JP2003130630A - リンク型変位計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 計測対象が曲線部であっても連続線上で計測
できる。また、水平及び鉛直方向の２方向の変位を同時
に計測できるリンク型変位計を提供する。 【解決手段】 本発明は、計測場所の両端間に通される
リンクケース１内のほぼ中心線上に保持できる保持手段
を備えた挿入台２上で、ユニバーサルジョイント的な接
続部１０を介して接続され、該接続部１０を中心に上下
方向と水平方向の２方向の折れを計測できる計測手段を
内蔵した第一リンクパイプ８と第二リンクパイプ９とを
備えたことを特徴とし、リンクケース内にリンクされて
いる各単位変位計２０からの２方向の変状を連続線上に
て計測できるように構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、軌道近接工事、パ
イプルーフ工事、シールドトンネル工事、山留め工事等
による既設構造物や周辺地盤等の水平及び鉛直方向の変
位を計測できるようにしたリンク型変位計に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】土木及び建築等の工事等において、掘削
に伴う地盤のゆるみ、トンネル工事に伴う地盤の応力開
放、その他の原因による周辺地盤や近接構造物等の変状
傾向は避けられない。この掘削工事やトンネル工事等
は、地盤にゆるみを発生させ、地盤強度を減少させ、隣
接地盤に対して応力開放により水平方向、鉛直方向の変
位を発生させ、地盤の沈下その他の変状となり、地盤を
介して近接構造物に波及して影響を与えることが考えら
れる。

【０００３】これらの原因により発生する地盤変状を防
止するために防護工事が行われているが、完全に変状を
なくすことは不可能であった。従って、上記近接構造物
の変状の監視は掘削工事やトンネル工事等において必要
であった。この変状の計測は従来「点」による計測、即
ち、沈下計、電子スタッフ等を利用するものが主であっ
た。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
如く、「点」による計測で変状を把握する方法では連続
的な変状の傾向を把握することが非常に難しい。特に、
パイプルーフ工事の多様化に伴い、計測対象が曲線部に
なることが多くなると、そのような場所では殆ど計測が
できなかった。

【０００５】本発明は、上記の課題を解決するためのも
ので、その目的とするところは、水平及び鉛直方向の２
方向の変位を同時に監視乃至計測できるリンク型変位計
を提供することにある。また、他の目的は計測対象が曲
線部であっても連続線上で計測できるリンク型変位計を
提供することにある。さらに、パソコン管理システムに
組み込むことのできるリンク型変位計を提供することに
ある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、計測場所の両端間に通されるリンクケー
ス内のほぼ中心線上に保持できる保持手段を備えたリン
クケース挿入台上で、ユニバーサルジョイント的な接続
部を介して接続され、該接続部を中心に２方向の折れを
計測できる計測手段をそれぞれ内蔵した第一リンクパイ
プと第二リンクパイプとを備えたことを特徴とし、これ
ら第一リンクパイプと第二リンクパイプをリンクケース
内に連続してリンクさせることにより連続線上にて２方
向の変状が計測できるように構成した。

【０００７】また、請求項２に記載の発明は、前記保持
手段が、前記リンクケース挿入台の台板を支持した滑動
輪と、該台板上の両端部に設けた環状枠の頂面と側面に
基端を固定したバネ片の自由端に軸支した滑動輪とで構
成したことを特徴とし、リンクケースの２方向の変状を
的確に捉えることができるように構成した。

【０００８】さらに、請求項３に記載の発明は、前記第
一リンクパイプと第二リンクパイプにそれぞれ内蔵した
計測手段が、差動トランスであることを特徴とし、各単
位変位計から出力される計測信号を累積したときの誤差
のバラツキが少なくなるように構成した。

【０００９】さらにまた、請求項４に記載の発明は、前
記計測手段毎にネットワークモジュールを有し、各ネッ
トワークモジュールを２線ケーブルにて接続し、該ネッ
トワークモジュールの一つを２線ケーブルを介してネッ
トワークドライバに接続し、該ネットワークドライバを
２線ケーブルを介してコンピュータに接続したことを特
徴とし、連続した多数点の計測ポイントでの計測及び電
源供給が一本のケーブルによってネットワークできるよ
うに構成した。

【００１０】

【発明の実施の態様】次に、本発明を添付図面に示す実
施の態様に基づいて説明する。図１はリンクケース内の
本願リンク型変位計の設置状態を示す側面断面図、図２
は本願リンク型変位計の主部の外観を示す斜視図、図３
は本願リンク型変位計の主部の分解斜視図、図４はリン
クケースの縦断断面図、図５は差動トランスの原理を示
す説明的断面図、図６はリンクケースの固設状態と、本
願リンク型変位計からの信号処理回路を示す説明図であ
る。

