KR102319250B1 - 수준측량용 스테빌라이저 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수준측량용 스테빌라이저 시스템에 관한 것으로, 중심진동감쇠수단과 코너진동감쇠수단을 구비하여 수준측량시 주변의 진동과 충격에 의해 표척에 작용하는 영향이 최소화되고 표척이 보다 안정적으로 거치되어 측량정밀도의 저하를 방지할 수 있으며, 중심앵커와 수평유지수단을 구비하여 표척의 중심을 지상기준점 또는 각 지점의 연직선 상에 신속하고 정화하게 설치할 수 있도록 한 것이다.

Description

수준측량용 스테빌라이저 시스템{Stabilizer system for level survey}

본 발명은 측지측량 분야 기술 중에서, 수준측량용 스테빌라이저 시스템에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 수준측량시 주변의 진동과 충격에 의해 표척에 작용하는 영향이 최소화되고 표척이 보다 안정적으로 거치되어 측량정밀도의 저하를 방지할 수 있도록 하고, 표척의 중심을 지상기준점 또는 각 지점의 연직선 상에 신속하고 정화하게 설치할 수 있도록 한 수준측량용 스테빌라이저 시스템에 관한 것이다.

수준측량이란 지구상에 있는 점들의 고저차를 관측하는 것을 말하며 레벨측량이라고도 한다. 측량법에 의해 측량은 기본측량, 공공측량, 일반측량, 기타 측량으로 분류되며, 정밀 수준측량은 측량법과 공공측량의 1급, 2급의 수준측량을 말한다.

허용오차가 비교적 적은 공공측량 2급의 수준측량의 허용오차는 5mm√S (S는 관측거리, Km)이며, 기본측량의 수준측량의 경우 지구의 물리적 특성(중력, 지구곡률, 대기굴절 등)까지 반영하기 때문에 표척(staff)의 오차 발생을 최소화하는 것이 정밀도를 높이는 방법이다.

도 10은 표척(1)과 레벨기나 토탈스테이션 등의 측량기기(2)를 이용하여 수준측량 방법을 설명하는 도면이다.

제1 단계로, 표척수(標尺手)가 고도를 알고 있는 지상기준점(a0)에 표척(1)을 세우고, 기계수(機械手)가 일정 거리 떨어진 제1관측점(b1)에서 측량기기(2)로 표척(1)의 눈금을 읽는다.

제2 단계로, 표척수가 제1지점(a1)으로 이동하여 표척(1)을 세우고, 기계수가 측량기기(2)의 방향을 전환하여 제1지점(a1)의 표척(1)의 눈금을 읽는다. 여기서 지상기준점(a0)과 제1지점(a1)에서 읽은 눈금의 차와 지상기준점의 고도로부터 제1지점(a1)의 고도를 구할 수 있다.

제3 단계로, 기계수는 제1지점(a1) 뒤의 제2관측점(b2)로 이동하고, 표척수가 표척(1)을 제자리(제1지점)에서 측량기기(2)를 바라보도록 하면 기계수가 제2관측점(b2)에서 측량기기(2)로 제1지점(a1)의 표척 눈금을 읽는다.

제4단계로, 표척수가 제2지점(a2)으로 이동하여 표척(1)을 세우고, 기계수가 제2관측점(b2)에서 제2지점(a2)의 표척 눈금을 읽는다. 여기서 제2관측점(b2)에서 읽은 제1지점(a1)과 제2지점(a2)의 눈금 차이로부터 제2지점(a2)의 고도를 구한다.

이와 같은 방법으로 표척(1)과 측량기기(2)를 계속해서 이동시키면서 각 지점의 표척과 각 관측점에서의 측량기기(2)의 방향을 전환시켜 눈금을 표척(1)의 눈금을 읽어 목표지점까지 각 지점의 고도를 구한다.

이때, 표척(1)이 세워지는 기준점(a0)이나 제1, 제2지점(a1, a2)과 측량기기(2)가 거치되는 제1, 제2관측점(b1, b2)의 표고 차에 따라 표척(1)의 높낮이를 조절하여야 하는데, 종래의 표척(1)은 도 11에 도시한 바와 같이 상, 하부척대(1a, 1b)를 슬라이드 신축식으로 높낮이조절이 가능하게 결합하고, 하부척대(1a)의 하단에 착지부(1c)를 결합한 것으로, 표척(1)의 높낮이를 조절하기 위해서는 표척수가 한손으로는 하부척대(1a)를 잡고 다른 손으로는 상부척대(1b)를 잡은 상태에서 밀거나 당겨서 표척(1)의 높낮이를 조절하고, 다시 하부척대(1a)와 상부척대(1b)를 고정하는 고정나사를 조여서 하부척대(1a)와 상부척대(1b)가 높낮이 조절된 상태로 고정되게 하여야 하므로 표척(1)의 높낮이 조절과정이 번거롭게 되는 문제점이 있다.

또한 종래 선행기술로서 대한민국 등록특허 제10-1349383호(2014.01.14. 공고) "수준측량용 스타프 높낮이 조절장치"(이하, '선행기술 1'이라 함)는 모터와 스크루 등을 이용하여 표척의 높낮이를 조절할 수 있게 한 기술을 개시하고 있으며, 대한민국 등록특허 제10-1463911호(2014.11.27. 공고) "수준 측량용 스타프 높낮이 장치"(이하, '선행기술 2'라 함)는 하부척대 측에는 핸들에 의해 회전하는 구동기어와, 구동기어에 맞물리는 종동기어에 동축으로 결합된 피니언을 설치하고, 상부척대 측에 피니언에 맞물리는 랙을 설치하여 핸들을 돌리면 피니언과 랙의 작용으로 상부척대가 승강하면서 높이조절이 이루어지게 한 기술을 개시하고 있다.

