JPS63265107A - 自走式管路線形計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、例えば地下に埋設された管路の布設線形及び
埋設位置を計測する自走式の管路位置計測装置に関する
ものである。

〈従来の技術と問題点〉 従来、地中に埋設されている管路の布設線形及び埋設位
置の計測は、 （１）地中埋設物に流した誘導電流によって発生する交
番磁界を地上で検知する通電方式、（２）地上から磁界
を発生させ、地下埋設物の電磁誘導を地上から検知する
電磁誘導方式、（３）　　地上から高周波電波を発振し
、エコー信号の伝播時間から幾何学的に埋設位置を算出
する地中レーダ方式、 （４）流体を封入したケーブルを管路内に移動させ、深
度により変化するこの流体圧をケーブルの先端部の圧力
センサで計測し、圧力変動から埋設深度を計測する流体
方式、等によって行われていた。

しかしながら、前記した各方式には下記のような問題点
があった。すなわち、前記（１）の通電方式では近傍に
存在する金属体や大地の影響で磁界が乱れると計測精度
が悪くなり、（２）の電磁誘導方式では他の埋設物の影
響を受は易くまた金属埋設物理外には適用困難であり、
（３）の地中レーダ方式では道路舗装や土質の影響で検
出すべき信号に反射波が重畳して計測精度が悪くなる。

さらに、これらの（１）。

＋２）、　（３１の方式ではその適用範囲がいずれも埋
設深度が浅い場合に限られ、埋設深度が２ｍ以上になる
とほとんど計測困難である等の欠点があった。また、（
４）の流体方式では水平位置計測が不可能であり、しか
も計測手段が自走式でなく押込み方式なので労力がかか
り計測に長時間を要する等の欠点があった。

このように上記した各方式による計測では、計測精度が
不十分である上に、測定個所が一点一点であり連続的な
計測が困難である等の問題があった。

このような問題を解決するために、第１０図に示すよう
に計測すべき管路１内に前部２ａと後部２ｂに分れた計
測装置を引き通し、前部２ａと後部２ｂのなす折れ角を
鉛直方向（上下方向）と水平方向（左右方向）で計測す
るとともにケーブル３の繰り出し長を測長器４で計測す
ることにより管路１の線形を計測する方法が提案されて
いる。尚、第１０図において、５はケーブルドラム、６
は制御部、７は演算部、８は記録部である。計測装置の
具体例としては第１１図（特願昭５８−１３１５０６号
参照）、第１２図（特願昭５８−１５４６０３号参照）
が提案されている。第１１図に示すものはポテンシ璽メ
ータ９ｍ、９ｂによって折れ角を計測するものであり、
第１２図に示すものは光ビーム１０を光位置検出器１１
に照射して折れ角を計測するものである。このようなも
ので管路位置を算出するためには、計測装置の前部２ａ
と後部２ｂの折れ角によって管路１の曲がり具合すなわ
ち曲率を計測するのであるから計測部の中心軸が管路１
の中心軸と精度よく一致する必要がある。

しかしながら、第１１図、第１２図に示したものでは明
らかに計測装置と管路１との間にがたつきが生じ、管路
１の姿勢角を正しく計測することは困難であり、さらに
また、計測装置のローリングも生じ易い構造となってい
る。

本発明は、上記した問題点を解決するためになされ、地
下に埋設されている曲率半径の小さい管路においても、
その布設線形及び埋設位置を高精度に且つ連続して計測
できる管路線形計測装置を提供することを目的とする。

く問題点を解決するための手段〉 本発明の自走式管路線形計測装置は、管路内を自走する
走行体と、前記管路内に納められる計測部と、一端がユ
ニバーサルジ冒インドを介して前記走行体に揺動自在に
連結され他端がピンを介して前記計測部に左右方向へ回
動自在に連結されたロッドと、前記管路の内周面に移動
自在に接すると共に当該管路内で前記計測部を軸回り回
動自在に支持して当該計測部の重心位置による復帰動を
許容する支持部と、前記ピン回りの前記ロッドの回動に
より当該ロッドと前記計測部との左右方向の折れ曲り角
度を検出する折れ角計と、前記折れ角計から出力される
情報を処理して前記管路の左右方向への曲折状態を算出
する演算部とを具備したことを特徴とする。

