KR20110088329A - 수준 측량용 표척 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수준 측량시 사용하는 표척(Staff)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 제자리에서 방향전환(즉, 회전)이 용이하고 회전 전후에 표척의 수직방향과 수평방향으로의 이동을 최소화하여 정밀한 수준 측량(즉, 오차의 최소화)이 가능하고, 이를 가능하게 하는 수단의 구성을 간단하게 하여 제조원가의 상승을 최소화하면서 편리하고 정밀한 표준 측량이 가능하도록 하는 표척에 관한 것이다.
본 발명에 따른 수준 측량용 표척은 표면에 눈금이 표시되어 있는 눈금막대; 상기 눈금막대의 저면 중앙에 돌출되어 있으며, 뾰족한 단부가 지면에 접촉되어 상기 눈금막대의 회전축이 되는 축돌기; 상기 눈금막대의 하단에 결합되는 커버; 상기 커버를 승하강시키고 고정시켜 상기 축돌기를 노출 또는 은폐시키는 승하강수단;을 포함하여 이루어진다.

Description

수준 측량용 표척{Staff for leveling}

본 발명은 수준 측량시 사용하는 표척(Staff)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 제자리에서 방향전환(즉, 회전)이 용이하고 회전 전후에 표척의 수직방향과 수평방향으로의 이동을 최소화하여 정밀한 수준 측량(즉, 오차의 최소화)이 가능하고, 이를 가능하게 하는 수단의 구성을 간단하게 하여 제조원가의 상승을 최소화하면서 편리하고 정밀한 표준 측량이 가능하도록 하는 표척에 관한 것이다.

일반적으로 각종 토목설계나 건축설계 등을 위해서는 측량이 먼저 이루어진다. 측량이란 수평거리와 고저차 및 방향을 측정하여 점들의 상호간의 위치를 결정하여 이를 도면이나 수치로 표시하고, 또한 현장에서 측설하는 제반 활동을 지칭한다.

이중에서 수준(level) 측량은 표척과 레벨기를 이용하여 두 지점간의 높이차를 구하는 측량으로, 그 정확도는 2급 수준 측량의 경우 5mmㆍS^(1/2) 이내로 규정하고 있을 정도로 세밀한 측량이다. (여기서, S는 편도거리로서 단위는 km 이다.)

도1은 표척(1)과 레벨기(3)를 이용하여 수준을 측량하는 방법을 설명하기 위한 도면으로 이를 참조하여 수준 측량방법을 설명하면 아래와 같다.

우선, 표척수가 표척을 고도를 알고 있는 지상기준점(a0)에 표척을 세우고, 기계수는 일정거리 떨어진 제1관측점(b1)에서 레벨기로 표척의 눈금을 읽는다.

이후 표척수가 제1지점(a1)으로 이동하여 표척을 세우고, 기계수가 제1지점 표척의 눈금을 읽는다. 여기서 지상기준점(a0)과 제1지점(a1)에서 읽은 눈금의 차와 지상기준점의 고도로부터 제1지점의 고도가 구해진다.

다음으로 기계수는 제1지점(a1) 뒤의 제2관측점(b2)으로 이동한 후에 표척수가 표척을 제자리에서 방향전환시켜 표척이 레벨기를 바라보도록 하면 기계수는 레벨기로 표척의 눈금을 읽는다.

이후 표척수가 제2지점(a2)으로 이동하여 표척을 세우고, 기계수가 제2지점 표척의 눈금을 읽는다. 여기서 제2관측점(b2)에서 읽은 제1지점과 제2지점의 눈금 차이로부터 제2지점의 고도가 구해진다.

이와 같은 방식으로 표척(1)과 레벨기(3)를 계속해서 이동시키고, 각 지점에서 표처과 레벨기의 방향을 전환시켜 눈금을 읽어 목표지점까지 각지점의 고도를 구한다.

그런데 제자리에서 표척의 방향을 전환시켜 눈금을 읽어야 하므로 지면의 상태에 따라 여러 가지 오차가 발생된다. 그리고 각 지점의 오차는 몇mm에 불과할 수 있지만 측량지역 전체를 환폐합하는 측량을 했을 때에는 엄청난 누적 오차가 발생되고, 정밀 측량을 요구하는 1급 또는 2급 수준 측량에서는 몇mm 오차도 허용되지 않는다.

