JP2007132824A - Detection device and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、検知装置およびその製造方法に関し、特にたとえば、地滑りなどの地盤挙動やトンネルなどコンクリート構造物の歪みなどを検知し、あるいは橋梁などの歪みを計測する、検知装置およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a detection device and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a detection device and a method for manufacturing the same that detect ground behavior such as landslide and distortion of a concrete structure such as a tunnel, or measure distortion of a bridge.
従来の検知装置およびその製造方法の一例が、特許文献1に開示されている。この特許文献1の光ファイバ歪みセンサは、ファイバ固定部材の外周面に形成された溝に光ファイバを配線して形成される。
特許文献1の従来技術では、光ファイバをファイバ固定部材に固定する前に、たとえば、テープや接着剤などを用いて光ファイバをファイバ固定部材の溝に仮止めすると、その接着不良により光ファイバの固定不備が生じることがあり、信頼性および施工性に問題があった。
In the prior art of
それゆえに、この発明の主たる目的は、光ファイバを確実に固定できる、検知装置およびその製造方法を提供することである。 Therefore, a main object of the present invention is to provide a detection device and a method for manufacturing the same that can securely fix an optical fiber.
請求項1の発明は、ポリオレフィン系樹脂で形成された棒状部材、棒状部材の外表面に形成された溝、溝に嵌められる光ファイバ、および棒状部材と融着される、ポリオレフィン系樹脂で形成された溶接部材を備える、検知装置である。
The invention of
請求項1の発明では、棒状部材(12、58:実施例において相当する部分を例示する参照符号。以下同じ。)の外表面に溝(14)を設け、その溝(14)に光ファイバ(16)を嵌める。棒状部材(12、58)および溶接部材(18)のそれぞれの表面を溶かして、溶接部材(18)を溝(14)の中に押し込む。これにより、溶接部材(18)の溶けた部分が棒状部材(12、58)の溶けた部分に押し付けられ、これらが融着する。 According to the first aspect of the present invention, a groove (14) is provided on the outer surface of the rod-shaped member (12, 58: reference numerals exemplifying corresponding portions in the embodiment; the same shall apply hereinafter), and an optical fiber ( 16). The respective surfaces of the rod-like member (12, 58) and the welding member (18) are melted, and the welding member (18) is pushed into the groove (14). Thereby, the melted part of the welding member (18) is pressed against the melted part of the rod-like member (12, 58), and these are fused.
このように、溶接部材(18)と棒状部材(12、58)とが融着することにより、光ファイバ(16)が嵌まる溝(14)の開口(25)は溶接部材(18)で塞がれる。このため、光ファイバ(16)は棒状部材(12、58)に確実に固定される。 As described above, the welding member (18) and the rod-like members (12, 58) are fused, so that the opening (25) of the groove (14) into which the optical fiber (16) is fitted is closed by the welding member (18). Can be removed. For this reason, the optical fiber (16) is securely fixed to the rod-shaped members (12, 58).
請求項2の発明は、光ファイバの外皮がポリオレフィン系樹脂で形成され、溶接部材が外皮とさらに融着される、請求項1記載の検知装置である。
The invention according to claim 2 is the detection device according to
請求項2の発明では、光ファイバ(16)の外皮(20)をポリオレフィン系樹脂で形成する。この外皮(20)の表面を棒状部材(12、58)および溶接部材(18)ともに溶かす。溶けた状態で溶接部材(18)を溝(14)の中に押し込むと、溶接部材(18)の溶けた部分が棒状部材(12、58)および外皮(20)の溶けた部分と融着する。 In the invention of claim 2, the outer sheath (20) of the optical fiber (16) is formed of a polyolefin resin. The surface of the outer skin (20) is melted together with the rod-shaped members (12, 58) and the welded member (18). When the welded member (18) is pushed into the groove (14) in the melted state, the melted portion of the welded member (18) is fused to the melted portions of the rod-shaped member (12, 58) and the outer skin (20). .
