方向測定装置
【課題】ボーリング孔の孔軸方向を正確にかつ確実に測定する。
【解決手段】ボーリング孔内へ挿入されるケーシングと、発磁体と該発磁体の移動を検出する平面センサとを有する変位計とを備え、ケーシングの軸上の所定の位置に基端部が揺動可能な状態でかつ片持ちばりの状態で支持される棒状体の自由端に発磁体が取り付けられ、該棒状体の自由端側には第１のフォロワ部が配置され、該第１のフォロワ部は棒状体から放射状に配置される第１のリンク部材に第１の接触輪のケーシングから突出して配置され、該第１のリンク部材は前記第１の接触輪を前記ケーシングの半径方向外方へ付勢して、第１の接触輪を孔の内壁に従動させ、発磁体の基準点を孔の軸心位置に維持し、平面センサはその基準点が前記ケーシングの中心軸上に維持されている。
【解決手段】ボーリング孔内へ挿入されるケーシングと、発磁体と該発磁体の移動を検出する平面センサとを有する変位計とを備え、ケーシングの軸上の所定の位置に基端部が揺動可能な状態でかつ片持ちばりの状態で支持される棒状体の自由端に発磁体が取り付けられ、該棒状体の自由端側には第１のフォロワ部が配置され、該第１のフォロワ部は棒状体から放射状に配置される第１のリンク部材に第１の接触輪のケーシングから突出して配置され、該第１のリンク部材は前記第１の接触輪を前記ケーシングの半径方向外方へ付勢して、第１の接触輪を孔の内壁に従動させ、発磁体の基準点を孔の軸心位置に維持し、平面センサはその基準点が前記ケーシングの中心軸上に維持されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はボーリング孔内で孔軸方向を測定する方向測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉱物等の地下資源の採掘や地下深部の空間を利用する目的でボーリング孔を穿孔する場合、岩盤の物理状態の影響を受けボーリング孔の掘削方向（孔軸方向）が乱されることがある。このような場合、ボーリング孔を掘削しつつボーリング孔の掘削方向を測定し、測定結果に基づき掘削方向の修正を行う必要がある。従
来、このような掘削方向の測定に用いられる装置として傾斜計、ジャイロコンパス等を内蔵し、掘削機に組込まれて使用される測定装置が種々提案されている（特許文献１、特許文献２参照）。
上記提案されている測定装置は掘削機に内蔵又は取り付けられて使用されるものであり、その位置は掘削機に対して固定される。一方、作業中の掘削機は進行軸に対して回転する構成であり、掘削機が進行軸に対して常に同じ姿勢を保つことはない。したがって、掘削機にその位置が固定された傾斜計や方位計等の測定装置では掘削作業中に測定基準が回転により変動するため正確な測定値が求められず、掘削方向（ボーリング孔の孔軸方向）を正確に把握することができない。掘削方向を正確に把握できなければ、所望の地点を目指したボーリング孔の掘削ができないこととなる。ここで、測定パラメータを増やしてデータの補正を行い測定データの精度を高める方法も提案されているが（特許文献３参照）、データ解析が複雑になることはもとより、測定機器の構成が複雑になること、データの補正による精度の向上には限度があること、装置の製造コスト及び測定コストが増加すること等から好ましいとは言い難い。また、測定パラメータが増えれば当然に使用する機器数が増え、その結果供給する電力を増やさなければならない。供給電力が増大すれば、測定装置と地表に置かれた電源とを太い電力線（有線）を介して結び、電源電圧の降下を少なくするなどの措置が必要となる。かかる太い有線の使用は掘削機の作業性を著しく低下させ、また深いボーリング孔に適用できないといった問題を生じさせる。
【０００３】
そこで本発明者は、ボーリング孔内において測定装置が回転しても、その回転の影響を受けることがないようにするため、測定地点におけるボーリング孔の孔軸の傾斜角で傾斜する傾斜平面を形成する傾斜平面形成手段と、傾斜平面に設置され、この傾斜角を測定する傾斜角測定手段と、水平面を形成する水平面形成手段と、水平面に設置され、孔軸の方位角を測定する方位角測定手段と、を備える方向測定装置を提案している（特許文献４参照）。
【特許文献１】特開昭５２−１０５６１２号公報
【特許文献２】特開平８−２９１６７号公報
【特許文献３】特開平９−１２６７７１号公報
【特許文献４】特開２００２−３１８１１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献４に記載の発明では、傾斜面形成手段として、測定装置の筐体の軸と平行な軸を持つ第１の回転体を筐体内に備え、更に水平面形成手段として、第１の回転体へこれと直交する方向に第２の回転体を設けており、これらが自由回転運動することを前提としている。
ボーリング孔の孔軸が大きく変化する場合には、第１の回転体及び第２の回転体へ充分な力が加わり、それらは確実に回転する。しかしながら、ボーリング孔の孔軸の変化が小さいときには、第１の回転体及び／又は第２の回転体の回転が不十分になるおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明は上記課題を解決すべくなされたものであり、この発明の第１の局面は次のように規定される。
ボーリング孔内へ挿入されるケーシングと、
発磁体と該発磁体の移動を検出する平面センサとを有する変位計とを備え、前記ボーリング孔内で孔軸方向を測定する方向測定装置であって、
前記ケーシングの中心軸上の所定の位置に基端部が揺動可能な状態でかつ片持ちばりの状態で支持される棒状体の自由端に前記発磁体が取り付けられ、該棒状体の自由端側には第１のフォロワ部が配置され、該第１のフォロワ部は前記棒状体から放射状に配置される第１のリンク部材に第１の接触輪が前記ケーシングから突出して配置され、該第１のリンク部材は前記第１の接触輪を前記ケーシングの半径方向外方へ付勢して、前記第１の接触輪を前記ボーリング孔の内壁に従動させ、前記発磁体の基準点を前記ボーリング孔の軸心位置に維持し、
前記平面センサはその基準点が前記ケーシングの中心軸上に維持されている、ことを特徴とするボーリング孔内で孔軸方向を測定する方向測定装置。
【０００６】
このように規定される第１の局面の方向測定装置によれば、第１のフォロワ部により発磁体の基準点がボーリング孔の軸心位置に置かれる。他方、平面センサはその基準点がケーシングの中心軸心上に維持されるので、発磁体の基準点と平面センサの基準点との変位を測定することにより、ボーリング孔の軸の向きを特定することができる。換言すれば、ボーリング孔が曲がっていても（方向が変化していても）ケーシングは直線状態であるので、屈曲部分においてボーリング孔の軸心位置とケーシングの中心軸とは一致しない。これにより、ボーリング孔の軸心位置に基準点が置かれる発磁体とケーシングの中心軸に基準点が置かれる平面センサとの間に変位が生じ、孔軸の曲がりに応じて当該変位量が変化する。これにより、ボーリング孔の孔軸方向を特定することができる。
ここに、第１のフォロワ部の第１の接触輪は第１のリンク部材の付勢力により強制的に孔の周壁を追従する。従って、発磁体の基準点は常に、確実に、孔の軸心上に置かれる。換言すれば、孔軸方向の変化が小さい場合においても、その変化が確実に反映され、平面センサに対し変位が現れる。
