JPH03138512A - Surveying machine - Google Patents

Surveying machine

Info

Publication number
JPH03138512A
JPH03138512A JP1276669A JP27666989A JPH03138512A JP H03138512 A JPH03138512 A JP H03138512A JP 1276669 A JP1276669 A JP 1276669A JP 27666989 A JP27666989 A JP 27666989A JP H03138512 A JPH03138512 A JP H03138512A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
elastic body
piezoelectric
vibration
surveying instrument
turntable
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP1276669A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasuisa Kobayashi
靖功 小林
Masaki Yamaguchi
昌樹 山口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Brother Industries Ltd
Original Assignee
Brother Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Brother Industries Ltd filed Critical Brother Industries Ltd
Priority to JP1276669A priority Critical patent/JPH03138512A/en
Publication of JPH03138512A publication Critical patent/JPH03138512A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PURPOSE:To improve the measurement accuracy by applying an AC voltage to a 1st piezoelectric body and vibrating it, and resonating an elastic body in primary mode of longitudinal vibration and exciting a standing wave. CONSTITUTION:When the 1st piezoelectric body 22 is applied with the AC voltage to vibrate, the elastic body 21 resonates in the primary mode of longitudinal vibration to excite the standing wave. Then, when 2nd piezoelectric bodies 23a and 23b are applied with an AC voltage to vibrate, the elastic body 21 vibrates in secondary mode of bending vibration to excite a standing wave. Namely, positions of fixation by fixing bolts 24a and 24b are nodes of the standing waves. At this time, the amplitudes and phases of the voltages applied to the 1st piezoelectric body 22 and 2nd piezoelectric bodies 23a and 23b are adjusted to put the elastic body 21 in nearly elliptic vibration in an optional shape.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、圧電現象を利用して機械出力を得る圧電アク
チュエータを駆動源とする測量機に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a surveying instrument whose drive source is a piezoelectric actuator that obtains mechanical output using piezoelectric phenomena.

[従来技術] 従来、各種工事の測量に使用される測量機の一従来例は
特開昭61−283811号に提案されたものがある。
[Prior Art] A conventional example of a surveying instrument used for surveying various types of construction work is proposed in Japanese Patent Laid-Open No. 61-283811.

これを第6図に示す。This is shown in FIG.

この測量機Aは本体の側部に鉛直方向と水平方向の微調
整用のつまみE、  FにそれぞれアダプタDを介して
制御用回転型電磁モータB、  Cが2つ取り付けられ
ている。
This surveying instrument A has two control rotary electromagnetic motors B and C attached to the side of the main body through adapters D to knobs E and F for fine adjustment in the vertical and horizontal directions, respectively.

そして、ターゲットの移動に伴い、遠隔操作あるいは図
示しないコンピュータからの駆動指命によって制御モー
タB、  Cが駆動し、測量機Aの水平方向または鉛直
方向の微調整つまみE、  Fを回転させて望遠鏡Gの
規準方向を測点の移動に追随させる構造である。
As the target moves, the control motors B and C are driven by remote control or a drive command from a computer (not shown), and the horizontal or vertical fine adjustment knobs E and F of the surveying instrument A are rotated to adjust the telescope. This structure allows the reference direction of G to follow the movement of the measurement point.

[発明が解決しようとする課題] しかしながら、従来の測量機はレーザ光線を水平及び鉛
直方向に移動させ測長を行うものであり、駆動源として
回転型電磁モータを用いているためモータの低周波振動
がレーザに伝わり測定精度が低下する問題があった。
[Problems to be Solved by the Invention] However, conventional surveying instruments measure length by moving a laser beam in horizontal and vertical directions, and use a rotary electromagnetic motor as a drive source, so the low frequency of the motor There was a problem in that vibrations were transmitted to the laser, reducing measurement accuracy.

さらに直線運動を得るために動力変換機構を用いている
ため駆動効率が悪く装置が大型化する問題があった。
Furthermore, since a power conversion mechanism is used to obtain linear motion, there is a problem of poor drive efficiency and an increase in the size of the device.

本発明は、上述した問題点を解決するためになされたも
のであり、駆動源に圧電アクチュエータを用い測定精度
の向上を図ることを目的としている。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and aims to improve measurement accuracy by using a piezoelectric actuator as a drive source.

