(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定箇所に鉛直方向に埋設されたガイド管内で昇降されて該ガイド管の傾斜角を測定する傾斜計と、該傾斜計による測定値に基づいて測定箇所における水平変位を求めるデータ処理手段とを有する自動傾斜計装置において、
前記傾斜計は第１タイマと、該傾斜計が前記ガイド管の傾斜角に応じて発した傾斜角信号を第１タイマの時刻に基づいて時系列的に記録する傾斜角記録手段と、該傾斜角記録手段に記録された傾斜角信号を送信する送信手段とを備えるとともに、ワイヤにより前記ガイド管内に吊り下げられ、該ガイド管外に設けられた昇降手段が該ワイヤを巻き取り又は繰り出すことにより昇降され、該昇降手段に設けられた位置測定手段により前記傾斜計の位置が測定され、
前記ガイド管は前記傾斜計が近接したときに前記送信手段が送信した傾斜角信号を受信する受信手段を備え、
前記データ処理手段は前記ガイド管外に設けられ、第２タイマを備えるとともに、前記位置測定手段により測定された前記傾斜計の位置を第２タイマの時刻に基づいて時系列的に記録し、この記録と前記受信手段が受信した傾斜角信号とを時系列的に照合して前記測定箇所の水平変位を求めることを特徴とする自動傾斜計装置。
【請求項２】
測定箇所に鉛直方向に埋設されたガイド管内で昇降されて該ガイド管の傾斜角を測定する傾斜計と、該傾斜計による測定値に基づいて測定箇所における水平変位を求めるデータ処理手段とを有する自動傾斜計装置において、
前記傾斜計は第１タイマと、該傾斜計が前記ガイド管の傾斜角に応じて発した傾斜角信号を第１タイマの時刻に基づいて時系列的に記録する傾斜角記録手段と、該傾斜角記録手段に記録された傾斜角信号を送信する送信手段とを備えるとともに、ワイヤにより前記ガイド管内に吊り下げられ、該ガイド管外に設けられた昇降手段が所定のタイムテーブルに従って該ワイヤを巻き取り又は繰り出すことにより昇降され、
前記ガイド管は前記傾斜計が近接したときに前記送信手段が送信した傾斜角信号を受信する受信手段を備え、
前記データ処理手段は前記ガイド管外に設けられ、第２タイマを備えるとともに、前記タイムテーブル及び第２タイマの時刻に基づいて決定される前記傾斜計の位置と、前記受信手段が受信した傾斜角信号とを時系列的に照合して前記測定箇所の水平変位を求めることを特徴とする自動傾斜計装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
測定箇所に埋設されたガイド管に傾斜計を挿入し、該傾斜計を昇降させて該ガイド管の鉛直からの傾斜角を測定することにより、土木施工、地滑り等に伴う測定箇所の水平変位を測定する自動傾斜計装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、かかる自動傾斜計装置の一例が実公平４−１４５１１号公報に提案されている。この自動傾斜計装置においては、傾斜計はケーブルによりガイド管内に吊り下げられており、このケーブルがモータにより駆動されるウインチで巻き取られ又は繰り出されることで傾斜計は昇降される。ウインチと傾斜計との間に設けられたエンコーダはケーブルの巻き取り及び繰り出しに応じて回転し、この回転量に応じた位置信号を発する。エンコーダからの位置信号は地上に設けられたデータ処理手段に逐次伝達されて傾斜計の位置が決定される。一方、傾斜計が発するガイド管の傾斜角に応じた傾斜角信号はケーブルと、ウインチに設けられたスリップリングとを順に通じてデータ処理手段に逐次伝達され、ガイド管の傾斜角が決定される。そして、データ処理手段は傾斜計の位置とガイド管の傾斜角とを関係づけ、測定箇所における水平変位を決定する。
【０００３】
