JP3946864B2

JP3946864B2 - Surveying instrument

Info

Publication number: JP3946864B2
Application number: JP11807998A
Authority: JP
Inventors: 邦利小川
Original assignee: 株式会社ソキア
Priority date: 1998-04-28
Filing date: 1998-04-28
Publication date: 2007-07-18
Anticipated expiration: 2018-04-28
Also published as: JPH11311517A

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
Ｊ₁，Ｊ₂ ユニバーサルジョイント
Ｓ₁ 閉塞空間領域
Ｓ₂ 密閉中空部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a surveying instrument that rotates a horizontal axis of a telescope or a vertical axis of a surveying instrument body by a motor, and in particular, a horizontal motor or a vertical axis of a surveying instrument is rotated by a hollow motor such as an ultrasonic motor or a stepping motor. It relates to a surveying instrument.
[0002]
[Prior art]
In the surveying instrument, the horizontal axis of the collimating telescope is rotatably supported on the columnar portion forming wall, and the vertical axis of the surveying instrument main body is rotatably supported on the shaft tube. By rotating these shafts with a hollow ultrasonic motor, there is no motor installation space, a motor-driven surveying instrument (No. 3-63812) having excellent positioning accuracy and a simple structure. Are known.
[0003]
FIG. 8 shows a surveying instrument disclosed in Japanese Utility Model Publication No. 3-63812. The ultrasonic motor 1 supports a collimating telescope 5 with a unit structure in which a rotor and a stator are housed and integrated in a motor case 1a. The output shaft 2 of the ultrasonic motor 1 is directly connected to the horizontal shaft 6, and the motor case 1 a is fixed to a boss 9 protruding from a columnar portion forming wall 8 that is a machine casing.
[0004]
Although not shown, a rotor and a stator constituting an ultrasonic motor are incorporated between the vertical shaft and the shaft cylinder of the surveying instrument main body and integrated with the surveying instrument. The configuration is different from that of the ultrasonic motor 1 for rotating the horizontal axis having a unit structure in which the stator is accommodated and integrated.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional surveying instrument described above, when the ultrasonic motor 1 is attached to the horizontal shaft 6 (when the output shaft 2 of the ultrasonic motor 1 is directly connected to the horizontal shaft 6), the screw on the motor case 1a side due to dimensional errors or mounting errors. There is a possibility that the positions of the insertion hole and the screw hole on the boss 9 side do not match or the axis of the horizontal shaft 6 and the output shaft 2 do not match. For this reason, conventionally, the motor case 1a is fixed to the boss 9 with screws, and the deviation of the shaft core generated between the shafts 6 and 2 is absorbed by the coupling 4 provided in the connecting portion. For this reason, the mounting position of the ultrasonic motor 1 is greatly separated from the columnar portion forming wall 8 by the amount of the coupling 4, and the accommodation space of the control printed circuit board accommodated in the columnar portion is narrowed. This was a cause of narrowing the space in the columnar part.
[0006]
In addition, as described above, the ultrasonic motor for rotating the vertical shaft can be configured such that the rotor and the stator can be directly disposed between the vertical shaft and the shaft cylinder without using a motor case. Since it is structurally difficult to provide a coupling at the connecting portion with the output shaft, it is difficult to apply a unitized ultrasonic motor such as the ultrasonic motor 1 for rotating the horizontal axis.
[0007]
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and a first object thereof is to provide a hollow motor-driven surveying instrument that can use a hollow motor unitized to rotate a vertical shaft. The second object is to provide a hollow motor-driven surveying instrument that does not greatly reduce the space in the columnar part by using a hollow motor unitized for rotation of the horizontal axis.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above object, in a surveying instrument according to claim 1, the shaft tube provided upright on leveling stand, vertical shaft which is fixed to the body casing is rotatably supported, the body casing times A hollow motor is provided for dynamic driving, and the hollow motor is configured such that a rotor integrated with a cylindrical output shaft extending outside the motor case and a stator integrated with the motor case are relatively rotatable in the motor case. in accommodating integrated unit structure, Rutotomoni said output shaft is directly connected to the barrel, the said motor case, one of the arms projecting outwardly, the arm via a universal joint type error absorption mechanism Is fixed to the fuselage casing.
Further, in the surveying instrument according to claim 3, a horizontal axis fixed to the telescope is rotatably supported between the pair of columnar parts formed in the body casing, and between the columnar part forming wall and the horizontal axis. Is provided with a hollow motor that rotationally drives a horizontal shaft. The hollow motor has a rotor integrated with a cylindrical output shaft extending outside the motor case and a stator integrated with the motor case. A surveying instrument having a unit structure that is housed and integrated in a case so as to be relatively rotatable, the output shaft is directly connected to a horizontal shaft, and the motor case is fixed to a columnar portion forming wall. A book arm is projected outward, and this arm is prevented from rotating around the columnar portion forming wall via a universal joint type error absorbing mechanism.