このように、溶接部材(18)を棒状部材(12、58)にも融着させるだけでなく、外皮(20)にも融着させることにより、外皮(20)と棒状部材(12、58)とは溶接部材(18)を介して接合される。このため、光ファイバ(16)は棒状部材(12、58)にさらに強固に固定される。 In this way, the welding member (18) is not only fused to the rod-like member (12, 58), but also to the outer skin (20), so that the outer skin (20) and the rod-like member (12, 58) are fused. Are joined via a welding member (18). For this reason, the optical fiber (16) is more firmly fixed to the rod-like members (12, 58).
請求項3の発明は、(a)外表面に溝を形成した、かつポリオレフィン系樹脂で形成された棒状部材を準備し、(b)外皮がポリオレフィン系樹脂で形成された光ファイバを溝に嵌め、そして(c) ポリオレフィン系樹脂で形成された溶接部材で溝の開口を覆うようにして、棒状部材、外皮および溶接部材へ熱風を吹きつけながら、溶接部材を溝中へ押し込む、検知装置の製造方法である。 The invention of claim 3 provides (a) a rod-shaped member formed with a groove on the outer surface and made of a polyolefin resin, and (b) fitting an optical fiber whose outer skin is made of a polyolefin resin into the groove. And (c) manufacturing a detection device that pushes the welding member into the groove while blowing hot air to the rod-like member, outer skin and welding member so as to cover the opening of the groove with a welding member formed of polyolefin resin. Is the method.
請求項3の発明では、棒状部材(12、58)の外表面に溝(14)を設け、その溝(14)に光ファイバ(16)を嵌める。溝(14)の開口(25)を溶接部材(18)で覆うように、棒状部材(12、58)、光ファイバ(16)の外皮(20)および溶接部材(18)に熱風を吹き付けると、これらの表面が溶ける。溶けた状態で、溶接部材(18)を溝(14)の中に押し込めば、溶接部材(18)の溶けた部分が棒状部材(12、58)の溶けた部分に押し付けられ、これらが融着し、また、溶接部材(18)の溶けた部分が外皮(20)の溶けた部分に押し付けられ、これらが融着する。 In the invention of claim 3, the groove (14) is provided on the outer surface of the rod-like member (12, 58), and the optical fiber (16) is fitted into the groove (14). When hot air is blown onto the rod-shaped member (12, 58), the outer cover (20) of the optical fiber (16) and the welding member (18) so as to cover the opening (25) of the groove (14) with the welding member (18), These surfaces melt. When the welded member (18) is pushed into the groove (14) in the melted state, the melted portion of the welded member (18) is pressed against the melted portion of the rod-shaped member (12, 58), and these are fused. In addition, the melted portion of the welding member (18) is pressed against the melted portion of the outer skin (20), and these are fused.
このように、溝(14)の開口(25)を溶接部材(18)で覆うようにした状態で、棒状部材(12、58)、外皮(20)および溶接部材(18)に熱風を吹き付け、かつ溶接部材(18)を溝(14)の中に押し込むと、棒状部材(12、58)、外皮(20)および溶接部材(18)のそれぞれの溶けた部分が接触し、溶接部材(18)は棒状部材(12、58)および外皮(20)と融着する。また、光ファイバ(16)が嵌まる溝(14)の開口(25)は溶接部材(18)で塞がれる。これにより、棒状部材(12、58)と外皮(20)とは溶接部材(18)を介して接合するため、光ファイバは棒状部材(12、58)に確実に固定される。 In this manner, with the opening (25) of the groove (14) covered with the welding member (18), hot air is blown to the rod-like member (12, 58), the outer skin (20) and the welding member (18), When the welding member (18) is pushed into the groove (14), the melted portions of the rod-like member (12, 58), the outer skin (20) and the welding member (18) come into contact with each other, and the welding member (18). Is fused to the rod-like member (12, 58) and the outer skin (20). Further, the opening (25) of the groove (14) in which the optical fiber (16) is fitted is closed by the welding member (18). Thereby, since the rod-shaped members (12, 58) and the outer skin (20) are joined via the welding members (18), the optical fiber is securely fixed to the rod-shaped members (12, 58).
