JP3946864B2 - 測量機 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は望遠鏡の水平軸や測量機本体の鉛直軸をモータによって回動させる測量機に係わり、特に、超音波モータやステッピングモータ等の中空のモータによって測量機の水平軸や鉛直軸を回動させる測量機に関する。
【0002】
【従来の技術】
測量機では、視準用望遠鏡の水平軸が柱状部形成壁に回転可能に支承されており、さらに測量機本体の鉛直軸が軸筒に回転可能に支承されている。そしてこれらの軸を中空の超音波モータによって回動させることで、モータ設置スペースがいらず、位置決め精度に優れ、かつ構造が簡潔となるモータ駆動式の測量機(実開平3−63812号)が知られている。
【0003】
図8は、実開平3−63812号に開示されている測量機を示し、超音波モータ1は、モータケース1a内にロータとステータを収容一体化したユニット構造で、視準用望遠鏡5を支持する水平軸6に超音波モータ1の出力軸2が直結されるとともに、モータケース1aが機体ケーシングである柱状部形成壁8に突設したボス9にねじに固定されている。
【0004】
また、図示しないが、測量機本体の鉛直軸と軸筒間には、超音波モータを構成するロータとステータとが組み込まれて測量機に一体化されてれており、ケース1a内にロータとステータを収容一体化したユニット構造の水平軸回動用の超音波モータ1とは構成が異なっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
前記した従来の測量機では、水平軸6に超音波モータ1を取り付ける場合(水平軸6に超音波モータ1の出力軸2を直結する場合)、寸法誤差や取付誤差によってモータケース1a側のねじ挿通孔とボス9側のねじ孔の位置が一致しなかったり、水平軸6と出力軸2の軸芯が一致しないおそれがある。このため、従来では、モータケース1aをボス9にねじ固定するとともに、軸6,2間に生じる軸芯のずれを連結部に設けたカップリング4で吸収するようになっていた。このため、超音波モータ1の取付位置は、カップリング4を設けた分、柱状部形成壁8から大きく離間し、柱状部内に収容される制御用のプリント基板等の収容スペースが狭められる等、柱状部内スペースを狭める原因となっていた。
【0006】
また、鉛直軸を回動させるための超音波モータとしては、前記したように、モータケースを用いることなく、鉛直軸と軸筒間にロータとステータを直接配設することはできても、モータの出力軸との連結部にカップリングを設けることが構造上困難なため、水平軸回動用の超音波モータ1のようにユニット化された超音波モータを適用することが困難であった。
【0007】
本発明は前記従来技術の問題点に鑑みなされたもので、その第1の目的は鉛直軸の回動にユニット化された中空モータを用いることができる中空モータ駆動式の測量機を提供することであり、第2の目的は、水平軸の回動にユニット化された中空モータを用いて柱状部内スペースを大きく狭めることのない中空モータ駆動式の測量機を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、請求項1に係る測量機においては、整準台に立設された軸筒に、機体ケーシングに固設された鉛直軸が回転可能に支承され、機体ケーシングを回動駆動させる中空モータが設けられ、前記中空モータは、モータケース外に延びる円筒型の出力軸に一体化されたロータと、モータケースに一体化されたステータとがモータケース内に相対回転可能に収容一体化されたユニット構造で、前記出力軸が軸筒に直結されるとともに、前記モータケースには、一本のアームが外方に突設され、このアームがユニバーサルジョイント式誤差吸収機構を介して機体ケーシングに回り止め固定したものである。
また、請求項3に係る測量機においては、機体ケーシングに形成されている一対の柱状部間には、望遠鏡に固設された水平軸が回転可能に支承され、柱状部形成壁と水平軸間には、水平軸を回動駆動させる中空モータが設けられ、前記中空モータは、モータケース外に延びる円筒型の出力軸に一体化されたロータと、モータケースに一体化されたステータとがモータケース内に相対回転可能に収容一体化されたユニット構造で、前記出力軸が水平軸に直結されるとともに、モータケースが柱状部形成壁に固定された測量機であって、前記モータケースに一本のアームを外方に突設し、このアームをユニバーサルジョイント式誤差吸収機構を介して柱状部形成壁に回り止めするようにしたものである。