When the output shaft of the ultrasonic motor is directly connected to the shaft cylinder (horizontal shaft in claim 3), the arm is placed at the arm fixing planned position on the side of the body casing (columnar forming wall in claim 3) due to dimensional error or mounting error. Although there is a case that the arm casing (the columnar portion forming wall in claim 3) is installed by the universal joint type error absorbing mechanism interposed between the arm and the fuselage casing (in the third aspect, the columnar portion forming wall). Since the displacement with respect to the side arm fixing planned position is absorbed, the motor case (arm) is securely held in a form that is prevented from rotating around the body casing (the columnar portion forming wall in claim 3) without any unexpected stress. Thus, smooth rotation of the vertical axis (horizontal axis in claim 3) is ensured.
Further, the error absorbing mechanism is fixed to a fuselage casing (columnar portion forming wall in claim 3) and extends so as to intersect the arm, and is interposed between the arm and the extending member. The universal joint is configured so that the displacement of the position between the arm and the extending member is reliably absorbed by the universal joint interposed therebetween.
A surveying instrument according to a fifth aspect is the surveying instrument according to any one of the second or fourth aspects, wherein the universal joint is formed with a notch having a size capable of engaging with an arm and fixed to the extension portion. And a pair of holding members having a spherical tip that protrudes into the notch and clamps the opposite side surfaces of the arm. The bearing housing is arranged so that the arm intersects the notch. And a ball receiving recess on the arm side to which the tip spherical portion of the clamping member can be engaged. The holding member that engages with the bearing housing swings with its tip spherical portion engaged with the ball receiving recess of the arm and changes its position, thereby shifting the position between the ball receiving recess of the arm and the holding member. Absorb.
A surveying instrument according to a sixth aspect is the surveying instrument according to the fifth aspect, wherein the extension member cantilever-supports the bearing housing.
The bearing housing is cantilevered by the extending member, and the interior of the fuselage casing is not narrowed as compared with the structure in which both ends of the bearing housing are supported.
A surveying instrument according to a seventh aspect is the surveying instrument according to the fifth or sixth aspect, wherein only one of the pair of clamping members is pressed with a force greater than the starting torque of the motor by a spring member accommodated in the bearing housing. It was designed to give a boost. When both sides of the arm are biased and held by the spring member, the arm vibrates due to the synergistic effect of the spring member when the motor is started or stopped, and it is difficult to keep the vertical and horizontal axes in place. If only one side is spring-biased and the arm is pressed and held on the rigid part, the arm cannot be displaced to the rigid part side, so the arm does not move when the motor is started or stopped, and the vertical or horizontal axis is It is easy to stop at a predetermined position.
In the surveying instrument according to claim 8 , in the surveying instrument according to claim 1, the hollow motor is an ultrasonic motor, and a sliding seal portion is interposed between the motor case and the shaft tube, and the motor case and the shaft. A cylindrical sealed space region is provided between the cylinders, and a moisture-proof material is accommodated in the closed space region. In the surveying instrument according to claim 9 , in the surveying instrument according to claim 3, the hollow motor is super In the sonic motor, lids are provided at both ends of the opening of the hollow portion of the motor case, the hollow portion of the motor case is sealed, and a moisture-proof material is accommodated in the sealed hollow portion. Although the ultrasonic motor is weak in humidity, the hollow portion of the motor case provided with a gap communicating with the inside of the motor case in which the rotor and the stator are accommodated is always maintained in an atmosphere dehumidified with a moisture-proof material.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described based on examples of the present invention.
[0010]
1 to 6 show an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a total station according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a transverse sectional view of the total station (line II shown in FIG. 1). 3 is a horizontal sectional view of the total station (cross sectional view taken along line III-III shown in FIG. 2), and FIG. 4 is an exploded perspective view of a universal joint error absorbing mechanism that is a main part of the present invention. 5 is an enlarged cross-sectional view of the columnar portion, and FIG. 6 is a cross-sectional view of the columnar portion (cross-sectional view taken along line VI-VI shown in FIG. 5).
