JPH05306919A - 導管敷設レーザー装置および導管敷設レーザー装置のレーザー光線受け装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 導管敷設レーザー装置をコクパクトに構成す
ることによって、小さい直径の管路の敷設に使用可能と
する。レーザー光線受け装置を備えて、３００ｍまでも
離れた距離での測定ができる。 【構成】 導管敷設レーザー装置には、レーザー光線１
を発生する光源２がそのレーザー光線１を放射する前領
域において、その縦軸および横軸において旋回可能に取
り付けられている。この光源２の後領域は、レーザー光
線１の横方向のアラインメントのために装置の軸に対し
て横方向に水平に移動可能な基本調節装置１１に接合さ
れている。基本調節装置１１は、光源２の後端の水平移
動を可能にするスピンドル１３と、光源の後端の垂直移
動を可能にするスピンドル２７を有している。レーザー
光線受け装置は、レーザー光線１に向いている面に標的
十字線状に配置された光電セル３９を有し、これらはレ
ーザー光線１をさける他面に同様に配置された光ダイオ
ードと接続されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この出願の発明は、縦軸を自動的
に水平化すると共に、レーザー光線の傾きおよび横方向
のアラインメント（一列に並べること）の調節をする手
段を持つ導管敷設レーザー装置、および、この導管敷設
レーザー装置のレーザー光線受け装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】レーザー光線水平化装置は、水平あるい
は傾いた面を設定し、建造目的に用いられる。その際、
装置からでるレーザー光線は、一定距離離れて受け装置
に受けられる。したがって、レーザー光線装置とその受
け装置間に想定される面の傾きが測定され得る。レーザ
ー光線水平化装置は、例えば、基礎溝の掘削および地な
らし、コンクリート基礎およびコンクリート層の点検、
型わくの整列 (アラインメント) 、建設工事用クレーン
のための路盤の水平化、その他様々な目的に使用され
る。

【０００３】導管敷設レーザー装置は、レーザー光線水
平化装置の下位概念である。この装置は、管路、例え
ば、下水管の敷設の際、個々の管を所望の傾きおよび方
向に敷設するのに用いられる。管は、例えば、１．２％
の傾きをもつ管路を形成するまで互いにつなぎ合わされ
る。５０ｍから７０ｍの間隔をあけて、縦穴が掘られ
る。縦穴と縦穴の間でその方向は変わらない。縦穴と縦
穴の間の個々の管路区間の傾きが、実際のそれぞれの場
合において、異なって選択されねばならない。

【０００４】管路の敷設に際しては、導管敷設レーザー
装置は、管路の始まり部分、即ち、通常は縦穴の領域に
おいて、レーザー光線が所望の方向を示し、所望の傾き
を有するように設置される。従って、レーザー光線は管
路が敷設されるべき方向および傾きを示す。受け装置
が、位置付けられるべき管の反対の端に据えられる。こ
の受け装置は、十字線の形の印付けをもつ透明盤を有し
ている。導管敷設レーザー装置から出るレーザー光線
は、光点として受け装置の透明盤に当たる。この光点が
十字線の中央に位置したとき、管は正しく位置付けら
れ、この状態で固定することができる。

【０００５】これまでに知られている導管敷設レーザー
装置には、レーザー光線を束ねる光学装置によって、最
大１００ｍの距離まで可視的であるレーザー光線を発生
するヘリウム−ネオンレーザー管が取り付けられている
ものもあるが、距離がそれ以上となった場合には、受け
装置における光点がより大きくなることから、もはや可
視的でなくなる。費用の観点から、次第に、管路の敷設
者は個々の縦穴間の距離を、例えば、縦穴を一つ置きに
省くことによって長くすることを望むようになってい
る。しかし、このことから縦穴間距離が１４０ｍにもな
った場合、従来の導管敷設レーザー装置によって対処す
ることができない。

