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技術 構造物の変位軌跡記録用3次元罫書き装置

出願人 株式会社免震テクノサービス
発明者 古畑雄策古畑成一平野直人乙幡哲也
出願日 2014年10月15日 (5年8ヶ月経過) 出願番号 2014-210888
公開日 2016年5月16日 (4年1ヶ月経過) 公開番号 2016-080476
状態 特許登録済
技術分野 地球物理、対象物の検知 機械的手段の使用による測定装置
主要キーワード 水平保持板 水平案内部材 罫書き針 水平支持材 溝形形状 各保持板 変位軌跡 罫書き装置
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2016年5月16日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (6)

課題

地震時等、構造物振動を生じ、上部構造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。

解決手段

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3に表面が鉛直面等をなして保持される鉛直罫書き板4と、保持部材2に表面が水平面等をなして保持される水平罫書き板5と、支持部材3に水平方向等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される鉛直罫書き具6と、支持部材3に鉛直方向等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される水平罫書き具7とから罫書き装置1を構成する。

概要

背景

地震時等に上部構造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)。

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。

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)。

概要

地震時等、構造物振動を生じ、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。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3に表面が鉛直面等をなして保持される鉛直罫書き板4と、保持部材2に表面が水平面等をなして保持される水平罫書き板5と、支持部材3に水平方向等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される鉛直罫書き具6と、支持部材3に鉛直方向等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される水平罫書き具7とから罫書き装置1を構成する。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

この技術が所属する分野

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請求項1

構造物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ることを特徴とする構造物の変位軌跡記録用次元罫書き装置

請求項2

前記水平罫書き具の先端は前記保持部材が固定された前記上部構造、もしくは前記下部構造のいずれかの側を向い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

前記保持部材は前記鉛直罫書き板が重なる鉛直保持板と前記水平罫書き板が重なる水平保持板を持ち、前記鉛直保持板と前記水平保持板の一部の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、もしくは請求項2に記載の構造物の変位軌跡の記録用3次元罫書き装置。

技術分野

0001

本発明は地震時等、構造物振動を生じ、上部構造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

0005

特開平11−142135号公報(請求項1、段落0014〜0021、図1図3
特開2001−13258号公報(請求項1、段落0008〜0016、図1図2
特開2002−168962号公報(請求項1、段落0009〜0023、図1
特開2003−166858号公報(請求項1、段落0015〜0026、図1図4

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の先端は上方を向く。

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(請求項2)、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8のいずれかの側に向けることで、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3)、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

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1の平面図である。
(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。
(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。
(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。

実施例

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を水平支持材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。

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。

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