[0011]
In these figures, the ones in the leveling stand indicated at 10, this Above the leveling stand 10, the barrel 12 extending in the up and down direction are provided vertically, the surveying instrument to the barrel 12 A vertical shaft 22 on the main body 20 side is inserted and arranged so as to be rotatable via a ball bearing 14. The surveying instrument main body 20 is placed in a body casing 21 fixed to the vertical shaft 22.
[0012]
Opposed flange portions 13 and 23 are formed at the upper end portion of the shaft cylinder 12 and the upper end portion of the vertical shaft 22, respectively. An annular disk scale 24 and a mask scale 26 are attached to these flange portions 13 and 23. It is worn. Both scales 24, 26 are arranged to face each other with a small gap, and the mask scale 26 rotates with respect to the disk scale 24 by the rotation of the vertical shaft 22. In addition, a light emitting element and a light receiving element (not shown) are arranged to face each other with both graduations 24 and 26 therebetween. That is, an optical rotary encoder E ₁ that is a horizontal angle sensor that detects the amount of rotation of the surveying instrument body 20 is configured by the light emitting element, the light receiving element, and the scales 24 and 26. Reference numerals 16 and 17 denote a lower plate and a surface plate constituting a leveling table, reference numeral 18 denotes a leveling screw, and reference numeral 19 denotes an optical centripetal optical path formed in the vertical shaft 22.
[0013]
Also, a flange portion 13a is formed at the lower end portion of the shaft cylinder 12, and an output shaft 41 of the hollow ultrasonic motor 40A is fixed to the flange portion 13a, and a single piece projecting from the motor case 40a is provided. The arm 46 is fixed to the body casing 21 by a universal joint type error absorbing mechanism A and is fixed to the body casing 21.
[0014]
In the ultrasonic motor 40A, an output shaft 41 and a motor case 40a are assembled so as to be relatively rotatable by a ball bearing 45, and a rotor 44 integrated with a cylindrical output shaft 41 extending outside the motor case 40a, and a motor case 40a. The integrated stator 42 has a unit structure in which the motor case 40a is housed and integrated so as to be relatively rotatable. The output shaft 41 is fixed to the flange portion 13a by the fixing screw 40b, so that the ultrasonic motor 40A is integrated with the shaft tube 12.
[0015]
As shown in FIG. 3, the error absorbing mechanism A includes an extension rod 60 that is an extension member that is screwed and fixed to the body casing 21 and extends to intersect the arm 46, and the extension rod 60 and the arm. 46 and a universal joint J ₁ interposed between them.
[0016]
The universal joint J ₁ has a notch 62 with which the arm 46 can be engaged, a bearing housing 61 that is cantilevered by the rod 60, and a tip hole 60 a of the rod 60 that is inserted into the hole 63 a of the bearing housing 61. , A slider 64 slidably received in the hole 63 b of the bearing housing 61, and an arm sandwiched in a pin hole 64 a opened at the front end of each slider 64. The member 65 is accommodated in the hole 65b of the bearing housing 61 and the pin 65, and the slider 64 is energized, and the pair of pins 65 and 65 are sandwiched between the opposing side surfaces of the arm 46 and more than the starting torque of the motor 40. A compression coil spring 66 for applying force and a ball receiving recess 46a formed on the opposite side surface of the arm 46 with which the pin 65 abuts are configured. Reference numeral 67 denotes a screw for fixing the bearing housing 61 to the rod 60.
[0017]
Further, the inner diameter of the pin hole 64a of the slider 64 is formed larger than the outer diameter of the pin 65, the pin 65 can freely swing with respect to the pin hole 64a, and the tip of the pin 65 is spherical, The ball receiving recess 46a on the arm 46 side is formed in a conical shape so that the spherical tip of the pin 65 can freely tilt, and the ball receiving recess 46a on the arm 46 side and the tip of the pin 65 are formed in the bearing housing. The pin 65 can hold the state where the arm 46 is sandwiched even if it is slightly deviated with respect to the arrangement direction L of 61.
[0018]
That is, when the output shaft 41 of the ultrasonic motor 40A is directly connected to the shaft tube 12, the center of the ball receiving recess 46a on the arm 46 side and the axis of the extension rod 60 (sliding) due to dimensional errors or mounting errors. However, even in such a case, since the pin 65 is loosely fitted in the pin hole 64a, the pin 65 is inclined with respect to the slider 64a. As a result, the tip of the pin 65 is held in a state of being engaged with the ball receiving recess 46a on the arm 46 side, and the arm 46 is held in a state of being pinched by the spring-biased pins 65, 65. No unexpected load (stress) is generated between the arm 46 and the extension rod 60 by connecting the arm 46 to the extension rod 60. Therefore, between the output shaft 41 and the rotor 44 fixed to the shaft cylinder 12, and the motor case 40 a and the stator 42 that are rotatably assembled to these, the rotation support portion of the shaft cylinder 12 is further provided. In the ball bearing 14, no unexpected load (stress) is generated by mounting and fixing the ultrasonic motor 40 </ b> A between the shaft cylinder 12 and the body casing 21.
