加速度用記録計
【課題】地震などによる振動や衝撃を受けたことによって構造物などに生じた最大加速度又はそれに相当する加速度のみを求めることが可能な加速度用記録計を提供する。
【解決手段】振動又は衝撃を受けたことによって生じる最大加速度を記録させるための加速度計１である。そして、加速度の作用によって直線移動する質量部２と、質量部に一端が接続され他端は質量部に対して不動点とされる弦巻ばね３と、質量部に取り付けられるラチェット爪４と、ラチェット爪に噛み合わされて弦巻ばねが収縮する力による移動を阻止するラチェット歯部５とを備えている。
【解決手段】振動又は衝撃を受けたことによって生じる最大加速度を記録させるための加速度計１である。そして、加速度の作用によって直線移動する質量部２と、質量部に一端が接続され他端は質量部に対して不動点とされる弦巻ばね３と、質量部に取り付けられるラチェット爪４と、ラチェット爪に噛み合わされて弦巻ばねが収縮する力による移動を阻止するラチェット歯部５とを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地震や衝撃などによって地面や構造物が振動した際の加速度を記録させるための加速度用記録計に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、地震によって建物が被害を受けたときに、地震時に建物に発生した最大加速度の大きさからその建物の損傷度を判定する方法が知られている（特許文献１など参照）。
【０００３】
この特許文献１には、建物に設置される加速度センサを備えた建物損傷度判定装置が開示されており、この装置によって建物損傷度を判定するに際しては、加速度センサで計測された最大加速度データを使用している。
【０００４】
このような加速度センサは、通常、電力会社などの商用電源から供給される電力によって常時作動させるため、加速度センサを設置する場所まで配線をおこなう必要がある。
【０００５】
一方、特許文献２，３には、計測に電力を必要としない機械式のひずみ計や変位計が開示されている。すなわち、特許文献２，３では、計測をおこなうために常に電力を必要とする特許文献１に開示されているような計測装置のコストなどの課題を挙げ、安価な機械式のひずみ計などを使って地震により構造物に発生した最大ひずみや最大変形を記録させることを提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２００５６号公報
【特許文献２】特開２００８−２１５９６１号公報
【特許文献３】特開２００２−１８８９６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献２，３に開示されている機械式の計測装置は、構造物などに発生した最大のひずみや変位を記録させるためのひずみ計又は変位計であって、構造物などが過去に受けた最大加速度又はそれに相当する加速度を求めることができるものではない。
【０００８】
構造物などが受けた加速度を計測し、その最大値を記録するためには、一般には加速度計とデータ収録機器とを用いたモニタリングがおこなわれるが、それは加速度の時刻歴波形まで含めて精密に計測するものであって、大掛りで高価にならざるを得ない。また、このモニタリングは電源を必要とする構成であるため、地震のようにいつ発生するか予測できない事象に備えるためには、常時稼働させておかなければならず、高いランニングコストと頻度の多い維持管理を要する。
【０００９】
そこで、本発明は、地震などによる振動や衝撃を受けたことによって構造物などに生じた最大加速度又はそれに相当する加速度のみを、無電源又はわずかな電力で計測して記録することが可能な加速度用記録計を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を達成するために、本発明の加速度用記録計は、振動又は衝撃を受けたことによって生じる最大加速度又はそれに相当する加速度を記録させるための加速度用記録計であって、加速度の作用によって直線移動する質量部と、前記質量部に一端が接続され他端は前記質量部に対して不動点とされるばね部と、前記質量部に取り付けられるラチェット爪と、前記ラチェット爪に噛み合わされて前記ばね部が収縮する力による移動を阻止するラチェット歯部とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
ここで、前記質量部の移動量又はその移動量から換算される加速度の読み取りを可能とする目盛部を備えた構成とすることができる。また、前記質量部の移動量を電気的に計測する変位計を備えた構成としてもよい。
【００１２】
さらに、前記ラチェット歯部は、前記質量部の移動方向に向けて直線状に延設される構成とすることができる。また、前記ラチェット歯部は前記質量部に取り付けられる歯車であって、その歯車と同軸で回転する歯車型ピニオンと、その歯車型ピニオンに噛み合わされる前記質量部の移動方向に向けて直線状に延設されるラックとを備えた構成であってもよい。
【００１３】
さらに、前記ラチェット歯部は直線状に延設されて、前記質量部は前記ラチェット歯部を中心に対称形状に成形されるとともに、前記ばね部も前記ラチェット歯部を中心に対称となるように前記質量部に複数、接続される構成とすることもできる。
【発明の効果】
【００１４】
このように構成された本発明の加速度用記録計は、加速度の作用によって移動する質量部の移動量を機械的に記録させる。そして、一旦記録された移動量は、それより小さくなることがなく、その移動量を発生させた加速度よりも大きな加速度が作用したときに限り更新される。
【００１５】
このため、商用電源やバッテリーなどの動力源がなくても、構造物が過去に受けた最大加速度又はそれに相当する加速度を求めることができる。また、電力供給のための配線が不要のため、設置場所の自由度が高いうえに、単純な機械式の構成であるため屋外や温度差が激しい厳しい環境においても安定して作動させることができる。
また、質量部の移動量又は移動量から換算される加速度の読み取りを可能とする目盛部を備えていれば、目視によって簡単に最大加速度を把握することができる。さらに、移動量を電気的に計測する変位計を備えていれば、最大移動量を更新毎に記録させることができるうえに、遠隔での記録の収集も可能になる。
【００１６】
また、質量部が移動する移動方向に直線状に延設されたラチェット歯部と組み合わせることによって、計測された加速度の方向を正確に把握することができる。
【００１７】
さらに、歯車状のラチェット歯部を介在させ、その直径（周長）と歯の間隔を調整することで、記録される加速度の増加ステップ（分解能）を細かく設定することができる。
【００１８】
また、ラチェット歯部を中心として対称形に質量部及びばね部を構成することで、質量部の移動に偏りが起き難く、加速度を正確に記録させることができる。特に、ラチェット歯部を鉛直に立てた場合は、上下方向の加速度を正確に記録させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態の加速度用記録計の構成を示した説明図である。
【図２】（ａ）は加速度用記録計の初期状態を示した図、（ｂ）は振動発生時の加速度用記録計の状態を示した図である。
【図３】入力値となる加速度の波形と加速度用記録計によって記録される最大加速度との関係を説明する図である。
【図４】２方向の最大加速度を記録させるための構成を示した説明図である。
【図５】実施例１の加速度用記録計の構成を示した説明図である。
【図６】実施例２の加速度用記録計の構成を示した説明図である。
