JP2711331B2 - 削孔変位計測システム - Google Patents
削孔変位計測システムInfo
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Description
関し、特に、ボーリングにより堀削した孔における変位
を計測するシステムに関するものである。
は、例えば、ボーリング用のオーガ掘削機のスクリュー
(オーガスクリュー)に傾斜計を取付け、この傾斜計に
よって削孔の鉛直方向とのずれを検出することで、削孔
の鉛直精度を監視して、削孔精度を確認する方法が一般
的に用いられている。
は、差動トランス型の傾斜計が一般的に用いられてい
る。この差動トランス型の傾斜計では、X軸方向とY軸
方向に沿って差動トランスをそれぞれ設け、これらの差
動トランスの出力から削孔の鉛直方向とのずれを検出す
る構成としている。
求める場合においては、鉛直方向における変位量の初期
値の設定が非常に重要な意味を持つ。ここで、オーガス
クリューにおける初期値の設定方法は、大別して次の2
つの方法が用いられる。 (1)傾斜計が納められたオーガスクリューのヘッド部
をX軸またはY軸に合わせ、そのX軸またはY軸方向に
おける各傾斜角度を初期値とする方法。 (2)トランシット測量によってオーガスクリューのヘ
ッド部を測量してその姿勢を確認し、これを初期値とす
る方法。
の鉛直方向とのずれ検出に使用される傾斜計では、例え
ば上記差動トランス型の傾斜計のように、X軸方向とY
軸方向に差動トランスなどの検出素子をそれぞれ設ける
構成としている。この場合、これらの検出素子は所定の
地点、例えば傾斜計の中心点を起点として、X軸方向な
いしY軸方向に延在されており、従ってX軸方向の検出
部とY軸方向の検出部とはある程度の距離があいてしま
う。よって、X軸方向とY軸方向においてそれぞれ検出
された傾斜角度の間には、上記距離分の誤差(傾斜計の
固有誤差)が生じてしまう。そしてこのため、上記の
(1)の方法では、この固有誤差により、鉛直方向にお
ける変位量の初期値を正確に決定することが困難である
という問題点がある。
シット測量における測量精度により初期値が左右される
ため、オーガスクリューの姿勢誤差が初期値に含まれる
可能性があり、上記同様に、初期値を正確に決定するこ
とができず、削孔の鉛直精度を正確に監視することがで
きないという課題点を有している。
差動トランス型の傾斜計は、温度影響によって感度変化
やゼロ点移動が生じ易く、削孔の鉛直精度の正確な監視
を妨げる一因となっていた。
れたもので、傾斜計の初期値を正確に決定することがで
き、また、オーガスクリューの回転軸中心の鉛直方向変
位も管理可能な削孔変位計測システムを提供することを
目的としたものである。
特許請求の範囲を要旨とする本発明の構成は、前述課題
を解決するために、ボーリング孔を掘削するためのオー
ガスクリューに取付けた傾斜計によって前記オーガスク
リューのX軸方向またはY軸方向における傾斜角度をそ
れぞれ計測し、前記計測値に基づいて前記ボーリング孔
の変位を計測する削孔変位計測システムにおいて、前記
傾斜計により前記オーガスクリューのX軸方向またはY
軸方向における第1の傾斜角度を計測するとともに、前
記オーガスクリューを180゜回転した状態で前記傾斜
計によって前記オーガスクリューのX軸方向またはY軸
方向の第2の傾斜角度をそれぞれ計測し、前記第1の傾
斜角度と前記第2の傾斜角度との平均値をX軸方向また
はY軸方向における初期値とし、前記初期値に基づいて
前記変位を計測する技術的手段を講じたものである。
によって測定される前記変位を累積することを特徴とす
る技術的手段を講じたものである。このような累積処理
は、例えばコンピュータを利用したプログラムの変更に
より容易に実現することができるものである。
として、サーボ型の傾斜計を用いたことを特徴とする技
術的手段を講じたものである。すなわち、本発明はX軸
