(57)【要約】【課題】土中にあって地上から見えない掘進ヘッド等の先端部の向きを検知する。【解決手段】ケーシング１１の軸芯に対して直角に取り付けられ、正方形断面で環状の空間を形成する絶縁カラー１２、１３と、この空間内の１か所に互いに接近して設けられた１対の接点棒１５と、空間内に収容され移動自由な１個の金属球１４と、この金属球１４が接点棒１５の双方に同時に接触したときに回路が閉じるようにした検出回路と、回路が閉じたとき駆動されて音響を発する振動モータ１６で角度センサ１を構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
略円筒形のケーシング（１１）の軸芯に対して直角に取り付けられ、正方形断面で環状の空間を形成する絶縁カラー（１２、１３）と、この空間内の１か所に、互いに接近して設けられた１対の接点棒（１５）と、前記空間内に収容され、空間内を移動自由な１個または所定量の導体と、前記導体が前記１対の接点棒（１５）の双方に同時に接触したときに回路が閉じるようにした検出回路とからなる角度センサ。
【請求項２】
前記回路が閉じたときに振動モータ（１６）が駆動されて音響を発するようになっている請求項１に記載の角度センサ。
【請求項３】
前記導体が１個の金属球（１４）である請求項１又は請求項２に記載の角度センサ。
【請求項４】
前記導体が所定量の水銀である請求項１又は請求項２に記載の角度センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地中の掘進ヘッド等の直接目視できない機器部分の角度を検知する角度センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば構造物の直下の地盤を改良したり、構造物の直下を経由して管路を土中に埋設したりするのに、従来は構造物の外側に立坑を設け、ここから水平方向にボーリングすることが行われていたが、近年、米国において進行方向を自在に制御できる掘進ヘッドが開発され、これを使用することによって立坑を設けることなく任意に曲がった経路に管路を敷設することが可能となった。特許文献１にはこのような掘進装置ならびにこれを使用する掘進工法が記載されている。
【０００３】
図６はこのような掘進機４を使用して構造物Ｓの下部の地盤改良を行う場合の概念図で、構造物Ｓ脇の地上から斜めにボーリングを開始し、所定の深さに到達したら掘進ヘッド２の向きを水平方向に変え、以後は水平にボーリングするのである。掘進ヘッド２の後方には可撓性の連結ロッド３が次々に連結される。
【０００４】
図７は特許文献１に記載の掘進ヘッド２の実施例の断面図で、２１はジェットノズル、２２は高圧流体の供給される流体経路である。ジェットノズル２１は掘進ヘッド２に対して約５度斜め方向を向いている。したがって掘進ヘッド２に回転を与えながら前進させれば直線方向に進むが、回転を与えずに前進させればジェットノズル２１にしたがって斜め方向に進む。
【０００５】
図８は同じく特許文献１に記載された掘進機４の外観図で、４０はベース、４１はその上を移動する前進フレーム、４２は回転用モータ、４３はチェーン、４４は前進用モータ、３は前進用の管体である連結ロッドである。前進フレーム４１には連結ロッド３を固定するクランプと連結ロッド３を把持して回転させるチャックが備えられており、これに前進機構を組み合わせると連結ロッド３を回転させずに前進させたり、回転させながら前進させることができる。
【０００６】
特許文献１によれば、掘進ヘッド２に無線送信機および指向性アンテナを装備することにより、受信機によって掘進ヘッドの現在位置を検出することができることが記載されており、また掘進ヘッド２の現在の傾度の検出については電解トランスジューサが組み込まれている、と記載されている。
【特許文献１】特開昭６１−２５７５０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
掘進ヘッド２の現在位置ならびに傾度を知ることはもちろん重要ではあるが、施工してみると、これだけでは情報が不十分であることがわかった。すなわち掘進ヘッド２のジェットノズル２１が現在軸芯に対してどの方向を向いているかの情報が、以後の掘進方向を制御するには重要である。
本発明は、この角度情報を確実に得ることのできる角度センサを実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、略円筒形のケーシングの軸芯に対して直角に取り付けられ、正方形断面で環状の空間を形成する絶縁カラーと、この空間内の１か所に、互いに接近して設けられた１対の接点棒と、前記空間内に収容され、空間内を移動自由な１個または所定量の導体と、前記導体が前記１対の接点棒の双方に同時に接触したときに回路が閉じるようにした検出回路とからなる角度センサであって、望ましくは前記回路が閉じたときに振動モータが駆動されて音響を発するようになっており、前記導体が１個の金属球であるか所定量の水銀である前記の角度センサである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、地上からは見えない地中の機器の現在の角度が正確にわかり、例えば掘進工法の場合には掘削ヘッドの現在の向きを検知して正しい方向に掘進を行うことができるなどのすぐれた効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の実施例を図面により説明する。