JP2002116027A

JP2002116027A - 磁気エンコーダを内蔵した測量機

Info

Publication number: JP2002116027A
Application number: JP2000306062A
Authority: JP
Inventors: Masami Shirai; 雅実白井
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 2000-10-05
Filing date: 2000-10-05
Publication date: 2002-04-19
Anticipated expiration: 2020-10-05
Also published as: JP3814138B2

Abstract

(57)【要約】【目的】重量化することなく外部磁気の影響を除去でき
る磁気防止策を施した磁気エンコーダを搭載した測量機
を提供する。【構成】架台２１を整準台１７に対して回動自在に軸支
する架台１９１と受け台２７１との間に、透磁率の高い
磁性材によって形成した、軸受け内輪１２７および軸受
け外輪１１９を介在させ、軸受け外輪１１９は、円筒状
の周壁および該周壁の上縁および下縁から内方に延びる
フランジ部１１９ａ、１１９ｂにより軸受け内輪１２７
との間に環状の空間１０１を形成する形状とし、、この
空間１０１内に位置させて、磁気ドラム１４３を軸受け
内輪１２７に嵌合固定し、磁気センサユニット１４５を
透磁率の高い磁性材からなる基板１４５ａに固定して軸
受け外輪１１９の周壁に形成した取り付け窓１１９ｃか
ら空間１０１内に挿入し、基板１４５ａを取り付け窓１
１９ｃの周縁部１１９ｄに固定して空間１０１を磁気遮
閉した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の技術分野】本発明は、外部磁気対策を施した磁
気エンコーダを搭載した測量機に関する。

【０００２】

【従来技術およびその問題点】従来のトータルステーシ
ョン、セオドライトなどの測量機の中には、測角手段と
して、光学式エンコーダを搭載したものがある。周知の
光学式エンコーダは、回転軸と一体に回転する円板に円
周に沿って所定当ピッチで形成されたスケールと、該ス
ケールの通過を検出するフォトセンサとを備えている。

【０００３】このような光学式エンコーダと同様の角度
測定手段として、磁気式エンコーダがある。磁気式エン
コーダは、通常、磁気ドラムの外周面には分割数Ｎ（Ｎ
は正の整数）にて等ピッチで着磁された多極着磁層が形
成され、この多極着磁層に対向させて配置された磁気セ
ンサを備えている。磁気センサは、例えば多極着磁層の
ピッチよりも小さいピッチで配置された４個の磁気抵抗
素子を備え、磁気ドラムの回転に従って変化する磁気を
磁気抵抗素子の抵抗値の変化として検知し、その変化の
周期に基づいて磁気ドラムの回転角を求める構成であ
る。

【０００４】しかしながら、屋外、不特定場所で使用す
ることを常とする測量機は、きわめて大きな外部磁界
（磁気）の影響を受ける可能性がある。そのため磁気エ
ンコーダを測量機に搭載する場合、通常は存在しない極
めて大きな磁界対策が重要である。一方、測量機は携帯
性が求められるので、軽量化のため、非磁性体であるア
ルミニウム、樹脂などの軽量素材によってカバーが形成
されているので、測量機の近傍に極めて大きな磁界を発
生する物体、装置が存在すると、その磁界の影響を受け
て、磁気エンコーダの測定値に大きな誤差を生じてしま
うおそれがある。

【０００５】

【発明の目的】本発明はかかる従来技術の問題に鑑みて
なされたものであり、重量化することなく外部磁気の影
響を除去できる磁気防止策を施した磁気エンコーダを搭
載した測量機を提供することを目的とする。

