JP2017129373A - 測量装置 - Google Patents

Abstract

【課題】望遠鏡部の鉛直回転軸と鉛直回転駆動部との間の偏心を防止する測量装置を提供する。
【解決手段】水平回転軸５を介して水平回転可能に設けられた托架部６と、托架部６に形成された凹部７に鉛直回転軸９を介して鉛直回転可能に設けられた望遠鏡部８と、鉛直出力軸１４が鉛直回転軸９に連結された鉛直回転駆動部１３と、托架部６の側板の外側に側板に沿って設けられ、鉛直回転駆動部１３と托架部６とを連結する回止めユニット１７とを具備する。
【選択図】図１

Description

本発明は、モータにより架台を水平回転させ、望遠鏡を鉛直回転させて測定点を視準し、測距、測角を行う測量装置に関するものである。

測量装置、例えばトータルステーションでは、測定点を視準する為の望遠鏡部を有している。該望遠鏡部は鉛直方向に回転可能に托架部に支持され、該托架部は基盤部に水平方向に回転可能に支持されている。又、トータルステーションは、前記望遠鏡部を回転させる為のモータ、前記托架部を回転させる為のモータを有している。

従来用いられるモータとしては、例えば超音波モータやステッピングモータがある。これらのモータは、モータの出力軸と回転軸とを連結する場合、寸法誤差や取付誤差等の問題により、出力軸と回転軸との間に偏心を生じる為、偏心を吸収する機構を設ける必要がある。

従来では、例えばモータの出力軸と回転軸との連結部にカップリングを設け、該カップリングによりモータの出力軸と回転軸との偏心を吸収するものもある。然し乍ら、カップリングを設けることで、モータ及びその周辺部が大型化し、架台内のスペースが狭められ、他の部材を設ける際の妨げになっていた。

尚、特許文献１には、超音波モータの、モータケースから延びるアームを柱状部から延びる延出ロッドにユニバーサルジョイントを介して固定し、寸法誤差や取付誤差による前記モータケースと前記柱状部間の連結部を前記ユニバーサルジョイントで吸収する測量機が開示されている。

特開平１１−３１１５１７号公報 特開２０１４−１３７２９９号公報

本発明は、望遠鏡部の鉛直回転軸と鉛直回転駆動部との間の偏心を防止する測量装置を提供するものである。

本発明は、水平回転軸を介して水平回転可能に設けられた托架部と、該托架部に形成された凹部に鉛直回転軸を介して鉛直回転可能に設けられた望遠鏡部と、鉛直出力軸が前記鉛直回転軸に連結された鉛直回転駆動部と、前記托架部の側板の外側に該側板に沿って設けられ、前記鉛直回転駆動部と前記托架部とを連結する回止めユニットとを具備する測量装置に係るものである。

又本発明は、前記鉛直回転駆動部は、先端部が出力フランジを介して前記鉛直回転軸に連結され、基端部が前記托架部より突出し固定ナットが螺着された前記鉛直出力軸と、該鉛直出力軸に回転可能且つ摺動可能に嵌合された固定板と、該固定板と前記固定ナットとの間に介設された出力軸押圧部材と、前記固定板に固着された中間固定板と、該中間固定板の外周部に設けられた振動発生部と、前記鉛直出力軸に回転可能且つ摺動可能に嵌合された回転板とを有し、該回転板は前記出力軸押圧部材からの押圧力により第１摩擦部材を介して前記振動発生部と密着し、前記第１摩擦部材より小さい摩擦トルクを発生する第２摩擦部材を介して前記出力フランジと密着する測量装置に係るものである。

又本発明は、前記回止めユニットは、前記托架部に固定されたジョイントホルダと、該ジョイントホルダの下部に形成された孔部と、該孔部に収納され鋼球押圧部材により押圧される鋼球を有する球ホルダと、該球ホルダと対向する前記孔部の内面に形成されたピン収納穴と、前記固定板に固定され前記孔部迄下方に延出する連結板と、該連結板に前記球ホルダと前記ピン収納穴との間に位置する様保持された連結子と、該連結子に穿設された前記ピン収納穴と同心なピン受け穴と、前記ピン収納穴と前記ピン受け穴との間に掛渡って設けられた連結ピンとを有し、前記連結子の前記ピン受け穴とは反対側の面に前記鋼球が当接する測量装置に係るものである。

