JP5920968B2

JP5920968B2 - 傾斜計

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Publication number: JP5920968B2
Application number: JP2011239292A
Authority: JP
Inventors: 法之岡野; 孝仁舟橋; 秀矢蒲地; 幸治辻村; 松尾　亮; 亮松尾
Original assignee: Railway Technical Research Institute
Current assignee: Railway Technical Research Institute
Priority date: 2011-10-31
Filing date: 2011-10-31
Publication date: 2016-05-24
Anticipated expiration: 2031-10-31
Also published as: JP2013096814A

Description

この発明は、傾斜計に係り、特に、地中に設けた孔の傾斜を測定する傾斜計に関する。

トンネルや地下空間の掘削、地盤の掘削、又は、斜面の形成のための切土若しくは盛土等を行う際、掘削した地山又は盛土の崩壊を防ぐために、地山又は盛土の変位が測定・監視される。
例えば、特許文献１には、地盤面から地中に向かって穿孔した孔内に地中埋設管を埋設し、この埋設管の傾斜を計測する地中変位計測システムが記載されている。

特許文献１の地中変位計測システムでは、地中埋設管には、その外周面に地中埋設管の中心軸回り９０度毎に板状の突設部が設けられ、突設部のそれぞれの端部には地中埋設管の軸方向に沿って光ファイバセンサが設けられている。そして、地中埋設管に設けられた光ファイバセンサによって地中埋設管の傾斜量が測定される。さらに、地中埋設管の内部には、車輪を備え且つワイヤで吊るされた傾斜計が挿入され、地中埋設管の内周面に形成された溝に沿って車輪を走行させる。そして、傾斜計を地中埋設管の軸方向に沿って移動させることでも、地中埋設管の傾斜量が測定される。そしてさらに、光ファイバセンサによる測定値を傾斜計による測定値によって検証している。

特開２００５−６１９８５号公報

しかしながら、特許文献１の地中変位計測システムでは、傾斜計は、ワイヤで吊り下げられて地中埋設管（孔）内を移動するため、鉛直方向に延びる地中埋設管の傾斜測定は容易に実施することが可能であるが、水平方向に延びる地中埋設管に対しては傾斜計の挿入が困難であり傾斜測定は容易でないという問題がある。

この発明はこのような問題点を解決するためになされたものであり、水平方向に延びる孔の傾斜測定を容易にする傾斜計を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、この発明に係る傾斜計は、孔内を移動可能な本体と、回転方向を自在に設けられ且つ駆動装置により駆動可能な球状走行輪によって、本体を自走させる走行手段と、本体の傾斜量を検出する傾斜量検出手段と、球状走行輪の異なる２つの方向の回転移動量を検出することによって、本体の移動量を検出する移動量検出手段と、走行手段に対向して設けられ且つ走行手段に向かう方向及び走行手段から離れる方向に移動可能な複数の傾斜量検出回転体と、傾斜量検出回転体を走行手段から離れる方向に向かって付勢する付勢部材と、傾斜量検出回転体における走行手段に向かう方向及び走行手段から離れる方向への移動量を検出する第二移動量検出手段とを備え、傾斜量検出回転体は、付勢部材の付勢力によって孔の孔壁に押し付けられる。
傾斜量検出手段は、本体の傾斜量を検知する傾斜センサを備え、傾斜量検出手段は、第二移動量検出手段によって検出される複数の傾斜量検出回転体の走行手段に向かう方向及び走行手段から離れる方向への移動量に基づき、孔に対する本体の相対的な傾斜量を検出し、検出した相対的な傾斜量に基づき、傾斜センサが検知した傾斜量を補正してもよい。

また、この発明に係る傾斜計は、孔内を移動可能な本体と、本体を自走させる走行手段と、本体の傾斜量を検出する傾斜量検出手段と、本体の移動量を検出する移動量検出手段と、走行手段に対向して設けられ且つ走行手段に向かう方向及び走行手段から離れる方向に移動可能な複数の傾斜量検出回転体と、傾斜量検出回転体を走行手段から離れる方向に向かって付勢する付勢部材と、傾斜量検出回転体における走行手段に向かう方向及び走行手段から離れる方向への移動量を検出する第二移動量検出手段とを備え、傾斜量検出回転体は、付勢部材の付勢力によって孔の孔壁に押し付けられ、傾斜量検出手段は、本体の傾斜量を検知する傾斜センサを備え、傾斜量検出手段は、第二移動量検出手段によって検出される複数の傾斜量検出回転体の走行手段に向かう方向及び走行手段から離れる方向への移動量に基づき、孔に対する本体の相対的な傾斜量を検出し、検出した相対的な傾斜量に基づき、傾斜センサが検知した傾斜量を補正する。
上記傾斜計は、本体の移動に伴って孔の孔壁に接触しつつ回転する移動量検出回転体を備え、移動量検出手段は、移動量検出回転体の回転移動量を検出することにより本体の移動量を検出してもよい。
移動量検出回転体は、少なくとも孔の軸方向に沿った第一方向及び第一方向に垂直な第二方向に向かって回転可能であり、移動量検出手段は、第一方向及び第二方向について本体の移動量を検出してもよい。
傾斜量検出手段は、移動量検出手段が検出した本体の移動量を用いて、傾斜センサが検知した傾斜量を補正してもよい。
上記傾斜計は、孔における所定位置への本体の接近を感知する接近感知センサと、走行手段の動作を制御する制御手段とをさらに備え、制御手段は、接近感知センサが所定位置への本体の接近を感知すると走行手段を停止させてもよい。

