾性部材としての各スプリングピン11ａ, 11ｂが弾性変形するので、ケース１の底部の変位検出用コンデンサＣにおける絶縁体６ｂには影響を及ぼすことが無くなる。したがって、同絶縁体６ｂに支持された電極６ａにもケース１の熱変形の影響が及ぶことは無く、これによりコンデンサＣの零点が安定よく適切に保たれるようになる。
【００２４】
また、２個の第１弾性部材としてのスプリングピン11ａ, 11ａがリング部材10の外周部の凹部10ａとケース１の底部内周面との間に密嵌されていると、ケース１の熱変形の際に、同ケース１の底部内周面の内径が変化しても、リング部材10の外周部における凹部10ａでの第１弾性部材としてのスプリングピン11ａの転がりおよびその直径の弾性的変化によって、リング部材10の形状に影響を及ぼさないように対応することができる。
【００２５】
そして、前記２個の第２弾性部材としてのスプリングピン11ｂ, 11ｂがリング部材10の内周部の凹部10ｂとリング状絶縁体６ｂの外周面との間に密嵌されていると、ケース１の熱変形に伴い、リング部材10に多少の変形を生じても、同リング部材10の内周部における凹部10ｂでの第２弾性部材としてのスプリングピン11ｂの転がりおよびその直径の弾性的変化によって、内部のリング状絶縁体６ｂに影響を及ぼさないように対応することができる。このようにしてコンデンサＣの零点保持が一層的確に行われるようになる。
【００２６】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の傾斜計によれば次のような効果が得られる。
(1) 環境の温度変化に応じ、あるいは傾斜計の設置された地盤の傾斜や地震動などに伴う各フォースモータの発熱に応じて、上記ケースに温度変化を生じると、同ケースの底部の熱変形に伴い同底部内周面の内径が変化するが、その変化量を吸収するように、同ケース底部の内周面に沿って配置されたリング部材の外周部および内周部をそれぞれ安定よく３点支持する第１および第２弾性部材が弾性変形するので、同リング部材の内周部に第２弾性部材を介し支持される変位検出用コンデンサのリング状絶縁体には影響を及ぼすことが無くなる。したがって、同絶縁体に支持された電極にも上記ケースの熱変形の影響が及ぶことは無く、これにより上記コンデンサの零点が安定よく適切に保たれるようになる。
(2) 上記２個の第１弾性部材が、それぞれスプリングピンとして上記リング部材の外周部の凹部と上記ケースの底部内周面との間に密嵌されていると、上記ケースの熱変形の際に、同ケースの底部内周面の内径が変化しても、上記リング部材の外周部における凹部での上記第１弾性部材としてのスプリングピンの転がりおよびその直径の弾性的変化によって、上記リング部材の形状に影響を及ぼさないように対応することができる。そして、前記２個の第２弾性部材が、それぞれスプリングピンとして上記リング部材の内周部の凹部と前記リング状絶縁体の外周面との間に密嵌されていると、上記ケースの熱変形に伴い、上記リング部材に多少の変形を生じても、同リング部材の内周部における凹部での上記第２弾性部材としてのスプリングピンの転がりおよびその直径の弾性的変化によって、内部のリング状絶縁体に影響を及ぼさないように対応することができる。このようにして上記コンデンサの零点保持が一層的確に行なわれるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態としての傾斜計の縦断面図（図２のＡ−Ａ矢視断面図）である。
【図２】図１のＢ−Ｂ矢視下面図である。
【図３】図２のＣ部拡大図である。
【図４】従来の傾斜計の一例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１  ケース
２  振子
２ａ  振子の下端突出部
３ａ，３ｂ  十字バネ
４  対向磁極
４ａ  ポールピース
５  電磁コイル
６ａ  コンデンサ電極
６ｂ  リング状絶縁体
７  自動制御系
８  傾斜測定部
９  ボルト
10  リング部材
10ａ, 10ｂ  凹部
11ａ  スプリングピン（第１弾性部材）
11ｂ  スプリングピン（第２弾性部材）
Ｃ  変位検出用コンデンサ
ＦＭ  フォースモータ
Ｇ  基盤面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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