また、溶接部材(18)を溝(14)の中に押し込むことにより、溶接部材(18)は棒状部材(12、58)および外皮(20)に押し付けられるため、棒状部材(12、58)の表面および外皮(20)の表面を溶かすだけで、溶接部材(18)を棒状部材(12、58)および外皮(20)のそれぞれと融着する。よって、棒状部材(12、58)および外皮(20)を溶かし過ぎ、これらが変形してしまうことがないため、光ファイバは棒状部材(12、58)の適切な位置に取り付けられる。 Moreover, since the welding member (18) is pressed against the rod-shaped member (12, 58) and the outer skin (20) by pushing the welding member (18) into the groove (14), the rod-shaped member (12, 58) By simply melting the surface and the surface of the outer skin (20), the welding member (18) is fused to each of the rod-shaped members (12, 58) and the outer skin (20). Therefore, since the rod-shaped member (12, 58) and the outer skin (20) are melted too much and they are not deformed, the optical fiber is attached to an appropriate position of the rod-shaped member (12, 58).
この発明によれば、溶接部材を用いることによって、光ファイバを棒状部材の外表面に確実に固定することができる。 According to this invention, an optical fiber can be reliably fixed to the outer surface of a rod-shaped member by using a welding member.
この発明の上述の目的,その他の目的,特徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。 The above object, other objects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of embodiments with reference to the drawings.
図1および図2に示すこの発明の一実施例である検知装置10は、図3に示す樹脂管12の溝14に光ファイバ16を嵌めてから、図4に示す溶接部材18を樹脂管12および光ファイバ16の外皮20にそれぞれ融着することにより形成される。
1 and 2, the detecting
棒状部材の一例である、図5および図6に示す樹脂管12は、たとえば、ポリオレフィン系樹脂で形成された直管である。樹脂管12の外径Dは、たとえば、60mmに設定される。樹脂管12の外径Dが大き過ぎると、検知装置10の施工性が悪くなり、反対に小さすぎると、検知装置10の検知能力などが低下する。このため、樹脂管12の外径Dは、検知装置10の要求能力に応じて適宜決定される。
The
樹脂管12の端面が他の樹脂管12の端面と突き合わされた状態で、樹脂管12どうしが融着される。このようにして、複数の樹脂管12が直列に連結される。
The
樹脂管12の外表面に溝14が設けられる。溝14は、樹脂管12の周方向に等間隔を隔てて複数、この実施例では4箇所に設けられる。各溝14は樹脂管12の管軸12aに平行で直線状に延びる。溝14の断面形状はU字形状であり、その底部22は円弧状である。
A
ただし、これらの溝14は樹脂管12の外表面に後加工または2次加工で形成されるため、溝14の両側部24は溝14の内側に傾き、溝14の底部22の幅W1は溝14の開口25の幅W2より大きく形成される。溝14の深さHは、図3に示すように、光ファイバ16の外皮20の外径Eより大きく、たとえばその外径の1.5〜2倍の長さに設定される。図6に示すように、溝14の長さは樹脂管12の長さと同じで、溝14は樹脂管12の全長にわたって設けられる。連結された複数の樹脂管12の溝14は直線状に連続し、樹脂管12の連結部分と溝14とが交差している位置で樹脂管12の管壁に穴26が設けられる。
However, since these