【０００６】近年、所謂レーザーダイオードも入手可能
である。これは、従来のヘリウム−ネオン−レーザー管
より電力消費がはるかに少ないという長所を持ってい
る。これまでの導管敷設レーザー装置ではレーザー管の
エネルギー消費が高いので、外部電源に頼らざるを得な
かった。レーザーダイオードはさらに、かなり小さいも
のであるので、レーザー装置全体のサイズを小さくする
ことができ、それによってより小さい直径の管路の敷設
の使用に相応しいものとなる。従来の導管敷設レーザー
装置は、最小でも１５０ｍｍの直径の管路に適してい
る。また、従来のレーザーダイオードからのレーザー光
線は、わずか４０ｍ、せいぜい５０ｍまでしか可視的で
ないという欠点である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】この出願の発明の目的
は、外寸法において特にコンパクトで、しかもその構成
が比較的簡単で、高精度に作動する導管敷設レーザー装
置を提供することである。この出願の発明の目的はさら
に、従来の導管敷設レーザー装置がレーザー光線を受け
ることが出来た距離よりも長い距離においてレーザー光
線を受けることができるレーザー光線受け装置を提供す
ることである。

【０００８】

【課題を解決する為の手段】この出願の発明の導管敷設
レーザー装置の特徴は、縦軸の自動水平化をし、レーザ
ー光線の傾きおよび横方向のアライメント（並び）を調
整する手段をもつ導管敷設レーザー装置であって、レー
ザー光線１を発生する光源２がレーザー光線１を放射す
る前領域において、縦軸および横軸に対して旋回自在に
取り付けられ、一方光源２の後領域が基本調節装置１１
に接合され、基本調節装置１１は光源２の後端の水平移
動用の手段１５，１６，１７，１８を有し、これにより
光源２は、レーザー光線１の横方向のアラインメントの
ための垂直軸２０の回りを旋回可能であり、さらに基本
調節装置１１は光源２の後端の垂直移動用の手段１３，
２１，２３を有し、これにより光源２は、レーザー光線
１の水平化のための水平軸１４の回りを旋回可能であ
る。

【０００９】この導管敷設レーザー装置の特別の長所
は、縦軸の自動水平化とレーザー光線の横方向のアライ
ンメントが単一の基本調節装置によって行われ、この装
置に、その前領域において旋回可能に取り付けられたレ
ーザー構成を発生する光源の後端が接合されている点に
ある。従来の導管敷設レーザー装置では、水平化とレー
ザー光線の横方向のアライメントのために、噛み合うよ
うに取り付けられた２個の分離した調節装置が必要であ
った。

【００１０】また、この出願の発明のレーザー光線受け
装置は、上記記載の導管敷設レーザー装置から放射され
るレーザー光線を受けるためのレーザー光線受け装置で
あって、レーザー光線１の方を向いている面に標的域が
配置され、標的域には、レーザー光線１によって標的域
上に形成される光点の位置を確定するための手段が設け
られ、一方レーザー光線１から離れた方の面には、標的
域上のレーザー光線１の光点の位置を表示する手段が設
けられている。

【００１１】

【作用】この出願の発明により、導管敷設レーザー装置
はそのコンパクトな構成によって、これまで可能であっ
たよりも小さい直径の管路の敷設に対しても使用するこ
とができる。このことは、特に、装置が従来のレーザー
管であるよりもむしろレーザーダイオード用に設計され
る場合に特にそうである。その場合、装置は、例えばわ
ずか１２０ｍｍの直径の管路に据えることができる。こ
の出願の発明による装置は、そのコンパクトな構成によ
り、単に狭いのみならず、短い場合も、電池部用の余地
ができるので、装置は外部のエルネギー源に頼らなくて
も作動可能である。

【００１２】この出願の発明によるレーザー光線受け装
置によって、レーザー光線は、使用されるレーザー管ま
たはレーザーダイオードに応じて、３００ｍまで離れた
距離でも受けられ得るし、可視的であり得る。