く作　　　用〉 走行体のけん引により計測部を電路内で移動させ、この
計測部を支持部で軸回り回動自在に支持することにより
その重心位置による復帰動で常に一定の姿勢に保ち、ロ
ッドの回動により管路の左右方向での曲折状態を計測す
る。

く実　施　例〉 本発明の自走式管路線形計測装置を実施例に基づいて具
体的に説明する。

第１図は本発明の一実施例に係る地下管路線形計測装置
の全体構成図である。図示のように、計測装置は走行体
２１、計測部２２、測長器２３、演算部２４、ＴＶ左カ
メラ５、ＴＶモニタ２６、ケーブルドラム２６α、制御
部２７、および記録部２８から構成されており、マンホ
ール２９内の地下埋設管路１内にＴＶ左カメラ５を有し
た走行体２１によってけん引される計測部２２を押入し
、測長器２３を地下埋設管路１の入口に設置する。そし
て、ＴＶ左カメラ５、走行体２１、計測部２２に接続し
た給電および信号伝送のためのケーブル３０ば、測長器
２３およびケーブルドラム２６αを介して地上に設置し
た制御部２７、演算部２４、記録部２８およびＴＶモニ
タ２６に接続されている。また、測長器２３で検出され
たケーブル繰り出し長はケーブル３１により演算部２４
に接続されている。

次に、走行体２１、計測部２２、測長器２３の構成を順
次説明する。

第２図は走行体２１の正面図、第３図は第２図のＩ−Ｉ
矢視断面図である。走行体２１は、モータ３３により減
速機３４、傘歯車３６、駆動軸３７を介して車輪３８を
回転させるとともに、その回転をチェーン３９とスプロ
ケット４０により伝達して他方の車輪４１をも回転させ
、管路１内をその軸方向へ自走する。

一方、第２図に示すように、走行体２１は２組のアーム
４２、押えローラ４３およびコイルバネ４４によって管
路１の内周面に支持され、コイルバネ４４の付勢力によ
り、車輪３８゜４１および押えローラ４３が管内面を押
し付ける力を大きくして大きな推進力を得ることができ
るようになっている。

第４図〜第７図は計測部２２を表わしており、第４図は
その平面断面図、第５図はその正面断面図、第６図はそ
の■−Ｍ矢視断面図、第７図は■−■矢視断面図である
。計測部２２はロッド５０を介して走行体２１に連結さ
れており、走行体２１とロッド５０とはユニバーサルジ
ンインド５１を介して揺動自在に連結されている。また
、計測部２２とロッド５０とはピン５２を介して回動自
在に連結され、ロッド５０はピン５２を中心として左右
方向（第４図において紙面に平行な方向）へ回動自在と
なっている。ロッド５０の端部には左右方向へ傾いた斜
面を有するカム５３が設けられており、このカム５３は
差動トランス５４の接触子５５と接触している。従って
、走行体２１と計測部２２とが左右方向にずれた曲折状
態にあるときには、ロッド５０が回動変位し、これに対
応してカム５３により差動トランス５４の接触子５５が
出入する。すなわち、差動トランス５４の出入す走行体
２１と計測部２２との折れ曲り角度（すなわち、管路１
の折れ曲り角）に対応して得られる。