図3に示す光ファイバ16は、よく知られているように、ファイバ心線をたとえばFRPなどで被覆したものであり、そのFRP(図示せず)の外面がさらに外皮20で覆われている。外皮20に樹脂管12の樹脂と同種類の樹脂などが用いられる。この実施例では、樹脂管12と同種類のポリオレフィン系樹脂が用いられる。光ファイバ16の外皮20の直径Eは、溝14の幅W1および深さHと同じまたはそれより小さく、かつ溝14の開口25の幅W2より大きく設定される。図2に示すように、光ファイバ16の長さは、連結された複数の樹脂管12における4本の溝14の長さの合計より長く設定され、1本の光ファイバ16により4本の溝14の全てを配線する。
As is well known, the
図3に示す溶接部材18は、棒状部材であり、樹脂管12の樹脂と同種類などで形成される。この実施例では、樹脂管12と同種類のポリオレフィン系樹脂が用いられる。この溶接部材18の外径Fは、溝14の開口25の幅W2と同じまたはそれより大きく設定される。溶接部材18の長さは、図2に示すように、連結された複数の樹脂管12の長さと同じに設定される。
The
この検知装置10を製造する場合、まず、樹脂管12を図7に示す押出機28で押出し成形する。押出機28から押出された樹脂管12を冷却水槽30の口金32に挿入し、樹脂管12の外表面を整える。樹脂管12の冷却後、回転のこぎり34などを樹脂管12の外表面に当てて溝14を設ける。この溝14の断面形状はU字形状であり、その両側部24は平行に形成される。そして、樹脂管12を引取機36で引き取り、マーキング装置38で所定のマークを樹脂管12の外表面に印字してから、切断機40のカッターで樹脂管12を一定の長さに切断し、パイプ払い出し装置42で樹脂管12をラック内に払い出す。
When manufacturing this
形成された樹脂管12を施工現場に運ぶ。そこで、図8に示すように、溝14の位置を合わせながら、2本の樹脂管12の端面を互いに突合せてバット融着する。これにより、樹脂管12どうしが連結される。しかし、バット融着により融着した部分が樹脂管12の外表面から盛り上がり、ビード44が溝14を塞ぐため、溝14はビード44により遮断され、光ファイバ16を溝14に嵌め込むことができない。そこで、図6に示すように、ビード44と溝14とが交差している位置で樹脂管12の管壁に穴26をドリルなどで開けて、溝14を塞いだビード44を取り除き、連結された樹脂管12の溝14どうしを連続させる。なお、穴26の径が溝14の幅W1と同じまたはそれより大きく、かつ穴26の深さが溝14の深さHと同じまたはそれより深ければ、穴26は樹脂管12の管壁を貫通していてもよいし、貫通していなくてもよい。
The formed
そして、必要長さになるように、上述と同じ方法で複数の樹脂管12を連結して、連結した樹脂管12の溝14を連続させる。それから、図9に示すように、溝14に必要な長さの光ファイバ16を嵌め込む。
Then, the plurality of
光ファイバ16を溝14に嵌めるとき、溝14の開口25を少し押し広げるようにする。すなわち、図7に示す押出工程の中で樹脂管12に応力が残留する。この性質を利用して、図9に示すように溝14の両側部24をそれぞれ溝14の内側に傾けて、溝14の開口25の幅W2を溝14形成時の幅W1より狭く、かつ開口25の幅W2を光ファイバ16の外皮20の外径Eと同じまたはそれよりやや狭くする。
When the
このように、樹脂管12の残留応力を利用して、開口25の幅W2を外皮20の外径Eと同じまたはそれよりやや狭くすることにより、開口25を少し押し広げることで、光ファイバ16が溝14に容易に入り、かつ一旦嵌められた光ファイバ16は溝14から外れにくくなるため、光ファイバ16を樹脂管12に仮止めする必要がなくなる。
In this way, by utilizing the residual stress of the
次に、図10に示す溶接ヒータ46を用意し、溶接ヒータ46に溶接部材18を取り付ける。溶接ヒータ46は、吹き出し口50および送出管部48を有し、吹き出し口50から熱風を吹き出す。これにより、熱風は吹き出し口50から吹き出すと同時に、熱風の一部は送出管部48へも吹き出し、溶接部材18の溝14を向いている側を加熱する。
Next, a
このような溶接ヒータ46を用いて、溶接部材18で溝14の開口25を塞ぐようにして、たとえば、250〜400℃の熱風を吹き出し口50から溝14に吹きつける。熱風により溶接部材18の溝14を向く部分と、溝14の開口25付近の樹脂管12および外皮20とが加熱され、加熱された部分の表面近傍が溶ける。
Using such a
そして、熱風を吹き付けながら、図3に示すように、溶接部材18を溝14の中へ押し込むと、溶接部材18が樹脂管12および外皮20に押し付けられる。これにより、溶接部材18の溶けた部分が樹脂管12の溶けた部分に接触して融着し、また、溶接部材18の溶けた部分が外皮20の溶けた部分に接触して融着する。融着した部分が冷却すれば、溶接部材18を介して樹脂管12と外皮20とが接合し、光ファイバ16は樹脂管12に強固に固定される。