그러나 종래기술 및 선행기술 1, 2는 표척의 높이를 조절할 수 있으나, 표척을 기준점(a0), 제1, 제2지점(a1, a2)에 연직상태로 정확하게 설치할 수 없기 때문에 측지측량을 정밀하게 수행하기 어렵다고 하는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결한 선행기술로서 대한민국 등록특허 제10-1349377호(2014.01.13. 공고) "측지측량용 표척의 정밀계측을 위한 안정적인 설치장치"(이하, '선행기술 3'이라 함)는 하부척대의 하단에 결합되는 착탈식 결합구 및 착탈식 결합구가 착탈 가능하게 결합되며 표척이 지상기준점과 각 지점에 정확하게 수직으로 유지되도록 하는 표척수직유지용 착지대(10)를 포함하여, 표척수직유지용 착탈식 착지대(10)를 지면에 착지시킨 상태에서 표척수직유지용 착지대(10)에 표척(1)을 결합하여 세우는 것만으로 표척을 수직으로 설치할 수 있어 측량정밀도를 높일 수 있게 한 기술을 개시하고 있다[도 12 참조].

표척수직유지용 착지대(10)는 착지베이스(11)와, 착지대(10)를 관통하여 승강 가능하게 설치되는 3개의 착지봉(12)과, 착지베이스(11)의 상면에 장착되는 3개의 구동모터(13), 3개의 구동모터(13)의 회전력에 따라 3개의 착지봉(12)이 승강되도록 하는 감속기(14)와, 착지봉(12)을 승강 가능하게 안내하는 착지봉 안내구(15)와, 착지베이스(11)의 하면에 장착되어 구동모터(13)에 전원을 공급하기 위한 배터리(B)가 수납되는 배터리홀더(16)와, 상기 착지베이스(11)에 장착되어 배터리(B)의 전원을 온오프하는 전원스위치(17)와, 착지베이스(11)의 하면에 장착되는 감지수단(18)과, 착지베이스(11)의 상면 중앙부에 결합되며 횡단면이 원형인 표척결합봉(19a)이 구비된 표척마운트(19)를 포함한다.

이와 같이 구성된 선행기술 3은 경사진 지면에 착지함에 있어서는 도 12에 도시한 바와 같이 3개의 단계로 이루어진다.

제1 단계로, 3개의 착지봉(12)의 높이가 모두 동일하게 되도록 한 상태에서 지면에 안착시키면, 착지베이스(11)가 지면과 평행을 이루며 경사진 상태로 되고, 표척결합봉(9a)은 지면에 직각을 이루며 경사진 상태로 된다[도 12의 (a) 참조].

제2 단계로, 감지수단(18)이 착지베이스(11)의 경사를 감지하게 되고, 감지수단(18)의 감지신호에 따라 3개의 구동모터(13)에 각각 전원이 공급되며, 3개의 구동모터(13)의 회전력에 의해 감속기(14)가 3개의 착지봉(12)을 개별적으로 승강시켜 착지베이스(11)가 수평을 유지하게 되고, 결과적으로 표척결합봉(19a)이 연직상태로 된다[도 12의 (b) 참조].

제3 단계로, 표척결합봉(19a)에 하부척대(1a)의 하단에 결합된 착탈식 결합구(2)의 결합홈(2a)을 표척결합봉(19a)에 끼워 결합하면, 표척(1)이 연직상태로 설치된다[도 12의 (c) 참조].

이때, 제1 단계에서 표척수직유지용 착지대(10)를 지면에 내려놓을 때 표척결합봉(19a)이 지상기준점(a0), 제1 및 제2지점(a1, a2)의 연직방향 직상방에 위치하도록 한 상태에서 제2 단계가 진행되어 착지베이스(11)의 수평유지 작동과 표척결합봉(19a)의 연직유지 작동이 이루어지더라도 표척결합봉(19a)이 지상기준점(a0) 또는 제1 및 제2지점(a1, a2)의 연직방향 상방에 위치하지 못하고, 표척결합봉(19a)의 중심과 지상기준점(a0) 또는 제1 및 제2지점(a1, a2)의 중심 사이에 편차(Δ)가 생기게 되어 표척(1)을 지상기준점(a0) 또는 제1 및 제2지점(a1, a2)에 정확하게 위치하지 않게 되어 정밀한 측지측량이 이루어지지 못하게 되는 문제점이 있다.

또한 도 12에 도시한 상태는 지면이 15도 경사진 경우를 보인 것인바, 상기 편차(Δ)는 지면의 경사각도가 클수록 크게 나타나게 되어 측지측량 정밀도가 더욱 떨어지게 된다.

이러한 편차(Δ)를 줄이기 위한 방편으로, 표척결합봉(19a)에 결합된 표척(1)을 분리하고, 표척결합봉(19a)의 중심이 지상기준점(a0) 또는 제1 및 제2지점(a1, a2)의 연직방향 직상방에 위치하도록 표척수직유지용 착지대(10)를 다시 이동시킬 수 있는데, 이 경우 착지베이스(11)가 수평으로 유지될 수 없게 되어 다시 착지베이스(11)의 수평유지 및 표척결합봉(19a)의 연직유지 작동이 이루어져야 하며, 이 과정에서 또 다시 표척결합봉(19a)의 중심이 지상기준점(a0) 또는 제1 및 제2지점(a1, a2)의 연직방향 직상방에 위치하지 못하고, 편차(Δ)가 생기게 된다.

결국, 이러한 과정을 수차례 반복적으로 진행하더라도 설치 시간만 길어지게 될 뿐, 표척결합봉(19a)을 지상기준점(a0) 또는 제1 및 제2지점(a1, a2)의 연직방향 직상방에 완벽하게 위치되게 할 수 없다.

이러한 문제점을 해결하고자 하는 선행기술로서 대한민국 등록특허 제10-2081917호(2020.02.26. 공고) "측지측량용 표척의 높이 조절 시스템"(이하, '선행기술 4'라 함)은 수평조정수단에 의하여 표척결합구가 연직방향으로 조정되어 표척결합구에 결합되는 표척이 연직 상태로 설치될 수 있으며, 경사진 지면에 착지봉이 착지되면서 영점확인봉의 영점확인부가 지상기준점 또는 각 지점에 대하여 연직방향 직상방에 위치된 상태에서 수평조정수단에 의하여 표척결합구가 연직방향으로 조정되는 과정에서 영점확인부와 지상기준점 또는 각 지점 사이에 편차가 발생하였을 때 영점조정수단에 의하여 영점확인봉과 이 영점확인봉의 상단에 결합된 표척결합부가 지상기준점 또는 각 지점의 연직방향 직상방에 위치되어 표척결합부의 결합홈에 하부척대의 하단에 결합된 결합돌기를 삽입하여 결합하였을 때 표척이 지상기준점 또는 각 지점에 대하여 정확하게 연직방향 직상방에 연직 상태로 설치될 수 있어 측지측량의 정밀도를 높일 수 있으며, 표척을 지상기준점 또는 지점의 연직방향 직상방에 신속하게 설치할 수 있어 측량 시간을 단축할 수 있게 한 기술을 개시하고 있다.

