JPH0915070A

JPH0915070A - 土圧計

Info

Publication number: JPH0915070A
Application number: JP16660695A
Authority: JP
Inventors: Hisamitsu Miyazaki; 久充宮崎
Original assignee: Minebea Co Ltd
Current assignee: Minebea Co Ltd
Priority date: 1995-06-30
Filing date: 1995-06-30
Publication date: 1997-01-17
Anticipated expiration: 2018-05-19
Also published as: JP3407009B2

Abstract

(57)【要約】【目的】土圧計の機械的組立精度を上げなくとも正確な
土圧を測定することができるような土圧計を提供し、か
つ精密な調整を必要とすることなく、再現性良く感度が
高い同じ特性の土圧計を製造することができるような土
圧計の構造を提供すること。【構成】土圧計は、筒状の本体ケースの内形と同じ外形
を有する取付基部と該取付基部の内側に形成された肉薄
状の圧力検知部と筒状の本体ケースの内形と同じ外形を
有する圧力受信部と圧力受信部と圧力検知部とを結合し
圧力受信部よりも外形の小さい結合部を有し、これらを
一体の金属ブロックから形成された受圧ユニットと、前
記圧力検知部の、前記結合部との接合部分から離れた部
分に設けられたストレンゲージと、を具備している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、土圧計の構造に関し、
特にトンネル内で掘削作業をしている掘削機の先端に取
り付けて作業時の掘削土圧を測定するために用いられる
土圧計の構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】山腹や海底土中にトンエルを掘削する場
合、先端に取り付けたロータリー掘削刃を回転させなが
ら土中を掘り進む。この場合、掘削機の進行動作を制御
するため、ロータリー掘削刃の先端に土圧計を設け、掘
り進む前方の土砂の圧力を常時測定している。

【０００３】従来から従来から用いられている土圧計は
として、たとえば特公昭６２ー３２４１２号公報に記載
されているものを挙げることができる。この土圧計の構
造は、掘削機の先端部に取り付けられる基板から円筒状
の基板に円筒状のケースを土面方向に突出させ、その内
部にカップ状の受圧板を、その口部を内側にして摺動自
在に配置する。一方、上記円筒状のケースの中心には、
基板上から起歪筒が立設されている。この起歪筒も深い
カップ状に形成されていて、円筒状の側壁は分厚く剛性
を持っていて、その口部を前記基板に固定している。起
歪筒の底部は薄く形成され、該底部は前記受圧板の底部
と対峙しておりそれらの間はネジ棒により連結されてい
る。また起歪筒の底部にはストレンゲージが貼着されて
いる。受圧板を土面方向に向けてこれを掘削機に取り付
け、土中を掘削してゆく。動作中、受圧板が土面から圧
力を受けると、これが円筒状のケースの中を後退する。
この後退する力はネジ棒から起歪筒の底部に伝わり、こ
の部分が土圧に比例して変形し、この変形はストレンゲ
ージにより検出されて土圧が測定される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述の如き従来の土圧
計は、受圧板の底部と起歪筒の底部とを１本のネジ棒で
結合されているため、土圧を起歪等に正確に伝達するた
めには各部分の機械精度を向上させない限り正確な土圧
を測定することができない。また、従来のものは上述の
ような構成を持っているので、偏心荷重等による測定誤
差を最小にするためには、これらの形状は複雑なものと
なり、大量生産を行う場合の再現性に問題がある。その
上ストレンゲージの設置面積も小さく狭いものであるか
ら、感度も悪く精度も悪い。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述のごとき
従来の不都合を改善しようとするものであり、その目的
は、土圧計の機械的組立精度を上げなくとも正確な土圧
を測定することができるような土圧計を提供し、かつ精
密な調整を必要とすることなく、再現性良く感度が高い
同じ特性の土圧計を製造することができるような土圧計
の構造を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明によれば、土砂から受ける圧力をストレンゲ
ージの歪み量で検出する土圧計において、筒状の本体ケ
ースの内形と同じ外形を有する取付基部と該取付基部の
内側に形成された肉薄状の圧力検知部と筒状の本体ケー
スの内形と同じ外形を有する圧力受信部と圧力受信部と
圧力検知部とを結合し圧力受信部よりも断面の小さい結
合部を有し、これらを一体の金属ブロックから形成され
た受圧ユニットと、前記圧力検知部に設けられたストレ
ンゲージと、を具備し、受圧ユニットの取付基部はケー
ス本体内の基板に固定されていることを特徴とする土圧
計が提供される。ストレンゲージは取付基部と圧力検知
部とで形成する空洞内圧力検知部に配置されていること
を特徴としている。前記圧力検知部に配置されたストレ
ンゲージは複数個であることを特徴としている。空洞内
に貼着されているストレンゲージは、それぞれ圧力検知
部の中心点を中心として直交する線上に配置されている
ことを特徴としている。前記本体ケースは円筒状である
ことを特徴としている。