超音波モータの出力軸を軸筒(請求項3では水平軸)に直結すると、寸法誤差や取付誤差等によって、アームが機体ケーシング(請求項3では柱状部形成壁)側のアーム固定予定位置に対しずれる場合があるが、アームと機体ケーシング(請求項3では柱状部形成壁)間に介装されているユニバーサルジョイント式誤差吸収機構によって、アームの機体ケーシング(請求項3では柱状部形成壁)側アーム固定予定位置に対するズレが吸収されるので、モータケース(アーム)は不測の応力が生じない状態で確実に機体ケーシング(請求項3では柱状部形成壁)に回り止めされた形態に保持されて、鉛直軸(請求項3では水平軸)のスムーズな回動が確保される。
また、前記誤差吸収機構を、機体ケーシング(請求項3では柱状部形成壁)に固定されて前記アームと交差するように延出する延出部材と、前記アームと延出部材間に介装したユニバーサルジョイントとから構成するようにしたもので、アームと延出部材間の位置のズレは、両者間に介装されたユニバーサルジョイントによって確実に吸収される。
請求項5に係る測量機においては、請求項2または4のいずれかに記載の測量機において、前記ユニバーサルジョイントを、アームの係合できる大きさの切り欠きが形成され、前記延出部に固定されてアームが切り欠きに交差するように配設された軸受けハウジングと、前記軸受けハウジング内に遊合し、前記切り欠き内に突出してアームの対向側面を挟持する先端が球状の一対の挟持部材と、前記挟持部材の先端球状部が係合できるアーム側の球受凹部とから構成するようにしたものである。軸受けハウジングに遊合する挟持部材は、その先端球状部をアームの球受凹部に係合させたまま揺動して位置を変えることで、アームの球受凹部と挟持部材間の位置のずれを吸収する。
請求項6に係る測量機においては、請求項5に記載の測量機において、前記軸受けハウジングを前記延出部材が片持ち支持するようにしたものである。
軸受けハウジングは延出部材によって片持ち支持されており、軸受けハウジングの両端支持された構造に比べて、機体ケーシング内を狭めることがない。
請求項7に係る測量機においては、請求項5または6に記載の測量機において、前記一対の挟持部材の一方だけを軸受けハウジング内に収容したばね部材によりモータの起動トルク以上の力で押圧付勢するようにしたものである。アームの両側面をばね部材で付勢保持した場合には、モータの起動または停止時に、ばね部材の相乗効果によってアームが振動して鉛直軸や水平軸を所定位置に静止させにくいが、アームの一方の側面だけをばね付勢してアームを剛体部に押圧保持させた場合には、アームは剛体部側に変位できない分、モータの起動または停止時にアームがふらつかず、鉛直軸や水平軸を所定位置に静止させ易い。
請求項8に係る測量機においては、請求項1に記載の測量機において、前記中空モータは超音波モータで、モータケースと軸筒間に摺動シール部を介装して、モータケースと軸筒間に円筒型の密閉空間領域を設け、この閉塞空間領域に防湿材を収容するようにし、請求項9に係る測量機においては、請求項3に記載の測量機において、前記中空モータは超音波モータで、モータケースの中空部の開口両端部に蓋を設けて、モータケースの中空部を密閉し、この密閉中空部に防湿材を収容するようにしたものである。超音波モータは湿度に弱いが、ロータおよびステータが収容されているモータケースの内部に連絡する隙間が設けられているモータケースの中空部は、常に防湿材で除湿された雰囲気に保持される。
【0009】
【発明の実施の形態】
次に、発明の実施の形態を本発明の実施例に基づいて説明する。
【0010】
図1〜6は本発明の実施例を示すもので、図1は本発明の第1の実施例であるトータルステーションの縦断面図、図2は同トータルステーションの横断面図(図1に示す線II−IIに沿う断面図)、図3は同トータルステーションの水平断面図(図2に示す線III −III に沿う断面図)、図4は本発明の要部であるユニバーサルジョイント誤差吸収機構の分解斜視図、図5は柱状部の拡大断面図、図6は同柱状部の断面図(図5に示す線VI−VIに沿う断面図)である。
