JP2013178195A - 孔芯計測装置 - Google Patents

Abstract

【課題】孔芯計測に際して、掘削孔の中心と計測装置の中心を確実に合致させることができて、掘削孔に段部が形成されている場合においても、掘削孔の中心と計測装置の中心を確実に合致した状態を保持することが出来る孔芯計測装置及び方法の提供。
【解決手段】計測装置（１）の中心軸方向の両端にパンダグラフ状のリンク機構（２）が配置されており、当該リンク機構（２）は、計測装置（１）の円周方向について等間隔の複数箇所に同一仕様のリンケージ（２０）が配置されており、当該同一仕様のリンケージ（２０）は２本のリンク（２１、２２）がヒンジピン（２４）によって屈折自在に接続されている。
【選択図】図１

Description

本発明は孔芯計測(あるいは「孔曲がり計測」)に関する。

孔芯計測(あるいは「孔曲がり計測」)は、掘削孔が予定の経路通りに掘削されているか否かの計測に関する技術であり、あるいは、地中に配置された中空管が予定の経路通りに延在しているか否かの計測に関する技術である。
例えば、直線に削孔する予定の掘削孔が湾曲して削孔されてしまうと、種々の不都合が生じる。係る不都合を未然に防止するために孔芯計測が行われる。
しかし、従来の掘削孔の削孔あるいは地中に中空管を配置する施工において、孔芯計測が行われていないケースが多々存在する。特に、深度が深い領域において掘削孔を削孔する場合に、例えば断層等の影響で掘削孔は曲がり易く、種々の不都合が生じる。
ここで、孔芯計測の実施に際しては、孔芯計測用の機器（孔芯計測装置）を、地盤中に削孔された掘削孔に直接挿入する場合と、掘削孔に中空管を挿入し、当該中空管に孔芯計測装置を挿入する場合が存在する。

従来技術においては、主として傾斜計を用いた孔芯計測が行われている。
しかし、傾斜計は、静止した状態でないと計測することができない。例えば、掘削孔に傾斜計を挿入した後、一定のピッチ（例えば、１０００ｍｍ、５００ｍｍ）で孔芯計測をする場合には、当該一定のピッチ毎に、孔芯計測のために一定の時間（例えば３秒間）だけ停止しなければならない。そのため、掘削孔全体の孔芯計測のために、長時間が必要となってしまう恐れがある。

また、孔芯計測は、Ｘ軸、Ｙ軸の各々について行われ、各軸において２方について計測しなければならない。そのため、同一の掘削孔（あるいは管）について孔芯計測を行う場合には、Ｘ軸、Ｙ軸の各軸について、二回づつ、合計４回計測しなければならない。
さらに、傾斜計を用いて孔芯計測を行う場合には、計測するべき掘削孔（あるいは中空管）内にガイドパイプを挿入する必要が有る。すなわち、傾斜計を用いて孔芯計測を行う場合には、掘削孔あるいは中空管にガイドパイプを挿入し、傾斜計を合計４回出し入れしなければならない。
そして、傾斜計を４回出し入れする各々の作業において、一定のピッチ毎に一定の時間（例えば３秒間）だけ停止しなくてはならない。そのため、傾斜計による孔芯計測は極めて煩雑な作業であり、多大な作業時間を費やしてしまう。傾斜計を用いた従来の孔芯計測では、例えば、５０ｍ以上の深度における掘削孔の削孔では、（孔芯計測だけで）長時間を費やしている。このことも、従来、孔芯計測が行われていないケースが多数存在する理由となっている。

上述した問題を解消するために、ジャイロスコープを用いて掘削孔の経路を計測する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
係る技術によれば、ガイドパイプの挿入が不要である。また、掘削孔の先端部に挿入されたジャイロスコープを地上側に引き出すことにより、一度の作業で、当該ジャイロスコープの移動経路、すなわち掘削孔の位置が測定される。しかも、所定ピッチ毎に一定時間づつ静止させる必要もない。

しかし、傾斜計を用いた従来技術およびジャイロスコープを用いた従来技術では、掘削孔（あるいは中空管）の中心と、ジャイロスコープの中心が合致していないと、正確な孔曲がりの計測ができないという問題を有している。
例えば、予定の削孔経路が直線である場合に、図９で示すように、掘削孔Ｈの中心Ｌｃｈと、ジャイロスコープ１の中心（中心軸）Ｌｃ１が合致していないと、掘削孔Ｈが曲がっていても、ジャイロスコープ１の中心軸Ｌｃ１が真直な状態であるため、当該ジャイロスコープ１による孔芯計測では、掘削孔Ｈは真直で予定の経路通りに削孔されていると誤判定してしまう恐れがある。