【図７】実施例３の加速度用記録計の構成を示すために一部を破断させた斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本実施の形態で説明する加速度用記録計としての加速度計１の構成を説明する側面図である。
【００２１】
この加速度計１は、例えば、ビルや住宅などの建物、橋梁やダムやトンネルなどの土木構造物などの任意の場所に設置され、地震や衝撃などによってそれらの構造物が受けた最大加速度又はそれに相当する加速度を記録するために利用される。
【００２２】
ここで、「最大加速度又はそれに相当する加速度」とするのは、本実施の形態の加速度計１によって記録される加速度は段階的な数値指標で表され、必ずしも精密な最大加速度が記録されるわけではなく概略の加速度であるため、前記表現を使用する。なお、本明細書では、「最大加速度又はそれに相当する加速度」を単に「最大加速度」と呼び、加速度計１によって計測される値を「加速度」と呼ぶ場合がある。
【００２３】
本実施の形態の加速度計１は、図１に示すように、加速度の作用によって直線移動する質量部２と、質量部２に一端が接続され他端は質量部２に対して不動点とされるばね部としての弦巻ばね３と、質量部２に取り付けられるラチェット爪４と、ラチェット爪４に噛み合わされて弦巻ばね３が収縮する力による移動を阻止するラチェット歯部５と、これらを収容する収容ケース１１とを主に備えている。
【００２４】
この収容ケース１１は、例えば直方体状の中空の箱であり、側面は後述する目盛部６が視認可能なようにガラス板や透明なアクリル板によって塞がれている。この収容ケース１１の長手方向が質量部２を直線移動させる移動方向となる。
【００２５】
また、質量部２は、所定の質量ｍに成形された例えば直方体であり、車輪２１，２１によって滑らかに直線移動できるように構成されている。そして、収容ケース１１に収容された質量部２は、収容ケース１１の長手方向に往復運動することができる。
【００２６】
一方、収容ケース１１の底面には、直線状のラチェット歯部５がモノレールのように敷設される。このラチェット歯部５には、上方に突出する直角三角形状の歯形が連続して複数、設けられている。すなわち、ラチェット歯部５の上部には、傾斜面５ａと段差面５ｂとが交互に形成されて歯形になっている。
【００２７】
また、両側の車輪２１，２１に支持された質量部２は、ラチェット歯部５を跨ぐように配置され、ラチェット歯部５に干渉されることなく、ラチェット歯部５の延伸方向に移動することができる。
【００２８】
さらに、質量部２には、ラチェット歯部５に噛み合わせることが可能なラチェット爪４が取り付けられる。このラチェット爪４は、例えばラチェット歯部５の傾斜面５ａに合うような傾斜面４ａと、その傾斜面４ａに交差する直立面４ｂとを有する台形状に成形される。
【００２９】
また、ラチェット爪４は、軸４１を中心に揺動可能に質量部２に取り付けられる。このラチェット爪４の下を向いた傾斜面４ａがラチェット歯部５の上を向いた傾斜面５ａに押し当てられる方向に質量部２が移動する場合は、ラチェット爪４が傾斜面５ａを迫り上がって上方に傾いて段差面５ｂを乗り越えていくので、この方向の質量部２の移動が妨げられることはない。
【００３０】
これに対してラチェット爪４の直立面４ｂがラチェット歯部５の段差面５ｂに押し当てられる方向に質量部２が移動する場合は、ラチェット爪４の直立面４ｂが段差面５ｂに当たって押し戻されるので、この方向の質量部２の移動が阻止される。このため、質量部２は一方向（図１では左方向）にしか移動することができない。
【００３１】
そして、この質量部２の後端、すなわち移動が阻止される方向の端部と収容ケース１１の長手方向の内側端面とが弦巻ばね３で結ばれる。この収容ケース１１の内側端面に固定された弦巻ばね３の端部は、移動可能な質量部２に対して不動点となる。
【００３２】
また、質量部２の後端に一端が接続された弦巻ばね３は、質量部２の移動によって伸びることはできるが、収縮しようとすると、ラチェット爪４とラチェット歯部５とが噛み合って収縮が阻止される。
【００３３】
この質量部２の移動量を目視によって確認できるようにするために、例えばラチェット爪４から上方に向けて指示針６１を突出させる。一方、指示針６１によって指示可能な収容ケース１１の上部には、質量部２の移動範囲に合わせて目盛部６を設ける。
【００３４】
この目盛部６は、移動量そのものを示す目盛りであっても、移動量から換算された加速度を示す目盛りであってもよい。また、目盛りの間隔は、ラチェット歯部５の歯の間隔（段差面５ｂ，５ｂ間隔）に一致させる。
【００３５】
次に、加速度計１を使った最大加速度の記録方法について、図２を参照しながら説明する。
【００３６】
まず、最大加速度を記録したい建物の床などに収容ケース１１を固定して、床と収容ケース１１とが一体に振動するようにする。そして、図２（ａ）に示すように、質量部２を弦巻ばね３側に移動させ、指示針６１が目盛部６の「０」を指す位置にセットする。この位置での弦巻ばね３は、伸縮のいずれも発生しない安定状態であって、質量部２に弦巻ばね３から作用する力はない。
【００３７】
この状態で地震が発生して図２（ｂ）に示すように加速度計１に右向きの加速度ａが作用すると、質量部２は加速度ａによって生じる左向きの慣性力Ｆにより車輪２１，２１を回転させながら左方向に移動する。
【００３８】
この質量部２の左方向の移動は、弦巻ばね３の伸びδによる反力に抵抗しながらおこなわれるが、ラチェット歯部５が左方向の移動の支障になることはない。
【００３９】
ここで、質量ｍの質量部２の移動量δ（＝弦巻ばねの伸び）と加速度ａとの関係は、静的な加速度ａであれば、弦巻ばね３のばね定数ｋを使った力の釣り合い式ｍ×ａ＝ｋ×δから、ａ＝ｋδ／ｍと求めることができる。なお、車輪２１，２１の摩擦抵抗は無視できるほど小さいものとする。
【００４０】
しかしながら、地震時に発生する加速度のように動的に加速度が作用する場合は、次の運動方程式が適用されることになる。
【式１】
【００４１】
【００４２】
この式１に示されるように、左辺の第１項と第２項の影響があるため、静的な加速度が作用する場合のようにａ＝ｋδ／ｍでは正確な値が得られないようにもみえる。しかしながら、予め実験をおこなって質量部２の質量ｍと弦巻ばね３のばね定数ｋとを適切に選定することにより、ａ＝ｋδ／ｍとしても概略の加速度ａを求めることができるようになる。
【００４３】
一方、最大加速度の作用によって質量部２が移動した位置が、図２（ｂ）に示すようにラチェット爪４の直立面４ｂとラチェット歯部５の段差面５ｂとが離隔した位置であれば、直立面４ｂと段差面５ｂとが接触する位置まで弦巻ばね３の復元力によって質量部２は引き戻される。
【００４４】
このように加速度計１によって記録される加速度ａは、ラチェット歯部５の段差面５ｂの間隔に合わせた段階的な値になる。図３は、式１の運動方程式を数値解析することによって、本実施の形態の加速度計１の動作をシミュレーションした結果を示した図である。
【００４５】
この解析は、質量部２の質量ｍ＝40 g（グラム）、弦巻ばね３のばね定数ｋ＝20000 dyn/cm、質量部２の振動における減衰定数ｈ＝0.05、ラチェット歯部５の段差面５ｂの間隔を0.2 cm（作用加速度100 Galの分解能に相当）とし、作用加速度ａ(t)として周期0.4秒の正弦波20波が振幅550 Galまで漸増した後に減衰する波形を入力値にしておこなった。
【００４６】
この図３に示すように、作用加速度が増加すると、加速度計１で記録される加速度も段階的に上がっていくことがわかる。例えば、500 Galまでの加速度をラチェット歯部５の段差面５ｂの間隔によって５段階に区切った場合は、作用加速度の増加に伴って順次、記録される段階が上がっていき、最大加速度550 Galは500 Galに相当する５段目に記録される。
【００４７】