しかし、ケーブルは機械的に弱いため傾斜計の昇降の繰り返しによって損傷を受けたり、また、スリップリングの接触抵抗が変化したりするなどの原因により測定値に無視できないほどの誤差を生じる場合がある。
【０００４】
自動傾斜計装置の他の例が実公平４−３４４０５号公報に提案されている。この自動傾斜計装置においては、傾斜計には電源により駆動されるモータと、このモータにより回転されるギヤよりなるギヤボックスが設けられている。このギヤボックスのギヤがガイド管に垂らされたチェーンに噛合されることにより、傾斜計はガイド管内に吊り下げられている。また、傾斜計にはモータの回転量に応じた位置信号を発するエンコーダと、位置信号を記録する記録手段とが設けられている。モータが回転されると、ギヤが回転して傾斜計が昇降されるとともに、エンコーダにより位置信号が発せられ、この位置信号は記録手段に記録される。このとき同時に傾斜計がガイド管の傾斜角に応じて発した傾斜角信号も記録手段に記録される。
【０００５】
傾斜計には更に記録手段に記録された位置信号及び傾斜信号を赤外線信号に変換して送信する送信手段が設けられている。ガイド管の上部にはこの赤外線信号を受信して地上に設けられたデータ処理手段に伝達する受信手段が設けられている。そして、傾斜計がガイド管上部にあるとき、送信手段から受信手段を経て位置信号及び傾斜角信号がデータ処理手段に伝達される。そして、データ処理手段はこれらの信号より求めた傾斜計の位置とガイド管の傾斜角とを関係づけ、測定箇所における水平変位を決定する。このため、記録手段からデータ処理手段への伝達に際してスリップリングの接触抵抗変化等による誤差が生じることなく測定箇所の水平変位を精度良く測定することができる。
【０００６】
しかし、傾斜計に設けられたモータ、ギヤボックス等は傾斜計とともにガイド管内に挿入される必要からその大きさが制限される。このため、ギヤボックス等の構造を細かく複雑にせざるをえず自動傾斜計の製造コストが高くなる場合がある。また、ギヤボックス等の修理・点検に際しては傾斜計を地上に引き上げなくてはならず、手間及び時間がかかる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はかかる不都合を解消して、測定箇所の水平変位を精度良く測定できるとともに、構造が簡易な自動傾斜計装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するための本発明の第１態様の自動傾斜計装置は、測定箇所に鉛直方向に埋設されたガイド管内で昇降されて該ガイド管の傾斜角を測定する傾斜計と、該傾斜計による測定値に基づいて測定箇所における水平変位を求めるデータ処理手段とを有する自動傾斜計装置において、前記傾斜計は第１タイマと、該傾斜計が前記ガイド管の傾斜角に応じて発した傾斜角信号を第１タイマの時刻に基づいて時系列的に記録する傾斜角記録手段と、該傾斜角記録手段に記録された傾斜角信号を送信する送信手段とを備えるとともに、ワイヤにより前記ガイド管内に吊り下げられ、該ガイド管外に設けられた昇降手段が該ワイヤを巻き取り又は繰り出すことにより昇降され、該昇降手段に設けられた位置測定手段により前記傾斜計の位置が測定され、前記ガイド管は前記傾斜計が近接したときに前記送信手段が送信した傾斜角信号を受信する受信手段を備え、前記データ処理手段は前記ガイド管外に設けられ、第２タイマを備えるとともに、前記位置測定手段により測定された前記傾斜計の位置を第２タイマの時刻に基づいて時系列的に記録し、この記録と前記受信手段が受信した傾斜角信号とを時系列的に照合して前記測定箇所の水平変位を求めることを特徴とする。
【０００９】