【０００６】

【発明の概要】この問題を解決する本願発明は、軸およ
び該軸を回動自在に軸支する軸受けとの相対回転角を測
定する磁気エンコーダを内蔵した測量機であって、前記
軸または軸受けの周囲に磁性材で囲まれた空間を形成
し、該空間内に前記磁気エンコーダを収容したこと、に
特徴を有する。前記空間は、環状の空間とすることがで
きる。前記軸および軸受けは、互いに相対回動自在に嵌
合された軸受け内輪および透磁率の高い磁性材で形成さ
れた軸受け外輪からなり、該軸受け外輪は、前記軸受け
内輪の外周面を周回して環状空間を形成する断面略コ字
状の環状部を有する構造にできる。軸および軸受けは、
互いに相対回動自在に嵌合された軸受け内輪および軸受
け外輪からなり、前記軸受け内輪の前記軸受け外輪から
突出した一方の端部には、前記軸受け外輪よりも大径の
フランジ部が一体に形成され、または別体として形成さ
れた、前記軸受け外輪よりも大径のフランジ部が別体と
して形成されて固定され、前記軸受け外輪には、該軸受
け外輪の外周面と前記フランジ部との間に前記環状の空
間を形成する磁気シールドカバーを嵌合してもよい。ま
た、環状の空間を、前記磁気エンコーダの周辺に位置す
る測量機の構造体の内面に沿って前記磁気エンコーダを
囲むように、透磁率の高い磁性材で形成した磁気シール
ド板によって形成してもよい。磁気シールド板は、構造
体の内面に接着剤等で貼付してもよい。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下図面に基づいて本発明を説明
する。図１は、本発明を適用する、磁気エンコーダを搭
載したトータルステーションを、磁気エンコーダの要部
が見えるように一部を切断して示す背面図、図２は同ト
ータルステーションを、磁気エンコーダの要部が見える
ように一部を切断して示す側面図である。

【０００８】このトータルステーション１１は、周知
の、三脚等に装着するための底板１３、この底板１３に
３本の整準ねじ１５で支持された整準台（台部）１７、
この整準台１７に受け台１８を介して固定された鉛直軸
受け２７、この鉛直軸受け２７に対して回転自在に軸支
され、一対の支柱部２１ａを有するＵ字形状の架台（本
体）２１、この架台２１の２本の支柱部２１ａ間に水平
軸２３を介して回動自在に軸支された視準望遠鏡２５等
を備えている。なお、水平軸２３は、視準望遠鏡２５の
左右に固定され、架台２１の２本の支柱部２１ａに対し
て回動自在に支持されているが、図１には左側の水平軸
２３のみを示した。

【０００９】鉛直軸１９は、整準台１７に固定された鉛
直軸受け２７に回動自在に支持されている。そして架台
２１は、その支柱部２１ａを連結する基部２１ｂが鉛直
軸１９の上端部に固定され、鉛直軸１９に一体として回
動自在に支持されている。水平軸２３は、架台２１の一
対の支柱部２１ａに固定された水平軸受け２９に回動自
在に軸支されている。このように視準望遠鏡２５は、水
平軸２３を介して上下方向（垂直方向）回動自在に架台
２１に軸支され、さらに架台２１および鉛直軸１９を介
して方位方向（水平方向）回転自在に整準台１７に軸支
されている。

【００１０】さらに、鉛直軸１９には、整準台１７に対
する鉛直軸１９（架台２１、視準望遠鏡２５）の回転角
（水平角、方位角）を測定する水平分度として磁気エン
コーダ４１が装着され、水平軸２３には、架台２１に対
する水平軸２３（視準望遠鏡２５）の回転角（高度角）
を測定する高度分度として磁気エンコーダ５１が装着さ
れている。これらの磁気エンコーダ４１、５１はそれぞ
れ、鉛直軸受け２７、水平軸２３に固定された磁気ドラ
ム４３、５３と、磁気ドラム４３、５３の外周面に形成
された多極着磁層に対して所定間隔で近接対向配置され
た磁気センサユニット４４、４５、および５４、５５を
備えている。

【００１１】また、詳細は図示しないが、各磁気センサ
ユニット４４、４５、５４、５５の出力信号を検出して
磁気エンコーダ４１、５１の回転角、つまり水平角、高
度角を求める信号処理手段、演算手段を含む電子回路６
１（図４参照）が架台２１の基部２１ｂに搭載されてい
る。そして、トータルステーション１１を操作、制御す
るためのキーボードおよびキーボードによって入力され
た基礎データや測距結果などを表示するディスプレイを
備えた操作パネル３１、３２が、架台２１の前後両表面
に設けられている（図２参照）。

【００１２】なお、図１、２において、符号３３はトー
タルステーション１１の持ち運びに利用するためのハン
ドグリップ、符号３４は磁気エンコーダ４１および不図
示の電子回路、バッテリ等を保護するために架台２１に
装着された防塵カバー、符号３５、３６はそれぞれ、視
準望遠鏡２５の接眼レンズ、対物レンズである。