【0011】
これらの図において、符号10で示したものは整準台で、この整準台10の上には、上下方向に延びる軸筒12が垂設されており、この軸筒12内に測量機本体20側の鉛直軸22が挿通配置され、ボールベアリング14を介して回動可能に支承されている。測量機本体20は、鉛直軸22に固設された機体ケーシング21内に載置されている。
【0012】
軸筒12の上端部と鉛直軸22の上端部には、それぞれ対向するフランジ部13,23が形成され、これらのフランジ部13,23には円環形状のディスク目盛24とマスク目盛26が取着されている。両目盛24,26は微小隙間を隔てて対向配置されており、鉛直軸22の回動によってマスク目盛26がディスク目盛24に対し回動する。また両目盛24,26を挾んで図示しない発光素子と受光素子とが対向配置されている。即ち、発光素子、受光素子及び両目盛24,26によって、測量機本体20の回動量を検出する水平角センサーである光学式ロータリエンコーダーE1 が構成されている。なお符号16,17は整準台を構成する下盤、及び定盤、符号18は整準ねじ、符号19は鉛直軸22内に形成されている光学求心用光路である。
【0013】
また軸筒12の下端部にもフランジ部13aが形成され、このフランジ部13aには、中空型超音波モータ40Aの出力軸41が固定されるとともに、モータケース40aに突設された一本のアーム46がユニバーサルジョイント式誤差吸収機構Aを介して機体ケーシング21に回り止め固定されている。
【0014】
超音波モータ40Aは、出力軸41とモータケース40aがボールベアリング45によって相対回転可能に組み付けられ、モータケース40a外に延びる円筒型の出力軸41に一体化されたロータ44と、モータケース40aに一体化されたステータ42とが、モータケース40a内に相対回転可能に収容一体化されたユニット構造となっている。そして、出力軸41が固定ねじ40bによりフランジ部13aに固定されることで、超音波モータ40Aが軸筒12に一体化されている。
【0015】
誤差吸収機構Aは、図3に示すように、機体ケーシング21に螺着固定されてアーム46と交差するように延出する延出部材である延出ロッド60と、この延出ロッド60とアーム46間に介装されたユニバーサルジョイントJ1 とから構成されている。
【0016】
ユニバーサルジョイントJ1 は、アーム46の係合できる切り欠き62が形成され、ロッド60に片持ち支持された軸受けハウジング61と、軸受けハウジング61の孔63a内に挿通配置されたロッド60の先端穴60aに収容された摺動子64と、軸受けハウジング61の孔63bに摺動可能に収容された摺動子64と、それぞれの摺動子64の前端に開口するピン穴64aに収容されたアーム挟持部材であるピン65と、軸受けハウジング61の孔63b内に収容されて摺動子64を付勢し、一対のピン65,65を介してアーム46の対向側面にモータ40の起動トルク以上の挟持力を作用させる圧縮コイルスプリング66と、ピン65が当接するアーム46の対向側面に形成された球受凹部46aと、によって構成されている。符号67は、軸受けハウジング61をロッド60に固定するねじである。
【0017】
また、摺動子64のピン穴64aの内径はピン65の外径より大きく形成されて、ピン65がピン穴64aに対し自由に揺動できるとともに、ピン65の先端部は球形に、一方、アーム46側の球受凹部46aには,ピン65の球形先端部が自由に傾動できるように円錐形に形成されており、アーム46側の球受凹部46aとピン65の先端部とが軸受ハウジング61の配設方向Lに対して多少ずれていても、ピン65がアーム46を挟持した状態を保持できるようになっている。
【0018】
