JP3111675B2 - 測量機の駆動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は測量機の駆動装置に係
り、特に操作時における内部伝達機構のガタを除去し、
一つの操作つまみで粗動調整と微動調整とを行えるよう
にした測量機の駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、測量機では望遠鏡の視準を精度良
く行うために水平軸や鉛直軸の回転調整機構に各種の微
動装置が組み込まれている。この種の微動装置の構造と
しては、微動つまみの回転を微動軸の軸方向移動に変換
して微動軸を移動させ、この微動軸で測量機の鉛直軸等
の回転軸に嵌着された緊締環の突出部を押圧して回転軸
に微小回転を生じさせる機構が提案されている（実公平
１−３４１５１号、実公平３−２３５２４参照）。

【０００３】ところで、これらの回転軸微動装置ではあ
らかじめ視準する対象の方向までおおよそ手動で望遠鏡
を向けその状態で望遠鏡の回転軸を緊締し、さらに回転
軸の微動調整を行うようになっている。このため測量機
の望遠鏡視準を電動モータ等の駆動により自動化させる
場合には粗動装置を併せて搭載し、粗動装置を駆動させ
た後に微動装置を駆動し、適正なモータ制御により望遠
鏡視準を行うことが要求される。図８は上述の粗動装置
の一例を示した平面図である。同図において、符号５０
は測量機の本体を示しており、本体５０の円筒部５０ａ
のほぼ中心位置には回転軸５１が回転軸軸受５２に回転
自在に支持されており、この回転軸軸受５２に形成され
たフランジ５２ａの外周縁にウォームホイール５３が嵌
着されている。

【０００４】一方、このウォームホイール５３と噛合す
るウォーム５４が本体５０の一部において角形をなすよ
うに張り出した拡幅部５０ｂ内に収容されている。この
ウォーム５４は拡幅部５０ｂの側面に固着された軸受５
７、５７に回転自在に支持された回転駆動軸５５に密嵌
されている。回転駆動軸５５の両端部には粗動つまみ５
６、５６が取り付けられており、この粗動つまみ５６を
正逆回転させることにより回転軸５１を所定方向に粗動
回転させることができる。この回転軸５１の粗動回転の
回転角と粗動つまみの回転比とはウォーム５４のリード
値及びウォームホイール径により各種の値に決定され
る。

【０００５】ところで、望遠鏡の微動調整にモータ駆動
等によるウォーム機構を用いる場合、加工精度の関係か
らウォームのネジのリードを微小幅に形成することがで
きない。また、加工可能な範囲で微小幅のリードが設定
されたウォームを組み込んだとしてもある程度の回転角
を得るためには、操作つまみを相当数回転しなければな
らないという煩雑さがある。このため、上述の粗動装置
に微動機構を組み込み、両者の組み合わせ操作により望
遠鏡の視準を行う駆動装置も開発されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、ウォーム及
びウォームホイールの加工誤差や、ウォームホイールを
回転軸に取り付ける場合の取付誤差等が原因でウォーム
とウォームホイールとの間に設計値より大きいガタ（バ
ックラッシ）が生じることがある。このようなガタが生
じると、ウォームとウォームホイールの歯面同士は滑ら
かに接触して回転することができず、歯車対の間に生じ
た隙間が広がり、操作つまみ部からの駆動力の伝達に遊
びが出たり、隙間が狭まり、歯面同士が激しく衝突して
歯面を傷つけてしまうという問題がある。

【０００７】このような歯車対のガタを除去するために
平行軸配置にある平歯車やはすば歯車からなる歯車列で
は噛合する歯車の一方を２枚重ねにし、この歯車間にバ
ネ等の付勢手段を付与して、噛み合う他の歯車の歯面を
挟持するようにし、歯車対間のガタを取り除くようにし
たシザース機構という技術も開発されている。

【０００８】ところが、ウォームとウォームホイールの
ように回転軸が交差する食違い軸歯車のタイプでは、歯
すじがつる巻き曲線に仕上げられており、歯車対同士は
点接触あるいは曲線で接触するようになっている。この
ためウォームホイールにシザース機構をそのまま採用す
ると、ウォームホイールのシザース機構の合わせ面の隅
角部の稜がウォーム歯面の側面にぶつかってしまい、滑
らかな回転が妨げられてしまうおそれもある。