【００１３】

【実施例】以下、導管敷設レーザー装置とレーザー光線
受け装置を、実施例として示した図面に基づいて詳細に
説明する。導管敷設レーザー装置は、縦軸の自動水平化
並びに横軸の自動水平化を行う。装置からでるレーザー
光線は二つの軸において調節可能である。傾き、即ち、
仰角、および、横のアライメント、即ち、方位角を調節
することができる。所望の調節は、電子制御装置によっ
て、装置ケーシングに取り付けられたキーボードにおい
て行われる。

【００１４】図１に、導管敷設レーザー装置の機械的構
成が示されている。レーザー光線１は光源、ここではケ
ーシング３に収納されたレーザーダイオード２から発生
される。機械装置ならびに電子装置の一部（図示しな
い）は、円筒形で中空の端部をもつフレーム４内に保持
され、このフレーム４自体は円筒形の装置ケーシング５
の中に設けられている。フレーム４はその両端におい
て、ここに示されていない方法でボールベアリング６に
よって装置ケーシング５の前面壁および中間壁に回転可
能に取り付けられている。

【００１５】電気モータ７により駆動されるフレーム４
の凹所９にはまり込んだ偏心軸８によって、導管敷設レ
ーザー装置の横軸における自動水平化が行われる。この
水平化は、横方向に配置された電解液気泡管１０と連係
して、電子制御装置によってて行われる。フレーム４
は、従って、限定されてはいるが、当面の目的に十分な
範囲で回転可能である。

【００１６】縦軸の自動水平化は、基本調節装置１１が
第２の縦方向に配置された電解液気泡管１２と協働して
行われる。このとき、ケーシング３内のレーザーダイオ
ード２は、スピンドル１３によって直接水平軸１４の回
りを旋回する。基本調節装置１１は、単に縦軸の自動水
平化を行うのみでなく、横方向のアラインメント、即
ち、方位角の調節も行う。このため、特に図２から明ら
かなように、基本調節装置１１は、装置の縦軸に対し横
方向にフレーム４に固定された２つのガイド１５に移動
可能に配置されている。スビンドル１７を回転させる電
気モータ１６により、基本調節装置１１がガイドに沿っ
て動く。スピンドル１７は、その際、フレーム４のねじ
付きブッシュ１８にはまり込み、その結果、回転方向に
応じて、基本調節装置１１をねじ付きブッシュ１８の方
へ引き寄せるか、あるいは押し離す。基本調節装置１１
の位置はその際、電子制御装置と結合された電気長さ測
定装置１９により監視される。基本調節装置１１の横方
向の移動により、ケーシング３内のレーザーダイオード
２が、水平軸１４の領域で垂直軸２０の回りを旋回す
る。ケーシング３は、従って、自在継ぎ手によって取り
付けられている。

【００１７】図１及び図３に、縦軸の自動水平化に必要
なスピンドル１３をもつ基本調節装置１１の部分を明示
している。スピンドル１３は電気モータ２１によって駆
動される。スピンドル１３には、レーザーダイオード２
のケーシング３を受ける保持具２２の後端が接合されて
いる。ケーシング３と保持具２２は共に、それらの前領
域において軸１４の回りを旋回自在に設けられている。
保持具２２とスピンドル１３はナット２３によって繋が
れており、このナットの両サイドからはそれぞれ水平で
保持具２２に対して横方向に設けられたピン２４が突出
している。保持具２２は、ナット２３に向いている後端
にフォーク２５を有している。このフォーク２５は４つ
の叉を持ち、二つずつがそれぞれナット２３の１つの側
にあり、そこでピン２４を近接してつかむように設けら
れている。保持具２２の後端とピン２４の間に取り付け
られた引張りばね２６によって、ナット２３がフォーク
２５内で容易に傾き、それ故遊びなしにフォーク２５内
で動くことが保証される。スピンドル１３が電気モータ
２１によって回転するとき、ナット２３はスピンドル１
３の回転方向に応じて上方あるいは下方に動く。フォー
ク２５を通じてナット２３と協働する保持具２２の後端
も同様に上方あるいは下方に動く。これにより、保持具
２２は軸１４の回りを回転し、レーザー光線が上あるい
は下に傾く。電気モータ２１も気泡管１２も電子制御装
置と結合しているので、レーザー光線は自動的に水平に
される。