そして、一旦、加速度計１に記録されると、記録された段階の上の段階以上に到達する移動量を生じさせる加速度が作用しない限り、質量部２は移動することがない。例えば、図３に示すように、作用加速度は550 Galに到達した後に減衰していくが、ラチェット歯部５の５段目の記録は下がることはない。
【００４８】
このため、加速度計１を回収したときに指示針６１が指している目盛りが、加速度計１が設置された場所に過去に起きた最大加速度を示していることになる。
【００４９】
また、加速度計１を回収して最大加速度を確認した後に、ラチェット爪４をラチェット歯部５から外すことで、再び加速度計１として使用することができる。
【００５０】
以上で説明した一個の加速度計１を使用した場合は、一方向（図２（ｂ）では右方向）に作用する最大加速度しか記録することができない。そこで、正負の両方向の最大加速度を記録する場合には、図４に示すように、加速度計１とは反対向きにした加速度計１Ａを配置すればよい。
【００５１】
例えば、Ｒ１方向の最大加速度を記録するために加速度計１を配置し、その加速度計１と直線上に並ぶように反対に向けた加速度計１Ａを配置することで、Ｒ１方向と正反対のＬ１方向の最大加速度を記録することができる。
【００５２】
また、図示していないが、Ｒ１方向に平面上で直交する方向、鉛直方向などの最大加速度を記録する場合は、それらの方向に向けた加速度計１，・・・をそれぞれ設置すればよい。
【００５３】
次に、本実施の形態の加速度計１の作用について説明する。
【００５４】
このように構成された本実施の形態の加速度計１は、加速度の作用によって移動する質量部２の移動量をラチェット爪４とラチェット歯部５との噛み合わせにより機械的に記録させる。そして、一旦記録された移動量は、それより小さくなることがなく、その移動量を発生させた加速度よりも大きな加速度が作用したときに限り更新される。
【００５５】
このため、商用電源に接続させるための配線をしなくても、加速度計１が設置された建物や橋梁などの構造物が過去に受けた最大加速度、又はそれに相当する加速度を求めることができる。
【００５６】
例えば、大地震が起きた場合に、建物や橋梁などに設置されていた加速度計１から最大加速度を読み取り、記録された最大加速度を分析することによって、建物に立ち入っても良いかや橋梁が通行可能か否かなどの判断を、迅速におこなうことができる。さらに、地震後の復旧計画を立てるに際しても、記録された最大加速度のデータに基づいて的確な復旧計画を立案することができる。
【００５７】
そして、このような分析などをするにあたって、実際に建物が揺すられた加速度を定量的に知ることができれば、気象庁や公的機関が設置している最寄りの地点の地震計から得られたデータを利用するよりも、はるかに正確な分析が可能となる。
【００５８】
また、加速度計１は、電力供給のための配線が不要のため、設置場所の自由度が高いうえに、単純な機械式の構成であるため屋外や温度差が激しい厳しい環境においても安定して作動させることができる。さらに、本実施の形態の加速度計１は、単純な構成であるため製造コストを抑えることができる。
【００５９】
また、質量部２の移動量又は移動量から換算される加速度の読み取りを可能とする目盛部６を備えていれば、目視によって簡単に最大加速度を把握することができる。
【００６０】
さらに、質量部２の質量ｍと弦巻ばね３のばね定数ｋを組み合わせて質量部２の移動感度を調整したうえで、ラチェット歯部５の歯の間隔及び目盛部６の目盛りの間隔を調整することで、記録される加速度の分解能を規定することができる。例えば、0ｇ（ｇは重力加速度）から2ｇまでの範囲を１０段階に分割する間隔にした場合は、0.2ｇの分解能になる。また、ラチェット歯部５の長さを調整することで、記録可能な加速度の範囲を調整することができる。
【００６１】
さらに、質量部２が移動する移動方向に直線状に延設されたラチェット歯部５と組み合わせることによって、質量部２の移動方向を容易に確定することができ、記録された加速度を正確な方向で入力して上述したような分析をおこなうことができる。
【実施例１】
【００６２】
以下、この実施例１では、前記した実施の形態とは別の実施の形態について図５を参照しながら説明する。なお、前記実施の形態で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。
【００６３】
前記実施の形態では、目視可能な目盛部６を備えた加速度計１，１Ａについて説明したが、実施例１では電気的に移動量を計測する変位計７を備えた加速度用記録計としての加速度計１Ｂについて説明する。
【００６４】
この加速度計１Ｂは、移動量を計測する変位計７に関わる構成以外は、前記実施の形態で説明した加速度計１と同様の構成となっている。そして、変位計７は、スライド式の端子７３と、固定式の端子７２とに接続されている。
【００６５】
これらの端子７２，７３は、収容ケース１１の上部に質量部２の移動方向に向けて直線状に延設された可変抵抗器７１に接続されている。また、スライド式の端子７３は、質量部２に固定されており、質量部２の移動に伴ってスライドする。
【００６６】
そして、変位計７は、端子７２，７３間の電気抵抗の変化を変位量（移動量）として計測する。すなわち、加速度計１Ｂに加速度が作用して質量部２が移動すると、それに伴って端子７３がスライドし、端子７２，７３間の距離が変化することによって端子７２，７３間の電気抵抗が変化する。この電気抵抗の変化を変位計７が移動量に換算する。
【００６７】
また、この変位計７には、図示していないが計測された移動量を記録させる記憶部を備えている。この記憶部には、フラッシュメモリ、ＲＡＭ(Random Access Memory)、ハードディスク、光ディスクなどの記憶媒体が使用できる。
【００６８】
また、変位計７は、インターネットなどの通信ネットワーク７４に接続されており、記憶部に記録された移動量のデータを、逐次、遠隔地に設置された集計装置７５に送信させることができる。
【００６９】
このように、質量部２の移動量を電気的に計測する変位計７を備えていれば、最大移動量の更新記録をその都度、記録させることができるうえに、遠隔での記録の収集も可能になる。
【００７０】
なお、他の構成及び作用効果については、前記実施の形態と略同様であるので説明を省略する。
【実施例２】
【００７１】
以下、この実施例２では、前記した実施の形態及び実施例１とは別の実施の形態について図６を参照しながら説明する。なお、前記実施の形態又は実施例１で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一用語を使用することで詳細な説明は省略する。
【００７２】
実施例２の加速度用記録計としての加速度計８１は、加速度の作用によって直線移動する質量部８２と、質量部８２に一端が接続され他端は質量部８２に対して不動点とされるばね部としての弦巻ばね８３と、質量部８２の側面に取り付けられるラチェット爪８４と、ラチェット爪８４に噛み合わされるラチェット歯部としてのラチェット歯車８５と、これらを収容する直方体箱型の収容ケース８１１とを主に備えている。
【００７３】
この質量部８２には、前記実施の形態で説明した質量部２の車輪２１，２１に代えて、側面に歯車型ピニオン８２１，８２２が回転自在に取り付けられている。
【００７４】
この歯車型ピニオン８２１，８２２は、収容ケース８１１の長手方向に向けて直線状のレールのように架け渡されたラック８２３の歯８２４に噛み合わされる。このため、質量部８２は、歯車型ピニオン８２１が逆回転しない限り、弦巻ばね３の復元力によって引き戻されることがない。
【００７５】
そして、前方の歯車型ピニオン８２１と同じ軸８５１に、ラチェット歯車８５が取り付けられる。すなわち、歯車型ピニオン８２１が一回転すると、同軸のラチェット歯車８５も一回転する。