即ち、超音波モータ40Aの出力軸41を軸筒12に直結すると、寸法誤差や取付誤差などに起因して、アーム46側の球受凹部46aの中心と延出ロッド60の軸芯(摺動子64の中心)とが一致しないおそれがあるが、そのような場合であっても、ピン65はピン穴64a内に遊合していることから、ピン65が摺動子64aに対し傾斜した形態となって、ピン65の先端部がアーム46側の球受凹部46aに係合した状態に保持され、アーム46はばね付勢されたピン65,65で挟持された状態に保持されるとともに、アーム46と延出ロッド60間にはアーム46を延出ロッド60に連結することによる不測の負荷(応力)は一切生じていない。従って、軸筒12に固定されている出力軸41およびロータ44と、これらに対し回動可能に組付けられているモータケース40aおよびステータ42間にも、さらには、軸筒12の回転支承部であるボールベアリング14にも、超音波モータ40Aを軸筒12と機体ケーシング21間に取付固定することによる不測の負荷(応力)は一切生じていない。
【0019】
また、超音波モータ40Aのモータケース40aの上面には、軸筒12側のフランジ部13にその可撓性先端部が摺接するように円環状の摺動シール部材48が設けられて、モータケース40aと軸筒12間に円筒型の密閉空間領域S1 が設けられている。そして、この閉塞空間領域S1 には、軸筒12の外周に接するように防湿材49が収容されて、超音波モータ40Aの防湿が図られている。即ち、モータケース40a内は、モータケース40aの内周下端縁部と出力軸41の上端部間の隙40c(図1参照)を介してモータ中空部に連通しており、閉塞空間領域S1 が防湿されることで、モータケース40a内も防湿される。なお図3では、摺動シール部材48の図示を省略している。
【0020】
また、測量機本体20には、対向する一対の柱状部30,30が形成されており、この柱状部30,30間には水平軸32に固定支持された望遠鏡34が設けられている。水平軸32は柱状部形成壁30aに螺着固定されたメタル軸受32aによって回転可能に支承され、水平軸32の一端部には、水平軸32から延びるフランジ状支持部材33に支持された円環状のディスク目盛24と、メタル軸受32aから延びるフランジ状支持部材36に支持された円環状のマスク目盛26とが微小隙間を隔てて対向配置されている。また両目盛24,26を挾んで図示しない発光素子と受光素子とが設けられており、両目盛24,26と発光素子,受光素子とによって、望遠鏡34の回動量を検出する高度角センサーである光学式ロータリーエンコンダーE2 が構成されている。
【0021】
また水平軸32の他端部には、望遠鏡34を回動させる中空型超音波モータ40Bが設けられている。即ち、超音波モータ40Bの出力軸41が水平軸32に直結されるとともに、モータケース40aに突設された一本のアーム46がユニバーサルジョイント式誤差吸収機構Bを介して機体ケーシング21である柱状部形成壁30bに回り止め固定されている。
【0022】
超音波モータ40Bも、モータ40Aと同様、出力軸41とモータケース40aがボールベアリング45によって相対回転可能に組み付けられ、モータケース40a外に延びる円筒型の出力軸41に一体化されたロータ44と、モータケース40aに一体化されたステータ42とがモータケース40a内に相対回転可能に収容一体化されたユニット構造となっている。
【0023】
誤差吸収機構Bも、モータ40A側の誤差吸収機構Aと同様、機体ケーシング21である柱状部形成壁30bに螺着固定されてアーム46と交差するように延出する延出部材である延出ロッド60と、この延出ロッド60とアーム46間に介装されたユニバーサルジョイントJ2 とから構成されている。
【0024】
ユニバーサルジョイントJ2 も超音波モータ40A側の誤差吸収機構AのユニバーサルジョイントJ1 と同一の構造であり、同一の符号を付すことによりその説明は省略する。
【0025】
なお、符号40b’は出力軸41を水平軸32に固定する固定ねじであり、出力軸41が水平軸32に連結されることによってアーム46と延出ロッド60間に生じるずれは、両者46,60間に介装されているユニバーサルジョイントJ2 によって吸収されて、超音波モータ40Bにはモータを取付固定することによる不測の応力が全く生じないようになっている。
【0026】