【００１３】さらに図３および図４を参照して、磁気エ
ンコーダの構成についてより詳細に説明する。磁気エン
コーダ４１，５１の基本構成は同一なので、一方の磁気
エンコーダ５１の構成について説明する。さらにこの磁
気エンコーダ５１は複数の磁気センサユニット５４、５
５を備えているが、それぞれの磁気センサユニット５
４、５５の構成は同一なので、一方の磁気センサユニッ
ト５４の構成について説明する。図３は磁気エンコーダ
５１の磁気センサユニット５４の各磁気抵抗素子と多極
着磁層５３ａとの関係を説明するための拡大図、図４は
磁気センサユニット５４が備えた磁気抵抗素子の結線を
示す配線図である。磁気センサユニット５４は、アング
ル５６に固定され、アングル５６を介して架台２１に固
定されている。

【００１４】磁気ドラム５３の外周面には、分割数Ｎ
（Ｎは正の整数）にて等ピッチで着磁された多極着磁層
５３ａが形成されている。多極着磁層５３ａの磁極ピッ
チ（極の境界の間隔）をλとする。この多極着磁層５３
ａに対して所定長の隙間で対向させて磁気センサユニッ
ト５４が配置されている。磁気センサユニット５４は、
平面基板５４ａと、多極着磁層５３ａと対向する平面基
板５４ａの対向面に、λ／４ピッチ相当で設けられた８
個の磁気抵抗素子４ａ₁、４ｂ₁、４ａ₂、４ｂ₂、４
ａ₃、４ｂ₃、４ａ₄、４ｂ₄を備えている。そして磁気セ
ンサユニット５４は、磁気抵抗素子４ａ₁〜４ａ₄、４ｂ
₁〜４ｂ₄のほぼ中央に立てた垂線が磁気ドラム５３の回
転中心を通るように配置されている。つまり、磁気抵抗
素子４ａ₁〜４ａ₄、４ｂ₁〜４ｂ₄は、磁気ドラム５３の
接線方向と平行に配置されている。なお、本明細書にお
いてλピッチは、中心角に関する単位であり、Ｎ〜Ｓの
１着磁ピッチを表す。

【００１５】この磁気エンコーダ５１は、磁気ドラム５
３が回転すると、多極着磁層５３ａが発生する磁界（磁
力線）３の変化に依存する磁気抵抗素子４ａ₁〜４ａ₄、
４ｂ ₁〜４ｂ₄の抵抗値の変化を検出して、抵抗値の変化
から磁気ドラム５３の回転角をλ／４ピッチで検出する
インクリメンタル方式の磁気エンコーダである。なお、
λ／４ピッチよりも小さい角度は、いわゆる内挿演算に
よって求められる。

【００１６】８個の磁気抵抗素子４ａ₁、４ｂ₁、４
ａ₂、４ｂ₂、４ａ₃、４ｂ₃、４ａ₄、４ｂ₄は、図３に示
すように、４個の磁気抵抗素子４ａ₁〜４ａ₄からなるＡ
相と、４個の磁気抵抗素子４ｂ₁〜４ｂ₄からなるＢ相と
に分けられる。Ａ相の各磁気抵抗素子４ａ₁、４ａ₂、４
ａ₃、４ａ₄とＢ相の各磁気抵抗素子４ｂ₁、４ｂ₂、４ｂ
₃、４ｂ₄はそれぞれ交互に配置され、かつ同一相の磁気
抵抗素子４ａ₁〜４ａ₄、４ｂ₁〜４ｂ₄の間隔はλ／２の
等ピッチ、隣合う他の相の磁気抵抗素子との間隔はλ／
４の等ピッチである。

【００１７】これらＡ相、Ｂ相の磁気抵抗素子４ａ₁〜
４ａ₄、４ｂ₁〜４ｂ₄はそれぞれ、図４に示すようにブ
リッジ結線されている。つまり、直列した磁気抵抗素子
４ａ₁、４ａ₂と磁気抵抗素子４ａ₃、４ａ₄、磁気抵抗素
子４ｂ₁、４ｂ₂と磁気抵抗素子４ｂ₃、４ｂ₄が並列接続
され、各直列抵抗間からＡ相の端子ｅ₀、ｅ₁、およびＢ
相の端子ｅ₀′、ｅ₁′が引き出されている。そして、電
子回路６１は、ブリッジ結線された磁気抵抗素子間に定
電圧Ｖを印加し、Ａ相の端子ｅ₀、ｅ₁、およびＢ相の端
子ｅ₀′、ｅ₁′に現れる電圧の変化（位相）に基づいて
磁界の変化を検出し、磁気ドラム５３の回転角ωを測定
する。

