JP4230400B2 - Drilling tip position measurement system in borehole depth drilling and measurement method using the same - Google Patents
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Description
本発明は、土壌改良等の竪穴深度掘削における掘削先端位置計測システムおよびそれを用いた計測方法に関するものである。 The present invention relates to an excavation tip position measurement system and a measurement method using the excavation tip position excavation in a borehole depth excavation such as soil improvement.
従来、このような分野の先行技術としては、例えば、図9に示すようなものがある。すなわち、計測管101内に滑車106を介してケーブル102で吊るされる計測装置103があり、その計測装置103は3軸メカジャイロによりピッチング、ヨーイング、及びローリングを計測する孔芯計測器104及び計測管101内径と計測装置103の位置関係を監視するギャップセンサー105を備えている。
Conventionally, as a prior art in such a field, for example, there is one as shown in FIG. That is, there is a
また、推進工法における自動測量システムとして、計測器として光レーザーを用いて管の曲がりを測定するもの(下記特許文献1)が開示されている。
しかしながら、図9に示したジャイロ及びギャップセンサーを搭載する計測システムでは、ジャイロの累積誤差が大きく、また、ギャップセンサーによる計測精度にも難がある。また、計測装置自体の長さも2mと長尺である装置の取扱いに注意が必要である。 However, in the measurement system equipped with the gyro and the gap sensor shown in FIG. 9, the accumulated error of the gyro is large, and the measurement accuracy by the gap sensor is also difficult. In addition, it is necessary to pay attention to the handling of the measuring device itself having a length of 2 m.
本発明は、上記状況に鑑みて、取扱が容易であり、しかも計測精度がよい竪穴深度掘削における掘削先端位置計測システム及びその計測方法を提供することを目的とする。 In view of the above situation, an object of the present invention is to provide an excavation tip position measurement system and a measurement method thereof in deep hole excavation that is easy to handle and has good measurement accuracy.
本発明は、上記目的を達成するために、
〔1〕竪穴深度掘削における掘削先端位置計測システムにおいて、複数の管が接続され、各管の継手部の近傍に磁気マーカーを有する管路と、この管路の内部に沿ってセットされ、かつ各管の長さにほぼ等しい長さのリンクと、このリンクの上端に配置されるとともに、このリンクと直角に設けられた傾斜台上に配置される傾斜センサーと前記磁気マーカーが配置される位置の管路内壁を周回可能な磁気センサーを有する計測ユニットと、前記リンクの下端に配置されるターゲットユニットとを備え、前記計測ユニットに接続される吊りワイヤーの引上げまたは下降に伴い、前記計測ユニットに搭載する傾斜センサーおよび磁気センサーからの情報に基づいて、前記ターゲットユニット位置を順次計測することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides
[1] In an excavation tip position measurement system in borehole depth excavation, a plurality of pipes are connected, a pipe having a magnetic marker in the vicinity of a joint portion of each pipe, and set along the inside of the pipe. A link having a length substantially equal to the length of the tube, a tilt sensor disposed on a tilt base provided at an upper end of the link and perpendicular to the link, and a position where the magnetic marker is disposed. A measurement unit having a magnetic sensor that can circulate around the inner wall of the pipe and a target unit that is arranged at the lower end of the link are mounted on the measurement unit as the suspension wire connected to the measurement unit is pulled up or down. The position of the target unit is sequentially measured based on information from the tilt sensor and the magnetic sensor.
〔2〕上記〔1〕記載の竪穴深度掘削における掘削先端位置計測システムにおいて、前記傾斜センサーで前記リンクを管中心の2点に渡したときの重力加速度方向に対する前記リンクの傾斜角度と、前記磁気センサーで隣接する2本の管に配置した磁気マーカーの偏角を測定して得られるリンク角度からの方位座標に基づいて前記ターゲットユニット位置を計測することを特徴とする。 [2] In the excavation tip position measurement system in the borehole depth excavation described in [1] above, the inclination angle of the link with respect to the gravitational acceleration direction when the link is passed to two points of the pipe center by the inclination sensor, and the magnetic The target unit position is measured based on the azimuth coordinates from the link angle obtained by measuring the deflection angle of the magnetic markers arranged in two adjacent tubes with a sensor.
