JP6557485B2

JP6557485B2 - 測量機の駆動機構

Info

Publication number: JP6557485B2
Application number: JP2015049080A
Authority: JP
Inventors: 良彦郷家
Original assignee: Topcon Corp
Current assignee: Topcon Corp
Priority date: 2015-03-12
Filing date: 2015-03-12
Publication date: 2019-08-07
Anticipated expiration: 2035-03-12
Also published as: JP2016169999A

Description

本発明は、測量機における駆動機構、特に、測量機本体に回転可能に設けられた望遠鏡の駆動機構に関する。

一般に、測量機に備えられる望遠鏡は、測量機本体に対し水平軸および垂直軸によって回転可能に支承されている。これらの回転軸には、上記望遠鏡の視準を精度よく行うために、手動ツマミにより回転する駆動機構が設けられている。この種の駆動機構には、代表的な方法が２つ知られており、一つ目はネジを利用した機構（特許文献１の図４参照）、二つ目は歯車を利用した機構（特許文献１の図５参照）がある。

また、この種の駆動機構には、視準動作に応じて２速動作が可能なものが要望されており、例えばネジ機構であれば、微動用と粗動用でネジピッチを変えた二つのネジ機構を備えることで、歯車機構であれば多段ギアで構成することで、微動と粗動の２速動作を行える。

実開平５−８７５１５号公報

上記の駆動機構への要望として、近年では、「正確な視準」「エンドレス動作（移動範囲制限無し）」が挙げられることも多い。しかし、ネジ機構では移動範囲に制限がある。歯車機構は、移動範囲制限の無いエンドレス動作が可能であるが、歯車のバックラッシュにより正確な視準が阻害されるという不具合がある。さらに「小型化」「コストダウン」の要望も加味すれば、上記した手段で２速動作を叶えていては、構成が複雑となり、サイズアップやコスト高となるおそれがある。

本発明は、前記問題を解決するため、第１に、２速動作が可能で、正確な視準、エンドレス動作を可能とする新規な測量機の駆動機構を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明に係る駆動機構は、測量機本体に回転可能に設けられた望遠鏡に備えられる駆動機構であって、前記望遠鏡を回転させる回転軸と、前記回転軸と同軸で前記回転軸とともに回転する第１の回転体と、前記第１の回転体を前記望遠鏡の回転方向である第１の方向に駆動させるために第２の方向に直線移動する第２の回転体と、前記第２の回転体の一端部に連結され、前記第２の回転体を前記第２の方向に押引する第３の回転体と、を有する。

この態様によれば、望遠鏡の回転を担う第１の回転体は、第２の回転体の直進移動により回転方向に駆動されるとともに、第２の回転体の一端部に自身の軸方向に移動可能に連結された第３の回転体の直進移動によっても駆動される。

上記態様において、前記第３の回転体の１回転による前記第１の回転体の駆動が前記第２の回転体の１回転による前記第１の回転体の駆動よりも小さく構成されることが好ましい。これにより、第１の回転体（望遠鏡）は、第２の回転体による粗動と第３の回転体による微動の２速動作が可能となる。

上記態様において、第１の回転体はウォームホイル、前記第２の回転体はウォームギアであることが好ましい。これにより、移動範囲の制限なく、望遠鏡を回転させることができる。

上記態様において、第３の回転体はネジであることが好ましい。これにより、望遠鏡の回転をネジピッチで微調整することができる。

上記態様において、前記ウォームギアはセルフロック式であって、前記ウォームホイルの駆動が自動固定されるのが好ましい。これにより、駆動機構にロック機構を別装することなく、ウォームホイルの駆動を固定できる。

本発明によれば、２速動作が可能で、正確な視準、エンドレス動作を可能とする新規な駆動機構を提供することができる。

本発明の実施の形態に係る測量機の概略正面図である。図１の測量機の要部の右側面図である。本発明の変形例に係る測量機の概略正面図である。

次に、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、各図において、矢印Ｌ-Ｒは測量機を正面視した場合の左右方向を、矢印Ｕ-Ｄは同上下方向を、矢印Ｆ-Ｂは同前後方向を示している。