【００１８】この実施の形態によれば、Ａ相の磁気抵抗
素子４ａ₁〜４ａ₄の抵抗値ａ₁、ａ₂、ａ₃、ａ₄は、磁気
ドラム５３の回転により作用する磁界３の変化によっ
て、下記式のように変化する。ａ₁＝Ｒ₀＋Ｒsin（Ｎω) ａ₂＝Ｒ₀＋Ｒsin（Ｎω＋π）＝Ｒ₀−Ｒsin（Ｎω）ａ₃＝Ｒ₀＋Ｒsin（Ｎω＋２π）＝Ｒ₀＋Ｒsin（Ｎω）ａ₄＝Ｒ₀＋Ｒsin（Ｎω＋３π）＝Ｒ₀−Ｒsin（Ｎω）ただし、ωは磁気ドラム５３の回転角、Ｒ0は無磁界の
ときの抵抗値、Ｒは係数（抵抗比）、Ｎは多極着磁層５
３ａの分割数、である。

【００１９】したがって、端子ｅ₀と端子ｅ₁の出力を差
動増幅すると、Ａ相の出力Ａoutは、Ａout＝α×Ｒ×Ｖ／Ｒ₀×sin（Ｎω）となる（ただし、αは増幅率）。

【００２０】Ｂ相の磁気抵抗素子４ｂ₁〜４ｂ₄は、Ａ相
の磁気抵抗素子４ａ₁〜４ａ₄に対してλ／４ピッチずら
して配置してあるので、端子ｅ0′と端子ｅ1′の出力を
差動増幅すると、Ｂ相の出力Ｂoutは、Ｂout＝α×Ｒ×Ｖ／Ｒ₀×cos（Ｎω）となる。

【００２１】このＡ相の出力ＡoutおよびＢ相の出力Ｂo
utのゼロクロス点を検出すれば、磁気ドラム５３の回転
角を、３６０／４Ｎ（゜）単位で検出できる。つまり、
分割数Ｎの４倍まで検出ピッチが小さくなり、分解能が
高くなる。本発明の実施の形態では、Ａ、Ｂ相の出力Ａ
out、Ｂoutに基づいた下記の内挿計算によって、検出可
能な検出ピッチを１／４Ｎよりもさらに小さくし、検出
ピッチ数を増やして、分解能を高めている。 tan^-1（Ａout／Ｂout）

【００２２】また、偏心誤差を補正する場合は、前記の
各磁気センサのほぼ１８０゜対向位置に、前記位相位置
と同一の条件を満足する磁気センサユニットを配置すれ
ばよい。図示トータルステーションでは、１８０゜ずれ
た対向位置に配置された２個の各磁気センサユニット５
４、５５、磁気センサユニット４４、４５の検出値を使
用して偏心誤差を補正している。

【００２３】以上は、本発明の実施の形態を適用するト
ータルステーションの基本構成であり、磁気対策を施し
ていない。次に、本発明の特徴である磁気対策を施した
実施の形態について、さらに図５および図６を参照して
説明する。なお、同一の機能を有する部材には同一の符
号を付して説明を省略する。この実施の形態は、磁気エ
ンコーダを、磁性材で形成した軸受け内輪および軸受け
外輪とで閉鎖された磁気シールド空間内に封入したこと
に特徴を有する。

