JPH0735152A

JPH0735152A - 角度検出機能付球面継手および管路の曲率測定装置

Info

Publication number: JPH0735152A
Application number: JP17833993A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Suda; 健一須田; Hisahiro Watanabe; 尚浩渡▲邉▼; Akio Takashina; 安喜男高階; Koji Tanaka; 宏司田中
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: NTT Inc
Priority date: 1993-07-19
Filing date: 1993-07-19
Publication date: 1995-02-03
Anticipated expiration: 2017-09-03
Also published as: JP3319529B2

Abstract

(57)【要約】【目的】小型にして２軸間の角度を検出可能であり、
２軸間がそれぞれ回転可能な構造を有する角度検出機能
付球面継手を提供することを目的とする。【構成】雄部材３と雌部材４とのなす角度を検出可能
な角度検出機能付球面継手を、球状の凹部44を備えた雌
部材４に、球状の凸部32を備えた雄部材３を嵌め合わせ
て構成し、雄部材３と雌部材４には、両者が一直線上に
ある時に軸線方向に連続する貫通孔33, 43を設け、貫通
孔33の端部には発光素子１、貫通孔43の端部には発光素
子１から入射される光の量に応じて電圧を発生する受光
素子２を設け、受光素子２によって発生される電圧の値
と、予め記憶された雄部材３と雌部材４との交角と発生
電圧との特性に基づき、雄部材３と雌部材４との交角を
検出できるように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は角度検出機能付球面継手
および管路の曲率測定装置に関し、特に、小型で簡単な
構成によって２軸間の角度を検出可能な角度検出機能付
球面継手、およびこの角度検出機能付球面継手を用いた
管路の曲率測定装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、地中に埋設された通信や電力用の
管路には、その中にケーブルが引き通されるが、このケ
ーブルの敷設に際しては、管路の一端にあるマンホール
からケーブルを入れ、他端にあるマンホールからケーブ
ルを牽引して引き出すことが行われる。このとき、管路
の曲がり角度はケーブルを敷設する際の牽引力の増加に
大きく影響を与えるため、事前に管路の曲がり角度を検
査する必要がある。

【０００３】これまでは、管路の曲がり角度を検査する
方法としては、(1) 管路内に円筒状の供試体を通し、管
路の曲率がある一定値以上で有るか否かを判定する方
法、(2) 管路内に電磁波を出す装置を通し、地上よりそ
の電磁波を感知していく方法、(3) 光ファイバジャイロ
を管路内に通し、管路内に装置を挿入した距離と変位角
より管路の軌跡を判定する方法等が行われていた。

【０００４】ところが、(1) の円筒状の供試体による方
法は、管路の曲がり角度が全く分からないあやふやな方
法であり、(2) の電磁波による方法は、装置と一緒に地
上を移動しながら計測する時間と労力がかかる方法であ
り、(3) の光ファイバジャイロによる方法は、上下、左
右の曲がりを検出するためには、２軸のジャイロが必要
となり、非常に高価な方法となるという問題があった。

【０００５】そこで、２軸の光ファイバジャイロを使用
しない継手を使用して管路の曲がりを測定することが考
えられている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、２軸間
の角度を自由に変えられる継手はあるが、２軸間の角度
を検出することが可能な継手は現在のところ存在しな
い。

【０００７】また、従来、２軸間の角度を自由に変えら
れる継手の角度を測定する場合、継手外部にセンサを設
ける必要があり、継手が大型化する上に、２軸間が自由
に回転する構造とする場合、非接触式センサを用いる必
要があるため、装置内部に継手を組み込む場合や、地下
埋設管路等の狭い場所の内部の角度を測定する装置内へ
の組み込みは困難であった。

【０００８】本発明は上記課題を解消するためになされ
たものであり、その第１の目的は、小型にして２軸間の
角度を検出可能であり、２軸間がそれぞれ回転可能な構
造を有する角度検出機能付球面継手を提供することにあ
り、第２の目的は、この角度検出機能付球面継手を備え
て、地中に埋設された通信や電力用の管路の曲がり角度
を検出することができる管路の曲率測定装置を提供する
ことにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記第１の目的を達成す
る本発明の角度検出機能付球面継手は、球状の凹部を備
えた雌部材に、球状の凸部を備えた雄部材を嵌め合わせ
て構成され、前記雌部材と前記雄部材とのなす角度を検
出可能な角度検出機能付球面継手であって、前記雌部材
と前記雄部材には、両者が一直線上にある時に軸線方向
に連続する貫通孔、この貫通孔の一方の端部に位置する
発光手段、および前記貫通孔の他方の端部に位置して前
記発光手段から入射される光の量に応じて電圧を発生す
る受光手段が設けられ、前記受光手段によって発生され
る電圧の値と、予め記憶された前記雌部材と前記雄部材
とのなす角度と発生電圧との特性に基づき、前記雌部材
と前記雄部材とのなす角度が検出できるようになってい
ることを特徴としている。

