JP5376995B2 - 推進工法用測量ロボット装置 - Google Patents

Description

本発明は、硬質塩化ビニル管等の埋設管を推進工法で地中に直接埋設する掘進機の推進方向を測量するための推進工法用測量ロボット装置に関するものである。

従来、地中に下水道の管路や他の管路を埋設する工法として、先導する掘進機に後続させて埋設管を埋設する推進工法が知られている。この推進工法は、図１３の推進工法を模式的に示す平面図のように、埋設すべき管路の予定埋設線上に発進立坑２０１と到達立坑２０２とを構築し、発進立坑２０１に設置した元押装置２０３によって埋設管２０４に推進力を与え、この埋設管２０４を介して掘進機２０５に推進力を伝達して地中２０７を推進させるものである。そして、掘進機２０５を到達立坑２０２まで推進させることにより、発進立坑２０１と到達立坑２０２との間に連続する埋設管２０４を直接的に埋設して管路を形成している。

上記管路を構成する埋設管としては、２００ｍｍ〜４００ｍｍ程度の直径のコンクリート管や硬質塩化ビニル管等が一般的に採用されているが、例えば、直径が３００ｍｍ程度の小径管の場合には、製作上の関係や耐食性等から硬質塩化ビニル管（この明細書及び特許請求の範囲では、単に「塩ビ管」ともいう）等の合成樹脂管が多く採用されている。

例えば、近年、合成樹脂管として多く採用されている塩ビ管を例に説明すると、この塩ビ管を埋設する場合には、塩ビ管によって伝達し得る推進力が小さいため、上記図１３に示すように、塩ビ管２０４には掘進機２０５を推進するための推進力が直接伝達しないように、塩ビ管２０４の内部に掘進機２０５へ推進力を伝達するための金属製インナー管２０６を挿通し、このインナー管２０６を介して掘進機２０５に推進力を伝達するようにしている。この場合、塩ビ管２０４への推力伝達は、発進立坑２０１に設けられた元押装置２０３によって行われる。

一方、このような塩ビ管の推進工法では、所定長さの塩ビ管の推進が終了する毎に発進立坑に設けられた元押装置と埋設した塩ビ管との間に新たな塩ビ管が接続され、この塩ビ管の内部に新たなインナー管が配置されると共に、先導する掘進機に動力を伝える動力線や制御信号を伝送する信号線や、掘進機から地中との間に滑材を注入する滑材供給管等、各種線類や管類が配置されて接続される。また、泥水工法の掘進機を採用した場合には、上記線類や管類に加えて送泥管や排泥管等の管が配置されて接続される。

しかも、掘進機を常に正しい方向へ推進させるためには、掘進機の推進位置を測量して予定埋設線上を推進するように掘進機を制御しなければならない。この測量は、上記したような小径管の場合には、埋設管の内部空間を利用して発進立坑から掘進機の位置を正確に測量する必要がある。

なお、この種の先行技術として、軌道に一定間隔で標識を設置し、距離計測手段・方位計測手段・データ記憶用メモリ・一定時間導出用タイマ・位置算出手段・標識通過検知手段、及び標識通過検知手段で上記標識が検知される毎に、位置座標の算出結果を予め定める算式で補正して移動体の位置座標を算出する標識位置算出手段とを有する位置計測装置を搭載した移動体を、この移動体に搭載した電池で駆動するモータによって上記軌道に設けたレールユニットの軌間距離保って一定の範囲まで曲るレール上を走行させ、曲線区間を含む経路を走行する移動体であっても位置を精度よく計測できるようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。

また、他の先行技術として、発進立坑側の巻取装置と掘進機側の巻取装置でそれぞれに牽引される測量台車に、超小型ジャイロ・反射鏡・プリズム・光電スイッチを搭載し、衝撃吸収構造の車輪で管路内に支持して上記巻取装置で牽引させることにより測量台車の３次元座標を計測し、その計測データを測量ジャイロ台車に接続された外部のパソコンに伝達して小口径曲線を計測するようにした測量ロボット台車もある（例えば、特許文献２参照）。

特許第３４４７４８０号公報 特許第３９４３０５０号公報

ところで、近年、下水道管等の塩ビ管（合成樹脂管）を埋設する環境としては、地上の制約や周辺の交通事情に与える影響を極力小さくすること、及び発進・到達立坑の築造コストを低減させるために、立坑を設ける間隔を広げたいという要望がある。そして、その対応策として、例えば、２００ｍ程度の長距離推進工法の開発が、業界の高いニーズとなっている。しかも、地上の制約等から発進立坑と到達立坑との間で曲進させて塩ビ管を埋設したいという要望もある。

しかしながら、上記塩ビ管を２００ｍ近く埋設しようとした場合、長距離掘進に対応した送排泥管等の管類、電気配線等の電線類等、多くの構成を狭い塩ビ管の内部に設置する必要があると共に、掘進機の推進方向が予定埋設線からズレないように掘進機の位置を正確に測量しなければならないが、狭い塩ビ管の内部空間にこれらの構成を配置しつつ正確に測量が行えるようにするのは難しい。特に、小口径の塩ビ管を長距離に曲線施工する場合に、曲進させる掘進機の位置を正確に測量して推進方向を予定埋設線に一致させることができるような装置はない。