この発明に係る傾斜計によれば、水平方向に延びる孔の傾斜測定を容易にすることが可能になる。

この発明の実施の形態に係る傾斜計の構成を示す模式断面側面図である。図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った模式断面図である。図１の傾斜計による傾斜測定動作の流れを示す図である。

以下、この発明の実施の形態について添付図面に基づいて説明する。
実施の形態
まず、図１〜３を用いて、この発明の実施の形態に係る傾斜計１０１の構成を説明する。なお、本実施形態では、水平に延びる孔であるボアホールの傾斜を測定するために、傾斜計１０１を使用した場合の例について説明する。

図１を参照すると、傾斜計１０１は、本体１０を有している。本体１０は、筒状の形状を形成する、平坦な底部１０ａ、平坦な上部１０ｂ、側部１０ｅ及び側部１０ｆ（図２参照）と、筒状の形状の両側を閉じて互いに平行である端部１０ｃ及び１０ｄとによって形成されている。そして、底部１０ａ及び上部１０ｂは互いに平行に形成されている。
なお、説明の便宜上、紙面上で本体１０の底部１０ａから上部１０ｂに向かう方向を上方と呼び、上部１０ｂから底部１０ａに向かう方向を下方と呼ぶ。また、これに伴い、本体１０における符号１０ａの部位を底部と呼び、符号１０ｂの部位を上部と呼んでいる。

傾斜計１０１は、本体１０の内部に球体形状をした回転可能な第一走行輪１１ａ及び第二走行輪１２ａを有している。第一走行輪１１ａ及び第二走行輪１２ａはそれぞれ、底部１０ａからその一部を突出させ、端部１０ｃから端部１０ｄに向かう方向に沿って、第一走行輪１１ａ、第二走行輪１２ａの順序で一列に配置されている。
ここで、第一走行輪１１ａ及び第二走行輪１２ａは、走行手段及び回転体を構成している。

また、傾斜計１０１は、本体１０の内部に球体形状をした回転可能な第一補助輪１１ｂ及び第二補助輪１２ｂを有している。第一補助輪１１ｂ及び第二補助輪１２ｂはそれぞれ、上部１０ｂからその一部を突出させ、端部１０ｃから端部１０ｄに向かう方向に沿って第一補助輪１１ｂ、第二補助輪１２ｂの順序で一列に配置されている。そして、第一補助輪１１ｂ及び第二補助輪１２ｂはそれぞれ、第一走行輪１１ａ及び第二走行輪１２ａと対向する位置関係にある。
ここで、第一補助輪１１ｂ及び第二補助輪１２ｂは、第二回転体を構成している。

本体１０の内部では、隔壁１０ｇが、端部１０ｃから端部１０ｄに向かって形成され、第一走行輪１１ａ及び第一補助輪１１ｂの間に延びている。
隔壁１０ｇは、隔壁１０ｇにおける底部１０ａ側に設けられた支持部２１を介して第一走行輪１１ａを回転方向を自在とした状態で支持している。さらに、隔壁１０ｇは、隔壁１０ｇにおける上部１０ｂ側に設けられたバネ１７を介して第一補助輪１１ｂを回転方向を自在とした状態で支持している。そして、バネ１７は、第一補助輪１１ｂを底部１０ａから上部１０ｂに向かう上方向である第四方向に付勢している。さらに、第一補助輪１１ｂは、バネ１７の付勢力に抗して押し付けられると、上部１０ｂから底部１０ａに向かう下方向である第三方向に向かって移動することができる。

また、本体１０の内部では、隔壁１０ｈが、端部１０ｄから端部１０ｃに向かって形成され、第二走行輪１２ａ及び第二補助輪１２ｂの間に延びている。
隔壁１０ｈは、隔壁１０ｈにおける底部１０ａ側に設けられた支持部２２を介して第二走行輪１２ａを回転方向を自在とした状態で支持している。さらに、隔壁１０ｈは、隔壁１０ｈにおける上部１０ｂ側に設けられたバネ１９を介して第二補助輪１２ｂを回転方向を自在とした状態で支持している。そして、バネ１９は、第二補助輪１２ｂを底部１０ａから上部１０ｂに向かう上方向に付勢している。さらに、第二補助輪１２ｂは、バネ１９の付勢力に抗して押し付けられると、上部１０ｂから底部１０ａに向かう下方向に移動することができる。
ここで、バネ１７及び１９は、付勢部材を構成している。

よって、傾斜計１０１は、第一走行輪１１ａ及び第二走行輪１２ａを地面等の支持面に当接させた状態で支持面に沿っていずれの方向にも移動することができ、また、第一補助輪１１ｂ及び第二補助輪１２ｂを支持面に当接させた状態でも支持面に沿っていずれの方向にも移動することができる。