（第１の実施形態）
図１において、符号１は測量機であり、測量機１は、図示を略する三脚上に整準台を介して固設される基盤２と、基盤２に縦軸３を介して公知の手段により水平方向に回転可能に支承された一対の支柱４と、支柱４に横軸５を介して駆動機構７により鉛直方向に回転可能に支承された視準望遠鏡６（以下単に望遠鏡とする）と、を有する。

図２を用いて、望遠鏡６に備えられた駆動機構７について説明する。駆動機構７は、測量機１の支柱４に鉛直方向に回転可能に設けられた望遠鏡６の、横軸５（回転軸）に設けられている。駆動機構７は、ウォームホイル１０（第１の回転体）、ウォームギア２０（第２の回転体）、微動ネジ３０（第３の回転体）を有する。

ウォームホイル１０は、支柱４内において、横軸５の端部周面（図１の右端）に設けられ、支承されている。ウォームホイル１０は、横軸５と同軸で横軸５とともに鉛直方向（第１の方向）に回転する。

ウォームギア２０は、支柱４内において、ウォームホイル１０に噛合し、ウォームホイル１０の下方に、前後方向に設けられている。ウォームギア２０を回転させると、ウォームギア２０が前後方向（第２の方向）に直線移動し、ウォームホイル１０が鉛直方向に回転する。ウォームギア２０には、セルフロック式のもの（出力側の歯車から入力側の歯車を逆回転させることができない機能を有するもの）を使用する。

微動ネジ３０は、支柱４内において、一方の端部（以下、前端３１とする）がカップリング４０を介してウォームギア２０の後端２１と連結され、前後方向に設けられている。微動ネジ３０には、全ねじのタイプ（外周全域に雄ねじが形成され、頭部を有さないもの）を使用する。

微動ネジ３０の他方の端部（以下、後端３２とする）には、手動動作されるツマミ部５０が設けられている。ツマミ部５０は、支柱４の外表に現れる。ツマミ部５０には、微動ネジ３０の雄ネジ部（図示略）と螺合する雌ネジ部（図示略）が内周全域に形成された円筒部５１が、前後方向に形成されている。ツマミ部５０を回すと、微動ネジ３０は、円筒部５１において自身の軸方向（前後方向）に移動可能である。

微動ネジ３０およびこれにカップリング４０で連結されたウォームギア２０は、ツマミ部５０を介して固定部に片持ち状に保持されている。この固定部は特に限定されないが、本形態のように支柱４の筐体が担うと部品点数が削減され好適である。微動ネジ３０を回転させると、微動ネジ３０は円筒部５１を前後方向（第２の方向）に直線移動する。

駆動機構７による視準動作を説明する。まず、ツマミ部５０を利用して望遠鏡６を粗動調整したい場合は、ツマミ部５０を図の矢印Ｒまたは矢印Ｌのいずれか任意の方向に回し、微動ネジ３０の後端３２を円筒部５１の後端または前端まで突き当てる。この状態から、ツマミ部５０を同方向に回し続ければ、微動ネジ３０は回転が停止された状態となるため、微動ネジ３０およびウォームギア２０が一体に回転し、ウォームホイル１０はその歯数に応じて駆動される。

上記粗動調整の後、望遠鏡６を微動調整したい場合は、ツマミ部５０を上記の微動ネジ３０を突き当てした方向とは逆の方向に回す。すると、微動ネジ３０は係止状態から開放されるので、上記方向とは逆の方向に直進移動する。微動ネジ３０は、その前端３１においてウォームギア２０と連結されているため、微動ネジ３０の直進移動に押引されてウォームギア２０も微小に直進移動し、ウォームホイル１０はネジピッチ単位で駆動される。