掘削孔Ｈの中心Ｌｃｈとジャイロスコープ１の中心（中心軸）Ｌｃ１を合致させるため、従来の孔芯計測では、図１０で示すように、ジャイロスコープ１の軸方向両端部（図１０では左右両端部）に円弧状の弾性部材（例えば、薄板ばね）８を配置し、当該弾性部材８の弾性反撥力により、掘削孔Ｈの中心Ｌｃｈとジャイロスコープ１の中心Ｌｃ１を合致させている。
しかし、掘削孔の水平計測時において、図１１の右側の円弧状の弾性部材８の様に、弾性反撥力が弱い（バネ定数が小さい）と、当該弾性部材８の撓み量が大きくなり、ジャイロスコープ１の羽口側（図１１の右側：地上側）が下がってしまう。そのため、掘削孔Ｈは水平であるにもかかわらず、ジャイロスコープ１は、掘削孔Ｈが（図１１の上下方向について）傾斜していると判断してしまう。

また、図１２で示すように、掘削孔Ｈに段部Ｈｄが存在する場合がある。例えば、いわゆる「裸孔」では段部Ｈｄが形成され易い。また、地層の変わり目や、斜めになっている地層に削孔された掘削孔Ｈについても、段部Ｈｄが形成され易い。さらに、グラウンドアンカーの施工に際して、裸孔の曲がりを計測するべき場合が存在し、当該裸孔には段部が形成されてしまう場合が多い。
図１２において、右側の弾性部材８が配置されている領域のように、掘削孔Ｈの内径Ｄ２が小さい（細い）と、当該右側の弾性部材８の弾性反撥力が強くなり、弾性部材８の半径方向外方端部と掘削孔Ｈ内壁（中空管内壁）との摩擦力が強くなり、摩擦による摩耗量が増加して、当該弾性部材８が摺り減ってしまう。そのため、従来の孔芯計測装置では、何回か孔芯計測を行うと、円弧状弾性部材８を交換しなければならなくなるという問題が発生する。

掘削孔（中空管）の内壁面との摩擦力を大きくしないために、円弧状の弾性部材８の仕様を、図１２における右側の領域（内径が小さい／細い領域：内径Ｄ２の領域）に合わせて、設定することも考えられる。
しかし、ジャイロスコープ１が、図１２における右側の領域（内径Ｄ２の領域）から、左側の領域（掘削孔内径が大きい／太い領域：内径Ｄ１の領域）に移動すると、内径Ｄ２の領域に合わせて仕様が設定されている弾性部材８は、その半径方向外方端部が掘削孔Ｈの内壁面と接触しない状態（いわゆる「浮いた」状態）になってしまう（図１２において、符号Ａで示す状態）。そのような状態（符号Ａで示す状態）になると、ジャイロスコープ１の図１２における下側が下がってしまい、掘削孔Ｈの中心とジャイロスコープ１の中心を合致させることが出来ず、いわゆる「芯をとる」、「芯を合わせる」ことが困難である。
なお、図１０〜図１２において、符号５は先行ロッドを示し、符号６は接続部材を示し、符号７は可撓性を有する曲がりボーリング用ロッドを示している。

特開２００２−２２０９８６号公報

本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、孔芯計測に際して、掘削孔（あるいは中空管）の中心と計測装置（例えばジャイロスコープ）の中心を確実に合致させることができて、掘削孔に段部が形成されている場合においても、掘削孔の中心と計測装置の中心を確実に合致した状態を保持することが出来る孔芯計測装置の提供を目的としている。

本発明の孔芯計測装置（１００）は、計測装置（１：例えば、ジャイロスコープ、傾斜計）の中心軸方向の両端にパンダグラフ状のリンク機構（２）が配置されており、
当該リンク機構（２）は、計測装置（１）の円周方向について等間隔の複数箇所に同一仕様のリンケージ（２０）が配置されており、
当該同一仕様のリンケージ（２０）の各々は、２本のリンク（２１、２２）がヒンジピン（２４）によって屈折自在に接続されており、一方のリンクであって、計測装置（１）から離隔した側のリンク（２１）の計測装置（１）から離隔した側の端部（２１ｂ）は、計測装置（１）の中心軸（Ｌｃ１）と平行に摺動可能な部材（２３）に回動自在に結合されており、他方のリンクであって、計測装置（１）側のリンク（２２）の計測装置（１）側端部（２２ｂ）は、計測装置（１）側端部（リンク係合部材１１）に回動自在に結合されており、
前記摺動可能な部材（２３）の軸方向の両側（ジャイロスコープ１に近接した側２３ａと、ジャイロスコープから離隔した側２３ｂ）には、弾性部材（引張ばねあるいは圧縮ばね３、３）が配置されていることを特徴としている。
ここで、上記二つの弾性部材（３、３）は、同一のバネ定数であるのが好ましい。