また、本体１０の内部では、第一走行輪１１ａ及び第二走行輪１２ａのそれぞれには、円筒状をした駆動ローラ１３ａ及び１４ａが当接している。
駆動ローラ１３ａ及び１４ａはそれぞれ、ギヤ１３ｂ及び１４ｂ（図２参照）と一体に回転するように連結されており、さらに、ギヤ１３ｂ及び１４ｂはそれぞれ、本体１０の内部に設けられたギヤボックス１５の駆動ギヤ１５ａ及び１５ｂとギヤ係合している。また、ギヤボックス１５内の図示しないギヤは、本体１０の内部に設けられたモータ１６の駆動軸とギヤ係合している。よって、駆動ローラ１３ａ及び１４ａはそれぞれ、ギヤボックス１５のギヤを介してモータ１６の駆動力が伝達されて回転し、それによって、本体１０を端部１０ｃから端部１０ｄに向かう方向又はその逆方向に走行させるように、第一走行輪１１ａ及び第二走行輪１２ａを回転させる。なお、モータ１６は、本体１０の内部に設けられた制御装置５０と電気的に接続されており、制御装置５０によってその動作が制御される。
ここで、制御装置５０は、制御手段を構成している。

また、本体１０の内部では、第一補助輪１１ｂ及び第二補助輪１２ｂのそれぞれには、第一伸縮量検出センサ１８及び第二伸縮量検出センサ２０が当接している。
第一伸縮量検出センサ１８及び第二伸縮量検出センサ２０はそれぞれ、バネ１７及び１９の内側に設けられて隔壁１０ｇ及び１０ｈによって支持され、制御装置５０に電気的に接続されている。そして、第一伸縮量検出センサ１８及び第二伸縮量検出センサ２０はそれぞれ、底部１０ａから上部１０ｂに向かう上方向及びその反対の下方向に伸縮可能となっており、第一補助輪１１ｂ及び第二補助輪１２ｂが上下方向に移動することによって変動する伸縮量を制御装置５０に送る。
ここで、第一伸縮量検出センサ１８及び第二伸縮量検出センサ２０は、第二移動量検出手段を構成している。

また、本体１０の内部では、第一走行輪１１ａに対して、Ｙ軸回転数センサ２３及びＸ軸回転数センサ２４が設けられ、第二走行輪１２ａに対して、Ｙ軸回転数センサ２５及びＸ軸回転数センサ２６が設けられている。さらに、第一補助輪１１ｂに対して、Ｙ軸回転数センサ２７及びＸ軸回転数センサ２８が設けられ、第二補助輪１２ｂに対して、Ｙ軸回転数センサ２９及びＸ軸回転数センサ３０が設けられている。

図２を参照すると、Ｙ軸回転数センサ２３は、第一走行輪１１ａに当接して共に回転する円筒状のローラ部２３ａと、ローラ部２３ａの回転数を検出する検出部２３ｂとによって構成され、検出部２３ｂが制御装置５０に電気的に接続されて検出した回転数情報を制御装置５０に送る。つまり、ローラ部２３ａは、本体１０の側部１０ｅから側部１０ｆに向かう底部１０ａに平行な軸であるＹ軸を中心とする方向に回転し、Ｙ軸回転数センサ２３が検出する回転数は、第一走行輪１１ａにおけるＹ軸回りの方向の回転移動量、すなわち、Ｙ軸に垂直であり且つ本体１０の端部１０ｃから端部１０ｄに向かう底部１０ａに平行な軸であるＸ軸方向（第一方向）への回転移動量に対応する。

また、Ｘ軸回転数センサ２４は、第一走行輪１１ａに当接して共に回転する円筒状のローラ部２４ａと、ローラ部２４ａの回転数を検出する検出部２４ｂとによって構成され、検出部２４ｂが制御装置５０に電気的に接続されて検出した回転数情報を制御装置５０に送る。つまり、ローラ部２４ａは、Ｘ軸を中心とする方向に回転し、Ｘ軸回転数センサ２４が検出する回転数は、第一走行輪１１ａにおけるＸ軸回りの方向の回転移動量、すなわち、Ｙ軸方向（第二方向）への回転移動量に対応する。

また、Ｙ軸回転数センサ２５は、Ｙ軸回転数センサ２３と同様の構成を有しており、第二走行輪１２ａと共に回転するローラ部２５ａと検出部２５ｂとによって構成され、第二走行輪１２ａのＹ軸回りの方向の回転移動量に対応するローラ部２５ａの回転数を検出し、検出した回転数情報を送るように制御装置５０に電気的に接続されている。Ｘ軸回転数センサ２６は、Ｘ軸回転数センサ２４と同様の構成を有しており、第二走行輪１２ａと共に回転するローラ部２６ａと検出部２６ｂとによって構成され、第二走行輪１２ａのＸ軸回りの方向の回転移動量に対応するローラ部２６ａの回転数を検出し、検出した回転数情報を送るように制御装置５０に電気的に接続されている。
ここで、Ｙ軸回転数センサ２３，２５及びＸ軸回転数センサ２４，２６は、移動量検出手段を構成している。