また、計測部２２には傾斜計５６とローリング計５７と
が内蔵されており、これらの計測信号はＴＶ左カメラ５
の画像信号とともにケーブル３０を介して伝送される。

また、計測部２２ばその前後端のそれぞれで１２０度間
隔をもって配設した３組のバネ５８およびローラ５９か
らなる支持部６０によって管路１内で支持され、ローラ
５９がバネ５８によって管路１の内面に圧接されること
により計測部２２は管路１と同軸に支持され、ローラ５
９の転勤によりこの同軸状態を保って管路１内を移動す
る。支持部６０と計測部２２との間にはベアリング６１
が介装されており、これによって計測部２２は軸回りに
回動自在となっている。また、計測部２２の下部には比
重の大きいバランスウェイト６２が設けられており、計
測部２２の重心が下部に位置するようにしである。従っ
て、計測部２２は重心位置が下方となるよう回動して常
に一定の姿勢となるよう復帰動を行い、自動的にローリ
ングが防止されるようになっている。尚、上記ローリン
グ計５７は計測部２２が復帰するまでのローリング角を
監視する。

また、上記傾斜計５６は水平から上下方向（第５図の紙
面に平行な方向）への計測部２２の傾斜角を測定するも
のであり、上下方向へ傾斜させて埋設した管路１内を計
測部２２が移動する時にはこの管路１の上下方向への傾
斜を測定することとなる。本実施例の傾斜計５６は振子
式のものであり、走行速度の変動による振子の振動を防
止するため油漬式にしである。また、計測部２２はバラ
ンスウェイト６２を設けずとも、内蔵機器の設置により
下部に重心を位置させても良い。

第８図は測長器２３を示す概略構成図である。図示のよ
うに、測長器２３を地下埋設管路１の入口に取付け、走
行体２１、計測部２２への給電および信号伝送のための
ケーブル３０を従動ローラ６５と周囲に突起部６６を形
成した計測リーラ６７の間に挾持して通す。６８はカウ
ント部であり、計測ローラ６７が回転して突起部６６が
カウント部６８の突起片６９に接触することによって、
計測ローラ６７の回転数すなわち、ケーブル３０の繰り
出し長を求めることができ、この信号をケーブル３１で
伝送する。

上記構成の計測装置によると、地下埋設管路１内に揮入
された走行体２１をＴＶカメラ２５からの画像をＴＶモ
ニタ２６で監視しながら前方へ走行させると、計測部２
２がロッド５０を介してけん引されてこの管路１と同軸
を保って移動する。ここで、管路が曲って゛いても、ユ
ニバーサルジンインド５１およびピン５２で折れ曲って
移動する。そして、ロッド５０の回動により差動トラン
ス５４で管路１の左右方向での折れ曲り角を計測すると
共に、傾斜角を傾斜計５６で計測し１、さらにローリン
グをローリング計５７で計測して、これら計測データを
ケーブル３０を介して制御部２７、演算部２４、記録部
２８に入力する。また、測長器２３で検出したケーブル
繰り出し長（すなわち走行長）はケーブル３１を介して
演算部２４、記録部２８に入力する。

ここで、計測部２２はバランスウェイト６２とベアリン
グ６１とにより一定の姿勢に保たれるため、左右方向へ
の折れ曲り角を正確に計測できると共に、振動等に対し
ても油がダンパの役目をなすため、傾斜計５６から滑ら
かな計測値を得ることができる。

次に計測部で得られた計測データから管路位置を求める
計算方法を以下に説明する。まず、水平面における座標
をＸｐＹとし、垂直座標を２とする。今、ある時点にお
ける計測部２２の位置を（Ｘ、、、　！、、、　Ｚ、、
）とし、その時の傾斜計５６で測定された傾斜角がα０
、Ｘ軸に対する水平面内の姿勢角（左右方向の折れ曲り
角）がφ。であったとする。尚、一般的には、方位角の
方向をｘ、ｙ軸とするか、あるいは地下管路入口におけ
る管路方向の水平面への投影をＸ軸とし、その水平面内
の直角方向をｙ軸とするのが普通である。この場合、管
路の傾きが傾斜角α。であり、姿勢角φ。は０である。