〔3〕竪穴深度掘削における掘削先端位置計測方法において、上記〔1〕又は〔2〕記載の竪穴深度掘削における掘削先端位置計測システムを用いて、(a)昇降ユニットと管の上端治具とを管上部にセットし、計測装置の挿入により方位角の初期値を与える工程と、(b)管下端を検出するまでブレーキを解放して計測ユニットを降下させる工程と、(c)管下端からはブレーキを動作状態にして、低速で最初の管の継手部位置まで上昇させる工程と、(d)管の継手部に達すると計測ユニットのロック機構が溝にはまってロックされ、この位置で磁気センサーによる管の磁気マーカー位置と傾斜センサーによる傾斜角度の読み取りを行い、記録する工程と、(e)ブレーキを解放して次の管の継手部手前まで上昇する工程と、(f)移動速度を下げてブレーキを動作状態にし、計測ユニットの車輪がロックされるまで移動する工程と、(g)上記(d)〜(f)工程を管の上端治具に到達するまで繰り返して計測を行う工程とを有することを特徴とする。 [3] In the excavation tip position measurement method in borehole depth excavation, using the excavation tip position measurement system in borehole depth excavation described in [1] or [2] above, (a) an elevating unit and an upper end jig of a pipe A step of setting an upper portion of the pipe and giving an initial value of the azimuth by inserting a measuring device; (b) a step of releasing the brake until the lower end of the pipe is detected; and (c) starting from the lower end of the pipe. A step of raising the brake to the first pipe joint position at low speed, and (d) when the pipe joint part is reached, the lock mechanism of the measuring unit is locked in the groove, and the magnetic sensor is locked at this position. The step of reading and recording the magnetic marker position of the pipe and the tilt angle by the tilt sensor, (e) releasing the brake and ascending to the next pipe joint, (f) moving The brake is in an operating state at a reduced level, the step of moving until the wheels of the measuring unit are locked, and (g) the above steps (d) to (f) are repeated until reaching the upper end jig of the pipe. And performing the process.
〔4〕上記〔1〕又は〔2〕記載の竪穴深度掘削における掘削先端位置計測システムを用いて、(a)昇降ユニットと管の上端治具とを管上部にセットし、計測装置の挿入により方位角の初期値を与える工程と、(b)管下端を検出するまで計測ユニットを降下させる工程と、(c)管下端からは巻き上げ機によって吊りワイヤーを一定量刻みで巻き上げ、それぞれの地点ごとに計測ユニットで磁気センサーによる管の磁気マーカー位置と傾斜センサーによる傾斜角度の読み取りを行い、記録する工程と、(d)上記(c)工程を管の上端治具に到達するまで繰り返して計測を行う工程とを有することを特徴とする竪穴深度掘削における掘削先端位置計測方法。 [4] Using the excavation tip position measurement system in the borehole depth excavation described in [1] or [2] above, (a) setting the lifting unit and the upper end jig of the pipe on the upper part of the pipe, and inserting the measuring device A step of giving an initial value of the azimuth, (b) a step of lowering the measurement unit until the lower end of the pipe is detected, and (c) a hoisting wire is wound up by a constant amount from the lower end of the pipe, In the measurement unit, the magnetic marker position of the tube by the magnetic sensor and the inclination angle by the inclination sensor are read and recorded, and (d) step (c) is repeated until the upper end jig of the tube is reached. And a step of performing a drilling tip position measuring method in a borehole depth excavation.
〔5〕上記〔3〕又は〔4〕記載の竪穴深度掘削における掘削先端位置計測方法において、計測装置が上端に達したら計測を停止する工程と、地上側のデータ処理装置からの測定データのダウンロード指令によって、測定データをダウンロードし、前記データ処理装置で位置の計算を行うことを特徴とする。 [5] In the excavation tip position measurement method in the borehole depth excavation described in [3] or [4] above, a step of stopping the measurement when the measurement device reaches the upper end, and downloading of measurement data from the data processing device on the ground side According to the command, the measurement data is downloaded, and the position is calculated by the data processing device.
本発明によれば、取扱が容易であり、しかも計測精度がよい竪穴深度掘削における掘削先端位置計測システムおよびそれを用いた計測方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an excavation tip position measurement system and a measurement method using the excavation tip depth excavation that are easy to handle and have good measurement accuracy.