【００２４】この第１の実施の形態は、架台１９１と受
け台２７１との間に、透磁率の高い磁性材によって形成
した、軸受け内輪（軸）１２７および軸受け外輪（軸受
け）１１９を介在させたことに特徴の一つがある。軸受
け外輪１１９は軸受け内輪１２７に固定され、軸受け内
輪１２７は受け台２７１に固定されている。磁気ドラム
１４３は、軸受け内輪１２７の中径部１２７ｂに嵌合さ
れ、軸受け内輪１２７および受け台２７１と一体化され
ている。磁気ドラム１４３は、磁気ドラム４１の多極着
磁層４３ａ同様の多極着磁層１４３ａを備えている。一
方軸受け外輪１１９は、軸受け内輪１２７の外周面との
間に断面コ字形状の環状空間を形成するように、外周壁
の上縁部および下縁部から軸心方向に延びるフランジ部
１１９ａ、１１９ｂを備えている。そしてこの軸受け外
輪１１９は、上部のフランジ部１１９ａが軸受け内輪１
２７の外周面に形成された細径部１２７ａに嵌合され、
下方のフランジ部１１９ｂが軸受け内輪１２７の太径部
１２７ｃに嵌合されている。そして、上部のフランジ部
１１９ａの下面が細径部１２７ａと中径部１２７ｂとの
段部に摺接し、フランジ部１１９ａ、１１９ｂの内周端
面がそれぞれ細径部１２７ａ、太径部１２７ｃの外周面
に摺接して、軸受け外輪１１９を軸受け内輪１２７に対
して相対回転自在に支持している。これらの軸受け内輪
１２７および軸受け外輪１１９の材質は、透磁率の高い
磁性材の中から選択される。

【００２５】軸受け内輪１２７と軸受け外輪１１９との
間には、軸受け内輪１２７および軸受け外輪１１９によ
って閉塞された環状の空間１０１が形成されている。本
発明の第１の実施の形態では、この環状の空間１０１内
に磁気ドラム１４３および磁気センサユニット１４４、
１４５を収容してある。磁気センサユニット１４４、１
４５は、軸受け外輪１１９の軸心を挟んで１８０度対向
し、かつ磁気ドラム１４３の多極着磁層１４３ａに対し
て所定間隔、所定方向を保つように環状の空間１０１内
に配置し、軸受け外輪１１９に固定してある。

【００２６】図６には、図５における一方の磁気センサ
ユニット１４５およびその周辺を拡大して断面図で示し
てある。磁気センサユニット１４５は、透磁率の高い磁
性材から形成された基板１４５ａに装着されている。一
方軸受け外輪１１９には、基板１４５ａに装着された磁
気センサユニット１４５を、空間１０１内において所定
の検出位置に保持するための取り付け窓１１９ｃが形成
されている。磁気センサユニット１４５は、この取り付
け窓１１９ｃから空間１０１内に挿入され、基板１４５
ａが取り付け窓１１９ｃを囲む周縁部１１９ｄに当接し
た状態で、ねじなどによって軸受け外輪１１９に固定さ
れ、これによって多極着磁層１４３ａに対して所定間
隔、所定の方向で保持されている。また、磁気センサユ
ニット１４５の出力端子に接続されたリード１４５ｂ
は、基板１４５ａに穿たれた孔から空間１０１外に引き
出され、電子回路６１に接続されている。

【００２７】この第１の実施の形態の軸受け内輪１２
７、軸受け外輪１１９および基板１４５ａは、透磁率の
高い磁性材料で形成されている。したがって、このトー
タルステーションが強い外部磁界１０３が存在する場所
に置かれたとしても、この外部磁界１０３は軸受け内輪
１２７、軸受け外輪１１９および基板１４５ａ内を通過
して空間１０１内にはほとんど漏れない。すなわち、磁
気センサユニット１４５は外部磁界１０３の影響は殆ど
受けず、着磁層１４３ａの磁界のみを検出するので、正
確な測定値を得ることができる。

【００２８】また、図示第１の実施の形態では、軸受け
外輪１１９、軸受け内輪１２７は架台１９１、受け台２
７１とは別体として形成したが、それぞれ一体に形成す
ることもできる。なお、他方の磁気センサユニット１４
４も磁気センサユニット１４５と同様に磁性材で形成さ
れた基板上に固定され、この基板を介して、軸受け外輪
１１９に取り付け窓１１９ｃと同様に形成された取り付
け窓に装着されている。