도1의 제1지점에 도시된 바와 같이 일반적인 표척은 단면이 직사각형 형태로 되어 있다. 따라서 지면에서 표척을 회전(방향전환) 시킬 때에 회전축이 별도로 없다. 그래서 방향전환시에 표척수가 눈금막대를 살짝 들어 회전한 후에 제자리에 놓게 되는데, 들었다가 다시 놓은 과정에서 정확한 자리에 놓기가 어렵다. 그리고 지면은 경사져 있는 곳이 많고, 우리가 보기에 편평한 지면도 경사진 지역이 많다. 따라서 표척을 들었다가 다시 놓은 과정에서 정확한 자리에 놓지 못하여 위치가 변경되면 측량되는 고도(표준)에 오차가 발생된다.

위와 같이 표척이 제자리에서 방향전환되지 못하는 문제를 해결하기 위해 등록실용신안 제0389907호 "눈금이 교차하는 계단식 스태프" 등은 도1의 제2지점에 도시된 바와 같이 표척의 하단에 침봉(2)을 구비하여, 표척의 방향전환시 침봉을 축으로 회전하도록 함으로써 표척의 위치가 변경되지 않도록 하고 있다.

그러나 침봉(2)이 구비된 표척은 아스팔트와 같이 단단한 지면에서는 오차를 줄이는데 유용하지만, 흙이나 모래와 같이 지반이 연약한 지면에서는 오히려 오차를 늘리는 요인이 된다. 이는 침봉(2)이 연약한 지면을 뚫고 들어가기 때문에 발생하는 오차이다. 어느 한 지점에서 측량이 완료될 때까지 표척에 하중이 가해지지 않으면 이러한 문제는 발생하지 않을 것이나, 표척 자체의 하중과 표척을 잡고 있는 표척수가 무실결에 가하는 하중에 의해 침봉(2)은 연약한 지반을 침투한다. 특히 표척의 방향전화 과정과 방향전환 직후에 표척수가 무의식적으로 하중을 가할 위험은 더욱 크다.

그리고 이처럼 표척 하단에 돌출되어 구비되는 침봉(2)은 끝이 뾰적하여 주변의 다른 사람을 찔러 상처를 입힐 위험이 있고, 운반 과정에서 레벨기나 기타 장비들을 손상시킬 위험이 있다.

그리고 등록특허 제0749326호 "수준측량용 막대자 고정장치"는 표척의 방향전환시 위치 변경에 따른 오차나 표척이 연약한 지반을 침투함에 따른 오차를 방지하기 위해 독립된 별도의 막대자 고정장치를 제안하고 있다.

상기 등록특허는 독립된 별도의 고정장치를 준비하여야 하므로 원가의 상승과, 운반 이동의 번거로움과, 지면에 고정장치를 고정시킨 후에 고정장치에 막대자(표척)를 다시 고정설치하고, 막대자를 고정장치에서 분리시켜 방향전환 후 다시 고정설치하고, 측량이 끝나면 다시 막대자와 고정장치를 분리하여야 하는 등 측량이 번거롭고 시간이 오래 걸리는 등의 단점이 많아 바람직하지 않다.

또한, 표척은 수직으로, 즉, 중력방향에 평행하게 세워져야 하는데, 상기 등록특허는 고정장치와 막대자의 장착방향이 정해져 있어 경사면에 고정장치가 놓인 경우에 막대자를 수직으로 세우기 곤란한 문제도 있다.

본 발명은 위와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 수준 측량용 표척에 관한 것으로서, 축돌기를 구비하여 표척의 방향전환이 용이하고 방향전환시 표척의 위치변경이 없어 그에 따른 오차의 발생 위험이 없고, 축돌기는 방향전환시에만 노출되고 방향전화 전후에는 커버의 바닥면이 지면에 넓게 면 접촉하여 표척이 연약한 지반을 침투하지 않도록 하여 그에 따른 오차의 발생 위험이 없어 정밀한 수준 측량이 가능한 수준 측량용 표척을 제공함을 목적으로 한다.

또한, 평상시에는 축돌기가 노출되지 않도록 하여 축돌기에 의한 상처나 기기의 손상이 발생되지 않도록 하고, 오차를 줄이기 위하여 추가되는 구성을 간소화하여 원가의 상승을 최소화한 수준 측량용 표척을 제공함을 또 다른 목적으로 한다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 수준 측량용 표척은

표면에 눈금이 표시되어 있는 눈금막대;

상기 눈금막대의 저면 중앙에 돌출되어 있으며, 뾰족한 단부가 지면에 접촉되어 상기 눈금막대의 회전축이 되는 축돌기;

상기 눈금막대의 하단에 결합되는 커버;

상기 커버를 승하강시키고 고정시켜 상기 축돌기를 노출 또는 은폐시키는 승하강수단;을 포함하여 이루어진다.