【００７６】
このラチェット歯車８５が図６のＳ方向に回転する際には、軸８４１によって揺動可能に質量部８２の側面に取り付けられたラチェット爪８４が持ち上げられて、自由に回転することができる。
【００７７】
これに対して、Ｓ方向と逆方向にラチェット歯車８５が回転しようとすると、ラチェット爪８４によって回転が阻止される。すなわち、弦巻ばね８３が伸びる方向に質量部８２が移動する場合はラチェット歯車８５がＳ方向の回転となるため移動が制限されず、弦巻ばね８３が収縮する方向に質量部８２が移動する場合はラチェット歯車８５がＳ方向とは逆方向の回転になるため質量部８２の移動が阻止される。
【００７８】
また、この質量部８２の移動量が目視によって確認できるようにするために、例えば質量部８２の後端から上方に向けて指示針８６１を突出させる。一方、指示針８６１によって指示可能な収容ケース８１１の上部には、質量部８２の移動範囲に合わせて目盛部８６を設ける。
【００７９】
この目盛部８６は、移動量そのものを示す目盛りであっても、移動量から換算された加速度を示す目盛りであってもよい。また、目盛りの間隔は、ラチェット歯車８５の歯の間隔に合わせて設定される。
【００８０】
このように構成された加速度計８１は、ラチェット歯車８５を介在させ、その直径（周長）と歯の間隔を調整することで、記録される加速度の増加ステップ（分解能）を細かく設定することができる。
【００８１】
なお、他の構成及び作用効果については、前記実施の形態又は実施例１と略同様であるので説明を省略する。
【実施例３】
【００８２】
以下、この実施例３では、前記した実施の形態及び実施例１，２とは別の実施の形態について図７を参照しながら説明する。なお、前記実施の形態又は実施例１，２で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一用語を使用することで詳細な説明は省略する。
【００８３】
図７は、実施例３の加速度用記録計としての加速度計９１の上部を切断して斜め上から見た斜視図である。この加速度計９１は、直方体状の箱型の収容ケース９１１に収容される。
【００８４】
また、収容ケース９１１の略中央には、両側面に歯形９５１，９５１が形成された四角柱状のラチェット歯部９５が鉛直に立てられる。そして、このラチェット歯部９５を囲繞する形状に質量部９２が成形される。
【００８５】
この質量部９２は、ラチェット歯部９５を中心に対称形状に成形される。さらに詳細に説明すると、質量部９２は、外形が直方体に成形されるとともに、略中央に直方体状の貫通孔９２１が穿孔される。この貫通孔９２１は、平面視でラチェット歯部９５の断面より僅かに大きな四角形に形成されている。すなわち、質量部９２は、ラチェット歯部９５の長手方向（この実施例３では上下方向）の加速度の作用によってラチェット歯部９５に沿って直線移動することができる。
【００８６】
また、質量部９２には、ラチェット歯部９５の両側の歯形９５１，９５１にそれぞれ噛み合わされるラチェット爪９４，９４がそれぞれ取り付けられている。
【００８７】
そして、ラチェット爪９４，９４が設けられた側の質量部９２の外側面には、ラチェット歯部９５の長手方向（質量部９２の移動方向）と略直交する方向に延設されたばね部としての板ばね９３，９３の一端が接続される。この一対の板ばね９３，９３は、ラチェット歯部９５を中心に対称となる位置にそれぞれ接続される。
【００８８】
また、板ばね９３，９３の他端は、収容ケース９１１の内側面に固定されて不動点となっている。すなわち、質量部９２は、それを挟んだ両側に取り付けられた板ばね９３，９３によって中空に支持されている。
【００８９】
そして、上方向の加速度ａの作用によって質量部９２が水平状態のまま下方向に移動すると、板ばね９３，９３が撓んで上方向の復元力が作用することになる。しかしながら、ラチェット爪９４，９４が歯形９５１，９５１に噛み合うことで、質量部９２の上方向への移動は阻止される。
【００９０】
このように構成された実施例３の加速度計９１は、質量部９２及び板ばね９３，９３がラチェット歯部９５を中心として対称形になっているので、質量部９２の移動の際に偏りが起き難く水平状態を維持したまま移動させることができるため、加速度が正確に記録される。
【００９１】
なお、他の構成及び作用効果については、前記実施の形態又は他の実施例と略同様であるので説明を省略する。
【００９２】
以上、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態又は実施例に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。
【００９３】
例えば、前記実施の形態又は実施例１では、直方体に成形された質量部２を使って説明したが、これに限定されるものではなく、例えばラチェット歯部５を跨ぐような断面視門形形状の質量部であってもよい。
【００９４】
また、前記実施例２では、ラチェット歯車８５及び歯車型ピニオン８２１，８２２を質量部８２の側面に取り付けたが、これに限定されるものではなく、質量部８２の下面に溝を形成してその中に収容させることもできる。
【符号の説明】
【００９５】
１，１Ａ 加速度計（加速度用記録計）
２ 質量部
３ 弦巻ばね（ばね部）
４ ラチェット爪
５ ラチェット歯部
６ 目盛部
１Ｂ 加速度計（加速度用記録計）
７ 変位計
７１ 可変抵抗器
８１ 加速度計（加速度用記録計）
８２ 質量部
８２１ 歯車型ピニオン
８２３ ラック
８３ 弦巻ばね（ばね部）
８４ ラチェット爪
８５ ラチェット歯車
８５１ 軸
８６ 目盛部
９１ 加速度計（加速度用記録計）
９２ 質量部
９２１ 貫通孔
９３ 板ばね（ばね部）
９４ ラチェット爪
９５ ラチェット歯部
９５１ 歯形
ａ 加速度
δ 移動量
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地震や衝撃などによって地面や構造物が振動した際の加速度を記録させるための加速度用記録計に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、地震によって建物が被害を受けたときに、地震時に建物に発生した最大加速度の大きさからその建物の損傷度を判定する方法が知られている（特許文献１など参照）。
【０００３】
この特許文献１には、建物に設置される加速度センサを備えた建物損傷度判定装置が開示されており、この装置によって建物損傷度を判定するに際しては、加速度センサで計測された最大加速度データを使用している。
【０００４】
このような加速度センサは、通常、電力会社などの商用電源から供給される電力によって常時作動させるため、加速度センサを設置する場所まで配線をおこなう必要がある。
【０００５】
一方、特許文献２，３には、計測に電力を必要としない機械式のひずみ計や変位計が開示されている。すなわち、特許文献２，３では、計測をおこなうために常に電力を必要とする特許文献１に開示されているような計測装置のコストなどの課題を挙げ、安価な機械式のひずみ計などを使って地震により構造物に発生した最大ひずみや最大変形を記録させることを提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２００５６号公報
【特許文献２】特開２００８−２１５９６１号公報
【特許文献３】特開２００２−１８８９６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献２，３に開示されている機械式の計測装置は、構造物などに発生した最大のひずみや変位を記録させるためのひずみ計又は変位計であって、構造物などが過去に受けた最大加速度又はそれに相当する加速度を求めることができるものではない。