複数の管が接続され、各管の接続部の近傍に配置される磁気マーカーを有する管路と、この管路の内部に沿ってセットされ、かつ各管の長さにほぼ等しい長さのリンクと、このリンクの上端に配置されるとともに、該リンクと直角な上端面上に配置される傾斜センサーと前記磁気マーカーが配置される位置の円周部を周回可能な磁気センサーを有する計測ユニットと、前記リンクの下端に配置されるターゲットユニットとを備え、前記ターゲットユニット位置を幾何学的に順次計測する。脆弱なジャイロセンサを持たないため、取扱が容易であり、しかも劣悪な環境下にあっても計測精度が良好である。 A pipe having a magnetic marker arranged in the vicinity of a connection portion of each pipe, and a link having a length substantially equal to the length of each pipe set along the inside of the pipe. And a measurement unit having an inclination sensor arranged on the upper end surface perpendicular to the link and a magnetic sensor capable of circling the circumference of the position where the magnetic marker is arranged. And a target unit disposed at the lower end of the link, and sequentially measure the target unit position geometrically. Since it does not have a fragile gyro sensor, it is easy to handle and has good measurement accuracy even in a poor environment.
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
まず、本発明の竪穴深度掘削における掘削先端位置の測定原理について説明する。 First, the measurement principle of the excavation tip position in the borehole depth excavation of the present invention will be described.
図1は本発明の竪穴深度掘削における掘削先端位置の測定原理の説明図である。 FIG. 1 is an explanatory diagram of the principle of measurement of the drilling tip position in the borehole depth drilling of the present invention.
この図において、まず、一定長さl(1.5m)のリンク1を管中心の2点に渡したときの重力加速度方向gに対するリンク1の傾斜角度φからリンク先端1Aの位置を求める。リンクの鉛直軸に対する各軸方向の傾斜角度は、リンクに直角に取り付けられた傾斜台の水平面に対する傾斜角として傾斜角で求められる。ただし、このときに求まる傾斜角度は計測装置Aの基準軸に対するものであるから、計測装置A全体の方位座標に対する偏角がわからなければ、正確な先端位置を計測することができない。このため、管11〜13の継手部11A,12A近傍に磁石を埋め込んだ磁気マーカー14,15を配置し、計測装置Aのターゲットユニット3と計測ユニット4にそれぞれ搭載する磁気センサー(図1中の矢印部分)で隣接する2本の管11,12に配置した磁気マーカー14,15との偏角を測定して、これとリンク1の傾斜角度ψから方位座標を計算する。
In this figure, first, the position of the
ここで、ターゲットユニット3と計測ユニット4にぞれぞれ配置される磁気センサーの間隔およびリンク1の長さlを管11,12の定尺と一致させておくと、管の継手部11A,12Aの間隔ごとに磁気マーカー14,15の位置を計測できる。次の計測位置において、ターゲットユニット3で計測したものと同じ磁気マーカーを計測ユニット4が計測するので、2つの角度差から計測ユニット4全体の回転を知ることができる。
Here, if the interval between the magnetic sensors arranged in the
従って、管入り口部21での計測ユニット4の回転角と座標を測定しておけば、ターゲットユニット3の位置と偏角が逐次求まり、方位座標への変換が可能である。
Therefore, if the rotation angle and coordinates of the
また、地上側には、管入口部21の近傍に昇降ユニット30を設け、吊りワイヤー(ケーブル)22で滑車32を介して計測装置Aを吊って、計測装置A全体の昇降を行う。計測点付近では低速で移動し、それ以外の場所では移動速度を大きくする。また、計測装置Aからのデータを処理するためのデータ処理装置(パソコン)34およびそのI/F装置35を備える。
Further, on the ground side, an
以下にその詳細を示す。 The details are shown below.