그러나 선행기술 4는 수평조정수단에 의한 착지베이스의 수평조정과 영점확인봉 및 표척결합구의 연직조정은 자동제어에 의해 이루어지지만, 영점조정은 표척수에 의해 수동으로 이루어지는 것이기 때문에 신속한 영점조정이 이루어지지 않게 되어 전체적인 표척의 설치시간이 지연되는 문제점이 있다.

또한 영점조정은 표척수가 영점확인봉의 영점확인부를 육안으로 확인하면서 조작하여야 하는 것이므로 정확도가 저하되는 문제점이 있다.

한편, 종래기술의 표척과 선행기술들의 표척을 교량구간, 대형차량의 통행 지역, 철도의 레일 지역 또는 공사구간 등의 지면에 착지하였을 경우 측량을 진행하는 과정에서 지면으로부터 진동과 충격이 그대로 전달되어 표척이 흔들리게 되므로 측량기기에 의한 관측값의 오차를 발생시키게 되어 측량정밀도가 저하되는 문제점이 있다.

또한 이러한 문제점을 해결하기 위한 본 출원인은 대한민국 특허출원 제10-2021-0063991호(2021.05.18. 출원) "측지측량용 스테빌라이저"(이하, '선행기술 5'라 함)를 제안한 바 있다.

선행기술 5는 진동감쇠수단을 구비하여 지면으로부터 착지봉에 가해지는 진동과 충격을 진동감쇠수단에 의해 감쇠하여 진동과 충격이 표척에 전달되는 것을 최소화할 수 있어 수준측량시 주변의 진동과 충격에 의한 영향이 최소화되어 측량정밀도의 저하를 방지할 수 있도록 하고, 수평조정수단과 영점조정수단을 구비하고 있어 표척을 지상기준점 또는 각 지점에 착지할 때 표척을 지상기준점 또는 각 지점의 연직방향 직상방에 신속하고 정확하게 수직으로 설치할 수 있으며, 측량 과정에서 진동과 충격이 가해지더라도 표척이 항상 지상기준점 또는 각 지점의 연직방향 직상방에 수직으로 정확하게 세워진 상태로 유지되어 측량정밀도를 유지할 수 있도록 한 것이다.

그러나 선행기술 5는 지면의 경사도에 따라 수평조정수단에 의해 수평조정이 진행되게 한 다음, 영점조정수단에 의해 표척이 지상기준점 또는 각 지점에 연직방향 직상방에 연직상태로 설치되게 하는 영점조정이 진행되게 하는 것으로, 표척을 지상기준점 또는 각 지점에 정확하게 설치할 수 있으나 지면에 3개의 착지봉에 의해 지지하는 것이므로 표척을 안정적으로 거치하지 못하게 되는 문제점이 있다.

대한민국 등록특허 제10-1349383호(2014.01.14. 공고) "수준측량용 스타프 높낮이 조절장치" 대한민국 등록특허 제10-1463911호(2014.11.27. 공고) "수준 측량용 스타프 높낮이 장치 대한민국 등록특허 제10-1349377호(2014.01.13. 공고) "측지측량용 표척의 정밀계측을 위한 안정적인 설치장치" 대한민국 등록특허 제10-2081917호(2020.02.26. 공고) "측지측량용 표척의 높이 조절 시스템" 대한민국 특허출원 제10-2021-0063991호(2021.05.18. 출원) "측지측량용 스테빌라이저"

따라서 본 발명의 목적은 수준측량시 주변의 진동과 충격에 의해 표척에 작용하는 영향이 최소화되고 표척이 보다 안정적으로 거치되어 측량정밀도의 저하를 방지할 수 있도록 한 수준측량용 스테빌라이저 시스템을 제공하려는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 표척의 중심을 지상기준점 또는 각 지점의 연직선 상에 신속하고 정화하게 설치할 수 있도록 한 수준측량용 스테빌라이저 시스템을 제공하려는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 슬라이드 신축식으로 높낮이조절이 가능하게 결합되는 하부척대와 상부척대로 구성되는 표척을 상면에 수직으로 결합하고 3개의 꼭지점 부분에 형성되며 중심을 잇는 선들이 정삼각형을 이루는 3개의 승강안내공이 구비된 거치베이스판; 상기 거치베이스판의 상면에 결합되며 중심축이 상기 거치베이스판의 중심을 통과하고 상면이 개방된 표척결합홈을 가지는 표척결합부재와, 상기 하부척대의 하면에 결합되는 결합판과, 결합판의 하면에 돌출형성되어 표척결합홈에 삽입결합되는 결합돌기를 포함하는 표척결합수단; 상기 거치베이스판의 하면에 상단이 수직으로 고정되며 중심축이 상기 거치베이스판의 중심을 통과하는 중심지지대와, 상기 중심지지대에 상단이 고정되며 상단이 막히고 하단이 개방되며 내부에 진동감쇠유체가 충전되는 실린더와, 상기 실린더의 하단에 결합되는 하단막음판과, 상기 실린더의 내부에 승강 가능하게 설치되는 피스톤과, 상기 피스톤에 결합되어 하단막음판을 관통하는 피스톤로드를 포함하는 중심진동감쇠수단; 상기 중심진동감쇠수단의 피스톤로드의 하단에 결합되는 앵커모터와, 상기 앵커모터에 의해 회전되며 하단이 첨예한 원추형 앵커본체와, 상기 앵커본체의 외주면에 형성되어 지면을 굴착하는 나선형 굴착날을 포함하는 중심앵커; 상기 거치베이스판 상에 상기 승강안내공과 동축을 이루게 장착되며 내주면에 암나사부가 형성된 원통형 출력축을 가지는 3개의 수평유지모터와, 상기 원통형 출력축의 암나사부에 맞물리는 수나사부가 형성된 3개의 수평유지나사봉을 포함하는 수평유지수단; 상기 수평유지나사봉의 하단에 결합되며 상단이 막히고 하단이 개방되며 내부에 진동감쇠유체가 충전되는 실린더와, 상기 실린더의 하단에 결합되는 하단막음판과, 상기 실린더의 내부에 승강 가능하게 설치되는 피스톤과, 상기 피스톤에 결합되어 하단막음판을 관통하는 착지봉을 포함하는 코너진동감쇠수단; 상기 거치베이스판의 상면에 설치되어 거치베이스판이 수평상태가 아닐 때 점등되는 적색램프와, 거치베이스판이 수평상태일 때 점등되는 녹색램프 및, 전원이 인가되었을 때 점등되는 전원램프를 포함하는 표시수단; 상기 거치베이스판의 상면에 설치되어 x축경사각 α과 y축경사각 β을 감지하는 경사감지센서와, 상기 거치베이스판의 상면에 설치되어 전원인가모드와 전원차단모드, 앵커굴착모드와 앵커인출모드, 수평유지모드와 리셋모드가 입력되는 입력부와, 상기 경사감지센서의 감지신호와 입력부의 입력모드에 따라 상기 3개의 수평유지모터를 각각 제어하고 상기 적색램프와 녹색램프를 점소등되게 제어하며, 입력부에 입력되는 입력모드에 따라 앵커모터를 제어하는 제어부를 포함하는 제어수단; 및 상기 중심앵커와 수평유지수단과 표시수단 및 제어수단에 전원을 공급하는 배터리;를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 수준측량용 스테빌라이저 시스템을 제공한다.

