JPH02147907A - 管埋設における推進方向計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、例えば上、下水道あるいは電線等の地中埋
設管を推進工法により埋設するときに推進方向の偏位な
計測する推進方向計測装置に関するものである。

［従来の技術］ 推進工法により地山を掘削して上、下水道等の管を埋設
するときには、発進立坑から到達立坑に至る坑道の位置
を測定して掘進機を正しい推進方向に修正して掘削する
ことが必要である。

従来、埋設管の推進方向を計測する方法としては、大口
径で作業者が入れる場合は、通常のトランシットあるい
はレーザトランシットを使用した光学的計測方法が用い
られている。

この光学的計測方法を作業者が入れない小口径の埋設管
に適用すると、通常のトランシットを使用した場合はト
ランシットでターゲットを視認するための距離が短く、
計測できろ推進長は５０ｍ程度であった。また、レーザ
トランシットを使用した場合は、レーザビームのスポッ
ト径が１５０　ｍ遠方で約１０ｍ　ｍ程度となるため、
その中心位置を自分量で割出さなければならず、計測で
きる推進長は１００ｍ程度と限られていた。さらに、ト
ランシットあるいはレーザトランシットを使用した方法
は、見通しがきかない曲折した小口径埋設管の推進方向
を計測することが困難であった。

そこでこのような曲折した小口径埋設管の推進方向を長
い距離にわたり計測するための光学的計測装置が例えば
特開昭６１−２１９８２７号公報に開示されている。

第６図は特開昭６１−２１９８２７号公報に開示された
計測装置を示す０図に示すように計測装置は連結手段３
０を介して相互に見通せる範囲内の一定距離を保つよう
に連結されたレーザビーム発射手段３１と受光手段３２
及び受光手段３２に設けられた距離検出手段３３とを有
する。なお、３４はレーザビーム発射手段３１の前部に
連結された自走式駆動部である。

第７図はこの計測装置の使用状態を示し、発進立坑３５
を基点として掘進機３６により掘削し、その掘削にした
がって発進立坑３５から推進管３７が押込まれている。

計測装置のレーザビーム発射手段３１と受光手段３２は
車輪４０により、推進管３７内に固定されたパイプ状の
ガイド３９の内壁に沿って移動できるようになっている
。そして、計測装置を順次移動させながら、レーザビー
ム発射手段３１からレーザビームを出射し、このレーザ
ビームの受光手段３２における受光点と受光手段３２の
中心点との偏位量を測定し、この偏位量と距離検出手段
３３とで検出した移動距離によりガイド３９の曲折状況
を検出して推進方向を計測している。

また、小口径の埋設管の推進方向を測定する方法として
、推進管の先端部に設けた発進コイルから送信した電磁
波を地上の受信コイルで受信する電磁波式あるいはジャ
イロスコープや磁気式計測器を推進管内で移動して非光
学的に推進方向を測定する方法も用いられている。

［発明が解決しようとする課題］ 上記従来のレーザビーム発射手段３１と、受光手段３２
を連結した計測装置においては、レーザビーム発射手段
３１と受光手段３２の見通しがきかないとき、例えばガ
イド３９内に泥水が入っているときには計測することが
できず、あるいは推進管が小さな曲率で曲折していると
きは推進方向が測定できないと共に、レーザビーム発射
手段等の装置が高価となる短所があった。

また、電磁波式の場合は間接測定であるため、直接測定
と比べて測定誤差が大となる短所があった。

また、ジャイロ式の場合は、装置が複雑となり計測装置
自体が高価になるという短所があり、磁気式計測器を使
用する場合は、計測器周囲に磁性体があると測定誤差が
大となり推進方向が測定できないという短所があった。

この発明はかかる短所を解決するためになされたもので
あり、簡単な構造で推進管の内部状況や曲折曲率の大小
にかかわらず高精度に推進方向を計測することができる
推進方向計測装置を得ることを目的とするものである。

［課題を解決するための手段］ この発明に係る推進方向計測装置は、推進方向と平行な
面に連結棒を固定した前ガイドブロックと、この前ガイ
ドブロックの連結棒固定面に対して垂直な面で推進方向
と平行な而に連結棒を固定した後ガイドブロックと、上
記各連結棒の他端部な互いに垂直な面に回動できるよう
に支持した関節ブロックと、上記各連結棒側面と一定間
隔を隔てて関節ブロックに固定された変位センサと、各
変位センサから出力する変位信号を受けて推進方向を算
出する信号処理部とを備えたことを特徴とする。

［作用］ この発明においては、推進管に倣う前ガイドブロックと
後ガイドブロックの互いに垂直な面に固定した連結棒な
関節ブロックにそれぞれ回動できように支持し、この回
動できる各連結棒の変位を関節ブロックに固定した変位
センサで計測することにより推進方向に対して垂直な２
方向の偏位な検出する。したがって、前記課題を解決す
ることができる。

