(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造部材における２点間の距離が変化することにより生じる変位量に応じて平行移動するスライダを備えた最大値記憶センサの取り付け構造であって、
変位量測定の対象となる測定区間の一端に取付けたホルダー内部の中空部に、該区間の他端にその基端を取付けたスライド棒の先端側を摺動自在として挿入すると共に、ホルダーに最大値記憶センサを固定的に取付けてなり、スライド棒上の一点とスライダとを接続することにより、ホルダーとスライド棒との間の相対変位量を測定するようにした最大値記憶センサの取り付け構造。
【請求項２】
構造部材における２点間の距離が変化することにより生じる変位量に応じて平行移動するスライダを備えた最大値記憶センサの取り付け構造であって、
変位量測定の対象となる測定区間の一端に取付けたホルダー内部の中空部に、該区間の他端にその基端を取付けたスライド棒の先端側を摺動自在として挿入すると共に、スライド棒に最大値記憶センサを固定的に取付けてなり、ホルダー上の一点とスライダとを接続することにより、ホルダーとスライド棒との間の相対変位量を測定するようにした最大値記憶センサの取り付け構造。
【請求項３】
ホルダー及びスライド棒基端の構造部材への取り付けは、自在軸継ぎ手によるものである請求項１又は２のいずれか１項に記載の最大値記憶センサの取り付け構造。
【請求項４】
構造部材における２点間の距離が変化することにより生じる変位量に応じて平行移動するスライダを備えた最大値記憶センサを用いて、互いに平行移動を行う下構造部材及び上構造部材の２点間における相対距離変化を測定するための最大値記憶センサの取り付け構造であって、
上構造部材上の一点に自在軸継ぎ手を介して取付けたホルダー内部の中空部に、下構造部材上の一点に自在軸継ぎ手を介してその基端を取付けたスライド棒の先端側を摺動自在として挿入すると共に、スライド棒の外周を囲む円筒部材を配置し、且つスライド棒に最大値記憶センサを固定的に取付けると共に最大値記憶センサのスライダを前記円筒部材と接続してなり、両構造部材が相対的に平行移動した場合に、自在軸継ぎ手を中心として傾くスライド棒と、その下端円周上の一点を中心として傾く円筒部材との間の相対変位量を測定するようにした最大値記憶センサの取り付け構造。
【請求項５】
構造部材における２点間の距離が変化することにより生じる変位量に応じて平行移動するスライダを備えた最大値記憶センサを用いて、互いに平行移動を行う下構造部材及び上構造部材の２点間における相対距離変化を測定するための最大値記憶センサの取り付け構造であって、
上構造部材上の一点に自在軸継ぎ手を介して取付けたホルダー内部の中空部に、下構造部材上の一点に自在軸継ぎ手を介してその基端を取付けたスライド棒の先端側を摺動自在として挿入すると共に、スライド棒の外周を囲む円筒部材を配置し、且つ円筒部材に最大値記憶センサを固定的に取付けると共に最大値記憶センサのスライダを前記スライド棒と接続してなり、両構造部材が相対的に平行移動した場合に、自在軸継ぎ手を中心として傾くスライド棒と、その下端円周上の一点を中心として傾く円筒部材との間の相対変位量を測定するようにした最大値記憶センサの取り付け構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば建物、橋梁、トンネル、膜構造物などの地上構造物、あるいは航空機や船舶のような非地上構造物等の各種構造物における構造材又は膜材などの構造部材に対して過去にかかった最大負荷に対応する最大変位量を検出するのに用いる最大値記憶センサに関し、特にその最大値記憶センサを構造物に取り付ける際の取り付け構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
構造物における構造部材自体の変形或いは構造部材間の距離変化により、構造物内部の２点間の距離に変化が生ずる。そして、このような変位の最大値を検出することによって、外力によりその構造物にどのような強度変化が生じているのかを診断し、これより構造物の破壊可能性を非破壊で予想するという方法が知られている。
【０００３】