【０００７】

【作用】土砂などの圧力が圧力受信部に対して掛かる
と、圧力受信部がケース本体の軸線に沿って凹み、圧力
検知部を湾曲せしめる。この歪みはストレンゲージに伝
達され、電気信号としてケーブルから外部に取り出され
る。

【０００８】

【実施例】次に本発明の一実施例を、図面を用いて詳細
に説明する。図１は本発明に係る土圧計の断面図であ
り、図２はその底面図である。これらの図において、１
は円盤状の基板であり、４箇所に取付穴２があけられて
いる。該基板１には円筒状のケース本体３が溶接などの
手段で固定されている。該ケース本体３の内部には受圧
エレメント４が配置されている。受圧エレメント４は、
図３に明瞭に示すように、平たい円柱状の圧力受信部５
を有する。この圧力受信部５はケース本体３の内部に配
置されている。圧力受信部５の側部の窪み６にはＯリン
グ７がはめ込まれ、このＯリング７はケース本体３と圧
力受信部５との間に介在して土砂の内部への侵入を防止
している。

【０００９】受圧エレメント４はまたリング状の取付基
部８を有する。取付基部８は基板１に取り付けるための
取付穴９を持つ。そして、受圧エレメント４は図１に示
すように、ネジ１０によりケース本体３内で基板１に取
り付けられる。取付基部８の内面には薄く形成された圧
力検知部１１が形成されており、その中央には柱状の結
合部１２が形成されていて、この結合部１２は圧力受信
部５と圧力検知部１１とを結合している。圧力検知部１
１は薄く形成されているので、取付基部８の内側は空洞
１３が形成されている。圧力検知部１１の裏側にはスト
レンゲージ１４が貼着されている。空洞１３内に貼着さ
れているストレンゲージ１４は、図４に示すように、合
計８枚がそれぞれＯ点を中心として直交する線上に配置
されている。これらストレンゲージ１４は、Ｏ点を中心
としてそれぞれ対向するもの同士が直列に接続され、図
５に示すように、ブリッジ回路が形成されている。な
お、受圧エレメント４を構成する圧力受信部５、結合部
１２、圧力検知部１１、取付基部８は、一体の金属ブロ
ックから切削加工により一体に形成する。

【００１０】図１に示すように、基板１の中央には貫通
穴が設けられ、その内部には端子板１５が設けられ、図
５に示すブリッジ回路の入力端と出力端を電気的に外部
に導出する。基板１の裏面にはカバー１６がネジ１７に
より取り付けられている。１８はＯリングで、カバー１
６内を気密に保持するものである。カバー１６の中央に
は電線貫通金物１９が取り付けられ、ケーブル２０を気
密的にカバー１６の中に導入し、端子板１５と接続され
てブリッジから得られる電気信号を外部に導出する。

