JP3462815B2 - オートレベル用振り子ミラーの傾き規制装置 - Google Patents

オートレベル用振り子ミラーの傾き規制装置

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JP3462815B2 JP29983199A JP29983199A JP3462815B2 JP 3462815 B2 JP3462815 B2 JP 3462815B2 JP 29983199 A JP29983199 A JP 29983199A JP 29983199 A JP29983199 A JP 29983199A JP 3462815 B2 JP3462815 B2 JP 3462815B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【技術分野】本発明は、オートレベル用振り子ミラーの
傾き規制装置に関する。
【0002】
【従来技術及びその問題点】オートレベルは、各種測量
機械の中で、自動的に水平位置を検出するために使用さ
れる測量機である。オートレベルには、その座の部分
に、水平に対して大きく傾いているときに使用される整
準ねじ及び気泡管(レベル表示器)が備えられていて、
水平近くへの調整は、気泡管を見ながら整準ねじを用い
て目視での手作業で行われるが、水平に近い一定領域で
は、自動的に水平表示ができる。この自動的な水平表示
を行うためのコンペンセータと呼ばれる部分に、本発明
の対象とする振り子ミラーの傾き規制装置が備えられて
いる。すなわち、測量機械の視準望遠鏡の対物レンズと
接眼レンズの間に設けるコンペンセータ部分には、光軸
上に離間させて第一の反射部材(一般的にミラー)と第
二の反射部材(同ダハミラー)が固定され、この第一、
第二の反射部材の間の下方に位置させて、4本の柔軟な
懸垂線により、自由懸垂状態で反射面が水平面となる振
り子ミラーが懸垂されている。この第一、第二の反射部
材及び振り子ミラーは、振り子ミラーの自由懸垂状態に
おいて、光軸上を通り第一の反射部材に入射して反射し
た光束が振り子ミラーで反射した後第二の反射部材に入
射し、第二の反射部材で反射した光束が光軸上を通る位
置関係で設けられている。このため、光軸が水平方向か
ら若干傾いていたとしても、自動的に水平位置を検出
(視準)することができる。
【0003】このオートレベルで自動補正ができる角度
は、水平からの変位角度が±15’程度であり、振り子
ミラーの振れ角を機械的に規制するために従来、振り子
ミラーの支持枠に一体に該振り子ミラーの反射面の延長
面に直交させて制限ピンを立設し、一方、オートレベル
の固定部分には、この制限ピンの上端部を突き当てて振
り子ミラーの傾きを規制する制限枠を設けていた。
【0004】この制限ピンは従来、平行ピンが用いられ
ており、制限枠には金属部材が使用されている。しか
し、この従来装置は、オートレベル(視準望遠鏡)を水
平位置から大きく傾けた状態から水平位置に近付けて来
たとき、補正範囲内の傾き角になっても制限ピンと制限
枠の間の摩擦抵抗により、制限ピンが振り子ミラーの自
由な動きを妨げ、振り子ミラーの反射面が水平面になる
ことを妨げることがあった。振り子ミラーの自由な動き
が妨げられると、自動的に水平を表示する機能が損なわ
れる。この現象は、制限ピンと制限枠との吸着現象と呼
ばれている。
【0005】
【発明の目的】本発明は、オートレベルについての以上
の問題意識に基づき、制限ピンと制限枠の吸着現象が生
じない振り子ミラーの振れ角規制装置を得ることを目的
とする。
【0006】
【発明の概要】本発明は、視準望遠鏡の対物レンズと接
眼レンズの間の光軸上に離間させて固定した第一の反射
部材と第二の反射部材;この第一の反射部材と第二の反
射部材の間の下方に位置させて、自由懸垂状態でその反
射面が水平面となるように、4本の柔軟な懸垂線で懸垂
された振り子ミラー;第一、第二の反射部材及び振り子
ミラーは、該振り子ミラーの自由懸垂状態において、光
軸上を通り第一の反射部材に入射して反射した光束が振
り子ミラーで反射した後第二の反射部材に入射し、第二
