JP2005524060A - マンホール内の流出入口の位置及び方向を測定する装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、水平面内で下水をマンホールに出入させる廃水システムの下水道流出入口の位置と方向とを測定する装置に関するものである。この目的を達成するため、スタジア測量器を備えた装置を製作し、該スタジア測量器にミラーシステムを使用することで、スタジア測量器の水平視準光線を可変深さに再方向づけできるようにし、それにより前記水平視準光線と平行な水平視準光線を生成可能にした。フレーム（１０）を介して取り付けられた異形管（１１）がスタジア測量器１に配属されており、該異形管（１１）内には反射器が配置されている。異形管（１１）は直角に構成され、管状延長部（２３）を備えた中間コンソール（７）を貫通し、該延長部（２３）には、互いにテレスコープ状に結合された複数の個別管片（１５）から成る別の延長部が、連結部（１４）を介して配属されている。スタジア測量器（１）は、異形管（１１）と中間コンソール（７）と共に３６０°回動可能に三脚（３）に組付けられている。

Description

本発明は、水平平面内でマンホールに流出入する下水システムの下水道流出入口の位置及び方向を測定する装置に関するものである。

全般的に言って、実際にはマンホールが正確に測定されることはなかった。これは、これまで、マンホール内に流出入する下水道の位置や延在方向に関する情報を得る適当な装置が無かったためか、又は流入口の水平方向を測定したり、マンホールから側方へ出てゆく下水道を測定したりすることが過度の出費なしには不可能なためだった。このため、これまでは、マンホールの蓋の位置と高さだけが検出され、スタジア標尺（Ｍｅｓｓｌａｔｔｅ）又は折り尺を用いて、マンホールの底までの深さ及び流出入口の深さが、近似的に測定されるだけだった。

この問題には独国特許公報第３３４０３１７号（ＤＥ ３３４０３１７ Ａ１）も取り組んでおり、そこには、接近の難しい空洞内、特に下水道内の複数箇所の位置及び高さの同時測定用の測定器が開示されている。
そこに示された測定器は、相応の枠内に固定された２個の反射プリズムを備えたプリズムロッドから成り、しかも該プリズムロッドは、長さの異なる方形断面アルミニウム管により複数差し込み連結部を介して長さを変更可能であり、かつロッド長手軸線を中心として各差し込み連結部で回動可能である。この測定器の下端には、尖端部が設けられており、プリズムロッドが、この尖端部を介してマンホール底部又は流入下水道底部に載置される。スタジア測量器（Ｔａｃｈｙｍｅｔｅｒ）によって水平角、垂直角、プリズムロッドの双方の反射プリズムに対する傾斜距離を測定する場合には、計算方法を援用して下水道の開口位置を検出できる。しかし、この測定器の欠点は、下水道流出入口の位置を検出できるだけで、この下水道が、どの方向から来て、どの方向へ行くのかが、検出できない点である。

独国特許公報第３８０４８７５号（ＤＥ ３８０４８７５ Ａ１）により公知の電気光学式スタジア測量器による測定の場合には、スタジア測量器の携帯可能な反射器が測鉛棒（ｌｏｔｓｔａｂ）に固定されている。この測鉛棒は、工事用溝／竪穴（Ｂａｕｇｒａｂｅｎ／Ｓｃｈａｃｈｔｅｎ）の深さに応じて無段階的に延長可能である。工事用溝／竪穴内の管路部分を精密測定するために、被測定点に測鉛先端を置いて、測鉛棒を鉛直に正確に整合させる。この測鉛棒の整合は極めて複雑であり、同時に、精密測定するには長時間にわたり測鉛棒を安定的に維持せねばならない。この作業はもっぱら操作員にまかされている。この作業を測鉛棒の取り扱いに関し改善するための測鉛棒が、独国特許公報第１９７１１９９５号（ＤＥ １９７１１９９５ Ａ１）により公知であり、この測鉛棒の場合には、測鉛棒の握り部分のところと測鉛棒上端のところにスタジア測量器の反射器が設けられ、反射器に対して直角に測鉛棒ホールダが設けられている。測鉛棒ホールダは、測鉛棒の延長部と、握り部分と、取付け具とから成っている。この取り付け具は、クランプホールダとして構成されている。測鉛棒延長部には、丸形水準器スライダが配置されており、該スライダは自由に位置決め可能でありかつ大型の水準器を備え、これにより離れたところからも読み取りが可能にされている。