図１は実施例の掘進工法における掘進ヘッド後方部分を示す断面図で、１は掘進ヘッド２の後方部分に収納された実施例の角度センサ、３はさらに後方に接続される連結ロッドである。１１は角度センサ１のケーシング、１２、１３は絶縁カラー、１４は絶縁カラー１２、１３で形成される環状の空間内に収容された金属球、１６は振動モータ、１７はこれを押し付ける止めねじ、１８は電池スペースである。絶縁カラー１２、１３は樹脂製で、両者の組み合わせにより、円筒形のケーシング１１の軸芯に対して直角で、正方形断面で環状の空間が形成されている。
【００１１】
図２は一方の絶縁カラー１２を示す正面図、図３は同じく斜視図で、１５は絶縁カラー１２が形成する環状の空間の１か所に互いに接近して設けられた１対の接点棒である。
図４は、絶縁カラー１２、１３の組み合わせにより正方形断面で環状の空間が形成されている状態を示す部分断面図である。
この環状の空間内には例えば１個の金属球１４が収納されている。金属球１４の直径を空間の正方形断面よりも小さくすることにより、金属球１４は環状の空間内を自由に移動することができるが、掘削ヘッド全体が水平姿勢であれば、重力により金属球１４は空間の底部に位置することになる。したがって前記の接点棒１５を底部に相当する位置に、前記金属球１４の直径よりも短い距離に接近させて配置すれば、図５に示すように金属球１４は１対の接点棒１５の双方と同時に接触する。したがってこのときに回路が閉じるように検出回路を構成すれば、金属球１４が円形の空間の底部に位置していることを検出することができる。つまり、掘削ヘッド２は、接点棒１５の位置が真下になった状態であることが検知できる。なお図３、図４では接点棒１５を水平向きとしているが、縦向きとしてもよい。
【００１２】
なお、金属球１４に代えて、所定量の水銀を空間内に封入してもよい。この場合の水銀の量は１対の接点棒１５の双方と同時に接触することのできる量である。さらに水銀に代えて、低融溶合金を使用することもできる。水銀よりも入手はやや困難であるが、公害のおそれがない。
つぎに検出回路が閉じたときにこれを地上の作業位置において検知する手段として、有線、無線の電気信号なども可能ではあるが、掘進工法においては前記したように掘進に伴って連結ロッドを次々に後方に連結してゆくので、その都度電気配線を接続することは作業上も煩雑であり、また故障をひき起こして検知の信頼度を低下させる原因ともなりやすい。無線はこれまでも先端位置の検知に使用されているが、深度が深くなるにつれて出力が減衰し、感度が低下して信頼性に問題が多い。そこで本発明では検出手段として振動モータを採用した。振動モータは携帯電話のマナーモードにおける着信合図用として電池で駆動されるきわめて小型のものが実用化されている。図１に示すように、振動モータ１６を止めねじ１７でケーシング１１に押し付けるようにすると、振動した場合ケーシング１１全体が共鳴し、連結ロッド３を介して地上の掘進機の位置で振動が容易にキャッチできる。
【００１３】
以上の説明では接点棒１５が真下の位置にあることしか検知できないが、地上の掘進機４において連結ロッド３を回転させ、その回転角度によって角度センサからの信号が得られれば逆算して元の角度を知ることができる。また、図１における絶縁カラー１２、１３の部分を軸方向に２重、３重に設け、接点棒１５の取り付け位置をそれぞれ所定角度ずらすことによって複数の角度を検出することもできる。この場合、振動モータの振動パターンを複数種類設定することによって、検出された角度信号を識別することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施例の掘進ヘッド後方部分を示す断面図である。
【図２】実施例の角度センサにおける絶縁カラーを示す正面図である。
【図３】実施例の角度センサにおける絶縁カラーを示す斜視図である。
【図４】実施例の角度センサにおける絶縁カラー部分の部分断面図である。
【図５】実施例の角度センサにおける絶縁カラーの一部を示す部分斜視図である。
【図６】本発明に係わる掘進工法の概念図である。
【図７】従来の技術における掘進ヘッドの断面図である。
【図８】従来の技術における掘進機の外観図である。
【符号の説明】
【００１５】
１    角度センサ
２    掘進ヘッド
３    連結ロッド
４    掘進機
１１    ケーシング
１２、１３    絶縁カラー
１４    金属球
１５    接点棒
１６    振動モータ
１７    止めねじ
１８    電池スペース
２１    ジェットノズル
２２    流体経路
４０    ベース
４１    前進フレーム
４２    回転用モータ
４３    チェーン
４４    前進用モータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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