【０００９】そこで、本発明の目的は上述した従来の技
術が有する問題点を解消し、粗動装置に発生する伝達機
構でのガタを取り除き、簡単な構造により粗動と微動と
を行える測量機の駆動装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は測量機の回転軸に嵌着された第１の歯車板
片と該第１の歯車板片に対して前記回転軸に直角な平面
内で面合わせされた前記回転軸に対して回転可能な第２
の歯車板片とにより歯面が形成され、該第２の歯車板片
の回動範囲を規制する回転制限手段と該回転制限手段に
向け前記第２の歯車板片を付勢する付勢手段とを前記第
１の歯車板片と第２の歯車板片との間に設けたウォーム
ホイールと、該ウォームホイールにより歯面が挟持され
るとともに操作つまみにより回転可能な回転駆動軸に送
りネジ部を介して螺合されたウォームとを備えたことを
特徴とするものである。

【００１１】また、前記第１の歯車板片と第２の歯車板
片との合わせ面に丸面取りを施すことが好ましい。

【００１２】

【作用】本発明によれば、ウォームホイールの歯面を測
量機の回転軸に嵌着された第１の歯車板片と該第１の歯
車板片に対して前記回転軸に直角な平面内で面合わせさ
れた前記回転軸に対して回転可能な第２の歯車板片とに
より形成し、第１の歯車板片と第２の歯車板片の間に該
第２の歯車板片の回動範囲を規制する回転制限手段と該
回転制限手段に向け前記第２の歯車板片を付勢する付勢
手段とを設け、該ウォームホイールにより操作つまみに
より回転可能な回転駆動軸に送りネジ部を介して螺合さ
れたウォームの歯面を挟持するようにして両者を噛合さ
せたので、ウォームホイールの歯面がウォームにガタの
ないように噛み合うようにでき、伝達機構を滑らかに回
転させることができる。

【００１３】また、前記第１の歯車板片と第２の歯車板
片との合わせ面に丸面取りを施したので、ウォームの歯
面とのぶつかり等を防止でき、さらに滑らかな状態での
回転を行える。

【００１４】

【実施例】以下、本発明による測量機の駆動装置の一実
施例を図１乃至図６を参照して説明する。 図１は本発
明による駆動装置の一例を示した平面図である。同図に
おいて、符号１は測量機の本体を示しており、この本体
の円筒部１ａのほぼ中心位置には回転軸２が図示しない
回転軸軸受に回転自在に支持されている。さらにこの回
転軸軸受に形成された環状フランジ３の外周縁３ａにウ
ォームホイール４が嵌着されている。

【００１５】このウォームホイール４は、回転駆動軸８
に形成された送りネジ部８ａ（その詳細については後述
する。）を介して螺合されたウォーム５と噛合してい
る。また、図２に示したように環状フランジ３の外周縁
３ａにボス４ａを介して外嵌されたウォームホイール４
Ａと、このウォームホイール４Ａと同形の歯形が形成さ
れボス４ａに外嵌されたウォームホイール４Ｂとを重ね
るように密着させて１組のウォームホイール４に相当す
る歯車が構成されている。ウォームホイール４Ｂは図１
に示したように回転軸２の中心軸に関してほぼ等角度を
なして配設された３個の回転制限駒２０に形成されたネ
ジ部２０ａによりウォームホイール４Ａにネジ止めされ
ている。このとき回転制限駒２０の軸部２０ｂはウォー
ムホイール４Ａに形成された円孔４ｂの直径より僅かに
小さい直径に設定されている。

【００１６】このとき回転制限駒２０のネジ頭部２０ｃ
を締め込んでウォームホイール４Ａがスラスト方向にガ
タつかないように保持されている。このネジの締め付け
具合は、ウォームホイール４Ａが回転制限駒２０の軸部
２０ｂと円孔４ｂとの間隙の範囲でボス４ａの外周面の
回りに沿って僅かな角度範囲で滑らかに回動することが
できる程度に調整されている。 なお、本実施例では軸
部２０ｂの外径と円孔４ｂの内径とは０．５ｍｍのクリ
アランスが設定されている。

【００１７】さらにウォームホイール４Ａと、ウォーム
ホイール４Ｂとのそれぞれの当接面には図１に示したよ
うな長円溝状の凹部２１、２２がほぼ等間隔で配置され
た回転制限駒２０の間に位置するように形成されてい
る。（なお、図１には凹部２２のみが示されている。）
凹部２１の一端には固定ピン２３が設けれる一方、凹
部２２の固定ピン位置と反対側には固定ピン２４が設け
られている。そして各固定ピン２３、２４の間に３本の
バネ２５がそれぞれ装着されている。このバネ２５は固
定ピン２３、２４が接近するような方向に付勢され、こ
れによりウォームホイール４Ａが僅かに回動する。ま
た、ウォームホイール４Ａの回動は、回転制限駒２０の
軸部２０ｂが円孔４ｂの内周面に押圧されるまでの範囲
に制限される。