【０００７】
この発明の第２の局面は次のように規定される。即ち、
第１の局面の方向測定装置において、前記ケーシングの先端側に第２のフォロワ部が配置され、該第２のフォロア部は前記ケーシングの周方向へ回転自在な第２の回転軸が前記ケーシングと同心的に配置され、該第２の回転軸から放射状に配置される第２のリンク部材に第２の接触輪が該ケーシングから突出して取り付けられ、該第２のリンク部材は前記第２の接触輪を前記ケーシングの半径方向外方へ付勢して、前記第２の接触輪を常に孔の内壁に従動させ、
前記ケーシングの後端側に第３のフォロワ部が配置され、該第３のフォロア部は前記ケーシングの周方向へ回転自在な第３の回転軸が前記ケーシングと同心的に配置され、該第３の回転軸から放射状に配置される第３のリンク部材に第３の接触輪が該ケーシングから突出して取り付けられ、該第３のリンク部材は前記第３の接触輪を前記ケーシングの半径方向外方へ付勢して、前記第３の接触輪を常に孔の内壁に従動させる。
【０００８】
このように規定される第２の局面の方向測定装置によれば、ケーシングの先端と後端にそれぞれ第２のフォロア部と第３のフォロア部とが設けられ、該第２のフォロア部と第３のフォロア部とが設けられる部分においてケーシングの中心軸は孔の軸心位置と一致する。これにより、孔内におけるケーシングの姿勢及びポジションが安定する。よって、平面センサが安定するので発磁体の変位の測定が正確になる。
【０００９】
この発明の第３の局面は次のように規定される。即ち、
第２の局面で規定される報告測定装置において、前記第１のフォロア部は前記第２及び第３のフォロア部の間に形成され、前記棒状体の基端部は前記第２のフォロア部側であって前記ケーシングの軸上の所定の位置に支持されている。
このように規定される第３の局面の方向測定装置によれば、棒状体がケーシングの前側に配置されるので、一定長さのケーシング内において棒状体をできる限り長くすることができる。ケーシングの後端側にはロッドが連結され、このロッドには電源線や信号線が通され、ケーシング内の各種測定機器へ電源を供給し、また測定された信号を地上の制御装置へ伝達する。従って、ケーシング内の後端側へ各種測定機器を配置することが好ましい。その結果、ケーシングの後端側には棒状体を配置するスペースを確保し難い。
平面センサの出力もまた信号線へ供給されるので、発磁体に対して平面センサもケーシングの後端側に配置することが好ましい。その結果、発磁体を備える棒状体の基端部はケーシングの先端側、即ち第２のフォロア部側となる。
棒状体を可及的に長くするためには、その基端部を第２のフォロワ部の位置とすることが好ましい。（この発明の第４の局面参照）。ここに、第２のフォロア部の位置とはケーシングの半径方向において第２のフォロア部と同一平面上若しくはその近傍にあることを指す。
【００１０】
この発明の第５の局面は次のように規定される。即ち、第４の局面に規定の方向測定装置において、前記発磁体及び前記平面センサはその姿勢が重力方向に対して常に維持されている。
このように規定される方向測定装置によれば、発磁体及び平面センサの姿勢が常に重力方向に対して維持されるので、ボーリング孔内を進行するにつれてケーシングが回転しても、その影響を受けずに平面センサに対する発磁体の変位を正確に測定することができる。
【００１１】
この発明の第６の局面は次のように規定される。即ち、第５の局面に規定の方向測定装置において、前記発磁体は第１のフリコ型回転台に固定され、該第１のフリコ型回転台は前記棒状体の自由端にその周方向へ回転可能に取り付けられ（換言すれば、その回転軸が棒状体の軸と一致若しくは平行であり）、
前記平面センサは第２のフリコ型回転台に固定され、該第２のフリコ型回転台は前記ケーシングに対してその周方向へ回転可能に取り付けられている（換言すれば、その回転軸がケーシングの軸と一致もしくは平行である）。
このように規定される第６の局面に規定の方向測定装置によれば、第１及び第２のフリコ型回転台は常にその重り部分が重量方向下向きになる姿勢を取るので、これら第１及び第２のフリコ型回転台に固定される発磁体及び平面センサも重力方向に対して常に一定の姿勢をとる。
【００１２】
この発明の第７の局面は次のように規定される。即ち、第７に規定の方向測定装置において、前記発磁体と前記平面センサとの間には隔壁が配置され、前記平面センサは前記ケーシング内の気密室に収納されている。
平面センサからは電子信号が出力されるので、ボーリング孔内に充満することのある水から有効にシールする必要がある。他方、ケーシング外へ突出するフォロア部が取り付けられる棒状体及びこれを収納するケーシング内をシールすることは不可能である。従って、この発明の第７の局面で規定するように、発磁体と平面センサとの間に隔壁を配置し、平面センサはケーシング内の気密室に収納することが好ましい。
【００１３】
上記において、発磁体には永久磁石を用いることが部品点数削減の見地から好ましい。勿論電磁コイルを使用することも可能である。第１のフォロワ部によりこの発磁体の基準点は常にボーリング孔の軸心位置に存在する。発磁体の基準点は磁力線の最密部分が好ましく、永久磁石ではその重心を採用することができる。
平面センサは磁気検出素子を２次元的に配列したものであり、発磁体からの磁力線を検知して、発磁体の位置の変化を特定する。平面センサの基準点は常にケーシングの中心軸上に位置する。平面センサの基準点には磁気検出素子のアレイの重心点を採用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
この発明の実施例の方向測定装置１を説明する。
図１に実施例の方向測定装置１の縦断面図を示す。図２は、一部破断断面図である。
図１及び図２に示すように、実施例の方向測定装置１は、ケーシング１０、計測部２０、棒状部材３０、第１のフォロワ部４０、第２のフォロワ部５０、第３のフォロワ部６０及びコネクタ部７０を備えてなる。
ケーシング１０は円筒状でありステンレス鋼等により形成される。その先端部は徐々に縮径して円錐状である。後端部にはコネクタ７０が設けられてロッド７５へ連結されている。ケーシング１０のほぼ中央には３つの溝１１がケーシング１０の長さ方向に形成されている。この３つの溝１１はケーシング１０の周方向に均等の間隔を取って配置されている。この溝１１から接触輪４３がケーシングの１０の半径方向外方へ突出する。
【００１５】
測定部２０はケーシング１０において後端側に設けられ、隔壁２１、２２とケーシング１０の周壁とによって気密室２３が形成され、この気密室２３内に平面センサ部２４、傾斜測定部２６、方位測定部２７及び制御部２８が内蔵されている。
棒状部材３０は自在継手部３３、本体部３５、及び発磁部３７を備えている。自在継手部３３は支軸３１に連結されており、本体部３５の一端（基端部）を軸支する。即ち、本体部３５は支軸３１の端部に対して全方向に傾斜可能である。発磁部３７は本体部３５の他端（自由端）に取り付けられている。これら棒状部材３０の各要素につては後で詳述する。
【００１６】