그리고 상기 승하강수단은

상기 눈금막대 또는 커버에 구비되는 암레일과,

상기 커버 또는 눈금막대에 구비되고 상기 암레일을 따라 이동하는 수레일과,

상기 암레일 또는 수레일에 형성되어 있는 다수의 고정홈과,

상기 수레일 또는 암레일에 형성되고 상기 고정홈에 삽입고정되는 고정돌기를 포함하여 이루어지고,

상기 커버를 좌우방향으로 회전시켜 지면과 커버의 접촉면적을 늘리는 회전수단;을 더 포함하는 것을 특징으로 하고,

상기 커버는

상기 레일돌기를 구비하여 상기 눈금막대에 승하강되도록 결합되는 상부커버와,

축핀으로 상기 상부커버에 좌우로 회전가능하게 결합되며 상기 축돌기를 노출시키는 노출공이 형성되어 있는 하부커버를 포함하여 이루어지고,

상기 하부커버와 상기 눈금막대 사이에는 탄성력으로 커버의 승하강을 보조하는 제1스프링이 구비되어 있고,

상기 상부커버의 전면 또는 후면에는 양측으로 호형상의 가이드홀이 형성되고, 상기 하부커버에는 상기 가이드홀에 삽입되는 가이드돌기가 돌출형성되 있고, 상기 가이드돌기와 상기 축핀은 좌 또는 우로 회전한 하부커버의 회전력이 소멸시 탄성력으로 하부커버를 원상태로 복귀시키는 제2스프링으로 연결되어 있는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 구성을 갖는 본 발명의 표척은 축돌기를 축으로 회전을 하므로 방향전환이 용이하고, 회전시 표척이 제자리에서 회전을 하므로 위치 변동이 없고, 커버의 저면이 지면과 면접촉을 하므로 표척이 연약한 지반의 지면에서도 침투할 위험성이 거의 없고 정밀한 표준 측량이 가능하고,

축돌기는 표척의 방향전환 시 외에는 커버에 내장되어 있어 축돌기에 의한 상처나 기기의 소손이 발생될 위험이 없고,

구성이 간단하여 원가의 상승을 최소화되어 경제성이 뛰어난 표척으로, 산업발전에 매우 유용한 발명이다.

도 1 은 표준 측량하는 방법과 종래의 표척을 사용할 때 발생되는 문제를 설명하기 위한 도면이고,
도 2 는 본 발명에 따른 표척의 사시도이고,
도 3 은 도2의 분해 사시도이고,
도 4 는 본 발명에 따른 표척의 사용상태를 설명하기 위한 단면도이다.

이하 도면을 참조하여 본 발명에 따른 표척을 보다 구체적으로 설명한다.

도2 내지 도4에서 보는 바와 같이 본 발명에 따른 표척(Staff)은 눈금막대(10), 축돌기(20), 커버(30), 승하강수단(40), 회전수단(50)을 포함하여 이루어진다.

상기 눈금막대(10)는 단계적으로 길이조절이 가능하도록 다수의 단위막대(11,12)가 계단식으로 인출과 수납이 가능하도록 결합되어 있으며, 표면에는 길이방향으로 눈금이 표시되어 있다.

상기 축돌기(20)는 상기 눈금막대(10)의 하부 저면 중앙에 돌출되어 있으며, 단부가 뾰족하여 표척의 회전시 지면에 접촉하여 회전축으로 기능한다.

상기 커버(30)는 상기 눈금막대(10) 하단에 결합되며, 승하강수단(40)에 의해 승하강되어 상기 축돌기(20)를 내장(은폐)시키거나 노출시키고, 회전수단(50)에 의해 좌우로 회전되어 평지뿐만 아니라 경사진 지역에서도 지면과 넓은 범위에서 면접촉함으로써 표척이 지면으로 침투되지 않도록 한다.

상기 커버(30)는 상기 눈금막대(10)에 승하강 가능하게 결합되는 상부커버(31)와, 상기 상부커버(31)에 좌우로 회전가능하게 결합되는 하부커버(36)를 포함하여 이루어지고, 상기 하부커버(36) 중앙에는 축돌기(20)의 노출을 위한 노출공(37)이 형성되어 있다.

상기 승하강수단(40)은 암레일, 수레일, 고정홈(43), 고정돌기(42), 제1스프링(45)을 포함하여 이루어진다.