【００１８】このとき前述のようにウォーム５がウォー
ムホイール４（以下、ウォームホイール４Ａ、４Ｂを一
体として扱う場合には符号４を付す。）に噛合している
ので、ウォームホイール４Ａとウォームホイール４Ｂと
がウォーム５を挟持するように作用する。このためウォ
ームホイール４は、いわゆるシザース機構としてウォー
ム５と噛合する。したがって、ウォーム５との間に噛み
合いの遊びやズレ等が合ってもバネ２５の付勢力によ
り、図３に示したようにウォーム５の歯面に対して密着
するように噛合できる。このとき噛合している歯面の後
ろ側に設計バックラッシが発生するが、ウォーム５及び
ウォームホイール４の噛み合い動作には全く影響を与え
ない。このようにウォームホイール４によるシザース機
構によりウォーム５及びウォームホイール４間の駆動力
の伝達ロスが大幅に減少する。

【００１９】回転駆動時にウォームホイール４Ａ、４Ｂ
の歯面の稜が互いにぶつかったり、ウォームの歯面の側
面に当たるのを防止するために、本発明では図４に示し
たように歯合わせ面の稜を全周にわたり丸面取り２７を
行っている。この丸面取り２７はＲ＝０．５ｍｍ程度で
加工されており、成形時の機械加工あるいは化学研磨に
よって形成することができる。

【００２０】次に、ウォームホイール４と噛合するウォ
ーム５の構成について説明する。ウォーム５は、測量機
１の本体の一部の角形の拡幅部１ｂ内に収容されてい
る。この拡幅部１ｂの側面には対向した開口部１ｃが形
成され、この開口部１ｃに軸受６、７が嵌着されてい
る。さらにこの軸受６、７に回転駆動軸８が回転可能に
支持されている。

【００２１】また、軸受６には回転駆動軸８が遊嵌する
円筒部６ａが形成されており、この円筒部６ａの端面位
置には座面６ｂが形成され、この座面６ｂ上にウェーブ
ワッシャ９を挟持する１組のテフロンワッシャ１０、１
１が装着され、さらにテフロンワッシャ１１側には略円
筒形状のストッパ１２が取付ネジ１３を介して回転駆動
軸８に密嵌されている。 また、この回転駆動軸８を回
転させるために操作つまみ１４、１４が回転駆動軸８の
両端部に取り付けられている。

【００２２】さらに回転駆動軸８のほぼ中央位置の周面
にはストッパ１２近傍からネジが刻設されて送りネジ部
８ａが形成される一方、この送りネジ部８ａと等しいピ
ッチのネジ５ａがウォーム５の内周面に形成され、これ
によりウォーム５は回転駆動軸８の送りネジ部８ａに回
転可能に螺合している。なお、本実施例では回転駆動軸
８の表面にはリードが０．５ｍｍの送りネジが切られて
いるが、この部分にボールネジを螺旋状に装着しても良
い。またウォームホイールのリードと送りネジのリード
とを所定値に設定することで粗微動回転比を各種設定で
きることはいうまでもない。

【００２３】このとき上述のストッパ１２とウォーム５
端面との間には係止部１５が形成されており、この係止
部１５の接続・切り離し動作によりウォーム５と回転駆
動軸８との間にクラッチ機構を構成するようになってい
る。この係止部１５はストッパ１２に形成されたレバー
１６とウォーム５の端面に突設された係止ピン１７とか
ら構成されている。その構成の詳細とその動作とは後述
する。 さらにウォーム５の係止ピン１７の取り付けら
れた端面の反対側の回転駆動軸８にはバネストッパ１８
が固着されており、このバネストッパ１８とウォーム５
の端面との間にはコイルバネ１９が装着されている。こ
のコイルバネ１９はウォーム５をストッパ１２側に付勢
し、これによりウォーム５とウォームホイール４とは噛
み合う歯面同士が強く押圧され、大きな摩擦力が生じ
る。このときウォーム５とウォームホイール４との噛合
部が接触回転した際の歯面間の摺動摩擦は送りネジ部８
ａでのウォーム５の回転摩擦より大きくなっている。