第１のフォロワ部４０は、リンク部４１と接触輪４３とを備えてなる。リンク部４１は圧縮コイルばね４５によりリンクが閉じるように付勢されており、その結果リンク部４１へ回転自在に取り付けられた接触輪４３をケーシング１０の半径方向外方へ付勢する。
第２のフォロア部５０及び第３のフォロア部６０も第１のフォロア部４０と実質的に同一の構成をとる。各フォロア部４０、５０及び６０の詳細については後で詳述する。
【００１７】
以下、図２を４つの部分III, V, VI, VIIに分割し、それぞれを拡大断面図として図３〜図７に示した。
図３はケーシング１０の先端部分の要部拡大図であり、図４はIV-IV指示線断面図である。
図３及び図４に示すように、支軸３１はケーシング１０の先端部１５と支持壁部１６との間に懸架されている。この支軸３１はケーシング１０の中心軸上に配置される。支軸３１には第２のフォロワ部５０のスライダ５６が遊挿されている。このスライダ５６にリンク部材５１の一端が回転自在に取り付けられている。符号５７はリンク部材５１のリテーナであり、支持壁１６に固定される。このリテーナ５７へリンク部材５１の他端が回転自在に取り付けられる。符号５５は圧縮コイルばねであり、リンク機構が立ち上がるように、即ち、接触輪５３が半径方外方へ突出するように、スライダ５６を図示左側へ付勢する。これにより、３つの接触輪５３は常にボーリング孔の周壁に従動することとなる。その結果、第２のフォロワ部５０の中心軸がボーリング孔の軸心に一致する。換言すれば、第２のフォロワ部５０の中心軸部分において、ケーシング１０の中心軸とボーリング孔の軸心とが一致する。
【００１８】
符号３３は自在継手であり、支軸３１と同心的に配置されている。即ち、自在継手３３の中心軸はケーシング１０の軸と一致する。この自在継手３３に棒状部材３０の本端部３５の基端部が連結される。その結果、棒状部材の本体部３５がケーシング１０の軸上の位置に回転かつ揺動可能な状態で、かつ片持ちはりの状態で支持される。
【００１９】
図５に示すように、本体部３５は大径円筒状の基部３５１と小径な支軸部３５２を備えてなる。基部３５１の図示右端が自在継手３３へ連結されている。支軸部３５２の自由端には発磁部３７が連結されており、その周縁に第１のフォロワ部４０が同心的に取り付けられている。
発磁部３７はカップ状の筐体部３７１を備え、この筐体部３７１の開口部が支軸部３５２の自由端大径部位（リテーナ部３５３）へ気密に嵌合される。筐体部３７１には一対の支持壁３７２及び３７３が形成されている。
符号３８０は第１のフリコ型回転台であり、その回転軸３８１が筐体部３７１の支持壁３７２、３７３に回転自在に支持されている。この回転軸３８１は基部３８３より偏芯して突出している。これにより、基部３８３の大面積部分（重り部）が常に重力線方向を向くこととなる。符号３８５は永久磁石からなる発磁体であり、回転軸３８１と同一軸線上に配置される。回転軸３８１、発磁体３８５及び棒状部材３５（特に支軸部３５２）は同一軸線上に配置されることが好ましい。
【００２０】
ここで、棒状部材３５は片持ちはりの状態であるので、支軸部３５２はケーシング１０の中心軸と必ずしも一致しない。ボーリング孔が曲がっていると、その曲率に応じて支軸部３５はケーシング１０の中心軸からずれる。
ここに、発磁体３８５は支軸部３５２と同心的に配置されているので、発磁体３８５もボーリング孔の軸心位置にあり、ボーリング孔が曲がっていると発磁体も３８５もケーシング１０の中心軸からずれることとなる。
この実施例では、発磁体３８５の基準点（平面センサの測定対象となる点）としてその中心点を採用した。この基準点は支軸部３５２、更には回転軸３８１と同軸上となる。勿論、基準点を任意に設定し、補正により平面センサに対する変位量を特定することができる。
【００２１】
発磁体３８５へ対向するようにセンサ部２４が配置される。センサ部２４は平面センサ２４１とその筐体２４３を備えてなる。平面センサ２４１は磁気感応素子を二次元的に配列してなり、発磁体３８５の基準点の変位を高い精度で検出することができる。この実施例では平面センサ２４１の中心をその基準点としてこれをケーシング１０の中心軸線上に位置させ、当該基準点と発磁体２８５の基準点が対向する点との距離及び方向を検出し、ボーリング孔の孔軸方向を特定する。
平面センサ２４１は筐体２４３の前壁に固定され、筐体２４３は回転軸２４５を介して第２のフリコ型回転台２５１に結合される。第２のフリコ型回転台２５１の両端には回転軸２４５、２５３が設けられている。各回転軸２４５、２５３はフリコ型回転台２５１の重心から偏芯しており、かつケーシング１０の中心軸上に配置されている。これにより、第２のフリコ型回転台２５１は、ケーシング１０の回転の如何に拘わらず、その上面を常に重力方向上向きにした姿勢をとる。その結果、平面センサ２４１も常にその上辺を重力方向上向きにした姿勢をとる。また、第２のフリコ型回転台２５１の上面にはセンサ基板２５４が設けられている。平面センサ２４１からの信号線２４７はこのセンサ基板２５４へ連結され、平面センサ２４１のアナログ出力がその処理回路によりデジタル化される。処理されたデータはデータ線２５７、回転軸２５３、ブラシ２５８及びデータ線２５９を介して制御部２８へ送られる。制御部２８は得られたデータをそのメモリに保存したり地上へ送信したりする。
図中の符号２５５はブラシであり、電源線２５６から供給される電力を基板２５４へ供給する。電源線２５６は制御部２８へ連結されている。
【００２２】
測定部２０には、図６に示すとおり、傾斜測定部２６が備えられている。
傾斜測定部２６は第３のフリコ型回転台２６１を備える。この第３のフリコ型回転台２６１の両端には回転軸２６２、２６３が設けられている。各回転軸２６２、２６３は第３のフリコ型回転台２６１の重心から偏芯しており、かつケーシング１０の中心軸上に配置されている。これにより、第３のフリコ型回転台２６１は、ケーシング１０の回転の如何に拘わらず、その上面を常に重力方向上向きにした姿勢をとる。第３のフリコ型回転台２６１の上面には汎用的な傾斜計２６４が配設されており、この傾斜計２６４の姿勢も常に安定することとなる。第３のフリコ型回転台２６１には傾斜計２６４の出力をデジタル化する処理回路（図示せず）も備えられている。図中の符号２６５は制御部２８から連結される電源線であり、ブラシ２６６、回転軸２６２及び電源線２６７を介して傾斜計２６４へ電力を供給する。傾斜計２６４の出力は図示しない処理回路でデジタル処理されて、データ線２６８、回転軸２６３、ブラシ２６９及びデータ線２６０を介して制御部２８へ送られる。
【００２３】
測定部２０にはまた方位測定部２７が備えられている。
方位測定部２７は第４のフリコ型回転台２７１を備える。この第４のフリコ型回転台２７１の両端には回転軸２７２、２７３が設けられている。各回転軸２７２、２７３は第４のフリコ型回転台２７１の重心から偏芯しており、かつケーシング１０の中心軸上に配置されている。これにより、第４のフリコ型回転台２７１は、ケーシング１０の回転の如何に拘わらず、その上面を常に重力方向上向きにした姿勢をとる。第４のフリコ型回転台２７１の上面には汎用的な磁気方位系２７４が配設されており、この傾斜計２７４の姿勢も常に安定することとなる。第４のフリコ型回転台２７１には傾斜計２７４の出力をデジタル化する処理回路（図示せず）も備えられている。図中の符号２７５は制御部２８から連結される電源線であり、ブラシ２７６、回転軸２７２及び電源線２７７を介して磁気方位計２７４へ電力を供給する。磁気方位計２７４の出力は図示しない処理回路でデジタル処理されて、データ線２７８、回転軸２７３、ブラシ２７９及びデータ線２７０を介して制御部２８へ送られる。