【００１１】上記のように構成された土圧計は機器の先
端に取り付けられる。土砂などの圧力が圧力受信部５の
全面に対して垂直方向に掛かると、圧力受信部５がケー
ス本体３の軸線Ｌに沿って凹み、圧力検知部１１を湾曲
せしめる。この歪みはストレンゲージ１４に伝達され、
電気信号としてケーブル２０から外部に取り出される。
取付基部８の外径はケース本体３の内径とほぼ同じで大
きいため、空洞１３の内径も大きくとれる。したがっ
て、圧力検知部１１の面積も大きくとれるため、該部分
の歪み領域も広くとれ、結果的にストレンゲージ１３を
取り付ける面積も大きくなって感度も上昇する。

【００１２】土砂などの圧力が圧力受信部５に対して片
持ち状に掛かっても、圧力受信部５はケース本体３に沿
って垂直方向に降下するので、前記と同様に圧力検知部
１１が歪み、ストレンゲージ１４が土圧を正確に検知す
る。

【００１３】以上、本発明を上述の実施例によって説明
したが、たとえばケース本体の断面形状を円筒から多角
形にするなど、本発明の主旨の範囲内で種々の変形や応
用が可能であり、これらの変形や応用を本発明の範囲か
ら排除するものではない。

【００１４】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、取付基部の外形はケース本体の内径形とほぼ同じ
で大きいため、空洞の内形も大きくとれる。したがっ
て、圧力検知部の面積も大きくとれるため、該部分の歪
み領域も広くとれ、結果的にストレンゲージを取り付け
る面積も大きくなって感度も上昇する。また、受圧エレ
メント全体を金属ブロックから一体成形しているので、
土圧計の機械的精度を上げなくとも正確な土圧を測定す
ることができ、かつ精密な調整を必要とすることなく再
現性良く同じ特性の土圧計を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明に係る土圧計の断面図である。

【図２】図２は、本発明に係る土圧計の底面図である。

【図３】図３は、受圧エレメントの断面図である。

【図４】図４は受圧エレメントの底面図である。

【図５】図５は、ストレンゲージの接続回路図である。

【符号の説明】

１・・・・・基板２・・・・・取付穴３・・・・・ケース本体４・・・・・受圧エレメント５・・・・・圧力受信部６・・・・・窪み７・・・・・Ｏリング８・・・・・取付基部９・・・・・取付穴１０・・・・・ネジ１１・・・・・圧力検知部１２・・・・・結合部１３・・・・・空洞１４・・・・・ストレンゲージ１５・・・・・端子板１６・・・・・カバー１７・・・・・ネジ１８・・・・・Ｏリング１９・・・・・電線貫通金物２０・・・・・ケーブル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】土砂から受ける圧力をストレンゲージの歪
み量で検出する土圧計において、筒状の本体ケースの内形と同じ外形を有する取付基部と
該取付基部の内側に形成された肉薄状の圧力検知部と筒
状の本体ケースの内形と同じ外形を有する圧力受信部と
圧力受信部と圧力検知部とを結合し圧力受信部よりも断
面の小さい結合部を有し、これらを一体の金属ブロック
から形成された受圧ユニットと、前記圧力検知部に設けられたストレンゲージと、を具備
し、受圧ユニットの取付基部はケース本体内の基板に固
定されていることを特徴とする土圧計。
【請求項２】ストレンゲージは取付基部と圧力検知部と
で形成する空洞内圧力検知部に配置されていることを特
徴とする請求項１に記載の土圧計。
【請求項３】前記圧力検知部に配置されたストレンゲー
ジは複数個であることを特徴とする請求項１に記載のの
土圧計。
【請求項４】空洞内に貼着されているストレンゲージ
は、それぞれ圧力検知部の中心点を中心として直交する
線上に配置されていることを特徴とする請求項３に記載
の土圧計。
【請求項５】前記本体ケースは円筒状であることを特徴
とする請求項１に記載の土圧計。