計測部２２が比較的小さい距ｇｌＬだけ進んだ時の計測
装置の位置（ｘ、、＋、、ｙｎや、。

”ｎ１１）はそれぞれ ｘ、、＊、＝ｘ、、＋Ｌ（ト）α１．ｌ慟φ。

ｙｎ　ｓｓ　ｔ　””　Ｙ　ｎ　＋　Ｌ働α。幽φ、Ｚ
　　　　＝Ｚ＋Ｌ幽α と求めることができる。そして、順次計測データを入力
していくことによって連続的に管路線形を求めることが
できる。次に、Ｘ軸に対する水平面内の姿勢角φは差動
トランス５４の出力として得られる折れ角θから以下の
ようにして得られる。第９図において、ａは計測部２２
の長さのｔ７、ｂは第４図におけるロッド５０のユニバ
ーサルジンインド５１とピン５２までの長さの１７ｉ、
Ｒは管路１の布設線形の曲率半径である。第９図より、
Ｒθ弁ａ＋ｂであるから、 θ＝（ａ＋ｂ）／Ｒ と得られる。ある時点における計測部２２のＸ軸に対す
る姿勢角をφ。、折れ角をθ。とじ、その状態で比較的
小さい距離したけ進んだとすると計測部２２の姿勢角φ
、、。、は、φ、、＝φ。＋Ｌθ、１ｃａｏ　ａ、、／
　（ａ　＋　ｂ　）と得られる。計測装置の折れ角θを
順次計測していけば計測装置の姿勢角φは上式から順次
水めることができろ。

〈発明の効果〉 本発明によれば、走行体によりけん引される計測部によ
って曲率半径の小さい地下管路においてもその布設線形
を連続的に計測して、短時間で高精度な位置計測を実施
することができる。また、走行体によりけん引するため
、計測部の移動速度変動が少なく、高精度な計測が実現
できるという利点の他に、従来のようにけん引用のワイ
ヤを管路内に引き通しておく必要がないので作業性が大
幅に向上する。

また、上記した実施例では、計測部は管路の内周面にバ
ネで付勢された四−ラで支持されているため、計測部は
管路と常に同軸に保持されて、高精度な折れ曲り角及び
傾斜角を計測することができる。また、傾斜計はオイル
ダンパ作用により振動が吸収でき、計測精度の向上が実
現される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る管ＳＳ形計測装置の全
体構成図、第２図は走行体の正面図、第３図は第２図中
の■−■矢視断面図、第４図は計測部の平面断面図、第
５図はその正面断面図、第６図は第５図中のＶＩ−Ｖｌ
矢視断面図、第７図は第５図中の■−■矢視断面図、第
８図は測長器の概略構成図、第９図は計算方法を説明す
る概念図、第１０図は従来の管路線形計測方法を説明す
る概念図、第１１図は従来の計測装置の一例を示す外観
図、第１２図は従来の計測装置の他の一例を示す断面図
である。 図面中、 １は管路、 ２１は走行体、 ２２は計測部、 ２４は演算部、 ５０はロッド、 ５１はユニバーサルジ曹インド、 ５２はピン、 ５４は差動トランス、 ６０は支持部、 ６１はベアリングである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 管路内を自走する走行体と、前記管路内に納められる計
   測部と、一端がユニバーサルジョイントを介して前記走
   行体に揺動自在に連結され他端がピンを介して前記計測
   部に左右方向へ回動自在に連結されたロッドと、前記管
   路の内周面に移動自在に接すると共に当該管路内で前記
   計測部を軸回り回動自在に支持して当該計測部の重心位
   置による復帰動を許容する支持部と、前記ピン回りの前
   記ロッドの回動により当該ロッドと前記計測部との左右
   方向の折れ曲り角度を検出する折れ角計と、前記折れ角
   計から出力される情報を処理して前記管路の左右方向へ
   の曲折状態を算出する演算部とを具備したことを特徴と
   する自走式管路線形計測装置。