前記課題を解決するための本発明の第２態様の自動傾斜計は、測定箇所に鉛直方向に埋設されたガイド管内で昇降されて該ガイド管の傾斜角を測定する傾斜計と、該傾斜計による測定値に基づいて測定箇所における水平変位を求めるデータ処理手段とを有する自動傾斜計装置において、前記傾斜計は第１タイマと、該傾斜計が前記ガイド管の傾斜角に応じて発した傾斜角信号を第１タイマの時刻に基づいて時系列的に記録する傾斜角記録手段と、該傾斜角記録手段に記録された傾斜角信号を送信する送信手段とを備えるとともに、ワイヤにより前記ガイド管内に吊り下げられ、該ガイド管外に設けられた昇降手段が所定のタイムテーブルに従って該ワイヤを巻き取り又は繰り出すことにより昇降され、前記ガイド管は前記傾斜計が近接したときに前記送信手段が送信した傾斜角信号を受信する受信手段を備え、前記データ処理手段は前記ガイド管外に設けられ、第２タイマを備えるとともに、前記タイムテーブル及び第２タイマの時刻に基づいて決定される前記傾斜計の位置と、前記受信手段が受信した傾斜角信号とを時系列的に照合して前記測定箇所の水平変位を求めることを特徴とする。
【００１０】
前記２つの態様の自動傾斜計装置によれば、ガイド管の傾斜角、傾斜計の位置はそれぞれ第１タイマ、第２タイマの時刻に基づいて時系列的に決定される。両タイマを同一時刻に合わせることにより、第１タイマの任意時刻における傾斜角は第２タイマの同一時刻における位置にある傾斜計により測定されたという関係が成立する。この関係に基づいてデータ処理手段は両者を時系列的に照合して測定箇所における水平変位を求めることができる。
【００１１】
昇降手段がワイヤの巻き取り又は繰り出しを行うことにより、傾斜計は昇降される。昇降手段はガイド管外に設けられているので、その大きさ及び構造がガイド管の径により制限を受けることがない。このため、昇降手段を実用に適した大きさとして製造コストを安価にするとともに、保守を容易にして信頼性を向上させることができる。位置測定手段もガイド管外に設けられているため、昇降手段と同様に保守を容易にすることができる等の利点がある。
【００１２】
ガイド管の傾斜角は傾斜角信号として傾斜角記録手段により記録された上で、送信手段及び受信手段を順に経てデータ処理手段に一時に送信される。このためスリッピングに起因する誤差などを回避して、傾斜角記録手段からデータ処理手段に傾斜角信号を伝達することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の自動傾斜計装置の実施形態について図面を用いて説明する。図１は第１実施形態の自動傾斜計装置の説明的構成図であり、図２は第１実施形態の自動傾斜計装置における測定値の時系列的照合の説明図であり、図３は第２実施形態における自動傾斜計装置の説明的構成図であり、図４は第２実施形態の自動傾斜計装置における測定値の時系列的照合の説明図である。
【００１４】
図１に示した自動傾斜計装置において、１は地中に鉛直方向に部分的に埋設された略有底円筒状のガイド管、２はワイヤ３によりガイド管１内に吊り下げられガイド管１の鉛直方向からの傾斜角を測定する略円柱状の傾斜計、４は地上に設けられモータ５により駆動されてワイヤ３の巻き取り及び繰り出しを行う略円盤状のドラム、６は地上に設けられ傾斜計２の測定値から測定箇所の水平変位を求めるデータ処理手段である。
【００１５】
ガイド管１の内周壁には、その径方向に対称かつ軸方向に沿った１対のガイド溝７が刻設されている。ガイド管１は略有底円筒状の下部ガイド管８と、略円筒状の上部ガイド管９とよりなる。下部ガイド管８の上部には上部ガイド管９の外径と略同径の内径を有する環状溝１０が全周にわたって形成されている。上部ガイド管９は環状溝１０に対して滑らかに回転可能なように嵌め込まれ、管回転モータ１１により軸芯回りに回転される。上部ガイド管９の上端には後述するように傾斜計２により発せられ傾斜角記録部１５に記録された傾斜角信号を受信する受信装置１２が設けられている。
【００１６】
