JPH06323864A - 慣性センサを用いた管路の変位量計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 測定対象管路の変位量を高精度で計測するこ
とのできる計測装置の提供を目的とする。 【構成】 基準位置に対する管路１０の変位量を該管路
１０を走行する慣性センサ１２によって計測する変位量
計測装置であって、前記慣性センサ１２のケーシング１
４の走行方向前方に配設されて前記管路１０を走行でき
る走行体１８と、該走行体１８と前記慣性センサ１２の
ケーシング１４との間に配設されて該走行体１８と該ケ
ーシング１４とを連結して、該走行体１８の前方への走
行によって前記ケーシング１４を牽引すると共に連結方
向の曲がりの自在な連結体２２と、前記走行体１８に連
結されて該走行体１８を牽引するケーブル２６とを具備
するよう構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、加速度計とジャイロス
コープとを有した慣性センサを用いて基準位置からの管
路の変位量を計測する計測装置に関する。従って、土木
建設工事における地盤の変形状態の計測等に利用可能で
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来、工事中の地盤等の変形状態を監視
するために、その地盤に測定用の管路を埋設しておき、
初期の基準位置からのこの管路の変位量を種々の装置に
よって測定している。この測定において、最近になって
慣性センサを用いて変位量を計測する手法が開発されて
きた。この慣性センサに関しては、本出願人の内の一の
出願人が平成３年１１月１１日付けで出願した特願平３
ー３２１４４９号“孔曲り計測装置”や、同出願人によ
る平成４年４月１４日付けの特願平４−１１９６００号
“孔曲り計測装置及び孔曲り計測方法”に詳細な説明が
ある。この計測手法は計測対象管路に慣性センサを走行
させて行っている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしこの場合、走行
する計測対象管路内面と慣性センサのケーシングやその
車輪との間には幾分かの隙間が存在する。これに対し、
ばね支持によって管路内面と慣性センサのケーシングや
車輪との間の隙間を無くすることも考えられる。しか
し、一般に非常に長い牽引ケーブルによって慣性センサ
のケーシングを牽引する際は、前記ケーシングの先から
巻取り用リールに亘る間の長いケーブルがその重量によ
って垂れる。

【０００４】このため慣性センサのケーシングの先に連
結した牽引ケーブルの重みによって該慣性センサのケー
シングが下方に引かれて傾いた状態で管路内を走行す
る。これは車輪等をばね支持した場合も同様である。

【０００５】また、管路が曲がっている場合には、牽引
ケーブルは先に牽引する方向を変えるため、後方の慣性
センサのケーシングに対して該ケーシングの走行方向と
は異なる方向に牽引力を与える。従って、まだ真っ直な
管路を走行中のケーシングは左右方向等に牽引されよう
とし、必ずしも管路に沿って真っ直に牽引されない。

【０００６】以上のようにケーシングには各方向に牽引
力が作用し、このためピッチングやヨーイングを生じ、
この躍りの量も計測結果に現われるため計測対象管路の
変位量を正しく計測できないという問題が有る。

【０００７】依って、本発明は測定対象管路の変位量を
高精度で計測することのできる計測装置の提供を目的と
する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的に鑑みて本発明
は、基準位置に対する管路の変位量を該管路を走行する
慣性センサによって計測する変位量計測装置であって、
前記慣性センサのケーシングの走行方向前方に配設され
て前記管路を走行できる走行体と、該走行体と前記慣性
センサのケーシングとの間に配設されて該走行体と該ケ
ーシングとを連結して、該走行体の前方への走行によっ
て前記ケーシングを牽引すると共に連結方向の曲がりの
自在な連結体と、前記走行体に連結されて該走行体を牽
引するケーブルとを具備することを特徴とする慣性セン
サを用いた管路の変位量計測装置を提供する。

【０００９】

【作用】牽引ケーブルが直接に牽引する対象は走行体で
あり、この走行体自体は上述の課題たるケーシングの傾
き等と同様に牽引ケーブルによって走行体の走行方向、
即ち管路の方向、とは異なる方向の牽引力を受ける。従
ってピッチングやヨーイングを生ずる。然しながら、慣
性センサは連結方向の曲がりの自在な連結体を介して連
結されたその後方のケーシングに収容されており、走行
体の傾斜の影響はこの連結体が吸収して後方の慣性セン
サには及ばない。従って、管路状態に関係のない走行方
向変動に基づくピッチングやヨーイングを生ぜず、計測
精度が向上する。

