JP2020133369A - Concrete detector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はコンクリート検出器に関し、特に小型かつ安価なコンクリート検出器に関するものである。 The present invention relates to a concrete detector, particularly a small and inexpensive concrete detector.
トンネルセントルの外周とトンネル内壁との間に形成された円弧状空間内へ覆工コンクリートを充填する際に、空間内のどの位置までコンクリートが充填されているかを検出することが求められており、このような用途に、静電容量式のレベルスイッチ（例えばシーエル計測工業（株）製 Ｃ−１０００型）が使用されている。 When filling the arc-shaped space formed between the outer circumference of the tunnel center and the inner wall of the tunnel with lining concrete, it is required to detect to what position in the space the concrete is filled. Capacitive level switches (for example, C-1000 type manufactured by CEL Measurement Industry Co., Ltd.) are used for such applications.
なお、コンクリート検出器としては、特許文献１に示された光センサを利用したもの、あるいは特許文献２に示されたコンクリート圧を検出するもの等が知られている。 As the concrete detector, one using the optical sensor shown in Patent Document 1 or one for detecting the concrete pressure shown in Patent Document 2 is known.
ところで従来使用されている静電容量式の上記レベルスイッチは大型でかつ値段も比較的高い。一方、近年はＩｏＴ（Internet of Things）の進展に伴って、より精密な覆工コンクリート充填情報の提供が望まれており、そのためにはコンクリート検出器を多数設置する必要があって、小型かつ安価なコンクリート検出器の実現が待たれていた。 By the way, the above-mentioned capacitance type level switch conventionally used is large and relatively expensive. On the other hand, in recent years, with the progress of IoT (Internet of Things), it is desired to provide more precise lining concrete filling information, and for that purpose, it is necessary to install a large number of concrete detectors, which is compact and inexpensive. The realization of a concrete detector has been awaited.
そこで、本発明はこのような課題を解決するもので、従来に比して十分に小型で安価なコンクリート検出器を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention solves such a problem, and an object of the present invention is to provide a concrete detector that is sufficiently small and inexpensive as compared with the conventional one.
上記目的を達成するために、本第１発明では、静電容量形の棒状の近接スイッチ（４）と、コンクリート充填空間（Ｓ）を形成する枠板（Ｐ）に設けた検出開口（Ｐ１）内に、先端検出部（４１）を前記検出開口（Ｐ１）の内周面と間隔（ｄ）を離した状態で前記近接スイッチ（４）を前記枠板（Ｐ）に固定する固定手段（２）とを備え、かつ、前記近接スイッチ（４）の先端検出部（４１）の周面を覆うように金属層（５２）が設けられている。 In order to achieve the above object, in the first invention, a capacitance type rod-shaped proximity switch (4) and a detection opening (P1) provided in a frame plate (P) forming a concrete filling space (S). Fixing means (2) for fixing the proximity switch (4) to the frame plate (P) with the tip detecting portion (41) separated from the inner peripheral surface of the detection opening (P1) at a distance (d). ), And a metal layer (52) is provided so as to cover the peripheral surface of the tip detection portion (41) of the proximity switch (4).
本第１発明によれば、近接スイッチを検出開口内に位置させるだけの簡易な構成で従来に比して十分に小型で安価なコンクリート検出器を実現することができる。特に金属層を設けたことによって先端検出部と検出開口の内周面との間隔を十分小さくできるから検出開口をより小さくすることが可能で、コンクリート検出器全体をよりコンパクトに設置することができる。また、金属層を設けたことによって確実な検出が可能になる。 According to the first invention, it is possible to realize a concrete detector that is sufficiently small and inexpensive as compared with the conventional case by a simple configuration in which the proximity switch is positioned in the detection opening. In particular, by providing a metal layer, the distance between the tip detection portion and the inner peripheral surface of the detection opening can be sufficiently reduced, so that the detection opening can be made smaller, and the entire concrete detector can be installed more compactly. .. Further, by providing the metal layer, reliable detection becomes possible.
本第２発明では、前記金属層が、前記先端検出部（４１）の周面と端面を覆う金属製キャップ（５）の周壁（５２）によって構成されている。 In the second invention, the metal layer is composed of a peripheral surface (52) of a metal cap (5) that covers the peripheral surface and the end surface of the tip detection portion (41).