(1−1)リンク傾斜角からのターゲットユニット位置の算出
傾斜センサー〔例えば、JA−23MA型(日本航空電子社製)〕5A,5B(図1では5Bのみ図示)はリンク1と直角に設けた傾斜台2A上に感度軸を直交させて2個配置している。
(1-1) Calculation of target unit position from link inclination angle Inclination sensors [e.g., JA-23MA type (manufactured by Japan Aviation Electronics Corporation)] 5A, 5B (only 5B shown in FIG. 1) are provided at right angles to the
方位座標と対応する絶対座標系をA(X−Y−Z)、2個の傾斜センサー5A,5Bの感度軸をそれぞれx,y軸とし、リンク長手方向をz軸とする座標系をBとする。また、座標系Bをx,y軸周りに回転してz軸を座標系AのZ軸と一致させた座標系をCとする。
The coordinate system in which the absolute coordinate system corresponding to the azimuth coordinate is A (XYZ), the sensitivity axes of the two
リンク1のx,y軸方向の傾きをそれぞれφ,ψ、傾斜台2Aの傾斜センサー5A,5Bで測定されるx,y軸方向(座標系B)の加速度をax ,ay 、重力加速度方向をgとすると、
ax =gsinφ,ay =gsinψ
φ=sin-1(ax /g),ψ=sin-1(ay /g)
座標系Bにおけるある点Pの位置は常に BP=(0,0,l)t であるから、これを座標系Cに座標変換する。
The inclination of the
a x = g sin φ, a y = g sin φ
φ = sin −1 (a x / g), ψ = sin −1 (a y / g)
Position of a point P in the coordinate system B is always B P = (0,0, l) because it is t, a coordinate conversion of this to the coordinate system C.
y軸回りの回転に対する変化行列Ry は The change matrix R y for rotation around the y axis is
(1−2)X′−Y′の回転角の算出
図2は本発明に係る方位角の算出の説明図である。
(1-2) Calculation of the rotation angle of X′-Y ′ FIG. 2 is an explanatory diagram of the calculation of the azimuth angle according to the present invention.
サンプルiにおいてターゲットユニット3と計測ユニット4のそれぞれで計測したX′i からの管の磁気マーカーmAi,mBiの偏角をαAi,αBiとする。また、θi をサンプルiにおける計測ユニットの方位角とする。
In sample i, the deflection angles of the magnetic markers m Ai and m Bi of the tube from X ′ i measured by the
mAi,mBi+1は同じ管の磁気マーカーを示すから、
θi +αAi=θi+1 +αBi+1
θi+1 =θi +αAi−αBi+1 …(6)
θi の初期値θ0 は計測装置Aをセットしたとき(または引き上げたとき)の計測ユニット4の方位角である。θi を上記式(5)に代入すればターゲットユニット3の座標が逐次求まる。
Since m Ai and m Bi + 1 indicate the magnetic marker of the same tube,
θ i + α Ai = θ i + 1 + α Bi + 1
θ i + 1 = θ i + α Ai −α Bi + 1 (6)
The initial value θ 0 of θ i is the azimuth angle of the measuring
(1−3)管先端部の補正
穴の先端は掘削機先端位置となるのでターゲットユニットリンク位置から掘削機先端までの長さをl2 として、終端においては上記式(5)のlを(l+l2 )に置き換えて適用する。
(1-3) Correction of the pipe tip portion Since the tip of the hole is the excavator tip position, the length from the target unit link position to the excavator tip is defined as l 2 , and l in the above formula (5) at the end ( l + l 2 ) and apply.
次に、計測装置Aの構成について説明する。
(2−1)全体構成
図3は本発明の竪穴深度掘削における掘削先端位置計測システムの構成図である。この図に示すように、計測ユニット4は、ケース4A、リンク支持機構4B、傾斜台2A、傾斜センサー(X)5A、傾斜センサー(Y)5B、支持輪4C、ブレーキ4D、ロック車輪(球)4E、ブレーキの解放ソレノイド4F、モーター4G、エンコーダー4H、磁気センサー〔SW−271−12、HA−12(マコメ研究所製)〕4Iを備えている。また、ターゲットユニット3は、ケース3A、リンク支持機構3B、傾斜台2B、ケース3Aに固定される支持輪3C、モーター3D、エンコーダー3E、磁気センサー3F、リミットスイッチ3Gを備えている。
Next, the configuration of the measuring device A will be described.
(2-1) Overall Configuration FIG. 3 is a configuration diagram of the excavation tip position measurement system in the borehole depth excavation of the present invention. As shown in this figure, the
この計測システムは次の4つの部分で構成される。 This measurement system is composed of the following four parts.