即ち、超音波モータ40Bの出力軸41を水平軸32に直結すると、寸法誤差や取付誤差などに起因して、アーム46側の球受凹部46aの中心と延出ロッド60の軸芯(摺動子64の中心)とが一致しないおそれがあるが、そのような場合であっても、ピン65はピン穴64a内に遊合していることから、ピン65が摺動子64aに対し傾斜した形態となって、ピン65の先端部がアーム46側の球受凹部46aに係合した状態に保持され、アーム46はばね付勢されたピン65,65で挟持された状態に保持されるとともに、アーム46と延出ロッド60間にはアーム46を延出ロッド60に連結することによる不測の負荷(応力)は一切生じていない。従って、水平軸32に固定されている出力軸41およびロータ44と、これらに対し回動可能に組付けられているモータケース40aおよびステータ42間にも、さらには、水平軸32の回転支承部にも、超音波モータ40Bを水平軸32と柱状部形成壁30b間に取付固定することによる不測の負荷(応力)は一切生じていない。
【0027】
また、本実施例では、出力軸41を水平軸32に直結することによるモータケース40aと柱状部形成壁30b間の取付位置のズレがユニバーサルジョイント式誤差吸収機構Bによって吸収されるので、従来技術のように、誤差吸収機構であるカップリングが不要で、超音波モータ40Bが水平軸32に接近して設けられており、それだけ柱状部30内を有効に利用できる。
【0028】
また、超音波モータ40Bのモータケース40aの中空部の開口両端部には蓋48a,48bが設けられて、モータケース40aの中空部が密閉されている。そして、この密閉中空部S2 内には防湿材49が収容されて、隙40cを介し密閉中空部S2 と連通するモータケース40a内の防湿が図られている。
【0029】
第7図は本発明の第2の実施例であるトータルステーションの要部である誤差吸収機構を示している。
【0030】
前記した第1の実施例における誤差吸収機構Aでは、ユニバーサルジョイント構成部材である軸受けハウジング61が一本の延出ロッド60によって支持されていたが、この実施例における誤差吸収機構Cでは、ユニバーサルジョイント構成部材である軸受けハウジング61の両端部がそれぞれ延出ロッド60,60によって支持されて、軸受けハウジング61が撓まないように支持されている。
【0031】
その他の構造は、前記した第1の実施例の誤差吸収機構Aと同一であるため、同一の符号を付すことによりその説明は省略する。
【0032】
また、前記した実施例では、鉛直軸22や水平軸32を回動させる中空のモータが超音波モータによって構成されていたが、超音波モータに限るものではなく、ステッピングモータであってもよい。
【0033】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、請求項1に係る測量機では、ユニット化された中空モータの出力軸を軸筒に直結することに伴うモータケースと機体ケーシング形成壁間の取付位置のずれは、ユニバーサルジョイント式誤差吸収機構によって吸収されるので、従来困難であったユニット化された中空モータの鉛直軸の回動手段としての適用が可能となる。
また、請求項2によれば、ユニット化された中空モータの出力軸を水平軸に直結することに伴うモータケースと柱状部形成壁間の取付位置のずれは、ユニバーサルジョイント式誤差吸収機構によって吸収されるので、従来必要であった出力軸と水平軸連結部のカップリングが不要となって、中空モータの設置位置が望遠鏡に接近した位置となって、それだけ柱状部内スペースが拡大する。
また、請求項6によれば、軸受けハウジングが両端支持されている場合に比べて、機体ケーシング内を狭めないので、機体ケーシング内スペースを有効利用できる。
また、請求項7によれば、モータの起動時や停止時にモータケースがふらつくことがないので、測量機本体や望遠鏡を所定位置にスムーズかつ確実に回動させることができる。
また、請求項8または9によれば、超音波モータは湿度に弱いが、モータケースの中空部が常に防湿材で除湿された雰囲気に保持されるので、モータケースの内部も除湿状態に保持されて、超音波モータの長期の寿命が保証される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例であるトータルステーションの縦断面図
【図2】同トータルステーションの横断面図(図1に示す線II−IIに沿う断面図)
【図3】同トータルステーションの水平断面図(図2に示す線III −III に沿う断面図)
【図4】本発明の要部であるユニバーサルジョイント式誤差吸収機構の分解斜視図