本発明において、パンダグラフ状のリンク機構（リンケージ２０）の頂部（半径方向最外方の部分）には回転部材（例えばローラ４）が設けられているのが好ましい。
あるいは、本発明において、パンダグラフ状のリンク機構（リンケージ２０Ａ）の頂部（半径方向最外方の部分）には板状部材（いわゆる「スキー」４Ａ）が設けられているのが好ましい。

本発明において、計測装置（１００）としてはジャイロスコープ（１）を用いることが好ましいが、傾斜計（図示を省略）を用いることが可能である。
計測装置として傾斜計を用いる場合には、掘削孔（Ｈ）が鉛直方向に延在している場合に適用することが好ましい。ただし、掘削孔（Ｈ）が垂直軸に対して傾斜している場合も、傾斜計は使用可能である。
ここで、水平方向に延在している掘削孔の曲がり計測については、傾斜計は適用しない。

上述する構成を具備する本発明によれば、摺動可能な部材（２３）の両側に配置された弾性部材（３）により、孔芯計測の対象となる掘削孔（Ｈ：あるいは中空管）の内径に対応して摺動可能な部材（２３）が軸方向に移動（摺動）して、一定の位置に留まる。そして、掘削孔（Ｈ）の内径が変動しない限り、上記二つの弾性部材（３、３）の軸方向長さと摺動可能な部材（２３）の軸方向長さの和（Ｌ１）が一定となり、複数のリンケージ（２０）の各頂部（半径方向外方端部：あるいは、そこに設けられたローラ４、スキー４Ａ）が掘削孔（Ｈ）内壁面に当接した状態が維持される。それと共に、複数のリンケージ（２０）の各頂部（半径方向外方端部）の計測装置（１）中心軸（Ｌｃ１）からの半径方向位置は、常に一定の位置となる。
そのため、パンダグラフ状のリンク機構（２）で支持される計測装置（１００）の半径方向中心は、複数リンケージ（２０）の頂部が当接している掘削孔（Ｈ）または中空管の半径方向中心と、常に一致する（常に、いわゆる「芯をとった」状態になる）。換言すれば、本発明において、計測装置（１００）の中心軸位置は、掘削孔（Ｈ）または中空管の中心軸と常に合致し、いわゆる「芯をとった状態」が保持され、いわゆる「芯をとった状態」以外には、パンダグラフ状のリンク機構（２）は移動あるいは摺動しない。

仮に、掘削孔（Ｈ）または中空管の段部において、内径寸法が変動したとしても、摺動可能な部材（２３）の両側に配置された弾性部材（３、３）により、当該変形した内径寸法に対応して摺動可能な部材（２３）の軸方向位置が変化して、複数のリンケージ（２０）における頂部の半径方向位置も掘削孔（Ｈ）または中空管の段部における内径寸法の変動に追従して変動し、二つの弾性部材（３、３）の軸方向長さと摺動可能な部材（２３）の軸方向長さの和（Ｌ１）が当該変動した内径寸法に対応した一定値に保持される。その結果、計測装置（１００）の半径方向中心と掘削孔（Ｈ）または中空管の半径方向中心が一致した状態（いわゆる「芯をとった」状態）が維持される。

本発明は、掘削孔（Ｈ）に段部（Ｈｄ）が存在する場合、例えば、掘削孔（Ｈ）がいわゆる「裸孔」である場合、地層の変わり目や斜めになっている地層について掘削孔（Ｈ）が削孔されている場合について、さらに、グラウンドアンカーの施工に際しても、掘削孔の孔芯計測に適している。
また、本発明は、深い深度の掘削された掘削孔の孔芯計測に適している。

本発明において、例えば、パンダグラフ状のリンク機構（リンケージ２０）先端（半径方向先端）に回転部材（例えば、ローラ４）を設ければ、当該回転部材（４）が掘削孔（Ｈ）の内壁面あるいは中空管の内壁面と接触しても、摩擦が小さく、摩耗し難いので、摺り減り難くなる。
掘削孔（Ｈ）の内径寸法が小さい領域（いわゆる「きつい」、「窮屈な」領域）であっても、係る回転部材（４）を設ければ、内壁面あるいは中空管の内壁面との摩擦抵抗が小さい。

パンダグラフ状のリンク機構（リンケージ２０）先端（半径方向先端）において、回転部材（４）に代えて、板状部材（いわゆる「スキー」４Ａ）を設けた場合においても、掘削孔（Ｈ）内壁（あるいは中空管内壁）と接触した際の摩擦が小さく、摩耗し難く、すり減り難い。
掘削孔（Ｈ）の内径寸法が小さい領域（いわゆる「きつい」、「窮屈な」領域）であっても、回転部材（４）を設けた場合と同様に、摩擦抵抗が小さくなる。