【００１０】

【実施例】以下、本発明を添付図面に示す実施例に基づ
き更に詳細に説明する。図１は計測対象管路１０の中に
慣性センサ１２を走行させている状態を示す縦断面図で
ある。この図１を参照すると、慣性センサ１２はケーシ
ング１４によって覆われており、そのケーシングには前
後に車輪１６が取り付けられている。

【００１１】一方、その慣性センサ１２の前方には、車
輪２０を有して管路１０内を走行できる走行体１８が配
設されている。この走行体１８の後端中央位置Ｂと前記
慣性センサ１２のケーシング前端中央位置Ａとを、その
連結方向の曲がりが自在な連結体としてのロープ２２に
よって連結している。また、走行体１８の前端位置には
牽引用のケーブル２６の一端が取り付けられている。こ
のロープ２２は棒等であってもよいが、上記位置ＡとＢ
において回動自在であることが条件となる。連結方向の
曲がりが自在とはこのことを意味する。

【００１２】このケーブル２６は、走行対象管路１０の
出口１０Ｂの外側に設置されているケーブル巻取り用リ
ール２４によって矢印Ａの方向に巻取られている。慣性
センサ１２を、計測対象管路１０の入口１０Ａから出口
１０Ｂ付近まで走行させて、該管路１０の埋設時の基準
位置からの変位量を計測する必要が有るため、ケーブル
２６は一般に非常に長い。

【００１３】従って、慣性センサ１２と走行体１８とを
牽引している最中には、図示の如くケーブル２６は垂れ
る。このため図２に拡大図示しているように走行体１８
は重力方向に（下方に）力Ｆ１を受ける。

【００１４】ところで、慣性センサ１２も走行体１８
も、管路１０内を走行する際に滑らかに走行することが
可能なように、ほぼ管路内径に合致するように各車輪１
６、２０を取り付けている。然しながら、僅かな隙間を
有することは避けられず、このため走行体１８がケーブ
ル２６から上記のように力Ｆ１を受けると図２のように
前傾斜で走行することとなる。この傾斜は誇張して描い
てある。

【００１５】この場合、走行体１８の後輪の浮き上がり
による走行体１８の後端中央位置Ｂの浮き上がり量をΔ
ｈとすると、ロープ２２の管路１０の中心軸線１０Ｃに
対する傾斜角度θ１はほぼ次式となる。 θ１＝Δｈ／Ｌ ここで、Ｌはロープ２２の長さである。元々、浮き上が
り量Δｈは最大でも管路１０の内周と走行体１８の車輪
２０との隙間程度であり、非常に小さい。従って、ロー
プ２２の長さＬを極端に短くしない限りはロープ２２の
傾斜角度θ１は非常に小さい。

【００１６】ここでは、慣性センサ１２が浮き上がらな
いとしてロープ２２の傾斜角度θ１を算定したが、もし
浮き上がった場合は、上記傾斜角度θ１は更に小さくな
る。従って、ロープ２２の傾斜角度θ１は大きめに見積
もって上記式によることとなるが、既述の如くこれでも
非常に小さい値になり、ケーブル２６の傾斜角度θ０
（例えば、１０度以上）と比較して無視できる程度であ
る。

【００１７】従って、ロープ２２の非常に小さな傾斜に
よる慣性センサ１２を上又は下の方向へ牽引する力はほ
とんど作用せず、走行体１８は傾斜して走行するが、慣
性センサ１２は傾斜せず、管路１０を正しく計測するこ
とができる。これが本発明装置の特徴的な利点である。

【００１８】次に、曲がっている管路１０’の場合につ
いて図３を参照しながら本発明の利点を説明する。この
管路１０’は直管１０ａから曲がり部１０ｂを介して他
方の直管１０ｃに至るように形成されている。慣性セン
サ１２の前にロープ２２で連結された走行体１８がケー
ブル２６によって牽引されている。この場合もし走行体
１８が存在しなければ、慣性センサ１２はまだ直管１０
ａの中を走行中であるにも拘らず、２点鎖線２６’の方
向のケーブルによって牽引されようとする。従って、図
３における上方向の力Ｆ２’を受けて、車輪１６と直管
１０ａとの隙間の分傾斜した状態で走行する。