【００２４】ここでこの係止部１５のクラッチ機構につ
いて図５を参照して説明する。図５（ａ）には回転駆動
軸８に固着されたストッパ１２が示されており、このス
トッパ１２の表面には回転駆動軸８から半径方向に向け
てストッパ１２本体と一体的なレバー１６が形成されて
いる。一方、このレバー１６と対向するウォーム５の端
面には細棒状の係止ピン１７が突設されている。この係
止ピン１７とレバー１６とは通常、同図（ｂ）に示した
状態にあり、この状態から回転駆動軸８を矢印Ａ方向に
回転すれば、レバー１６が係止ピン１７に当接して回転
駆動軸８の回転に伴ってウォーム５も一体的に回転す
る。

【００２５】次に、図５（ｂ）に示した矢印Ｂ方向に回
転駆動軸８を回転させた場合について説明する。矢印Ｂ
方向に回転駆動軸８を回転すると、クラッチ機構の係止
部１５が切り離され、送りネジ部８ａの回転がそのまま
ウォーム５に伝達される。このときウォーム５とウォー
ムホイール４との噛合部の摺動摩擦が送りネジ部８ａで
のウォーム５の回転摩擦より大きくなっているので、ウ
ォーム５自身は送りネジ部８ａと共回りせず、ウォーム
５にスラスト力が作用し、ウォーム５は回転駆動軸８の
軸方向に微動送りされる。これに伴いウォーム５と噛合
するウォームホイール４も微動回転し、これにより回転
軸の微動回転が実現する。なお、図５（ｂ）に示した例
において、矢印Ａ方向に送りネジ部８ａを回転させ、ウ
ォーム５を上述と反対方向に微動送りするためには回転
駆動軸８を約１周弱微動空転させてレバー１６を図示の
状態と反対側から係止ピン１７に当接させておけば良
い。

【００２６】次に、本発明による粗微動装置を測量機の
鉛直軸の回転調整機構に適用した例を図６を参照して説
明する。図６は測量機３０の鉛直軸３１の部分拡大図を
示したものである。同図において、符号３０Ａは測量機
本体を示したものである。本体３０Ａの下端部分には円
形開口部３２が形成されている。さらにこの円形開口部
３２はこの開口を貫通するように配置された下盤本体３
０Ｂが設けられ、下盤本体３０Ｂの下端部３５に鉛直軸
受３３の環状フランジ３４が固着されることにより閉塞
される。下盤本体３０Ｂには回転駆動軸８が図１の構成
で軸受７、８を介して取り付いている。また環状フラン
ジ３４の上面に下端を当接するようにして水平目盛盤支
持軸３６が鉛直軸受３３に外周に嵌着されている。この
水平目盛盤支持軸３６の上部位置には水平目盛盤３７を
載置するための環状の目盛盤支持フランジ３６ａが形成
されている。

【００２７】鉛直軸受３３の上端部にはテーパボールレ
ース面３３ａが形成されており、このレース面３３ａと
鉛直軸３１の周面に形成された支持フランジ３１ａ下面
とに包囲された空間内に鋼球３８が収容され、玉軸受３
９が構成されている。鉛直軸３１はこの玉軸受３９で軸
の鉛直方向が回転自在に支持されるとともに、回転方向
に関しては筒状の鉛直軸受３３の内周面３３ｂの全面に
わたって支持され回転時の振れ止めが図られ、回転精度
が保持されるようになっている。

【００２８】一方、支持フランジ３１ａの外周面にはウ
ォームホイール４Ｂのボス４ａが密嵌され、さらにウォ
ームホイール４Ａが３個の回転制限駒２０によりウォー
ムホイール４Ｂに前述のように微小な回動を許すように
取り付けられている。このときバネ２５によりウォーム
ホイール４はシザース機構を構成している。そしてこの
ウォームホイール４で回転駆動軸８の送りネジ部８ａに
回転可能に螺合されたウォーム５を挟持するようにして
ガタの生じない状態で両者は噛合する。このときこのウ
ォーム５は図１に示した場合と同様にコイルバネにより
ストッパ方向に付勢されるとともに、クラッチ機構を備
えているので、操作つまみの回転によりクラッチ機構の
接続、切り離し動作を行うことができる。以上述べた実
施例において、本発明による駆動装置により測量機の鉛
直軸の粗微動回転を実現することができるようになる。
また併せて測量機の望遠鏡を支持する水平軸にこの駆動
装置を適用することにより望遠鏡視準をきわめて容易に
行うことができるようになる。