［実施例］ 第１図はこの発明の一実施例の検出部を示す斜視図であ
る０図において１は直方体からなる前ガイドブロック、
２は面ガイドブロック１の後段に設けられた直方体から
なる関節ブロック、３は関節ブロック２の後段に設けら
れた直方体からなる後ガイドブロックである。４は前ガ
イドブロック１の推進方向Ｚと平行なＸ７面５に一端が
固定された連結棒であり、連結棒４は変形をしない剛体
からなり他端は関節ブロック２のＸ２面６に対して回動
できるように回転軸７で支持されている。

８は連結棒４の回転軸７から所定距離Ｌ、例えばＬ＝３
０ｍｍだけ離れた側面に所定間隔Ｄ、例えば１、ｆｌ　
ｍｍ隔てて固定された非接触形の変位センサであり、非
接触形の変位センサ８は例えば高周波コイルを使用した
インダクタンス形変位センサが用いられている。９は変
位センサ８を関節ブロック２に固定する固定部材である
。

１０は後ガイドブロック３の推進方向Ｚと平行なＹＺ面
１１に一端が固定された連結棒であり、この連結棒１０
の他端部は関節ブロック２のＹＺ面１２に対して回転軸
１３で支持されている。この連結棒ｌＯの回転軸重３か
ら所定距離■−だけ離れた側面と所定間隔りだけ隔てて
変位センサ１４が固定部材１５に固定されている。

第２図は上記のように構成された検出部１６の使用状態
を示す断面図である０図に示すように、発進立坑３５を
基準として掘削機３６により地山３８の先端を掘削し、
掘削にしたがって発進立坑３５から推進管３７が押込ま
れ、推進管３７内に検出部１６が配設される。この推進
管３７内に対する検出部１６の配設は、第３図のＵ断面
図に示すように前ガイドブロックｌをセンタリング装置
１７に取付け、同じく後ガイドブロック３をセンタリン
グ装置１８に取付け、センタリング装置ｔ’ｙ、ｔｓの
車輪１９を推進管３７の内壁に倣はせるようになってい
る。そして検出部１６の各変位センサ８．１４と信号処
理部２０との間はワイヤ２１で接続されている。

上記のように構成された推進方向計測装置において、推
進管３７の管路中心が設計中心からずれて、例えば前ガ
イドブロックｌがＸ軸方向に偏位すると、連結棒４が回
転軸７を中心に回動する。

このため連結棒４と変位センサ８との初期間隔りが変化
する。この変化量を変位センサ８で検出することにより
助ガイドブロックｌのＸ軸方向の偏位な検出することが
できる。

また、府ガイドブロックｌがＹ軸方向に偏位すると、面
ガイドブロックｌに固定された連結棒４は回動せず、後
ガイドブロック３に固定された連結棒ｌＯが回転軸１３
を中心にして回動する。このため連結棒１０と変位セン
サ１４との初期間隔りが変化するから、この変化量を変
位センサ１４で検出することによりＹ軸方向の偏位な検
出することができる。

このように関節ブロック２の互いに垂直な面に取付けら
れた変位センサ８．１４により後ガイドブロック３に対
する前ガイドブロックｌのＸ軸方向とＹ軸方向の偏位な
検出することができるから、Ｘ軸方向とＹ軸方向の各偏
位を合成することにより推進方向と垂直な全ての偏位な
検出することができる。

この前ガイドブロック１のＸ軸方向とＹ軸方向の偏位な
測定するために、例えば第４図に示すように測定範囲が
０〜２．０ｍｍで出力電圧がＯＮ１Ｎ１０Ｏ０の特性を
有する変位センサ８，１４を使用して、回転軸７．１３
から変位センサ８，１４の中心までの距ｆｉＬを３０ｍ
ｍとし、初期間隔りを１．０　ｍｍとした状態で前ガイ
ドブロック１がＸ軸方向に０．０１ｒａｄ変化したとす
ると、この前ガイドブロックｌの角度変化により連結棒
４が回転軸７を中心に回動して、回転軸７の側面と変位
センサ８との間隔は約１）、３ｍｍ変化する。このため
初期間隔Ｄ　＝　１．０　Ｉｍｍのときの変位センサ８
の出力電圧５００ｍＶは３５０ｍＶに変化する。この出
力電圧の変化量は間隔りの変化量に比例しているため、
変位センサ８の出力電圧を検出することにより、間隔り
の変化量を得ることができる。

