JP5584911B2 - 孔路計測装置 - Google Patents

Description

本発明は、孔路計測装置に関し、特に、複数の球体をケーブルで接続してなるプローブを用いる場合に、各球体間をケーブルとは独立した線体で接続することにより、Ｌ字管路を通過する時の検出範囲オーバーを防止するための新規な改良に関する。

従来、用いられていた孔路計測装置としては、例えば、特許文献１に示されるように、車輪を有するプローブをケーブルで往復移動させる構成、及び、図５で示される棒状のプローブ１の構成、が採用されており、このプローブ１内には、ジャイロ及び加速度計からなる孔計測センサ２が内蔵されている。

前述のプローブ１は、図６及び図７で示されるように、掘削又は鉄管等の孔路３内において、ケーブル４で巻き取ることにより、測長器５、ケーブル巻き取り機６及びパソコン７を用いて孔路３の形状等の計測を行うように構成されている。

前記プローブ１は、図７に示されるように構成され、孔計測センサ２のジャイロ２ａと加速度計２ｂからの検出信号２Ａ、２Ｂは、Ａ／Ｄ変換機１１及び通信回路１２からなる電子回路部１０に入力され、パソコン７の通信回路１３を経て演算・表示記録部１４においてデータの演算及び記録が行われ、孔路３の孔曲がり計測が行われる。

前述の孔路計測装置は、以上のように構成されているため、孔路が大径の掘削路、大径管路等の場合には、車輪付きの長手形状もしくは棒状のプローブでも問題なく孔路計測を行うことができるが、例えば、エネルギー管路等の曲折した細い管路においては、９０°のＬ字管路であることが多く、前述の従来構成の孔路計測装置では、このＬ字管路を通過することができず、計測は困難であった。

また、前述のＬ字管路でも孔路計測を可能とするために、本出願人が出願中（特願２００９−１３５３６０号）である複数の球体からなるプローブを用いた孔計測装置の構成を挙げることができる。
すなわち、図８に示されるように、プローブ１は、ケーブル１１で直列に接続された複数の球体２０が設けられ、各球体２０のうち、中央Ａに位置する球体２０には、ジャイロ２ａ及び加速度計２ｂからなる孔計測センサ２が内蔵され、この中央Ａに位置する球体２０の両側Ｂに位置する各球体２０内には、前記孔計測センサ２からの検出信号２Ａ、２Ｂを処理するための電子回路部１０が内蔵されている。

前記両側Ｂに位置する球体２０の両外側Ｃ、すなわち、５個の球体１０の両側の最も外側の前記両外側Ｃに位置する各球体２０内には、前記電子回路部１０の一部の電子回路部１０又は重り１０ａ又は前記電子回路部１０と重なり１０ａが内蔵されている。

前述の図１の複数の球体２０からなるプローブ１を用いた場合、前記ケーブル１１がケーブル巻き取り機６で巻き取られることにより、図６で示されるように、孔路３内の曲折形状に沿って移動し、孔路３の曲折形状及び長さのデータを孔計測センサ２で計測して電子回路部１０で信号処理することができる。
従って、プローブ１を形成する各球体１０は、直角に曲折する孔路３内でも、孔路３に沿って移動することができる。

特開２００７−２０６０２５号公報

従来の孔路計測装置は、以上のように構成されていたため、次のような課題が存在していた。
すなわち、プローブが複数の球体で構成されているため、球体が入ることができる孔路であれば検出可能であるが、各球体間に設けられたケーブルは、各球体を直列に接続する機能だけではなく、各球体間の信号データの伝送機能も兼ねているため、運用中に各ケーブルにかかる力によって塑性変形が発生し、断線等の可能性があった。
また、孔路の形状が図９で示されるように直角型のＬ字管路３０であった場合、このＬ字管路３０を通過する際に、Ｌ字管路３０の内側角部３１に沿って各球体２０が直角に曲がり、孔計測センサ２を有する球体２０も図９のように直角に曲るため、球体２０内の孔計測センサ２の検出可能角速度範囲を超える角速度が印加されることになり、検出誤差が大、又は、検出不能となっていた。

本発明による孔路計測装置は、少なくともジャイロ及び加速度計を内蔵したプローブを曲折自在なケーブルで接続し、前記ジャイロ及び加速度計からなる孔計測センサを有する前記プローブで孔路を計測するようにし、前記孔路計測センサは前記プローブを形成する中央球体、一対の両側球体及び一対の両外側球体よりなる球体の中央に位置する１個の前記中央球体の中に設けられ、前記各球体は、前記ケーブルと、前記ケーブルとは独立し曲折自在で弾性と剛性を有して弾性変形し、かつ、直線状の線体と、によって互いに接続され、前記ケーブルは前記孔計測センサの信号データの伝送に用いられる孔路計測装置において、電子回路部又は重りは、前記孔計測センサが内蔵されている前記中央球体の両側に位置する一対の両側球体内に設けられ、前記各両側球体の両外側に位置する一対の両外側球体内には電子回路又は重りが設けられ、前記中央、両側及び両外側球体は、前記孔路のＬ字管路では、前記Ｌ字管路の断面でみて内側角部を前記中央球体が曲がった後は前記各球体の外周面が前記Ｌ字管路の断面でみて内側壁に接することなく、かつ、前記Ｌ字管路の断面でみて外側壁に接しつつ移動することにより、前記孔計測センサの検出可能角速度範囲内での計測ができる構成である。