상기 암레일과 수레일은 상호 암수 결합되고, 수레일이 암레일을 따라 슬라이드 이동하여 커버(30)가 눈금막대(10)를 따라 승하강하도록 한다.

그리고 상기 고정홈(43)에는 상기 고정돌기(42)가 삽입 고정되어 승하강된 커버(30)를 눈금막대(10) 소정위치에 고정시킨다.

그리고 상기 제1스프링(45)은 탄성력에 의해 커버(30)의 하강 또는 승강을 보조한다.

상기 암레일은 상기 눈금막대(10) 또는 커버(30)에 구비되고, 상기 수레일은 암레일의 반대쪽, 즉 커버(30) 또는 눈금막대(10)에 구비된다. 눈금막대(10)와 커버(30)는 그 단면이 사각형 형태이고, 눈금막대(10)가 커버(30) 내측에 삽입되어 있는 구조이므로, 눈금막대(10) 자체가 수레일의 역할을 하고 커버(30)가 암레일의 역할을 할 수도 있지만, 도면에 도시된 바와 같이 커버(30)의 측면 내측에 암레일의 역할을 하는 레일홈(41)을 형성하고 눈금막대(10)의 측면에 상기 레일홈(41)에 삽입되어 슬라이드 이동하는 수레일 역할의 레일돌기(42)를 별도로 더 형성하여 커버(30)의 슬라이드 이동이 보다 부드럽게 이루어지도록 하는 것이 바람직할 수 있다.

참고로, 레일홈(41)과 레일돌기(42)는 그 형성위치를 역으로 할 수도 있다. 즉 레일홈(41)이 눈금막대(10)에 형성되고 레일돌기(42)가 커버(30)에 형성될 수도 있다. 레일홈(41)과 레일돌기(42)의 위치 차이는 균등의 범위에 속하는 것이다.

상기 고정홈(43)은 상기 레일홈(41)에 다수개가 연장되어 형성된다. 상기 고정돌기(42)는 상기 레일돌기(42)가 그 역할을 수행한다. 즉, 상기 레일돌기(42)는 내측이 스프링으로 탄지되어 레일홈(41)을 따라 이동하다가 고정홈(43)의 위치에서는 스프링에 의해 돌출되어 고정홈(43)에 삽입 고정되는 것이다. 그리고 참고로, 여기서 고정홈(43)은 단부가 막힌 홈구조뿐만 아니라 도면과 같이 단부가 뚫린 홀구조를 포함한다.

상기 제1스프링(45)은 상기 눈금막대(10)와 커버(30) 사이에 구비되어 탄성력에 의해 커버(30)의 승하강을 보조한다. 즉, 커버(30)가 승강된 상태에서는 응축되어 있어 커버(30)가 하강하려고 할 때 커버(30)를 하부 방향으로 밀고, 커버(30)가 하강된 상태에서는 인장되어 있어 커버(30)가 승강하려고 할 때 커버(30)를 상부 방향으로 잡아 당긴다.

그리고 제1스프링(45)은 축돌기(20)의 양측에 각각 구비되어 커버(30)의 좌우 균형을 잡아주는 역할을 겸한다.

상기 회전수단(50)은 축핀(51), 가이드홀(53), 가이드돌기(55), 제2스프링(57)을 포함하여 이루어진다.

상기 축핀(51)은 상기 상부커버(31)와 하부커버(36)의 전면 또는 후면 또는 전후면에서 이들을 힌지결합시켜 하부커버(36)가 좌우로 회전 가능하도록 한다.

상기 가이드홀(53)은 내측에 배치되는 상부커버(31)의 전면 또는 후면 또는 전후면에 축핀(51)의 양측으로 호형상으로 형성되고, 상기 가이드돌기(55)는 외측에 배치되는 하부커버(36)의 내면에 돌출되고 상기 가이드홀(53)에 삽입되어 하부커버(36)가 좌우로 회전함에 따라 가이드홀(53)을 따라 이동한다.

상기 제2스프링(57)은 커버(30) 내측에서 상기 축핀(51)과 양측의 가이드돌기(55)를 연결한다. 그리하여 커버(30)를 좌로 또는 우로 회전시키는 회전력이 소멸한 때에는 탄성력에 의해 하부커버(36)를 원 상태로 복귀시킨다.

이와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 표척의 방향전환(회전) 과정을 도4를 참조하여 간략히 설명한다.