この解決策により、測鉛棒の取り扱いの問題は改善されるが、この測鉛棒では、下水道出入口の位置が検出できるだけで、延在方向は検出できない。だが、その後の建設工事による障害を避けるためには、まさに延在方向の検出が必要なのである。
更に、独国実用新案公報第２９６０３６８１号（ＤＥ２９６０３６８１ Ｕ１）及び独国特許公開公報第１６２３１１１号（ＤＥ−ＯＳ １６２３１１１）を参照すると、これらにより、一方では、測地機器用の光学式測鉛器が公知となり、他方では、空所、特に地下の建設用空洞を測量する方法と装置が公知となる。
しかし、これらの解決策によっても、下水道流出入口の延在方向は検出することはできない。

本発明の根底となる課題は、したがってマンホールの下水道流出入口の位置及び方向を検出する装置、それもスタジア測量器に対して配置可能でかつまた下水道流出入口の位置決定時の公知解決策の欠点が除去された装置を製作することである。

この課題は、本発明により特許請求の範囲第１項記載の特徴を有する装置により解決された。該装置の好適な解決策及び特別の構成は、従属請求項に記載されている。
こうして作製された装置は、スタジア測量器として構成され、かつスタジア測量器の水平方向の視準光線（Ｚｉｅｌｓｔｒａｈｌ）を、ミラーシステムを介して該視準光線と平行な水平方向視準光線へ可変深さで変向させることができる。前記装置は、この場合、スタジア測量器に固定結合されるように構成されているが、スタジア測量器の垂直の縦軸線を中心としてスタジア測量器と共に回動可能に支承されている。更に、本発明によるこの装置は、その水平軸線がスタジア測量器の水平に設定された視準軸線と平行となるように、スタジア測量器に対して位置決めされている。このように精密に配置されることにより、観察者の視界を垂直に移動させることが可能になり、それによって該装置が、中空の中間コンソールに開口する異形管（Ｐｒｏｆｉｌｒｏｈｒ）から成ることが可能になる。該中間コンソールは、その延長部が、スタジア測量器の垂直方向で、それもスタジア測量器及び前記装置が取付けられている架台の下方で被測量マンホールに向けられ、かつ異形管延長部に移行するように構成されており、該異形管延長部は、テレスコープ状の管形式に構成され、該管が、また連結部を介して中間コンソール下端に取付けられている。該管は、送入送出可能であり、それにより異形管延長部の垂直方向にの長さ変更が可能になっている。

本発明によれば、更に、前記装置の配置及び構成と、スタジア測量器への該装置の結合並びに架台への該装置の配置及び取付けとによって、配属された装置と共にスタジア測量器を３６０°の範囲にわたり調節でき、したがって、水平方向にマンホール内に開口する流出入口を有するすべての下水道を測量することができる。
前記の範囲にわたるスタジア測量器の回動及び調節は、作製された支承部と保持部とにより実現される。
この支承部と保持部とは、公知の三脚と、上下のコンソールと、それらの間に支承された回動可能な中間コンソールとから成っている。架台と固定結合された三脚内に、下部コンソールがクランプされ、下部コンソールは、また上部コンソールとロック部材を介して固定結合可能である。上部コンソールには、スタジア測量器が載置され、該測量器の通常の構造形式にもとづき該コンソールに対し回動可能に配置されている。

本発明により製作された装置の異形管は、フレームを介してスタジア測量器と結合され、他方、異形管の水平に延在する部分が中間コンソールの切り欠内へ差し込まれ、中間コンソールの管状垂直延長部が、三脚と架台との中央開口を貫通し、該垂直延長部下端には、異形管延長部（テレスコープ）用の継ぎ手が設けられている。中間コンソールへの異形管の組付け固定部は、形状接続式かつ摩擦接続式に構成され、それによって、スタジア測量器の周方向調節時に、位置及び方向を検出する装置が同じように一緒に回動／旋回せしめられる。

本発明の別の重要な特徴は、この異形管が最広義で二重機能を有している点である。すなわち一つは、スタジア測量器に全装置を取り付ける機能、他は、スタジア測量器の視準光線を全システム内で変向させるために、異形管内に反射器を受容する機能である。この場合、異形管は、スタジア測量器の視準望遠鏡の区域に開口を有するように構成され、これによりスタジア測量器から出る視準光線を測定装置のシステム内へ入射し、通過させることができる。異形管の第２の開口は、スタジア測量器の縦軸線（Ｓｔｅｈａｃｈｓｅ）の区域に設けられ、視準光線は、下方に位置する中間コンソール内とコンソールの管状延長部内へ第２開口から垂直に下向きに変向される。最も下部の管片内には、反射器が固定取付けされ、視準光線は、この反射器により水平方向へ変向された後、側部開口をへて、水平方向に設定されているスタジア測量器視準軸線と平行方向に本発明の装置から放射される。