本発明による孔路計測装置は、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。
すなわち、少なくともジャイロ及び加速度計を内蔵したプローブを曲折自在なケーブルで接続し、前記ジャイロ及び加速度計からなる孔計測センサを有する前記プローブで孔路を計測するようにし、前記孔路計測センサは前記プローブを形成する中央球体、一対の両側球体及び一対の両外側球体よりなる球体の中央に位置する１個の前記中央球体の中に設けられ、前記各球体は、前記ケーブルと、前記ケーブルとは独立し曲折自在で弾性と剛性を有して弾性変形し、かつ、直線状の線体と、によって互いに接続され、前記ケーブルは前記孔計測センサの信号データの伝送に用いられる孔路計測装置において、電子回路部又は重りは、前記孔計測センサが内蔵されている前記中央球体の両側に位置する一対の両側球体内に設けられ、前記各両側球体の両外側に位置する一対の両外側球体内には電子回路又は重りが設けられ、前記中央、両側及び両外側球体は、前記孔路のＬ字管路では、前記Ｌ字管路の断面でみて内側角部を前記中央球体が曲がった後は前記各球体の外周面が前記Ｌ字管路の断面でみて内側壁に接することなく、かつ、前記Ｌ字管路の断面でみて外側壁に接しつつ移動することにより、前記孔計測センサの検出可能角速度範囲内での計測ができる構成としたことにより、プローブの各球体間のケーブルの他に弾性変形する線体が設けられているため、Ｌ字管路の内側角部を通過する際の軌跡のＲ、すなわち、曲率半径を従来よりも大きくすることができる。
従って、Ｌ字管路の内側角部を球体が通過する時に、前記線体の剛性によって球体の姿勢変化が緩慢なＲ、すなわち、回転半径の軌跡となり、孔計測センサの検出可能範囲オーバーとなることを防止し、Ｌ字管路の孔路を確実に計測することができる。
また、前記ケーブル及び線体は、直線状に形成されていることにより、曲折時の弾性を十分に得ることができる。
また、前記各球体のうち、中央に位置する前記球体に前記孔計測センサが設けられていることにより、プローブがＬ字管路で曲折する時に、前後進の何れの場合でも大きいＲの軌跡を得ることができる。
また、前記各球体のうち、前記中央に位置する前記球体以外の他の球体の全て又は一部には、電子回路部又は重りが設けられていることにより、プローブ内に十分な電子回路部を搭載すると共に、重りを搭載することができることにより、管路内におけるプローブの良好な追随性を得ることができる。

本発明による孔路計測装置のプローブを示す構成図である。 図１の要部を示す拡大構成図である。 図２の他の形態を示す構成図である。 本発明によるプローブがＬ字管路内を通過する時の状態を示す説明図である。 従来の孔路計測装置のプローブを示す半断面図である。 従来の孔曲がり計測装置を示す全体構成図である。 図６の装置のブロック図である。 従来のプローブを示す構成図である。 図８のプローブがＬ字管路を通過する状態を示す説明図である。

本発明は、複数の球体をケーブルで接続してなるプローブを用いる場合に、各球体間を信号データ伝送用のケーブルとは独立した線体で接続することにより、Ｌ字管路を通過する時の検出範囲オーバーを防止するようにした孔路計測装置を提供することを目的とする。

以下、図面と共に本発明による孔路計測装置の好適な実施の形態について説明する。
尚、従来例と同一又は同等部分には、同一符号を付して説明する。
また、孔曲がり計測装置１５、孔計測センサ２（ジャイロ２ａ、加速度計２ｂ）、電子回路部１０及びパソコン７等については、図６、図７及び図８の構成を援用し、本発明の実施例には記載していない。

図１は本発明によるプローブ１を示しており、図８の従来構成と同一部分には同一符号を付している。
すなわち、図１におい
てプローブ１は、中央球体２０Ａ、両側球体２０Ｂ及び両外側球体２０Ｃよりなる５個構成の球体２０より構成され、リード線等のケーブル１１で互いに接続され、このケーブル１１によって信号データ等の電気信号の送受の伝送ができるように構成されている。

孔路３内に位置するプローブ１の球体２０は、その中央(A)に位置する中央球体２０Ａ内にジャイロ２ａ及び加速度計２ｂを備えた孔計測センサ２が設けられ、この中央(A)の両側(B)に位置する一対の両側球体２０Ｂ内には、電子回路部１０又は重り１０ａが設けられ、前記両側(B)の外側(C)に位置する一対の両外側球体２０Ｃ内には、電子回路部１０又は重り１０ａが設けられている。