평상시에는 커버(30)를 하강시켜 축돌기(20)가 외부로 노출되지 않도록 하고, 측량시에는 도4의 (a)에서 보는 바와 같이 커버(30)가 하강된 상태의 표척을 측량하고자 하는 지점에 수직(즉, 중력방향에 평행하게)으로 세운다.

이 상태에서 멀리 떨어진 레벨기가 표척의 눈금을 읽은 후에 다른 관측지점으로 이동을 하고, 표척수는 (b)와 같이 커버(30)를 승강시켜 축돌기(20)를 노출시킨 후, 축돌기(20)를 회전축으로 표척을 회전시켜 눈금막대(10)의 눈금이 새로운 관측지점으로 이동한 레벨기를 향하도록 한다.

눈금이 레벨기를 향하도록 한 후에 표척수가 (c)와 같이 커버(30)를 하강시키면, 레벨기는 표척의 눈금을 읽는다.

이와 같은 측량 과정에서 커버(30)가 하강한 상태에서는 축돌기(20)의 단부와 커버(30)의 단부는 일치하거나 축돌기(20)가 미세하게 더 돌출된다. 그리하여 축돌기(20)의 단부와 커버(30)의 저면이 모두 지면에 접촉되도록 한다.

지면의 고도를 측량하는 수준 측량에서 축돌기(20)의 단부는 눈금 측량의 시작점(눈금 표시의 시작점은 축돌기(20)의 단부가 아닐 수 있음)이므로 지면에 접촉되고 위치의 변경이 없게 하고, 커버(30)는 지면에 넓음 범위에서 면접촉하여 가해지는 하중에 대항하여 표척이 지면으로 침투되는 것을 방지한다.

그래서 본 발명에 따른 표척을 사용하면, 도4의 (c)와 같은 경사면에서도 축돌기(20)의 단부는 지면에 접촉하고 방향전환 시 위치의 변경이 없으며, 커버(30)는 좌우로 회전하여 넓은 범위에서 저면이 지면에 면접촉되어, 수준 측량에서 오차의 발생을 최소화할 수 있다.

이상에서 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 특정 형상과 구조를 갖는 표준 측량용 표척에 대해 설명하였으나 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고, 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

10 : 눈금막대 20 : 축돌기
30 : 커버 31 : 상부커버
36 : 하부커버 37 : 노출공
40 : 승하강수단 41 : 레일홈
42 : 레일돌기/고정돌기 43 : 고정홈
50 : 회전수단 51 : 축핀
53 : 가이드홀 55 : 가이드돌기

Claims (4)

1. 표면에 눈금이 표시되어 있는 눈금막대;
   상기 눈금막대의 저면 중앙에 돌출되어 있으며, 뾰족한 단부가 지면에 접촉되어 상기 눈금막대의 회전축이 되는 축돌기;
   상기 눈금막대의 하단에 결합되는 커버;
   상기 커버를 승하강시키고 고정시켜 상기 축돌기를 노출 또는 은폐시키는 승하강수단;을 포함하여 이루어지는 수준 측량용 표척.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 승하강수단은
   상기 눈금막대 또는 커버에 구비되는 암레일과,
   상기 커버 또는 눈금막대에 구비되고 상기 암레일을 따라 이동하는 수레일과,
   상기 암레일 또는 수레일에 형성되어 있는 다수의 고정홈과,
   상기 수레일 또는 암레일에 형성되고 상기 고정홈에 삽입고정되는 고정돌기를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 수준 측량용 표척.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 커버를 좌우방향으로 회전시켜 지면과 커버의 접촉면적을 늘리는 회전수단;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수준 측량용 표척.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 커버는
   상기 레일돌기를 구비하여 상기 눈금막대에 승하강되도록 결합되는 상부커버와,
   축핀으로 상기 상부커버에 좌우로 회전가능하게 결합되며 상기 축돌기를 노출시키는 노출공이 형성되어 있는 하부커버를 포함하여 이루어지고,
   
   상기 하부커버와 상기 눈금막대 사이에는 탄성력으로 커버의 승하강을 보조하는 제1스프링이 구비되어 있고,
   상기 상부커버의 전면 또는 후면에는 양측으로 호형상의 가이드홀이 형성되고, 상기 하부커버에는 상기 가이드홀에 삽입되는 가이드돌기가 돌출형성되 있고, 상기 가이드돌기와 상기 축핀은 좌 또는 우로 회전한 하부커버의 회전력이 소멸시 탄성력으로 하부커버를 원상태로 복귀시키는 제2스프링으로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 수준 측량용 표척.

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