【００１１】図において、１は計測しようとする場所の
両端（不動点）間に通されるリンクケースで、該リンク
ケース１は鋼材にて筒状に成形したものでも、分割状に
成形したものをあとから筒状に一体化したものでもよ
い。２は前記リンクケース１内に挿入するリンクケース
挿入台で、該リンクケース挿入台２は前記リンクケース
１の内底面に摺接する滑動輪３、３に支持された台板４
と、該台板４上の両端部に設けた環状枠５、５と、該環
状枠５、５の頂面と側面に基端をビス６′により固定し
たバネ片６の自由端に軸支した滑動輪７とからなる。

【００１２】前記滑動輪７を軸支したバネ片６の基端
は、図２の如く、前記環状枠５、５の頂面と側面とにそ
れぞれ左右に位置をズラして固定されているとともに、
自由端は外向き加減に反り返った状態で延びている。こ
のバネ片６の自由端に軸支した滑動輪７は、図４に示す
如く、前記台板４を支持した滑動輪３、３とともに、前
記環状枠５、５を含む挿入台２を前記リンクケース１の
中の一定の位置（ほぼ中心線上）に保持する保持手段を
構成している。なお、図２において、５′は環状枠５、
５の上面間を連結した補強ステイである。

【００１３】前記環状枠５、５内には、第一リンクパイ
プ８と第二リンクパイプ９の対向端８ａと９ａとがルー
ズに挿通され、前記挿入台２の台板４上でユニバーサル
ジョイント的な接続部（単に「ユニバーサル的接続部」
ともいう）１０を介して接続されている（図３の分解図
参照）。

【００１４】前記第一リンクパイプ８と第二リンクパイ
プ９はそれぞれ鋼材にて前記リンクケース挿入台２の環
状枠５、５にルーズなように構成されている。これらリ
ンクパイプ８、９は、図示の例では前記リンクケース１
とともに、断面矩形（方形）になっているが、断面円形
であってもその他の形状であってもよい。また、第一リ
ンクパイプ８の外端部８ｂと、第二リンクパイプ９の外
端部９ｂはそれぞれ中間パイプ１１に固定的に接続でき
るようにビス止め穴１２があけられている。なお、図１
において、１２′はリンクパイプと中間金具１１とを固
定したビスである。

【００１５】前記ユニバーサル的接続部１０は、図３の
如く、前記台板４の中央上面に軸支部１３を介して水平
方向に回動可能に軸支された回転台１４と、該回転台１
４の立ち上がり部の透孔１４ａに挿通した軸杆１６に軸
支された中心コマ１５とを含んでいる。該中心コマ１５
の両側面には前記軸杆１６を貫通させる透孔１５ａ、１
５ａが設けられている。

【００１６】前記第二リンクパイプ９の内端部９ａには
透孔９ａ′を有し、該透孔９ａ′は前記軸杆１６に回動
可能に係合している。また、前記第一リンクパイプ８の
内端部８ａには透孔８ａ′を有し、該透孔８ａ′は前記
中心コマ１５の上下面に設けた透孔１５ｂ、１５ｂに嵌
挿したピン１７、１７′に回動可能に係合している。従
って、第一リンクパイプ８の内端部８ａはピン１７、１
７′を介して中心コマ１５に対して水平方向（横方向）
に回動可能に係合し、第二リンクパイプ９の内端部９ａ
は軸杆１６を介して中心コマ１５に対して縦方向に回動
可能に係合している。

【００１７】前記第一リンクパイプ８と第二リンクパイ
プ９には、前記ユニバーサル的接続部１０を中心とする
上下方向及び水平方向の２方向の折れを計測することの
できる計測手段（例；差動トランス）１８が内蔵されて
いる。ここに計測手段として例示した差動トランス１８
は、図５の如く、コイル１８ａと鉄片１８ｂとからな
り、該コイル１８ａは第一リンクパイプ８の垂直壁（図
３における左側壁）の内面、また、第二リンクパイプ９
の水平壁（図３における下側壁）の内面にそれぞれ中心
孔１８ａ′が壁面に対して直交状に取付られている。一
方、鉄片１８ｂは前記中心コマ１５から延出した支持枠
１９、１９の自由端側に突出状に固定されている。

【００１８】前記鉄心１８ｂは、平常時には、コイル１
８ａの中心孔１８ａ′の軸方向中央Ｃ０ に静止し、コ
イルに励起される電圧が「０」に保たれているが、前記
第一リンクパイプ８又は第二リンクパイプ９が前記ユニ
バーサル的接続部１０を中心として上下方向或いは水平
方向に折れて鉄心１８ｂがコイル１８ａに深く挿入され
る（矢印Ｃ１ 方向）か、手前側に引かれる（矢印Ｃ２
方向）と、コイルに励起される電圧変化が生じ、この
電圧変化により計測することができるようになってい
る。