本第２発明によれば、先端検出部に金属製キャップを装着するだけの簡易な構造で金属層を設けることができるとともに、先端検出部の端面を摩耗から守ることができる。 According to the second invention, the metal layer can be provided with a simple structure in which a metal cap is simply attached to the tip detection portion, and the end face of the tip detection portion can be protected from wear.
本第３発明では、前記金属製キャップ（５）の端面はその中心部（５１１）のみがコンクリート充填空間（Ｓ）へ露出している。 In the third invention, only the central portion (511) of the end face of the metal cap (5) is exposed to the concrete filling space (S).
本第３発明によれば、端面の中心部のみをコンクリート充填空間へ露出させたから、端面全面を露出させるのに比して、反応面積を少なくすることによって、硬化したコンクリートや水滴等の付着による影響を受けにくくし誤検出をより効果的に避けることができる。 According to the third invention, since only the central portion of the end face is exposed to the concrete filling space, the reaction area is reduced as compared with exposing the entire end face, so that hardened concrete, water droplets, etc. adhere to the concrete. It is less susceptible and false positives can be avoided more effectively.
本第４発明では、前記近接スイッチ（４）の先端検出部（４１）周囲を覆うように前記検出開口（Ｐ１）内に前記間隔（ｄ）を確保する厚みを有して装着される筒状の絶縁体（３）をさらに備える。 In the fourth invention, a tubular shape is mounted in the detection opening (P1) so as to cover the periphery of the tip detection portion (41) of the proximity switch (4) so as to secure the space (d). The insulator (3) is further provided.
本第４発明によれば、絶縁体によって近接スイッチが確実に保持されるとともに、検出開口の液密性を簡易に確保することができる。 According to the fourth invention, the proximity switch can be reliably held by the insulator, and the liquidtightness of the detection opening can be easily ensured.
本第５発明では、前記固定手段（２）は前記絶縁体（３）の姿勢が目視できる状態で当該絶縁体（３）を固定するものである。 In the fifth invention, the fixing means (2) fixes the insulator (3) in a state where the posture of the insulator (3) can be visually recognized.
本第５発明によれば、絶縁体が適正に検出開口内に位置して液密性が確保されている等を目視で確認することができる。 According to the fifth invention, it is possible to visually confirm that the insulator is properly positioned in the detection opening and the liquidtightness is ensured.
上記カッコ内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を参考的に示すものである。 The reference numerals in parentheses indicate the correspondence with the specific means described in the embodiments described later for reference.
以上のように、本発明のコンクリート検出器は、従来に比して十分に小型で安価なものとできる。 As described above, the concrete detector of the present invention can be made sufficiently small and inexpensive as compared with the conventional one.
なお、以下に説明する実施形態はあくまで一例であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が行う種々の設計的改良も本発明の範囲に含まれる。 It should be noted that the embodiments described below are merely examples, and various design improvements made by those skilled in the art within the scope of the present invention are also included in the scope of the present invention.
（第１実施形態）
図１には本発明のコンクリート検出器Ｄｔを設けたトンネルセントルＭを示す。すなわち、内壁が円弧状をなすトンネルＴの内方位置に円弧状をなすトンネルセントルＭが位置しており、トンネルセントルＭの外周とトンネルＴの内壁との間に覆工コンクリートＣを充填するための円弧状の充填空間Ｓが形成されている。トンネルセントルＭは中央の天端フォームＦａと、その左右端に公知の構造で回動可能に連結された側フォームＦｂ、および側フォームＦｂの下端に公知の構造で回動可能に連結されたインバートフォームＦｃで構成されている。そして、各フォームＦａ〜Ｆｃの外周（より正確には外周を構成するスキンプレート）には詳細を以下に説明するコンクリート検出器Ｄｔが、トンネルセントルＭの外周方向へ所定の間隔をおいて複数設置されている。なお、図１は覆工コンクリートＣがインバートフォームＦｃから側フォームＦｂの下部にかけての充填空間Ｓ内に充填されつつあるところを示している。
(First Embodiment)
FIG. 1 shows a tunnel center M provided with the concrete detector Dt of the present invention. That is, the tunnel centle M having an arc shape is located at the inner position of the tunnel T whose inner wall has an arc shape, and the lining concrete C is filled between the outer circumference of the tunnel center M and the inner wall of the tunnel T. Arc-shaped filling space S is formed. The tunnel center M has a central top foam Fa, a side foam Fb rotatably connected to the left and right ends thereof with a known structure, and an invert rotatably connected to the lower end of the side foam Fb with a known structure. It is composed of foam Fc. Then, a plurality of concrete detectors Dt, which will be described in detail below, are installed on the outer circumferences of the foams Fa to Fc (more accurately, the skin plates constituting the outer circumferences) at predetermined intervals in the outer circumference direction of the tunnel center M. Has been done. Note that FIG. 1 shows that the lining concrete C is being filled in the filling space S from the invert foam Fc to the lower part of the side foam Fb.