方向とY軸方向の傾斜角度をそれぞれ計測するもので、
サーボ型の傾斜計が好適に用いられる。
傾斜計のX軸方向またはY軸方向において計測した第1
の傾斜角度およびこれと180゜異なる方向において計
測した第2の傾斜角度の平均値から初期値を求めるよう
にした。これにより、上記(1)の方法において傾斜計
の固有誤差が相殺されて、鉛直方向の初期値が正確に設
定でき、掘削の際の鉛直精度が格段に改善される作用を
呈する。
てボーリング孔の全体の変位量を求めることで、ボーリ
ング孔の全体の変位量を求めることができる。
る感度変化やゼロ点移動がほぼ無いので、このサーボ型
の傾斜計を用いることで、削孔の鉛直精度をより正確に
監視することができる作用を呈するものである。
明すれば以下の通りである。「図1」、「図2」に示し
巣実施例のシステムは、移動用車両11、オーガスクリ
ュー12、並びに移動用車両12によってオーガスクリ
ュー12を固定支持するための支持部材13などで構成
されるボーリング用のオーガ掘削機10を備えている。
ここで、オーガスクリュー12は、上部に設けられたモ
ータ18により駆動されて例えば時計方向に回転し、ボ
ーリング孔を掘削するものである。またモータ18は正
逆回転可能なものである。
計14が取付けられている。傾斜計14は、本実施例で
は、サーボ型の傾斜計が用いられる。なお、このサーボ
型の傾斜計は、例えば、油などの流体を満たした容器の
内側中央部に重りを兼ねたピストンを移動自在に設けて
構成されるもので、このピストンの傾斜角度に対応した
移動を電気信号に変換し出力として取出すものである。
ーガスクリュー12の上部に設けられたスリップリング
15に伝達され、またケーブル16により外部の演算処
理部20に出力される。
算処理装置21、CRTやLCDなどの表示装置22、
プリンタやプロッタなどのプリント装置23から構成さ
れる。ここで、表示装置22は、演算処理装置22にお
ける処理状態や処理結果などを適宜表示するものであ
る。またプリント装置23は、演算処理装置22におけ
る処理中ないし処理が終了した状態において、上記の処
理結果などを適宜印刷するものである。
付けされたROM(読取り専用メモリ)、ハードディス
クあるいはFD(フレキシブルディスク)などの記憶媒
体に記憶された所定の処理プログラムに従ってモータ1
8、並びに表示装置22やプリント装置23などを制御
し、あるいは傾斜計14から入力されるデータを演算処
理して、以下に説明する本発明の要旨となる動作を実行
するものである。
するためのオーガスクリュー12に取付けた傾斜計14
によって前記オーガスクリュー12のX軸方向またはY
軸方向における傾斜角度を計測し、前記計測値に基づい
て前記ボーリング孔の変位を計測する削孔変位計測シス
テムにおいて、前記傾斜計により前記オーガスクリュー
12のX軸方向またはY軸方向における第1の傾斜角度
を計測するとともに、前記オーガスクリューを180゜
回転した状態で前記傾斜計14によって前記オーガスク
リュー12のX軸方向またはY軸方向の第2の傾斜角度
を計測し、前記第1の傾斜角度と前記第2の傾斜角度と
の平均値をX軸方向またはY軸方向における初期値とす
る。
の先端部の鉛直方向における変位量の初期値を決定す
る。この決定は、以下の手順で行われる。まず、オーガ
スクリュー12の先端部の傾斜計14が位置する高さの
平面においてX軸およびこれと直交するY軸を設定す
る。そして上記X軸の正方向に傾斜計14の感度方向の
正方向を合わせ、この状態で傾斜計14からの出力を入
力して、X軸の正方向における傾斜角度(+θX0)を
測定する。
クリュー12を上記の位置から180゜回転させる。こ
の状態で上記と同様にして傾斜計14からの出力を入力
し、X軸の負方向における傾斜角度(=θX0)を測定
する。
つの傾斜角度(+θX0)、(−θX0)の平均値の傾
斜角度θX0={(+θX0)+(−θX0)}/2、
を求める。そしてこの求められた傾斜角度θX0を、X