図１に戻り、第一補助輪１１ｂに対して設けられたＹ軸回転数センサ２７及びＸ軸回転数センサ２８もそれぞれ、Ｙ軸回転数センサ２３及びＸ軸回転数センサ２４と同様の構成を有し、第一補助輪１１ｂのＹ軸回りの方向の回転移動量に対応するローラ部の回転数及びＸ軸回りの方向の回転移動量に対応するローラ部の回転数を検出し、検出した回転数情報を送るように制御装置５０に電気的に接続されている。さらに、第二補助輪１２ｂに対して設けられたＹ軸回転数センサ２９及びＸ軸回転数センサ３０もそれぞれ、Ｙ軸回転数センサ２３及びＸ軸回転数センサ２４と同様の構成を有し、第二補助輪１２ｂのＹ軸回りの方向の回転移動量に対応するローラ部の回転数及びＸ軸回りの方向の回転移動量に対応するローラ部の回転数を検出し、検出した回転数情報を送るように制御装置５０に電気的に接続されている。

また、本体１０の内部では、二軸傾斜センサ３２が設けられ、制御装置５０と電気的に接続されている。二軸傾斜センサ３２は、本体１０のＸ軸方向中心軸１０ＣＬｘ及びＹ軸方向中心軸１０ＣＬｙ（図２参照）の水平面に対する傾斜角を本体１０の傾斜量として検出するものである。そして、二軸傾斜センサ３２は、検出した傾斜角度情報を制御装置５０に送る。なお、Ｘ軸方向中心軸１０ＣＬｘは、端部１０ｄの中心を通ってＸ軸に平行に延びる中心軸であり、Ｙ軸方向中心軸１０ＣＬｙは、側部１０ｆ（図２参照）の中心を通ってＹ軸に平行に延びる、Ｘ軸方向中心軸１０ＣＬｘに垂直な中心軸である。
ここで、二軸傾斜センサ３２は、傾斜量検出手段を構成している。

また、本体１０の端部１０ｄには、磁界の強さを検出する磁気センサ３１が外側に突出して設けられている。磁気センサ３１は、制御装置５０と電気的に接続され、検出した磁界の強度を信号化して制御装置５０に送る。
また、本体１０の端部１０ｃには、制御装置５０と電気的に接続された温度センサ３３が設けられている。温度センサ３３は、本体１０の外側の温度を測定し、測定した温度情報を制御装置５０に送る。
ここで、磁気センサ３１は、接近感知センサを構成している。

また、制御装置５０には、本体１０の内部から外部に延びる電気ケーブル５１が接続されている。そして、電気ケーブル５１は、管理装置１３０（図３参照）とも接続されている。電気ケーブル５１は、管理装置１３０からの電力を制御装置５０に供給すると共に、制御装置５０と管理装置１３０との間で、制御装置５０への指令及び制御装置５０からの情報の送受信を仲介する。そして、制御装置５０は、供給された電力をモータ１６及び各センサに供給する。
また、本体１０の端部１０ｃには、外側からピアノ線６０の一方の端部が連結されており、ピアノ線６０の他方の端部は、巻取機１２０（図３参照）に延びて巻取ドラム１２１（図３参照）に巻き付けられている。

また、図３を参照すると、巻取機１２０は、内部のモータによって回転駆動されてピアノ線６０を巻き取る巻取ドラム１２１と、巻取ドラム１２１へピアノ線６０を誘導する複数の誘導ローラ１２３とを有している。さらに、誘導ローラ１２３と巻取ドラム１２１との間には、ピアノ線６０を両側から挟むローラ１２２ａを備えたパルスエンコーダ１２２が設けられている。パルスエンコーダ１２２では、巻き取り等によって移動するピアノ線６０と共にローラ１２２ａが回転し、ローラ１２２ａの回転数からピアノ線６０の移動量が算出される。
そして、パルスエンコーダ１２２は、管理装置１３０に電気的に接続されており、算出したピアノ線６０の移動量を管理装置１３０に送る。

次に、図１〜３を用いて、この発明の実施の形態に係る傾斜計１０１の動作を説明する。
図３を参照すると、地山の沈下及び***等の変位を測定するためのボアホール１００が地山に対して水平方向に削孔されている。ボアホール１００の内部には、塩ビ管等からなり且つ継手１１１を介して連結された一定断面を有するパイプ１１０が、ボアホール１００との間に空隙を有さないようにして挿入されている。さらに、ボアホール１００の最深部１００ｂに位置するパイプ１１０の先端部には、磁石１１２が取り付けられている。

そして、地山の変位を確認するためにボアホール１００の傾斜量を測定する際、巻取機１２０の巻取ドラム１２１から延びるピアノ線６０が連結され且つ管理装置１３０から延びる電気ケーブル５１が接続された傾斜計１０１が、計測者によってパイプ１１０の開放端である入口１１０ａからパイプ１１０内に挿入される。このとき、傾斜計１０１は、バネ１７及び１９（図１参照）の付勢力によって、第一補助輪１１ｂ及び第二補助輪１２ｂ（図１参照）並びに第一走行輪１１ａ及び第二走行輪１２ａ（図１参照）がパイプ１１０の内周面１１０ｃに押し付けられた状態となる。
そして、計測者は、管理装置１３０を操作して、傾斜計１０１の制御装置５０（図１参照）に電力を供給すると共にモータ１６（図１参照）及び各センサを稼動させる。