しかも、推進工法の場合には、塩ビ管の地中への埋設が完了すると内部のインナー管及び管類、電線類等は全て発進立坑方向に回収されるが、インナー管及び管類、電線類等を回収可能な構造にすると共に、そのインナー管を利用して曲線施工した場合でも正確に測量できるような装置はない。

なお、上記特許文献１の場合には、２本のレール間の軌間距離を保って一定の範囲まで曲るレールを有するレールユニットが必要であり、多くの設備費用を要する。しかも、走行モータや電池を方位計測手段であるジャイロ等と同一の移動体に搭載しているため、移動体が大きくなり、小径断面を掘削する掘進機の測量には採用できない。

また、上記特許文献２では、発進立坑側の巻取装置と掘進機側の巻取装置の牽引力の影響を受けて、測量ロボット台車が蛇行、またはある角度を持って平行移動したりする場合があり、その場合には測量精度が落ちる。しかも、矩形の屈折した走行管の中を走行するため、屈折箇所で衝撃吸収構造の車輪がその衝撃を吸収するダンパー移動分の隙間で走行管の中で蛇行して測量精度が落ちる場合がある。

そこで、本発明は、埋設管を地中に直接埋設する推進工法で、掘進機を曲線推進させた路線でも安定して測量することができる低コストの推進工法用測量ロボット装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、埋設管の内部に、軸方向に貫通する空間を有するインナー管を挿通し、発進立坑に設置した元押装置で掘進機に推進力を与えて掘削した地中に前記埋設管を埋設して管路を形成する推進工法における測量ロボット装置であって、前記インナー管の貫通する空間を自走する起動台車と、該起動台車に連なって前記インナー管の空間の軸方向に敷設した少なくとも１本のレールに沿って走行する測量ジャイロ台車とを備え、該起動台車と測量ジャイロ台車とは屈曲可能に連結され、前記起動台車は、自走して前記測量ジャイロ台車を牽引する駆動機と、距離計測器と、起動台車制御器とを有し、前記測量ジャイロ台車は、ジャイロと、該ジャイロのジャイロデータ収集記憶機能とを有していることを特徴とする。これにより、自走する起動台車と測量ジャイロ台車とを分離して小型化すると共に連結して走行させることにより、小さい断面の走行路でも使用でき、小径断面の路線（トンネル）の測量にも適用可能とすることができる。しかも、インナー管の軸方向に連なる少なくとも１本のレールによって測量ジャイロ台車のローリングを抑止することができるので、測量ジャイロ台車が測量始点から測量終点に停止するまでの距離と方位角を正確に計測して記憶することができ、掘進機の位置を正確に測量することが可能となる。

また、前記起動台車と測量ジャイロ台車は、水平方向及び垂直方向に屈曲可能な連結部で連結されていてもよい。このようにすれば、起動台車と測量ジャイロ台車とが屈曲可能な連結部で屈曲し、水平方向の曲線路線であって、垂直方向に緩い傾斜を持たせた路線でも安定して測量することができる。

さらに、前記測量ジャイロ台車は、前記収集記憶したジャイロデータの通信機能を有していてもよい。このようにすれば、測量始点から測量終点までの複数のジャイロデータを測量ジャイロ台車で記憶し、測量ジャイロ台車が発進立坑に戻った後でジャイロデータを検証するようにでき、ジャイロデータの処理を容易に行うことができる。

また、前記起動台車の駆動機は、少なくとも２輪の駆動車輪を有し、前記距離計測器は、１輪の計測車輪を有していてもよい。このようにすれば、起動台車を走行させる力は２輪の駆動車輪で確実に伝えることができると共に、距離計測器（例えば、エンコーダ）を取付けた計測車輪を１輪とすることにより、計測車輪がスリップし難いようにして距離計測器の計測精度をより安定させることができる。

さらに、前記測量ジャイロ台車は、後端部にレスキューホールを有していてもよい。このようにすれば、起動台車又は測量ジャイロ台車に何かのトラブルが生じて帰還できない場合、例えば、後端に牽引紐を有し、先端にレスキューホール係止具（フック）及びカメラを有した、別の自走起動台車を走らせて、レスキューホール係止具を測量ジャイロ台車のレスキューホールに引っ掛けて牽引紐で発進立坑方向へトラブルが生じた台車を回収することができる。