このような方法に用いる最大値記憶センサとして、本願出願人は、例えば特開平８−１７８７６５号や特開平９−９６５７６号公報に掲載のものを提案してきた。これらの最大値記憶センサは、基本的に、折り返しの導電性要素を折り返し部分が横一線となるように複数本並列に並べ且つ各導電要素の順次的な破断に応じた相関的な抵抗値の変化を生じるように形成した導電体と、導電要素をその折り返し部分で破断可能とした破断手段と、破断手段を導電体に対して相対的に移動させるスライダとからなっている。そして、上記最大値記憶センサは、構造物において変位検出対象となる構造部材に、構造部材の変位に応じてスライダが平行移動するようにして取り付けて用いられる。つまり、この最大値記憶センサでは、構造部材の変位に応じてスライダを平行移動させると共にこのスライダの移動量に応じて破断手段を移動させ、導電要素を所定の本数ずつ破断して抵抗値変化を生じさせ、この抵抗値変化を利用して最大値検出を行うものである。
【０００４】
上記最大値記憶センサは、非常に簡単な構造でありながら、十分に安定した精度で構造部材の変位を検出することができる点で優れたものである。しかしながら、変位の検出精度をより高めようとした場合には、この最大値記憶センサの取り付け構造について何らかの工夫が必要になる。即ち、この最大値記憶センサは、その構造が非常に単純であり、スライダの変位に正確に対応させて破断手段を動かすのは比較的簡単であるが、構造部材の変位に応じてスライダを正確に動かすことについては、未だ工夫の余地がある。例えばスライダの変位方向以外の方向にはたらく力（外乱）がある場合、測定の対象となる区間が縮む方向に変位した場合、更にスペースその他の問題で構造部材の移動方向とスライダの移動方向とが一直線上になるようにセンサを配置できない場合などには、予期せぬスライダの移動が生じ、測定誤差が発生するおそれがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、変位量に応じて平行移動を行うスライダを有する最大値記憶センサを如何なる状況下においても高い精度で機能させることができるような、最大値記憶センサの取り付け構造を提供することにより、上記最大値記憶センサの利用範囲をより広げることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために出願人は鋭意研究を重ね、中空部を有するホルダーと、そのホルダーの中空部に摺動自在に挿入してなるスライド棒の組み合わせを利用して最大値記憶センサを取付ければ、上記課題を解決できるという知見を得るに至り、以下の発明を完成させたものである。
【０００７】
具体的に説明すると、本発明における最大値記憶センサの一取り付け構造は、構造部材における２点間の距離が変化することにより生じる変位量に応じて平行移動するスライダを備えた最大値記憶センサの取り付け構造であって、変位量測定の対象となる測定区間の一端に取付けたホルダー内部の中空部に、該区間の他端にその基端を取付けたスライド棒の先端側を摺動自在として挿入すると共に、ホルダーに最大値記憶センサを固定的に取付けてなり、スライド棒上の一点とスライダとを接続することにより、ホルダーとスライド棒との間の相対変位量を測定するようにしたものである。この発明によれば、外乱に強い部材であるスライド棒を介してスライダの平行移動を行うこととしたので、最大値記憶センサの取付け時やメンテナンス時などに測定誤差が生じることが少なくなる。また、ホルダーに対する最大値記憶センサの取り付け方向を変更することにより、測定区間が伸びる向きに変位する場合でも、縮む向きに変位する場合でも変位の測定が可能となる。
【０００８】
また、上記発明の最大値記憶センサの取付け構造と同様のスライド棒及びホルダーを用い、スライド棒に最大値記憶センサを固定的に取付けると共にホルダー上の一点とスライダとを接続することによっても、上記と同様の効果を得られる。この場合でも、ホルダーとスライド棒との間の相対変位量を測定することには変わりない。
【０００９】
以上の最大値記憶センサの取り付け構造においては、ホルダー及びスライド棒基端の構造部材への取り付けを、自在軸継ぎ手により行うのが好ましい。回転及び角度変化に対応可能な自在軸継ぎ手を用いることにより、測定区間の両端点を結ぶ直線が、最大値記憶センサ内にあるスライドの取付け当初における平行移動方向とずれた場合であっても、最大値記憶センサ内にあるスライダが、測定区間の両端点を結ぶ直線上に位置するように常に移動していくため、曲げや、ひねりによる測定誤差をなくすことができる。
【００１０】
