JP3607662B2 - リンク型変位計 - Google Patents

Description

【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の内底面に摺接する滑動輪と、該滑動輪に支持された台板と、該台板の走行方向の両端部上に設けた環状枠と、該環状枠に基端を固定したバネ片の自由端に軸支され、前記リンクケースの内頂面と内側面に摺接する滑動輪とからなるリンクケース挿入台を設け、該リンクケース挿入台の前記台板上の中央部に水平方向に回動可能に軸支された回転台と、該回転台に縦廻り可能に軸支された中心コマとを設け、該中心コマには前記環状枠内を通した第一リンクパイプと第二リンクパイプの端部同士を対向させ、該第一リンクパイプの端部は中心コマに対して水平方向に回動可能に結合し、第二リンクパイプの端部は中心コマに対して上下方向に回動可能に結合し、該第一リンクパイプ内に、該パイプの水平方向の回動角を計測する計測手段を、第二リンクパイプ内に、該パイプの上下方向の回動角を計測する計測手段をそれぞれ設けたことを特徴とし、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】
【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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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）。
【００１１】
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。
【００１２】
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１４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、１５ａが設けられている。
【００１３】
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、１７′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。
【００１４】
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。
【００１５】
前記鉄心１８ｂは、平常時には、コイル１８ａの中心孔１８ａ′の軸方向中央Ｃ 0 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Ｃ 1 方向）か、手前側に引かれる（矢印Ｃ 2 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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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２３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。
【００２２】
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。
【００２３】
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２１、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。
【００２４】
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。
【００２５】
【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の内底面に摺接する滑動輪と、該滑動輪に支持された台板と、該台板の走行方向の両端部上に設けた環状枠と該環状枠に基端を固定したバネ片の自由端に軸支され、前記リンクケースの内頂面と内側面に摺接する滑動輪とからなるリンクケース挿入台を設け、該リンクケース挿入台の前記台板上の中央部に水平方向に回動可能に軸支された回転台と、該回転台に縦廻り可能に軸支された中心コマとを設け、該中心コマには前記環状枠内を通した第一リンクパイプと第二リンクパイプの端部同士を対向させ、該第一リンクパイプの端部は中心コマに対して水平方向に回動可能に結合し、第二リンクパイプの端部は中心コマに対して上下方向に回動可能に結合し、該第一リンクパイプ内に、該パイプの水平方向の回動角を計測する計測手段を、第二リンクパイプ内に、該パイプの上下方向の回動角を計測する計測手段をそれぞれ設け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。
【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

Claims (1)

1. 計測場所の両端間に通されるリンクケースの内底面に摺接する滑動輪と該滑動輪に支持された台板と、該台板の走行方向の両端部上に設けた環状枠と、該環状枠に基端を固定したバネ片の自由端に軸支され、前記リンクケースの内頂面と内側面に摺接する滑動輪とからなるリンクケース挿入台を設け、該リンクケース挿入台の前記台板上の中央部に水平方向に回動可能に軸支された回転台と、該回転台に縦廻り可能に軸支された中心コマとを設け、該中心コマには前記環状枠内を通した第一リンクパイプと第二リンクパイプの端部同士を対向させ、該第一リンクパイプの端部は中心コマに対して水平方向に回動可能に結合し、第二リンクパイプの端部は中心コマに対して上下方向に回動可能に結合し、該第一リンクパイプ内に、該パイプの水平方向の回動角を計測する計測手段を、第二リンクパイプ内に、該パイプの上下方向の回動角を計測する計測手段をそれぞれ設けたことを特徴とするリンク型変位計。

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