本発明によれば、埋設管を地中に直接埋設する推進工法において、インナー管の内部空間を利用して曲線推進時でも掘進機の位置を正確に測量することが可能となる。

本発明に係る測量ロボット装置を用いる一実施形態の推進工法用測量装置における掘進機側を示す軸方向の断面図である。 図１に示すII−II断面図である。 図１に示す推進工法用測量装置の掘進機側に続く構成を示す軸方向の断面図である。 図３に示すIV−IV断面図である。 図１に示す推進工法用測量装置の発進立坑側における軸方向の断面図である。 図１の推進工法用測量装置における起動台車収納固定管を示す軸方向の断面図である。 図１の推進工法用測量装置における起動台車収納中折管を示す軸方向の断面図である。 本発明の一実施の形態に係る推進工法用測量ロボット装置を一部断面した側面図である。 図８に示すIX−IX断面図である。 図８に示すX−X断面図である。 (a) は、図８に示すXIa−XIa断面図であり、(b) は、XIb矢視図である。 図１に示す推進工法用測量装置によって測量する掘進機の曲進状態を模式的に示す平面図である。 従来の推進工法を模式的に示す平面図である。

以下、本発明の一実施の形態を図面に基づいて説明する。以下の説明でも、埋設管として塩ビ管を例にし、掘進機は泥水式を例にして、図の右方向を発進立坑方向とした例を説明する。また、この明細書及び特許請求の範囲の書類中では、掘進機が掘進する進行方向を前側、後方向を後側ともいう。なお、上述した図１３に示す構成と同一の構成には、同一符号を付して説明する。

図１は、本発明に係る測量ロボット装置を用いる一実施形態の推進工法用測量装置における掘進機側を示す軸方向の断面図であり、図２は、図１に示すII−II断面図、図３は、図１に示す推進工法用測量装置の掘進機側に続く構成を示す軸方向の断面図、図４は、図３に示すIV−IV断面図、図５は、図１に示す推進工法用測量装置の発進立坑側における軸方向の断面図、図６は、図１の推進工法用測量装置における起動台車収納固定管を示す軸方向の断面図、図７は、図１の推進工法用測量装置における起動台車収納中折管を示す軸方向の断面図である。これらの図面に基いて、まず本発明に係る測量ロボット装置を用いる推進工法用測量装置を説明する。

図１に示すように、推進工法用測量装置１は、掘進機２０５の後方（発進立坑方向）に連なるように配設された、起動台車収納管２と、ステーション管５と、アダプター管６とを備えている。上記起動台車収納管２は、上記掘進機２０５側に位置する起動台車収納固定管３と、上記ステーション管５側に位置する起動台車収納中折管４とを具備している。これらの管は、ボルトによって連結されている。また、上記アダプター管６の後端部に先頭インナー管７が連結され、この先頭インナー管７の後方には所定長さのインナー管８が連結されている。このインナー管８を内部に配置するようにして塩ビ管９がアダプター管６の管部６ａの後方に接続され、これらが一体的に地中２０７を推進させられる。

そして、上記インナー管８は矩形断面の中空管で形成され、そのインナー管８の軸方向に貫通する空間１０と、このインナー管８の前方に連結された先頭インナー管７、アダプター管６、ステーション管５、及び起動台車収納管２に連なる空間１１とを、自走する起動台車７１と、この起動台車７１に連なる測量ジャイロ台車７６とを備えた測量ロボット装置７０が走行するようになっている。この明細書及び特許請求の範囲の書類中では、空間１０，１１を「走行路１０，１１」ともいう。

上記起動台車収納固定管３は、起動台車７１の収納スペースを有し、上記ステーション管５は、測量ジャイロ台車７６の収納スペースを有している。このステーション管５が、掘進機２０５側の測量終点となっており、このステーション管５の測量ジャイロ台車７６停止位置から掘進機２０５の先端までの距離は予め設定されている。また、アダプター管６、先頭インナー管７は、後方のインナー管８から伝達される推進力を、掘進機２０５側に効率良く伝達するために設けられていると共に、一点鎖線で示す垂直方向の軸２６に対して前後で水平方向に屈曲可能としている。この軸２６によって屈曲可能となった屈曲部２５により、掘進機２０５の曲線推進に対応してインナー管７，８の連結部分で水平方向に屈曲するようにしている。

上記起動台車７１と測量ジャイロ台車７６とは、水平方向及び垂直方向に屈曲可能な連結部９０で連結されており、図２に示すように、空間１１の幅方向中央部の下部に敷設された、レール１２に沿って走行するようになっている。図１に示すように、このレール１２は、上記インナー管８から起動台車収納管２まで軸方向に連なるように敷設されている。このレール１２は、両台車７１，７６の走行用と台車蛇行防止用とを兼ねており、空間１０，１１の幅方向中央下部に１本が軸方向に連なるように敷設されている。このように１本のレール１２とすることにより、曲線施工時に上記軸２６の部分で屈折しても変位が少ないようにしている。このレール１２に沿って起動台車７１と測量ジャイロ台車７６とが発進立坑２０１から起動台車収納管２及びステーション管５まで走行して戻ることで測量するようになっている。

図３に示すように、上記インナー管８の後方に連結されるインナー管として、上記インナー管８と同一の標準インナー管８と、塩ビ管９が受ける推進抵抗力を所定間隔で受けるプッシャー１５が設けられたプッシャーインナー管１６と、塩ビ管９と地中２０７の間に滑材を供給する滑材注入管２０が設けられた滑材インナー管２１とが備えられている。

