JPH06167184A - トンネル断面照射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】切羽断面に可視レーザー光ビームで設計断面を
描く。 【構成】装置１０は水平方向に回転できるようにベース
部１６に支持された支持部１４および鉛直方向に回転で
きるように支持部１４に支持された望遠鏡部１２を備え
ている。望遠鏡部１２は可視レーザー光ビームを射出す
るレーザー管２０および光波距離計の計測用の光を発射
し受光する鏡筒２２を含み、その方向はパーソナルコン
ピューターなどの制御装置により制御され、可視レーザ
ー光ビームが設計断面に沿って切羽断面に照射される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、トンネル抗内の切羽断
面に設計断面形状を描くための装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】トンネル掘削施工では、堀進方向・トン
ネル断面位置・堀進範囲が設計通りであるかどうかを常
に知る必要がある。このため頻繁に測量を行なわなけれ
ばならない。その測量には、測量装置よりも抗口近くに
ある最低２点の既知点から切羽断面位置を求め、設計値
との相違を確認する方法が採用されている。

【０００３】また、切羽断面を爆破して堀り進むトンネ
ル施工では、ダイナマイトなどの爆薬を仕掛ける位置を
指定するために設計断面の形状を切羽断面に写す必要が
ある。一般に設計断面の転写は、最初に切羽断面のトン
ネル中心を測量から求めた後、このトンネル中心を基準
として巻尺を用いて設計断面の輪郭上に位置する点を求
め、その位置にペンキやカラースプレーなどで印をつけ
る作業を繰り返し行なうことによってなされる。あるい
は設計断面に基づいて作った実寸大の定規を切羽断面に
宛て、定規の輪郭に沿って切羽断面に印を付けていくこ
とにより行なわれる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような作業は、多
くの人員と時間を要するとともに、複数の人間の各々が
巻尺で計って別々に印をつけるために視準誤差や観測誤
差・記録誤差が発生し易いという不都合がある。本発明
は、トンネル抗内の切羽断面に設計断面形状を描く際に
必要な人員を低減し、また所要時間を短縮することを目
的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明のトンネル断面照
射装置は、光学的に距離を測定する光学系と、光学系の
測定光を射出する鏡筒および可視レーザー光ビームを照
射するレーザー管を有する望遠鏡部と、望遠鏡部を第１
の回転軸まわりに回転可能に支持する支持部材と、第１
の回転軸まわりに望遠鏡を回転させる第１の回転手段
と、第１の回転軸まわりの望遠鏡の回転角を計測する第
１の角度計測手段と、第１の回転軸に直交する第２の回
転軸まわりに支持部材を回転可能に支持するベース部材
と、第２の回転軸まわりに支持部材を回転させる第２の
回転手段と、第２の回転軸まわりの支持部材の回転角を
計測する第２の角度計測手段と、トンネルのデータを取
り込むデータ入力部を持ち、データに基づいて設計断面
を算出するとともに、第１および第２の回転手段を介し
て望遠鏡部の方向を制御し、設計断面に沿って可視レー
ザー光ビームを照射させる制御部とを備える。

【０００６】

【作用】本発明のトンネル断面照射装置では、光学系に
より計測される切羽断面までの距離や予め与えられてい
る設計断面や装置の位置等のデータが制御部に入力され
る。制御部はこれらのデータに基づいて切羽断面に照射
する可視レーザー光ビームの軌道を決定すると共に、こ
の軌道に沿ってレーザー管から出力される可視レーザー
光ビームが照射されるように第１および第２の回転手段
を介して望遠鏡部の方向を制御する。この結果として切
羽断面には、設計断面に沿って可視レーザー光ビームが
照射される。その間に作業者は、移動する可視レーザー
光ビームの照射位置にカラースプレーなどを用いて一定
の間隔ごとに印を付けるなどして、設計断面を切羽断面
に転写する。

【０００７】

【実施例】本発明のトンネル断面照射装置の主要部であ
る装置の正面図および側面図をそれぞれ図１および図２
に示す。

【０００８】装置１０は、望遠鏡部１２と支持部１４と
ベース部１６とからなり、整準台１８の上に設置され
る。望遠鏡部１２は、可視レーザー光ビームを照射する
レーザー管２０および装置１０に内蔵された光波距離計
の計測用の光を発射し受光する鏡筒２２を含み、上下方
向に自動的に回転できるように支持部１４に支持されて
いる。レーザー管２０と鏡筒２２は光軸が互いに平行に
なる状態で一体化されている。鏡筒２２は光波距離計の
光軸と同軸に設けた目視観察用の光学系を有し、距離計
測位置を視準することができる。望遠鏡部１２を回転可
能に支持する支持部１４は、水平方向に自動的に回転で
きるようにベース部１６に支持されている。ベース部１
６は整準台１８に設置固定され、この整準台１８によっ
て装置１０の水平出しが行なわれる。次に望遠鏡部１２
の向きを調整するための機構を図３を参照して説明す
る。

【０００９】望遠鏡部１２の方向は高低角調整ユニット
３０および水平角調整ユニット３２により調整される。
高低角調整ユニット３０は、望遠鏡部１２を軸受けする
水平軸３４に設けた高低角用ギヤ３６および高低角用エ
ンコーダー３８を有し、高低角用モーター４０により高
低角用ギヤ３６を介して望遠鏡部１２を鉛直面内で回転
させるとともに、その高低角を高低角用エンコーダー３
８で検出する。一方、水平角調整ユニット３２は、支持
部１４を軸受けする鉛直軸４２に設けた水平角用ギヤ４
４および水平角用エンコーダー４６を有し、水平角用モ
ーター４８の回転により水平角用ギヤ４４を介して支持
部１４ごと望遠鏡部１２を水平面内で回転させるととも
に、水平面内における望遠鏡部１２の向きを水平角用エ
ンコーダー４６で検出する。