または、視準したい方向までおおよそ手で望遠鏡６を動かして粗動調整してもよく、この場合、駆動機構７はウォームギア２０のセルフロック機構により固定されたままとなる。この後、微動調整したい場合は、ツマミ部５０を矢印Ｒまたは矢印Ｌのいずれか調整したい方向に回す。微動ネジ３０が突き当たらない限り、微動ネジ３０は円筒部５１を直進移動し、上記と同様に、ウォームギア２０を介してウォームホイル１０はネジピッチ単位で微小に駆動される。

以上の構成からなる駆動機構７によれば、望遠鏡６の回転を担うウォームホイル１０は、ウォームギア２０の直進移動（回転）により鉛直方向に駆動されるとともに、ウォームギア２０の後端２１に同一直線上に接続された微動ネジ３０の直進移動（回転）によっても駆動される。駆動機構７は、従来の手法のように複数ネジ又は多段ギアのみで構成された２速動作機構ではなく、ネジと歯車それぞれの利点を発揮できるように構成されており、ウォームギア２０の回転によるエンドレスな粗動動作と、微動ネジ３０の回転による微動動作の、２速動作が行える。

また、駆動機構７は、ウォームギア２０の一端部に微動ネジ３０を移動可能に連結した構成であるため、簡易な構成で、粗動と微動を使い分ける（切り換える）ことができる。特に、微動ネジ３０はツマミ部５０（円筒部５１）において移動可能であり、端部連結によりウォームギア２０を押引する構造であるため、ウォームギア２０がどの位置でウォームホイル１０と噛み合っていても、その位置から微動調整を開始することができる。このため、上記したように、ツマミ部５０を利用して粗動調整した後に微動調整を行う、手でおおよその粗動調整をした後に微動調整を行う、あるいは微動調整を一旦キャンセルして粗動調整をやり直す、などの様々な視準動作に対し、移動範囲制限少なくスムーズに対応することができる。

また、駆動機構７は、ウォームギア２０にセルフロック式が採用されているため、ウォームホイル１０の駆動がウォームギア２０に伝達することがなく、特段のロック機構を設けなくとも、自動でロックがかかる。

さらに、微動動作においては、ツマミ部５０での調整は、微動ネジ３０による微小な移動に変換されるため、ギアのバックラッシュが生じにくい。また、微動ネジ３０とウォームギア２０を連結するカップリング４０においてもバックラッシュは吸収されるため、高精度な視準が行える。

また、駆動機構７は、ウォームギア２０と微動ネジ３０を端部で連結させたことによって２ストロークを実現しているため、多段ギアにより構成される２速動作機構に比して安価であり、ユニットサイズも低減できる。さらに、手動による動作で成立するため、ウォームギア２０に対するモータ等の高価部品を必要としない。

また、駆動機構７は、ウォームギア２０の端部と微動ネジ３０の端部をカップリング４０によって連結するだけの簡易な構成であるため、ウォームホイル１０、ウォームギア２０、および微動ネジ３０を、専用部品に加工する必要はなく、いずれも汎用に流通しているものを使用してよい。このため、部品の加工工数やそれによるコストアップも生じさせずに済む。また、上記のように、ウォームギア２０のセルフロックにより、別途のロック機構を備えなくてよいことも、部品点数の削減およびコスト面に有利となる。なお、カップリング４０も、ウォームギア２０と微動ネジ３０の軸と軸を連結する機能を有すればよく、簡易なタイプで十分であり、複雑な構成で高価なものを用いる必要がない。

また、駆動機構７は、微動ネジ３０のネジピッチにより容易に分解能を設定することができる。また、ウォームホイル１０の歯数と微動ネジ３０のネジピッチでギア比が設定できるため、減速比の設計が容易である。