上記プッシャーインナー管１６は、プッシャー１５をインナー管８側から径方向に突出／格納させるプッシャー出入機構１７によって塩ビ管９に向けて突出させられて、塩ビ管９と係合している。このプッシャー１５は、プッシャーインナー管１６の上下部に設けられている。このプッシャー出入機構１７は、プッシャー１５を突出／格納させる揺動レバー１８と、この揺動レバー１８を揺動させるプルロッド１９とを有している。このプルロッド１９を発進立坑方向へ引くことにより、揺動レバー１８がプッシャー１５を径方向内方へ移動させて格納するようになっている。

上記プッシャー１５は、複数の塩ビ管９を推進させるための推進力が塩ビ管９の許容推進力を超えない位置に備えられ、塩ビ管９の推進に要する推進力を塩ビ管９だけで伝えるのではなく、そのプッシャー１５から前方に位置する塩ビ管９の推進力はインナー管８で負荷し、ある長さ単位で塩ビ管９が負荷する推進力を塩ビ管９の許容推進力の範囲に限定して、それ以上の推進力はインナー管８に負荷させて長距離の推進ができるようにしている。これにより、塩ビ管９が低強度であることによって限定されていた施工距離を、高強度であるインナー管８の許容推進力による施工距離まで伸ばすことを可能としている。

また、上記滑材インナー管２１は、滑材注入管２０をインナー管８側から径方向に突出／格納させる滑材注入管出入機構２２によって塩ビ管９に向けて突出させて塩ビ管９の所定位置から地中へ滑材を注入することができるようになっている。この滑材注入管２０は、滑材インナー管２１の上部に設けられている。この滑材注入管出入機構２２は、滑材注入管２０を突出／格納させる揺動レバー２３と、この揺動レバー２３を揺動させるプルロッド２４とを有している。このプルロッド２４を発進立坑方向へ引くことにより、揺動レバー２３が滑材注入管２０を径方向内方へ移動させて格納するようになっている。このプルロッド２４は、上記プルロッド１９と連結されている。滑材注入管２０は、例えば、塩ビ管９を１００ｍ程度推進させた位置に設けられ、この滑材注入管２０から滑材を塩ビ管９と地中２０７との間に供給することによって推進抵抗を軽減させて、１００ｍ以上の長距離推進が行えるようにしている。

このような構成により、プルロッド１９，２４を発進立坑方向に引くことで、揺動レバー１８，２３を介してプッシャー１５と滑材注入管２０とを突出状態から径方向内方に格納して塩ビ管９の内面と干渉しない位置まで格納すれば、インナー管８，１６，２１と共にプッシャー１５及び滑材注入管２０を発進立坑方向に回収することができるようになっている。

さらに、これらのインナー管８，１６，２１の連結部分も、屈曲可能な屈曲部２５となっており、図に一点鎖線で示す垂直方向の軸２６に対して前後のインナー管８（１６，２１）の連結部分が水平方向に屈曲可能となっている。

また、これらのインナー管８，１６，２１には、屈曲部２５の前方に、インナー管８，１６，２１から半径方向に突出する支持ローラ２７が設けられている。この支持ローラ２７は、図４に示すように、インナー管１６（８，２１）の後部を塩ビ管９の内面で支持するように上記屈曲部２５の近傍の前方に１箇所設けられている。この例では、インナー管１６（８，２１）の上下位置の左右角部に支持ローラ２７が斜めに対向配置されている。このように支持ローラ２７を配置することにより、塩ビ管９を介して地中２０７に反力を受ける機能と、インナー管１６（８，２１）を発進立坑方向に引き戻す時に接触抵抗を軽減させる車輪の機能とを兼ねさせている。この支持ローラ２７と塩ビ管９の内面との間には、スムーズな移動ができる所定の隙間が設けられており、インナー管１６（８，２１）を発進立坑方向へ回収する時にスムーズに回収できるようにしている。

さらに、インナー管１６（８，２１）の中心部の空間１０を測量エリアとすることにより、これらのインナー管８，１６，２１の全周任意の箇所に各種配管・配線等を設置できるようにしている。この実施の形態ではインナー管１６（８，２１）の側面と塩ビ管９の内面との間に管支持金具２８が設けられ、この管支持金具２８の上部に送水管２９ａ、排水管２９ｂ、伝送管３０ａ、電力線３０ｂ、滑材管３１等が配設されている。また、送泥管３３と排泥管３２が管支持金具２８の下方に配設されている。

図５に示すように、発進立坑２０１には元押装置２０３が設置されており、この元押装置２０３でインナー管２１（８，１６）を介して掘進機２０５（図１）に推進力が伝達される。この推進力は、上記プッシャーインナー管１６のプッシャー１５を介して塩ビ管９にも伝達される（図３）。

また、発進立坑２０１内には、測量時に上記測量ジャイロ台車７６の測量始点となるランチャー３５が備えられている。このランチャー３５は、上方が開放した測量ジャイロ台車７６の収納スペースが確保され、測量ジャイロ台車７６の基点検知機構３６と、台車衝突緩衝機構４１とを有している。