又本発明は、前記ピン収納穴と前記ピン受け穴の直径は、前記連結ピンの直径に対して大きくなっている測量装置に係るものである。

更に又本発明は、前記連結ピンの両端は球形状であり、前記ピン収納穴と前記ピン受け穴の穴底は円錐形状である測量装置に係るものである。

本発明によれば、水平回転軸を介して水平回転可能に設けられた托架部と、該托架部に形成された凹部に鉛直回転軸を介して鉛直回転可能に設けられた望遠鏡部と、鉛直出力軸が前記鉛直回転軸に連結された鉛直回転駆動部と、前記托架部の側板の外側に該側板に沿って設けられ、前記鉛直回転駆動部と前記托架部とを連結する回止めユニットとを具備するので、前記鉛直回転軸と前記鉛直出力軸とを連結する際の誤差により生じる偏心を吸収できると共に、前記鉛直回転軸と前記鉛直出力軸との連結がボルト付けにより行われ、前記托架部内部の省スペース化を図ることができるという優れた効果を発揮する。

本発明の実施例に係る測量装置を示す正断面図である。 図１のＡ−Ａ矢視図である。 前記測量装置の鉛直回転駆動部を示す断面斜視図である。 前記測量装置の托架部の一方の壁面を取外した状態を示す側面図である。 前記測量装置の回止めユニットの要部拡大断面図である。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。

先ず、図１〜図４に於いて、本発明の実施例に係る測量装置１について説明する。尚、図１中、紙面に対して左側を先端側、紙面に対して右側を基端側とする。又、図３中、紙面に対して右側を先端側、紙面に対して左側を基端側とする。

台座部２に整準部３が設けられ、該整準部３に基盤部４が設けられている。該基盤部４には水平回転駆動部（図示せず）が収納され、該水平回転駆動部は鉛直に延びる水平回転軸５を有している。又、該水平回転軸５の上端には托架部６が取付けられている。

該托架部６は凹部７を有し、該凹部７には望遠鏡部８が収納されている。該望遠鏡部８は、鉛直回転軸９に支持され、該鉛直回転軸９は左右２つの軸受１１を介して前記托架部６に回転自在に支持されている。尚、前記軸受１１は、図２に示される様に、下端部に凹部１１ａが形成された滑り軸受となっており、前記鉛直回転軸９は、各軸受１１毎に前記凹部１１ａの縁部の２点で支持される様になっている。

又、前記望遠鏡部８には測距光軸を有する視準望遠鏡１２が設けられ、又測距部（図示せず）が収納されている。

前記托架部６には、超音波駆動による鉛直回転駆動部１３が収納され、該鉛直回転駆動部１３は前記鉛直回転軸９の軸心上に位置している。前記鉛直回転駆動部１３は、前記鉛直回転軸９と同心の鉛直出力軸１４を有し、該鉛直出力軸１４の先端は前記鉛直回転軸９に連結されている。

前記鉛直出力軸１４の基端は、前記鉛直回転駆動部１３を貫通し、前記托架部６の側板に対して突出している。前記鉛直出力軸１４は軸受部材２４を介して回転自在となっており、前記鉛直出力軸１４の基端部には固定ナット１５が螺着されている。又、該固定ナット１５と前記軸受部材２４との間には出力軸押圧部材である圧縮スプリング１６が介設され、該圧縮スプリング１６により前記鉛直出力軸１４が基端側方向に付勢されている。

又、前記托架部６の側板に回止めユニット１７が設けられている。該回止めユニット１７は前記鉛直回転駆動部１３に固定され、該鉛直回転駆動部１３と前記托架部６（固定部）とを連結する。即ち、前記鉛直回転駆動部１３は、前記回止めユニット１７を介して前記托架部６に固定される。

尚、前記托架部６の前記鉛直回転駆動部１３が設けられた側の側板（図１中では右側）は着脱可能となっている。従って、側板が取外された状態で、前記鉛直回転軸９に対して前記鉛直回転駆動部１３が着脱される様になっている。