本発明において、パンダグラフ状のリンク機構（２）先端（半径方向先端）に回転部材（４）あるいは板状部材（いわゆる「スキー」４Ａ）を設けることにより、孔壁（中空管内壁）と接触しても摩耗し難くなるため、摩耗による損傷の程度が小さくなり、寿命を延長することが可能である。

また本発明によれば、掘削孔（Ｈ）あるいは中空管の断面形状が非円形の領域においても、計測装置（１００）の中心軸位置と掘削孔または中空管の中心軸とが合致した状態（いわゆる「芯をとった状態」）を保持することが出来る。
パンダグラフ状のリンク機構（２）を増設し、あるいは、パンダグラフ状のリンク機構（２）の頂部（半径方向最外方の部分）に板状部材（４Ａ）を設けることにより、複数の（３個以上の）リンク機構（２）の先端（半径方向先端）が掘削孔（あるいは中空管）の内壁面に当接し、あるいは、板状部材（いわゆる「スキー」４Ａ）が掘削孔（あるいは中空管）の内壁面に当接して、複数のリンケージ（２０）の各頂部と計測装置（１）の中心軸（Ｌｃ１）からの半径方向位置を常に一定に維持できるからである。

第１実施形態の側面図である。 図１におけるＡ部拡大図である。 図２におけるＸ方向矢示図である。 実施形態に係る孔芯計測装置を段部が形成された掘削孔に配置した状態を示す図である。 第１実施形態において、傾斜計を用いる場合に使用されるガイドパイプの断面図である。 非円形断面を有する掘削孔に第１実施形態を使用した状態を示す正面図である。 第２実施形態の正面図である。 第２実施形態に係る孔芯計測装置の作用効果を説明する図である。 従来技術を示す図である。 図９とは異なる従来技術を示す側面図である。 図１０で示した従来技術の問題点を説明する図である。 図１０で示した従来技術を段部を有する掘削孔に適用した状態を示す図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
最初に、図１〜図５を参照して、本発明の第１実施形態について説明する。
図１において、全体を符号１００で示す孔芯計測装置は、計測器であるジャイロスコープ１と、ジャイロスコープ１の軸方向の両端に配置された１対のリンク機構２を備えている。
図３で示すように、１箇所のリンク機構２において、３組のリンケージ２０を有している。そして図１、図２で示すように、１組のリンケージ２０は、第１のリンク２１と第２のリンク２２と、スライダ２３と、接続ピン２４（図２）を有している。
図３を参照すれば明らかなように、図１、図２では、上方のリンケージ２０の位置を変位させて表現している。図示を簡略化して、構成及び作用効果が明瞭に表現される様にするためである。

図１において、ジャイロスコープ１は、長手方向（図１では左右方向：軸方向）の中心１Ｃに対して左右対称であり、軸方向の両端部にリンク係合部材１１を備えている。
図１では、地中側（図１のおける左方：符号Ａで示す側）のリンク係合部材１１は、先行ロッド５に接続されている。一方、地上側（図１のおける右方：符号Ｂで示す側）のリンク係合部材１１は、継手部材６を介して、可撓性を有する削孔用ロッド７（ロッドあるいはケーブル）に接続されている。

図２（図１の符号Ａで示す部分：Ａ部）において、リンク係合部材１１の端部１１ａ（図２では左端部）から、円柱状のロッド部１２が延在している。円柱状のロッド部１２は、リンク係合部１１と一体に形成されており、ジャイロスコープ１の本体から（図２では左方向に）延在している。
明示されていないが、スライダ２３には中心軸近傍には、長手方向（図２では左右方向）に延在する貫通孔が形成されている。当該貫通孔（符号は図示せず）には、リンク係合部材１１の円柱状のロッド部１２が貫通している。スライダ２３の貫通孔に円柱状のロッド部１２が貫通することにより、スライダ２３は、円柱状のロッド部材１２に対して、摺動自在に係合している。

リンケージ２０において、第１のリンク２１における一方の端部２１ａ（図２では右端部）と、第２のリンク２２における一方の端部２２ａ（図２では左端部）が、接続ピン２４によって屈折自在に係合している。換言すれば、接続ピン２４は、第１のリンク２１における一方の端部２１ａ及び第２のリンク２２における一方の端部２２ａを、回転可能に貫通している。
また接続ピン２４は、案内部材（以下、「ローラ」と言う）４を回転自在に軸支している。
図２において、第１のリンク２１における他方の端部２１ｂ（図２では左端部）は、ヒンジピン２５によって、スライダ２３に対して回動自在に軸支されている。
第２のリンク２２における他方の端部２２ｂ（図２では右端部）は、ヒンジピン２６によって、リンク係合部１１に対して回動自在に軸支されている。