본 발명의 수준측량용 스테빌라이저 시스템에 의하면 중심진동감쇠수단과 코너진동감쇠수단을 구비하여 수준측량시 주변의 진동과 충격에 의해 표척에 작용하는 영향이 최소화되고 표척이 보다 안정적으로 거치되어 측량정밀도의 저하를 방지할 수 있다.

본 발명의 수준측량용 스테빌라이저 시스템에 의하면 중심앵커와 수평유지수단을 구비하여 표척의 중심을 지상기준점 또는 각 지점의 연직선 상에 신속하고 정화하게 설치할 수 있다.

도 1 내지 도 9는 본 발명에 의한 수준측량용 스테빌라이저 시스템의 바람직한 실시예를 보인 것으로,
도 1은 본 발명의 사시도,
도 2는 본 발명의 분해 사시도,
도 3은 중심진동감쇠수단의 부분 종단면도,
도 4는 코너진동감쇠수단의 종단면도,
도 5는 경사감지센서와 제어부의 기능블록도,
도 6은 앵커본체의 하단이 관측점에 착지된 상태를 보인 정면도 및 우측면도,
도 7은 앵커본체와 나선형 굴착날이 지반을 파고들어간 상태를 보인 정면도 및 우측면도,
도 8은 수평유지 상태를 보인 정면도 및 우측면도,
도 9는 표척결합부에 표척을 결합한 상태를 보인 정면도,
도 10은 종래 표척과 측량기기를 이용하여 수준을 측량하는 과정을 설명하는 도면,
도 11은 종래 표척의 사시도,
도 12눈 선행기술에 의해 표척을 수직으로 설치하는 과정을 보인 종단면도이다.

이하, 본 발명에 의한 수준측량용 스테빌라이저 시스템을 첨부도면에 예시한 바람직한 실시예에 따라서 상세히 설명한다.

도 1 내지 도 9는 본 발명에 의한 수준측량용 스테빌라이저 시스템의 바람직한 실시예를 보인 것이다.

본 발명에 사용되는 표척(10)은 슬라이드 신축식으로 높낮이조절이 가능하게 결합되는 하부척대(11)와 상부척대(12)로 구성된다.

상기 하부척대(11)와 상부척대(12)의 전면에는 각각 눈금(13, 14)이 새겨진다.

상기 눈금(13, 14)은 한 칸 간격이 예컨대 2mm인 작은 눈금과 한 칸 간격이 작은 눈금의 5배인 10mm인 큰 눈금으로 구성할 수 있다.

본 발명에 의한 수준측량용 스테빌라이저 시스템은 상면에 표척(10)이 수직으로 결합되는 거치베이스판(100)과; 상기 거치베이스판(100)의 상면 중심에 표척(10)을 수직으로 결합하기 위한 표척결합수단(200)과; 상기 거치베이스판(100)의 하면 중심에 설치되는 중심진동감쇠수단(300)과; 상기 중심진동감쇠수단(300)의 하부에 설치되어 지면에 파고들어가서 고정되는 중심앵커(400)와; 상기 거치베이스판(100)의 3개의 코너 부분에 설치되어 거치베이스(100)를 수평으로 유지하는 수평유지수단(500)과; 상기 수평유지수단(400)의 하부에 설치되는 코너진동감쇠수단(600)과; 상기 거치베이스판(100)의 수평여부를 표시하는 표시수단(700)과; 상기 중심앵커(400)와 수평유지수단(500) 및 표시수단(700)을 제어하는 제어수단(800); 및 상기 중심앵커(400)와 수평유지수단(500)과 표시수단(700) 및 제어수단(800)에 전원을 공급하는 배터리(900);를 포함하여 구성된다.

상기 거치베이스판(100)은 3개의 꼭지점이 라운드 처리된 정삼각형의 판체로 구성된다.

상기 거치베이스판(100)에는 3개의 꼭지점 부분에 형성되며 중심을 잇는 선들이 정삼각형을 이루는 3개의 승강안내공(110)이 구비된다.

상기 승강안내공(110)의 중심을 잇는 선들이 이루는 정삼각형의 중심은 거치베이스판(100)의 중심과 일치하므로 이하의 설명에서는 '거치베이스판(100)의 중심'으로 통일하여 설명한다.

상기 표척결합수단(200)은 상기 거치베이스판(100)의 상면에 결합되며 중심축이 상기 거치베이스판(100)의 중심을 통과하고 상면이 개방된 표척결합홈(220)을 가지는 표척결합부재(210)와, 상기 하부척대(11)의 하면에 결합되는 결합판(230)과, 결합판(230)의 하면에 돌출형성되어 표척결합홈(220)에 삽입결합되는 결합돌기(240)를 포함한다.