【００２９】以上は、トータルステーションの軸、軸受
けを磁性材からなる軸受け内輪および軸受け外輪で構成
し、軸受け内輪および外輪で閉塞された環状空間内に磁
気エンコーダを配置した第１の実施の形態である。次
に、磁気エンコーダをシールドカバーによって磁気遮閉
した本発明の第２の実施の形態について、図７を参照し
て説明する。図７は、図２、図６同様に、本発明を適用
したトータルステーションの水平磁気エンコーダおよび
その周辺の構造が見えるように一部切断した背面図であ
る。この第２の実施の形態は、水平分度としての磁気エ
ンコーダ２４１を、軸受け内輪２１９に一体に形成また
は固定した、透磁率の高い磁性材からなるフランジ部２
１９ａと、透磁率の高い磁性材で形成したシールドカバ
ー２２１とによって環状の空間内に遮閉したことに特徴
を有する。

【００３０】軸受け内輪２１９は、フランジ部２１９ａ
を有しない端部から、筒状の軸受け外輪２２７に挿入さ
れ、フランジ部２１９ａが軸受け外輪２２７の上端面に
当接した状態で、軸線Ｏを軸心として相対回動自在に支
持されている。フランジ部２１９ａは、軸受け外輪２２
７の外径よりも大きく形成されていて、フランジ部２１
９ａは、軸受け内輪２１９の抜け止めとしての作用も果
たしている。軸受け外輪２２７は、下端部が受け台１８
の軸穴に嵌合され、下部のフランジ部２２７ａが受け台
１８の上端面に当接した状態で受け台１８に固定されて
いる。軸受け内輪２１９の上端部、つまりフランジ部２
１９ａの上面に、架台２１が固定されている。したがっ
て架台２１は、軸受け内輪２１９、軸受け外輪２２７を
介して整準台１７に軸支され、軸心Ｏを中心として回動
する。つまり、軸受け内輪２１９と軸受け外輪２２７と
は相対回転する。

【００３１】この軸受け外輪２２７に対する軸受け内輪
２１９の相対回転角を検出する磁気エンコーダ２４１
は、軸受け外輪２２７に嵌合固定された磁気ドラム２４
３と、軸心Ｏを挟んでほぼ１８０度対向する位置に、磁
気ドラム２４３の多極着磁層２４３ａに対して所定間隔
で配置された磁気センサユニット２４４、２４５を備え
ている。この磁気センサユニット２４４、２４５は、軸
受け内輪２１９のフランジ部２１９ａに固定されてい
る。さらに軸受け外輪２２７には、半径部分の断面形状
が略Ｌ字型の磁気シールドカバー２２１が相対回転自在
に嵌合され、外輪２２７を周回する略Ｌ字型の底部２２
１ａおよび周回部２２１ｂと、フランジ部２１９ａとに
よって環状空間を形成している。磁気シールドカバー２
２１は透磁率の高い磁性材で形成され、この磁気シール
ドカバー２２１、フランジ部２１９ａとで閉鎖された環
状空間内に磁気エンコーダ２４１が収容されている。こ
の第２の実施の形態では、磁気シールドカバー２２１
は、フランジ部２１９ａ、すなわち、軸受け内輪２１９
と一体に回転するが、磁気シールドカバー２２１は軸受
け外輪２２７に固定し、フランジ部２１９ａに対して相
対回動自在としてもよい。

【００３２】このように本発明の第２の実施の形態の磁
気エンコーダ２４１の少なくとも磁気センサユニット２
４４、２４５は、磁性材からなるフランジ部２１９ａお
よび磁気シールドカバー２２１によって閉鎖された空間
２０１に閉じこめられている。すなわち、このトータル
ステーションが設定される環境に外部磁界１０３が存在
しても、その磁気は磁性材からなるフランジ部２１９
ａ、磁気シールドカバー２２１内を通過するので、空間
内２０１に漏れることがほとんどない。したがって、磁
気センサユニット２４４、２４５は外部磁界１０３の影
響を受けることが無く、着磁層２４３ａの磁気のみを検
知するので、正確な角度測定ができる。

【００３３】なお、図示第２の実施の形態では垂直分度
としての磁気エンコーダ２４１の磁気シールド構造につ
いて説明したが、水平軸周りの磁気エンコーダの磁気シ
ールド構造にも同様の構造を適用できる。