【０００８】
構造物などが受けた加速度を計測し、その最大値を記録するためには、一般には加速度計とデータ収録機器とを用いたモニタリングがおこなわれるが、それは加速度の時刻歴波形まで含めて精密に計測するものであって、大掛りで高価にならざるを得ない。また、このモニタリングは電源を必要とする構成であるため、地震のようにいつ発生するか予測できない事象に備えるためには、常時稼働させておかなければならず、高いランニングコストと頻度の多い維持管理を要する。
【０００９】
そこで、本発明は、地震などによる振動や衝撃を受けたことによって構造物などに生じた最大加速度又はそれに相当する加速度のみを、無電源又はわずかな電力で計測して記録することが可能な加速度用記録計を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を達成するために、本発明の加速度用記録計は、振動又は衝撃を受けたことによって生じる最大加速度又はそれに相当する加速度を記録させるための加速度用記録計であって、加速度の作用によって直線移動する質量部と、前記質量部に一端が接続され他端は前記質量部に対して不動点とされるばね部と、前記質量部に取り付けられるラチェット爪と、前記ラチェット爪に噛み合わされて前記ばね部が収縮する力による移動を阻止するラチェット歯部とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
ここで、前記質量部の移動量又はその移動量から換算される加速度の読み取りを可能とする目盛部を備えた構成とすることができる。また、前記質量部の移動量を電気的に計測する変位計を備えた構成としてもよい。
【００１２】
さらに、前記ラチェット歯部は、前記質量部の移動方向に向けて直線状に延設される構成とすることができる。また、前記ラチェット歯部は前記質量部に取り付けられる歯車であって、その歯車と同軸で回転する歯車型ピニオンと、その歯車型ピニオンに噛み合わされる前記質量部の移動方向に向けて直線状に延設されるラックとを備えた構成であってもよい。
【００１３】
さらに、前記ラチェット歯部は直線状に延設されて、前記質量部は前記ラチェット歯部を中心に対称形状に成形されるとともに、前記ばね部も前記ラチェット歯部を中心に対称となるように前記質量部に複数、接続される構成とすることもできる。
【発明の効果】
【００１４】
このように構成された本発明の加速度用記録計は、加速度の作用によって移動する質量部の移動量を機械的に記録させる。そして、一旦記録された移動量は、それより小さくなることがなく、その移動量を発生させた加速度よりも大きな加速度が作用したときに限り更新される。
【００１５】
このため、商用電源やバッテリーなどの動力源がなくても、構造物が過去に受けた最大加速度又はそれに相当する加速度を求めることができる。また、電力供給のための配線が不要のため、設置場所の自由度が高いうえに、単純な機械式の構成であるため屋外や温度差が激しい厳しい環境においても安定して作動させることができる。
また、質量部の移動量又は移動量から換算される加速度の読み取りを可能とする目盛部を備えていれば、目視によって簡単に最大加速度を把握することができる。さらに、移動量を電気的に計測する変位計を備えていれば、最大移動量を更新毎に記録させることができるうえに、遠隔での記録の収集も可能になる。
【００１６】
また、質量部が移動する移動方向に直線状に延設されたラチェット歯部と組み合わせることによって、計測された加速度の方向を正確に把握することができる。
【００１７】
さらに、歯車状のラチェット歯部を介在させ、その直径（周長）と歯の間隔を調整することで、記録される加速度の増加ステップ（分解能）を細かく設定することができる。
【００１８】
また、ラチェット歯部を中心として対称形に質量部及びばね部を構成することで、質量部の移動に偏りが起き難く、加速度を正確に記録させることができる。特に、ラチェット歯部を鉛直に立てた場合は、上下方向の加速度を正確に記録させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態の加速度用記録計の構成を示した説明図である。
【図２】（ａ）は加速度用記録計の初期状態を示した図、（ｂ）は振動発生時の加速度用記録計の状態を示した図である。
【図３】入力値となる加速度の波形と加速度用記録計によって記録される最大加速度との関係を説明する図である。
【図４】２方向の最大加速度を記録させるための構成を示した説明図である。
【図５】実施例１の加速度用記録計の構成を示した説明図である。
【図６】実施例２の加速度用記録計の構成を示した説明図である。
【図７】実施例３の加速度用記録計の構成を示すために一部を破断させた斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本実施の形態で説明する加速度用記録計としての加速度計１の構成を説明する側面図である。
【００２１】
この加速度計１は、例えば、ビルや住宅などの建物、橋梁やダムやトンネルなどの土木構造物などの任意の場所に設置され、地震や衝撃などによってそれらの構造物が受けた最大加速度又はそれに相当する加速度を記録するために利用される。
【００２２】
ここで、「最大加速度又はそれに相当する加速度」とするのは、本実施の形態の加速度計１によって記録される加速度は段階的な数値指標で表され、必ずしも精密な最大加速度が記録されるわけではなく概略の加速度であるため、前記表現を使用する。なお、本明細書では、「最大加速度又はそれに相当する加速度」を単に「最大加速度」と呼び、加速度計１によって計測される値を「加速度」と呼ぶ場合がある。
【００２３】
本実施の形態の加速度計１は、図１に示すように、加速度の作用によって直線移動する質量部２と、質量部２に一端が接続され他端は質量部２に対して不動点とされるばね部としての弦巻ばね３と、質量部２に取り付けられるラチェット爪４と、ラチェット爪４に噛み合わされて弦巻ばね３が収縮する力による移動を阻止するラチェット歯部５と、これらを収容する収容ケース１１とを主に備えている。
【００２４】
この収容ケース１１は、例えば直方体状の中空の箱であり、側面は後述する目盛部６が視認可能なようにガラス板や透明なアクリル板によって塞がれている。この収容ケース１１の長手方向が質量部２を直線移動させる移動方向となる。
【００２５】
また、質量部２は、所定の質量ｍに成形された例えば直方体であり、車輪２１，２１によって滑らかに直線移動できるように構成されている。そして、収容ケース１１に収容された質量部２は、収容ケース１１の長手方向に往復運動することができる。
【００２６】
一方、収容ケース１１の底面には、直線状のラチェット歯部５がモノレールのように敷設される。このラチェット歯部５には、上方に突出する直角三角形状の歯形が連続して複数、設けられている。すなわち、ラチェット歯部５の上部には、傾斜面５ａと段差面５ｂとが交互に形成されて歯形になっている。
【００２７】
また、両側の車輪２１，２１に支持された質量部２は、ラチェット歯部５を跨ぐように配置され、ラチェット歯部５に干渉されることなく、ラチェット歯部５の延伸方向に移動することができる。
【００２８】
さらに、質量部２には、ラチェット歯部５に噛み合わせることが可能なラチェット爪４が取り付けられる。このラチェット爪４は、例えばラチェット歯部５の傾斜面５ａに合うような傾斜面４ａと、その傾斜面４ａに交差する直立面４ｂとを有する台形状に成形される。
【００２９】