[0019]
Further, an annular sliding seal member 48 is provided on the upper surface of the motor case 40a of the ultrasonic motor 40A so that the flexible tip end is in sliding contact with the flange portion 13 on the shaft tube 12 side. A cylindrical sealed space region S ₁ is provided between 40 a and the shaft cylinder 12. Then, this closed space area S _1, moisture-proof material 49 is accommodated so as to contact the outer periphery of the barrel 12, the moisture-proof of the ultrasonic motor 40A is achieved. That is, the motor case 40a communicates with the motor hollow portion via a gap 40c (see FIG. 1) between the inner peripheral lower end edge of the motor case 40a and the upper end portion of the output shaft 41, and the closed space region S _1. As a result, the inside of the motor case 40a is also moisture-proof. In FIG. 3, the sliding seal member 48 is not shown.
[0020]
Further, the surveying instrument main body 20 is formed with a pair of opposed columnar portions 30, 30, and a telescope 34 fixedly supported by a horizontal shaft 32 is provided between the columnar portions 30, 30. The horizontal shaft 32 is rotatably supported by a metal bearing 32a screwed and fixed to the columnar portion forming wall 30a, and an annular ring supported at one end of the horizontal shaft 32 by a flange-like support member 33 extending from the horizontal shaft 32. The disc scale 24 and an annular mask scale 26 supported by a flange-like support member 36 extending from the metal bearing 32a are arranged to face each other with a minute gap. Further, a light emitting element and a light receiving element (not shown) are provided with both graduations 24 and 26 interposed therebetween, and an altitude angle sensor that detects the amount of rotation of the telescope 34 by the both graduations 24 and 26 and the light emitting elements and the light receiving elements. An optical rotary encoder E ₂ is configured.
[0021]
At the other end of the horizontal shaft 32, a hollow ultrasonic motor 40B that rotates the telescope 34 is provided. That is, the output shaft 41 of the ultrasonic motor 40B is directly connected to the horizontal shaft 32, and one arm 46 protruding from the motor case 40a is a columnar body 21 that is the body casing 21 via the universal joint type error absorbing mechanism B. The rotation is fixed to the part forming wall 30b.
[0022]
Similarly to the motor 40A, the ultrasonic motor 40B includes an output shaft 41 and a motor case 40a that are assembled so as to be relatively rotatable by a ball bearing 45, and a rotor 44 that is integrated with a cylindrical output shaft 41 that extends outside the motor case 40a. The stator 42 integrated with the motor case 40a has a unit structure in which the motor case 40a is housed and integrated so as to be relatively rotatable.
[0023]
Similarly to the error absorbing mechanism A on the motor 40A side, the error absorbing mechanism B is also an extending member that is screwed and fixed to the columnar portion forming wall 30b that is the body casing 21 and extends so as to intersect the arm 46. The rod 60 and the universal joint J ₂ interposed between the extending rod 60 and the arm 46 are configured.
[0024]
The universal joint J ₂ has the same structure as the universal joint J ₁ of the error absorbing mechanism A on the ultrasonic motor 40A side, and the description thereof is omitted by attaching the same reference numerals.
[0025]
Reference numeral 40b ′ denotes a fixing screw for fixing the output shaft 41 to the horizontal shaft 32. The displacement generated between the arm 46 and the extending rod 60 by connecting the output shaft 41 to the horizontal shaft 32 is The ultrasonic motor 40B is absorbed by the universal joint J ₂ interposed between the 60, so that no unexpected stress is generated by attaching and fixing the motor.
[0026]
That is, when the output shaft 41 of the ultrasonic motor 40B is directly connected to the horizontal shaft 32, the center of the ball receiving recess 46a on the arm 46 side and the axis of the extension rod 60 (sliding) are caused by dimensional errors or mounting errors. However, even in such a case, since the pin 65 is loosely fitted in the pin hole 64a, the pin 65 is inclined with respect to the slider 64a. As a result, the tip of the pin 65 is held in a state of being engaged with the ball receiving recess 46a on the arm 46 side, and the arm 46 is held in a state of being pinched by the spring-biased pins 65, 65. No unexpected load (stress) is generated between the arm 46 and the extension rod 60 by connecting the arm 46 to the extension rod 60. Therefore, between the output shaft 41 and the rotor 44 fixed to the horizontal shaft 32, and the motor case 40a and the stator 42 which are rotatably assembled to these, and further, the rotation support portion of the horizontal shaft 32. In addition, no unexpected load (stress) is caused by mounting and fixing the ultrasonic motor 40B between the horizontal shaft 32 and the columnar portion forming wall 30b.
[0027]