本発明における他の最大値記憶センサの取り付け構造は、構造部材における２点間の距離が変化することにより生じる変位量に応じて平行移動するスライダを備えた最大値記憶センサを用いて、互いに平行移動を行う下構造部材及び上構造部材の２点間における相対距離変化を測定するための最大値記憶センサの取り付け構造であって、上構造部材上の一点に自在軸継ぎ手を介して取付けたホルダー内部の中空部に、下構造部材上の一点に自在軸継ぎ手を介してその基端を取付けたスライド棒の先端側を摺動自在として挿入すると共に、スライド棒の外周を囲む円筒部材を配置し、且つスライド棒に最大値記憶センサを固定的に取付けると共に最大値記憶センサのスライダを前記円筒部材と接続してなり、両構造部材が相対的に平行移動した場合に、自在軸継ぎ手を中心として傾くスライド棒と、その下端円周上の一点を中心として傾く円筒部材との間の相対変位量を測定するようにした最大値記憶センサの取り付け構造である。この取り付け構造は、互いに平行移動を行う下構造部材及び上構造部材の２点間における相対距離変化を測定するための構造として特化したものであり、任意の水平移動を行う構造部材の間における水平方向の変位を間接的に測定するものである。
【００１１】
また、この最大値記憶センサの取り付け構造と同様にのスライド棒、ホルダー及び円筒部材を用い、円筒部材に最大値記憶センサを固定的に取付けると共に最大値記憶センサのスライダを前記スライド棒と接続することによっても同様の効果を得られる。この場合にも、両構造部材が相対的に平行移動した場合に、自在軸継ぎ手を中心として傾くスライド棒と、その下端円周上の一点を中心として傾く円筒部材との間の相対変位量を測定するようになっている点においては、上記取り付け構造と変わりない。
【００１２】
また、最大値記憶センサの取り付け構造における線状体のどこかに、変位を拡大ないし縮小する変倍手段を取り付ければ、変位を拡大ないし縮小してスライダに伝えられるようになり、変位検出の高分解能化や拡張化が可能となる。変倍手段としては、例えばパンタグラフや、ギアを利用したもの等が考えられる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明による第１〜第６実施形態について説明する。尚、以下の各実施形態の説明にあたり、重複する部分には共通する符号を付し、重複説明は省略する。
【００１４】
第１実施形態：  本発明の第１実施形態が図１に示されている。図１中Ｂはセンサボックスであり、その内部に２つの最大値記憶センサＡを内蔵している。この実施形態では、最大値記憶センサＡを内蔵するセンサボックスＢを、構造部材である梁１及び柱２を含む構造物に取り付けることにより、最大値記憶センサＡの取付けを行うこととしている。
【００１５】
より詳細に説明すると、センサボックスＢは、その内部を貫通するスライド棒３に固定されている。このスライド棒３は、その基端４を、ターミナル５を介して柱２に固定した取り付けパイプ６内部に摺動可能として挿入されており、これによりスライド棒３が梁１に取付けられている。この取り付けパイプ６は、スライド棒３固定の際にその長さ調整を行うためのものであり、長さ調整を行った後、固定ビス７で取り付けパイプ６を締め付けることによりスライド棒３を固定する。また、スライド棒３の先端側８は、ホルダー９の中空部１０に摺動自在として挿入されている。尚、取り付け時においては、図１中の１１で示す仮止めピンにより、スライド棒３及びホルダー９を仮止めしておくことにより、取り付け時における最大値記憶センサの誤作動を防いでいる。尚、上記ホルダー９は筒状体であり、その基端１２をターミナル１３を介して梁１上の一点に固定することにより柱２に取付けられている。
【００１６】
センサボックスＢの内部は図２で示したようになっている。センサボックスＢの内部には、基盤１４があり、２つの最大値記憶センサＡは、上記スライダＳの移動方向がスライド棒３の長手方向となるようにしながら、互いに逆向きとなるようにしてこの基盤１４上に配置されている。基盤１４上にある２つの最大値記憶センサＡの間には、ホルダー９及びスライド棒３が配置されており、基盤１４とスライド棒３とは溶接固定されている。一方、スライド棒３及びホルダー９を基盤との間に挟むようにして、接続板１５がホルダー９先端付近に取付けられている。この接続板１５には、２つの最大値記憶センサに対応するようにして２つの角孔１６、１６を設けている。そして、この角孔１６、１６のそれぞれには、スライダＳに接続された移動金具１７，１７から立ち上げた接続ピン１８，１８が、差し込まれている。
【００１７】
