JP6560090B2 - Surveyor column structure - Google Patents
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Description
本発明は、セオドライトやトータルステーション等の測量機の支柱構造に関する。 The present invention relates to a column structure for a surveying instrument such as a theodolite or a total station.
測量機は、整準部と、整準部の上に設けられた基盤部と、該基盤部上を鉛直軸周りに水平回転可能に設けられた支柱部と、該支柱部に鉛直回転可能に設けられた望遠鏡から構成されている。支柱部は、望遠鏡が上方および前後方向を視準できるようにするために、外形がU字形状となっているのが一般的である。 The surveying instrument has a leveling part, a base part provided on the leveling part, a support part provided on the base part so as to be horizontally rotatable about a vertical axis, and a vertical support for the support part. It consists of a telescope provided. In general, the column portion has a U-shaped outer shape so that the telescope can collimate upward and front-rear directions.
前記測量機は、内部に整準用のチルトセンサを備えており、該チルトセンサの検出結果に基づいて、前記整準部が調整され、測量機本体が水平姿勢となるように整準される(例えば特許文献1参照)。なお、測量機の中には、前記整準用のチルトセンサの他に、該チルトセンサの検出値を補正するために設けられた補正用のチルトセンサを備えるものもある(例えば特許文献2参照)。以下、本明細書でのチルトセンサとは、整準用チルトセンサのことを指すものとする。 The surveying instrument includes a leveling tilt sensor, and the leveling unit is adjusted based on the detection result of the tilt sensor so that the leveling unit body is leveled ( For example, see Patent Document 1). Some surveying instruments include a tilt sensor for correction provided to correct the detection value of the tilt sensor in addition to the leveling tilt sensor (see, for example, Patent Document 2). . Hereinafter, the tilt sensor in this specification refers to a leveling tilt sensor.
整準用チルトセンサの配置位置は、上記特許文献では明確に表されていないが、一般的には、図6に示すように、(A)支柱部の托架部に配置されるか、(B)支柱部を下方支持する内部構造として、鉛直軸に配置されるものが知られている。図中、符号4が支柱部、符号7がチルトセンサ、符号11が鉛直軸である。
The positioning position of the leveling tilt sensor is not clearly shown in the above-mentioned patent document, but generally, as shown in FIG. ) As an internal structure for supporting the supporting column part downwardly, an internal structure arranged on the vertical axis is known. In the figure,
上記(A)タイプでは、チルトセンサが測量機本体の回転軸(鉛直軸)上にないため、測量機が水平回転した時の遠心力により、センサの液面安定性が悪くなるという問題がある。上記(B)タイプでは、チルトセンサは回転軸上にあるが、支柱部を下方支持する構造物として配置されているため、支柱部が変形すると引張応力がかかり、センサ精度へ悪影響を及ぼすおそれや、センサ筐体の強度を強化しなければならないという問題がある。 In the above type (A), since the tilt sensor is not on the rotation axis (vertical axis) of the surveying instrument main body, there is a problem that the liquid level stability of the sensor deteriorates due to the centrifugal force when the surveying instrument rotates horizontally. . In the type (B), the tilt sensor is on the rotation axis, but is disposed as a structure that supports the column part downward, so that if the column part is deformed, tensile stress is applied, which may adversely affect the sensor accuracy. There is a problem that the strength of the sensor housing must be strengthened.
本発明は、前記問題を解決するためになされたもので、チルトセンサの精度を向上させ、さらには支柱部の剛性向上を図った測量機の支柱構造を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a strut structure for a surveying instrument that improves the accuracy of the tilt sensor and further improves the rigidity of the strut portion.
上記課題を解決するために、本発明のある態様の測量機の支柱構造は、鉛直軸と、前記鉛直軸回りに水平回転可能に設けられた支柱部と、チルトセンサと、を備え、前記鉛直軸を前記支柱部の根元部の下面に固定し、前記チルトセンサを前記根元部の上面かつ前記鉛直軸の軸上に配置したことを特徴とする。 In order to solve the above problems, a column structure for a surveying instrument according to an aspect of the present invention includes a vertical axis, a column unit provided so as to be horizontally rotatable around the vertical axis, and a tilt sensor. The shaft is fixed to the lower surface of the base portion of the support column, and the tilt sensor is arranged on the upper surface of the base portion and on the axis of the vertical axis.
上記態様において、前記根元部の上面には、上方に開口し下方に窪む有底の袋部が形成され、前記チルトセンサは前記袋部に配置されるのも好ましい。 In the above aspect, it is preferable that a bottomed bag portion opening upward and recessed downward is formed on the upper surface of the root portion, and the tilt sensor is disposed in the bag portion.
上記態様において、前記チルトセンサは前記袋部の内周壁に接触しない位置に固定されるのも好ましい。 In the above aspect, the tilt sensor is preferably fixed at a position where it does not contact the inner peripheral wall of the bag portion.
本発明によれば、整準用のチルトセンサの精度を向上させることのできる測量機の支柱構造を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the support | pillar structure of the surveying instrument which can improve the precision of the tilt sensor for leveling can be provided.