상기 결합판(230)은 결합나사를 관통시켜 하부척대(11)의 하면에 체결하는 것에 의해 표척(10)의 하단에 결합할 수 있다.

상기 중심진동감쇠수단(300)은 상기 거치베이스판(100)의 하면에 상단이 수직으로 고정되며 중심축이 상기 거치베이스판(100)의 중심을 통과하는 중심지지대(310)와, 상기 중심지지대(310)에 상단이 고정되며 상단이 막히고 하단이 개방되며 내부에 진동감쇠유체(F1)가 충전되는 실린더(320)와, 상기 실린더(320)의 하단에 결합되는 하단막음판(330)과, 상기 실린더(320)의 내부에 승강 가능하게 설치되는 피스톤(340)과, 상기 피스톤(340)에 결합되어 하단막음판(330)을 관통하는 피스톤로드(350)를 포함한다.

상기 중심지지대(310)는 상단에 형성된 상부플랜지(311)와 거치베이스판(100) 및 상기 표척결합부재(210)의 하단에 형성된 플랜지(211)에 볼트(B1)를 관통시키고 볼트(B1)에 너트(N1)를 체결하는 것에 의해 표척결합부재(210)와 함께 거치베이스판(100)에 고정 결합할 수 있다.

상기 실린더(320)는 상단에 형성된 플랜지(321)와 중심지지대(310)의 하단에 형성된 플랜지(312)에 볼트(B2)를 관통시키고 이 볼트(B2)에 너트(N2)를 체결하는 것에 의해 중심지지대(310)에 고정 결합할 수 있다.

상기 하단막음판(330)은 실린더(320)의 하단에 형성된 플랜지(322)와 하단막음판(330)에 볼트(B3)를 관통시키고 볼트(B3)에 너트(N3)를 체결하는 것에 의해 실린더(320)의 하단에 결합할 수 있다.

상기 하단막음판(330)에는 지지링(331)을 형성하여 지지링(331)의 내주면에는 피스톤로드(350)의 외주면에 밀착되는 오링(332)이 끼워진다. 지지링(331)의 내주면에는 오링(332)을 끼우기 위한 오링홈(333)이 형성된다.

상기 피스톤(340)의 외주면에는 실린더(320)의 내주면에 밀착되는 오링(341)이 끼워진다. 피스톤(340)의 외주면에는 오링(341)을 끼우기 위한 오링홈(342)이 형성된다.

상기 피스톤로드(350)의 하단에 구비되는 플랜지(351)는 피스톤(340)을 실린더(320)에 삽입하고 피스톤로드(350)를 지지링(331)에 삽입한 다음 나사결합식으로 피스톤로드(350)에 결합할 수 있다.

상기 진동감쇠유체(F1)는 가스 또는 오일을 사용할 수 있으며, 피스톤(340)에 의해 구획되는 실린더(320)의 상부공간과 하부공간에서 균형을 이루는 상태로 충전된다.

상기 중심앵커(400)는 상기 피스톤로드(340)의 하단에 결합되는 앵커모터(410)와, 상기 앵커모터(410)에 의해 회전되며 하단이 첨예한 원추형 앵커본체(420)와, 상기 앵커본체(420)의 외주면에 형성되어 지면을 굴착하는 나선형 굴착날(430)을 포함한다.

상기 앵커모터(410)는 상단에 형성된 플랜지(412)와 피스톤로드(350)의 하단에 형성된 플랜지(351)에 볼트(B4)를 관통시키고 이 볼트(B4)에 너트(N4)를 체결하는 것에 의해 피스톤로드(350)의 하단에 고정 결합할 수 있다.

상기 앵커본체(420)의 상단은 통상적인 축결합 방식에 의해 앵커모터(410)의 앵커모터축(411)에 직결할 수 있으므로 이에 대한 구체적인 도시 및 설명은 생략한다.

여기서 중심앵커(400)의 앵커본체(420)와 나선형 굴착날(430)이 지면을 굴착하는 과정에서 지반의 토양이 흐트러지게 되는데 앵커본체(420)를 원주형으로 형성하고 그 외주면에 나선형 굴착날(430)을 형성하는 경우, 나선형 굴착날(430)이 8개의 턴(Turn)으로 이루어지고, 8개의 턴이 모두 지반을 파고들어갔다고 할 때, 하단의 제1 턴이 위치하는 지반 부분은 제1 턴에 의해서만 굴착되어 지반 토양의 흐트러짐이 적은 반면, 제2 턴이 위치하는 지반 부분은 제1 턴과 제2 턴에 의해 굴착되어 지반 토양의 흐트러짐이 커지고, 제3 턴이 위치하는 지반 부분은 제1 턴과 제2 턴 및 제3 턴에 의해 굴착되어 지반 토양의 흐트러짐이 더 커지게 되며, 이러 식으로 제8 턴이 위치하는 지반 부분은 제1 턴부터 제8 턴에 이르기까지 8개의 턴에 의해 굴착되어 토양의 흐트러짐이 매우 커지게 되므로 앵커본체(420)와 나선형 굴착날(430)이 지반을 파고들어갔을 때 흔들림이 발생할 수 있다.

본 발명에서는 앵커본체(420)를 하단이 첨예한 원추형으로 형성하고 그 외주면에 나선형 굴착날(430)을 형성하고 있기 때문에 위 쪽 턴들은 아래 쪽 턴들에 의해 굴착되지 않은 지반 부분을 굴착하게 되므로 전체적으로 토양의 흐트러짐이 적게 되고, 결과적으로 앵커본체(420)와 나선형 굴착날(430)이 지반을 파고들어갔을 때 흔들림이 최소화 된다.

상기 수평유지수단(500)은 상기 거치베이스판(100) 상에 상기 승강안내공(110)과 동축을 이루게 장착되며 내주면에 암나사부(512)가 형성된 원통형 출력축(511)을 가지는 3개의 수평유지모터(510)와, 상기 원통형 출력축(511)의 암나사부(512)에 맞물리는 수나사부(521)가 형성된 3개의 수평유지나사봉(520)을 포함한다.