【００１０】また、前記第２の目的を達成する本発明の
管路の曲率測定装置は、請求項１に記載の角度検出機能
付球面継手を使用した管路の曲率測定装置であって、管
路の内径を測定する内径測定装置と、管路の内部を撮影
する撮像装置と、前記内径測定装置と前記撮像装置との
ジョイント部に取り付けられた角度検出機能付球面継手
と、この角度検出機能付球面継手から出力される電圧に
よって角度検出機能付球面継手の曲がり角度を検出する
検出回路とから構成され、測定すべき管路の内径測定、
目視検査、および管路の曲がり角度の測定を同時に行う
ことが可能であることを特徴としている。

【００１１】

【作用】本発明の角度検出機能付球面継手によれば、雌
部材と雄部材とが一直線上にある時には、雌部材に設け
られた貫通孔と雄部材に設けられた貫通孔の端部開口が
完全に一致して対向するので、軸線方向に連続する貫通
孔の一方の端部に位置する発光手段から出射された光の
全てが、貫通孔の他方の端部に位置する受光手段に全て
受光され、この受光手段が所定の電圧を発生する。一
方、雌部材と雄部材とが所定の角度をなす時には、雌部
材に設けられた貫通孔と雄部材に設けられた貫通孔の端
部開口の境界面にずれが生じ、雌部材の貫通孔の端部開
口が雄部材の一部によって塞がれる。この結果、貫通孔
の一方の端部に位置する発光手段から出射された光は、
その一部しか貫通孔の他方の端部に位置する受光手段に
受光されなくなり、この受光手段が発生する電圧が減少
する。よって、この受光手段の発生する電圧を検出する
ことにより、球面継手の雌部材と雄部材とのなす角度が
分かる。

【００１２】

【実施例】以下添付図面を用いて本発明の実施例を詳細
に説明する。

【００１３】図１(a) は本発明の角度検出機能付球面継
手の一実施例の構成を示す断面図であり、図１(b) は図
１(a) のＡ−Ａ線における断面図である。

【００１４】図１(a) に示すように、この実施例の角度
検出機能付球面継手は、雄部材３と雌部材４とから構成
される。雄部材３はその円柱状の本体３１の先端部に球
状の凸部３２が設けられたものであり、本体３１および
球状の凸部３２にはその軸線に沿って、凸部３２の先端
側から本体３１の末端側まで連続する光導孔３３が設け
られている。一方、雌部材４はその円柱状の本体４１の
先端部に円筒状のリング４２が取り付けられており、こ
れら本体４１とリング４２の中に、球状の凹部４４が設
けられている。このように、雌部材４側の凹部４４が本
体４１とリング４２とで構成されているのは、この凹部
４４の中に雄部材３側の凸部３２を嵌め込んで固定する
ためである。また、雌部材４側にも雄部材３と同様に、
その軸線に沿って、本体４１の末端側から球状の凹部４
４まで連続する光導孔４３が設けられている。

【００１５】図１(a) に示すように、雌部材４の凹部４
４に凸部３２が嵌め込まれた雄部材３は、雌部材４に対
して自在に揺動できるようになっており、雄部材３と雌
部材４とのなす曲がり角度（以後交角という）もある程
度まで変化する。そこで、雌部材４の雄部材３側の端部
には柔軟性を備えたストッパ４５が取り付けられてお
り、雄部材３と雌部材４との交角が最大になった時に、
このストッパ４５が雄部材３の首部３４または肩部３５
に柔らかく当接して両者の衝突による破損を防止するよ
うになっている。

【００１６】なお、雄部材３に設けられた光導孔３３と
雌部材４に設けられた光導孔４３の軸線は一致している
ので、雄部材３に雌部材４が取り付けられ、一直線上に
なっている時には、光導孔３３の凸部３２における開口
と光導孔４３の凹部４４における開口とは、図１(b) に
示すようにずれなく重なり、Ａ−Ａ線から見た形は円形
である。そして、この状態では、光導孔３３と光導孔４
３とは１つの曲がりのない貫通孔のようになっている。