【００２４】
測定部２０には制御部２８が備えられている（図７参照）。
制御部２８から既述のセンサ部２４、傾斜測定部２６、方位測定部２７へ電力が供給され、センサ部２４、傾斜測定部２６及び方位測定部２７の出力が集められる。
制御部２８は通信機能を有し、各種の信号を地上に対して送受信する。制御部２８からの通信線及び電源線はコネクタ部７０を介してロッド７５内を通される。
【００２５】
第３のフォロワ部６０は第２のフォロワ部５０と同様に作用する。即ち、支軸部６９に第３のフォロワ部６０のスライダ６６が遊挿されている。このスライダ６６にリンク部材６１の一端が回転自在に取り付けられている。リンク部材６１の他端はリテーナ部６７へ回転自在に取り付けられる。リテーナ部６７は支軸部６９に固定されている。支軸部６９は円筒形状であり、壁２２とコネクタ部７０との間に固定されており、その中心軸はケーシング１０の中心軸と一致する。
符号６５は圧縮コイルばねであり、リンク機構が立ち上がるように、即ち、接触輪６３が半径方外方へ突出するように、スライダ６６を図示右側へ付勢する。これにより、３つの接触輪６３は常にボーリング孔の周壁に従動することとなる。その結果、第３のフォロワ部６０の中心軸（即ち支軸部６９）がボーリング孔の軸心に一致する。
【００２６】
第３のフォロア部６０において１つの接触輪６３の側壁に、永久磁石８１が均等な回転角をあけて（実施例では９０度）、且つ同一円周上に配置されている。図７の符号８３は磁気センサであり、永久磁石８１からの磁力線の変化を測定して、当該永久磁石８１が通過する毎に磁気センサ８３から出力が制御部２８へ送られる。制御部２８は磁気センサ８３からの出力をカウントし、接触輪６３の回転数を演算する。接触輪６３の半径は既知であるので、演算した回転数より第３のフォロワ部６０の移動距離、ひいては測定装置１の移動距離を演算することができる。
【００２７】
実施例の方向測定装置１によれば、図８に示すとおり、第１のフォロワ部４０の作用により発磁体３８５が常にボーリング孔の軸心位置に維持される。他方平面センサ２４１は、ケーシング１０の中心軸上に維持される。ここに、ボーリング孔Ｂの変曲点に装置１が位置すると、ケーシング１０の中心軸とボーリング孔Ｂの軸心とがずれ、当該ずれが平面センサ２１４に対する発磁体３８５の変位として検出される。
棒状体３５の基端部は自在継手３７で連結されているので、発磁体３８５は図面の垂直方向にも変位し、その変位量は平面センサ２４１で検出できる。
【００２８】
方向測定装置１が所定距離（例えば１ｍ）移動するごとに、発磁体３８５の変位量をプロットすることにより、方向測定装置１の進行の軌跡（即ち、ボーリング孔の三次元的な形状）を特定することができる。
【００２９】
この発明は、上記発明の実施の形態及び実施例の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様もこの発明に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】この発明の実施例の方向測定装置の全体縦断面図である。
【図２】同じく一部縦断面図である。
【図３】同じく部分拡大縦断面図である。
【図４】同じく横断面図である。
【図５】同じく部分拡大縦断面図である。
【図６】同じく部分拡大縦断面図である。
【図７】同じく部分拡大縦断面図である。
【図８】実施例の方向測定装置の作用を説明する図である。
【符号の説明】
【００３１】
１ 方向測定装置、１０ ケーシング、２４ センサ部、３０ 棒状体、４０第１のフォロア部、５０ 第２のフォロア部、６０ 第３のフォロア部
【技術分野】
【０００１】
本発明はボーリング孔内で孔軸方向を測定する方向測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉱物等の地下資源の採掘や地下深部の空間を利用する目的でボーリング孔を穿孔する場合、岩盤の物理状態の影響を受けボーリング孔の掘削方向（孔軸方向）が乱されることがある。このような場合、ボーリング孔を掘削しつつボーリング孔の掘削方向を測定し、測定結果に基づき掘削方向の修正を行う必要がある。従
来、このような掘削方向の測定に用いられる装置として傾斜計、ジャイロコンパス等を内蔵し、掘削機に組込まれて使用される測定装置が種々提案されている（特許文献１、特許文献２参照）。
上記提案されている測定装置は掘削機に内蔵又は取り付けられて使用されるものであり、その位置は掘削機に対して固定される。一方、作業中の掘削機は進行軸に対して回転する構成であり、掘削機が進行軸に対して常に同じ姿勢を保つことはない。したがって、掘削機にその位置が固定された傾斜計や方位計等の測定装置では掘削作業中に測定基準が回転により変動するため正確な測定値が求められず、掘削方向（ボーリング孔の孔軸方向）を正確に把握することができない。掘削方向を正確に把握できなければ、所望の地点を目指したボーリング孔の掘削ができないこととなる。ここで、測定パラメータを増やしてデータの補正を行い測定データの精度を高める方法も提案されているが（特許文献３参照）、データ解析が複雑になることはもとより、測定機器の構成が複雑になること、データの補正による精度の向上には限度があること、装置の製造コスト及び測定コストが増加すること等から好ましいとは言い難い。また、測定パラメータが増えれば当然に使用する機器数が増え、その結果供給する電力を増やさなければならない。供給電力が増大すれば、測定装置と地表に置かれた電源とを太い電力線（有線）を介して結び、電源電圧の降下を少なくするなどの措置が必要となる。かかる太い有線の使用は掘削機の作業性を著しく低下させ、また深いボーリング孔に適用できないといった問題を生じさせる。
【０００３】
そこで本発明者は、ボーリング孔内において測定装置が回転しても、その回転の影響を受けることがないようにするため、測定地点におけるボーリング孔の孔軸の傾斜角で傾斜する傾斜平面を形成する傾斜平面形成手段と、傾斜平面に設置され、この傾斜角を測定する傾斜角測定手段と、水平面を形成する水平面形成手段と、水平面に設置され、孔軸の方位角を測定する方位角測定手段と、を備える方向測定装置を提案している（特許文献４参照）。
【特許文献１】特開昭５２−１０５６１２号公報
【特許文献２】特開平８−２９１６７号公報
【特許文献３】特開平９−１２６７７１号公報
【特許文献４】特開２００２−３１８１１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献４に記載の発明では、傾斜面形成手段として、測定装置の筐体の軸と平行な軸を持つ第１の回転体を筐体内に備え、更に水平面形成手段として、第１の回転体へこれと直交する方向に第２の回転体を設けており、これらが自由回転運動することを前提としている。