상기 앵커모터(410)와 수평유지모터(510)는 급격한 작동에 의해 오버런이 발생하는 것을 방지하기 위하여 앵커모터축(411)과 원통형 출력축(511)의 회전수가 50~100rpm인 저속모터를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 원통형 출력축(511)의 암나사부(512)에 수나사부(521)가 맞물린 수평유지나사봉(520)이 원통형 출력축(511)과 함께 회전하는 것을 방지하기 위하여 승강안내공(110)의 내주면에는 키돌기(111)가 형성되고, 수평유지나사봉(520)의 외주면에는 키돌기(111)에 맞물리는 키홈(522)이 길이방향으로 형성된다.

상기 코너진동감쇠수단(600)은 상기 수평유지나사봉(520)의 하단에 결합되며 상단이 막히고 하단이 개방되며 내부에 진동감쇠유체(F2)가 충전되는 실린더(610)와, 상기 실린더(610)의 하단에 결합되는 하단막음판(620)과, 상기 실린더(610)의 내부에 승강 가능하게 설치되는 피스톤(630)과, 상기 피스톤(630)에 결합되어 하단막음판(620)을 관통하는 착지봉(640)을 포함한다.

상기 실린더(610)는 상단에 형성된 플랜지(611)와 수평유지나사봉(520)의 하단에 형성된 플랜지(523)에 볼트(B5)를 관통시키고 볼트(B5)에 너트(N5)를 체결하는 것에 의해 수평유지나사봉(520)의 하단에 고정 결합할 수 있다.

상기 하단막음판(620)은 실린더(610)의 하단에 형성된 플랜지(612)와 하단막음판(620)에 볼트(B6)를 관통시키고 볼트(B6)에 너트(N6)를 체결하는 것에 의해 실린더(610)의 하단에 결합할 수 있다.

상기 하단막음판(620)에는 지지링(621)을 형성하여 지지링(621)의 내주면에는 착지봉(640)의 외주면에 밀착되는 오링(622)이 끼워진다. 지지링(621)의 내주면에는 오링(622)을 끼우기 위한 오링홈(623)이 형성된다.

상기 피스톤(630)의 외주면에는 실린더(610)의 내주면에 밀착되는 오링(631)이 끼워진다. 피스톤(630)의 외주면에는 오링(631)을 끼우기 위한 오링홈(632)이 형성된다.

상기 진동감쇠유체(F2)는 가스 또는 오일을 사용할 수 있으며, 피스톤(630)에 의해 구획되는 실린더(610)의 상부공간과 하부공간에서 균형을 이루는 상태로 충전된다.

상기 표시수단(700)은 상기 거치베이스판(100)의 상면에 설치되어 거치베이스판(100)이 수평상태가 아닐 때 점등되는 적색램프(710)와 거치베이스판(100)이 수평상태일 때 점등되는 녹색램프(720)를 포함한다.

또한 상기 표시수단(700)은 후술하는 배터리(900)의 전원이 인가되었을 때 점등되는 전원램프(730)를 더 포함할 수 있다.

상기 제어수단(800)은 상기 거치베이스판(100)의 상면에 설치되어 x축경사각 α과 y축경사각 β을 감지하는 경사감지센서(810)와, 상기 거치베이스판(100)의 상면에 설치되어 앵커굴착모드와 앵커인출모드 및 수평유지모드와 리셋모드가 입력되는 입력부(820)와, 상기 경사감지센서(810)의 감지신호와 입력부의 입력모드에 따라 상기 3개의 수평유지모터(510)를 각각 제어하고 상기 적색램프(710)와 녹색램프(720)를 점소등되게 제어하며, 입력부(820)에 입력되는 입력모드에 따라 앵커모터(410)를 제어하는 제어부(830)를 포함한다.

상기 입력부(820)는 스위치로 구성하거나 터치스크린 등으로 구성될 수 있다.

상기 입력부(820)는 전원을 인가하거나 전원인가모드와 전원을 차단하는 전원차단모드가 입력되도록 구성될 수 있다.

상기 제어부(830)는 입력부(820)에 전원 온모드가 입력되면 전원램프(730)가 점등되고, 입력부(820)에 전원 오프모드가 입력되면 전원램프(730)가 소등되게 제어할 수 있다.

상기 제어부(820)는 상기 거치베이스판(100)에 설치되는 컨트롤박스 내에 설치할 수 있다.

이하, 본 발명의 수준측량용 스테빌라이저 시스템의 작용에 대하여 설명한다.

최초, 입력부(820)에 전원인가모드가 입력되면, 중심앵커(400)와 수평유지수단(500)과 표시수단(700) 및 제어수단(800)에 배터리(900)의 전원이 인가되고, 입력부(820)에 리셋모드가 입력되면, 제어부(830)가 리셋명령을 출력한다.

제어부(830)의 리셋명령에 따라 수평유지수단(500)의 수평유지모터(510)의 원통형 출력축(511)이 평면에서 볼 때 시계방향으로 회전하고, 원통형 출력축(511)의 암나사부(512)와 수평유지나사봉(520)의 수나사부(521)의 나사작용에 의해 수평유지나사봉(520)이 상승하게 되고, 미리 정해진 위치에 이르면 수평유지모터(510)가 정지하여 수평유지나사봉(520)은 리셋높이에 위치하게 된다.

이때, 수평유지나사봉(520)의 리셋높이는 수평유지나사봉(520)의 하단에 결합된 코너진동감쇠수단(600)의 착지봉(640)의 하단높이보다 중심앵커(400)의 앵커본체(420)의 하단높이가 낮은 상태를 유지하도록 미리 설정할 수 있다[도 1 및 도 6 참조].

이 상태에서 중심앵커(400)의 앵커본체(420)의 첨예한 하단을 관측점 P에 착지한다.

앵커본체(420)의 착지는 표척수가 거치베이스판(100)을 잡고 앵커본체(420)의 첨예한 하단이 관측점 P에 착지되도록 하는 것에 의해 이루어질 수 있다.

이때, 수평유지나사봉(520)이 리셋높이로 리셋되어 있고 착지봉(640)의 하단이 앵커본체(420)의 하단보다 높은 위치에 있으므로 앵커본체(420)를 경사면 상의 관측점 P에 착지하더라도 착지봉(640)들은 지면에 닿지 않게 되어 앵커본체(420)를 관측점 P에 착지하는 데에 지장을 주지 않게 된다.