【００１９】前記２方向の折れを計測する差動トランス
１８を内蔵した第一リンクパイプ８と第二リンクパイプ
９とは、これが１つの単位２０となって、前記リンクケ
ース１内に中間パイプ１１を介して所定の間隔（例え
ば、２．５ｍ）を隔ててリンク状に接続して設置され
る。そして、リンクケース１の変状に伴って第一リンク
パイプ８や第二リンクパイプ９がユニバーサル的接続部
１０を中心として２方向に折れることにより各差動トラ
ンス１８から発信されるデータ信号に基づいて計測処理
される。

【００２０】前記差動トランス１８には図６では、それ
ぞれネットワークモジュール２１を有し、各ネットワー
クモジュール同士は２線からなる一本のケーブル（２線
ケーブルという）２２にて接続されている。また、前記
ネットワークモジュール２１の一つは２線ケーブル２２
を介してネットワークドライバ２３に接続され、さらに
該ネットワークドライバ２３は２線ケーブル２２を介し
てパーソナルコンピュータ２４に接続されている。従っ
て、各差動トランス１８毎に発信されたデータは２線ケ
ーブル２２を通してネットワークドライバ２３を介して
パーソナルコンピュータ２４に伝送される一方、電源は
ネットワークドライバ２３から同じ２線ケーブル２２を
経て各モジュール２１に供給されるようにできる。

【００２１】このように、構成することにより各モジュ
ール間は単純な２線ケーブルで次々と接続でき、前記リ
ンクケース１内に特段にケーブル配置スペースを確保し
なくてもよい。しかも点在した多数の計測ポイントでの
計測がケーブルやその敷設費を節約した安い費用で可能
となる。

【００２２】前記ネットワークモジュール２１は、測定
データをデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器を内蔵
し、データ伝送と電源供給を２線の入出力ケーブルで行
うように構成されている。従って、測定点数の拡張もモ
ジュール間を２線ケーブルでカスケード接続するだけで
容易に行うことができる。

【００２３】次に、本願の作用を説明する。まず、計測
しようとする場所の両端（不動点）間に沿ってリンクケ
ース１を、図６の如く設置する。設置場所は、鉄道の軌
道や軌道下路盤の沈下及び隆起の計測では軌道下、トン
ネルの沈下及び隆起の計測ではトンネルの内壁面、共同
溝の沈下及び隆起の計測では溝の内底面、アンダーパス
の地盤・函体の沈下及び隆起の計測では函体がそれぞれ
選択される。

【００２４】前記設置場所が選択されたらその個所にア
ンカーボルト（例；コンクリート壁面の場合）２５等に
より固定用治具２６を取り付け、該固定用治具２６にリ
ンクケース１を取り付ける。なお、図示していないが、
リンクケース１は長さ方向に沿って２分割できるように
構成されていてもよい。また、リンクケース１は設置場
所によっては外周面を断熱材（図示せず）で被覆するこ
ともある。

【００２５】次いで、リンクケース１の中に、前記２方
向の折れを計測する計測手段１８の単位２０を中間パイ
プ１１を介して順次接続しつつ挿入する。そして両端部
を不動点２７に固定することにより本願リンク型変位計
の設置を完了する。

【００２６】このように設置された本願リンク型変位計
は、リンクケース１の水平方向と垂直方向の変位を差動
トランス１８毎に設置したネットワークモジュール２
１、ネットワークドライバ２３を経由してパーソナルコ
ンピュータ２４に伝送されることとなる。

【００２７】従って、不動点間にて地盤の変位量の情報
は、コンピュータ管理システムを通してリアルタイムに
工事現場の監視モニターに表示させたり、計測地点に接
近中の列車に警報信号として発信されるなどが可能であ
る。

【００２８】

【発明の効果】以上の如く、本発明は、計測場所の両端
間に通されるリンクケース内のほぼ中心線上に保持でき
る保持手段を備えたリンクケース挿入台上で、ユニバー
サルジョイント的な接続部を介して接続され、該接続部
を中心に２方向の折れを計測できる計測手段をそれぞれ
内蔵した第一リンクパイプと第二リンクパイプとを備え
たことを特徴としているから、次の（１）〜（８）の優
れた効果を奏するものである。 （１）従来の沈下計や電子スタッフ等を利用して「点」
による計測で変状を把握するのと異なり、連続的な変状
の傾向を把握することができる。 （２）パイプルーフ工事の多様化に伴い計測対象が曲線
部になることがあるが、そのような場所でも直線上での
計測が可能となる。 （３）パソコン管理システムに組み込んで計測すること
が可能となる。 （４）光学的手法は利用していないので、気象条件（か
げろうや雨等）にて計測精度が左右されることがない。 （５）計測手段として差動トランスを利用するときは外
気温度の影響が小さく、また、温度と変位の関係が線形
になっているため充分補正可能である。 （６）計測費用が安価になる。 （７）１台で２方向計測できる。 （８）設置間隔は２．５ｍと短間隔にできる。