ボーリング孔の孔軸が大きく変化する場合には、第１の回転体及び第２の回転体へ充分な力が加わり、それらは確実に回転する。しかしながら、ボーリング孔の孔軸の変化が小さいときには、第１の回転体及び／又は第２の回転体の回転が不十分になるおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明は上記課題を解決すべくなされたものであり、この発明の第１の局面は次のように規定される。
ボーリング孔内へ挿入されるケーシングと、
発磁体と該発磁体の移動を検出する平面センサとを有する変位計とを備え、前記ボーリング孔内で孔軸方向を測定する方向測定装置であって、
前記ケーシングの中心軸上の所定の位置に基端部が揺動可能な状態でかつ片持ちばりの状態で支持される棒状体の自由端に前記発磁体が取り付けられ、該棒状体の自由端側には第１のフォロワ部が配置され、該第１のフォロワ部は前記棒状体から放射状に配置される第１のリンク部材に第１の接触輪が前記ケーシングから突出して配置され、該第１のリンク部材は前記第１の接触輪を前記ケーシングの半径方向外方へ付勢して、前記第１の接触輪を前記ボーリング孔の内壁に従動させ、前記発磁体の基準点を前記ボーリング孔の軸心位置に維持し、
前記平面センサはその基準点が前記ケーシングの中心軸上に維持されている、ことを特徴とするボーリング孔内で孔軸方向を測定する方向測定装置。
【０００６】
このように規定される第１の局面の方向測定装置によれば、第１のフォロワ部により発磁体の基準点がボーリング孔の軸心位置に置かれる。他方、平面センサはその基準点がケーシングの中心軸心上に維持されるので、発磁体の基準点と平面センサの基準点との変位を測定することにより、ボーリング孔の軸の向きを特定することができる。換言すれば、ボーリング孔が曲がっていても（方向が変化していても）ケーシングは直線状態であるので、屈曲部分においてボーリング孔の軸心位置とケーシングの中心軸とは一致しない。これにより、ボーリング孔の軸心位置に基準点が置かれる発磁体とケーシングの中心軸に基準点が置かれる平面センサとの間に変位が生じ、孔軸の曲がりに応じて当該変位量が変化する。これにより、ボーリング孔の孔軸方向を特定することができる。
ここに、第１のフォロワ部の第１の接触輪は第１のリンク部材の付勢力により強制的に孔の周壁を追従する。従って、発磁体の基準点は常に、確実に、孔の軸心上に置かれる。換言すれば、孔軸方向の変化が小さい場合においても、その変化が確実に反映され、平面センサに対し変位が現れる。
【０００７】
この発明の第２の局面は次のように規定される。即ち、
第１の局面の方向測定装置において、前記ケーシングの先端側に第２のフォロワ部が配置され、該第２のフォロア部は前記ケーシングの周方向へ回転自在な第２の回転軸が前記ケーシングと同心的に配置され、該第２の回転軸から放射状に配置される第２のリンク部材に第２の接触輪が該ケーシングから突出して取り付けられ、該第２のリンク部材は前記第２の接触輪を前記ケーシングの半径方向外方へ付勢して、前記第２の接触輪を常に孔の内壁に従動させ、
前記ケーシングの後端側に第３のフォロワ部が配置され、該第３のフォロア部は前記ケーシングの周方向へ回転自在な第３の回転軸が前記ケーシングと同心的に配置され、該第３の回転軸から放射状に配置される第３のリンク部材に第３の接触輪が該ケーシングから突出して取り付けられ、該第３のリンク部材は前記第３の接触輪を前記ケーシングの半径方向外方へ付勢して、前記第３の接触輪を常に孔の内壁に従動させる。
【０００８】
このように規定される第２の局面の方向測定装置によれば、ケーシングの先端と後端にそれぞれ第２のフォロア部と第３のフォロア部とが設けられ、該第２のフォロア部と第３のフォロア部とが設けられる部分においてケーシングの中心軸は孔の軸心位置と一致する。これにより、孔内におけるケーシングの姿勢及びポジションが安定する。よって、平面センサが安定するので発磁体の変位の測定が正確になる。
【０００９】
この発明の第３の局面は次のように規定される。即ち、
第２の局面で規定される報告測定装置において、前記第１のフォロア部は前記第２及び第３のフォロア部の間に形成され、前記棒状体の基端部は前記第２のフォロア部側であって前記ケーシングの軸上の所定の位置に支持されている。
このように規定される第３の局面の方向測定装置によれば、棒状体がケーシングの前側に配置されるので、一定長さのケーシング内において棒状体をできる限り長くすることができる。ケーシングの後端側にはロッドが連結され、このロッドには電源線や信号線が通され、ケーシング内の各種測定機器へ電源を供給し、また測定された信号を地上の制御装置へ伝達する。従って、ケーシング内の後端側へ各種測定機器を配置することが好ましい。その結果、ケーシングの後端側には棒状体を配置するスペースを確保し難い。
平面センサの出力もまた信号線へ供給されるので、発磁体に対して平面センサもケーシングの後端側に配置することが好ましい。その結果、発磁体を備える棒状体の基端部はケーシングの先端側、即ち第２のフォロア部側となる。
棒状体を可及的に長くするためには、その基端部を第２のフォロワ部の位置とすることが好ましい。（この発明の第４の局面参照）。ここに、第２のフォロア部の位置とはケーシングの半径方向において第２のフォロア部と同一平面上若しくはその近傍にあることを指す。
【００１０】
この発明の第５の局面は次のように規定される。即ち、第４の局面に規定の方向測定装置において、前記発磁体及び前記平面センサはその姿勢が重力方向に対して常に維持されている。
このように規定される方向測定装置によれば、発磁体及び平面センサの姿勢が常に重力方向に対して維持されるので、ボーリング孔内を進行するにつれてケーシングが回転しても、その影響を受けずに平面センサに対する発磁体の変位を正確に測定することができる。
【００１１】
この発明の第６の局面は次のように規定される。即ち、第５の局面に規定の方向測定装置において、前記発磁体は第１のフリコ型回転台に固定され、該第１のフリコ型回転台は前記棒状体の自由端にその周方向へ回転可能に取り付けられ（換言すれば、その回転軸が棒状体の軸と一致若しくは平行であり）、
前記平面センサは第２のフリコ型回転台に固定され、該第２のフリコ型回転台は前記ケーシングに対してその周方向へ回転可能に取り付けられている（換言すれば、その回転軸がケーシングの軸と一致もしくは平行である）。
このように規定される第６の局面に規定の方向測定装置によれば、第１及び第２のフリコ型回転台は常にその重り部分が重量方向下向きになる姿勢を取るので、これら第１及び第２のフリコ型回転台に固定される発磁体及び平面センサも重力方向に対して常に一定の姿勢をとる。
【００１２】
この発明の第７の局面は次のように規定される。即ち、第７に規定の方向測定装置において、前記発磁体と前記平面センサとの間には隔壁が配置され、前記平面センサは前記ケーシング内の気密室に収納されている。
平面センサからは電子信号が出力されるので、ボーリング孔内に充満することのある水から有効にシールする必要がある。他方、ケーシング外へ突出するフォロア部が取り付けられる棒状体及びこれを収納するケーシング内をシールすることは不可能である。従って、この発明の第７の局面で規定するように、発磁体と平面センサとの間に隔壁を配置し、平面センサはケーシング内の気密室に収納することが好ましい。