傾斜計１０１は、モータ１６（図１参照）によって第一走行輪１１ａ及び第二走行輪１２ａ（図１参照）が回転駆動され、図３の状態（３ａ）に示すように、パイプ１１０の長手方向である軸方向に沿って磁石１１２へ向かって、ピアノ線６０及び電気ケーブル５１を引き出しながら自走する。
走行中の傾斜計１０１の制御装置５０（図１参照）は、磁気センサ３１によって進行方向の磁界の強さを検出している。そして、磁気センサ３１が検出する磁界の強さが所定の磁界の強さに達すると、制御装置５０はモータ１６を停止させる。このとき、傾斜計１０１は、磁石１１２に近接した位置で停止し、図３の状態（３ｂ）に示す状態となる。さらに、制御装置５０は、モータ１６の停止情報を管理装置１３０に送信する。なお、制御装置５０は、磁気センサ３１が検出する磁界の強さを温度センサ３３（図１参照）から送られる温度情報に基づき補正し、補正した磁界の強さを上記所定の磁界の強さと比較する。

管理装置１３０を介して傾斜計１０１の停止が確認されると、計測者は、巻取機１２０を稼動させ、巻取ドラム１２１にピアノ線６０を巻き取らせる。
巻き取られるピアノ線６０によって、傾斜計１０１は、モータ１６（図１参照）を停止させた状態で、図３の状態（３ｃ）に示すようにパイプ１１０の入口１１０ａに向かって移動される。そして、この傾斜計１０１の移動に伴って、第一走行輪１１ａ、第二走行輪１２ａ、第一補助輪１１ｂ、及び第二補助輪１２ｂ（図１参照）が回転方向を自在とした状態で回転する。

このとき、傾斜計１０１の制御装置５０（図１参照）は、各センサが検出する検出値を、管理装置１３０に送信する。つまり、Ｙ軸回転数センサ２３（図１参照）及びＸ軸回転数センサ２４（図２参照）それぞれが検出する第一走行輪１１ａ（図１参照）のＸ軸及びＹ軸回りの方向の回転移動量に対応する回転数、Ｙ軸回転数センサ２５（図１参照）及びＸ軸回転数センサ２６（図２参照）それぞれが検出する第二走行輪１２ａ（図１参照）のＸ軸及びＹ軸回りの方向の回転移動量に対応する回転数、Ｙ軸回転数センサ２７（図１参照）及びＸ軸回転数センサ２８（図１参照）それぞれが検出する第一補助輪１１ｂ（図１参照）のＸ軸及びＹ軸回りの方向の回転移動量に対応する回転数、Ｙ軸回転数センサ２９（図１参照）及びＸ軸回転数センサ３０（図１参照）それぞれが検出する第二補助輪１２ｂ（図１参照）のＸ軸及びＹ軸回りの方向の回転移動量に対応する回転数、第一伸縮量検出センサ１８及び第二伸縮量検出センサ２０（図１参照）それぞれが検出する第一補助輪１１ｂ及び第二補助輪１２ｂの移動量、二軸傾斜センサ３２（図１参照）が検出する傾斜角、並びに、温度センサ３３（図１参照）が測定した温度の情報が、管理装置１３０に送られる。

同時に、巻取機１２０では、パルスエンコーダ１２２が、巻取ドラム１２１に巻き取られるピアノ線６０の長さを測定し、その測定値を管理装置１３０に送信する。

傾斜計１０１の移動中、管理装置１３０は、受信した情報から、第一走行輪１１ａ、第二走行輪１２ａ、第一補助輪１１ｂ及び第二補助輪１２ｂ（図１参照）についてＸ軸及びＹ軸方向への回転移動量を算出し、さらに、この算出結果から傾斜計１０１のパイプ１１０における軸方向及び周方向への移動量を算出し、それにより、傾斜計１０１のパイプ１１０における軸方向の位置を算出する。

また、管理装置１３０は、上述のようにして算出したパイプ１１０の軸方向の各位置における傾斜計１０１の傾斜量を算出する。このとき、管理装置１３０は、二軸傾斜センサ３２（図１参照）が検出した傾斜角を温度センサ３３（図１参照）が測定した温度で補正する。
さらに、管理装置１３０は、温度補正した傾斜角のうち、傾斜計１０１の本体１０のＹ軸方向中心軸１０ＣＬｙ（図２参照）の水平面に対する傾斜角を、傾斜計１０１のパイプ１１０における周方向への移動量を使用して補正する。つまり、管理装置１３０は、パイプ１１０に対して相対的な内周面１１０ｃに沿う方向の傾斜計１０１の傾きを補正した傾斜角を算出する。

また、管理装置１３０は、温度補正した傾斜角のうち、傾斜計１０１の本体１０のＸ軸方向中心軸１０ＣＬｘ（図２参照）の水平面に対する傾斜角を、第一伸縮量検出センサ１８及び第二伸縮量検出センサ２０（図１参照）の検出値を使用して補正する。つまり、管理装置１３０は、パイプ１１０に対して相対的なパイプ１１０の軸方向から上下方向への傾斜計１０１の傾きを補正した傾斜角を算出する。