【００３４】次に、本発明の第３の実施の形態につい
て、図８および図９を参照して説明する。この第３の実
施の形態は、図１、２に示したトータルステーションに
おいて、磁気エンコーダ５１の磁気センサ５４、５５、
磁気エンコーダ４１の磁気センサ４４、４５の外周を覆
うように磁気シールド板３０１、３０３を、架台２１の
内面に貼ったことに特徴を有する。この構成によれば、
磁気エンコーダ５１、４１の軸とほぼ直交する方向の外
部磁界が磁気シールド板３０１、３０３によって遮断さ
れるので、磁気センサユニット５４、５５および４４、
４５は外部磁界の影響が小さくなり、測定値に誤差を生
じない。

【００３５】この第３の実施の形態では、磁気センサユ
ニット５４、５５、または４４、４５のセンサ感度方向
の外部磁界を遮閉すれば磁気シールド効果が得られる。
したがって、磁気ドラム２３の表面と対向する防塵カバ
ー３４の内面まで磁気シールド板を貼らなくてもよい
が、防塵カバー３４の内面に磁気シールド板を貼れば磁
気シールド効果はより確実になる。

【００３６】なお、この第３の実施の形態では磁気シー
ルド板を架台２１の内面に接着剤で貼ることができる
が、架台２１自体または架台２１の該当する一部分を透
磁率の高い磁性材で形成してもよい。ようするに、磁気
エンコーダ５１のセンサを覆う部材に磁気シールド板を
貼るか、磁性材を塗布すればよい。

【００３７】以上、本発明についてトータルステーショ
ンに適用した実施の形態について説明したが、本発明は
測角用の磁気エンコーダを搭載した測量機全般に適用す
ることができる。

【００３８】

【発明の効果】以上の説明から明らかな通り本発明は、
測量機に搭載され、相対回転する軸受けまたは軸の相対
回転角を測定する磁気エンコーダを、軸または軸受けの
周囲に形成された磁性材で囲まれた環状空間内に収容し
たので、収容外部磁界があっても、その磁気は環状の空
間を形成する磁性材内を通過するので、磁気エンコーダ
は外部磁界の影響を受けることがなく、正確な測角が可
能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用する磁気エンコーダを搭載した
トータルステーションを、磁気エンコーダの要部が見え
るように一部を切断して示す背面図である。

【図２】同トータルステーションを、磁気エンコーダ
の要部が見えるように一部を切断して示す側面図であ
る。

【図３】同磁気エンコーダの磁気ドラムと磁気センサ
との関係を説明する拡大図である。

【図４】同磁気エンコーダの磁気抵抗素子の結線の一
例を示す回路図である。

【図５】図１、２に示すトータルステーションに本発
明の磁気シールド構造を適用した第１の実施の形態の磁
気シールド構造の要部および磁気エンコーダの要部が見
えるように一部を切断して示す側面図である。

【図６】図５に示した磁気シールド構造の要部を拡大
して示す断面図である。

【図７】図１、２に示すトータルステーションに本発
明を適用した第２の実施の形態の要部を、磁気エンコー
ダおよび磁気シールド構造の要部が見えるように一部を
切断して示す側面図である。

【図８】図１、２に示すトータルステーションに本発
明を適用した第３の実施の形態の磁気エンコーダおよび
磁気シールド構造の要部が見えるように図２同様に一部
を切断して示す側面図である。

【図９】図８に示した第３の実施の形態の磁気エンコ
ーダおよび磁気シールド構造の要部が見えるように図１
同様に一部を切断して示す背面図である。

【符号の説明】

１１トータルステーション（測量機）１３底板１５整準ねじ１７整準台１８受け台１９鉛直軸２１架台２３水平軸２５視準望遠鏡２７鉛直軸受け２９水平軸受け３１３２ディスプレイを備えた操作パネル４１５１磁気エンコーダ４３５３磁気ドラム（回転部、分度板）５３ａ多極着磁層４４５４第１の磁気センサユニット（検出手段）４５５５第２の磁気センサユニット（検出手段）４ａ₁ ４ａ₂ ４ａ₃ ４ａ₄ Ａ相の磁気抵抗素子４ｂ₁ ４ｂ₂ ４ｂ₃ ４ｂ₄ Ｂ相の磁気抵抗素子６１制御回路（磁界制御手段）１０１空間１１９軸受け外輪１１９ｃ取り付け窓１２７軸受け内輪１４４１４５磁気センサユニット１４５ａ基板１９１架台２１９軸受け内輪２１９ａフランジ部２２７軸受け外輪２４１磁気エンコーダ２４３磁気ドラム２４４２４５磁気センサユニット