Then, as shown in FIG. 3, when the welding
そして、図1および図2に示すように、たとえば1本の光ファイバ16を用いて、4本の溝14の全長に亘って光ファイバ16を配線する。これにより、検知装置10が形成される。
Then, as shown in FIGS. 1 and 2, the
この検知装置10を、図11に示す地中に予め埋めておいたケーシング管52の中に挿入し、ケーシング管52内の検知装置10の周りにセメント54などの充填材を充填する。そして、光ファイバ16の先を光歪みアナライザ(図示せず)などに接続すると、検知装置10により地中の動きを計測することができる。
The
このように、溶接部材18と棒状部材12とを融着させ、溶接部材18と外皮20とを融着させることにより、外皮20と棒状部材12とは溶接部材18を介して接合され、かつ、光ファイバ16が嵌まる溝14の開口25は溶接部材18で塞がれる。よって、光ファイバ16は棒状部材12に確実に固定されるため、光ファイバ16は樹脂管12から外れずに、樹脂管12の動きに追随することができ、検知装置10の検知精度の低下が抑えられる。
In this way, by welding the welding
また、溝14の開口25を溶接部材18で覆うようにした状態で、溶接ヒータ46により、熱風を溝14へ吹き付けながら、溶接部材18を溝14の中に押し込むたけで、棒状部材12、外皮20および溶接部材18の融着に必要な部分だけを溶かし、かつその部分を接触させて融着させることができる。このため、樹脂管12および外皮20の加熱による変形や接着不良などの問題が生じず、作業性に優れる。
Further, in a state in which the
しかも、溝14を樹脂管12の製造時に加工することで加工精度がよい。この上、加熱による樹脂管12または外皮20の変形で、光ファイバ16の位置がずれることがない。よって、ファイバ16を正確な位置に取り付けることができ、検知装置10に高い検知精度を持たせられる。
In addition, the processing accuracy is good by processing the
また、溝14の深さHを光ファイバ16の外皮20の外径Eの1.5〜2倍にすることにより、光ファイバ16の取り付けおよび固定がし易くなる。すなわち、溝14の深さが浅すぎると溝14の傾きは小さくなり、光ファイバ16は溝14から外れやすくなる。一方、溝14の深さが深すぎると光ファイバ16の外皮20と溶接部材18とを融着しにくくなる。
Further, by setting the depth H of the
なお、外皮20にポリオレフィン系樹脂を用い、棒状部材12および外皮20に溶接部材18を融着させたが、外皮20をポリオレフィン系樹脂以外の樹脂で形成し、溶接部材18を外皮20に融着させず、棒状部材12に融着させることもできる。この場合でも、光ファイバ16が嵌まる溝14の開口25は溶接部材18で塞がれるため、光ファイバ16は棒状部材12に固定される。
Although the polyolefin resin is used for the
また、樹脂管12の溝14の底部22の断面形状を円弧状にしたが、図12に示すように、底部56の断面形状を、直線状に代えてもよい。また、図13に示すように、溝14の底部58の断面形状を、V字状に代えてもよい。
Moreover, although the cross-sectional shape of the
この溝14を、押出し成形された後の樹脂管12に設けたが、樹脂管12を押出し成形する過程で溝14を設けることもできる。この場合、回転のこぎり34を用いず、たとえば、溝14を形成するための形状にした押出機28のダイヘッド部分や冷却水槽30の口金部20などを用いて、樹脂管12を押出機のダイヘッド部分や口金部などを通すことにより、樹脂管12に溝14を形成する。
Although the
また、樹脂管12に4本の溝14を形成したが、溝14の数は1本以上であればよく、具体的な数は検知装置10の検知目的である地盤の変状の種類や要求精度などにより任意に決められる。溝14の数を増やし、その溝14にそれぞれ光ファイバ16を取り付ければ、検知装置10の検知精度などは向上する。
Further, although four
この溝14とビード44とが交差する樹脂管12の管壁に穴26を開けて溝14を連続させたが、穴26を開けずにビード44を削って溝14を連続させることもできる。
Although the
検知装置10を地中に予め埋めておいたケーシング管52の中に挿入したが、検知装置10を直接地中に埋めてもよい。また、検知装置10をトンネルなどの構造物に設置することもできる。これにより、これらの構造物の歪みを検知することが可能になる。
Although the
