(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
計測用ワイヤの下端を地中掘削機と結び、同ワイヤの変位を地上で測定して地中掘削機の位置及び変位を計測する変位計測装置において、
計測ワイヤを一定の張力を保持しつつ繰り出す機能要素、及び計測されたワイヤの変位を基に地中掘削機の位置ないし変位を演算し、ディスプレイを通じて表示する制御機能要素を含む本体部を収納したケーシングと、
計測用ワイヤの変位を計測する機能要素を収納した検出部のケーシングとは分離独立した構成とされ、検出部のケーシングは水平状態を保持するように制御可能なレベリング機構を介して独立のベースフレーム上に据え付けられており、
本体部と検出部は、本体部の機能要素から繰り出された計測用ワイヤの案内シーブを本体部から延びる支持腕によって前記検出部の直上位置に設置し、同案内シーブを経由した計測用ワイヤを検出部の検出器中へ通してその下端を地中掘削機と結ぶことで組み合わされていることを特徴とする、地中掘削機の変位計測装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、計測用ワイヤの下端を地中掘削機に結び、同ワイヤの変位を地上で測定して地中掘削機の位置及び変位を計測する変位計測装置の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
地中連続壁等の施工に使用される地中掘削機は、水平変位やねじれ（水平回転）を正確に管理することが求められている。とりわけ掘削深度が１００ｍを超えるような施工では、高精度の計測管理技術が特に要求される。こうした要求を満たす技術として計測用ワイヤによる変位計測装置が開発され使用されている。
【０００３】
計測用ワイヤによる変位計測装置の原理は、図５に示したように、計測用ワイヤ１の下端を地中掘削機２に結び、同ワイヤ１の変位を地上の検出部３（変位センサー）で測定する。計測用ワイヤ１の上端は固定点４により一定位置へ支持する。従って、計測用ワイヤ１の変位を測定すると、地中掘削機２の位置及び変位を計測できる訳である。
【０００４】
従来、このような変位計測装置は種々公知であり、実用に供されている（例えば当出願人の特開平１０−２９９０２８号、特開平５−２０９４９２号、特開平７−３４７７１号公報など参照）。
【０００５】
従来一般に、この種の変位計測装置は、図６と図７に例示したように、計測ワイヤ１を一定の張力を保持しつつ繰り出す機能要素であるワイヤドラム５とサーボモータ６、及び計測されたワイヤ１の変位を基に地中掘削機２の位置ないし変位を演算し、ディスプレイ８を通じて表示する制御機能要素である制御盤７のほか、前記ワイヤドラム５から繰り出した計測用ワイヤ１の固定点に相当する案内シーブ４、及び同計測用ワイヤ１の変位を計測する機能要素である検出部３（変位センサー）までも、１個の大きなケーシング９の中に納めた大型、大重量の構造とされている。具体的に云うと、ケーシング９の幅は約１ｍで、奥行き長さは２．５ｍ、高さも２．５ｍぐらいの大きさであり、重量は１トン乃至２トン程度もある。このように大型、大重量の変位計測装置１０を、従来は地上に２台据え付けて、地中掘削機２の水平回転（ねじれ）と変位をそれぞれ計測している。
図７中の符号１１は変位計測装置を据え付ける架台である。
【０００６】
【本発明が解決しようとする課題】
近年、都市部における地中連続壁工事は、狭隘な場所や、高架の桁下、道路覆工下などのように高さ制限のある場所、或いは構造物に近接した施工など、施工条件の厳しい場所での工事が増加している。これに対応するべく、地中掘削機の小型化や機高の低減化などが進められている。しかし、地中掘削機が小型化したが故に、掘削孔の鉛直度を保持することが益々難しくなっている。
【０００７】
掘削孔の鉛直度を保つためには、地中掘削機の変位計測装置の使用が不可欠である。しかし、従来の変位計測装置は、上述したとおり、大深度、大断面用の地中掘削機を対象としたものが主であり、狭隘な場所、高さ制限のある場所などに設置して使用するには問題の多い大きさと重量及び機能であった。特に、次のような問題点が大きい。