さらに、動力変換機構を用いないため駆動効率の向上及
び装置の小型、軽量化を可能とすることを目的としてい
る。
Furthermore, since no power conversion mechanism is used, the present invention aims to improve drive efficiency and make the device smaller and lighter.

[課題を解決するための手段] この目的を達成するために本発明の測量機においては、
測量機を載置する板体であって水平性の調整機能を有す
る基板と、該基板に回転自在に載置されたターンテーブ
ルと、該ターンテーブルに載置され、水平方向あるいは
上下方向に鉛直移動または回転移動可能な望遠鏡及びレ
ーザ発射筒とを具備した測量機において、駆動源に圧電
アクチュエータを用いた構成をとっている。
[Means for solving the problem] In order to achieve this objective, the surveying instrument of the present invention has the following features:
A board that is a board on which a surveying instrument is placed and has a horizontality adjustment function, a turntable that is rotatably placed on the board, and a board that is placed on the turntable and that is vertical in the horizontal direction or vertical direction. A surveying instrument equipped with a movable or rotationally movable telescope and a laser firing tube is configured to use a piezoelectric actuator as a drive source.

[作用コ 上記の構成を有する本発明の測量機においては、圧電現
象を利用して機械出力を得る圧電アクチュエータに交流
電気信号を印加すると、その所定の部位に微小振幅の略
楕円振動が励振される。そして被駆動物である望遠鏡あ
るいはレーザ発射筒を所定圧力で該圧電アクチュエータ
に直接圧着すると、その摩擦力に起因する駆動力を受け
、該望遠鏡あるいはレーザ発射筒は所定方向へ駆動され
る。
[Operation] In the surveying instrument of the present invention having the above configuration, when an AC electric signal is applied to a piezoelectric actuator that obtains a mechanical output using a piezoelectric phenomenon, a substantially elliptical vibration of minute amplitude is excited in a predetermined part of the piezoelectric actuator. Ru. When a driven object, such as a telescope or a laser tube, is directly pressed onto the piezoelectric actuator at a predetermined pressure, the telescope or laser tube is driven in a predetermined direction by receiving a driving force caused by the frictional force.

[実施例] 以下、本発明を具体化した一実施例を図面を参照して説
明する。
[Example] Hereinafter, an example embodying the present invention will be described with reference to the drawings.

本発明に用いる圧電アクチュエータは、例えば特願平1
−46866号の願書に添付した明細書及び図面により
提案されているような、機械共振器を含んだ超音波振動
子を用いれば良い。
The piezoelectric actuator used in the present invention is disclosed in, for example, Japanese Patent Application No.
An ultrasonic transducer including a mechanical resonator as proposed in the specification and drawings attached to application No. 46866 may be used.

以下にその構成の一例を第1図を参照しつつ説明する。An example of the configuration will be described below with reference to FIG.

本実施例の超音波振動子11は矩形平板形状を有する弾
性体21の上面に、該弾性体21に曲げ振動を励振する
ための第1圧電体22が着設されている。該弾性体21
において、前記着設面と略直交する側面には、該弾性体
21に縦振動を励振するための第2圧電体23a及び2
3bが着設されている。
In the ultrasonic transducer 11 of this embodiment, a first piezoelectric body 22 for exciting bending vibration in the elastic body 21 is attached to the upper surface of an elastic body 21 having a rectangular flat plate shape. The elastic body 21
A second piezoelectric body 23a and a second piezoelectric body 23a for exciting longitudinal vibration in the elastic body 21 are provided on a side surface substantially orthogonal to the mounting surface.
3b is installed.

前記弾性体21の長手方向中心は、該弾性体21を固定
するための固定ボルト24a及び24bにより固定され
ている。該固定ボルト24a及び24bの他の一端は、
基台25a及び25bに固定されている。
The longitudinal center of the elastic body 21 is fixed by fixing bolts 24a and 24b for fixing the elastic body 21. The other ends of the fixing bolts 24a and 24b are
It is fixed to bases 25a and 25b.

前記第1圧電体22の上面には、電極26が着設されて
いる。また前記第2圧電体23a及び23bの上面には
電極27a及び27bが着設されている。また前記弾性
体21自身は、アース電極を兼ねており、該弾性体は前
記固定ボルト24a及び24bを介して基台25a及び
25bに設置されている。
An electrode 26 is provided on the upper surface of the first piezoelectric body 22 . Further, electrodes 27a and 27b are installed on the upper surfaces of the second piezoelectric bodies 23a and 23b. The elastic body 21 itself also serves as a ground electrode, and is installed on the bases 25a and 25b via the fixing bolts 24a and 24b.