また、ラチェット爪４は、軸４１を中心に揺動可能に質量部２に取り付けられる。このラチェット爪４の下を向いた傾斜面４ａがラチェット歯部５の上を向いた傾斜面５ａに押し当てられる方向に質量部２が移動する場合は、ラチェット爪４が傾斜面５ａを迫り上がって上方に傾いて段差面５ｂを乗り越えていくので、この方向の質量部２の移動が妨げられることはない。
【００３０】
これに対してラチェット爪４の直立面４ｂがラチェット歯部５の段差面５ｂに押し当てられる方向に質量部２が移動する場合は、ラチェット爪４の直立面４ｂが段差面５ｂに当たって押し戻されるので、この方向の質量部２の移動が阻止される。このため、質量部２は一方向（図１では左方向）にしか移動することができない。
【００３１】
そして、この質量部２の後端、すなわち移動が阻止される方向の端部と収容ケース１１の長手方向の内側端面とが弦巻ばね３で結ばれる。この収容ケース１１の内側端面に固定された弦巻ばね３の端部は、移動可能な質量部２に対して不動点となる。
【００３２】
また、質量部２の後端に一端が接続された弦巻ばね３は、質量部２の移動によって伸びることはできるが、収縮しようとすると、ラチェット爪４とラチェット歯部５とが噛み合って収縮が阻止される。
【００３３】
この質量部２の移動量を目視によって確認できるようにするために、例えばラチェット爪４から上方に向けて指示針６１を突出させる。一方、指示針６１によって指示可能な収容ケース１１の上部には、質量部２の移動範囲に合わせて目盛部６を設ける。
【００３４】
この目盛部６は、移動量そのものを示す目盛りであっても、移動量から換算された加速度を示す目盛りであってもよい。また、目盛りの間隔は、ラチェット歯部５の歯の間隔（段差面５ｂ，５ｂ間隔）に一致させる。
【００３５】
次に、加速度計１を使った最大加速度の記録方法について、図２を参照しながら説明する。
【００３６】
まず、最大加速度を記録したい建物の床などに収容ケース１１を固定して、床と収容ケース１１とが一体に振動するようにする。そして、図２（ａ）に示すように、質量部２を弦巻ばね３側に移動させ、指示針６１が目盛部６の「０」を指す位置にセットする。この位置での弦巻ばね３は、伸縮のいずれも発生しない安定状態であって、質量部２に弦巻ばね３から作用する力はない。
【００３７】
この状態で地震が発生して図２（ｂ）に示すように加速度計１に右向きの加速度ａが作用すると、質量部２は加速度ａによって生じる左向きの慣性力Ｆにより車輪２１，２１を回転させながら左方向に移動する。
【００３８】
この質量部２の左方向の移動は、弦巻ばね３の伸びδによる反力に抵抗しながらおこなわれるが、ラチェット歯部５が左方向の移動の支障になることはない。
【００３９】
ここで、質量ｍの質量部２の移動量δ（＝弦巻ばねの伸び）と加速度ａとの関係は、静的な加速度ａであれば、弦巻ばね３のばね定数ｋを使った力の釣り合い式ｍ×ａ＝ｋ×δから、ａ＝ｋδ／ｍと求めることができる。なお、車輪２１，２１の摩擦抵抗は無視できるほど小さいものとする。
【００４０】
しかしながら、地震時に発生する加速度のように動的に加速度が作用する場合は、次の運動方程式が適用されることになる。
【式１】
【００４１】
【００４２】
この式１に示されるように、左辺の第１項と第２項の影響があるため、静的な加速度が作用する場合のようにａ＝ｋδ／ｍでは正確な値が得られないようにもみえる。しかしながら、予め実験をおこなって質量部２の質量ｍと弦巻ばね３のばね定数ｋとを適切に選定することにより、ａ＝ｋδ／ｍとしても概略の加速度ａを求めることができるようになる。
【００４３】
一方、最大加速度の作用によって質量部２が移動した位置が、図２（ｂ）に示すようにラチェット爪４の直立面４ｂとラチェット歯部５の段差面５ｂとが離隔した位置であれば、直立面４ｂと段差面５ｂとが接触する位置まで弦巻ばね３の復元力によって質量部２は引き戻される。
【００４４】
このように加速度計１によって記録される加速度ａは、ラチェット歯部５の段差面５ｂの間隔に合わせた段階的な値になる。図３は、式１の運動方程式を数値解析することによって、本実施の形態の加速度計１の動作をシミュレーションした結果を示した図である。
【００４５】
この解析は、質量部２の質量ｍ＝40 g（グラム）、弦巻ばね３のばね定数ｋ＝20000 dyn/cm、質量部２の振動における減衰定数ｈ＝0.05、ラチェット歯部５の段差面５ｂの間隔を0.2 cm（作用加速度100 Galの分解能に相当）とし、作用加速度ａ(t)として周期0.4秒の正弦波20波が振幅550 Galまで漸増した後に減衰する波形を入力値にしておこなった。
【００４６】
この図３に示すように、作用加速度が増加すると、加速度計１で記録される加速度も段階的に上がっていくことがわかる。例えば、500 Galまでの加速度をラチェット歯部５の段差面５ｂの間隔によって５段階に区切った場合は、作用加速度の増加に伴って順次、記録される段階が上がっていき、最大加速度550 Galは500 Galに相当する５段目に記録される。
【００４７】
そして、一旦、加速度計１に記録されると、記録された段階の上の段階以上に到達する移動量を生じさせる加速度が作用しない限り、質量部２は移動することがない。例えば、図３に示すように、作用加速度は550 Galに到達した後に減衰していくが、ラチェット歯部５の５段目の記録は下がることはない。
【００４８】
このため、加速度計１を回収したときに指示針６１が指している目盛りが、加速度計１が設置された場所に過去に起きた最大加速度を示していることになる。
【００４９】
また、加速度計１を回収して最大加速度を確認した後に、ラチェット爪４をラチェット歯部５から外すことで、再び加速度計１として使用することができる。
【００５０】
以上で説明した一個の加速度計１を使用した場合は、一方向（図２（ｂ）では右方向）に作用する最大加速度しか記録することができない。そこで、正負の両方向の最大加速度を記録する場合には、図４に示すように、加速度計１とは反対向きにした加速度計１Ａを配置すればよい。
【００５１】
例えば、Ｒ１方向の最大加速度を記録するために加速度計１を配置し、その加速度計１と直線上に並ぶように反対に向けた加速度計１Ａを配置することで、Ｒ１方向と正反対のＬ１方向の最大加速度を記録することができる。
【００５２】
また、図示していないが、Ｒ１方向に平面上で直交する方向、鉛直方向などの最大加速度を記録する場合は、それらの方向に向けた加速度計１，・・・をそれぞれ設置すればよい。
【００５３】
次に、本実施の形態の加速度計１の作用について説明する。
【００５４】
このように構成された本実施の形態の加速度計１は、加速度の作用によって移動する質量部２の移動量をラチェット爪４とラチェット歯部５との噛み合わせにより機械的に記録させる。そして、一旦記録された移動量は、それより小さくなることがなく、その移動量を発生させた加速度よりも大きな加速度が作用したときに限り更新される。
【００５５】
このため、商用電源に接続させるための配線をしなくても、加速度計１が設置された建物や橋梁などの構造物が過去に受けた最大加速度、又はそれに相当する加速度を求めることができる。
【００５６】
例えば、大地震が起きた場合に、建物や橋梁などに設置されていた加速度計１から最大加速度を読み取り、記録された最大加速度を分析することによって、建物に立ち入っても良いかや橋梁が通行可能か否かなどの判断を、迅速におこなうことができる。さらに、地震後の復旧計画を立てるに際しても、記録された最大加速度のデータに基づいて的確な復旧計画を立案することができる。
【００５７】
そして、このような分析などをするにあたって、実際に建物が揺すられた加速度を定量的に知ることができれば、気象庁や公的機関が設置している最寄りの地点の地震計から得られたデータを利用するよりも、はるかに正確な分析が可能となる。
【００５８】