【００１３】
上記において、発磁体には永久磁石を用いることが部品点数削減の見地から好ましい。勿論電磁コイルを使用することも可能である。第１のフォロワ部によりこの発磁体の基準点は常にボーリング孔の軸心位置に存在する。発磁体の基準点は磁力線の最密部分が好ましく、永久磁石ではその重心を採用することができる。
平面センサは磁気検出素子を２次元的に配列したものであり、発磁体からの磁力線を検知して、発磁体の位置の変化を特定する。平面センサの基準点は常にケーシングの中心軸上に位置する。平面センサの基準点には磁気検出素子のアレイの重心点を採用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
この発明の実施例の方向測定装置１を説明する。
図１に実施例の方向測定装置１の縦断面図を示す。図２は、一部破断断面図である。
図１及び図２に示すように、実施例の方向測定装置１は、ケーシング１０、計測部２０、棒状部材３０、第１のフォロワ部４０、第２のフォロワ部５０、第３のフォロワ部６０及びコネクタ部７０を備えてなる。
ケーシング１０は円筒状でありステンレス鋼等により形成される。その先端部は徐々に縮径して円錐状である。後端部にはコネクタ７０が設けられてロッド７５へ連結されている。ケーシング１０のほぼ中央には３つの溝１１がケーシング１０の長さ方向に形成されている。この３つの溝１１はケーシング１０の周方向に均等の間隔を取って配置されている。この溝１１から接触輪４３がケーシングの１０の半径方向外方へ突出する。
【００１５】
測定部２０はケーシング１０において後端側に設けられ、隔壁２１、２２とケーシング１０の周壁とによって気密室２３が形成され、この気密室２３内に平面センサ部２４、傾斜測定部２６、方位測定部２７及び制御部２８が内蔵されている。
棒状部材３０は自在継手部３３、本体部３５、及び発磁部３７を備えている。自在継手部３３は支軸３１に連結されており、本体部３５の一端（基端部）を軸支する。即ち、本体部３５は支軸３１の端部に対して全方向に傾斜可能である。発磁部３７は本体部３５の他端（自由端）に取り付けられている。これら棒状部材３０の各要素につては後で詳述する。
【００１６】
第１のフォロワ部４０は、リンク部４１と接触輪４３とを備えてなる。リンク部４１は圧縮コイルばね４５によりリンクが閉じるように付勢されており、その結果リンク部４１へ回転自在に取り付けられた接触輪４３をケーシング１０の半径方向外方へ付勢する。
第２のフォロア部５０及び第３のフォロア部６０も第１のフォロア部４０と実質的に同一の構成をとる。各フォロア部４０、５０及び６０の詳細については後で詳述する。
【００１７】
以下、図２を４つの部分III, V, VI, VIIに分割し、それぞれを拡大断面図として図３〜図７に示した。
図３はケーシング１０の先端部分の要部拡大図であり、図４はIV-IV指示線断面図である。
図３及び図４に示すように、支軸３１はケーシング１０の先端部１５と支持壁部１６との間に懸架されている。この支軸３１はケーシング１０の中心軸上に配置される。支軸３１には第２のフォロワ部５０のスライダ５６が遊挿されている。このスライダ５６にリンク部材５１の一端が回転自在に取り付けられている。符号５７はリンク部材５１のリテーナであり、支持壁１６に固定される。このリテーナ５７へリンク部材５１の他端が回転自在に取り付けられる。符号５５は圧縮コイルばねであり、リンク機構が立ち上がるように、即ち、接触輪５３が半径方外方へ突出するように、スライダ５６を図示左側へ付勢する。これにより、３つの接触輪５３は常にボーリング孔の周壁に従動することとなる。その結果、第２のフォロワ部５０の中心軸がボーリング孔の軸心に一致する。換言すれば、第２のフォロワ部５０の中心軸部分において、ケーシング１０の中心軸とボーリング孔の軸心とが一致する。
【００１８】
符号３３は自在継手であり、支軸３１と同心的に配置されている。即ち、自在継手３３の中心軸はケーシング１０の軸と一致する。この自在継手３３に棒状部材３０の本端部３５の基端部が連結される。その結果、棒状部材の本体部３５がケーシング１０の軸上の位置に回転かつ揺動可能な状態で、かつ片持ちはりの状態で支持される。
【００１９】
図５に示すように、本体部３５は大径円筒状の基部３５１と小径な支軸部３５２を備えてなる。基部３５１の図示右端が自在継手３３へ連結されている。支軸部３５２の自由端には発磁部３７が連結されており、その周縁に第１のフォロワ部４０が同心的に取り付けられている。
発磁部３７はカップ状の筐体部３７１を備え、この筐体部３７１の開口部が支軸部３５２の自由端大径部位（リテーナ部３５３）へ気密に嵌合される。筐体部３７１には一対の支持壁３７２及び３７３が形成されている。
符号３８０は第１のフリコ型回転台であり、その回転軸３８１が筐体部３７１の支持壁３７２、３７３に回転自在に支持されている。この回転軸３８１は基部３８３より偏芯して突出している。これにより、基部３８３の大面積部分（重り部）が常に重力線方向を向くこととなる。符号３８５は永久磁石からなる発磁体であり、回転軸３８１と同一軸線上に配置される。回転軸３８１、発磁体３８５及び棒状部材３５（特に支軸部３５２）は同一軸線上に配置されることが好ましい。
【００２０】
ここで、棒状部材３５は片持ちはりの状態であるので、支軸部３５２はケーシング１０の中心軸と必ずしも一致しない。ボーリング孔が曲がっていると、その曲率に応じて支軸部３５はケーシング１０の中心軸からずれる。
ここに、発磁体３８５は支軸部３５２と同心的に配置されているので、発磁体３８５もボーリング孔の軸心位置にあり、ボーリング孔が曲がっていると発磁体も３８５もケーシング１０の中心軸からずれることとなる。
この実施例では、発磁体３８５の基準点（平面センサの測定対象となる点）としてその中心点を採用した。この基準点は支軸部３５２、更には回転軸３８１と同軸上となる。勿論、基準点を任意に設定し、補正により平面センサに対する変位量を特定することができる。
【００２１】
発磁体３８５へ対向するようにセンサ部２４が配置される。センサ部２４は平面センサ２４１とその筐体２４３を備えてなる。平面センサ２４１は磁気感応素子を二次元的に配列してなり、発磁体３８５の基準点の変位を高い精度で検出することができる。この実施例では平面センサ２４１の中心をその基準点としてこれをケーシング１０の中心軸線上に位置させ、当該基準点と発磁体２８５の基準点が対向する点との距離及び方向を検出し、ボーリング孔の孔軸方向を特定する。
平面センサ２４１は筐体２４３の前壁に固定され、筐体２４３は回転軸２４５を介して第２のフリコ型回転台２５１に結合される。第２のフリコ型回転台２５１の両端には回転軸２４５、２５３が設けられている。各回転軸２４５、２５３はフリコ型回転台２５１の重心から偏芯しており、かつケーシング１０の中心軸上に配置されている。これにより、第２のフリコ型回転台２５１は、ケーシング１０の回転の如何に拘わらず、その上面を常に重力方向上向きにした姿勢をとる。その結果、平面センサ２４１も常にその上辺を重力方向上向きにした姿勢をとる。また、第２のフリコ型回転台２５１の上面にはセンサ基板２５４が設けられている。平面センサ２４１からの信号線２４７はこのセンサ基板２５４へ連結され、平面センサ２４１のアナログ出力がその処理回路によりデジタル化される。処理されたデータはデータ線２５７、回転軸２５３、ブラシ２５８及びデータ線２５９を介して制御部２８へ送られる。制御部２８は得られたデータをそのメモリに保存したり地上へ送信したりする。