又、前記水平回転軸５には水平角エンコーダ（図示せず）が設けられ、該水平角エンコーダにより前記水平回転軸５の回転角が検出される。又、前記鉛直回転軸９には鉛直角エンコーダ１８が設けられ、該鉛直角エンコーダ１８により前記鉛直回転軸９の回転角が検出される。

前記水平回転駆動部と前記鉛直回転駆動部１３とは制御部（図示せず）により制御される様になっている。前記托架部６の水平回転と前記望遠鏡部８の鉛直回転の協働により、測距光軸が測定対象物に向けられる。前記測距部は前記望遠鏡部８を介して測距光を射出し、測定対象物からの反射光を受光して距離を測定する。又、前記水平角エンコーダ、前記鉛直角エンコーダ１８の検出結果に基づき、水平角、鉛直角を測定する。

次に、図３により、前記鉛直回転駆動部１３の詳細について説明する。

前記鉛直回転軸９、前記鉛直出力軸１４は、共に中空の筒体となっている。前記鉛直回転軸９の基端には連結凸部１９が形成され、該連結凸部１９の下端に連続して軸部フランジ２１が形成されている。又、前記鉛直出力軸１４の先端には出力フランジ２２が形成される。該出力フランジ２２の周縁部は厚肉であり、該出力フランジ２２の中央部には前記連結凸部１９と嵌合可能な連結凹部２３が形成されている。更に、前記軸部フランジ２１と前記出力フランジ２２には、同一軸心上に整列可能なボルト孔２１ａ，２２ａが穿設されている。

従って、前記鉛直回転軸９と前記鉛直出力軸１４とは、前記連結凸部１９と前記連結凹部２３とがインロー方式で結合され、前記ボルト孔２１ａ，２２ａを介して前記軸部フランジ２１と前記出力フランジ２２とがボルト止めされることで、前記鉛直回転軸９と前記鉛直出力軸１４とが連結される。

前記鉛直出力軸１４には前記軸受部材２４を介して円板状の固定板２５が回転可能且つ摺動可能に嵌合され、更に該固定板２５は軸心方向に変位可能となっている。

該固定板２５の先端面には、中間固定板２６がボルト２７により固着される。前記中間固定板２６の直径は、前記固定板２５よりも大きくなっており、該固定板２５から張り出した、前記中間固定板２６の外周部には、リング状の振動発生部２８が形成される。尚、図３中では、前記固定板２５と前記振動発生部２８とが僅かにオーバラップしているが、前記固定板２５と前記振動発生部２８との間には間隙が形成され、互いに接触しない様になっている。

該振動発生部２８の先端面には、全周に櫛歯２９が形成されている。又、前記振動発生部２８の基端面には、前記中間固定板２６と同心に薄板リング状の圧電セラミック（圧電素子）３１が密着固定されている。

前記中間固定板２６の先端側に、回転板３２が設けられる。該回転板３２は、前記鉛直出力軸１４に回転可能に嵌合され、又前記回転板３２は軸心方向に摺動可能となっている。該回転板３２の外周部にはリング状のリブ３３が形成され、該リブ３３は第１摩擦シート３４を介して前記振動発生部２８の先端面に密着している。

又、前記回転板３２の先端側に前記出力フランジ２２が位置し、前記回転板３２と前記出力フランジ２２との間には、第２摩擦シート３５が介設される。

前記固定ナット１５と前記軸受部材２４との間には、前記圧縮スプリング１６が設けられている。該圧縮スプリング１６は、前記出力フランジ２２と前記回転板３２との間、及び前記リブ３３と前記振動発生部２８との間に所要の押圧力を発生させる様、圧縮状態で設けられる。

又、前記圧縮スプリング１６によって付与される押圧力により、前記振動発生部２８と前記回転板３２との間に発生する摩擦トルクＴ１と、前記出力フランジ２２と前記回転板３２との間に発生する摩擦トルクＴ２との関係は、Ｔ１＞Ｔ２となっており、更にＴ２は、正常運転時に前記鉛直回転駆動部１３に要求される駆動トルクよりも大きくなっている。