上記基点検知機構３６は、プリズム３７とトランシット３８と測量ジャイロ台車７６の後端に設けられたミラー３９とを有しており、トランシット３８によってプリズム３７と測量ジャイロ台車７６のミラー３９に反射した反射光４０を確認して測量ジャイロ台車７６の位置を実測することによって測量始点（測量基点）を設定するものである。

また、上記台車衝突緩衝機構４１は、ランチャー３５の後端部にショックアブソーバ４２を有し、測量ジャイロ台車７６を後進させてこのショックアブソーバ４２に当接した時の衝撃を緩和するようになっている。このショックアブソーバ４２に測量ジャイロ台車７６の後端を当接させた位置が上記測量始点となる。

さらに、ランチャー３５は、上記測量ジャイロ台車７６の後端部を、測量始点設定時の位置決め部となるショックアブソーバ４２で支持した状態で、この測量ジャイロ台車７６と上記起動台車７１との連結部９０が位置する部分に、垂直方向に多少の変位が可能な屈折部４５を有している。この屈折部４５は、上記インナー管２１（８，１６）の後端に連結されるランチャー本体前部４６と、上記台車衝突緩衝機構４１を後端に設けたランチャー本体後部４７とを蝶番４８で連結したものであり、垂直方向の屈折を可能としている。

これによりインナー管２１（８，１６）の軸心角度と同一角度にセットされるランチャー本体前部４６に対して、ランチャー本体後部４７の垂直方向角度を変更できるようになっている。このように角度変向可能とすることにより、インナー管２１（８，１６）が下向き傾斜の場合でも、ランチャー本体後部４７を上向きに傾斜とすることにより、測量始点の設定時に測量ジャイロ台車７６を上向き傾斜に配置して後端部を上記ショックアブソーバ４２に当接させ、その状態で安定した測量始点の設定を行うことができるようにしている。

一方、図６に示すように、上記起動台車収納固定管３には、上記起動台車７１の先端に設けられた磁気センサ８７（図１）に検知される停止磁石５１が設けられている。この停止磁石５１を起動台車７１の磁気センサ８７が検知することにより、起動台車７１を停止させるようになっている。これが、起動台車７１を停止させる停止センサ５０である。この停止磁石５１の近傍には、停止信号スイッチ５２が設けられており、起動台車７１の先端が接することで停止したことを検知するようになっている。

また、起動台車収納固定管３の掘進機側（前側）には、上記起動台車７１の前端を支持する台車衝突緩衝機構５３が備えられている。この台車衝突緩衝機構５３は、起動台車７１の前端が当接した時の衝撃を緩和するショックアブソーバ５４を有している。

さらに、図７に示すように、上記起動台車収納中折管４には、水平方向に屈曲する中折部５５が設けられており、起動台車収納管２の後部位置で中折れ可能な構造となっている。この中折部５５は、前部中折管５６から後方に突設された前側フランジ５７と、後部中折管５８から前方に突設された後側フランジ５９とを垂直配置のピン６０で連結したものである。これにより、ピン６０を中心にして前側フランジ５７と後側フランジ５９との間で中折れできるようになっている。この中折部５５には、中折センサ６１が設けられており、中折部５５の中折れ角度を検出できるようになっている。この中折部５５の外周には、後部中折管５８から筒状のシール受６２が突設され、このシール受６２にシール材６３が設けられている。このシール材６３の外周には、前部中折管５６に設けられたカラー６４が接してシールされている。

図１に示すように、このような起動台車収納管２の上記起動台車収納固定管３に上記起動台車７１が収納されることにより、測量終点となる上記ステーション管５の所定位置に上記測量ジャイロ台車７６が停止するようになっている。このように測量ジャイロ台車７６が測量終点に達するまでの間では、上記発進立坑２０１に設けられたランチャー３５（図５）の測量始点から所定間隔でジャイロ７７により方位角が計測され、そのジャイロデータは測量ジャイロ台車７６の後述するジャイロデータ収集器７９に記録される。

図８は、本発明の一実施の形態に係る推進工法用測量ロボット装置を一部断面した側面図であり、図９は、図８に示すIX−IX断面図、図１０は、図８に示すX−X断面図、図１１(a) は、図８に示すXIa−XIa断面図であり、(b) は、XIb矢視図である。

図８に示すように、推進工法用測量ロボット装置７０の起動台車７１は、測量ジャイロ台車７６を牽引するための駆動機７２と、その電源となる電池７３と、測量始点からの走行距離を計測する距離計測器７４と、起動台車制御器７５とを有している。また、上記測量ジャイロ台車７６は、ジャイロ７７と、ジャイロ制御器７８と、ジャイロデータ収集器７９と、通信アンテナ８０等を有している。