【００１７】そして、この実施例では、雄部材３に設け
られた光導孔３３の本体３１の末端側に光を出射する発
光素子１が設けられており、雌部材４に設けられた光導
孔４３の本体４１の末端側に光を受光する受光素子２が
設けられている。発光素子１の発光量は一定であり、受
光素子２は発光素子１から届く光の量に応じて電圧を発
生する。従って、図１(a),(b) に示す状態（雄部材３と
雌部材４とが一直線上にある状態）では、発光素子１か
ら出射された光は全て受光素子２に届くことになる。な
お、図において１ａは発光素子１に通電するケーブル、
２ａは受光素子２に生じた電圧を取り出すためのケーブ
ルである。

【００１８】図２(a),(b) は以上のように構成された角
度検出機能付球面継手が曲げられ、雄部材３と雌部材４
からなる継手部分に所定の交角が生じた場合を示してい
る。このように、継手部分に交角がある場合、図２(a)
に示すように、光導孔３３，４３の対向部にずれが生じ
る。この結果、図２(a) のＢ−Ｂ線において光導孔３
３，４３の境界部を見ると、継手部分に交角がある場合
がある場合の光導孔３３，４３の境界部の断面積は、図
２(b) に示すように、交角に応じて小さく絞られた状態
となる。

【００１９】従って、継手部分に交角が生じている場合
は、発光素子１から受光素子２に到達する光量が交角に
応じて減少するため、受光素子２に発生する電圧が図１
(b)に示した状態の電圧に比べて小さくなる。この発生
電圧は交角が大きくなればなるほど小さくなるので、雄
部材３と雌部材４との間の交角を、この受光素子２の発
生電圧によって検出することができる。

【００２０】図３はこの雄部材３と雌部材４との間の交
角（度）と、そのときの受光素子２の発生電圧（Ｖ）と
の関係を示すものである。この図から分かるように、雄
部材３と雌部材４との交角が０の場合に受光素子２の発
生電圧は最大となり、雄部材３と雌部材４との交角が増
大するほど、受光素子２の発生電圧が小さくなる。よっ
て、本発明の角度検出機能付球面継手に内蔵された受光
素子２の出力にマイクロコンピュータを備えた制御回路
を接続し、この制御回路のメモリに図３に示す特性をマ
ップの形で記憶させておけば、制御回路は受光素子２の
出力電圧に応じて角度検出機能付球面継手の雌部材３と
雄部材４のなす交角を直ちに演算することができる。

【００２１】このように、以上説明した実施例では、雄
部材３と雌部材４とがなす交角を検出する機構を継手の
内部に設置することができるので、継手のサイズを小さ
くすることができる。また、図１，図２に示したよう
に、継手の可動部分（凹部４４に嵌め合わされた凸部３
２）は球面回転部だけであり、この部分の構造は球面同
士が擦り合わされることにより角度が変わるシンプルな
ものであるので、高い強度を備え、２軸間に引張力や圧
縮力が作用しても角度検出に対して誤差を生じない高精
度な計測が可能である。更に、継手可動部分に変位セン
サ等の２軸間の曲がり、回転を阻害するものを取り付け
る必要がないため、球面回転部の直径および光導孔３
３，４３の直径の比率により、雄部材３と雌部材４との
交角を検出できる範囲を自由に設定できると共に、２軸
間に回転力が働く場合においても、２軸間が自由に回転
できる構造であるため、雄部材３と雌部材４との交角検
出に対して何ら問題なく角度の検出が行える。

【００２２】図３は本発明の角度検出機能付球面継手を
利用した第２の実施例の管路の曲率測定装置の構成を、
その使用状態と共に示す説明図である。

【００２３】管路の曲率測定装置は、図４に示すよう
に、マンホール５とマンホール５との間に設けられた管
路６に、通信、もしくは電力等のケーブルを引き通す際
に、管路６の曲がり角度を測定するためのものである。
一般に、ケーブルを敷設する前に必要な管路６の点検作
業においては、管路６の曲がり角度以外にも、ケーブル
が通過する内空があるか否かを判定する内径測定や、Ｃ
ＣＤカメラによる管路６内の穴、錆等の目視検査が合わ
せて実施される。