前記圧電セラミック３１には、図示しないケーブルが接続され、該ケーブルを介して電源部（図示せず）より電力が供給される様になっている。

前記電源部から前記振動発生部２８に給電されると、前記櫛歯２９が超音波振動し、前記振動発生部２８と前記回転板３２との間で相対回転が発生する。

後述する様に、前記固定板２５と前記托架部６の側板との間には前記回止めユニット１７が設けられ、前記固定板２５の回転が拘束される。又、前記回転板３２と前記出力フランジ２２間には摩擦力が作用し、前記回転板３２と前記出力フランジ２２とが一体に回転する。

従って、前記固定板２５と前記中間固定板２６はステータとして機能し、前記鉛直出力軸１４（即ち、前記出力フランジ２２）はロータとして機能するので、前記圧電セラミック３１に給電し、給電を制御することで、前記出力フランジ２２が所要の方向、所要の回転速度で回転する。

尚、前記鉛直回転軸９と前記鉛直出力軸１４とは、前記軸部フランジ２１と前記出力フランジ２２とを介して容易に連結解除可能であるので、前記測量装置１の組立てと前記鉛直回転駆動部１３の組立てとを並行して行うことができる。

次に、図４、図５を参照して、前記回止めユニット１７について説明する。

上記した様に、前記鉛直回転駆動部１３は前記鉛直回転軸９の基端に取付けられ、前記出力フランジ２２、前記回転板３２と前記固定板２５、前記中間固定板２６との間で相対回転は可能である。従って、前記出力フランジ２２と前記回転板３２とが前記鉛直出力軸１４からの回転力を得る為には、前記固定板２５と前記中間固定板２６を固定する必要がある。

前記回止めユニット１７は、前記固定板２５と前記托架部６とを連結し、前記固定板２５の回転を拘束する。

前記回止めユニット１７は、鉛直方向（半径方向）に所要の長さを有するジョイントホルダ３６を有し、該ジョイントホルダ３６は前記托架部６にボルト３７によって取付けられる。前記ジョイントホルダ３６は、例えば機械加工或はダイキャストで製作され、所要の剛性、強度を有する。

又、前記ジョイントホルダ３６の下部には、水平方向（前記鉛直出力軸１４の軸心を中心とする円の接線方向）に延びる矩形の孔部３８が形成されている。

該孔部３８には、外形が逆Ｌ字状の球ホルダ３９が収納され、該球ホルダ３９はボルト４１により前記ジョイントホルダ３６に１箇所で固定されている。又、前記球ホルダ３９は前記孔部３８の内面に当接している。

前記球ホルダ３９には、接線方向の軸心を有する円筒穴４２が穿設され、該円筒穴４２に鋼球押圧部材である圧縮スプリング４３が圧縮状態で収納されている。又、該圧縮スプリング４３の先端には鋼球４４が設けられている。

前記孔部３８の前記球ホルダ３９と対向する内面には、前記円筒穴４２と同心となるようにピン収納穴４５が穿設され、該ピン収納穴４５の穴底は円錐形状となっている。該ピン収納穴４５には連結ピン４６が挿入される。該連結ピン４６の両端は、球形状に形成されている。

前記ピン収納穴４５の直径は、前記連結ピン４６の直径に対して大きくなっており、該連結ピン４６は基端部が前記円錐形状の穴底に嵌合した状態で、基端を中心に傾動可能となっている。

前記固定板２５に、鉛直方向（半径方向）に所要の長さを有し、前記孔部３８迄延出する連結板４７がボルト４８により固定されている。前記連結板４７は、例えばダイキャストで製作され、所要の剛性、強度を有する。

前記連結板４７は、下端に連結子保持部４９が突設されている。該連結子保持部４９は円筒状の連結子５１を保持し、該連結子５１は前記球ホルダ３９と前記ピン収納穴４５との間に挿入される。

又、前記連結子５１には、前記ピン収納穴４５と同心となる様に、ピン受け穴５２が穿設されている。該ピン受け穴５２の穴底は、円錐形状となっている。尚、該ピン受け穴５２の直径は、前記連結ピン４６より大きくし、例えば前記ピン収納穴４５と同径とする。