の反射部材で反射した光束が光軸上を通る位置関係で設
けられていること;この振り子ミラーの支持枠に一体に
該振り子ミラーの反射面の延長面に直交させて立設した
制限ピン;及この制限ピンの上端部に係合して、振り子
ミラーの振れ角を制限する制限枠;を有する振り子ミラ
ーの傾き規制装置において、制限ピンの制限枠との接触
部を上方程縮径するテーパ軸から構成したことを特徴と
したことを特徴としている。テーパ軸と制限枠壁面の少
なくとも一方には、固体潤滑剤を塗布することができ
る。
【0007】第一の反射部材と第二の反射部材は、振り
子ミラーの反射面を含んで合計4面の反射面を確保し、
接眼レンズ群を通して正立像を観察するため、その一方
はミラーとし、他方はダハミラーとするのが実際的であ
る。
【0008】
【発明の実施形態】図1ないし図4は、本発明による振
り子ミラーの振れ角規制装置を有するオートレベル(視
準望遠鏡)10の第一の実施形態を示している。図1は
オートレベル10の全体構成で、物体側から順に、対物
レンズ群11、光軸O方向に可動のフォーカスレンズ群
12、コンペンセータ20、レチクル板13、及び接眼
レンズ群14を備えている。対物レンズ群11とフォー
カスレンズ群12による物体像は、コンペンセータ20
を介してレチクル板13上に結像し、この物体像がレチ
クル板13上に描かれている十字指標とともに、接眼レ
ンズ群14を介して観察される。フォーカスレンズ群1
2の光軸O方向の位置は、物体距離に応じて調節され
る。このオートレベル10は、周知の機構により、光軸
Oと直交する鉛直軸を中心に水平面内で回転可能であ
る。対物レンズ群11、フォーカスレンズ群12、及び
接眼レンズ群14は、同一の光軸O上に位置している。
【0009】コンペンセータ20は、光軸O上に位置す
るミラー(第一の反射部材)21とダハプリズム(反転
プリズム、第二の反射部材)23、及びミラー21とダ
ハプリズム23の下方に位置する振り子ミラー22を備
えている。振り子ミラー22の支持枠(ブロック)に
は、平面的に見てその四隅に懸垂線(吊り線)24の下
端部が結合されている。4本の等長の懸垂線24の上端
部は、振り子ミラー22の反射面が自由懸垂状態では水
平面と一致するように、オートレベル10の固定部分に
固定されている。
【0010】ミラー21、振り子ミラー22及びダハプ
リズム23は、振り子ミラー22の自由懸垂状態におい
て、光軸O上を通りミラー21に入射して反射した光束
が振り子ミラー22で反射した後ダハプリズム23に入
射し、ダハプリズム23で反射した光束が光軸O上を通
る位置関係で設けられている。この関係は、光軸Oが水
平から若干傾いていても、懸垂線24に懸垂されている
振り子ミラー22が常時水平面に維持されるため、常時
水平位置を視準できる。この原理についてはよく知られ
ている。
【0011】振り子ミラー22の支持枠には、前後左右
対称に、かつ前後の懸垂線24の中心に位置させて、振
り子ミラー22の延長面に直交する制限ピン(制限ピン
取付ブロック)25が立設固定されている。この制限ピ
ン25は、その上端部がオートレベル10の固定位置に
固定された制限枠26の制限穴26aに一定のクリアラ
ンス(遊び)をもって嵌まるもので、このクリアランス
によって、振り子ミラー22の傾き角が一定以上大きく
ならないように保護される。そして、本実施形態では、
この制限枠26の制限穴26a内に位置する制限ピン2
5の先端部(上端部)が、上方ほど径が縮小するテーパ
軸25aから構成されており、このように、制限ピン2
5の制限穴26aとの係合部をテーパ軸25aとするこ
とにより、上述の吸着現象を防止することができる。
【0012】本実施形態の作用を具体的に説明する前
に、従来技術における吸着現象がどうして生じるかの本
発明者による解析を図6から図10により説明する。従
来の制限ピン25は、その制限穴26aとの対応部分
が、平行ピン(定径軸)25bから構成されていた。オ
ートレベルでは、対物レンズ群11側を水平より低くす
る場合を俯角(測定)、水平より高くする場合を仰角