図２にはコンクリート検出器Ｄｔの一部断面側面図を示す。図２において、枠体としてのスキンプレートＰには所定位置に円形の検出開口Ｐ１が設けてあり、スキンプレートＰの外側面とその外方のトンネル内周壁（図示略）との間に充填空間Ｓが形成されている。そして、スキンプレートＰの内側には検出開口Ｐ１に臨んで詳細を後述する検出器本体１が装着されており、検出器本体１から離れた位置には検出器本体１を固定するための詳細を後述する固定手段２が設けられている。 FIG. 2 shows a partial cross-sectional side view of the concrete detector Dt. In FIG. 2, the skin plate P as a frame body is provided with a circular detection opening P1 at a predetermined position, and a filling space is provided between the outer surface of the skin plate P and the inner peripheral wall of the tunnel (not shown). S is formed. A detector body 1 whose details will be described later is mounted inside the skin plate P so as to face the detection opening P1. Details for fixing the detector body 1 at a position away from the detector body 1 are provided. The fixing means 2 described later is provided.
図３には検出器本体１の断面図を示し、図４にはその分解断面図を示す。検出器本体１を構成する絶縁体３は電気絶縁性の例えば樹脂で成形されており、先端部３１が段付きに小径となった一定厚の円筒状となっている。絶縁体３の先端部３１の外径は検出開口Ｐ１の内径にほぼ等しく、先端部３１の長さはスキンプレートＰの厚みに等しくなっている。これにより、絶縁体３はその先端部３１が検出開口Ｐ１内に液密的に嵌着されている（図３）。ここで、絶縁体３の先端部３１の厚みは、後述する近接スイッチ４がスキンプレートＰの影響を受けて誤作動しないだけの間隔ｄを検出開口Ｐ１内周との間に確保できる寸法としてある。 FIG. 3 shows a cross-sectional view of the detector main body 1, and FIG. 4 shows an exploded cross-sectional view thereof. The insulator 3 constituting the detector main body 1 is formed of, for example, an electrically insulating resin, and has a cylindrical shape having a constant thickness in which the tip portion 31 has a stepped small diameter. The outer diameter of the tip portion 31 of the insulator 3 is substantially equal to the inner diameter of the detection opening P1, and the length of the tip portion 31 is equal to the thickness of the skin plate P. As a result, the tip portion 31 of the insulator 3 is liquid-tightly fitted in the detection opening P1 (FIG. 3). Here, the thickness of the tip portion 31 of the insulator 3 is a dimension that can secure an interval d between the inner circumference of the detection opening P1 and the proximity switch 4 described later so as not to malfunction due to the influence of the skin plate P. ..
絶縁体３の筒内には、棒状の静電容量型近接スイッチ４のやや小径となった先端検出部４１が挿入されている。この先端検出部４１には端面全面と周面を覆って金属製のキャップ５が被せられており、キャップ５の端壁５１は絶縁体３の外側開口端面およびスキンプレートＰの外側面と同一面に位置させられている（図３）。 Inside the cylinder of the insulator 3, a tip detecting portion 41 having a slightly smaller diameter of the rod-shaped capacitance type proximity switch 4 is inserted. The tip detection portion 41 is covered with a metal cap 5 covering the entire end surface and the peripheral surface, and the end wall 51 of the cap 5 is flush with the outer open end surface of the insulator 3 and the outer surface of the skin plate P. It is located in (Fig. 3).