例えば、傾斜計１０１が継手１１１内に形成されるパイプ１１０同士の隙間１１１ａを通過する際、パイプ１１０に押し付けられている第一補助輪１１ｂ又は第二補助輪１２ｂ（図１参照）が移動して第一伸縮量検出センサ１８又は第二伸縮量検出センサ２０（図１参照）を伸縮させる。同時に、二軸傾斜センサ３２（図１参照）が検出する傾斜量も変動する。このとき、第一伸縮量検出センサ１８又は第二伸縮量検出センサ２０の検出値に急激な変動が発生すると共に、第一伸縮量検出センサ１８及び第二伸縮量検出センサ２０の検出値同士の間に差異が生じる。つまり、上記のような検出値の急激な変動や検出値同士の間の差異は、パイプ１１０の内周面１１０ｃの凹凸や段差に起因して発生する。このため、管理装置１３０は、第一伸縮量検出センサ１８及び第二伸縮量検出センサ２０の検出値に急激な変動や検出値同士の間の差異が発生した時点においては、二軸傾斜センサ３２の検出した傾斜角を採用せずに前後の検出値から傾斜角を推測する、又は、第一伸縮量検出センサ１８及び第二伸縮量検出センサ２０の検出値で検出された傾斜角を補正する等の補正を行う。

上述のようにして、管理装置１３０は、移動中における傾斜計１０１に対して、パイプ１１０の軸方向における位置、及び、この位置での２方向の傾斜角を算出する。さらに、管理装置１３０は、パイプ１１０の軸方向における各位置での傾斜角を結合することによって、パイプ１１０全体、すなわちボアホール１００全体の傾斜状態を二次元的又は三次元的に算出し、管理装置１３０に付属するモニター装置上に表及び図で表示する。つまり、地山の沈下又は***に伴って発生するボアホール１００の傾斜状態が示される。
また、管理装置１３０は、ピアノ線６０の巻取り長から算出した傾斜計１０１のパイプ１１０の軸方向における位置を付属のモニター装置に併せて表示し、第一走行輪１１ａ、第二走行輪１２ａ、第一補助輪１１ｂ及び第二補助輪１２ｂ（図１参照）から算出された傾斜計１０１のパイプ１１０の軸方向における位置を計測者が検証できるようにすることができる。

上述の説明から、この発明に係る傾斜計１０１は、ボアホール１００内を移動可能な傾斜計である。さらに、傾斜計１０１は、本体１０と、本体１０を自走させる第一走行輪１１ａ及び第二走行輪１２ａと、本体１０の傾斜量を検出する二軸傾斜センサ３２と、本体１０の移動量を検出するＸ軸回転数センサ２４，２６及びＹ軸回転数センサ２３，２５とを備える。

これによって、傾斜計１０１は、水平方向に削孔されたボアホール１００に対してもその最深部１００ｂまで自走で移動して到達することができるため、ボアホール１００への設置を容易にすることができる。さらに、傾斜計１０１は、ボアホール１００内を移動する過程で、ボアホール１００内における本体１０の移動量と傾斜量とを検出することができる。そして、本体１０の移動量からボアホール１００内における本体１０の位置を算出することによって、ボアホール１００内における本体１０の位置に対応させて本体１０の傾斜量を検出することができる。よって、傾斜計１０１は、水平方向に延びるボアホール１００に対して、各位置での傾斜量の測定を容易にすることを可能にする。

また、傾斜計１０１は、本体１０の移動に伴ってボアホール１００の孔壁（パイプ１１０の内周面１１０ｃ）に接触しつつ回転する第一走行輪１１ａ及び第二走行輪１２ａを備え、Ｘ軸回転数センサ２４，２６及びＹ軸回転数センサ２３，２５は、第一走行輪１１ａ及び第二走行輪１２ａの回転移動量を検出することにより本体１０の移動量を検出する。これにより、第一走行輪１１ａ及び第二走行輪１２ａの回転移動量からボアホール１００内における本体１０の位置を検出することができる。一方、傾斜計に取り付けたケーブルを巻き取ることによって傾斜計を移動させ、ケーブルの巻取り長から傾斜計の移動量つまり傾斜計の位置を算出する従来の傾斜計では、ケーブルにおけるトグロの発生やボアホール内での傾斜計の傾きによって、算出される傾斜計の位置に誤差が生じていた。しかしながら、第一走行輪１１ａ及び第二走行輪１２ａの回転移動量から本体１０の位置を算出することによって、上記の位置の誤差の発生を低減することが可能になる。

また、傾斜計１０１において、第一走行輪１１ａ及び第二走行輪１２ａは、少なくともボアホール１００の軸方向に沿った第一方向（Ｘ軸方向）及び第一方向（Ｘ軸方向）に垂直な第二方向（Ｙ軸方向）に向かって回転可能であり、Ｙ軸回転数センサ２３，２５及びＸ軸回転数センサ２４，２６はそれぞれ、第一方向（Ｘ軸方向）及び第二方向（Ｙ軸方向）について本体１０の移動量を検出する。