図中の符号２５５はブラシであり、電源線２５６から供給される電力を基板２５４へ供給する。電源線２５６は制御部２８へ連結されている。
【００２２】
測定部２０には、図６に示すとおり、傾斜測定部２６が備えられている。
傾斜測定部２６は第３のフリコ型回転台２６１を備える。この第３のフリコ型回転台２６１の両端には回転軸２６２、２６３が設けられている。各回転軸２６２、２６３は第３のフリコ型回転台２６１の重心から偏芯しており、かつケーシング１０の中心軸上に配置されている。これにより、第３のフリコ型回転台２６１は、ケーシング１０の回転の如何に拘わらず、その上面を常に重力方向上向きにした姿勢をとる。第３のフリコ型回転台２６１の上面には汎用的な傾斜計２６４が配設されており、この傾斜計２６４の姿勢も常に安定することとなる。第３のフリコ型回転台２６１には傾斜計２６４の出力をデジタル化する処理回路（図示せず）も備えられている。図中の符号２６５は制御部２８から連結される電源線であり、ブラシ２６６、回転軸２６２及び電源線２６７を介して傾斜計２６４へ電力を供給する。傾斜計２６４の出力は図示しない処理回路でデジタル処理されて、データ線２６８、回転軸２６３、ブラシ２６９及びデータ線２６０を介して制御部２８へ送られる。
【００２３】
測定部２０にはまた方位測定部２７が備えられている。
方位測定部２７は第４のフリコ型回転台２７１を備える。この第４のフリコ型回転台２７１の両端には回転軸２７２、２７３が設けられている。各回転軸２７２、２７３は第４のフリコ型回転台２７１の重心から偏芯しており、かつケーシング１０の中心軸上に配置されている。これにより、第４のフリコ型回転台２７１は、ケーシング１０の回転の如何に拘わらず、その上面を常に重力方向上向きにした姿勢をとる。第４のフリコ型回転台２７１の上面には汎用的な磁気方位系２７４が配設されており、この傾斜計２７４の姿勢も常に安定することとなる。第４のフリコ型回転台２７１には傾斜計２７４の出力をデジタル化する処理回路（図示せず）も備えられている。図中の符号２７５は制御部２８から連結される電源線であり、ブラシ２７６、回転軸２７２及び電源線２７７を介して磁気方位計２７４へ電力を供給する。磁気方位計２７４の出力は図示しない処理回路でデジタル処理されて、データ線２７８、回転軸２７３、ブラシ２７９及びデータ線２７０を介して制御部２８へ送られる。
【００２４】
測定部２０には制御部２８が備えられている（図７参照）。
制御部２８から既述のセンサ部２４、傾斜測定部２６、方位測定部２７へ電力が供給され、センサ部２４、傾斜測定部２６及び方位測定部２７の出力が集められる。
制御部２８は通信機能を有し、各種の信号を地上に対して送受信する。制御部２８からの通信線及び電源線はコネクタ部７０を介してロッド７５内を通される。
【００２５】
第３のフォロワ部６０は第２のフォロワ部５０と同様に作用する。即ち、支軸部６９に第３のフォロワ部６０のスライダ６６が遊挿されている。このスライダ６６にリンク部材６１の一端が回転自在に取り付けられている。リンク部材６１の他端はリテーナ部６７へ回転自在に取り付けられる。リテーナ部６７は支軸部６９に固定されている。支軸部６９は円筒形状であり、壁２２とコネクタ部７０との間に固定されており、その中心軸はケーシング１０の中心軸と一致する。
符号６５は圧縮コイルばねであり、リンク機構が立ち上がるように、即ち、接触輪６３が半径方外方へ突出するように、スライダ６６を図示右側へ付勢する。これにより、３つの接触輪６３は常にボーリング孔の周壁に従動することとなる。その結果、第３のフォロワ部６０の中心軸（即ち支軸部６９）がボーリング孔の軸心に一致する。
【００２６】
第３のフォロア部６０において１つの接触輪６３の側壁に、永久磁石８１が均等な回転角をあけて（実施例では９０度）、且つ同一円周上に配置されている。図７の符号８３は磁気センサであり、永久磁石８１からの磁力線の変化を測定して、当該永久磁石８１が通過する毎に磁気センサ８３から出力が制御部２８へ送られる。制御部２８は磁気センサ８３からの出力をカウントし、接触輪６３の回転数を演算する。接触輪６３の半径は既知であるので、演算した回転数より第３のフォロワ部６０の移動距離、ひいては測定装置１の移動距離を演算することができる。
【００２７】
実施例の方向測定装置１によれば、図８に示すとおり、第１のフォロワ部４０の作用により発磁体３８５が常にボーリング孔の軸心位置に維持される。他方平面センサ２４１は、ケーシング１０の中心軸上に維持される。ここに、ボーリング孔Ｂの変曲点に装置１が位置すると、ケーシング１０の中心軸とボーリング孔Ｂの軸心とがずれ、当該ずれが平面センサ２１４に対する発磁体３８５の変位として検出される。
棒状体３５の基端部は自在継手３７で連結されているので、発磁体３８５は図面の垂直方向にも変位し、その変位量は平面センサ２４１で検出できる。
【００２８】
方向測定装置１が所定距離（例えば１ｍ）移動するごとに、発磁体３８５の変位量をプロットすることにより、方向測定装置１の進行の軌跡（即ち、ボーリング孔の三次元的な形状）を特定することができる。
【００２９】
この発明は、上記発明の実施の形態及び実施例の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様もこの発明に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】この発明の実施例の方向測定装置の全体縦断面図である。
【図２】同じく一部縦断面図である。
【図３】同じく部分拡大縦断面図である。
【図４】同じく横断面図である。
【図５】同じく部分拡大縦断面図である。
【図６】同じく部分拡大縦断面図である。
【図７】同じく部分拡大縦断面図である。
【図８】実施例の方向測定装置の作用を説明する図である。
【符号の説明】
【００３１】
１ 方向測定装置、１０ ケーシング、２４ センサ部、３０ 棒状体、４０第１のフォロア部、５０ 第２のフォロア部、６０ 第３のフォロア部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボーリング孔内へ挿入されるケーシングと、
発磁体と該発磁体の移動を検出する平面センサとを有する変位計とを備え、前記ボーリング孔内で孔軸方向を測定する方向測定装置であって、
前記ケーシングの中心軸上の所定の位置に基端部が揺動可能な状態でかつ片持ちばりの状態で支持される棒状体の自由端に前記発磁体が取り付けられ、該棒状体の自由端側には第１のフォロワ部が配置され、該第１のフォロワ部は前記棒状体から放射状に配置される第１のリンク部材に第１の接触輪が前記ケーシングから突出して配置され、該第１のリンク部材は前記第１の接触輪を前記ケーシングの半径方向外方へ付勢して、前記第１の接触輪を前記ボーリング孔の内壁に従動させ、前記発磁体の基準点を前記ボーリング孔の軸心位置に維持し、