図１のＡ部あるいは図２において、地中側リンク係合部材１１の円柱状のロッド部１２が延在している領域であって、先行ロッド５の地上側（右方）端面５ｂと、スライダ２３の地中側（左方）端面２３ｂの間の領域には、コイルスプリング３（３Ａ）が設けられている。
同様に、図１のＡ部あるいは図２において、地中側リンク係合部材１１の円柱状のロッド部１２が延在している領域であって、リンク係合部材１１の端面１１ａと、スライダ２３の地上側（右方）端面２３ａの間の領域には、コイルスプリング３（３Ｂ）が設けられている。

図１において、右側のリンク機構２の部分（図１において、符号Ｂで示す部分：Ｂ部）においても、Ａ部と同様に、地上側リンク係合部材１１の円柱状のロッド部１２が延在する領域であって、継手部材６の地中側（左方）端面６ａとスライダ２３の地上側（右方）端面２３ｂとの間の領域には、コイルスプリング３（３Ａ）が設けられている。
また、図１のＢ部において、地上側リンク係合部材１１の円柱状のロッド部１２が延在する領域であって、リンク係合部材１１の端面１１ｂ（右方端面）とスライダ２３の地中側（左方）端面２３ａの間の領域には、コイルスプリング３（３Ｂ）が設けられている。
上記コイルスプリング３（３Ａ）とコイルスプリング３（３Ｂ）は、同一のバネ定数（弾性反撥力）を有する圧縮ばねである。ここで、図示の実施形態では、コイルスプリング３（３Ａ）とコイルスプリング３（３Ｂ）は、バネ定数、素線径、巻き径、巻き数、自由長、材質その他が等しく（同一仕様に）設定されている。
ただし、図１において、右側のリンク機構２におけるコイルスプリング３Ａと、左側のリンク機構２０におけるコイルスプリング３Ｂの仕様を、変更すること（コイルスプリング３Ａ、３Ｂの仕様を同一にしないこと）が可能である。
また、リンク機構２、２０の各々において、スライダ２３の左右のコイルスプリング３Ａ、３Ａ（あるいは３Ｂ、３Ｂ）の仕様を変更すること（仕様を同一にしないこと）も可能である。

図２において、地中側リンク係合部材１１の端面１１ａから、先行ロッド５の地上側端面５ｂまでの距離Ｌ１は、一定である。ここで、距離Ｌ１は、２つのコイルスプリング３、３（３Ａ、３Ｂ）の軸方向長さと、スライダ２３の軸方向長さの和である。図示の実施形態では、掘削孔Ｈの内径寸法が変化しなければ、距離Ｌ１は一定に保たれる。
図２で示されていないが、図１のＢ部において、地上側リンク係合部材１１の端面１１ｂから継手部材６の地中側（左方）端面６ａまでの距離も一定であり、上記距離Ｌ１と同一である。
地中側リンク係合部材１１の端面１１ａから先行ロッド５の地上側端面５ｂまでの距離と、地上側リンク係合部材１１の端面１１ｂから継手部材６の地中側（左方）端面６ａまでの距離は固定されている。そのため、図１、図２において、スライダ２３を挟んで左右に配置された２つのコイルスプリング３（３Ａ）、３（３Ｂ）は、スライダ２３が円柱状のロッド部１２に沿って移動（摺動）した場合、一方のコイルスプリング３の縮み量と、他方のコイルスプリング３の伸び量は等しくなる。

図１におけるＡ部あるいはＢ部におけるリンク機構２は、図３で示す様に３組のリンケージ２０により構成されている。図２において、ジャイロスコープ１の中心軸Ｌｃ１から掘削孔Ｈの内壁面までの半径が符号「ｒ」で示されており、係る半径ｒは、３組のリンケージ２０においても等しい。
３組のリンケージ２０では、図２において、スライダ２３が軸方向（図２の左右方向）に移動（摺動）しても、第１のリンク２１のスライダ２３側のヒンジピン２５の中心から、第２のリンク２２のリンク係合部材１１側ヒンジピン２６の中心までの距離Ｌ２は、３組のリンケージ２０において同一になる。

３組のリンケージ２０の構成が共通しており、ジャイロスコープ１の中心軸Ｌｃ１から掘削孔Ｈの内壁面までの半径ｒが同一となる。そして、二つのコイルスプリング３Ａ、３Ｂの軸方向長さとスライダ２３の軸方向長さの和Ｌ１は、掘削孔Ｈの内径が変化しない限り一定となり、ジャイロスコープ１の中心軸Ｌｃ１は常に一定で、掘削孔Ｈの内径の中心Ｌｈに合致する。
掘削孔Ｈの内径寸法が変化し、凹凸が存在したとしても、スライダ２３が摺動して、距離Ｌ１が変動した内径寸法に対応した数値になるため、リンク機構２によって支持されているジャイロスコープ１の中心軸Ｌｃ１は一定であり、掘削孔Ｈの内径の中心Ｌｈに合致した状態が維持される。
すなわち第１実施形態によれば、ジャイロスコープ１の中心軸Ｌｃ１は掘削孔Ｈの中心Ｌｈと常に合致しており、いわゆる「芯をとった状態」に保たれる。そして、パンダグラフ状のリンク機構２は、いわゆる「芯をとった状態」以外の状態にはならない。