〔1〕計測ユニット4
リンク1の傾斜角測定、方位角の測定を行う。また、測定定点を決めるためのロック機構を持つ。上昇、下降は地上の昇降ユニット30により行う。
[1]
The inclination angle and azimuth of the
〔2〕リンク1
ターゲットユニット3と計測ユニット4を機械的に接続し、その間に傾斜角度を発生させる。現場での取り扱いを用意にするため、伸縮機構を持つか、組立式にすることが望ましい。
[2]
The
〔3〕ターゲットユニット3
リンク1を接続し、計測ユニット4から一定間離れた場所の管中心にリンク先端1Aを保持する。また、管11,12に配置された磁気マーカー14,15を検出する機構を持ち、計測装置A全体の方位角を算出するための情報を検出する。リンク長手方向の回転に対しては計測ユニット4に拘束されている必要がある。また、リンク1に対しては計測ユニット4と同様に、傾斜台2BがX軸およびY軸回りの回転に対して自由に支持される機構を具備する。
[3]
The
〔4〕昇降ユニット30
管入り口部21の近傍に昇降ユニット30を設け、吊りワイヤー(ケーブル)22で滑車32を介して計測装置Aを吊って、計測装置A全体の昇降を行う。計測点付近では低速で移動し、それ以外の場所では移動速度を大きくする。
[4]
An elevating
また、管11,12の継手部11A,12A近傍に回転角を検出するための磁気マーカー(磁石)14,15を設ける。
Further, magnetic markers (magnets) 14 and 15 for detecting the rotation angle are provided in the vicinity of the
また、停止位置を確実にするため、計測ユニット4に配置したロック車輪(球)4Eが係合するように、管11,12の継手部11A,12Aの全周に溝16(図5参照)を設ける。
Further, in order to ensure the stop position, the groove 16 (see FIG. 5) is formed in the entire circumference of the
計測ユニット4は次の部分から構成される。
The
計測ユニット4には、傾斜センサー5A,5Bとして、X軸およびY軸回りの回転に対して自由に支持された傾斜台2Aの上に2個のサーボ型傾斜計を設ける。また、リンク1は傾斜台2Aに対して直角に取り付けられているものとする。傾斜センサー5A,5Bは感度軸をそれぞれ傾斜台2Aのx軸およびy軸に向けて配置する。
The
これにより、傾斜台2Aとケース4Aのアライメントに影響されず、リンク1の鉛直軸に対する傾きを直接測定することができる。
Thereby, the inclination with respect to the vertical axis of the
リンク支持機構4Bには、図4に示すように、すべり軸受け4B−2を介して枠4B−1がケース4AにX軸回りの回転自由に取付けられ、さらに傾斜台2Aが、すべり軸受け4B−3を介して枠4B−1にY軸回りの回転自由に取り付けられている。このような構成をとることで、リンク長手軸回りの回転を拘束しながら、傾斜は自由に許すことができる。
As shown in FIG. 4, the
ロック車輪4Eおよびブレーキ4Dについては、図5に示すように、管の継手部11Aの全周に設けられた溝16にロック車輪4Eがはまりこむことにより、管内壁11とケース4Aの間にブレーキをかけ、定点で停止させることにより測定精度を向上する。
With respect to the
測定後は、解放ソレノイド4Fにより、ブレーキ4Dを解放し、吊りワイヤー(ケーブル)22の索引で上方に移動する。
After the measurement, the
非測定時および管の継手部11Aに接近するまではブレーキ4Dを解放し、管内壁とのクリアランスを大きくする。
The
磁気センサー(近接センサー)駆動部では、図5に示すように、管の継手部11A近傍の内壁の一か所に取り付けられた磁気マーカー(磁石)14をマークとして、計測装置Aの回転角を検出する。具体的には、ロック車輪4Eが計測装置Aをロックした後、モーター4Gを駆動し、磁気センサー(近接センサー)4Iを内壁に沿って回転させる。その回転角をロータリーエンコーダー〔例えば、ME−30−P(マイクロテックラボラトリー社製)、MES−9(ハーモニックドライブ社製)〕4Hで読み取り、磁気センサー(近接センサー)4IがONになっている範囲の中点を磁気マーカー検出角度とする。
In the magnetic sensor (proximity sensor) drive unit, as shown in FIG. 5, the rotation angle of the measuring device A is set using a magnetic marker (magnet) 14 attached to one place on the inner wall in the vicinity of the pipe joint 11 </ b> A as a mark. To detect. Specifically, after the
次に、ターゲットユニット3の構成を図6に示す。リンク1は計測ユニット4と同様のリンク支持機構3Bで傾斜可能に支持する。管の中心位置にリンク先端を保持するため、ケース3Aにガイドとして支持輪3Cを設け、リンク先端Aが管の中心に来るようにする。
Next, the configuration of the