そして、変位センサ８．１４の分解能がフルスケールに
たいして０．０５％であるとすると、第４図に示した特
性の変位センサ８．１４を用いると最小測定限度は出力
電圧にして０．５ｍＶとなり、間隔りの変化はｌ　Ｘ　
Ｉ　Ｏ−’ｍ＋＊まで測定することができる、したがっ
て距ｆｉＬが３０ｆｆｌＩ１１の場合に前ガイドブロッ
クｌが角度０．０００１ｒａｄ変化したときの間隔りの
微小変化量ΔＤ＝３ＸＩＯ−’ｍｎ＋は充分に測定する
ことができる。

このようにして、前ガイドブロックｌの偏位角度を求め
ることができるから、例えば第５図に示すように曲率半
径Ｒで曲折している推進管の場合第１移設点　Ｐ、の偏
位角θ１を計測すると、この偏位角θ、と基準点Ｐ０か
ら第１移設点Ｐ＋までのスパンｌとから、曲折開始点ｐ
　（ｏ、ｏ）を基準とした第１移設点Ｐ、の座標（ｘ＋
　、　３’＋　）と、設計中心２３から管路中心２４に
対する偏差ｄ１を次式で求めることができる。

ｘ＋＝　　ｔｃｏｓ　　θ　３−ノ、／：　　　　　　
　　−−−・　　　　（１）ｙ＋＝７ｓｉｎθ、　　　
　　　　−−−−（２）ｄ＋　＝Ｒ−［ｘ、”　＋　（
Ｒ−ｙ＋）”　］　””　　（３）なお、Ａｒｔは基準
点Ｐ、から点Ｐまでの距離である。

以下、この偏位角θ、の正弦、余弦を用いて、信号処理
部２０で繰返し計算することにより順次第２移設点Ｐ＊
　　（ｘｚ　、　ｙｌ　）から到達立坑までの設計中心
に対する管路中心の偏差が求められ、許容変位近傍にな
ったときは推進方向をすぐに修正することができる。

この偏位角θｉの計測に際して、変位センサ８．１４の
測定許容誤差等により角度誤差が生じるが、変位角θｉ
により生じる間隔りの変化を直接変位センサ８，１４で
測定しているために、角度誤差は例えば±０．０００１
ｒａｄ程度に押えることができる。このため発進立坑か
ら到達立坑までが直線３００ｍで構成されている場合、
あるいは曲率半径６００ｍで円弧長３００ｍで構成され
ている場合に発生する誤差の合計を計算すると、上記実
施例によりｌスパンに角度誤差が±０．０００１ｒａｄ
ある場合には約±０．０１３　ｍ程度となり、高精度に
推進方向を計測することができる。

なお、上記実施例は互いに垂直な面に変位センサ８，１
４を取付けた関節ブロック２を１個設けた場合について
説明したが、この関節ブロック２を例えば５個、１０個
と連結することにより２発生する測定誤差を互いに相殺
して、合計誤差をより小さくすることができ、測定精度
をより高めることができる。

［発明の効果］ この発明は以上説明したように、推進管に倣う前ガイド
ブロックと後ガイドブロックの互いに垂直な面に固定し
た連結棒な関節ブロックにそれぞれ回動できるように支
持し、この回動できる各連結棒先端の変位量を非接触形
の変位センサで測定して推進方向の偏位を直接水めるよ
うにしたから、推進距離が長い場合、見通しがきかない
場合、あるいは推進管内に泥水等が入っている場合であ
っても高精度に推進方向を計測することができる。

さらに、装置が簡単な構造であるから、装置自体の価格
を低減することができ、各種の地中埋設管に適用するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例の検出部を示す斜視図、第２
図は上記検出部の使用状態を示す断面図、第３図は上記
検出部の推進管内における配置を示す縦断面図、第４図
は変位センサの変位量に対する出力電圧の一例を示す特
性図、第５図は上記実施例の動作を示す説明図、第６図
は従来例を示す縦断面図、第７図は従来例の使用状態を
示す縦断面図である。 ｌ・・・・前ガイドブロック、２・・関節ブロック、３
・・・・後ガイドブロック、４．１０・・・・連結棒、
７．１３・・・・回転軸、８．１４・・・・変位センサ
、１７．１８・・・・センタリング装置、２０・・・・
信号処理部、３７・・・・推進管。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 推進方向と平行な面に連結棒を固定した前ガイドブロッ
   クと、該前ガイドブロックの連結棒固定面に対して垂直
   な面で、推進方向と平行な面に連結棒を固定した後ガイ
   ドブロックと、上記各連結棒の他端部を互いに垂直な面
   に回動できるように支持した関節ブロックと、上記各連
   結棒側面と一定間隔を隔てて上記関節ブロックに固定さ
   れた変位センサと、該変位センサから出力する変位信号
   を受けて推進方向を算出する信号処理部とを備えたこと
   を特徴とする管理設における推進方向計測装置。