図４で示すように、掘削孔Ｈに段部Ｈｄが存在していても、当該段部Ｈｄにおいて、ジャイロスコープ１の中心軸Ｌｃ１から掘削孔Ｈの内壁面までの半径ｒが変位すると、当該半径ｒの変位に応答してリンケージ２０のスライダ２３が軸方向（図４の左右方向）に移動（摺動）する。スライダ２３が軸方向（図４の左右方向）に移動（摺動）しても、ジャイロスコープ１の中心軸Ｌｃ１から掘削孔Ｈの内壁面までの半径（ｒ）は、３組のリンケージ２０において同一であるため、ジャイロスコープ１の中心軸Ｌｃ１は掘削孔Ｈの中心軸Ｌｈ（図１、図２参照）と一致する（ジャイロスコープ１の中心軸Ｌｃ１が掘削孔Ｈの中心軸Ｌｈをトレースする）。

図１、図２で示すように、リンケージ２０における半径方向外方の頂部には、案内部材であるローラ４が取り付けられている。
掘削孔Ｈの径が小さい領域（「細い」領域）であっても、ローラ４と掘削孔Ｈ内壁面の抵抗は小さい。そのため、ローラ４が掘削孔Ｈの内壁と接触しても、摩擦が小さく、摩耗し難い。
発明者による実験では、第１実施形態に係る孔芯計測装置１００のローラ４の寿命は、従来の孔芯計測装置における板バネの寿命に比較して、約３倍程度まで延長された。

図１〜図４では、計測装置本体がジャイロスコープの場合について説明されているが、ジャイロスコープに代えて計測装置本体を傾斜計で構成することも可能である。計測装置本体を傾斜計の場合には、図５に示すようなガイドパイプＧＰを設ける必要がある。
図５において、ガイドパイプＧＰには、ローラ４（図１〜図４参照）が係合するための溝Ｄを、円周方向に等間隔に４箇所形成している。溝Ｄにローラ４を係合することにより、図１において符号Ｒで示す回転を防止することができる。溝Ｄは、円周方向に等間隔に複数形成すれば、４箇所に限定されるものではない。

計測手段としてジャイロスコープを使用するのであれば、図５で示すようなガイドラインを設ける必要はない。そして、ジャイロスコープを用いた場合には、掘削孔Ｈそのものの「曲がり」を計測することができる。
また、傾斜計を用いた孔芯計測は、鉛直方向に延在する掘削孔Ｈ（あるいは、それに挿入された中空管）のみが可能であり、水平方向に延在する掘削孔（あるいは中空管）の孔芯計測では適用することが出来ない。それに対して、ジャイロスコープであれば、鉛直方向に延在する掘削孔（中空管）のみならず、水平方向に延在する掘削孔（中空管）の孔芯計測にも適用可能である。
ここで、水平方向に延在する掘削孔（中空管）の孔芯計測で用いる場合を考慮すると、コイルスプリング３（３Ａ）とコイルスプリング３（３Ｂ）は、ジャイロスコープの自重でたわまない程度のバネ定数あるいは弾性反撥力が必要である。

掘削孔Ｈの断面が円形でない場合には、パンダグラフ状のリンク機構２０の個数を増やすことにより、対応できる。
例えば図６で示すように、掘削孔Ｈの断面形状が非円形であり、符号ＮＣで示す非円形の領域が存在する場合において、円周方向に等間隔に３個のリンケージ２０（図６の実線で示す）を配置した場合には、非円形の領域ＮＣにおいて、リンケージ２０の半径方向外方端部のローラ４は、掘削孔Ｈ内壁に接触することができない。そのため、ジャイロスコープ１（図１、図２、図４参照）の中心と掘削孔の中心を一致させること（いわゆる「芯を出す」）ことは困難である。

これに対して、図６の点線で示す様に、円周方向に等間隔に４個のパンダグラフ状のリンク機構あるいはリンケージ２０Ａを配置すれば、少なくとも３個のリンケージ２０Ａ（図６の点線で示す場合は４個のリンケージ２０Ａ）の半径方向外方端部のローラ４が掘削孔Ｈの内壁面に接触するので、ジャイロスコープの中心と掘削孔中心とを一致させること（いわゆる「芯を出す」こと）が出来る。
もちろん、パンダグラフ状のリンク機構を５個以上設ければ、非円形の断面形状を有する掘削孔Ｈであっても、ジャイロスコープの中心と掘削孔中心を確実に合致させて、いわゆる芯を出すことが出来る。
掘削孔Ｈにおける断面が円形であるか否かについては、地上側で事前に判断することが出来る。したがって、掘削孔Ｈにおいて、断面が非円形の領域に到達したならば、その領域における孔芯計測には、パンダグラフ状のリンク機構を増設して行うことが出来る。