このようなキャップ５の端壁５１によって、スキンプレートＰのケレン作業等で近接スイッチ４の先端検出部４１が摩耗する等の問題が避けられるとともに、キャップ５の周壁５２によって、先端検出部４１の周面を覆うように金属層が設けられる。そして、金属層を設けたことによって、金属層が無い場合に比して検出開口Ｐ１内周との間の間隔ｄを小さくしてもスキンプレートＰの影響を受けて誤作動することが無くなる。この結果、検出開口Ｐ１を小さくすることができて検出器本体１全体を小型化することができる。また、金属層を設けると上記近接スイッチ４がタッチセンサのように機能して、先端検出部４１に誘電率の異なる物質、すなわち覆工コンクリートが接触するまで作動することは無い。これによって確実な検出が可能になる。 The end wall 51 of the cap 5 avoids problems such as the tip detection portion 41 of the proximity switch 4 being worn due to the cleaning work of the skin plate P, and the peripheral wall 52 of the cap 5 prevents the tip detection portion 41 from being worn. A metal layer is provided so as to cover the peripheral surface. By providing the metal layer, even if the distance d between the detection opening P1 and the inner circumference is reduced as compared with the case where there is no metal layer, the skin plate P does not affect the malfunction. As a result, the detection opening P1 can be made smaller, and the entire detector main body 1 can be made smaller. Further, when the metal layer is provided, the proximity switch 4 functions like a touch sensor and does not operate until a substance having a different dielectric constant, that is, lining concrete, comes into contact with the tip detecting portion 41. This enables reliable detection.
上記キャップ５の開口端面は絶縁体３の内周に形成された段付き面３２に当接しており、この状態でキャップ５は絶縁体３の内周に接着固定されている。また、近接スイッチ４の後端からは信号線４４が延出している。近接スイッチ４としては例えばオムロン（株）製Ｅ２Ｋ−Ｘ等が好適に使用できる。 The open end surface of the cap 5 is in contact with the stepped surface 32 formed on the inner circumference of the insulator 3, and in this state, the cap 5 is adhesively fixed to the inner circumference of the insulator 3. Further, a signal line 44 extends from the rear end of the proximity switch 4. As the proximity switch 4, for example, E2K-X manufactured by OMRON Corporation can be preferably used.
図２において、固定手段２はＬ字形に屈曲した抑え板２１を備えており、その長辺の先端部はここに設けた開口２１１によって近接スイッチ４の中間ねじ部４２に嵌装され、中間ねじ部４２に螺合させたナット部材１１を介して絶縁体３の後端面を押圧している。上記抑え板２１の先端部には筒体２２が形成されて、抑え板２１の先端部を近接スイッチ４の中間ねじ部４２に嵌装した際に当該中間ねじ部４２と基端部４３、さらに信号線４４の基端部４３からの取出し端が筒体２２内に位置して外部から保護される。 In FIG. 2, the fixing means 2 includes a holding plate 21 bent in an L shape, and the tip end portion of the long side thereof is fitted to the intermediate screw portion 42 of the proximity switch 4 by the opening 211 provided here, and the intermediate screw The rear end surface of the insulator 3 is pressed via the nut member 11 screwed into the portion 42. A tubular body 22 is formed at the tip of the holding plate 21, and when the tip of the holding plate 21 is fitted to the intermediate screw portion 42 of the proximity switch 4, the intermediate screw portion 42, the base end portion 43, and further. The take-out end of the signal line 44 from the base end portion 43 is located inside the tubular body 22 and is protected from the outside.