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。 Next, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は実施の形態に係る測量機の正面の縦断面図、図2は図1の測量機の右側面の縦断面図である。 FIG. 1 is a longitudinal sectional view of the front of the surveying instrument according to the embodiment, and FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the right side of the surveying instrument of FIG.
図中、符号1は測量機である。測量機1は、整準部2と、整準部2の上に設けられた基盤部3と、該基盤部3上を鉛直軸11周りに水平回転可能に設けられた支柱部4と、該支柱部4に設けられた水平軸12周りに鉛直回転可能に設けられた望遠鏡5から構成されている。支柱部4および望遠鏡5は、図示しない内蔵のモータにより回転駆動される様になっており、遠隔で又は自動で操作が可能となっている。
In the figure, reference numeral 1 denotes a surveying instrument. The surveying instrument 1 includes a leveling unit 2, a base part 3 provided on the leveling part 2, a
図3は図1の支柱部4の正面図、図4は図1の支柱部4の斜視図である。支柱部4は、外形形状がU字形状をしており、U字の根元部41と、根元部41の左右から上方に延びる一対の托架部42,42と、基盤部3との連結枠43と、図示しない表示部を設置するための設置枠44を有する。なお、連結枠43および設置枠44の形状は、実施の一例であり、当業者の知識に基づく形状変更は想定される。
3 is a front view of the
図1に示すように、一対の托架部42,42には、水平軸12が設けられ、水平軸12が望遠鏡5を鉛直回転可能に支承する。図4に示すように、符号45が、水平軸12の設置部であり、該設置部45の中心に水平軸12の軸心が据えられる。
As shown in FIG. 1, the pair of
根元部41の上面411は、その略中央位置に、上方に開口し下方に窪む有底の袋部46を有する。袋部46には、チルトセンサ7が配置されている(図1,図2参照)。チルトセンサ7は、センサ本体7a、センサ筐体7b,台座プレート部7cを備える。センサ本体7aは、本形態では液面反射式であり、チルトパターンを液面に照射し反射光を画像センサで解析して傾斜を測定する。なお、この他、気泡管式、静電容量式等であってもよい。台座プレート部7cは、センサ筐体7bを収容する収容部を上面に備え、固定用の座面を下面に備えている。センサ筐体7bは、台座プレート部7cに対しビス(図示せず)で固定されている。
The
図2に示すように、鉛直軸11は、基盤部3に固定された軸受に支承されて、上端のフランジ部において、根元部41の下面(すなわち袋部46の下面462)に対しネジ固定されている。袋部46の底面461は、平面(ある程度平らな面)で形成されている。チルトセンサ7は、台座プレート部7cを介して、根元部41の上面(すなわち袋部46の底面461)に対し、3箇所でビス固定されている(図2参照)。チルトセンサ7は、台座プレート部7cによって位置決めされて、袋部46の内周壁463に接触しない位置に固定されている。これにより、高温・低温環境下でセンサの0点位置に狂いが生じることを防止できる。また、袋部46に対し台座プレート部7cを介して固定することで、後述する支柱部4の変形によるセンサへの影響をより低減することができる。
As shown in FIG. 2, the
以上の構成からなる本形態の支柱構造では、チルトセンサ7が測量機本体の回転軸上(鉛直軸11の軸上)に配置されているので、測量機1が水平回転したときの遠心力によってセンサ液面が波立つのを最小限に抑えられ、センサの液面安定性が向上する。
In the column structure of the present embodiment configured as described above, the
また、チルトセンサ7を支柱部4の袋部46(根元部41の上面411)に配置したことで、チルトセンサ7は、図6のタイプ(B)のように支柱部4を下方支持する構造物でなくなる。図6のタイプ(B)では、チルトセンサ7が支柱部4を下方支持する構造物となっているため、測量機の外気温度が変化すると、周辺部品(支柱部4や鉛直軸11)が熱収縮もしくは膨張し、これによる応力がチルトセンサ7にも負荷される。また、上記周辺部品(特に支柱部4)が外力を受けた際にも、その応力が部品を介してチルトセンサ7に負荷される。これに対し、本形態では、チルトセンサ7が支柱部4を下方支持する構造物でなくなるため、上記した応力の影響が減少し、結果、チルトセンサ7の傾斜データ誤差を減らすことが出来る。さらに、センサ筐体7b自体に強度を有する必要がなくなり、センサ筐体7bの寸法を小さくすることができる。一例として、図6のタイプ(B)の支柱構造でのセンサ筐体の外寸は、縦56mm,横52mm,高さ30mmであったのに対し、本形態でのセンサ筐体7bの外寸は縦52mm,横44mm,高さ23.5mmで形成されており、小型なチルトセンサの搭載が実現されている。
In addition, since the
また、一般に測量機の支柱部はU字形状であるため、その形状特性上、特に左右方向からの外力に弱く、托架部が内方向に変形しやすい。この変形が起きると、チルトセンサも傾き、測定誤差が生じるおそれがある。しかし、本形態では、支柱部4の根元部41を袋状に形成したことで、該袋部46により左右の托架部42の剛性が上がり、托架部42への荷重印加時に支柱部4に発生する最大応力が従来よりも減少する。また、袋部46によって、根元部41での応力分布が均一化する(応力分散する)ため、托架部42の変位量も従来よりも減少する。