(測定)と呼ぶが、振り子ミラー22(制限ピン25)
の動きは、俯角と仰角で対称であるので、以下の説明で
は、オートレベル10が俯角側に傾斜していて、これを
水平位置に近づける場合を説明する。
【0013】いま、オートレベル10の前後に位置する
2本の懸垂線24に着目し(紙面に垂直方向の2本の2
本の懸垂線は同じ動きなので省略する)、その両端部を
それぞれ、図のように、A、B、C、Dとする。制限ピ
ン25のテーパ軸25aあるいは平行ピン25bが制限
穴26aの周囲に接触しない状態では、図2のように、
振り子ミラー22は水平に保持される。このオートレベ
ル10を俯角側に傾けると、振り子ミラー22に取り付
けられた制限ピン25の平行ピン25bと、制限枠26
の制限穴26aとは点Eで接触し、懸垂線24ABのB
点は、B’点に移動し、制限ピン25はB’点を支点と
して制限穴26aに倒れかかり、E点で制限枠26に支
持される(図6)。このとき、他方の懸垂線24CDの
C点はC’に移動し、懸垂線24CDには張力が発生し
ない状態となる。この状態からオートレベル10を水平
に近づけていくと、平行ピン25bはE点で下方向に滑
り(図7、図8)、制限ピン25及び振り子ミラー22
は懸垂線24CDに張力が発生する自由懸垂状態に至
り、平行ピン25bは制限穴26aから離れ、振り子ミ
ラー22による水平補償状態が得られる。
【0014】問題は、制限ピン25の平行ピン25bと
制限枠26の制限穴26aとの接触角がオートレベル1
0の傾きの向きと大きさによって変化することによって
生じる。例えば、オートレベルの傾きが大きい場合は、
図9のように、テーパ軸25aが制限穴26aの壁面の
下方エッジと接触するため、テーパ軸25aは下方に滑
りやすいが、図10のように、オートレベルの傾きが小
さい場合は、テーパ軸25aが制限穴26aの壁面の上
方エッジと接触するためオーバハング状態が発生し、そ
の結果、テーパ軸25aは下方に滑りにくい。図10の
状態は、オートレベル10を傾けた状態から水平に近づ
け、補正範囲(前述の±15’)に近づけたときに生じ
やすいことが確認されている。図10のような状態が生
じると、制限ピン25が下方に滑り難くなり、制限枠2
6に固着した状態が発生するため、振り子ミラー22が
正しく水平を補償せず、これを解消するには、オートレ
ベル10にショックを与える必要があった。
【0015】これに対し、図1に示す本発明の実施形態
によれば、制限ピン25の制限穴26aとの対応部分
(接触部分)がテーパ軸25aからなっているため、仮
に図10に対応する図4のような状態が生じたとして
も、制限ピン25は自重で確実に制限穴26aに対して
滑ることができ、よって、吸着現象は生じない。
【0016】図5は、制限枠26の制限穴26a周囲
に、固体潤滑剤27を塗布した実施形態を示している。
固体潤滑剤27は、テーパ軸25a側に(も)塗布する
ことができる。固体潤滑剤27を介することにより、制
限ピン25と制限枠26との摩擦抵抗が少なくなり、よ
り吸着現象が発生し難くなる。
【0017】制限ピン25のテーパ軸25aのテーパの
大きさは、振り子ミラー22と制限枠26との間の距
離、振り子ミラー22、制限ピン25を含む振り子ミラ
ー体(振り子ブロック)の重量、テーパ軸25aと制限
穴26aとのクリアランスの大きさ等を考慮して定め
る。一般的には、テーパ軸25aのテーパは大きいほど
吸着現象は生じにくいが、あまり大きくすると、傾き制
限機能を損なう状態が発生するので、これらを考慮して
適切な角度とする。
【0018】図11は、前後の対をなす懸垂線24がX
字状に交差しているクロス吊りと称される振り子ミラー
22の懸垂態様に本発明を適用した実施形態を示してい
る。この実施形態においても、同様の作用効果を期待す
ることができる。また、図3では、制限ピン25が光軸
Oの左右に一対備えられているが、重量バランスをとっ
た上で、制限ピン25を1本のみ立てるコンペンセータ
も知られており、本発明は、このタイプにも勿論適用で
きる。
【0019】なお、図6から図10で説明した従来品の
問題点は、吸着現象を単純化して説明したものである