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】軸および該軸を回動自在に軸支する軸受
けとの相対回転角を測定する磁気エンコーダを内蔵した
測量機であって、前記軸または軸受けの周囲に磁性材で囲まれた空間を形
成し、該空間内に前記磁気エンコーダを収容したこと、を特徴
とする磁気エンコーダを内蔵した測量機。
【請求項２】請求項１記載の磁気エンコーダを内蔵し
た測量機において、前記空間は環状の空間であることを
特徴とする磁気エンコーダを内蔵した測量機。
【請求項３】請求項２記載の磁気エンコーダを内蔵し
た測量機において、前記軸および軸受けは、互いに相対
回動自在に嵌合された軸受け内輪および軸受け外輪から
なり、該軸受け外輪は、透磁率の高い磁性材で形成さ
れ、前記軸受け内輪の外周面を周回して環状空間を形成
する断面略コ字状の環状部を有する磁気エンコーダを内
蔵した測量機。
【請求項４】請求項２記載の磁気エンコーダを内蔵し
た測量機において、前記軸および軸受けは、互いに相対
回動自在に嵌合された軸受け内輪および軸受け外輪から
なり、該軸受け外輪から突出した軸受け内輪の一方の端
部には、前記軸受け外輪よりも大径のフランジ部が一体
にまたは別体として形成され、前記軸受け外輪には、該
軸受け外輪の外周面と前記フランジ部との間に前記環状
の空間を形成する磁気シールドカバーが嵌合されている
磁気エンコーダを内蔵した測量機。
【請求項５】請求項４記載の磁気エンコーダを内蔵し
た測量機において、前記磁気シールドカバーは前記フラ
ンジ部および軸受け内輪と一体に回転するように装着さ
れている磁気エンコーダを内蔵した測量機。
【請求項６】請求項４記載の磁気エンコーダを内蔵し
た測量機において、前記磁気シールドカバーは前記軸受
け外輪に固定されている磁気エンコーダを内蔵した測量
機。
【請求項７】請求項２記載の磁気エンコーダを内蔵し
た測量機において、環状の空間は、前記磁気エンコーダ
の周辺に位置する測量機の構造体の内面に沿って前記磁
気エンコーダを囲むように、透磁率の高い磁性材からな
る磁気シールド板によって形成されている磁気エンコー
ダを内蔵した測量機。
【請求項８】請求項３記載の磁気エンコーダを内蔵し
た測量機において、前記磁気エンコーダは、外周面に周
回方向に等ピッチで着された多極着磁層を有する環状の
磁気ドラムおよび該磁気ドラムの多極着磁層と対向し、
該磁気ドラムの回転によって変化する磁気を検出する磁
気センサとを備え、前記磁気ドラムが前記軸受け内輪に
一体として回転するように嵌合され、前記磁気センサ
は、前記軸受け外輪の環状部の内面に固定されている磁
気エンコーダを内蔵した測量機。
【請求項９】請求項８記載の磁気エンコーダを内蔵し
た測量機において、前記軸受け外輪の環状部には、前記
磁気センサを外部から前記空間内に挿入する窓を備え、
前記磁気センサは透磁率の高い磁性材で形成された基板
に固定され、前記窓から前記環状空間内に挿入された状
態で、前記基板を介して前記環状部に固定されている磁
気エンコーダを内蔵した測量機。
【請求項１０】請求項４乃至６のいずれか一項記載の
磁気エンコーダを内蔵した測量機において、前記磁気エ
ンコーダは、外周面に周回方向に等ピッチで着された多
極着磁層を有する環状の磁気ドラムおよび該磁気ドラム
の多極着磁層と対向し、該磁気ドラムの回転によって変
化する磁気を検出する磁気センサとを備え、前記磁気ド
ラムは前記軸受け内輪に一体として回転するように嵌合
されている磁気エンコーダを内蔵した測量機。
【請求項１１】請求項７記載の磁気エンコーダを内蔵
した測量機において、前記磁気エンコーダは、外周面に
周回方向に等ピッチで着された多極着磁層を有する環状
の磁気ドラムおよび該磁気ドラムの多極着磁層と対向
し、該磁気ドラムの回転によって変化する磁気を検出す
る磁気センサとを備えている磁気エンコーダを内蔵した
測量機。