このようにして取り付けられた最大値記憶センサは、仮止めピン１１を外して、外力によりスライド棒３がホルダー９の中空部を自由に摺動できるようにした後には、以下のように機能する。即ち、梁１や柱２の構造部材自体にクラックが生じた場合や、該構造部材相互間に隙間が生じた場合の別を問わず、測定対象となる区間両端の距離が変化した場合には、スライド棒３がホルダー９に対して相対的に移動する。例えば、測定対象区間の長さが伸びた場合には、スライド棒３がホルダーから引き出されるように移動し、スライド棒３と間接的に連結された最大値記憶センサＡが図２中左側に移動する。これは、接続板１５が相対的に図中右側へ移動するのと等価である。従って、上側の角孔１６に挿入された接続ピン１８は、図中右側へ引き出されることとなり、図中上側の最大値記憶センサＡ内のスライダＳが、図中右側へ相対的に平行移動することになる。以上により、測定区間における変位量が最大値記憶センサＡに記憶されることになる。尚、この場合、図中下側の接続ピン１８は、下側の角孔１６の中で浮いた状態となるため、図中下側の最大値記憶センサＡへの逆方向の負荷は発生しない。また、測定対象区間の長さが縮んだ場合には、上記の場合とは逆に、下側の最大値記憶センサＡにより、変位量の測定が行われる。
【００１８】
第２実施形態：  第２の実施形態における最大値記憶センサの取り付け構造は、第１実施形態とほぼ同様のものである。但し、この実施形態における最大値記憶センサの取り付け構造においては、センサボックスＢが、その内部をスライド棒３が貫通する形でホルダー９に固定されている。より詳細にいうと、センサボックス内の基盤１４をホルダー９に取付けると共に、移動金具１７，１７をスライド棒３に取付けるものとする。
【００１９】
第３実施形態：  この実施形態における最大値記憶センサの取り付け構造は、図３に示すようなものである。この実施形態における最大値記憶センサの取り付け構造においては、スライド棒３と及びホルダー９とを構造部材に取付けるにあたり、自在軸継ぎ手としてのボールジョイント１９，１９を介すこととしている。ボールジョイント１９を噛ませることにより、この取り付け構造においては、ひねり力を逃がすことができるようにしながら、伸び方向の測定を行うことができる。尚、この実施形態では、最大値記憶センサＡをホルダー９に取り付けると共に、スライダＳを接続金具１７を介してスライド棒３に取付けることとしているが、これとは逆に、最大値記憶センサＡをスライド棒３に取付けると共に、スライダＳを接続金具１７を介してホルダー９に取り付けることによっても同様の測定を行うことができる。また、最大値記憶センサの向きを図中の方向で左右逆向きに取付ければ、縮み方向の測定も行うことができる。
【００２０】
第４実施形態：  この実施形態における最大値記憶センサの取り付け構造を図４及び図５を参照して説明する。この取付け構造は、互いに平行移動を行う下構造部材２０及び上構造部材２１の２点間における相対距離変化を測定するための構造である。この取り付け構造を用いるのは、下構造部材２０と上構造部材２１とが、互いに水平移動を行う場合である。
【００２１】
この実施形態においても、構造部材２０、２１とスライド棒３及びホルダー９の取り付けは、ボールジョイント１９を介して行っている。また、この実施形態では、スライド棒３の基端部４の外周を取り囲む台座２２が配置されると共に、スライド棒３を囲む円筒部材２３をその台座２２の上に載置している。また、円筒部材２３上方の開口部には、円筒部材２３の内側中空部をシールするためのドーナツ型のシール部材２４が取付けられている。また、スライド棒３の基端４付近には、円筒部材２３内に位置するように最大値記憶センサＡが取付けられており、且つこの最大値記憶センサＡのスライダＳは、接続金具１７、金具２５を介してシール部材２４と接続されている。
【００２２】
この実施形態における最大値記憶センサの取り付け構造の動作は次のようなものである。上構造部材が下構造部材に対して水平方向に移動した場合（図４，５中点線で示した場合）、スライド棒３及び円筒部材２３は、所定の角度ずつ傾く。このとき、スライド棒３はボールジョイント１９を中心とする円弧上を移動し、一方円筒部材２３は台座２２と接する下端円周上の一点を中心とする円弧上を移動する。このとき、両円弧の中心及び半径が異なるので、最大値記憶センサＡの移動の軌跡である円弧とスライダＳの移動の軌跡である円弧との間にずれができ、これによりスライダＳが最大値記憶センサＡから引き出される方向に平行移動する。このようにして、最大値記憶センサＡによる変位量検出を間接的に行う。
【００２３】