도 6 내지 도 9는 정면에서 보았을 때 우측이 15도 하향경사지고, 우측면에서 보았을 때 전방이 15도 하향경사진 지면에 거치하는 과정을 보인 것이다.

이 상태에서 경사감지센서(810)가 거치베이스판(100)의 x축경사각 α과 y축경사각 β을 감지하게 되고, x축경사각 α과 y축경사각 β이 모두 0도(수평)가 아니면, 제어부(830)가 비수평표시명령을 출력하며, 이에 따라 적색램프(710)가 점등되어 거치베이스판(100)이 수평이 아님을 표시하게 되고, x축경사각 α과 y축경사각 β이 모두 0도(수평)이면, 제어부(830)가 수평표시명령을 출력하며, 이에 따라 녹색램프(720)가 점등되어 거치베이스판(100)이 수평임을 표시하게 된다.

녹색램프(720)가 점등되어 거치베이스판(100)이 수평임이 확인되고, 입력부(820)에 앵커굴착모드가 입력되면, 제어부(830)가 앵커굴착명령을 출력하고, 제어부(830)의 앵커굴착명령에 따라 앵커모터(410)가 굴착방향으로 가동되어 앵커모터축(411)이 평면에서 볼 때 시계방향으로 회전하게 되고, 나선형 굴착날(430)이 지면을 굴착하게 된다[도 7 참조].

여기서 중심지지대(310)는 거치베이스판(100)의 하면에 상단이 수직으로 고정되며 중심축이 상기 거치베이스판(100)의 중심을 통과하도록 설치되어 있으므로 거치베이스판(100)이 수평이면 앵커모터(410), 앵커본체(420)가 모두 관측점 P의 연직선 상에 위치하게 된다.

또한 표척수는 거치베이스판(100)을 잡은 상태에서 녹색램프(720)를 주시하면서 녹색램프(720)가 계속 점등된 상태가 유지되도록 한다.

나선형 굴착날(430)에 의한 굴착으로 앵커본체(420)와 나선형 굴착날(430)이 지면을 파고들어가서 고정되면, 표척수가 거치베이스판(100)에서 손을 때더라도 거치베이스판(100)이 수평으로 유지될 수 있다.

이 상태에서 입력부(820)에 수평유지모드가 입력되면, 제어부(830)가 3개의 수평유지모터(510)에 대하여 각각 수평유지명령을 출력하고, 이에 따라 3개의 수평유지모터(510)가 각각 가동하여 원통형 출력축(511)이 평면에서 볼 때 반시계방향으로 회전하며, 원통형 출력축(511)의 암나사부(512)와 수평유지나사봉(520)의 수나사부(521)의 나사작용으로 수평유지나사봉(520)이 하강하게 된다.

이때, 제어부(830)는 경사감지센서(810)에 의해 감지된 x축경사각 α과 y축경사각 β으로부터 3개의 수평유지나사봉(520)이 하강해야 할 하강높이와, 하강높이와 암나사부(512)와 수나사부(521)의 리드를 연산하여 3개의 수평유지모터(510)가 회전해야 할 회전수를 산출하고, 3개의 수평유지모터(510)에 대하여 각각 회전수를 달리함과 아울러 산출된 회전수만큼 회전한 후 정지하도록 하는 수평유지명령을 출력하게 되며, 이에 따라 3개의 수평유지나사봉(520)이 각각 하강높이를 달리하여 하강한 후 경사진 지면에 착지되면, 수평유지모터(510)가 정지되고 수평유지나사봉(520)의 하강이 정지되며, 표척수가 거치베이스판(100)에서 손을 떼더라도 거치베이스판(100)의 수평이 그대로 유지된다[도 8 참조].

이 상태에서 하부척대(11)의 하단에 결합된 결합판(230)의 결합돌기(240)를 거치베이스판(100)의 상면에 결합된 표척결합부재(210)의 표척결합홈(220)에 삽입하여 결합하는 것에 의해 표척(10)을 거치할 수 있다[도 9 참조].

이때, 표척결합부(210)는 중심축이 상기 거치베이스판(100)의 중심을 통과하도록 구성되어 있으므로 거치된 표척(10)은 관측점 P의 연직선 상에 거치될 수 있다.

한편, 표척(10)의 거치가 완료된 상태에서 지면으로부터 가해지는 진동은 중심진동감쇠수단(300)과 코너진동감쇠수단(600)에 의해 감쇠되어 그 진동이 거치베이스판(100)과 표척결합수단(200) 및 표척(10)에 전달되는 것을 최소화할 수 있게 된다.

즉, 중심진동감쇠수단(300)과 코너진동감쇠수단(600)의 실린더(320, 610) 내에는 진동감쇠유체(F1, F2)는 피스톤(340, 630)에 의해 구획되는 상부공간과 하부공간에서 균형을 이루는 상태로 충전되어 있으므로 평상시에는 피스톤(340, 630)과 피스톤로드(350)와 착지봉(640)이 상하로 유동하지 않게 되며, 지면으로부터 중심앵커(400)를 통해 피스톤로드(350)와 피스톤(340)에 전달되는 진동은 진동감쇠유체(F1)에 의해 감쇠되고, 착지봉(640)을 통해 피스톤(630)에 전달되는 진동을 진동감쇠유체(F2)에 의해 감쇠되어 지면의 진동이 표척(10)에 전달되는 것을 최소화할 수 있다.

또한 중심진동감쇠수단(300)의 하단막음판(330)의 지지링(331)과 피스톤로드(3500 사이에 끼워진 오링(332)과, 피스톤(340)과 실린더(320) 사이에 끼워진 오링(341)과, 코너진동감쇠수단(600)의 하단막음판(620)의 지지링(621)과 착지봉(640) 사이에 끼워진 오링(622)과, 피스톤(630)과 실린더(610) 사이에 끼워진 오링(631)도 진동을 전달을 감쇠시키게 된다.

따라서 진동과 충격이 많이 발생하는 교량구간, 대형차량의 통행지역, 철도의 레일 지역 또는 공사구간 등의 지면에 표척(10)을 거치하여 측량작업을 진행하는 경우에도 표척(10)이 흔들림 없이 안정적으로 유지되어 측량정밀도가 저하되는 것을 방지할 수 있다.