【００２９】また、請求項２に記載の発明は、前記保持
手段が、挿入台の台板を支持した滑動輪と、該台板上の
両端部に設けた環状枠の頂面と側面に基端を固定したバ
ネ片の自由端に軸支した滑動輪とで構成したことを特徴
としているから、リンクケースの２方向の変状を的確に
捉えることができるという優れた効果を奏するものであ
る。

【００３０】さらに、請求項３に記載の発明は、前記第
一リンクパイプと第二リンクパイプにそれぞれ内蔵した
計測手段が差動トランスであることを特徴としているか
ら、出力される信号を累積したときの誤差のバラツキが
少なくなるという優れた効果を奏するものである。

【００３１】さらにまた、請求項４に記載の発明は、前
記計測手段毎にネットワークモジュールを有し、各ネッ
トワークモジュールを２線ケーブルにて接続し、該ネッ
トワークモジュールの一つを２線ケーブルを介してネッ
トワークドライバに接続し、該ネットワークドライバを
２線ケーブルを介してコンピュータに接続したことを特
徴としているから、連続した多数点の計測ポイントでの
計測及び電源供給が一本のケーブルによってネットワー
クでき、しかも、ケーブルやその敷設費を節約できると
いう優れた効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】リンクケース内の本願リンク型変位計の設置状
態を示す側面断面図である。

【図２】本願リンク型変位計主部の外観を示す斜視図で
ある。

【図３】本願リンク型変位計主部の分解斜視図である。

【図４】リンクケースの縦断断面図である。

【図５】差動トランスの原理を示す説明的断面図であ
る。

【図６】リンクケースの固設状態と、本願リンク型変位
計からの信号処理回路を示す説明図である。

【符号の説明】

１ リンクケース ２ 挿入台 ３ 滑動輪 ４ 台板 ５ 環状枠 ５′ 補強ステイ ６ バネ片 ６′ ビス ７ 滑動輪 ８ 第一リンクパイプ ８ａ 対向端 ８ａ′ 透孔 ８ｂ 外端部 ９ 第二リンクパイプ ９ａ 対向端 ９ａ′ 透孔 ９ｂ 外端部 １０ ユニバーサル的接続部 １１ 中間金具 １２ ビス穴 １２′ ビス １３ 軸支部 １４ 回転台 １５ 中心コマ １４ａ 透孔 １６ 軸杆 １５ａ 透孔 １５ｂ 透孔 １７、１７′ ピン １８ 計測手段（差動トランス） １８ａ コイル １８ｂ 鉄片 １９ 支持枠 １８ａ′ コイルの中心孔 ２０ 計測手段の単位 ２１ ネットワークモジュール ２２ ２線ケーブル ２３ ネットワークドライバ ２４ パーソナルコンピュータ ２５ アンカーボルト ２６ 固定用治具 ２７ 不動点

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2D054 AA01 AC01 GA02 GA25 GA65 2F063 AA03 BA16 BA17 DA02 DA05 DC01 DD03 GA04 GA50 LA19 2F069 AA06 BB40 DD30 GG01 GG06 GG11 GG63 HH30 MM04 NN08 2F076 BB09 BD01 BD17 BE01 BE02 BE05 BE13 BE17

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 計測場所の両端間に通されるリンクケー
   ス内のほぼ中心線上に保持できる保持手段を備えたリン
   クケース挿入台上で、ユニバーサルジョイント的な接続
   部を介して接続され、該接続部を中心に２方向の折れを
   計測できる計測手段をそれぞれ内蔵した第一リンクパイ
   プと第二リンクパイプとを備えたことを特徴とするリン
   ク型変位計。
2. 【請求項２】 前記保持手段が、前記リンクケース挿入
   台の台板を支持した滑動輪と、該台板上の両端部に設け
   た環状枠の頂面と側面に基端を固定したバネ片の自由端
   に軸支した滑動輪とで構成したことを特徴とする請求項
   １に記載のリンク型変位計。
3. 【請求項３】 前記第一リンクパイプと第二リンクパイ
   プにそれぞれ内蔵した計測手段が、差動トランスである
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のリンク型変位
   計。
4. 【請求項４】 前記計測手段毎にネットワークモジュー
   ルを有し、各ネットワークモジュールを２線ケーブルに
   て接続し、該ネットワークモジュールの一つを２線ケー
   ブルを介してネットワークドライバに接続し、該ネット
   ワークドライバを２線ケーブルを介してコンピュータに
   接続したことを特徴とする請求項１〜３のうちの１に記
   載のリンク型変位計。