【００１８】図１及び図４により、上述した水平化をも
とに、どのように所望のレーザー光線の傾きが得られる
ことが明らかになる。これは、レーザーダイオード２を
入れたケーシング３もまた、保持具２２内で軸１４の回
りに回転自在に取り付けられていることによって起こ
る。ケーシング３の後端の上下運動は保持具２２と同様
に行われ、ここにもスピンドル２７、横方向のピン２９
をもつナット２８および４つ叉のフォーク３０が具備さ
れている。フォーク３０の二つずつの叉がそれぞれナッ
ト２８の１方の側にあり、ピン２９をつかんでいる。ナ
ット２８の１方の側のピン２９とケーシング３の後端の
間に設けられた引張りばね３１によって、ナット２８の
不必要な遊びが避けられる。ナット２８は、ナット２３
と異なり、垂直に立つ円筒形であり、それ故回り得るの
で、棒３２がピンのストッパとなる。これによって、引
張りばね３１が、ナット２８を所望の程度を越えて回す
ことがなくなる。スピンドン２７は電気モータ３３によ
って回転する。スピンドル２７の回転およびそれに伴う
レーザー光線の測定を可能にするために、スピンドル２
７の下端に光電回転測定装置３４が配置され、これは電
気モータ３３と同様電子制御装置と結合している。上述
したように、所望の傾きは、装置ケーシングに取り付け
られたキーボートで調節することができる。

【００１９】図５は、その一端面からレーザー光線１が
出る装置ケーシング５を図示している。他端面には表示
面３６をもつキーボード３５が配置されている。ここに
はさらに、場合によっては使用するかもしれない外部電
源またはリモートコントロール、あるいはその両方のた
めのコネクタ３７がある。電池は、取り外し可能なケー
シング部分３８にある。使用者は、装置を電池によって
動かすことができるし、あるいはケーシング部分３８を
ねじを外して取り外して、キーボード３５を持つケーシ
ング後部を直接レーザーダイオードを有するケーシング
前部にねじ止めすることもできる。このようにケーシン
グ部分３８を取り外して短くなった形状では、その装置
は従来から知られている導管敷設レーザー装置のわずか
半分の長さとなる。装置ケーシング５は全体としても、
また個々の装置部分も防水で、その結果水分により引き
起こされる障害は発生し得ない。

【００２０】図６から図８に基づいて、レーザー光線受
け装置を説明する。受け装置は、レーザー光線１に向け
られるべき面（図７）に、ここでは十字形に配置されて
いる光電セル３９を有している。さらに十字の梁の間を
蔽う光電セル４０を加えることができる。また、これら
に限定することなく、光電セルは同心円状にも配置する
こともでき得る。これら光電セル３９ひよび４０は、受
け装置の反対面（図６）の同様に十字状に配置された光
ダイオード４１と対置している。一方の光電セル３９お
よび４０、および他方の光ダイオード４１は電気的に互
いに結合している。電力供給のために電池４２があり、
受け装置の円筒形ケーシングの中の光電セルおよび光ダ
イオードの支持部材の間に配置されている。

【００２１】導管敷設レーザー装置もまたレーザー光線
受け装置も足部材４３および４４の上に載っている。両
装置の円筒形ケーシングおよび足部材４３および４４の
全体は、正しく配置された場合に導管敷設レーザー装置
の前面の中央からでるレーザー光線が正確に受け装置の
光電セル十字の中央に当たるよう、互いに好ましく調整
されている。管４５の中での位置決めの助けとして、両
装置は気泡管４６を有している。