傾斜計２はガイド管１より小径の略円柱状であり、径方向に対称に突出して設けられたガイドローラ１３がガイド管１のガイド溝７に嵌められて昇降される。傾斜計２には第１タイマ１４と、傾斜角記録部１５と、送信装置１６とが設けられている。傾斜計２がガイド管１の傾斜角に応じて発した傾斜角信号は、第１タイマ１４の時刻とともに時系列的に傾斜角記録部１５に記録される。傾斜角記録部１５に記録された傾斜角信号は、送信装置１６により赤外線信号に変換されて送信され、受信装置１２により受信される。なお、本実施形態においては傾斜計２としてひずみゲージ式傾斜計を用いたが、必要に応じて差動トランス式傾斜計等を用いてもよい。
【００１７】
ワイヤ３はガイド管１の上方に設けられたプーリ１７を経てドラム４により巻き取られ又は繰り出される。プーリ１７にはその回転量、即ち傾斜計２の位置に応じて位置信号を発するエンコーダ（位置測定手段）１８が設けられている。
【００１８】
データ処理手段６は、モータ駆動制御部１９と、第２タイマ２０と、位置記録部２１と、演算部２２とを備えている。モータ駆動制御部１９はモータ５及び管回転モータ１１の回転駆動を制御する。位置記録部２１は、エンコーダ１８から発せられた位置信号を第２タイマ２０の時刻とともに時系列的に記録する。演算部２２は、受信装置１２が受信した傾斜角信号と位置記録部２１が記録した位置信号とから地中の水平変位を求める。
【００１９】
図１に示した自動傾斜計により、ガイド管１の傾斜角と傾斜計２の位置とを時系列的に照合する方法について図２を用いて説明する。まず測定に先立って第１タイマ１４の時刻と第２タイマ２０の時刻とを一致させておく。時刻ｔi におけるガイド管１の傾斜角をθ（ｔi ）、傾斜計２の位置をｘ（ｔi ）とする。傾斜計２はその基準位置となるガイド管１の底部まで下降されてから上昇され、所定間隔Δｘi だけ上昇されるごとに一定時間Δｔi だけ静止される。そして、図２（ａ）に示したように傾斜計２の上昇、停止が繰り返され、この停止・上昇がｎ回繰り返されると傾斜計２はガイド管１の上部に至る。傾斜計２を上昇させるとき、ワイヤ３の巻き取りに応じて回転したエンコーダ１８が発した位置信号は、図２（ａ）に示したように第２タイマ２０の時刻に基づいて位置記録部２１に時系列的に記録される。傾斜計２は停止されたときにガイド管１の傾斜角に応じた傾斜角信号を発し、この傾斜角信号は図２（ｂ）に示したように、第１タイマ１４の時刻に基づいて傾斜角記録部１５に時系列的に記録される。このとき、基準位置以外においては傾斜計２が停止してからΔｔi ／２だけ経過した時刻での傾斜角を測定している。これは傾斜角を正確に求めるためには傾斜角信号が時間的に安定している必要があり、傾斜計２の上昇停止直後に傾斜角信号が時間的に安定になるために一定時間を要する場合があるからである。この傾斜角信号は送信装置１６から受信装置１２を経て演算部２２に送信される。ここでは示さないが、他の実施形態として傾斜角信号が準静的に変化するような低速度で傾斜計２を停止させることなく上昇させ、連続的にガイド管１の傾斜角を測定するようにしてもよい。
【００２０】
前述したように測定開始時に第１タイマ１４及び第２タイマ２０は同時刻に合わせられている。このため、ｔi −Δｔi ／２≦ｔi ≦ｔi ＋Δｔi ／２なるｔi についてｘ（ｔi ) に位置する傾斜計２により測定されたガイド管１の傾斜角はθ（ｔi ) であるという関係が成立する。この関係に基づいて演算部２２は、ガイド管１の傾斜角θ（ｔi ) と傾斜計２の位置ｘ（ｔi ) とを図２（ｃ）に示したように時系列的に照合させる。
【００２１】
傾斜計２がガイド管１の上部にあるとき、モータ駆動制御部１９はモータ５の駆動を停止させて傾斜計２の昇降を停止させ、管回転モータ１１を駆動して上部ガイド管９を半回転させる。これにより傾斜計２も軸回りに半回転され、この状態から上述した測定、照合がもう１回繰り返される。こうして傾斜計２の半回転を伴ってガイド管１の傾斜角は２回測定され、演算部２２は２回の測定値の平均をもって該位置における傾斜角とする。これは傾斜計２自身の径方向に対する非対称性から生じる測定誤差を無くすためである。そして、演算部２２は以上の測定結果に基づいて水平変位を求める。