さらに、棒状部材に中空の樹脂管12を用いたが、これに代えて、断面形状を十字形状や矩形状など地盤などの動きを面で受ける形状にした樹脂管を棒状部材に用いることもできる。たとえば、図14に示す中実管58は、その断面形状を十字形状にした中実管である。この中実管58については断面形状および中実にしたことを除けば、樹脂管12とほぼ同様であるため、説明は省略する。この場合、中実管58の4つの突条部60の一方側面や先端などにそれぞれ溝14を形成して、図15に示すように溝14に光ファイバ16を嵌め込む。そして、中実管58の残留応力により光ファイバ16を溝14に保持した状態で、光ファイバ16の外皮20と中実管58とを溶接部材18を介して融着する。
Furthermore, although the
このように、中実管58の断面形状を十字形状などにすることにより、どちらの方向から地盤などの動きがあっても、中実管58はその動きを受けることができるため、感度良く地盤の挙動などを検知する。すなわち、矢印62に示す方向に地盤が動けば、その地盤の動きを中実管58の平面で受ける。また、中実管58に対して斜め方向の地盤などの動きがあった場合でも、中実管58は、矢印64に示す斜め方向の地盤の動きをその2つの突条部60の間の入角66で受ける。このため、中実管58は、地盤などの動きに対する力の損失がなく、地盤などの動きを感度良く捉えることができる。
Thus, by making the cross-sectional shape of the
なお、上で挙げた角度や寸法の具体的数値はいずれも単なる一例であり、必要に応じて適宜変更可能である。 Note that the specific numerical values of the angles and dimensions given above are merely examples, and can be appropriately changed as necessary.
10…検知装置
12…樹脂管
14…溝
16…光ファイバ
18…溶接部材
20…外皮
58…中実管
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記棒状部材の外表面に形成された溝、
前記溝に嵌められる光ファイバ、および
前記棒状部材と融着される、ポリオレフィン系樹脂で形成された溶接部材を備える、検知装置。 A rod-shaped member formed of a polyolefin-based resin,
A groove formed on the outer surface of the rod-shaped member,
A detection apparatus comprising: an optical fiber fitted in the groove; and a welding member formed of a polyolefin-based resin and fused to the rod-shaped member.
前記溶接部材が前記外皮とさらに融着される、請求項1記載の検知装置。 The outer sheath of the optical fiber is formed of a polyolefin resin,
The detection device according to claim 1, wherein the welding member is further fused to the outer skin.
(b)外皮がポリオレフィン系樹脂で形成された光ファイバを前記溝に嵌め、そして
(c) ポリオレフィン系樹脂で形成された溶接部材で前記溝の開口を覆うようにして、前記棒状部材、前記外皮および前記溶接部材へ熱風を吹きつけながら、前記溶接部材を前記溝中へ押し込む、検知装置の製造方法。 (a) preparing a rod-like member formed with a groove on the outer surface and made of a polyolefin-based resin;
(b) fitting an optical fiber whose outer skin is made of a polyolefin resin into the groove; and
(c) Cover the opening of the groove with a welding member formed of a polyolefin-based resin, and push the welding member into the groove while blowing hot air to the rod-shaped member, the outer skin, and the welding member. A method for manufacturing a detection device.
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