前記ピン受け穴５２には前記連結ピン４６の先端部が挿入され、該連結ピン４６は前記ピン収納穴４５と前記ピン受け穴５２との間に掛渡って設けられる。

尚、前記ジョイントホルダ３６と前記連結板４７とには、それぞれ所定数の肉抜き部５３，５４が形成され、前記ジョイントホルダ３６と前記連結板４７の軽量化が図られている。又、前記ジョイントホルダ３６の中央部には薄肉部が形成されている。該薄肉部に前記連結板４７が設けられることで、前記ジョイントホルダ３６と前記連結板４７とが例えば面一となる。

前記連結子５１の前記ピン受け穴５２とは反対側の面に、前記鋼球４４が当接する。該鋼球４４の当接面には、前記圧縮スプリング４３による押圧力が作用し、前記ピン受け穴５２の穴底には前記連結ピン４６からの押圧反力が作用する。

従って、前記連結板４７の周方向の位置は、前記連結ピン４６を介し、前記ジョイントホルダ３６によって決定される。更に、前記連結板４７が前記ジョイントホルダ３６に対して半径方向に変位した場合、前記鋼球４４が前記連結板４７に対して滑り、又前記連結ピン４６が傾斜し、前記連結板４７の変位が吸収される。

而して、前記回止めユニット１７は、前記固定板２５の回転を拘束すると共に、前記鉛直回転軸９に対して前記鉛直出力軸１４が偏心していた場合の、偏心による回転ブレを吸収する。

次に、前記鉛直回転駆動部１３による鉛直回転駆動について説明する。

前記圧電セラミック３１に電圧を印加すると、前記櫛歯２９が超音波振動し、前記中間固定板２６と前記回転板３２との間で相対回転が生じる。

前記中間固定板２６は、前記固定板２５、前記回止めユニット１７を介して前記托架部６に固定されているので、前記鉛直出力軸１４、即ち前記出力フランジ２２が回転する。

前記鉛直出力軸１４の回転力は、前記出力フランジ２２を介して前記鉛直回転軸９に伝達され、前記望遠鏡部８が鉛直回転する。

上述の様に、本実施例では、前記鉛直回転駆動部１３を、前記回止めユニット１７を介して前記托架部６に固定している。

従って、前記出力フランジ２２を前記軸部フランジ２１へ取付ける際に誤差が生じ、前記鉛直回転軸９に対して前記鉛直出力軸１４が偏心した場合であっても、前記回止めユニット１７により偏心が吸収され、前記鉛直回転軸９の回転が偏心の影響を受けることを防止することができる。

又、製作誤差により前記鉛直回転駆動部１３自体が芯ブレを有していた場合であっても、該鉛直回転駆動部１３自体の誤差が、前記鉛直回転軸９の回転精度に影響を与えるのを防止することができる。

即ち、本実施例では、前記鉛直回転軸９に対する前記鉛直回転駆動部１３の取付けを高精度に行う必要がない。

又、前記鉛直回転駆動部１３は、前記連結板４７が鉛直方向に所要の長さを有する構成となっているので、前記固定板２５の回転を拘束するトルクを発生させる為の前記圧縮スプリング４３のバネ力を小さくすることができる。従って、該圧縮スプリング４３が前記鉛直回転軸９に作用する垂直分力を小さくすることができ、該鉛直回転軸９が前記軸受１１から浮上がるのを防止することができる。

又、前記回止めユニット１７が前記托架部６の外部に設けられ、外部から前記鉛直回転駆動部１３に連結されているので、前記鉛直回転軸９と前記鉛直出力軸１４との連結は、前記軸部フランジ２１と前記出力フランジ２２をボルト付けするだけでよく、前記托架部６内部の省スペース化を図ることができる。

更に、前記回止めユニット１７は、前記ジョイントホルダ３６と、前記孔部３８と、前記球ホルダ３９と、前記ピン収納穴４５と、前記連結板４７と、前記連結子５１と、前記ピン受け穴５２と、前記連結ピン４６から構成されるので、部品点数を少なくすることができ、製作コストの低減、作業性の向上を図ることができる。