図８，９に示すように、インナー管８の空間１０（走行路１０）を走行する起動台車７１は、先端部に駆動車輪８１が備えられ、この駆動車輪８１は歯車機構８２を介して上記駆動機７２によって駆動されている。歯車機構８２は、駆動機７２の動力を直交する軸に伝達するかさ歯車と、その動力を減速する複数枚の歯車を介して駆動車輪８１の軸８１ａを駆動するようになっている。歯車機構８２は、他の構成であってもよい。駆動車輪８１は、インナー管８の幅方向中央部に敷設されたレール１２の両側方に離れて２輪が設けられている。駆動車輪８１を２輪とすることにより、一方の車輪８１がスリップしても他方で起動台車７１を確実に自走させることができるようにしている。

また、駆動車輪８１の前方には、上記レール１２を左右から挟むように側方車輪８５が設けられている。この側方車輪８５は、起動台車７１から下向きに突設された支持軸８６に回転自在に設けられている。

上記インナー管８に敷設されたレール１２は、インナー管８の幅方向中央下部に１本が設けられており、このレール１２の側面と側方車輪８５との間に最小限度の隙間を空けて側方車輪８５で挟むように配置することによって起動台車７１及び測量ジャイロ台車７６の蛇行防止を図っている。このレール１２と側方車輪８５との隙間は、測量精度に影響しないような隙間で、測量ジャイロ台車７６が平行移動しないような隙間に設定される。また、この側方車輪８５とレール１２との隙間は、上記ランチャー３５とステーション管５の位置においては更に狭くなるようにして、測量始点と測量終点とにおける測量精度の向上を図っている。

さらに、起動台車７１に電池７３（電源）を備えさせて、駆動機７２を駆動する電源供給機能を具備させることにより、起動台車７１は配線等を有することなく自走でき、この起動台車７１によって牽引される測量ジャイロ台車７６を安定して走行させることができるようにしている。この電池７３の後方には、起動台車制御器７５が設けられている。この起動台車制御器７５は、上記磁気センサ８７が停止磁石５１（図６）を検知すると、駆動機７２を停止させて起動台車７１を停止させる機能を備えている。なお、起動台車７１の前端には、停止時に上記ショックアブソーバ５４（図１）に当接する当接部材８９が設けられている。

図８，１０に示すように、上記起動台車制御器７５の後方には、距離計測器７４が設けられている。この実施の形態の距離計測器７４はエンコーダであり、起動台車７１に設けられたブラケット７１ａに回動自在に支持された従動車輪である計測車輪８３の軸８３ａに設けられている。計測車輪８３は、幅方向中央部に１輪が設けられており、上記インナー管８の中央部に設けられたレール１２の上面に沿って走行するようになっている。この計測車輪８３を１輪とすることによって起動台車７１を支持する車輪を３輪とし、１輪の計測車輪８３に作用する自重を大きくしてスリップし難いようにして、計測精度の安定化を図っている。また、中央に１輪を設けることにより、曲線施工した場合でもインナー管８の中央部を通って内輪差等を生じないようにしている。

また、計測車輪８３の前方にも、上記レール１２を左右から挟むように側方車輪８５が設けられており、上記駆動車輪８１の前方の側方車輪８５とによって、起動台車７１をレール１２に沿って走行させるように案内している。

さらに、図８に示すように、この実施の形態では、この距離計測器７４の上部にも磁気センサ８８が設けられており、インナー管８側の所定位置に設けられたインナー管本数カウント兼距離計算ポイント用磁石１３を検知するようにしている。このインナー管本数カウント兼距離計算ポイント用磁石１３は、所定長さのインナー管８毎に設けられる。この磁気センサ８８で検知したインナー管本数や、上記距離計測器７４で計測された距離等は、上記起動台車制御器７５の記憶部に記憶される。

上記起動台車７１と測量ジャイロ台車７６とは、連結部９０に設けられた連結バー９１によって連結されている。この連結バー９１は、起動台車７１及び測量ジャイロ台車７６から鉛直方向に設けられたピン９２で連結されており、水平方向の回動が自在な状態で連結されている。また、ピン９２の隙間によって、垂直方向にも多少の変位（屈折）が可能なようになっている。

図８，１１に示すように、上記測量ジャイロ台車７６は、ジャイロ７７の前後に複数の案内車輪９３，９４が備えられており、これらの案内車輪９３，９４によってインナー管８の走行路１０を安定して走行するようになっている。上部の案内車輪９４は、衝撃吸収機構（図示略）を具備しており、通常はインナー管８の内面と所定の隙間を空けて走行し、上方向へ変位したときにインナー管８と接して衝撃を吸収するようになっている。この測量ジャイロ台車７６も、上記したようにインナー管８に敷設されたレール１２を左右から挟むように側方車輪８５が前後部に設けられており、これらの側方車輪８５とレール１２との隙間を最小限度とすることにより、測量ジャイロ台車７６の蛇行を最小限に抑えて、測量精度を向上させるようにしている。

また、この測量ジャイロ台車７６の前部には上記ジャイロ制御器７８が設けられており、ジャイロ７７によるデータ収集間隔等が制御されている。測量ジャイロ台車７６の後部には上記ジャイロデータ収集器７９が設けられており、ジャイロ７７で収集したジャイロデータが記憶されるようになっている。このジャイロデータ収集器７９の側面には、上記ランチャー３５に戻ったときに停止磁石（図示略；図５に示す磁気センサ９５の位置に対応した位置に設けられ、上記停止磁石５１と同一構成）を検知するランチャー側停止磁気センサ９５が設けられている。