このとき、ボアホール１００の軸方向に沿った第一方向（Ｘ軸方向）への第一走行輪１１ａ及び第二走行輪１２ａの回転移動量から傾斜計１０１の本体１０の移動距離を算出することによって、ボアホール１００の軸方向における本体１０の位置を正確に算出することが可能になる。さらに、第二方向（Ｙ軸方向）への第一走行輪１１ａ及び第二走行輪１２ａの回転移動量から本体１０の移動距離を算出することによって、第一方向（Ｘ軸方向）に対する本体１０の傾き量又はボアホール１００の周方向への本体１０の移動量を算出することができる。そして、上記の算出した移動量を使用することによって、二軸傾斜センサ３２が算出する傾斜量に対して、本体１０の第一方向（Ｘ軸方向）に対する傾き又はボアホール１００の周方向への移動を補正することができるため、さらに精度の高い傾斜量の算出が可能になる。また、ボアホール１００の周方向への本体１０の移動を拘束することなく本体１０の傾斜量を検出することができるため、パイプ１１０に本体１０を拘束・誘導する溝等が不要となり、コストを低減することが可能になる。

また、傾斜計１０１は、第一走行輪１１ａ及び第二走行輪１２ａのそれぞれに対向して設けられ且つ第一走行輪１１ａ及び第二走行輪１２ａに向かう第三方向（下方向）及び第三方向に反対の第四方向（上方向）に移動可能な第一補助輪１１ｂ及び第二補助輪１２ｂと、第一補助輪１１ｂ及び第二補助輪１２ｂをそれぞれ第四方向に向かって付勢するバネ１７及び１９と、第一補助輪１１ｂ及び第二補助輪１２ｂのそれぞれにおける第三方向及び第四方向への移動量を検出する第一伸縮量検出センサ１８及び第二伸縮量検出センサ２０とをさらに備える。そして、第一補助輪１１ｂ及び第二補助輪１２ｂはそれぞれ、バネ１７及び１９の付勢力によってボアホール１００の孔壁（パイプ１１０の内周面１１０ｃ）に押し付けられる。

これによって、第一補助輪１１ｂ及び第二補助輪１２ｂは、パイプ１１０の内周面１１０ｃの凹凸や段差を通過する際に第三方向又は第四方向に移動し、このとき、第一伸縮量検出センサ１８及び第二伸縮量検出センサ２０が検出する移動量に変動や差異が発生する。上記のような移動量の変動や差異が発生する際に二軸傾斜センサ３２が検出した本体１０の傾斜量を補正することによって、パイプ１１０の内周面１１０ｃの凹凸や段差による本体１０の傾斜量への影響を排除することができ、さらに精度が高い傾斜量の検出が可能になる。

また、傾斜計１０１は、ボアホール１００における所定位置への本体１０の接近を感知する磁気センサ３１と、第一走行輪１１ａ及び第二走行輪１２ａの動作を制御する制御装置５０とをさらに備え、制御装置５０は、磁気センサ３１が所定位置への本体１０の接近を感知すると第一走行輪１１ａ及び第二走行輪１２ａを停止させる。ボアホール１００の所定位置まで傾斜計１０１を挿入して傾斜量を測定する際、傾斜計１０１をボアホール１００の所定位置に自動的に設置することができる。よって、ボアホール１００の端部である最深部１００ｂまで傾斜計１０１を挿入する場合に、ボアホール１００の端部壁面との衝突による傾斜計１０１の損傷を防ぐと共に、ボアホール１００の端部壁面との衝突を避けるための慎重な傾斜計１０１の挿入作業が不要となるため、作業時間を短縮することが可能になる。

また、実施の形態の傾斜計１０１において、本体１０の傾斜量を検出するために２つの軸についての傾斜角を検出する二軸傾斜センサ３２を使用していたが、これに限定されるものでない。傾斜量を検出するセンサは、３つの軸についての傾斜角を検出する三軸傾斜センサであってもよい。三軸傾斜センサを使用することによって、本体１０について、Ｘ軸方向中心軸１０ＣＬｘ及びＹ軸方向中心軸１０ＣＬｙの水平面に対する傾斜角、並びに、鉛直方向の軸を中心とする回転方向の傾斜角を検出することができる。

また、実施の形態の傾斜計１０１における二軸傾斜センサ３２は、Ｘ軸方向中心軸１０ＣＬｘ及びＹ軸方向中心軸１０ＣＬｙの水平面に対する傾斜角を検出していたが、これに限定されるものでない。二軸傾斜センサ３２は、Ｘ軸方向中心軸１０ＣＬｘの水平面に対する傾斜角、Ｙ軸方向中心軸１０ＣＬｙの水平面に対する傾斜角、及び、鉛直方向の軸を中心とする回転方向の傾斜角のいずれか２つを検出するものであってもよい。

また、実施の形態において、ボアホール１００の最深部１００ｂへの傾斜計１０１の接近時にモータ１６を停止させるために、磁気センサ３１及び磁石１１２を使用していたが、これに限定されるものでない。磁気センサ３１の代わりに磁気型、誘導型又は静電容量型の近接センサを使用し、最深部１００ｂへの接近を感知する近接センサによる制御でモータ１６を停止するようにしてもよい。また、磁気センサ３１及び磁石１１２のそれぞれの代わりに、レーザー距離計及びレーザー反射器を使用し、レーザー距離計が測定するレーザー反射器との距離に基づき、モータ１６を停止するようにしてもよい。また、磁気センサ３１と磁石１１２とのそれぞれの代わりに、超音波センサ及び超音波発信器と超音波反射器とを使用し、超音波センサが検知する超音波反射器で反射された超音波の強度に基づき、モータ１６を停止するようにしてもよい。また、磁気センサ３１の代わりに、直接接触して押されることによってＯＮ又はＯＦＦ状態となるスイッチを使用してもよい。