更に、本発明により、異形管の延長部を形成する個別の管片は、駆動装置を介して該延長部からテレスコープ状に伸縮可能であり、しかも、個々の管片の横断面によって制限された視界が、テレスコープ端部の最も細い管片に配置された光学素子の補助によって拡大でき、管片端部に設けられた光源により観察条件が著しく改善される。
下水道流出入口の位置及び方向を測定するための本発明による装置は、好ましくは、テレスコープ状に伸縮する個々の管片用の駆動装置を動作させる制御装置を有するように構成されている。このために、直流モータとそれに接続された歯付きベルト装置が備えられている。直流モータは、最上部の管片に取り付けられ、個々の歯付きベルトは、個々の管片に貼り付けられている。装備されたウォーム歯車装置により、回転が歯車を介して歯付きベルトに伝えられ、それによってベルトが垂直方向に移動できる。
本発明によれば、最も内側の最も細い管片は、端側に偏心シューを備え、該偏心シューは、固定長さを有するように構成されるか、又は一好適実施例の場合には、可変長さに構成されており、しかも、偏心シュー長さの可変性は、互いに継ぎ合わされ、テレスコープ状に配置された管片により実現される。

本発明により作製された装置により、マンホールの全内周部にわたって見ることができ、スタジア測量器の水平に配置された視準望遠鏡により下水道流出入口を観察できる。深さはテレスコープ長さを介して読み取り可能であり、その結果、選択基準高さシステム内で、下水道流出入口の高さが、スタジア測量器の設置高さ又はマンホール蓋の水平高さ及び器具高さと共に、明らかになる。同様に、水平方向も、スタジア測量器から読み取り可能又は測定可能である。下水道の水平方向の精密測定は、下水道の延長線がスタジア測量器の縦軸線の方へ直接に延びている場合には、可能になる。そうでない場合には、スタジア測量器を移動させることなく、もっぱら偏心的な測定（ｅｘｚｅｎｔｒｉｓｃｈｅ Ｍｅｓｓｕｎｇ）によって下水道の精密測定が可能となる。すなわち、管片端部を、縦軸線のところから下水道の延長線上へ移動させる必要がある。

本発明によれば、このことは、管片端部に備えられた偏心シューを介して実現され、該偏心シューは、伸長させた管片の端部に配置されている。偏心シュー内に固定配置された反射器／ミラーは、視準光線を水平に変向させ、この変向は、偏心シューの組み付けに応じて左右に９０°だけ可能である。変光の方向と値とは、各下水道の水平方向の計算で留意される。
一好適実施形式では、この偏心シューが、テレスコープ状に構成されることで、該偏心シューの長さを可変に調節でき、それにより、位置がずれた下水道流出入口の方向及び長さを測定できる。
本発明を、以下に示す実施例により、より詳しく説明する。

図１に示した全体図から、直接に分かるのは、スタジア測量器１に対する装置の構成と配置、並びに、装置を有するスタジア測量器１の、架台３に対する配置であり、架台３がマンホール４上方に位置決めされている点である。架台３は、この場合、装置及びスタジア測量器１の個々の機能部材の支持体であり、該機能部材は、マンホール４内で水平方向に完全に周囲を見回すことができるように、互いに架台３内または架台外側に配置されている。架台３には、下部コンソール２４と、中間コンソール７と、上部コンソール６の支持体である三脚８が固定配置されている。上部コンソール６にはスタジア測量器１が回動可能に支承され、本発明の装置が、該スタジア測量器及び中間コンソール７に対し配置され位置決めされている。この配置及び位置決めは、異形管１１を有するように構成されたフレーム１０を介して行われ、それ異形管は、好ましくは方形横断面を有し、中間コンソール７に切り欠きを介して受容されるように構成され、更に、この異形管１１はスタジア測量器１の縦軸線と同軸線的な下方へ開いた穴を有するように構成されており、該穴の上方には反射器が配置されている。該反射器の下方に位置する中間コンソール７は、三脚８と架台３の中心を貫通し下方へ延在する管状延長部２３を有している。中間コンソール７のこの管状延長部２３の下部には、テレスコープ状に支承された個別の管片１５から成る延長部が、連結部１４を介して交換可能に取り付けられている。