【００２２】
図３に示した第２態様の自動傾斜計装置において、第１態様の自動傾斜計装置と同一の構成については共通の番号付けを行うとともに説明を省略する。第２実施形態においては第１実施形態におけるエンコーダ１８及び位置記録部２１が省略された構成となっている。データ処理手段２３のモータ駆動制御部２４は図４（ａ）に示したタイムテーブルに従って傾斜計２が上昇されるようにモータ５の回転量を制御する。演算部２５はこのタイムテーブル及び第２タイマ２０の時刻に基づいて傾斜計２の位置を求めるとともに、ガイド管１の傾斜角と時系列的に照合する。
【００２３】
図３に示した自動傾斜計により、ガイド管１の傾斜角と傾斜計２の位置とを時系列的に照合する方法について図４を用いて説明する。測定に先立ち第１タイマ１４の時刻と第２タイマ２０の時刻とを一致させる。傾斜計２はその基準位置となるガイド管１の底部まで下降されてから図４（ａ）に示したタイムテーブルに従って上昇される。傾斜計２の傾斜角信号は図４（ｂ）に示したように、第１タイマ１４の時刻に基づいて傾斜角記録部１５に時系列的に記録される。この傾斜角信号は送信装置１６から受信装置１２を経て演算部２５に送信される。
【００２４】
前述したように測定開始時に第１タイマ１４及び第２タイマ２０は同時刻に合わせられている。傾斜計２は図４（ａ）に示したタイムテーブルに従って昇降するように制御されている。このため、時刻ｔi （ｉ＝１〜ｎ）において傾斜計２はｘ（ｔi ) に位置し、この位置の傾斜計２により測定されたガイド管１の傾斜角はθ（ｔi ) であるという関係が成立する。この関係に基づいて演算部２５は、ガイド管１の傾斜角θ（ｔi ) と傾斜計２の位置ｘ（ｔi ) とを図４（ｃ）に示したように時系列的に照合させる。傾斜計２の半回転を伴って１つの位置において傾斜角が２回測定され、演算部２５は２回の測定の平均をもって該位置における傾斜角とし、以上の測定結果から水平変位を求める。
【００２５】
前記２つの実施形態においては、傾斜計２がガイド管１の上部に上昇される度に傾斜角信号の送受信が行われた。他の実施形態として、傾斜計２の半回転を伴う計２回の傾斜角測定を行ってから初めて傾斜角信号の送受信を行うようにしてもよい。また、傾斜角信号の送受信方法としては赤外線信号による送受信方法を用いたが、他の実施形態として傾斜計２が上昇したときに送受信装置をコネクタ−コネクタレセプタクルのように電気的に接続される構成として電気信号による送受信方法を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態の自動傾斜計装置の説明的構成図
【図２】第１実施形態の自動傾斜計装置における測定値の時系列的照合の説明図
【図３】第２実施形態の自動傾斜計装置の説明的構成図
【図４】第２実施形態の自動傾斜計装置における測定値の時系列的照合の説明図
【符号の説明】
１‥ガイド管、２‥傾斜計、３‥ワイヤ、４‥モータ（昇降手段）、５‥ドラム（昇降手段）、６、２３‥データ処理手段、１２‥受信装置（受信手段）、１４‥第１タイマ、１５‥傾斜角記録部（傾斜角記録手段）、１６‥送信装置（送信手段）、１７‥プーリ（昇降手段）、１８‥エンコーダ（位置測定手段）、１９、２４‥モータ駆動制御部（昇降手段）、２０‥第２タイマ
【図１】
0003940977.tif 000002
【図２】
0003940977.tif 000003
【図３】
0003940977.tif 000004
【図４】
0003940977.tif 000005