前記各球体２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ間を接続するケーブル１１は、各球体２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ内の各電子回路部１０と孔計測センサ２を電気的に接続するために設けられており、このケーブル１１のみでは各球体２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃを移動させるには強度が十分ではなく、そのために、各球体２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ間をケーブル１１とは独立した線体４０で各々接続し、プローブ１として球体２０を移動させる場合の機械的安定性を得るように構成されている。

前記線体４０は、曲折自在に構成された弾性状の金属線又は樹脂線よりなり、図１及び図２の構成においては、前記ケーブル１１と共に直線状に形成されて互いに並設されている。
図３の他の形態においては、線体４０が直線状に形成されると共に、この線体４０の周囲にケーブル１１が螺旋状（曲線状）に巻き付くように設けられており、プローブ１を移動させる時は、ケーブル１１に負担がかからない状態で線体４０のみで移動させることができる。

次に、前述の構成によるプローブ１を用いて図６及び図７で示される孔曲がり計測装置１５を使用する場合について説明する。
まず、図６に示されるように孔路３内でプローブ１をケーブル巻き取り機６によって、線体４０とケーブル１１を同時に巻き取ることにより、図４に示されるように、線体４０が運用中において、これにかかる力に応じてその弾性が変形するような材質、例えば、ピアノ線等を採用していることにより、Ｌ字管路３０の断面でみて内側角部３１を通過する前記中央球体２０Ａの軌跡のＲすなわち曲率半径が従来よりも大となり、この中央球体２０Ａ内の孔計測センサ２の姿勢変化も従来よりも緩慢なものとなることにより、孔計測センサ２の検出可能角速度範囲内での計測が可能となる。

すなわち、前記Ｌ字管路３０をプローブ１の中央球体２０Ａが曲がる場合、図９の従来構成においては、内側角部３１の壁形状に沿って壁３１ａに接触した状態で直角状に曲がっていたが、本発明においては、図４のように、断面でみて内側角部３１を中央球体２０Ａが曲がった後は、中央球体２０Ａの外周面が断面でみて内側壁３１ａに接することなく、かつ、Ｌ字管路３０の断面でみて外側壁３１ｂに接しつつ移動することができる。

本発明による孔路計測装置は、Ｌ字管路だけではなく、球体の直径を大きくすることにより、トンネル等への適用も可能である。

１ プローブ
２ 孔計測センサ
２ａ ジャイロ
２ｂ 加速度計
３ 孔路
１０ 電子回路部
１０ａ 重り
１１ ケーブル
２０ 球体
２０Ａ 中央球体
２０Ｂ 両側球体
２０Ｃ 両外側球体
３０ Ｌ字管路
３１ 内側角部
３１ａ 内側壁
３１ｂ 外側壁
４０ 線体
Ａ 中央
Ｂ 両側
Ｃ 両外側

Claims (1)

1. 少なくともジャイロ(2a)及び加速度計(2b)を内蔵したプローブ(1)を曲折自在なケーブル(11)で接続し、前記ジャイロ(2a)及び加速度計(2b)からなる孔計測センサ(2)を有する前記プローブ(1)で孔路(3)を計測するようにし、
   前記孔路計測センサ(2)は前記プローブ(1)を形成する中央球体(20A)、一対の両側球体(20B)及び一対の両外側球体(20C)よりなる球体(20)の中央(A)に位置する１個の前記中央球体(20A)の中に設けられ、前記各球体(20A,20B,20C)は、前記ケーブル(11)と、前記ケーブル(11)とは独立し曲折自在で弾性と剛性を有して弾性変形し、かつ、直線状の線体(40)と、によって互いに接続され、前記ケーブル(11)は前記孔計測センサ(2)の信号データの伝送に用いられる孔路計測装置において、
   電子回路部(10)又は重り(10a)は、前記孔計測センサ(2)が内蔵されている前記中央球体(20A)の両側(B)に位置する一対の両側球体(20B,20B)内に設けられ、前記各両側球体(20B,20B)の両外側(C)に位置する一対の両外側球体(20C,20C)内には電子回路(10)又は重り(10a)が設けられ、前記中央、両側及び両外側球体(20A,20B,20C)は、前記孔路(3)のＬ字管路(30)では、前記Ｌ字管路(30)の断面でみて内側角部(31)を前記中央球体(20A)が曲がった後は前記各球体(20A)の外周面が前記Ｌ字管路(30)の断面でみて内側壁(31a)に接することなく、かつ、前記Ｌ字管路(30)の断面でみて外側壁(31b)に接しつつ移動することにより、前記孔計測センサ(2)の検出可能角速度範囲内での計測ができる構成としたことを特徴とする孔路計測装置。

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