Further, since the strut portion of a surveying instrument is generally U-shaped, its shape characteristics are particularly vulnerable to external force from the left-right direction, and the rack portion is easily deformed inward. When this deformation occurs, the tilt sensor is also tilted, which may cause a measurement error. However, in this embodiment, since the
実際に、本形態の支柱部4の剛性を従来のものと比較した。図5は実施の形態との比較例に係る支柱部の正面図である。比較例に係る支柱構造は、図6のタイプ(B)のものである。本形態と同等の部位については、同一の符号を使用して説明を割愛する。比較例は、U字形状の支柱部4を有する。支柱部4は、一対の托架部42,42と、基盤部3との連結枠43と、図示しない表示部の設置枠44と、水平軸12の設置部45を有する。設置部45の中心に水平軸12の軸心が据えられる。比較例の根元部41は、袋部を有さない平面で形成されている。
Actually, the rigidity of the
本形態と比較例のそれぞれに対し、鉛直軸11もしくはチルトセンサ7との取付面を拘束し、左側の托架部42の上端に、右方向の外力をかけたときの、支柱部4に生じる最大応力値と、水平軸の設置部45の中心の変形量(XYZ合成変位)を、本形態と比較例の材質は同一としてCAE解析したところ、本形態の上記最大応力値および上記変位量は、ともに比較例よりも約3割低減することを確認した。
For each of the present embodiment and the comparative example, the mounting surface of the
このように、支柱部4の根元部41に袋部46を形成することで、支柱部4の剛性を向上させることができる。この分支柱部4は変形しにくくなり、結果、支柱部4の変形が要因となるチルトセンサ7の傾斜データ誤差を減らすことができる。また、袋部46の形成により剛性が向上したことで、望遠鏡5の回転軸(水平軸12)の支持点位置の変化が減少し、即ち外力による回転軸の水平度変化が減少する。このように、センサ精度および望遠鏡の位置精度が向上するため、測量機1の測定精度も向上する。
Thus, the rigidity of the support |
なお、本形態では、上述のように袋部46を設定することに加えて、根元部41の上面411から望遠鏡5の回転軸(水平軸12)の中心までの距離d2(図3、図4参照)を短く設定(例えば約75mm)すると、さらなる支柱部4の剛性向上に繋がる。一方、袋部46によって支柱剛性が上がった分、距離d2を従来の距離d1(約90mm、図5参照)より長く設定して支柱剛性が下がっても、袋部46を形成することで従来と同程度の剛性を保つことができる。このことは、望遠鏡5に様々な機能を持たせ望遠鏡を大型化する必要が生じた場合に有利となる。
In the present embodiment, in addition to setting the
このように、本形態の支柱構造によれば、チルトセンサ7の精度が向上し、支柱部4の剛性が向上する。また、支柱部4の剛性が向上したことにより、剛性を上げるために支柱部に肉付けし過ぎる必要がなくなり、機械重量の増加、その重量増加による測量機の耐落下衝撃性の低下、持ち運びが困難になるなどの弊害も避けることができる。
Thus, according to the column structure of this embodiment, the accuracy of the
以上、本発明の好ましい実施の形態について述べたが、上記の実施の形態は本発明の一例であり、当業者の知識に基づく変形がなされたものも、本発明の範囲に含まれる。 The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the above-described embodiments are examples of the present invention, and modifications based on the knowledge of those skilled in the art are also included in the scope of the present invention.
1 測量機
4 支柱部
41 支柱部の根元部
411 根元部の上面
46 袋部
461 袋部の底面(根元部の上面)
462 根元部の下面
5 望遠鏡
7 チルトセンサ
11 鉛直軸
12 水平軸
d1、d2 望遠鏡の回転軸から根元部の上面までの距離
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
462 Bottom surface 5 of
Claims (2)
前記鉛直軸回りに水平回転可能に設けられた支柱部と、
チルトセンサと、を備え、
前記鉛直軸を前記支柱部の根元部の下面に固定し、
前記チルトセンサを前記根元部の上面かつ前記鉛直軸の軸上に配置し、
前記根元部の上面には、上方に開口し下方に窪む有底の袋部が形成され、前記チルトセンサは前記袋部に配置されたことを特徴とする測量機の支柱構造。
A vertical axis;
A support column provided to be horizontally rotatable around the vertical axis;
A tilt sensor,
Fixing the vertical axis to the bottom surface of the base of the support column,
The tilt sensor is disposed on the upper surface of the root portion and on the axis of the vertical axis ,
A strut structure for a surveying instrument, wherein a bottomed bag portion that opens upward and is recessed downward is formed on an upper surface of the root portion, and the tilt sensor is disposed in the bag portion .
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