軸方向における初期値とする。
斜角度(+θY0)と負方向における傾斜角度(−θY
0)をそれぞれ測定し、またこれらの平均値の傾斜角度
θY0={(+θY0)+(−θY0)}/2、を求め
る。そしてこの求められた傾斜角度θY0を、Y軸方向
における初期値とする。
における初期値が決定したなら、本発明は、この初期値
に基づいて前記変位を計測する。すなわち、初期値に基
づいて、所定の深度、例えば5メートル毎におけるX軸
方向およびY軸方向における傾斜角度を逐次計測し、ボ
ーリング孔の変位を計測するとともに、これらの変位を
累積する。これら変位の計測や累積の具体的な手順を、
例えばX軸方向の場合を例にとり、「図3」を参照しつ
つ説明する。なお、Y軸方向の場合も同様にして行うこ
とができる。
ボーリング孔を掘削して、オーガスクリュー12の先端
部が所定の深度S1に達したなら、オーガスクリュー1
2の回転を停止させ、その時の傾斜計14の出力値か
ら、X軸方向の傾斜角度θX1を求める。またこれら深
度S1と傾斜角度θX1から、X軸方向における変位量
LX1を測定する。ここで表1の通り、深度S1におけ
る累積変位はLX1である。
を更に正方向に回転させボーリング孔を掘削して、オー
ガスクリュー12の先端部が所定の深度(S1+S2)
に達したなら、オーガスクリュー12の回転を停止さ
せ、その時の傾斜計14の出力値から、X軸方向の傾斜
角度θX2を求める。またこれら深度(S1+S2)と
傾斜角度θX2から、X軸方向における変位量LX2を
測定する。ここで、深度(S1+S2)における累積変
位はLX1+LX2となる。
おけるX軸方向の傾斜角度θX3を求める。そして深度
(S1+S2+S3)と傾斜角度θX3からX軸方向に
おける変位量LX3を測定し、また深度(S1+S2+
S3)における累積変位LX1+LX2+LX3を求め
る。
た累積変位の深度に対するX軸方向における変化の一例
を、「図4(b)」に同じくY軸方向における変化の一
例を、それぞれ示した。
X軸方向またはY軸方向において計測した第1の傾斜角
度およびこれと180゜異なる方向において計測した第
2の傾斜角度の平均値から初期値を求めるようにしたの
で、傾斜計の固有誤差が相殺されて、鉛直方向の初期値
が正確に設定でき、掘削の際の鉛直精度が格段に改善さ
れる削孔変位計測システムを提供できるものである。
を示した説明図である。
ブロック図である。
変位の累積過程の説明図である。
削孔のX−X方向の計測結果を示したグラフ、(b)は
同じくY−Y方向の計測結果を示したグラフである。
Claims (3)
- 【請求項1】 ボーリング孔を掘削するためのオーガス
クリュー(12)に取付けた傾斜計(14)によって前
記オーガスクリュー(12)のX軸方向またはY軸方向
における傾斜角度を計測し、前記計測値に基づいて前記
ボーリング孔の変位を計測する削孔変位計測システムに
おいて、 前記傾斜計により前記オーガスクリュー(12)のX軸
方向またはY軸方向における第1の傾斜角度を計測する
とともに、前記オーガスクリューを180゜回転した状
態で前記傾斜計(14)によって前記オーガスクリュー
(12)のX軸方向またはY軸方向の第2の傾斜角度を
計測し、前記第1の傾斜角度と前記第2の傾斜角度との
平均値をX軸方向またはY軸方向における初期値とし、
前記初期値に基づいて前記変位を計測することを特徴と
する削孔変位計測システム。 - 【請求項2】 前記変位を累積することを特徴とする請
求項1記載の削孔変位計測システム。 - 【請求項3】 前記傾斜計として、サーボ型の傾斜計を
用いたことを特徴とする請求項1、2または3記載の削
孔変位計測システム。
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1994
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