【図5】柱状部の拡大断面図
【図6】同柱状部の断面図(図5に示す線VI−VIに沿う断面図)
【図7】本発明の第2の実施例の要部であるユニバーサルジョイント式取付誤差吸収機構の断面図
【図8】従来の測量機の断面図
【符号の説明】
10 整準台
12 軸筒
20 測量機本体
21 機体ケーシング
22 鉛直軸
30 柱状部
30b 柱状部形成壁
32 水平軸
34 望遠鏡
40A,40B 中空型超音波モータ
40a モータケース
41 モータ出力軸
42 ステータ
44 ロータ
46 アーム
46a 球受凹部
48 摺動シール部材
48a,48b モータケースの中空部を密閉する蓋
49 防湿材
60 延出部材である延出ロッド
61 軸受けハウジング
62 切り欠き
65 挟持部材であるピン
66 ばね部材である圧縮スプリング
A,B,C ユニバーサルジョイント式誤差吸収機構
1 ,J2 ユニバーサルジョイント
1 閉塞空間領域
2 密閉中空部

Claims (9)

  1. 整準台に立設された軸筒に、機体ケーシングに固設された鉛直軸が回転可能に支承され、機体ケーシングを回動駆動させる中空モータが設けられ、前記中空モータは、モータケース外に延びる円筒型の出力軸に一体化されたロータと、モータケースに一体化されたステータとがモータケース内に相対回転可能に収容一体化されたユニット構造で、前記出力軸が軸筒に直結されるとともに、前記モータケースには、一本のアームが外方に突設され、このアームがユニバーサルジョイント式誤差吸収機構を介して機体ケーシングに回り止め固定されたことを特徴とする測量機。
  2. 前記誤差吸収機構は、機体ケーシングに固定されて前記アームと交差する方向に延出する延出部材と、前記アームと延出部材間に介装されたユニバーサルジョイントとから構成されたことを特徴とする請求項1記載の測量機。
  3. 機体ケーシングに形成されている一対の柱状部間には、望遠鏡に固設された水平軸が回転可能に支承され、柱状部形成壁と水平軸間には、水平軸を回動駆動させる中空モータが設けられ、前記中空モータは、モータケース外に延びる円筒型の出力軸に一体化されたロータと、モータケースに一体化されたステータとがモータケース内に相対回転可能に収容一体化されたユニット構造で、前記出力軸が水平軸に直結されるとともに、モータケースが柱状部形成壁に固定された測量機であって、前記モータケースには、一本のアームが外方に突設され、このアームがユニバーサルジョイント式誤差吸収機構を介して柱状部形成壁に回り止めされたことを特徴とする測量機。
  4. 前記誤差吸収機構は、柱状部形成壁に固定されて前記アームと交差する方向に延出する延出部材と、前記アームと延出部材間に介装されたユニバーサルジョイントとから構成されたことを特徴とする請求項3記載の測量機。
  5. 前記ユニバーサルジョイントは、アームの係合できる大きさの切り欠きが形成され、前記延出部に固定されてアームが切り欠きに交差するように配設された軸受けハウジングと、前記軸受けハウジング内に遊合し、ばね付勢されて前記切り欠き内に突出してアームの対向側面を挟持する先端が球状の一対の挟持部材と、前記挟持部材の先端球状部が係合できるアーム側の球受凹部とから構成されたことを特徴とする請求項2または4のいずれかに記載の測量機。
  6. 前記軸受けハウジングは、前記延出部材によって片持ち支持されたことを特徴とする請求項5に記載の測量機。
  7. 前記一対の挟持部材の一方だけが軸受けハウジング内に収容されたばね部材によりモータの起動トルク以上の力で押圧付勢されたことを特徴とする請求項5または6に記載の測量機。
  8. 前記中空モータは超音波モータで、モータケースと軸筒間に摺動シール部が介装されて、モータケースと軸筒間に円筒型の密閉空間領域が形成され、この閉塞空間領域に防湿材が収容されたことを特徴とする請求項1に記載の測量機。
  9. 前記中空モータは超音波モータで、モータケースの中空部の開口両端部に蓋が設けられて、モータケースの中空部が密閉され、この密閉中空部に防湿材が収容されたことを特徴とする請求項3に記載の測量機。
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