【０００８】
▲１▼  変位計測装置が大きいと、周囲の環境、例えば日射、気温や振動などによって架台の変形が生じ易く、それが計測精度に直接影響を及ぼす。特に、架台の熱変形は、変位計測装置の架台の大きさに比例し、全長が３ｍ程度の変位計測装置の場合、１０℃の温度変化で約０．３６mmだけセンサーの計測値にずれ乃至誤差を生ずる。こうした誤差は、掘削深度１００ｍ時に換算すると、計測値としては３６mmの誤差となって現れ、計測精度を著しく低下させる。また、日射による熱収縮は時間とともに変化するので、その較正（補正）が困難である。
【０００９】
▲２▼  地中掘削機を地上へ引き上げる際には、変位計測装置と干渉を起こすので、先に変位計測装置を移動させる必要がある。この点、従来の変位計測装置はスライド機構や回転機構を具備し、移動可能な構成になってはいるけれども、それが故に、変位計測装置の設置スペースのほかに、移動して待機させるスペースまでもが必要となっている。
【００１０】
ところで、上述した当出願人の特開平１０−２９９０２８号公報に提案した変位計測装置は、云うなれば従来２台を一組として使用することが必要であった変位計測装置の機能を改良し、１台のみで使用可能としたことが特徴である。
【００１１】
そこで本発明の目的は、同上の変位計測装置を更に改良して、地中掘削機の掘削精度（計画位置からのずれの解消）を向上することである。
【００１２】
本発明の重要な目的は、計測ワイヤを一定の張力を保持しつつ繰り出す機能要素、及び計測されたワイヤの変位を基に地中掘削機の位置ないし変位を演算し、ディスプレイを通じて表示する制御機能要素を含む本体部のケーシングと、計測用ワイヤの変位を計測する機能要素で成り常に水平状態を保持するように制御される検出部のケーシングとを分離独立した構成とした変位計測装置を提供することである。
【００１３】
本発明の更なる目的は、狭隘な場所や、高架の桁下、道路覆工下などのように高さ制限のある場所、或いは構造物に近接した施工など、施工条件の厳しい場所での使用に適し、且つ、熱変形の悪影響を受けることが少なく、設置スペースも小さくて済み、移動や設置を簡単に行える、地中掘削機の変位計測装置を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するための手段として、請求項１記載の発明に係る地中掘削機の変位計測装置は、
計測用ワイヤの下端を地中掘削機と結び、同ワイヤの変位を地上で測定して地中掘削機の位置及び変位を計測する変位計測装置において、
計測ワイヤを一定の張力を保持しつつ繰り出す機能要素、及び計測されたワイヤの変位を基に地中掘削機の位置ないし変位を演算し、ディスプレイを通じて表示する制御機能要素を含む本体部を収納したケーシングと、
計測用ワイヤの変位を計測する機能要素を収納した検出部のケーシングとは分離独立した構成とされ、検出部のケーシングは水平状態を保持するように制御可能なレベリング機構を介して独立のベースフレーム上に据え付けられており、
本体部と検出部は、本体部の機能要素から繰り出された計測用ワイヤの案内シーブを本体部から延びる支持腕によって前記検出部の直上位置に設置し、同案内シーブを経由した計測用ワイヤを検出部の検出器中へ通してその下端を地中掘削機と結ぶことで組み合わされていることを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態及び実施例】
図１は、本発明に係る地中掘削機の変位計測装置の実施形態を概念的に示している。この変位計測装置は、図２に示したように、計測用ワイヤ１の下端を地中掘削機２に結び、同ワイヤ１の変位を地上の検出部３で測定して地中掘削機２の位置及び変位を計測する構成である。その全体のシステム構成は図４に示したとおりである。
【００１８】