また、実施の形態において、傾斜計１０１は、水平方向に削孔されたボアホール１００に設置されていたがこれに限定されるものでなく、鉛直又は斜め方向のボアホールに設置されてもよい。

１０本体、１１ａ第一走行輪（走行手段，回転体）、１１ｂ第一補助輪（第二回転体）、１２ａ第二走行輪（走行手段，回転体）、１２ｂ第二補助輪（第二回転体）、１７，１９バネ（付勢部材）、１８第一伸縮量検出センサ（第二移動量検出手段）、２０第二伸縮量検出センサ（第二移動量検出手段）、２３，２５Ｙ軸回転数センサ（移動量検出手段）、２４，２６Ｘ軸回転数センサ（移動量検出手段）、３１磁気センサ（接近感知センサ）、３２二軸傾斜センサ（傾斜量検出手段）、５０制御装置（制御手段）、１００ボアホール（孔）、１０１傾斜計、１１０パイプ、１１０ｃ内周面（孔壁）。

Claims

傾斜計であって、
孔内を移動可能な本体と、
回転方向を自在に設けられ且つ駆動装置により駆動可能な球状走行輪によって、前記本体を自走させる走行手段と、
前記本体の傾斜量を検出する傾斜量検出手段と、
前記球状走行輪の異なる２つの方向の回転移動量を検出することによって、前記本体の移動量を検出する移動量検出手段と、
前記走行手段に対向して設けられ且つ前記走行手段に向かう方向及び前記走行手段から離れる方向に移動可能な複数の傾斜量検出回転体と、
前記傾斜量検出回転体を前記走行手段から離れる方向に向かって付勢する付勢部材と、
前記傾斜量検出回転体における前記走行手段に向かう方向及び前記走行手段から離れる方向への移動量を検出する第二移動量検出手段と
を備え、
前記傾斜量検出回転体は、前記付勢部材の付勢力によって前記孔の孔壁に押し付けられる傾斜計。
前記傾斜量検出手段は、前記本体の傾斜量を検知する傾斜センサを備え、
前記傾斜量検出手段は、前記第二移動量検出手段によって検出される前記複数の傾斜量検出回転体の前記走行手段に向かう方向及び前記走行手段から離れる方向への移動量に基づき、前記孔に対する前記本体の相対的な傾斜量を検出し、検出した相対的な傾斜量に基づき、前記傾斜センサが検知した傾斜量を補正する請求項１に記載の傾斜計。
傾斜計であって、
孔内を移動可能な本体と、
前記本体を自走させる走行手段と、
前記本体の傾斜量を検出する傾斜量検出手段と、
前記本体の移動量を検出する移動量検出手段と、
前記走行手段に対向して設けられ且つ前記走行手段に向かう方向及び前記走行手段から離れる方向に移動可能な複数の傾斜量検出回転体と、
前記傾斜量検出回転体を前記走行手段から離れる方向に向かって付勢する付勢部材と、
前記傾斜量検出回転体における前記走行手段に向かう方向及び前記走行手段から離れる方向への移動量を検出する第二移動量検出手段と
を備え、
前記傾斜量検出回転体は、前記付勢部材の付勢力によって前記孔の孔壁に押し付けられ、
前記傾斜量検出手段は、前記本体の傾斜量を検知する傾斜センサを備え、
前記傾斜量検出手段は、前記第二移動量検出手段によって検出される前記複数の傾斜量検出回転体の前記走行手段に向かう方向及び前記走行手段から離れる方向への移動量に基づき、前記孔に対する前記本体の相対的な傾斜量を検出し、検出した相対的な傾斜量に基づき、前記傾斜センサが検知した傾斜量を補正する傾斜計。
前記本体の移動に伴って前記孔の孔壁に接触しつつ回転する移動量検出回転体を備え、
前記移動量検出手段は、前記移動量検出回転体の回転移動量を検出することにより前記本体の移動量を検出する請求項３に記載の傾斜計。
前記移動量検出回転体は、少なくとも前記孔の軸方向に沿った第一方向及び前記第一方向に垂直な第二方向に向かって回転可能であり、
前記移動量検出手段は、前記第一方向及び前記第二方向について前記本体の移動量を検出する請求項４に記載の傾斜計。
前記傾斜量検出手段は、前記移動量検出手段が検出した前記本体の移動量を用いて、前記傾斜センサが検知した傾斜量を補正する請求項２〜５のいずれか一項に記載の傾斜計。
前記孔における所定位置への前記本体の接近を感知する接近感知センサと、
前記走行手段の動作を制御する制御手段とをさらに備え、
前記制御手段は、前記接近感知センサが前記所定位置への前記本体の接近を感知すると前記走行手段を停止させる請求項１〜６のいずれか一項に記載の傾斜計。