Further, in this embodiment, since the displacement of the mounting position between the motor case 40a and the columnar portion forming wall 30b due to the direct connection of the output shaft 41 to the horizontal shaft 32 is absorbed by the universal joint type error absorbing mechanism B, the related art As described above, the coupling which is an error absorbing mechanism is not required, and the ultrasonic motor 40B is provided close to the horizontal shaft 32, and the inside of the columnar portion 30 can be effectively used as much.
[0028]
Further, lids 48a and 48b are provided at both ends of the opening of the hollow portion of the motor case 40a of the ultrasonic motor 40B, and the hollow portion of the motor case 40a is sealed. Then, this sealed space S within ₂ proof material 49 is housed, moisture in the motor case 40a in communication with the sealed hollow portion S ₂ through the gap 40c is achieved.
[0029]
FIG. 7 shows an error absorbing mechanism which is a main part of the total station according to the second embodiment of the present invention.
[0030]
In the error absorbing mechanism A in the first embodiment described above, the bearing housing 61, which is a universal joint constituent member, is supported by one extending rod 60. In the error absorbing mechanism C in this embodiment, however, the universal joint Both ends of the bearing housing 61, which is a constituent member, are supported by the extending rods 60 and 60, respectively, so that the bearing housing 61 is not bent.
[0031]
Since the other structure is the same as that of the error absorbing mechanism A of the first embodiment, the description thereof is omitted by giving the same reference numerals.
[0032]
Further, in the above-described embodiment, the hollow motor that rotates the vertical shaft 22 and the horizontal shaft 32 is configured by the ultrasonic motor, but is not limited to the ultrasonic motor, and may be a stepping motor.
[0033]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, in the surveying instrument according to claim 1, the displacement of the mounting position between the motor case and the body casing forming wall that accompanies the direct connection of the output shaft of the unitized hollow motor to the shaft cylinder. Since it is absorbed by the universal joint type error absorbing mechanism, it can be applied as means for rotating the vertical shaft of the unitized hollow motor, which has been difficult in the past.
According to the second aspect of the present invention, the displacement of the mounting position between the motor case and the columnar portion forming wall caused by directly connecting the output shaft of the unitized hollow motor to the horizontal shaft is absorbed by the universal joint type error absorbing mechanism. As a result, the coupling between the output shaft and the horizontal shaft connecting portion, which was necessary in the prior art, is no longer necessary, the installation position of the hollow motor becomes a position closer to the telescope, and the space in the columnar portion is expanded accordingly.
According to the sixth aspect of the present invention, since the inside of the airframe casing is not narrowed compared to the case where the bearing housing is supported at both ends, the space inside the airframe casing can be used effectively.
According to the seventh aspect of the present invention, since the motor case does not fluctuate when the motor is started or stopped, the surveying instrument main body or the telescope can be smoothly and reliably rotated to a predetermined position.
According to claim 8 or 9, although the ultrasonic motor is weak in humidity, since the hollow portion of the motor case is always kept in an atmosphere dehumidified with a moisture-proof material, the inside of the motor case is also kept in a dehumidified state. Thus, the long life of the ultrasonic motor is guaranteed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a total station according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a transverse sectional view of the total station (cross sectional view taken along line II-II shown in FIG. 1).
3 is a horizontal sectional view of the total station (a sectional view taken along line III-III shown in FIG. 2).
4 is an exploded perspective view of a universal joint type error absorbing mechanism that is a main part of the present invention. FIG. 5 is an enlarged sectional view of a columnar portion. FIG. 6 is a sectional view of the columnar portion (line VI-VI shown in FIG. 5). Cross-sectional view along
FIG. 7 is a cross-sectional view of a universal joint type mounting error absorbing mechanism which is a main part of a second embodiment of the present invention. FIG. 8 is a cross-sectional view of a conventional surveying instrument.
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Leveling stand 12 Shaft cylinder 20 Surveying instrument main body 21 Body casing 22 Vertical axis | shaft 30 Columnar part 30b Columnar part formation wall 32 Horizontal axis 34 Telescopes 40A and 40B Hollow type ultrasonic motor 40a Motor case 41 Motor output shaft 42 Stator 44 Rotor 46 Arm 46a Ball receiving recess 48 Sliding seal member 48a, 48b Lid for sealing the hollow part of the motor case 49 Moisture-proof material 60 Extending rod 61 as an extending member Bearing housing 62 Notch 65 Pin 66 as a pinching member Spring member there compression spring A, B, C universal joint type error absorption mechanism J _1, J ₂ universal joints S ₁ closed space area S ₂ closed hollow section