なお、以上の駆動機構７は、以下の変形を伴ってよい。

図３に示すように、駆動機構７は、望遠鏡６を鉛直方向に回転させる横軸５に設けられる場合に限らず、例えば望遠鏡６を水平方向に回転させる縦軸３に設けられても良い。

駆動機構７は、測量機１の基盤２に対して支柱４を介して水平方向（第１の方向）に回転可能に設けられた望遠鏡６の、縦軸３（回転軸）に設けられている。ウォームホイル１０は、基盤２内において、縦軸３の端部周面（図３の下端）に設けられ、支承されている。ウォームギア２０は、基盤２内において、ウォームホイル１０に噛合し、ウォームホイル１０の右方に、前後方向（第２の方向）に直進移動可能に設けられている。微動ネジ３０は、基盤２内において、前端３１がカップリング４０を介してウォームギア２０の後端２１と連結され、前後方向に直進移動可能に設けられている。この構成とすれば、望遠鏡６は、水平方向にも駆動機構７による２速動作が可能となる。

この他に、駆動機構７は、微動ネジ３０を、ウォームギア２０がウォームホイル１０の回転方向である第１の方向に回転させる第２の方向に押引されるように構成すればよいことから、カップリング４０にユニバーサルジョイントを用いれば、ウォームギア２０と微動ネジ３０を同一直線上に配置しなくてもよい。この形態としても、微動ネジ３０の直線移動（回転）でウォームギア２０を第２の方向へ押引可能であり、設計自由度を広げることができる。

なお、上記において、第１の方向および第２の方向は測量機１の仕様に応じて適宜に変更されてよく、第１の方向は、例示した鉛直方向または水平方向に限定されず望遠鏡６の回転方向に倣う方向であればよい。第２の方向も、例示した前後方向のみに限定されず、第１の回転体を第１の方向に駆動させられる方向であればよい。また、微動ネジ３０が連結される側は、例示したウォームギア２０の後端２１に限定されず、前端２２の側であってもよい。

以上、本発明の駆動機構７について、実施の形態および変形例を述べたが、これらは本発明の一例であり、各形態および各変形を当業者の知識に基づいて組み合わせることが可能であり、そのような形態も本発明の範囲に含まれる。

１測量機
３縦軸（回転軸）
５横軸（回転軸）
６望遠鏡
７駆動機構
１０ウォームホイル（第１の回転体）
２０ウォームギア（第２の回転体）
３０微動ネジ（第３の回転体）
４０カップリング
５０ツマミ部

Claims

測量機本体に回転可能に設けられた望遠鏡に備えられる駆動機構であって、
前記望遠鏡を回転させる回転軸と、
前記回転軸と同軸で前記回転軸とともに回転するウォームホイルと、
前記ウォームホイルを前記望遠鏡の回転方向である第１の方向に駆動させるために第２の方向に直線移動するセルフロック式のウォームギアと、
前記ウォームギアの一端部に連結されたカップリングと、
前記カップリングを介して、前記ウォームギアと一直線上に連結され、前記ウォームギアを前記第２の方向に押引する全ネジの微動ネジと、
前記微動ネジの雄ネジ部と螺合する雌ネジ部が内周全域に形成された円筒部を有するツマミ部と、
を有し、
粗動調整したい場合は、前記ツマミ部を任意の方向に回し、前記微動ネジの後端を前記円筒部の後端または前端まで突き当て前記微動ネジの回転を停止し、前記微動ネジと前記ウォームギアを一体回転して、前記ウォームホイルの歯数に応じて粗動させ、
微動調整したい場合は、前記ツマミ部を前記微動ネジを突き当てした方向と逆方向に回して前記微動ネジの係止状態を解放し、前記微動ネジの前端の直線移動で前記ウォームギアを押引して、前記ウォームホイルをネジピッチ単位で微動させ、
手動で調整する場合は、前記望遠鏡を手で動かして前記ウォームギアのセルフロックにより前記ウォームホイルの駆動を前記ウォームギアに伝達させずに粗動させ、前記ツマミ部を任意の方向に回して前記微動ネジを直線移動して微動させることを特徴とする駆動機構。