上述した第１実施形態によれば、ジャイロスコープ１の中心軸方向の両端にパンダグラフ状のリンク機構２が配置されており、当該リンク機構２は複数のリンケージ２０で構成されており、複数のジャイロスコープ１は同一の構成を具備しており、円周方向について等間隔に配置されている。そして、中心軸Ｌｃ１と平行に摺動可能なスライダ２３を有し、スライダ２３の両側（２３ａ、２３ｂ）には、同一仕様のコイルスプリング３、３が配置されているので、スライダ２３は、両側のコイルスプリング３のばね特性に対応した所定の位置に保持され、コイルスプリング３（３Ａ、３Ｂ）の軸方向長さとスライダ２３の軸方向長さの和Ｌ１は、掘削孔Ｈの内径が変化しない限り一定となる。そのため、リンケージ２０の半径方向外方の端部の半径方向位置も一定になり、３組のリンケージ２０において、ジャイロスコープ１の中心軸Ｌｃ１からリンケージ２０の半径方向外方端部の半径方向距離ｒは、常に同一となる。その結果、パンダグラフ状のリンク機構２で支持されるジャイロスコープ１の半径方向中心（中心軸Ｌｃ１）は、掘削孔Ｈの半径方向中心（中心軸Ｌｈ）と常に合致して、いわゆる「芯をとった」状態に保持される。
換言すれば、第１実施形態において、パンダグラフ状の３組のリンケージ２０は、ジャイロスコープ１あるいは計測装置１００が、いわゆる「芯をとった状態」以外には変形しない。

図示の第１実施形態において、掘削孔Ｈの段部Ｈｄが存在し、内径寸法が変動したとしても、段部Ｈｄにおいて、スライダ２３が軸方向位置に摺動して、スライダ２３の両側に配置されたコイルスプリング３、３の弾性反撥力あるいはバネ定数に対応した位置に到達する。スライダ２３が軸方向位置に摺動することにより、回転自在に接続されたリンク２１、２２の相対位置が変動して、３組のリンケージ２０における半径方向外方端部の半径方向位置も、掘削孔Ｈの段部Ｈｄにおける内径寸法の変動に追従して変動する。
そして、ジャイロスコープ１あるいは計測装置１００の半径方向中心（中心軸Ｌｃ１）と掘削孔Ｈの半径方向中心（中心軸Ｌｈ）が合致して、いわゆる「芯をとった」状態が維持される。

図示の第１実施形態は、掘削孔Ｈに段部Ｈｄが存在する場合（図４参照）、例えば、掘削孔Ｈがいわゆる「裸孔」である場合、地層の変わり目や斜めになっている地層について掘削孔Ｈが削孔されている場合や、グラウンドアンカーを施工する場合における掘削孔の孔芯計測に適している。
また、図示の第１実施形態は、深い深度の掘削された掘削孔の孔芯計測に適している。

さらに図示の第１実施形態においては、パンダグラフ状のリンク機構２の先端（半径方向先端）にローラ４を設けているために、ローラ４が掘削孔Ｈの内壁面と接触しても摩擦が小さく、摩耗し難く、摺り減り難い。
また、ローラ４を設けることにより、掘削孔Ｈの内径寸法が小さい領域（いわゆる「きつい」、「窮屈な」領域）においても、摩擦抵抗が小さくなる。
そして、ローラ４と掘削孔Ｈ内壁面の摩擦が小さいため、第１実施形態に係る計測装置１００は、ローラ４を設けない場合に比較して、寿命が長期化する。

次に、図７、図８を参照して、本発明の第２実施形態について説明する。
第１実施形態では、パンダグラフ状のリンク機構２における（３組の）リンケージ２０の頂部（半径方向外方端部）に、ローラ４を設けている。
それに対して、第２実施形態では、図７で示すように、パンダグラフ状のリンク機構２Ａにおける（３組の）リンケージ２０Ａの半径方向外方端部に、スキー状の板状部材（掘削孔の孔壁あるいは中空管内壁に摺動可能なスキー）４Ａを設けている。