抑え板２１の長辺基端部に設けた開口２１３にはボルト２３が挿通されて、当該ボルト２３はスキンプレートＰの裏面に固着されたウェルドナット２４に結合されている。そして、ボルト２３をウェルドナット２４に適度にねじ込むことによって絶縁体３が適当な力でスキンプレートＰに圧接されて検出器本体１が固定される。このような固定手段２によれば、絶縁体３の姿勢を常に外部から目視することができるから、絶縁体３（および近接スイッチ４が検出開口Ｐ１内に適正に位置していることが確認できる。 A bolt 23 is inserted into the opening 213 provided at the base end of the long side of the holding plate 21, and the bolt 23 is coupled to a weld nut 24 fixed to the back surface of the skin plate P. Then, by appropriately screwing the bolt 23 into the weld nut 24, the insulator 3 is pressed against the skin plate P with an appropriate force, and the detector main body 1 is fixed. According to such a fixing means 2, the posture of the insulator 3 can always be visually observed from the outside, so that it can be confirmed that the insulator 3 (and the proximity switch 4 are properly positioned in the detection opening P1). ..
このようなコンクリート検出器によれば、充填空間Ｓ内に充填された覆工コンクリートＣのコンクリート面が近接スイッチ４の先端検出部４１を覆うキャップ５部分に至ると、近接スイッチ４がこれを検知して検出信号が出力される。これにより、覆工コンクリートＣの充填位置を確認することができる。 According to such a concrete detector, when the concrete surface of the lining concrete C filled in the filling space S reaches the cap 5 portion covering the tip detection portion 41 of the proximity switch 4, the proximity switch 4 detects this. And the detection signal is output. As a result, the filling position of the lining concrete C can be confirmed.
（第２実施形態）
図５には固定手段２の他の例を示す。ここでは、固定手段２を構成するウェルドナット２５が検出器本体１の絶縁体３の外方を囲むように同心状に配設されてスキンプレートＰの裏面に固着されている。そして、検出器本体１を覆うように円筒状の抑え部材６が上記ウェルドナット２５にねじ込まれており、抑え部材６の内周に形成した段付き面６１によって、近接スイッチ４の中間ねじ部４２に螺合させたナット部材１１を介して絶縁体３の後端面が押圧され、絶縁体３が適当な力でスキンプレートＰに圧接されて検出器本体１が固定される。
(Second Embodiment)
FIG. 5 shows another example of the fixing means 2. Here, the weld nuts 25 constituting the fixing means 2 are concentrically arranged so as to surround the outer side of the insulator 3 of the detector main body 1 and are fixed to the back surface of the skin plate P. Then, a cylindrical holding member 6 is screwed into the weld nut 25 so as to cover the detector main body 1, and an intermediate threaded portion 42 of the proximity switch 4 is provided by a stepped surface 61 formed on the inner circumference of the holding member 6. The rear end surface of the insulator 3 is pressed through the nut member 11 screwed into the insulator 3, and the insulator 3 is pressed against the skin plate P with an appropriate force to fix the detector main body 1.
（第３実施形態）
図６、図７に示す本実施形態では、検出器本体１を構成するキャップ５の形状が上記第１実施形態と異なり、これに応じて、キャップ５の周囲に設置される絶縁体３の形状も異なっている。他の構造は第１実施形態と同様であり、同一部分には同一符号を付してある。以下、第１実施形態との相違点を中心に説明する。
(Third Embodiment)
In the present embodiment shown in FIGS. 6 and 7, the shape of the cap 5 constituting the detector main body 1 is different from that of the first embodiment, and the shape of the insulator 3 installed around the cap 5 accordingly. Is also different. Other structures are the same as those in the first embodiment, and the same parts are designated by the same reference numerals. Hereinafter, the differences from the first embodiment will be mainly described.
図６、図７において、近接スイッチ４の先端検出部４１に被せられる金属製のキャップ５には、その端壁５１の中心部に小径の突出部５１１が形成されている。本実施形態ではこの突出部５１１は円柱状となっている。そして、キャップ５が被せられた上記先端検出部４１を内部に受け入れる絶縁体３には、先端部３１の中心に開口３１１が形成されて、キャップ５の上記突出部５１１が挿入できるようになっている。挿入された状態で突出部５１１の先端面は絶縁体先端部３１の端面と同一面になる（図６）。 In FIGS. 6 and 7, the metal cap 5 that covers the tip detection portion 41 of the proximity switch 4 is formed with a small-diameter protrusion 511 at the center of the end wall 51. In the present embodiment, the protrusion 511 has a columnar shape. Then, an opening 311 is formed in the center of the tip portion 31 in the insulator 3 that receives the tip detection portion 41 covered with the cap 5 inside, so that the protrusion 511 of the cap 5 can be inserted. There is. In the inserted state, the tip surface of the protrusion 511 becomes the same surface as the end face of the insulator tip 31 (FIG. 6).