또한 입력부(820)에 리셋모드가 입력되면, 제어부(830)가 3개의 수평유지모터(510)에 대하여 각각 리셋명령을 출력하고, 이에 따라 3개의 수평유지모터(510)가 각각 가동하여 원통형 출력축(511)이 평면에서 볼 때 시계방향으로 회전하며, 원통형 출력축(511)의 암나사부(512)와 수평유지나사봉(520)의 수나사부(521)의 나사작용으로 수평유지나사봉(520)이 상승하게 된다.

이때, 제어부(830)는 3개의 수평유지모터(510)에 대하여 각각 수평유지명령 출력시 산출되었던 회전수만큼 역회전한 후 정지하도록 하는 리셋명령을 출력하게 되며, 이에 따라 3개의 수평유지나사봉(520)이 각각 상승높이를 달리하여 상승한 후 수평유지모터(510)가 정지되고 수평유지나사봉(520)의 상승이 정지되어 3개의 수평유지나사봉(520)의 최초의 리셋상태로 유지된다[도 7 참조].

이 상태에서 입력부(820)에 앵커인출모드가 입력되면, 제어부(830)가 앵커인출 명령을 출력하고, 이에 따라 앵커모터(410)가 굴착방향으로 가동되어 앵커모터축(411)이 평면에서 볼 때 반시계방향으로 회전하게 되고, 지면을 파고 들어갔던 나선형 굴착날(430)이 지면으로부터 인출된다[도 6 참조].

이후, 표척수가 표척(10)과 본 발명의 수준측량용 스테빌라이저 시스템을 회수할 수 있다.

상술한 실시예에서는 표척(10)에 적용한 예를 들어 설명하였으나 거치베이스판(100) 상에 삼각대를 거치함으로써 레벨기 또는 토탈스테이션 등의 측량기기의 거치용으로도 사용할 수 있다.

이상에서는 본 발명을 바람직한 실시예로서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 발명은 예시된 실시예와 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 기술적 고유사상의 범위 내에서 이 분야의 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.

10 : 표척 100 : 거치베이스판
110 : 승강안내공 200 : 표척결합수단
300 : 중심진동감쇠수단 310 : 중심지지대
320 : 실린더 330 : 하단막음판
340 : 피스톤 350 : 피스톤로드
400 : 중심앵커 410 : 앵커모터
420 : 앵커본체 430 : 나선형 굴착날
500 : 수평유지수단 510 : 수평유지모터
520 : 수평유지나사봉 600 : 코너진동감쇠수단
610 : 실린더 620 : 하단막음판
630 : 피스톤 640 : 착지봉
700 : 표시수단 710 : 적색램프
720 : 녹색램프 730 : 전원램프
800 : 제어수단 810 : 경사감지센서
820 : 입력부 830 : 제어부
900 : 베터리

Claims (1)

1. 슬라이드 신축식으로 높낮이조절이 가능하게 결합되는 하부척대와 상부척대로 구성되는 표척을 상면에 수직으로 결합하고 3개의 꼭지점 부분에 형성되며 중심을 잇는 선들이 정삼각형을 이루는 3개의 승강안내공이 구비된 거치베이스판;
   상기 거치베이스판의 상면에 결합되며 중심축이 상기 거치베이스판의 중심을 통과하고 상면이 개방된 표척결합홈을 가지는 표척결합부재와, 상기 하부척대의 하면에 결합되는 결합판과, 결합판의 하면에 돌출형성되어 표척결합홈에 삽입결합되는 결합돌기를 포함하는 표척결합수단;
   상기 거치베이스판의 하면에 상단이 수직으로 고정되며 중심축이 상기 거치베이스판의 중심을 통과하는 중심지지대와, 상기 중심지지대에 상단이 고정되며 상단이 막히고 하단이 개방되며 내부에 진동감쇠유체가 충전되는 실린더와, 상기 실린더의 하단에 결합되는 하단막음판과, 상기 실린더의 내부에 승강 가능하게 설치되는 피스톤과, 상기 피스톤에 결합되어 하단막음판을 관통하는 피스톤로드를 포함하는 중심진동감쇠수단;
   상기 중심진동감쇠수단의 피스톤로드의 하단에 결합되는 앵커모터와, 상기 앵커모터에 의해 회전되며 하단이 첨예한 원추형 앵커본체와, 상기 앵커본체의 외주면에 형성되어 지면을 굴착하는 나선형 굴착날을 포함하는 중심앵커;
   상기 거치베이스판 상에 상기 승강안내공과 동축을 이루게 장착되며 내주면에 암나사부가 형성된 원통형 출력축을 가지는 3개의 수평유지모터와, 상기 원통형 출력축의 암나사부에 맞물리는 수나사부가 형성된 3개의 수평유지나사봉을 포함하는 수평유지수단;
   상기 수평유지나사봉의 하단에 결합되며 상단이 막히고 하단이 개방되며 내부에 진동감쇠유체가 충전되는 실린더와, 상기 실린더의 하단에 결합되는 하단막음판과, 상기 실린더의 내부에 승강 가능하게 설치되는 피스톤과, 상기 피스톤에 결합되어 하단막음판을 관통하는 착지봉을 포함하는 코너진동감쇠수단;
   상기 거치베이스판의 상면에 설치되어 거치베이스판이 수평상태가 아닐 때 점등되는 적색램프와, 거치베이스판이 수평상태일 때 점등되는 녹색램프 및, 전원이 인가되었을 때 점등되는 전원램프를 포함하는 표시수단;
   상기 거치베이스판의 상면에 설치되어 x축경사각 α과 y축경사각 β을 감지하는 경사감지센서와, 상기 거치베이스판의 상면에 설치되어 전원인가모드와 전원차단모드, 앵커굴착모드와 앵커인출모드, 수평유지모드와 리셋모드가 입력되는 입력부와, 상기 경사감지센서의 감지신호와 입력부의 입력모드에 따라 상기 3개의 수평유지모터를 각각 제어하고 상기 적색램프와 녹색램프를 점소등되게 제어하며, 입력부에 입력되는 입력모드에 따라 앵커모터를 제어하는 제어부를 포함하는 제어수단; 및
   상기 중심앵커와 수평유지수단과 표시수단 및 제어수단에 전원을 공급하는 배터리;를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 수준측량용 스테빌라이저 시스템.

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