Claims

A vertical cylinder fixed to the fuselage casing is rotatably supported on the shaft cylinder standing on the leveling table, and a hollow motor for rotating the fuselage casing is provided. The hollow motor is disposed outside the motor case. A unit structure in which a rotor integrated with an extending cylindrical output shaft and a stator integrated with a motor case are accommodated and integrated so as to be relatively rotatable in the motor case, and the output shaft is directly connected to the shaft cylinder. In addition, the motor case is provided with one arm projecting outward, and the arm is fixed to the body casing by a universal joint type error absorbing mechanism.

The error absorbing mechanism includes an extending member that is fixed to a body casing and extends in a direction crossing the arm, and a universal joint that is interposed between the arm and the extending member. The surveying instrument according to claim 1.

A hollow motor fixed to the telescope is rotatably supported between a pair of columnar portions formed in the body casing, and the horizontal shaft is driven to rotate between the columnar portion forming wall and the horizontal axis. The hollow motor has a rotor integrated with a cylindrical output shaft extending outside the motor case and a stator integrated with the motor case accommodated and integrated in the motor case so as to be relatively rotatable. In the unit structure, the output shaft is directly connected to the horizontal shaft, and the motor case is fixed to the columnar portion forming wall, and one arm projects outwardly from the motor case. The surveying instrument is characterized in that the arm is prevented from rotating on the columnar portion forming wall through a universal joint type error absorbing mechanism.

The error absorbing mechanism is composed of an extending member fixed to a columnar portion forming wall and extending in a direction crossing the arm, and a universal joint interposed between the arm and the extending member. The surveying instrument according to claim 3, wherein

The universal joint has a notch of a size that can be engaged with an arm, a bearing housing that is fixed to the extension and is arranged so that the arm intersects the notch, and a free play in the bearing housing. And a pair of sandwiching members that are spring-biased and project into the notches to sandwich the opposite side surfaces of the arms and have a spherical tip, and a ball receiving recess on the arm side that can engage the tip spherical portion of the sandwiching member, The surveying instrument according to claim 2, wherein the surveying instrument is constituted by:

The surveying instrument according to claim 5, wherein the bearing housing is cantilevered by the extending member.

7. The surveying instrument according to claim 5, wherein only one of the pair of clamping members is pressed and urged by a spring member accommodated in the bearing housing with a force equal to or higher than a starting torque of the motor.

The hollow motor is an ultrasonic motor, a sliding seal portion is interposed between the motor case and the shaft tube, and a cylindrical sealed space region is formed between the motor case and the shaft tube. The surveying instrument according to claim 1, wherein the surveying instrument is accommodated.

The hollow motor is an ultrasonic motor, characterized in that a lid is provided at both ends of the opening of the hollow portion of the motor case, the hollow portion of the motor case is sealed, and a moisture-proof material is accommodated in the sealed hollow portion. The surveying instrument according to claim 3.