また、上記したように、計測装置A全体の回転を検知するためには、管11,12に設けられた磁気マーカー14,15の位置を2ヵ所同時に読み取る必要があるので、ダーゲットユニット3にも計測ユニット4と同様の磁気センサー駆動部を持たせる。磁気マーカー14,15の読み取りの回転方向を1回ごとに反転させれば、計測ユニット4との間の電気的な接続はスリップリングを設けなくとも、カールコードなどで十分と考えられる。
Further, as described above, in order to detect the rotation of the entire measuring apparatus A, it is necessary to read the positions of the
40mの管の測定を5分程度で行うには、図1に示すように、計測ユニット4、リンク1、ターゲットユニット3と吊りワイヤー(ケーブル)22の合計質量を1m/s以上の速度で巻き上げる巻き上げ機31および滑車32を備える。また、管の継手部では走行速度を下げるので、速度制御機能と、大まかな移動距離の測定を行う測定器33を有する。更に、計測ユニット4がブレーキ4Dをかけている間、吊りワイヤー(ケーブル)22がゆるまないようにするための張力保持機構を有する。
In order to measure a 40 m tube in about 5 minutes, as shown in FIG. 1, the total mass of the measuring
また、地上側には計測装置Aからのデータを処理するためのデータ処理装置(パソコン)34およびそのI/F装置35を備える。
On the ground side, a data processing device (personal computer) 34 for processing data from the measuring device A and its I /
図7は本発明の計測システムの管の上端治具の構成図である。 FIG. 7 is a configuration diagram of the upper end jig of the pipe of the measurement system of the present invention.
この図において、17は管の上端治具であり、その基準方向を示す磁気マーカー18を配置しておく。
In this figure,
次に、本発明の計測システムの動作方法について説明する。 Next, an operation method of the measurement system of the present invention will be described.
図8は本発明の測定方式の動作フローを示す図である。 FIG. 8 is a diagram showing an operation flow of the measurement method of the present invention.
(1)最初に管の上端治具17と昇降ユニット30を管上部にセットする。上端治具17は最初の管継手の代わりをする物で、方位角の初期値を与える(ステップS1)。
(1) First, the
(2)次に、リンク1を所定長さに伸ばして昇降ユニット30にセットし、管の下端を検出するまでブレーキ4Dを解放して降下させる。管の下端の検出は昇降ユニット30に予めセットした管の本数で行うか、ターゲットユニット3に取り付けた検出スイッチ(リミットスイッチ3G)で行う(ステップS2〜S3)。
(2) Next, the
(3)次に、管の下端からはブレーキ4Dを動作状態にして、低速で最初の管の継手部位置まで上昇させる(ステップS4)。
(3) Next, from the lower end of the pipe, the
(4)次に、管の継手部に達すると計測ユニット4のロック車輪4Eが溝16にはまってロックするので、この位置で管の磁気マーカー位置の検出と傾斜センサー5A,5Bの読み取りを行い、記録する(ステップS5)。
(4) Next, since the
(5)次いで、ブレーキ4Dを解放して次の管の継手部手前まで上昇する(ステップS6〜S8)。
(5) Next, the
(6)次に、移動速度を下げてブレーキ4Dを動作状態にし、ロック車輪4Eがロックするまで移動する(ステップS9〜S10)。
(6) Next, the moving speed is lowered to bring the
(7)次に、上記(4)〜(6)の手順を管の上端治具に到達するまで繰り返して計測を行う。管の上端治具に到達したか否かの判定は昇降ユニット30の巻き上げ量で判定する(ステップS11)。 (7) Next, the above steps (4) to (6) are repeated until reaching the upper end jig of the pipe. Whether or not the upper end jig of the tube has been reached is determined by the amount of winding of the lifting unit 30 (step S11).
(8)次に、計測装置Aが上端に達したら計測を停止する(ステップS12)。 (8) Next, when the measuring device A reaches the upper end, the measurement is stopped (step S12).