【００２２】

【発明の効果】この出願の発明による導管敷設レーザー
装置は、そのコンパクトな構造方式にもかかわらず特別
精密に調節可能であるため、レーザー光線１は長い距離
からであっても受け装置の円形域に当たる。レーザー光
線１は、例えば１００ｍの距離から約２０から２５ｍｍ
の直径の光点として当たるので、光電セル３９および４
０はこれを受けて、受け装置の標的面上の位置を認識す
るのに十分である。レーザー光線１があたる十字形に配
置された光電セル３９または追加の光電セル４０、ある
いはその両方によって、相応する光ダイオード４１が発
光する。管４５はこの時、単に十字の中央の光ダイオー
ドのみが発光するように配置されるだけでよい。こうし
て管４５は正確にその位置を決められ、この位置で固定
される。

【００２３】受け装置が導管敷設レーザー装置から遠い
距離に設置された場合でも、光電セル３９および４０が
レーザー光線１を知覚できるようするために、導管敷設
レーザー装置は、レーザー光線１が絶え間無く放射され
るのではなく、脈打つように放射されるように設計され
るのが好ましい。レーザー光線の光点のスイッチの切り
入れが繰り返し（引き続いて）行われることにより、光
電セル３９および４０は、レーザー光線の光点と昼間の
光の間の光度差を、絶え間無く放射されるレーザー光線
の場合より遠い距離において記録することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この出願の発明に係わる導管敷設レーザー装置
の略縦断面。