また、加速度計１は、電力供給のための配線が不要のため、設置場所の自由度が高いうえに、単純な機械式の構成であるため屋外や温度差が激しい厳しい環境においても安定して作動させることができる。さらに、本実施の形態の加速度計１は、単純な構成であるため製造コストを抑えることができる。
【００５９】
また、質量部２の移動量又は移動量から換算される加速度の読み取りを可能とする目盛部６を備えていれば、目視によって簡単に最大加速度を把握することができる。
【００６０】
さらに、質量部２の質量ｍと弦巻ばね３のばね定数ｋを組み合わせて質量部２の移動感度を調整したうえで、ラチェット歯部５の歯の間隔及び目盛部６の目盛りの間隔を調整することで、記録される加速度の分解能を規定することができる。例えば、0ｇ（ｇは重力加速度）から2ｇまでの範囲を１０段階に分割する間隔にした場合は、0.2ｇの分解能になる。また、ラチェット歯部５の長さを調整することで、記録可能な加速度の範囲を調整することができる。
【００６１】
さらに、質量部２が移動する移動方向に直線状に延設されたラチェット歯部５と組み合わせることによって、質量部２の移動方向を容易に確定することができ、記録された加速度を正確な方向で入力して上述したような分析をおこなうことができる。
【実施例１】
【００６２】
以下、この実施例１では、前記した実施の形態とは別の実施の形態について図５を参照しながら説明する。なお、前記実施の形態で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。
【００６３】
前記実施の形態では、目視可能な目盛部６を備えた加速度計１，１Ａについて説明したが、実施例１では電気的に移動量を計測する変位計７を備えた加速度用記録計としての加速度計１Ｂについて説明する。
【００６４】
この加速度計１Ｂは、移動量を計測する変位計７に関わる構成以外は、前記実施の形態で説明した加速度計１と同様の構成となっている。そして、変位計７は、スライド式の端子７３と、固定式の端子７２とに接続されている。
【００６５】
これらの端子７２，７３は、収容ケース１１の上部に質量部２の移動方向に向けて直線状に延設された可変抵抗器７１に接続されている。また、スライド式の端子７３は、質量部２に固定されており、質量部２の移動に伴ってスライドする。
【００６６】
そして、変位計７は、端子７２，７３間の電気抵抗の変化を変位量（移動量）として計測する。すなわち、加速度計１Ｂに加速度が作用して質量部２が移動すると、それに伴って端子７３がスライドし、端子７２，７３間の距離が変化することによって端子７２，７３間の電気抵抗が変化する。この電気抵抗の変化を変位計７が移動量に換算する。
【００６７】
また、この変位計７には、図示していないが計測された移動量を記録させる記憶部を備えている。この記憶部には、フラッシュメモリ、ＲＡＭ(Random Access Memory)、ハードディスク、光ディスクなどの記憶媒体が使用できる。
【００６８】
また、変位計７は、インターネットなどの通信ネットワーク７４に接続されており、記憶部に記録された移動量のデータを、逐次、遠隔地に設置された集計装置７５に送信させることができる。
【００６９】
このように、質量部２の移動量を電気的に計測する変位計７を備えていれば、最大移動量の更新記録をその都度、記録させることができるうえに、遠隔での記録の収集も可能になる。
【００７０】
なお、他の構成及び作用効果については、前記実施の形態と略同様であるので説明を省略する。
【実施例２】
【００７１】
以下、この実施例２では、前記した実施の形態及び実施例１とは別の実施の形態について図６を参照しながら説明する。なお、前記実施の形態又は実施例１で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一用語を使用することで詳細な説明は省略する。
【００７２】
実施例２の加速度用記録計としての加速度計８１は、加速度の作用によって直線移動する質量部８２と、質量部８２に一端が接続され他端は質量部８２に対して不動点とされるばね部としての弦巻ばね８３と、質量部８２の側面に取り付けられるラチェット爪８４と、ラチェット爪８４に噛み合わされるラチェット歯部としてのラチェット歯車８５と、これらを収容する直方体箱型の収容ケース８１１とを主に備えている。
【００７３】
この質量部８２には、前記実施の形態で説明した質量部２の車輪２１，２１に代えて、側面に歯車型ピニオン８２１，８２２が回転自在に取り付けられている。
【００７４】
この歯車型ピニオン８２１，８２２は、収容ケース８１１の長手方向に向けて直線状のレールのように架け渡されたラック８２３の歯８２４に噛み合わされる。このため、質量部８２は、歯車型ピニオン８２１が逆回転しない限り、弦巻ばね３の復元力によって引き戻されることがない。
【００７５】
そして、前方の歯車型ピニオン８２１と同じ軸８５１に、ラチェット歯車８５が取り付けられる。すなわち、歯車型ピニオン８２１が一回転すると、同軸のラチェット歯車８５も一回転する。
【００７６】
このラチェット歯車８５が図６のＳ方向に回転する際には、軸８４１によって揺動可能に質量部８２の側面に取り付けられたラチェット爪８４が持ち上げられて、自由に回転することができる。
【００７７】
これに対して、Ｓ方向と逆方向にラチェット歯車８５が回転しようとすると、ラチェット爪８４によって回転が阻止される。すなわち、弦巻ばね８３が伸びる方向に質量部８２が移動する場合はラチェット歯車８５がＳ方向の回転となるため移動が制限されず、弦巻ばね８３が収縮する方向に質量部８２が移動する場合はラチェット歯車８５がＳ方向とは逆方向の回転になるため質量部８２の移動が阻止される。
【００７８】
また、この質量部８２の移動量が目視によって確認できるようにするために、例えば質量部８２の後端から上方に向けて指示針８６１を突出させる。一方、指示針８６１によって指示可能な収容ケース８１１の上部には、質量部８２の移動範囲に合わせて目盛部８６を設ける。
【００７９】
この目盛部８６は、移動量そのものを示す目盛りであっても、移動量から換算された加速度を示す目盛りであってもよい。また、目盛りの間隔は、ラチェット歯車８５の歯の間隔に合わせて設定される。
【００８０】
このように構成された加速度計８１は、ラチェット歯車８５を介在させ、その直径（周長）と歯の間隔を調整することで、記録される加速度の増加ステップ（分解能）を細かく設定することができる。
【００８１】
なお、他の構成及び作用効果については、前記実施の形態又は実施例１と略同様であるので説明を省略する。
【実施例３】
【００８２】
以下、この実施例３では、前記した実施の形態及び実施例１，２とは別の実施の形態について図７を参照しながら説明する。なお、前記実施の形態又は実施例１，２で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一用語を使用することで詳細な説明は省略する。
【００８３】
図７は、実施例３の加速度用記録計としての加速度計９１の上部を切断して斜め上から見た斜視図である。この加速度計９１は、直方体状の箱型の収容ケース９１１に収容される。
【００８４】
また、収容ケース９１１の略中央には、両側面に歯形９５１，９５１が形成された四角柱状のラチェット歯部９５が鉛直に立てられる。そして、このラチェット歯部９５を囲繞する形状に質量部９２が成形される。
【００８５】
この質量部９２は、ラチェット歯部９５を中心に対称形状に成形される。さらに詳細に説明すると、質量部９２は、外形が直方体に成形されるとともに、略中央に直方体状の貫通孔９２１が穿孔される。この貫通孔９２１は、平面視でラチェット歯部９５の断面より僅かに大きな四角形に形成されている。すなわち、質量部９２は、ラチェット歯部９５の長手方向（この実施例３では上下方向）の加速度の作用によってラチェット歯部９５に沿って直線移動することができる。