【００２９】次に、他の実施例として上述の駆動装置を
顕微鏡の試料等を載置する回転テーブルに適用した例に
ついて図７を参照して説明する。同図において、符号４
０は回転テーブルの支持架台を示しており、この支持架
台４０は中央位置に形成された肉厚円筒形状の軸受ブラ
ケット４１とこの軸受ブラケット４１と一体的に形成さ
れた架台側面カバー４２とから構成されている。このう
ち軸受ブラケット４１の内周面４１ａの上下位置には角
溝４３が形成されており、この角溝４３にはそれぞれ玉
軸受４４、４４が嵌着されている。

【００３０】一方、軸受ブラケット４１の上端面にはニ
ードルベアリング４５が所定間隔で配設されており、こ
のニードルベアリング４５と玉軸受４４とにより回転テ
ーブル４６が支持されるようになっている。すなわち回
転テーブル４６の回転軸４７が玉軸受４４により回転自
在に支持されるとともに回転テーブル４６の底面４８が
ニードルベアリング４５により支持される。これにより
面積の広い試料載置台４９は水平面を保持しながら回転
できる。 このとき回転テーブル４６に形成された段部
には前述と同様のシザース機構のウォームホイール４が
嵌着されており、ウォームホイール４のシザース機構で
回転駆動軸８の送りネジ部８ａに螺合されたウォーム５
を挟持して両者が噛合するようになっている。このウォ
ーム５は上述の駆動装置とまったく同様の構成からな
り、操作つまみを回転させることにより観察者は回転テ
ーブル上の試料台を所定方向に粗微動回転調整させるこ
とができる。

【００３１】また、上述の駆動装置を工作機械の割出し
盤等のワーク位置の粗微調整を必要とする装置に組み込
むことも可能である。

【００３２】なお、回転駆動軸にギヤトレインを装着し
て回転駆動軸をモータ駆動しても良い。この場合、位置
検出部からの位置信号をフィードバックしてモータの正
逆回転を行い、回転軸の適正な粗微動制御を行い、視準
や位置出しを自動化させることも可能である。このとき
前記ギヤトレインにクラッチ機構を設けることによりモ
ータ駆動と手動操作とを適宜切り替えるようにすること
が好ましい。

【００３３】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、簡単な構造で内部のガタ等を除去し、測量機
の回転軸の粗微動調整を精度良く容易に行え、測量機の
視準機構や回転テーブルの回転調整装置のモータ制御に
よる自動化に大きく寄与することができるという効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による測量機の駆動装置の一実施例を示
した平面断面図。

【図２】図１のウォームホイールとウォームとの関係を
示した部分断面図。

【図３】図２のウォームホイールとウォームとの噛み合
い状態を示した部分断面図。

【図４】図３のIV部分の丸面取りを説明するための部分
拡大斜視図。

【図５】図１に示した係止部の部分拡大斜視図。

【図６】本発明による駆動装置を測量機の鉛直軸に適用
した例を示した横断面図。

【図７】本発明による駆動装置を回転テーブルの回転軸
に適用した例を示した横断面図。

【図８】従来の測量機の粗動調整装置の一例を示した平
面断面図。

【符号の説明】

１ 測量機本体 ２ 回転軸 ４Ａ、４Ｂ、４ ウォームホイール ５ ウォーム ８ 回転駆動軸 ８ａ 送りネジ部 １２ ストッパ １５ 係止部 １６ レバー １７ 係止ピン ２０ 回転制限駒 ２５ バネ

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】測量機の回転軸に嵌着された第１の歯車板
   片と該第１の歯車板片に対して前記回転軸に直角な平面
   内で面合わせされた前記回転軸に対して回転可能な第２
   の歯車板片とにより歯面が形成され、該第２の歯車板片
   の回動範囲を規制する回転制限手段と該回転制限手段に
   向け前記第２の歯車板片を付勢する付勢手段とを前記第
   １の歯車板片と第２の歯車板片との間に設けたウォーム
   ホイールと、該ウォームホイールにより歯面が挟持され
   るとともに操作つまみにより回転可能な回転駆動軸に送
   りネジ部を介して螺合されたウォームとを備えたことを
   特徴とする測量機の駆動装置。
2. 【請求項２】前記第１の歯車板片と第２の歯車板片と
   は、合わせ面に丸面取りが施されたことを特徴とする請
   求項１記載の測量機の駆動装置。