(9)次に、データ処理装置34からの測定データのダウンロード指令を待ち(ステップS13)、データ処理装置34からのダウンロード指令で測定データがダウンロードされ、地上側のデータ処理装置34で位置の計算を行う(ステップS14)。
(9) Next, it waits for a measurement data download command from the data processing device 34 (step S13), the measurement data is downloaded by the download command from the
また、上記実施例で示したロック機構およびブレーキ機構を省略し、巻き上げ機の巻き取り長さ調整により計測装置の位置決めを行うようにしてもよい。つまり、巻き上げ機によって吊りワイヤーを一定刻みで巻き上げ、それぞれの地点ごとに計測ユニットで計測を行うようにしてもよい。 Further, the lock mechanism and the brake mechanism shown in the above embodiment may be omitted, and the measuring device may be positioned by adjusting the winding length of the hoisting machine. That is, the hoisting wire may be wound up at a constant interval by a hoisting machine, and the measurement unit may perform measurement for each point.
その方法は以下のようになる。 The method is as follows.
(1)昇降ユニットと管の上端治具とを管上部にセットし、計測装置の挿入により方位角の初期値を与え、
(2)管下端を検出するまで計測ユニットを降下させ、
(3)管下端からは巻き上げ機によって吊りワイヤーを一定量刻みで巻き上げ、それぞれの地点ごとに計測ユニットで磁気センサーによる管の磁気マーカー位置と傾斜センサーによる傾斜角度の読み取りを行い、記録し、
(4)上記(3)工程を管の上端治具に到達するまで繰り返して計測を行う。 このように構成すると、巻き上げ量に累積誤差が積算されるので、ロック機構を有する方法に比べると計測精度は落ちるが、装置としては大幅に簡略化され、低コスト化を図ることができる。
(1) Set the lifting unit and the upper end jig of the pipe at the upper part of the pipe, and give the initial value of the azimuth by inserting the measuring device,
(2) Lower the measuring unit until the lower end of the pipe is detected,
(3) From the lower end of the pipe, the hoisting wire is wound up in a certain amount by a hoisting machine, and at each point, the magnetic marker position of the pipe by the magnetic sensor and the inclination angle by the inclination sensor are read and recorded at each measuring unit.
(4) The above step (3) is repeated until reaching the upper end jig of the pipe. With this configuration, the accumulated error is added to the amount of winding, so that the measurement accuracy is lower than that of the method having a lock mechanism, but the apparatus is greatly simplified and the cost can be reduced.
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。 In addition, this invention is not limited to the said Example, Based on the meaning of this invention, a various deformation | transformation is possible and these are not excluded from the scope of the present invention.
本発明の竪穴深度掘削における掘削先端位置計測システムは、土壌改良等の竪穴の掘削における自動測量システムとして利用可能である。 The excavation tip position measurement system in the borehole depth excavation of the present invention can be used as an automatic survey system in excavation of a borehole such as soil improvement.
A 計測装置
1 リンク
1A リンク先端
2A,2B 傾斜台
3 ターゲットユニット
3A,4A ケース
3B,4B リンク支持機構
3C,4C 支持輪
3D,4G モーター
3E,4H エンコーダー
3F,4I 磁気センサー
3G リミットスイッチ
4 計測ユニット
4B−1 枠
4B−2,4B−3 すべり軸受け
4D ブレーキ
4E ロック車輪(球)
4F ブレーキの解放ソレノイド
5A,5B 傾斜センサー(サーボ型傾斜計)
11〜13 管
11A,12A 管の継手部
14,15,18 磁気マーカー
16 溝
17 管の上端治具
21 管入り口部
22 吊りワイヤー(ケーブル)
30 昇降ユニット
31 巻き上げ機
32 滑車
33 測定器(地上側)
34 データ処理装置(パソコン)
35 I/F装置
A measuring
4F
11-13
30
34 Data processing equipment (PC)
35 I / F device
Claims (5)
(b)該管路の内部に沿ってセットされ、かつ各管の長さにほぼ等しい長さのリンクと、
(c)該リンクの上端に配置されるとともに、該リンクと直角に設けられた傾斜台上に配置される傾斜センサーと前記磁気マーカーが配置される位置の管路内壁を周回可能な磁気センサーを有する計測ユニットと、
(d)前記リンクの下端に配置されるターゲットユニットとを備え、
(e)前記計測ユニットに接続される吊りワイヤーの引上げまたは下降に伴い、前記計測ユニットに搭載する傾斜センサーおよび磁気センサーからの情報に基づいて、前記ターゲットユニット位置を順次計測することを特徴とする竪穴深度掘削における掘削先端位置計測システム。 (A) a pipe having a plurality of pipes connected and having a magnetic marker in the vicinity of a joint portion of each pipe;
(B) a link set along the interior of the conduit and having a length approximately equal to the length of each tube;
(C) An inclination sensor disposed on an upper end of the link and disposed on an inclination table provided at a right angle to the link, and a magnetic sensor capable of circling the inner wall of the pipe at the position where the magnetic marker is disposed A measuring unit having
(D) a target unit disposed at the lower end of the link;
(E) The position of the target unit is sequentially measured based on information from an inclination sensor and a magnetic sensor mounted on the measurement unit as the suspension wire connected to the measurement unit is pulled up or down. Drilling tip position measurement system for deep hole drilling.