【００１９】しかし、本発明では走行体１８が存在し、
図３は走行体１８が前方の直管１０ｃに進入し終える直
前の状態を示し、この状態までは慣性センサ１２はまだ
後方の直管１０ａに位置しており、ロープ２２はまだほ
とんど傾斜していない。従って慣性センサ１２は傾斜す
ることなくここまで走行することができる。これも慣性
センサ１２の前に走行体１８を走行させているからであ
る。

【００２０】次に図４は走行体１８が直管１０ｃの中を
走行し、慣性センサ１２が直管１０ａの走行を終了して
曲がり部１０ｂに進入しようとしている状態を示す。こ
の場合は、ロープ２２は慣性センサ１２の走行方向（直
管１０ａの中心軸線方向）に対して直管１０ａと直管１
０ｃとの成す角度だけ傾斜し、慣性センサ１２に対して
図４における上方向に力Ｆ２を作用させる。従って、慣
性センサ１２は曲がり部１０ｂに沿って走行することが
できる。

【００２１】以上により、慣性センサ１２は前方の走行
体１８の存在によって曲がり管路であっても正しく管路
形状に沿って走行し、管路の変位量を正確に計測するこ
とができる。なお、図３と図４の曲がり管路１０’の曲
がりの方向は水平方向であっても、上下方向であっても
同じように本発明が適用できる。従って、本発明によれ
ば、慣性センサ１２は本来存在しない管路変動によるピ
ッチングやヨーイングを生ずることなく、正確に管路の
変位量の計測が可能となる。

【００２２】上記曲がり管路１０’の場合は、ロープ２
２が長すぎれば図３に示す２点鎖線２６’のケーブルの
ようになることが容易に分るように、ロープ２２は短い
程よい。前述の直管１０の場合は慣性センサ１２にとっ
てロープ２２の長さＬは長い方が計測精度がよかったこ
とから、直管１０ａと直管１０ｃとを曲がり部１０ｂに
よって連結した曲がり管路１０’の場合には、各直管１
０ａと１０ｃとを走行中はロープＬの長さは長い方がよ
いのであるが、曲がり部１０ｂを走行する際には短い方
がよい。従って、現実の管路の場合にはロープ２２の長
さは適宜選択する必要がある。

【００２３】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
よれば、慣性センサの前に位置する走行体が直接ケーブ
ルに接続されており、該走行体と慣性センサとは連結方
向の曲がりの自在な連結体によって連結されているた
め、慣性センサはケーブルの牽引方向の変化の影響を受
けず、管路の変位量が高精度に計測可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明に係る計測装置を用いて管路を計
測走行している状態の縦断面図である。

【図２】図２は図１の要部拡大図である。

【図３】図３は本発明に係る装置の他の作用説明図であ
る。

【図４】図４は図３を補う作用説明図である。

【符号の説明】

１０，１０’ 計測対象管路 １０ａ，１０ｃ 直管 １０ｂ 曲がり部 １０Ｃ 管路の中心軸線 １２ 慣性センサ １４ ケーシング １６ 車輪 １８ 走行体 ２２ 連結体 ２６ ケーブル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加倉井 正昭 東京都江東区南砂二丁目５番14号 株式会 社竹中工務店技術研究所内 (72)発明者 松尾 宏司 東京都江東区南砂二丁目５番14号 株式会 社竹中工務店技術研究所内 (72)発明者 木村 隆 東京都中央区銀座八丁目21番１号 株式会 社竹中工務店東京本店内 (72)発明者 菊池 宏之 東京都中央区銀座八丁目21番１号 株式会 社竹中工務店東京本店内 (72)発明者 堀 淳二 東京都中央区銀座八丁目21番１号 株式会 社竹中土木内 (72)発明者 早川 義彰 神奈川県鎌倉市上町屋345番地 三菱プレ シジョン株式会社内 (72)発明者 高木 博 神奈川県鎌倉市上町屋345番地 三菱プレ シジョン株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基準位置に対する管路の変位量を該管路
   を走行する慣性センサによって計測する変位量計測装置
   であって、 前記慣性センサのケーシングの走行方向前方に配設され
   て前記管路を走行できる走行体と、 該走行体と前記慣性センサのケーシングとの間に配設さ
   れて該走行体と該ケーシングとを連結して、該走行体の
   前方への走行によって前記ケーシングを牽引すると共に
   連結方向の曲がりの自在な連結体と、 前記走行体に連結されて該走行体を牽引するケーブルと
   を具備することを特徴とする慣性センサを用いた管路の
   変位量計測装置。