さらに、ジャイロデータ収集器７９の後部には、上記測量始点で正対角を計測するための光を反射させるミラー３９と、後方に向けて突設された通信アンテナ８０と、レスキューホール９７が設けられた牽引部材９６とが設けられている。通信アンテナ８０は、ジャイロデータ収集器７９に記憶されたジャイロデータをパソコン等に送信する通信機能を有する。図１１(b) にも示すように、牽引部材９６の後端部に設けられたレスキューホール９７は、上下方向に貫通する穴であり、後方からフック９８（係止具）を引っ掛けて係止できるような形状で設けられる。この牽引部材９６の後端が、上記ランチャー３５のショックアブソーバ４２に当接する部分である（図５）。

このように、インナー管８の軸方向に貫通する空間１０を走行路として利用し、この走行路１０に敷設された軸方向に連なるレール１２に沿って起動台車７１と測量ジャイロ台車７６とを走行させることで、ランチャー３５で設定した発進立坑２０１の測量始点から起動台車収納管２に起動台車７１が収納されて測量ジャイロ台車７６がステーション管５に停止する測量終点までの距離と方位角を正確に計測することができ、それによって掘進機２０５の位置を正確に測量することを可能としている。

測量ジャイロ台車７６がステーション管５の所定位置に停止した測量終点での掘進機２０５の位置は、ステーション管５に停止した測量ジャイロ台車７６までの距離及び方位角と、上述したステーション管５の測量ジャイロ台車７６停止位置から掘進機２０５までの予め設定された距離と、上記中折センサ６１の検出角度とから、演算によって出される。

以上のような測量ロボット装置７０は、以下のようにして曲進路線の測量を行う。

まず、発進立坑２０１において、ランチャー３５の上部開口部より起動台車７１、測量ジャイロ台車７６の順で台車をインナー管８とランチャー３５内にセットする。そして、測量ジャイロ台車７６の後端がランチャー３５のショックアブソーバ４２と接触するまで、無線でバックさせ、測量ジャイロ台車７６の後端がショックアブソーバ４２に当接した状態でランチャー３５上のジャイロの正対角を作業者が実測する。

その後、無線にて起動信号を与えるとジャイロ初期化時間経過後、起動台車７１が自動的に速度制御しながら加速して、測量ジャイロ台車７６を牽引して行く。そして、ある距離ごとにジャイロ７７で方位角が検出されると共に距離計測機７４で走行距離が計測され、ジャイロデータ収集器７９に記憶される。

次に、ステーション管５の手前の予め記憶させた箇所の減速磁石（例えば、先頭インナー管７の手前数管目のインナー管８に設けられた磁石１３；図示略）を検知することにより、起動台車７１が減速を始める。その際、距離計測器７４（エンコーダ）で検出した距離と、常に対比するようにして、起動台車７１が起動台車収納固定管３の所定位置に安定して停止できるように監視する。

そして、掘進機側の停止磁石５１を検知することによって起動台車７１を停止させる。この時、起動台車７１の先端がショックアブソーバ５４に当接しても衝撃は緩和される。この起動台車７１が所定位置に停止した状態では、停止信号スイッチ５２からの信号で停止が検知され、測量ジャイロ台車７６がステーション管５の所定位置に停止した状態であり、その位置で測量終点の計測が行われる。

このように測量ジャイロ台車７６をステーション管５の所定位置に停止させて測量終点の計測を行った後は、起動台車７１は発進立坑２０１側に自動的に戻る。そして、ランチャー３５に帰還した測量ジャイロ台車７６は、停止磁石（図示略）を検知して停止する。この時、測量ジャイロ台車７６の後端がショックアブソーバ４２に当接しても衝撃は緩和される。このようにランチャー３５に測量ジャイロ台車７６が帰還した状態で、ランチャー３５上の測量ジャイロ台車７６の正対角が作業者によって再度実測される。

この正対角に大きな異常がなければ、測量ジャイロ台車７６とパソコン（図示略）が接続されて、収集・記憶されたジャイロデータをパソコンに送信し、そのジャイロデータからパソコンにて路線が演算され、その路線（曲線路線）の結果がアウトプットされる。

そして、その路線結果に問題がなければ、ランチャー３５の上部開口部より測量ジャイロ台車７６、起動台車７１の順で台車が回収される。

このように、以上の構成機器と機能とを有する測量ロボット装置７０によれば、上記操作によって、小口径の推進工法における掘進機２０５の位置を、ジャイロ７７の精度を十分に発揮させて安定して測量することが可能となる。

図１２は、図１に示す推進工法用測量装置によって測量する掘進機の曲進状態を模式的に示す平面図であり、上記したように掘進機２０５を曲線推進させて、その曲線施工に追随するようにインナー管８及び塩ビ管９を埋設するような場合でも、インナー管８の空間１０を利用して起動台車７１と測量ジャイロ台車７６（図１）とを備えた推進工法用測量ロボット装置７０を走行させることにより、発進立坑２０１側から掘進機２０５の位置を正確に測量することができる。