異形管１１は、相応の差し込み継ぎ手を介して個別の管片から構成され、したがって異形管１１は、容易に組み立て又は取り外しが可能である。異形管１１は、スタジア測量器１の視準望遠鏡２の水平軸線と同軸線上に開口１２を有している。異形管１１内には、好ましくはミラーとして構成された反射器１３が、妨げられずにシステムを見通せるように、変向箇所に配置されている。
管片１５を互いにテレスコープ状に配置したこの構成の場合、最も細い管１６の端側に出口１８を設ける形式が選択されている。該出口１８は、スタジア測量器１の縦軸線に対し９０°の角度で設けられている。同じように、管片１６の端側には光源１７が配置され、管片１６の屈折区域内には反射器１３が配置されている。

装置が配属されたスタジア測量器１の広範囲の回動可能性及び妨げられることのない調節は、下部コンソール２４と上部コンソール６との間に回動可能に配置された中間コンソール７を介して可能になる。このことは、また次のようにすることにより可能になる。すなわち、下部コンソール２４と上部コンソール６とをロック部材９により互いに固定結合することによって、中間コンソール７が、その上に載置されたスタジア測量器１及び配属された異形管１１と共に回動できるようにするのである。この回動は、またロック部材９によって制限されることもない。なぜならロック部材９は、必要とあれば、第２のロック位置へ移動させることができるからである。
中間コンソール７の管状延長部２３は架台３の中心を案内され、異形管１１はスタジア測量器１の架台３の上方に配置されているので、架台３の基部は、図２に示すように、スタジア測量器１が３６０°の完全な円運動をする妨げにはならない。

図３には、装置が配属されたスタジア測量器１の作業位置が示されている。個別の管片１５は、引き出した伸長状態で示されており、これらの管片が、マンホール４内へ突入し、この状態で第１の下水道流出入口５に対して位置決めされている。図３から、観察者がスタジア測量器１の視準望遠鏡２から見た場合、どのように観察者の視界が、異形管１１の配置と構成により管片１６の出口１８へ向かって垂直方向に移動せしめられるかが分かり、この視方向が符号１９で示されている。スタジア測量器１の回転運動は、手動調節によって行われる。個別管片１５の垂直方向での伸縮は、歯付きベルト伝動装置が配属された直流モータを介して制御された形式で行われるが、別の駆動装置と伝動装置を使用することもできる。この実施例の場合に備えられている直流モータは、最上部の管片１５に取り付けられ、連結されている歯付きベルト伝動装置と作用接続されている。これは、各個別管片１５上に歯付きベルトを貼り付けられ、ウォーム歯車伝動装置により、直流モータの回転運動を、歯車を介して各歯付きベルトに伝達するようにして行われる。直流モータの転極により、管片の伸縮が実現される。テレスコープ状に支承された管片１５に設けられたストッパにより、管片１５の伸長が最も内側の最も細い管片１６から開始され、順次に太い管片が送出されるように配慮されている。備えられている駆動装置とストッパとは、管片１５の両側に取り付けられ、逆圧ばね（Ｇｅｇｅｎｄｒｕｃｋｆｅｄｅｒ）を介して結合されていることで、伸縮時の各管片１５に対して必要な加圧が保証される。

図４に示した２つの図は、マンホール４内に開口する流出入下水道５の偏心的な測定原理を示したもので、流出入下水道５が、マンホール壁２０に対し互いに位置がずれており、管片１５を有するスタジア測量器１がマンホール開口２１に対し中心に位置している様子が示されている。
図４の左図からは、適正に計測できるのは流出入下水道５の方向だけであることが明らかとなる。流出入下水道５′の方向の精密測定は不可能である。
これを実現するために、管片１６の端部に設けた出口１８に偏心シュー２２が配属され、該偏心シューには、出口側に偏心シュー２２の軸線に対し９０°変向された出口開口が同じように設けられている。このため、視方向１９で下水道流出入口５′を見ることができる。その場合、重要な利点は、偏心シュー２２が、同じくテレスコープ状に構成されているため、個々の下水道流出入口５，５′の間隔又は長さが、また該流出入口５，５′までの間隔又は長さが変化しても測定が可能である。