このような構造によると、充填空間Ｓへはキャップ５の端面中心部が突出部５１１によって露出するだけであるから、コンクリート検出器Ｄｔを天端フォームＦａ(図１)に設けた場合等に、上方のトンネルＴ内壁から水滴が落下してもその影響を最小限にとどめて水滴の付着による誤作動を効果的に防止することができる。また、本構造では、絶縁体３内にキャップ５を挿入しさらにこれに近接スイッチ４の先端検出部４１を挿入してスキンプレートＰに押し付けるだけで全体を固定できるから、設置が容易であり加工の手間も少なくなるため第1実施形態の構造よりも安価に実現できる。なお、要は近接スイッチ４の先端検出部４１端面を一部のみ充填空間Ｓへ露出させればよいのであるから、キャップ５の端壁中心部に突出部５１１を形成する構造はあくまでこれを実現する場合の一例を示すに過ぎない。 According to such a structure, since the central portion of the end face of the cap 5 is only exposed to the filling space S by the protruding portion 511, when the concrete detector Dt is provided on the top foam Fa (FIG. 1), etc. Even if water droplets fall from the inner wall of the tunnel T above, the influence thereof can be minimized and malfunction due to the adhesion of water droplets can be effectively prevented. Further, in this structure, the entire structure can be fixed by simply inserting the cap 5 into the insulator 3, further inserting the tip detection portion 41 of the proximity switch 4 and pressing it against the skin plate P, so that the installation is easy and processing is possible. It can be realized at a lower cost than the structure of the first embodiment because the labor of the above is reduced. In addition, since it is only necessary to expose only a part of the end face of the tip detection portion 41 of the proximity switch 4 to the filling space S, the structure of forming the protrusion 511 at the center of the end wall of the cap 5 only realizes this. It is just an example of the case.
（その他の実施形態）
近接スイッチ４の先端検出部４１に金属製キャップ５を装着するのに代えて、先端検出部４１の周面に金属箔を巻回して金属層とし、先端検出部４１の端面には耐摩耗性のある樹脂板等を貼着する構造としても良い。また耐摩耗性が問題とならない場合には、先端検出部４１の端面をそのまま充填空間Ｓに露出させるようにしても良い。また絶縁体３は必ずしも必要なものではなく、空気層であっても良い。なお、上記実施形態ではトンネルセントルにコンクリート検出器を設ける場合について説明したが、本発明の用途はこれに限られない。
(Other embodiments)
Instead of attaching the metal cap 5 to the tip detection portion 41 of the proximity switch 4, a metal foil is wound around the peripheral surface of the tip detection portion 41 to form a metal layer, and the end face of the tip detection portion 41 has abrasion resistance. A structure may be used in which a resin plate or the like is attached. If the wear resistance is not a problem, the end face of the tip detecting portion 41 may be exposed to the filling space S as it is. Further, the insulator 3 is not always necessary, and may be an air layer. In the above embodiment, the case where the concrete detector is provided in the tunnel center has been described, but the application of the present invention is not limited to this.
１…検出器本体、２…固定手段、３…絶縁体、４…近接スイッチ、４１…先端検出部、５…キャップ、５１…端壁、５１１…突出部（中心部）、５２…キャップの周壁（金属層）、６…抑え部材、Ｐ…スキンプレート（枠板）、Ｐ１…検出開口、Ｓ…コンクリート充填空間。 1 ... Detector body, 2 ... Fixing means, 3 ... Insulator, 4 ... Proximity switch, 41 ... Tip detector, 5 ... Cap, 51 ... End wall, 511 ... Projection (center), 52 ... Cap peripheral wall (Metal layer), 6 ... Retaining member, P ... Skin plate (frame plate), P1 ... Detection opening, S ... Concrete filling space.
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