尚、前記鉛直回転駆動部１３の駆動中に、前記鉛直出力軸１４に過大な負荷が生じた場合、例えば前記望遠鏡部８が異物と干渉し、該望遠鏡部８の回転が拘束された場合、前記中間固定板２６と前記回転板３２との間の摩擦トルクＴ１より、前記出力フランジ２２と前記回転板３２との間の摩擦トルクＴ２を小さく設定しているので、前記出力フランジ２２と前記回転板３２との間でスリップを生じ、該回転板３２のみが回転する。

従って、前記鉛直回転駆動部１３に過大な負荷が掛り、該鉛直回転駆動部１３が損傷することが防止される。尚、前記望遠鏡部８が拘束されたことは、前記鉛直角エンコーダ１８によって検出され、前記鉛直回転駆動部１３の駆動が停止される。

又、本実施例では、該鉛直回転駆動部１３として超音波モータを用いる場合について説明したが、水平回転駆動部（図示せず）についても同様に超音波モータを用いてもよいことは言う迄もない。

１ 測量装置
５ 水平回転軸
６ 托架部
７ 凹部
８ 望遠鏡部
９ 鉛直回転軸
１１ 軸受
１３ 鉛直回転駆動部
１４ 鉛直出力軸
１５ 固定ナット
１６ 圧縮スプリング
１７ 回止めユニット
２２ 出力フランジ
２５ 固定板
２６ 中間固定板
２８ 振動発生部
３２ 回転板
３４ 第１摩擦シート
３５ 第２摩擦シート
３６ ジョイントホルダ
３８ 孔部
３９ 球ホルダ
４２ 円筒穴
４３ 圧縮スプリング
４４ 鋼球
４５ ピン収納穴
４６ 連結ピン
４７ 連結板
４９ 連結子保持部
５１ 連結子
５２ ピン受け穴

Claims (5)

1. 水平回転軸を介して水平回転可能に設けられた托架部と、該托架部に形成された凹部に鉛直回転軸を介して鉛直回転可能に設けられた望遠鏡部と、鉛直出力軸が前記鉛直回転軸に連結された鉛直回転駆動部と、前記托架部の側板の外側に該側板に沿って設けられ、前記鉛直回転駆動部と前記托架部とを連結する回止めユニットとを具備する測量装置。
2. 前記鉛直回転駆動部は、先端部が出力フランジを介して前記鉛直回転軸に連結され、基端部が前記托架部より突出し固定ナットが螺着された前記鉛直出力軸と、該鉛直出力軸に回転可能且つ摺動可能に嵌合された固定板と、該固定板と前記固定ナットとの間に介設された出力軸押圧部材と、前記固定板に固着された中間固定板と、該中間固定板の外周部に設けられた振動発生部と、前記鉛直出力軸に回転可能且つ摺動可能に嵌合された回転板とを有し、該回転板は前記出力軸押圧部材からの押圧力により第１摩擦部材を介して前記振動発生部と密着し、前記第１摩擦部材より小さい摩擦トルクを発生する第２摩擦部材を介して前記出力フランジと密着する請求項１に記載の測量装置。
3. 前記回止めユニットは、前記托架部に固定されたジョイントホルダと、該ジョイントホルダの下部に形成された孔部と、該孔部に収納され鋼球押圧部材により押圧される鋼球を有する球ホルダと、該球ホルダと対向する前記孔部の内面に形成されたピン収納穴と、前記固定板に固定され前記孔部迄下方に延出する連結板と、該連結板に前記球ホルダと前記ピン収納穴との間に位置する様保持された連結子と、該連結子に穿設された前記ピン収納穴と同心なピン受け穴と、前記ピン収納穴と前記ピン受け穴との間に掛渡って設けられた連結ピンとを有し、前記連結子の前記ピン受け穴とは反対側の面に前記鋼球が当接する請求項２に記載の測量装置。
4. 前記ピン収納穴と前記ピン受け穴の直径は、前記連結ピンの直径に対して大きくなっている請求項３に記載の測量装置。
5. 前記連結ピンの両端は球形状であり、前記ピン収納穴と前記ピン受け穴の穴底は円錐形状である請求項４に記載の測量装置。

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