第５実施形態：  この実施形態における取り付け構造は、図６で示すように第４実施形態の最大値記憶センサの取り付け構造と同様に円筒部材２３を利用するものである。但し、この実施形態における円筒部材２３は、スライド棒３の最下端に位置するのではなく、スライド棒３の外周沿いに配置したコイルバネ２６による上向きの付勢力により、浮いた状態とされている。また、円筒部材２３の下縁沿いの複数点と、下構造部材２０上の複数点とを、ワイヤー等の弾性を持つ線状体２７、２７…で放射状に結んでいる。また、この取り付け構造においては、最大値記憶センサＡをスライド棒３上に固定すると共に、スライダＳを円筒部材２３上の一点に固定している。尚、この取り付け構造においても、スライダＳ及び最大値記憶センサＡの接続先を逆転させたり、センサの取り付け向きを逆転させることにより縮み方向の変位量を測定したりすることが可能である。
【００２４】
この実施形態の取り付け構造では、上下の構造部材２０、２１の相互位置変化によりスライド棒３及び円筒部材２３が傾いたときに、スライド棒３はボールジョイント１９を中心とする円弧上を移動し、円筒部材２３は、下構造部材２０と線状体２７、２７…の結合部中の傾き方向と反対側に位置する結合部を中心とする円弧状を移動する。このようにして円弧のずれが生じ、スライダＳが最大値記憶センサＡ内部で平行移動することにより、構造部材間の変位量が測定される。
【００２５】
第６実施形態：  この実施形態における取り付け構造は、図７で示すように第５実施形態の場合とかなりの部分で共通する。この実施形態が第５実施形態の場合と異なるのは、円筒部材２３と下構造部材２０との連結方法である。この実施形態の場合には、薄材である下構造部材２０上のボールジョイント１９を中心とするに円周上に複数の小孔２８、２８…を穿設すると共に、この小孔を貫通し且つその下端にストッパ２９、２９…を取り付けた線状体２７、２７…により、下構造部材２０と最大値記憶センサＡとを連結している。尚、この場合の線状体２７、２７…には、スポークのような一定の剛性有するものを用いる。
【００２６】
この取り付け構造では、上下の構造部材２０、２１の相互位置変化によりスライド棒３及び円筒部材２３が傾いたとき、スライド棒３はボールジョイント１９を中心とする円弧上を移動し、一方円筒部材２３は、下構造部材２０と線状体２７、２７…下端ストッパ２９、２９…との結合部中、傾き方向と反対側に位置する結合部を中心とする円弧状を移動する。このようにして円弧のずれが生じ、スライダＳが最大値記憶センサＡ内部で平行移動することにより、構造部材間の変位量が測定される。
【００２７】
【発明の効果】
本発明の最大値記憶センサの取り付け構造では、構造部材に取り付けたホルダーと、基端を構造部材に固定すると共に先端側を該ホルダーに挿入したスライド棒を組み合わせることにより、最大値記憶センサの応用範囲を非常に幅広いものとできる。そして、スライド棒及びホルダーは外乱に対して非常に強いため、最大値記憶センサの取り付け、使用の際の誤作動発生を少なくする。また、ホルダー及びスライド棒のとりつけをボールジョイントその他の自在軸継ぎ手を用いて行えば、最大値記憶センサに曲げないしひねりによる力が働くのを防止できる。尚、ホルダー、スライド棒に加えて円筒部材を用いる場合には、更に幅広い最大値記憶センサの応用が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態による最大値記憶センサ取り付け構造を示す全体図。
【図２】第１実施形態におけるセンサボックス内部を示す拡大図。
【図３】本発明の第３実施形態による最大値記憶センサ取り付け構造を示す全体図。
【図４】本発明の第４実施形態による最大値記憶センサ取り付け構造を示す全体図。
【図５】第４実施形態におけるセンサ取り付け部を示す拡大図。
【図６】第５実施形態におけるセンサ取り付け部を示す拡大図。
【図７】第６実施形態におけるセンサ取り付け部を示す拡大図。
【符号の説明】
１  梁（構造部材）
２  柱（構造部材）
３  スライド棒
４  ガイド筒
９  ホルダー
７  線状体
１４  基盤
１５  接続板
１９  ボールジョイント
２０  下構造部材（構造部材）
２１  上構造部材（構造部材）
２３  円筒部材
２７  線状体
Ａ  最大値記憶センサ
Ｂ  センサボックス
Ｓ  スライダ
【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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【図６】
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【図７】
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