(a)昇降ユニットと管の上端治具とを管上部にセットし、計測装置の挿入により方位角の初期値を与える工程と、
(b)管下端を検出するまでブレーキを解放して計測ユニットを降下させる工程と、
(c)管下端からはブレーキを動作状態にして、低速で最初の管の継手部位置まで上昇させる工程と、
(d)管の継手部に達すると計測ユニットのロック機構が溝にはまってロックされ、この位置で磁気センサーによる管の磁気マーカー位置と傾斜センサーによる傾斜角度の読み取りを行い、記録する工程と、
(e)ブレーキを解放して次の管の継手部手前まで上昇する工程と、
(f)移動速度を下げてブレーキを動作状態にし、計測ユニットの車輪がロックされるまで移動する工程と、
(g)上記(d)〜(f)工程を管の上端治具に到達するまで繰り返して計測を行う工程とを有することを特徴とする竪穴深度掘削における掘削先端位置計測方法。 Using the excavation tip position measurement system in the borehole depth excavation according to claim 1 or 2,
(A) setting the lifting unit and the upper end jig of the pipe on the upper part of the pipe, and giving an initial value of the azimuth by inserting a measuring device;
(B) releasing the brake and lowering the measuring unit until the lower end of the pipe is detected;
(C) From the lower end of the pipe, the brake is in an operating state, and the step of raising the joint to the position of the first pipe at a low speed;
(D) When the pipe joint is reached, the locking mechanism of the measurement unit is locked in the groove, and at this position, the magnetic marker position of the pipe by the magnetic sensor and the inclination angle by the inclination sensor are read and recorded;
(E) releasing the brake and raising to the front of the joint portion of the next pipe;
(F) lowering the moving speed to bring the brake into an operating state and moving until the wheels of the measuring unit are locked;
(G) A method for measuring a drilling tip position in a borehole depth excavation, comprising the steps of repeating the above steps (d) to (f) until reaching the upper end jig of the pipe.
(a)昇降ユニットと管の上端治具とを管上部にセットし、計測装置の挿入により方位角の初期値を与える工程と、
(b)管下端を検出するまで計測ユニットを降下させる工程と、
(c)管下端からは巻き上げ機によって吊りワイヤーを一定量刻みで巻き上げ、それぞれの地点ごとに計測ユニットで磁気センサーによる管の磁気マーカー位置と傾斜センサーによる傾斜角度の読み取りを行い、記録する工程と、
(d)上記(c)工程を管の上端治具に到達するまで繰り返して計測を行う工程とを有することを特徴とする竪穴深度掘削における掘削先端位置計測方法。 Using the excavation tip position measurement system in the borehole depth excavation according to claim 1 or 2,
(A) setting the lifting unit and the upper end jig of the pipe on the upper part of the pipe, and giving an initial value of the azimuth by inserting a measuring device;
(B) lowering the measurement unit until the lower end of the pipe is detected;
(C) A process of winding a suspension wire from the lower end of the pipe by a hoisting machine in increments of a certain amount, and reading and recording the magnetic marker position of the pipe by the magnetic sensor and the inclination angle by the inclination sensor at each measurement unit, and recording ,
(D) A method of measuring the position of the excavation tip in a borehole depth excavation, comprising the step of repeatedly measuring the step (c) until reaching the upper end jig of the pipe.
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