【００１０】図４に示すように、高低角調整ユニット３
０および水平角調整ユニット３２は、それぞれ高低角制
御部５０および水平角制御部５２によって制御される。
これらの制御部５０と５２は装置１０と無線によって制
御される制御装置５４からの信号により制御される。制
御装置５４はＣＰＵ５３・キーボード５６・表示器５７
・プリンター５８からなり、予め与えられた設計データ
や、装置１０の位置・切羽断面の位置などのデータから
演算処理により切羽断面に照射するレーザー光ビームの
軌道を算出するとともに、レーザー管２０から出力され
る可視レーザー光ビーム２０’がその軌道に沿って照射
されるように望遠鏡部１２の方向を制御する信号を測距
・測角処理装置４９を介して高低角制御部５０と水平角
制御部５２に出力する。このような制御装置５４として
はラップトップ型パーソナルコンピューター（持ち運び
容易な無線付きハンデーターミナル）などを使用するこ
とができる。確認のためハンデーターミナルで入力デー
タとエンコーダーの角度データはハンデーターミナルの
プリンタ５８からプリントアウトできるようになってい
る。

【００１１】次に実際の操作手順について説明する。ま
ず、図５に示すように、装置１０と無線モデム５５と制
御装置５４からなる本発明のトンネル断面照射装置をト
ンネル抗内に配置する。機械の位置は下記後方既知基準
点より算出されるので、どこに配置してもよい。つぎ
に、装置の設置位置よりも後方の２つの既知の基準点Ａ
とＢに固定した反射プリズム６０に装置１０の望遠鏡部
１２をハンデーターミナルのキー操作により向け、装置
１０に内蔵した光波距離計を用いて既知基準点ＡとＢま
での距離・角度を順に計測する。測距部５１で計測した
距離・角度データは装置１０に接続された無線モデム５
５に送られ、制御装置５４において装置１０の位置が算
出され記憶される。つづいて、反射プリズム６０を取り
付けたポール６２を切羽断面６４に配置し、ハンデータ
ーミナルからの指令により装置１０を反射プリズム６０
に向け、その反射プリズム６０に光波距離計の測定光７
０を照射し、距離・測角値を制御装置５４に取り込み、
切羽断面６４までの距離・角度を計測する。このとき使
用する反射プリズム６０は図６に示すようなターゲット
６１を備えたものが好ましい。図６のターゲット付反射
プリズムは、反射プリズム６０とターゲット６１の中心
がレーザー管２０と光波距離計の光軸間隔と等しい距離
で配置されているため、光軸がずれた際にそれを確認で
きる。光波距離計により計測された切羽断面６４までの
距離・角度のデータは制御装置５４に送られ、予め記憶
されている設計データおよび装置１０の位置データと共
に演算処理され、切羽断面６４に照射すべき可視レーザ
ー光ビームの軌道６６を算出し、ハンデーターミナルに
表示、プリントアウトされる。その軌道６６に沿ってあ
る一定の速度で可視レーザー光ビームが照射されるよう
に望遠鏡部１２（レーザー管２０）の向きを制御または
断続的に任意間隔に設定できる様に制御する信号を高低
角制御部５０と水平角制御部５２に出力する。これによ
り可視レーザー光ビームが設計断面の輪郭の軌道６６に
沿って切羽断面６４に照射される。その間、作業者は、
可視レーザー光ビームの軌道に沿ってカラースプレー等
を用いて例えば一定の間隔で印を付ける。この結果、切
羽断面に設計断面が転写される。

【００１２】このように本発明によれば、切羽断面への
設計断面の転写は、切羽断面に照射される可視レーザー
光ビームの照射位置に連続または一定の間隔で印を付け
るだけで済むので、必要な人員を削減できるとともに作
業時間を短縮することができる。

【００１３】

【発明の効果】本発明のトンネル断面照射装置によれ
ば、切羽断面に照射される可視レーザー光ビームの照射
位置に連続または一定の間隔で印を付けるだけで設計断
面を描けるようになるので、人員の削減および作業時間
の短縮が計れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のトンネル断面照射装置の主要部である
装置の正面図である。

【図２】図１に示した装置の側面図である。

【図３】図１および図２に示した装置の望遠鏡部の向き
を調整する機構を説明する図である。

【図４】図１および図２に示した装置の望遠鏡部の向き
の制御を説明するためのブロック図である。

【図５】本発明のトンネル断面照射装置の使用状態を説
明する図である。

【図６】図５に示したターゲット付反射プリズムを詳細
に示す図である。

【符号の説明】

１２…望遠鏡部、１４…支持部、１６…ベース部、２０
…レーザー管、２２…鏡筒。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光学的に距離を測定する光学系と、 光学系の測定光を射出する鏡筒および可視レーザー光ビ
   ームを照射するレーザー管を有する望遠鏡部と、 望遠鏡部を第１の回転軸まわりに回転可能に支持する支
   持部材と、 第１の回転軸まわりに望遠鏡部を回転させる第１の回転
   手段と、 第１の回転軸まわりの望遠鏡部の回転角を計測する第１
   の角度計測手段と、 第１の回転軸に直交する第２の回転軸まわりに支持部材
   を回転可能に支持するベース部材と、 第２の回転軸まわりに支持部材を回転させる第２の回転
   手段と、 第２の回転軸まわりの支持部材の回転角を計測する第２
   の角度計測手段と、 トンネルのデータを取り込むデータ入力部を持ち、デー
   タに基づいて設計断面を算出するとともに、第１および
   第２の回転手段を介して望遠鏡部の方向を制御し、設計
   断面に沿って可視レーザー光ビームを照射させる制御部
   とを備えるトンネル断面照射装置。