先ず図１は、計測ワイヤ１を一定の張力を保持しつつ繰り出す機能要素としてのワイヤドラム５とサーボモータ６、及び計測されたワイヤ１の変位を基に地中掘削機の位置ないし変位を演算し、ディスプレイ８を通じて表示する制御機能要素である制御盤７を含み、それらを独立のケーシング９内に納めた本体部２０と、前記計測用ワイヤ１の変位を計測する機能要素である検出器３（小型の光学式変位センサー）で成る検出部１１のケーシングとが分離独立した構成とされ、両者は、本体部２０の前記ワイヤドラム５から繰り出された計測用ワイヤ１の案内シーブ４を、前記検出部１１の直上位置に設置し、同案内シーブ４を経由した計測用ワイヤ１を検出部１１の検出器３の中へ通して、その下端を図２のように地中掘削機２へ結ぶことで組み合わされている。
【００１９】
図１の実施形態は、本体部２０のケーシング９の側面へ、支持腕１２を取付け部１３により起伏自在に設置して、クレーンのブームのように延ばした支持腕１２によって案内シーブ４が支持されている。こうして本体部２０と検出部１１とは各々のケーシングが完全に分離独立した構成である。
【００２０】
より具体的な実施例を図２に示している。
即ち、本体部２０のケーシングは、走行部１４を備えた移動車輌の上に据え付けて構成され、同ケーシングの前部に、案内シーブ４の支持手段として、ａ矢印、及びｂ矢印のように折り畳まれ、または逆に正反対の順序で展開される支持腕１２を備えている。支持腕１２の折り畳み機構には、クレーンのブームなどで種々公知の油圧ジャッキによる駆動システムが好適に採用される。
【００２１】
一方、検出部１１は、図３Ａ、Ｂに詳細を示したように、前記検出器３（光学式変位センサー）を内部に納めたケーシングが、複数の垂直なネジジャッキのようなレベリング機構１５を介してベースフレーム１６の上に垂直な姿勢で据え付けられて、小型、軽量に構成されている。前記レベリング機構１５の操作により検出部１１は常に水平状態を保持するように制御される。また、検出部１１はベースフレーム１６によって、掘削孔１７の直上位置へ簡易に設置可能である。
【００２２】
従って、上記の構成によれば、掘削孔１７の上には、小型の検出部１１のみを設置すれば使用可能であり、その移動、設置が簡便である。そして、可及的に小型に構成された検出部１１は、大型の本体部２０の熱収縮や振動等の影響は一切受けないから、その分計測精度が向上する。検出部１１が小型であるだけに、そのレベル調整や保持も容易であり、更に地盤の振動等に対する防振対策も容易に実施できる。
【００２５】
【本発明が奏する効果】
請求項１に記載した発明に係る地中掘削機の変位計測装置は、本体部２０と検出部１１のケーシングを分離独立の構成としたので、狭隘な場所や、高架の桁下、道路覆工下などのように高さ制限のある場所、或いは構造物に近接した施工など、施工条件の厳しい場所での使用に適する。
【００２６】
また、検出部１１が、本体部２０の熱変形の悪影響を受けることが少なく、掘削孔１７の上には小型の検出部１１を設置するだけで使用可能であるから、設置スペースも小さくて済み、移動や設置を簡単に行える。
【００２７】
小型の検出部１１は、レベルの調整、保持も容易であり、更に防振対策も容易に実施できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る変位計測装置に実施形態を概念的に示した説明図である。
【図２】  図１のより具体的な実施例の立面図である。
【図３】  Ａは検出部の平面図、Ｂは立面図である。
【図４】  変位計測装置のシステム全体の概要図である。
【図５】  変位計測装置の原理説明図である。
【図６】  従来の変位計測装置を概念的に示した説明図である。
【図７】  図６のより具体的な実施例の立面図である。
【符号の説明】
１    計測用ワイヤ
２    地中掘削機
５    ワイヤドラム
７    制御盤
２０    本体部
３    検出器
１１    検出部
１５    レベリング機構
４    案内シーブ
１２    支持腕
【図１】
0004256526.tif 000002
【図２】
0004256526.tif 000003
【図３】
0004256526.tif 000004
【図４】
0004256526.tif 000005
【図５】
0004256526.tif 000006
【図６】
0004256526.tif 000007
【図７】
0004256526.tif 000008