以上のように、上記推進工法用測量ロボット装置７０によれば、インナー管８の中央部の空間１０を測量エリアとして利用し、掘進機２０５を曲進させて塩ビ管９を曲線施工する場合でも、インナー管８の空間１０のレール１２に沿って測量ジャイロ台車７６を走行させて掘進機２０５の位置を正確に測量することができるので、そのデータに基いて掘進機２０５を常に正しい方向へ曲進させるように制御することができる。

つまり、インナー管８の貫通する空間１０を、配管・配線を配置しない空間として測量エリアとしているので、その空間１０を自走する起動台車７１と、この起動台車７１に連なって空間１０に敷設した軸方向に連なるレール１２に沿って走行させる測量ジャイロ台車７６とにより、ジャイロ７７の精度を十分に発揮させて、掘進機２０５の曲線施工や全方向変化に対して正確に測量することが可能となる。

なお、上記実施の形態では泥水式の掘進機２０５を例に説明したが、この掘進機２０５の形式は地質等に応じて決定すればよく、上記実施の形態に限定されるものではない。

また、上記実施の形態では矩形断面のインナー管８の内部空間を走行路１０，１１とした例を説明したが、走行路１０，１１は矩形断面に限られるものではなく、円形走行路にも適用可能であり、走行路１０，１１の断面形状は上記実施の形態に限定されるものではない。

さらに、上述した実施の形態は一例を示しており、本発明の要旨を損なわない範囲での種々の変更は可能であり、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではない。

本発明に係る推進工法用測量ロボット装置は、下水道管等で直径が３００ｍｍ程度以上の埋設管を曲率半径約５０ｍ〜６０ｍ程度の曲線施工を行って長距離に埋設する場合等の推進工法に利用できる。

１ 推進工法用測量装置
２ 起動台車収納管
５ ステーション管
６ アダプター管
７ 先頭インナー管
８ インナー管
９ 塩ビ管
１０ 空間（走行路）
１１ 空間（走行路）
１２ レール
１３ インナー管本数カウント兼距離計算ポイント用磁石
２５ 屈曲部
２６ 軸
３５ ランチャー
３６ 基点検知機構
３７ プリズム
３８ トランシット
３９ ミラー
４０ 反射光
４１ 台車衝突緩衝機構
４５ 屈折部
４６ ランチャー本体前部
４７ ランチャー本体後部
４８ 蝶番
５０ 停止センサ
５１ 停止磁石
５２ 停止信号スイッチ
５３ 台車衝突緩衝機構
５５ 中折部
７０ 測量ロボット装置
７１ 起動台車
７２ 駆動機
７３ 電池
７４ 距離計測器
７５ 起動台車制御器
７６ 測量ジャイロ台車
７７ ジャイロ
７８ ジャイロ制御器
７９ ジャイロデータ収集器
８０ 通信アンテナ
８１ 駆動車輪
８３ 計測車輪
８５ 側方車輪
８７ 磁気センサ
８８ 磁気センサ
９０ 連結部
９１ 連結バー
９２ ピン
９５ ランチャー側停止磁気センサ
９６ 牽引部材
９７ レスキューホール

Claims (5)

1. 埋設管の内部に、軸方向に貫通する空間を有するインナー管を挿通し、発進立坑に設置した元押装置で掘進機に推進力を与えて掘削した地中に前記埋設管を埋設して管路を形成する推進工法における測量ロボット装置であって、
   前記インナー管の貫通する空間の軸方向に敷設した１本のレールに沿って自走する起動台車と、該起動台車に連なって前記レールに沿って走行する測量ジャイロ台車とを備え、
   該起動台車と測量ジャイロ台車とは屈曲可能に連結され、
   前記起動台車は、自走して前記測量ジャイロ台車を牽引する駆動機と、距離計測器と、起動台車制御器とを有し、
   前記測量ジャイロ台車は、ジャイロと、該ジャイロのジャイロデータ収集記憶機能とを有し、
   前記駆動機は、前記レールの両側に離れて設けられた２輪の駆動車輪を有し、
   前記距離計測器は、当該距離計測器の幅方向中央部に一輪設けられ、前記レール上面に沿って走行可能な計測車輪を有することを特徴とする推進工法用測量ロボット装置。
2. 前記起動台車と測量ジャイロ台車は、水平方向及び垂直方向に屈曲可能な連結部で連結されている請求項１に記載の推進工法用測量ロボット装置。
3. 前記測量ジャイロ台車は、前記収集記憶したジャイロデータの通信機能を有している請求項１又は請求項２に記載の推進工法用測量ロボット装置。
4. 前記起動台車及び前記測量ジャイロ台車の少なくとも一方は、前記レールを左右から挟むように設けられた側方車輪を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の推進工法用測量ロボット装置。
5. 前記測量ジャイロ台車は、後端部にレスキューホールを有している請求項１〜４のいずれか１項に記載の測量ロボット装置。

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