が、実際の吸着現象は、このモデルとよく一致する。ま
た仮に、吸着現象が以上の説明とは異なる原因で生じる
としても、本実施形態の優位性(効果)は、実験によっ
て確認されており、本発明の成立は妨げられない。
【0020】
【発明の効果】本発明によれば、制限ピンと制限枠の吸
着現象が生じない振り子ミラーの振れ角規制装置を得る
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による振り子のミラー傾き規制装置を備
えたオートレベルの全体構成を示す側面図である。但
し、手作業による概略の水平出しのための座の部分の機
構は省略している。
【図2】振り子ミラー部分の拡大側面図である。
【図3】図2のIII矢視図である。
【図4】本発明による振り子のミラー傾き規制装置のテ
ーパ軸と制限枠との関係を示す、制限ピンの傾斜角を誇
張して示す拡大図である。
【図5】図4において制限枠に固体潤滑剤を塗布した実
施形態を示す拡大模式図である。
【図6】従来の振り子ミラーの傾きが大きい場合の制限
ピンの傾き傾向を示す説明図である。
【図7】図6の状態から傾きが少なくなってきたとき、
制限ピンと制限枠が直角に接触する状態があることを説
明する図である。
【図8】図6、図7と異なる状態の拡大図である。
【図9】傾き角が図6から図7を経て補正範囲近くにな
った状態の接触角を説明する図である。
【図10】図9の状態のテーパ軸と制限枠との関係を示
す、制限ピンの傾斜角を誇張して示す拡大図である。
【図11】本発明による振り子ミラーの傾き規制装置の
別の実施形態を示す、図2に対応する拡大側面図であ
る。
【符号の説明】
10 オートレベル 11 対物レンズ群 12 フォーカスレンズ群 13 レチクル板 14 接眼レンズ群 20 コンペンセータ 21 ミラー(第一の反射部材) 22 振り子ミラー 22 ダハプリズム(第二の反射部材) 24 懸垂線 25 制限ピン 25a テーパ軸 26 制限枠 26a 制限穴(制限ピン規制接触部) 27 固体潤滑剤
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01C 5/00 - 5/02 G01C 9/12

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 視準望遠鏡の対物レンズ群と接眼レンズ
    群の間の光軸上に離間させて固定した第一の反射部材と
    第二の反射部材;この第一の反射部材と第二の反射部材
    の間の下方に位置させて、自由懸垂状態でその反射面が
    水平面となるように、4本の柔軟な懸垂線で懸垂された
    振り子ミラー;上記第一、第二の反射部材及び振り子ミ
    ラーは、該振り子ミラーの自由懸垂状態において、上記
    光軸上を通り第一の反射部材に入射して反射した光束が
    振り子ミラーで反射した後第二の反射部材に入射し、第
    二の反射部材で反射した光束が該光軸上を通る位置関係
    で設けられていること;この振り子ミラーの支持枠に一
    体に該振り子ミラーの反射面の延長面に直交させて立設
    した制限ピン;及びこの制限ピンの上端部に係合して、
    振り子ミラーの振れ角を制限する制限枠;を有し、上記
    制限ピンの制限枠との接触部が上方程縮径するテーパ軸
    からなることを特徴とするオートレベル用振り子ミラー
    の傾き規制装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の傾き規制装置において、
    第一の反射部材と第二の反射部材の一方はミラーであ
    り、他方はダハミラーであるオートレベル用振り子ミラ
    ーの傾き規制装置。
  3. 【請求項3】 請求項1または2記載の傾き規制装置に
    おいて、テーパ軸と制限枠壁面の少なくとも一方には、
    固体潤滑剤が塗布されているオートレベル用振り子ミラ
    ーの傾き規制装置。
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