前記平面センサはその基準点が前記ケーシングの中心軸上に維持されている、ことを特徴とするボーリング孔内で孔軸方向を測定する方向測定装置。
【請求項２】
前記ケーシングの先端側に第２のフォロワ部が配置され、該第２のフォロア部は前記ケーシングの周方向へ回転自在な第２の回転軸が前記ケーシングと同心的に配置され、該第２の回転軸から放射状に配置される第２のリンク部材に第２の接触輪が該ケーシングから突出して取り付けられ、該第２のリンク部材は前記第２の接触輪を前記ケーシングの半径方向外方へ付勢して、前記第２の接触輪を常に孔の内壁に従動させ、
前記ケーシングの後端側に第３のフォロワ部が配置され、該第３のフォロア部は前記ケーシングの周方向へ回転自在な第３の回転軸が前記ケーシングと同心的に配置され、該第３の回転軸から放射状に配置される第３のリンク部材に第３の接触輪が該ケーシングから突出して取り付けられ、該第３のリンク部材は前記第３の接触輪を前記ケーシングの半径方向外方へ付勢して、前記第３の接触輪を常に孔の内壁に従動させる、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記第１のフォロア部は前記第２及び第３のフォロア部の間に形成され、前記棒状体の基端部は前記第２のフォロア部側であって前記ケーシングの軸上の所定の位置に支持されている、ことを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記棒状体の基端部は前記第２のフォロア部の位置にある、ことを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記発磁体及び前記平面センサはその姿勢が重力方向に対して常に維持されている、ことを特徴とする請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記発磁体は第１のフリコ型回転台に固定され、該第１のフリコ型回転台は前記棒状体の自由端にその周方向へ回転可能に取り付けられ、
前記平面センサは第２のフリコ型回転台に固定され、該第２のフリコ型回転台は前記ケーシングに対してその周方向へ回転可能に取り付けられている、ことを特徴とする請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記発磁体と前記平面センサとの間には隔壁が配置され、前記平面センサは前記ケーシング内の気密室に収納されている、ことを特徴とする請求項６に記載の装置。
【請求項１】
ボーリング孔内へ挿入されるケーシングと、
発磁体と該発磁体の移動を検出する平面センサとを有する変位計とを備え、前記ボーリング孔内で孔軸方向を測定する方向測定装置であって、
前記ケーシングの中心軸上の所定の位置に基端部が揺動可能な状態でかつ片持ちばりの状態で支持される棒状体の自由端に前記発磁体が取り付けられ、該棒状体の自由端側には第１のフォロワ部が配置され、該第１のフォロワ部は前記棒状体から放射状に配置される第１のリンク部材に第１の接触輪が前記ケーシングから突出して配置され、該第１のリンク部材は前記第１の接触輪を前記ケーシングの半径方向外方へ付勢して、前記第１の接触輪を前記ボーリング孔の内壁に従動させ、前記発磁体の基準点を前記ボーリング孔の軸心位置に維持し、
前記平面センサはその基準点が前記ケーシングの中心軸上に維持されている、ことを特徴とするボーリング孔内で孔軸方向を測定する方向測定装置。
【請求項２】
前記ケーシングの先端側に第２のフォロワ部が配置され、該第２のフォロア部は前記ケーシングの周方向へ回転自在な第２の回転軸が前記ケーシングと同心的に配置され、該第２の回転軸から放射状に配置される第２のリンク部材に第２の接触輪が該ケーシングから突出して取り付けられ、該第２のリンク部材は前記第２の接触輪を前記ケーシングの半径方向外方へ付勢して、前記第２の接触輪を常に孔の内壁に従動させ、
前記ケーシングの後端側に第３のフォロワ部が配置され、該第３のフォロア部は前記ケーシングの周方向へ回転自在な第３の回転軸が前記ケーシングと同心的に配置され、該第３の回転軸から放射状に配置される第３のリンク部材に第３の接触輪が該ケーシングから突出して取り付けられ、該第３のリンク部材は前記第３の接触輪を前記ケーシングの半径方向外方へ付勢して、前記第３の接触輪を常に孔の内壁に従動させる、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記第１のフォロア部は前記第２及び第３のフォロア部の間に形成され、前記棒状体の基端部は前記第２のフォロア部側であって前記ケーシングの軸上の所定の位置に支持されている、ことを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記棒状体の基端部は前記第２のフォロア部の位置にある、ことを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記発磁体及び前記平面センサはその姿勢が重力方向に対して常に維持されている、ことを特徴とする請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記発磁体は第１のフリコ型回転台に固定され、該第１のフリコ型回転台は前記棒状体の自由端にその周方向へ回転可能に取り付けられ、
前記平面センサは第２のフリコ型回転台に固定され、該第２のフリコ型回転台は前記ケーシングに対してその周方向へ回転可能に取り付けられている、ことを特徴とする請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記発磁体と前記平面センサとの間には隔壁が配置され、前記平面センサは前記ケーシング内の気密室に収納されている、ことを特徴とする請求項６に記載の装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００９−２２９０８８（Ｐ２００９−２２９０８８Ａ）
【公開日】平成２１年１０月８日（２００９．１０．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−７１３３０（Ｐ２００８−７１３３０）
【出願日】平成２０年３月１９日（２００８．３．１９）
【特許番号】特許第４２０６５０２号（Ｐ４２０６５０２）
【特許公報発行日】平成２１年１月１４日（２００９．１．１４）
【出願人】（８０５００００１８）財団法人名古屋産業科学研究所 (55)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月８日（２００９．１０．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月１９日（２００８．３．１９）
【特許番号】特許第４２０６５０２号（Ｐ４２０６５０２）
【特許公報発行日】平成２１年１月１４日（２００９．１．１４）
【出願人】（８０５００００１８）財団法人名古屋産業科学研究所 (55)
【Ｆターム（参考）】
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