【００８６】
また、質量部９２には、ラチェット歯部９５の両側の歯形９５１，９５１にそれぞれ噛み合わされるラチェット爪９４，９４がそれぞれ取り付けられている。
【００８７】
そして、ラチェット爪９４，９４が設けられた側の質量部９２の外側面には、ラチェット歯部９５の長手方向（質量部９２の移動方向）と略直交する方向に延設されたばね部としての板ばね９３，９３の一端が接続される。この一対の板ばね９３，９３は、ラチェット歯部９５を中心に対称となる位置にそれぞれ接続される。
【００８８】
また、板ばね９３，９３の他端は、収容ケース９１１の内側面に固定されて不動点となっている。すなわち、質量部９２は、それを挟んだ両側に取り付けられた板ばね９３，９３によって中空に支持されている。
【００８９】
そして、上方向の加速度ａの作用によって質量部９２が水平状態のまま下方向に移動すると、板ばね９３，９３が撓んで上方向の復元力が作用することになる。しかしながら、ラチェット爪９４，９４が歯形９５１，９５１に噛み合うことで、質量部９２の上方向への移動は阻止される。
【００９０】
このように構成された実施例３の加速度計９１は、質量部９２及び板ばね９３，９３がラチェット歯部９５を中心として対称形になっているので、質量部９２の移動の際に偏りが起き難く水平状態を維持したまま移動させることができるため、加速度が正確に記録される。
【００９１】
なお、他の構成及び作用効果については、前記実施の形態又は他の実施例と略同様であるので説明を省略する。
【００９２】
以上、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態又は実施例に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。
【００９３】
例えば、前記実施の形態又は実施例１では、直方体に成形された質量部２を使って説明したが、これに限定されるものではなく、例えばラチェット歯部５を跨ぐような断面視門形形状の質量部であってもよい。
【００９４】
また、前記実施例２では、ラチェット歯車８５及び歯車型ピニオン８２１，８２２を質量部８２の側面に取り付けたが、これに限定されるものではなく、質量部８２の下面に溝を形成してその中に収容させることもできる。
【符号の説明】
【００９５】
１，１Ａ 加速度計（加速度用記録計）
２ 質量部
３ 弦巻ばね（ばね部）
４ ラチェット爪
５ ラチェット歯部
６ 目盛部
１Ｂ 加速度計（加速度用記録計）
７ 変位計
７１ 可変抵抗器
８１ 加速度計（加速度用記録計）
８２ 質量部
８２１ 歯車型ピニオン
８２３ ラック
８３ 弦巻ばね（ばね部）
８４ ラチェット爪
８５ ラチェット歯車
８５１ 軸
８６ 目盛部
９１ 加速度計（加速度用記録計）
９２ 質量部
９２１ 貫通孔
９３ 板ばね（ばね部）
９４ ラチェット爪
９５ ラチェット歯部
９５１ 歯形
ａ 加速度
δ 移動量
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動又は衝撃を受けたことによって生じる最大加速度又はそれに相当する加速度を記録させるための加速度用記録計であって、
加速度の作用によって直線移動する質量部と、
前記質量部に一端が接続され他端は前記質量部に対して不動点とされるばね部と、
前記質量部に取り付けられるラチェット爪と、
前記ラチェット爪に噛み合わされて前記ばね部が収縮する力による移動を阻止するラチェット歯部とを備えたことを特徴とする加速度用記録計。
【請求項２】
前記質量部の移動量又はその移動量から換算される加速度の読み取りを可能とする目盛部を備えていることを特徴とする請求項１に記載の加速度用記録計。
【請求項３】
前記質量部の移動量を電気的に計測する変位計を備えていることを特徴とする請求項１に記載の加速度用記録計。
【請求項４】
前記ラチェット歯部は、前記質量部の移動方向に向けて直線状に延設されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の加速度用記録計。
【請求項５】
前記ラチェット歯部は前記質量部に取り付けられる歯車であって、その歯車と同軸で回転する歯車型ピニオンと、その歯車型ピニオンに噛み合わされる前記質量部の移動方向に向けて直線状に延設されるラックとを備えたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の加速度用記録計。
【請求項６】
前記ラチェット歯部は直線状に延設されて、前記質量部は前記ラチェット歯部を中心に対称形状に成形されるとともに、前記ばね部も前記ラチェット歯部を中心に対称となるように前記質量部に複数、接続されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の加速度用記録計。
【請求項１】
振動又は衝撃を受けたことによって生じる最大加速度又はそれに相当する加速度を記録させるための加速度用記録計であって、
加速度の作用によって直線移動する質量部と、
前記質量部に一端が接続され他端は前記質量部に対して不動点とされるばね部と、
前記質量部に取り付けられるラチェット爪と、
前記ラチェット爪に噛み合わされて前記ばね部が収縮する力による移動を阻止するラチェット歯部とを備えたことを特徴とする加速度用記録計。
【請求項２】
前記質量部の移動量又はその移動量から換算される加速度の読み取りを可能とする目盛部を備えていることを特徴とする請求項１に記載の加速度用記録計。
【請求項３】
前記質量部の移動量を電気的に計測する変位計を備えていることを特徴とする請求項１に記載の加速度用記録計。
【請求項４】
前記ラチェット歯部は、前記質量部の移動方向に向けて直線状に延設されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の加速度用記録計。
【請求項５】
前記ラチェット歯部は前記質量部に取り付けられる歯車であって、その歯車と同軸で回転する歯車型ピニオンと、その歯車型ピニオンに噛み合わされる前記質量部の移動方向に向けて直線状に延設されるラックとを備えたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の加速度用記録計。
【請求項６】
前記ラチェット歯部は直線状に延設されて、前記質量部は前記ラチェット歯部を中心に対称形状に成形されるとともに、前記ばね部も前記ラチェット歯部を中心に対称となるように前記質量部に複数、接続されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の加速度用記録計。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１９８０５６（Ｐ２０１２−１９８０５６Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１８日（２０１２．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６１０７２（Ｐ２０１１−６１０７２）
【出願日】平成２３年３月１８日（２０１１．３．１８）
【出願人】（０００２０６２１１）大成建設株式会社 (1,602)
【公開日】平成２４年１０月１８日（２０１２．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１８日（２０１１．３．１８）
【出願人】（０００２０６２１１）大成建設株式会社 (1,602)
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