【００２４】そこで、この実施例の管路の曲率測定装置
は、内径測定装置７およびＣＣＤカメラ８を備えてお
り、内径測定装置７とＣＣＤカメラ８のジョイント部に
図１，図２で説明した角度検出機能付球面継手９が使用
されている。そして、内径測定装置７はケーブル１３に
よって測定器用ケーブルリール１０に接続されており、
内径測定装置７とＣＣＤカメラ８、および角度検出機能
付球面継手９からの検出信号は、このケーブル１３、ケ
ーブルリール１０を介して測定機制御装置１１に入力さ
れるようになっており、この測定機制御装置１１は、内
径測定装置７とＣＣＤカメラ８、および角度検出機能付
球面継手９からの検出信号によって、管路６の内径測
定、目視検査、および管路の交角を検出する。また、Ｃ
ＣＤカメラ８は牽引用ロープ１２によって地上に設置さ
れたリール１４に接続している。

【００２５】従って、この実施例の管路の曲率測定装置
を使用すれば、管路６の内径測定、目視検査と同時に、
管路６の交角（曲がり角度）の測定を行うことができ
る。すなわち、この実施例の管路の曲率測定装置によれ
ば、管路６の上下、左右方向の曲がり角度を一組の装置
で測定可能となり、内径５０ｍｍ程度の小口径管路の点
検での使用も可能となる。

【００２６】また、５００ｍを越えるような長いスパン
の管路の場合は、牽引力が１００ｋｇｆを越えるが、こ
の実施例の装置によれば、簡単に測定が可能となる。更
に、牽引ロープの牽引により、内径測定装置７およびＣ
ＣＤカメラ８が管路６内でローリングするが、この実施
例の装置によれば、２軸間の回転運動は角度検出機能付
球面継手９によって自由であるため、なんら問題なく管
路６の測定を行うことができる。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の角度検出
機能付球面継手によれば、簡単な構成で、小型軽量、高
精度、高強度に継手の交角を測定することができるとい
う効果がある。また、本発明の角度検出機能付球面継手
を利用した管路の曲率測定装置は、簡便にマンホール間
の管路の曲がり角度を測定することができるという効果
がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】(a) は本発明の一実施例の角度検出機能付球面
継手の構成を示す、継手に交角がない状態の断面図、
(b) は(a) のＡ−Ａ線における断面図である。

【図２】(a) は図１に示した角度検出機能付球面継手に
おいて継手に交角が生じている状態の断面図、(b) は
(a) のＢ−Ｂ線における断面図である。

【図３】図１の実施例における角度検出機能付球面継手
の交角と受光素子から出力される電圧との関係を示す特
性図である。

【図４】図１の構成の角度検出機能付球面継手を使用し
た管路の曲率測定装置の構成をその使用状態と共に示す
説明図である。

【符号の説明】

１発光素子２受光素子３雄部材４雌部材５マンホール６管路７内径測定装置８ＣＣＤカメラ９角度検出機能付球面継手１０測定機用ケーブルリール１１測定機制御装置１２牽引用ロープ１３ケーブル３１雄部材の本体３２凸部３３光導孔４１雌部材の本体４２リング４３光導孔４４凹部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者田中宏司東京都千代田区内幸町一丁目１番６号日本電信電話株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】球状の凹部を備えた雌部材に、球状の凸
部を備えた雄部材を嵌め合わせて構成され、前記雌部材
と前記雄部材とのなす角度を検出可能な角度検出機能付
球面継手であって、前記雌部材と前記雄部材には、両者が一直線上にある時
に軸線方向に連続する貫通孔、この貫通孔の一方の端部
に位置する発光手段、および前記貫通孔の他方の端部に
位置して前記発光手段から入射される光の量に応じて電
圧を発生する受光手段が設けられ、前記受光手段によって発生される電圧の値と、予め記憶
された前記雌部材と前記雄部材とのなす角度と発生電圧
との特性に基づき、前記雌部材と前記雄部材とのなす角
度が検出できるようになっていることを特徴とする角度
検出機能付球面継手。
【請求項２】請求項１に記載の角度検出機能付球面継
手を使用した管路の曲率測定装置であって、管路の内径を測定する内径測定装置と、管路の内部を撮影する撮像装置と、前記内径測定装置と前記撮像装置とのジョイント部に取
り付けられた角度検出機能付球面継手と、この角度検出機能付球面継手から出力される電圧によっ
て角度検出機能付球面継手の曲がり角度を検出する検出
回路とから構成され、測定すべき管路の内径測定、目視検査、および管路の曲
がり角度の測定を同時に行うことが可能な管路の曲率測
定装置。