固定長さを有する偏心シュー２２の構成及び配置の場合、図４の右図に示すように、偏心シューは、ゴムローラを有するＵ字形部材（Ｂｕｅｇｅｌ）を介して管片１６にクランプされる。片側に作用し、偏心シュー２２の質量により調節される傾倒モーメントは、ゴムローラの両側の釣り合い錘によって補償される。偏心シュー２２の下方への傾きは、管片との横の結合部により防止される。偏心シュー２２内に固定的に配置される反射器１３により、視準光線は、偏心シュー２２の組付けに応じて左又は右へ９０°反射されるように配慮されている。反射の方向と値とは、各下水道５，５′の水平方向の計算時に考慮に入れられる。概して、上方又は下方への反射も考えられ、かつ可能である。調節可能な可変長さを有する偏心シュー２２を使用する際には、同じような形式で管片１６に固定される。伸長長さの大きさに応じて発生する垂直方向の回転モーメントは、釣り合い錘により補償される。その場合、釣り合い錘の移動は、偏心シュー２２の個別管片の運動及び伸長度と連動し、偏心シューの操作、したがって機能の開始も、同様に自動式に行われる。

観察者の視界が、スタジア測量器１の視準望遠鏡２を介して管片１６のその時々の出口開口１８又は偏心シュー２２の出口開口へ垂直移動するだけでなく、スタジア測量器１から出るレーザー光も、同じように相応に変向され、被測定位置へ送られる。言い換えると、レーザー光を、本発明のミラーシステムを介して変向させることで、距離測量に使用でき、該距離測量により、高さ及び水平方向の測定と組み合わせて、下水道５内の反射点の３次元位置をも測定することができる。

マンホール上方に位置決めされたスタジア測量器と架台とに配属された本発明による装置。 図１の装置の平面図。 作業位置で管片を伸長させた状態の装置。 偏心測定用の偏心シューを取り付けた場合の原理平面図。

Claims (7)

1. 水平面内又は軽度の傾斜平面内で排水が流出入するマンホール内の下水道流出入口の位置及び方向を測定する装置において、
   スタジア測量器（１）に、フレーム（１０）を介して取り付けられた異形管（１１）が配属され、しかも、該異形管（１１）の内部には反射器（１３）が備えられており、
   前記異形管（１１）が直角に構成され、中間コンソール（７）の切り欠に突入し、かつ中間コンソール（７）と共に回動可能に支承されており、
   前記中間コンソール（７）が管状延長部（２３）を有するように構成され、該延長部の軸線が、縦軸線、すなわちスタジア測量器（１）の垂直軸線と完全に一致し、かつ該延長部（２３）に、連結部（１４）を介してテレスコープ状に互いに継ぎ合わされた個別の管片（１５）から成る延長部が配属されており、
   異形管（１１）と、三脚（８）上に固定された下部コンソール（２４）／上部コンソール（６）間の中間コンソール（７）とを有する前記スタジア測量器（１）が、３６０°回動可能に架台（３）に配置されており、前記コンソール（２４，７，６）がロック部材（９）により固定結合されていることを特徴とする、下水道流出入口の位置及び方向を測定する装置。
2. 前記異形管（１１）が方形横断面を有するように構成され、個別の部分片から成り、該部分片が差し込み結合部を介して結合可能であり、スタジア測量器（１）の視準望遠鏡（２）の水平軸線方向及び視方向に開口（１２）を有するように構成されていることを特徴とする、請求項１に記載された装置。
3. 前記個別管片（１５）が、テレスコープ状に互いに支承され、制御装置と、歯付きベルトを接続された直流モータ形式の駆動装置とを有するように構成され、しかも、前記駆動ユニットが最も外側の管片（１５）に取り付けられ、かつ個別の管片（１５）が歯付きベルトを有するように構成されていることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載された装置。
4. 前記管片の最も細い内側の管片（１６）が、端部に反射器（１３）と出口（１８）とを備え、該出口の軸線がスタジア測量器（１）の視軸及び縦軸線に対し、したがって視方向（１９）に対して直角に位置し、かつ前記管片（１６）が同じく端部に光源（１７）を有していることを特徴とする、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載された装置。
5. 最下部の管片（１６）に偏心シュー（２２）が配属され、該偏心シューが管片出口（１８）に配置可能であり、該偏心シューにより、管片（１６）内の反射器（１３）を介して偏心測定が可能であることを特徴とする、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載された装置。
6. 前記偏心シュー（２２）が、固定的な長さ又は可変長さを有するように構成され、しかも、偏心シュー（２２）の長さの可変性が、テレスコープ状に互いに支承されたスライド可能な管片形式の部分片により与えられることを特徴とする、請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載された装置。
7. 前記スタジア測量器（１）の観察者の視界が、反射器（１３）の補助により管片（１６）の出口（１８）と平行の視方向（１９）で移動させられ、かつ測定にはレーザー光も使用されることを特徴とする、請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載された装置。

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