【図２】図１中のＩ−Ｉ線による断面図。

【図３】図１中のII−II線による断面図。

【図４】図１中のIII−III線による断面図。

【図５】図１の装置の外観図。

【図６】導管敷設レーザー装置から届くレーザー光線を
避ける側のレーザー光線受け装置の面の略図。

【図７】導管敷設レーザー装置から届くレーザー光線の
方に向いているレーザー光線受け装置の面の略図。

【図８】レーザー光線受け装置の上面略図。

【符号の説明】

１ レーザー光線 ２ 光源 １１ 基本調節装置 １３ スピンドル １４ 水平軸 ２０ 垂直軸 ２２ 保持具 ２７ スピンドル

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 縦軸の自動水平化をし、レーザー光線の
   傾きおよび横方向のアライメントを調整するための手段
   をもつ導管敷設レーザー装置であって、レーザー光線１
   を発生する光源２がレーザー光線１を放射する前領域に
   おいて、縦軸および横軸に対して旋回自在に取り付けら
   れ、一方光源２の後領域が基本調節装置１１に接合さ
   れ、基本調節装置１１は光源２の後端の水平移動用の手
   段１５，１６，１７，１８を有し、これにより光源２
   は、レーザー光線１の横方向のアラインメントのための
   垂直軸２０の回りを旋回可能であり、さらに基本調節装
   置１１は光源２の後端の垂直移動用の手段１３，２１，
   ２３を有し、これにより光源２は、レーザー光線１の水
   平化のための水平軸１４の回りを旋回可能であることを
   特徴とする導管敷設レーザー装置。
2. 【請求項２】 光源２の後端の水平移動のために、基本
   調節装置１１が、電気モータ１６によって、少なくとも
   １つのガイド１５に沿って横方向に移動自在に取り付け
   られ、移動位置の監視のための手段、例えば電気長さ測
   定装置１９が備えられていることを特徴とする請求項１
   記載の導管敷設レーザー装置。
3. 【請求項３】 光源２の後端の垂直移動のために、基本
   調節装置１１がスピンドル１３を有し、このスピンドル
   １３はスピンドル１３上を動く雌螺子部材、例えばナッ
   ト２３を持ち、ナット２３に光源２あるいは光源を動か
   す保持具２２の後端が接合されされていることを特徴と
   する請求項１記載の導管敷設レーザー装置。
4. 【請求項４】 光源２を動かす保持具２２の後端にフォ
   ーク２５が配置され、このフォーク２５はナット２３に
   より非積極的に(non-positively)に動くことを特徴とす
   る請求項３記載の導管敷設レーザー装置。
5. 【請求項５】 ナット２３の相対する２つの側にそれぞ
   れ、装置の軸に対して横方向にナット２３から突き出て
   いる１つのピン２４が設けられてあり、保持具２２に固
   定されたフォーク２５は４つの叉を持ち、これら４つの
   叉の二つずつがナット２３のそれぞれの側にあって、ピ
   ン２４をつかむように配置されていることを特徴とする
   請求項４記載の導管敷設レーザー装置。
6. 【請求項６】 保持具２２の後端とピン２４の間のナッ
   ト２３の１つの側に引張りバネ２６が設けられ、ナット
   ２３が遊びなしにフォーク２５内で動くようにしてある
   ことを特徴とする請求項５記載の導管敷設レーザー装
   置。
7. 【請求項７】 レーザー光線を傾けるために、光源２ま
   たは光源２を入れるケーシング３が、保持具２２内部
   で、水平の軸、例えば、保持具２２と同じ軸の回りを旋
   回するように取り付けられていることを特徴とする請求
   項３記載の導管敷設レーザー装置。
8. 【請求項８】 光源２の後端の垂直移動のために、保持
   具２２がスピンドン２７を有し、スピンドル２７は、ス
   ピンドル上を動く雌螺子部材、例えばナット２８を持
   ち、ナット２８に光源２または光源を入れるケーシング
   ３の後端が接合され、さらに、スピンドル２７の回転位
   置およびこれに伴うレーザー光線の傾きの測定を可能に
   する手段、例えば光電回転測定装置３４が備えられてい
   ることを特徴とする請求項７記載の導管敷設レーザー装
   置。
9. 【請求項９】 光源２を入れるケーシング３の後端に、
   ナット２８によって非積極的に(non-positively)動くフ
   ォーク３０が設けられていることを特徴とする請求項８
   記載の導管敷設レーザー装置。
10. 【請求項１０】 ナット２８の相対する２つの側にそれ
    ぞれ、装置の軸に対して横方向にナット２８から突き出
    ている１つのピン２９が設けられ、ケーシング３に固定
    されたフォーク３０は４つの叉を持ち、これら４つの叉
    の二つずつがナット２８のそれぞれの側にあって、ピン
    ２４をつかむように配置されていることを特徴とする請
    求項９記載の導管敷設レーザー装置。
11. 【請求項１１】 ケーシング３の後端とピン２９の間の
    ナット２８の１つの側に引張りバネ３１が設けられ、ナ
    ット２８が遊びなしにフォーク３０内で動くことを特徴
    とする請求項１０記載の導管敷設レーザー装置。
12. 【請求項１２】 レーザー光線を脈打つように放射する
    手段が備えられていることを特徴とする請求項１記載の
    導管敷設レーザー装置。
13. 【請求項１３】 請求項１に記載の導管敷設レーザー装
    置から放射されるレーザー光線を受けるためのレーザー
    光線受け装置であって、レーザー光線１の方を向いてい
    る面に標的域が配置され、標的域には、レーザー光線１
    によって標的域上に形成される光点の位置を確定するた
    めの手段が設けられ、一方レーザー光線１からそれた方
    の他面には、標的域上のレーザー光線１の光点の位置を
    表示する手段が設けられていることを特徴とするレーザ
    ー光線受け装置。
14. 【請求項１４】 標的域が、例えば、標的十字線形ある
    いは同心円形に配置された光電セル３９，４０を有して
    いることを特徴とする請求項１３記載のレーザー光線受
    け装置。
15. 【請求項１５】 光電セル３９，４０に従って配置さ
    れ、光電セル３９，４０と接続され、さらに、相対する
    光電セル３９，４０にレーザー光線の光点が当たったと
    きに発光するよう、レーザー光線からそれた方の他面に
    光ダイオード４１が備えられてることを特徴とする請求
    項１４記載のレーザー光線受け装置。