図８で示すように、掘削孔Ｈの断面形状が非円形であり、符号ＮＣで示す非円形の領域が存在する場合において、非円形領域ＮＣにおけるリンケージ２０Ａは、その半径方向外方端部は、掘削孔Ｈの内壁に接触することができず、隙間λが形成されてしまう。
これに対して、第２実施形態では、リンケージ２０Ａの半径方向外方端部にスキー状の板状部材４Ａを設けているので、スキー状の板状部材４Ａが非円形領域ＮＣ以外の掘削孔Ｈ内壁面と当接する。そのため、隙間λが存在したとしても、ジャイロスコープの中心と掘削孔中心とを一致させる（いわゆる「芯を出す」）ことが出来る。スキー４Ａの幅寸法Ｗ（図７参照）が大きい場合には、係る作用効果は、さらに良好に発揮される。この様に、掘削孔Ｈの断面が円形でない場合に、リンケージ２０Ａの半径方向外方端部にスキー状の板状部材４Ａを設けた第２実施形態によれば、リンケージ２０Ａの個数を増加させなくても、いわゆる「芯をとった」状態を維持することが出来る。
図４を参照して説明したように、第１実施形態では、掘削孔Ｈの断面形状が非円形であり、符号ＮＣで示す非円形の領域が存在する場合には、リンケージ２０の個数を増加しなければ、ジャイロスコープの中心と掘削孔中心とを一致させる（いわゆる「芯を出す」）ことが困難である。

ここで、孔芯計測の実施に際しては、予め、掘削孔Ｈが削孔されている地盤の状態（地層や土質）を把握することが出来る。
第２実施形態の施工に際して、掘削孔Ｈにおいて、例えば軟らかい地盤に削孔されている領域には、スキー４Ａの幅寸法Ｗ（図７参照）が大きいタイプの孔芯計測装置を適用して、スキー４Ａが柔軟な地盤にめり込むことを防止することが出来る。

第２実施形態において、掘削孔Ｈの断面形状が非円形の場合に、第１実施形態と同様に、パンダグラフ状のリンケージ２０Ａの個数（組数）を増やすことにより対処しても良い。もちろん、上述した様に、スキー４Ａの幅Ｗを大きくすることで対応することもできる。
図７、図８の第２実施形態におけるその他の構成及び作用効果については、図１〜図６の第１実施形態と同様である。
ここで、図１〜図６の第１実施形態と、図７、図８で示す第２実施形態を組み合わせて使用すれば、孔芯計測を行うに際して、掘削孔Ｈを削孔した土壌の個々の領域毎に、地質（地層）、土質、掘削孔内壁面の状態等を勘案して、ローラ４を有するタイプの孔芯計測装置（第１実施形態）と、スキー４Ａを有するタイプの孔芯計測装置（第２実施形態）を使い分けることが出来る。

図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではないことを付記する。
例えば、図示の実施形態では、計測機器としてジャイロスコープを用いているが、ジャイロスコープに代えて傾斜計を使用することも可能である。

また、図示の実施形態では、パンダグラフ状のリンク機構の左右両側（長手方向の両側）には機械式ばねが設けられているが、機械式ばねに代えて、いわゆる「流体ばね」(ショックアブソーバ：図示せず)を設けることも可能である。
さらに、図示の実施形態では、掘削孔Ｈそのものの孔芯計測を行っているが、例えば崩れ易い地盤に掘削孔Ｈが削孔されている場合には、掘削孔Ｈ内に図示しない中空管を挿入し、当該中空管について、孔芯計測を行うことが出来る。その様にすれば、地盤が崩れて、ジャイロスコープ或いは傾斜計が埋没してしまうことが防止される。

１・・・ジャイロスコープ
２・・・パンダグラフ状のリンク機構
３・・・弾性部材／圧縮コイルスプリング
４・・・案内車／ローラ
５・・・先行ロッド
６・・・継手部材
７・・・可撓性を有する曲がりボーリング用ロッド
１１・・・地中側リンク係合部材
１２・・・円柱状のロッド部
２０・・・リンケージ
２１・・・第１のリンク
２２・・・第２のリンク
２３・・・スライダ
２４・・・接続ピン

Claims (3)

1. 計測装置の中心軸方向の両端にパンダグラフ状のリンク機構が配置されており、
   当該リンク機構は、計測装置の円周方向について等間隔の複数箇所に同一仕様のリンケージが配置されており、
   当該同一仕様のリンケージの各々は、２本のリンクがヒンジピンによって屈折自在に接続されており、
   一方のリンクであって、計測装置から離隔した側のリンクの計測装置から離隔した側の端部は、計測装置の中心軸と平行に摺動可能な部材に回転自在に結合されており、他方のリンクであって、計測装置側のリンクの計測装置側端部は、計測装置側に回動自在に結合されており、
   前記摺動可能な部材の軸方向の両側には弾性部材が配置されていることを特徴とする孔芯計測装置。
2. パンダグラフ状のリンク機構の頂部に回転部材が設けられている請求項１の孔芯計測装置。
3. パンダグラフ状のリンク機構の頂部に板状部材が設けられている請求項１の孔芯計測装置。

Images