更に該弾性体21は、その厚さ方向に所定の周波数fに
おいて両端自由端2次モードで曲げ振動し、且つ同一の
周波数fにより長さ方向に両端口自端1次モードで縦振
動するように形状寸法を調節されている。
Furthermore, the elastic body 21 bends in a secondary mode at both free ends in the thickness direction at a predetermined frequency f, and longitudinally vibrates in a primary mode in the free end at both ends in the length direction at the same frequency f. The shape and dimensions have been adjusted.

一般に、弾性体中を伝播する縦振動の共振周波数は、該
弾性体の長さに依存する。また弾性体の厚さ方向の曲げ
振動の共振周波数は、前記長さ及び厚さに依存する。従
って、前述のような弾性体21を設計することは容易で
あるの、で、その詳細は省く。
Generally, the resonant frequency of longitudinal vibration propagating in an elastic body depends on the length of the elastic body. Further, the resonance frequency of bending vibration in the thickness direction of the elastic body depends on the length and thickness. Therefore, it is easy to design the elastic body 21 as described above, so the details thereof will be omitted.

以上のように構成された超音波振動子11の作用を以下
に説明する。
The operation of the ultrasonic transducer 11 configured as above will be explained below.

まず、第1圧電体22に周波数fの交流電圧を印加して
振動させると、前記弾性体21は縦振動1次モードで共
振し、定在波が励起される。
First, when an alternating current voltage of frequency f is applied to the first piezoelectric body 22 to cause it to vibrate, the elastic body 21 resonates in the first mode of longitudinal vibration, and a standing wave is excited.

次に第2圧電体23a及び23bに周波数fの交流電圧
を印加して振動させると、前記弾性体21は曲げ振動2
次モードで振動し、定在波が励起される。つまり前記固
定ボルト24a及び24bで固定される位置は各定在波
の節となっている。
Next, when an AC voltage of frequency f is applied to the second piezoelectric bodies 23a and 23b to cause them to vibrate, the elastic body 21 is
It vibrates in the following mode and a standing wave is excited. In other words, the positions fixed by the fixing bolts 24a and 24b are the nodes of each standing wave.

この時、前記第1圧電体22と第2圧電体23a及び2
3bに印加する電圧の振幅及び位相を調節すると、前記
弾性体21には任意の形状の略楕円振動を発生ずる車力
< ’oJ能となる。
At this time, the first piezoelectric body 22 and the second piezoelectric bodies 23a and 2
By adjusting the amplitude and phase of the voltage applied to the elastic body 3b, the elastic body 21 has the ability to generate substantially elliptical vibration of an arbitrary shape with a vehicle force <'oJ.

さらに上記実施例では縦振動1次モードと曲げ振動2次
モードを例にとって説明したが、これに限定されるもの
ではなく、縦振動、曲げ振動、せん断振動、ねじり振動
など種々の振動モードの利用が考えられ、また高次モー
ドを利用してもよい。
Further, in the above embodiment, the explanation was given using the first-order mode of longitudinal vibration and the second-order mode of bending vibration, but the invention is not limited to this, and various vibration modes such as longitudinal vibration, bending vibration, shear vibration, and torsional vibration can be used. can be considered, and higher-order modes may also be used.

上述の超音波振動子11を好適に利用した測量機の構成
を第2図に示す。
FIG. 2 shows the configuration of a surveying instrument that suitably utilizes the above-mentioned ultrasonic transducer 11.

測量機31は基板32に水平方向の第1ターンテーブル
33が載置され、該第1ターンテーブル33に、鉛直方
向の移動か可能な垂直軸34が取り(=1けられている
。該垂直軸34には鉛直方向の第2ターンテーブル35
が取り付けられ、該第2ターンテーブル35にレーザー
発射筒36及び望遠鏡37が固定されている。
The surveying instrument 31 has a horizontal first turntable 33 mounted on a base plate 32, and a vertical shaft 34 that can move in the vertical direction is attached to the first turntable 33. A vertical second turntable 35 is attached to the shaft 34.
is attached to the second turntable 35, and a laser emitting tube 36 and a telescope 37 are fixed to the second turntable 35.

次に超音波振動子11. a乃至11cの圧着方法につ
いて説明する。
Next, the ultrasonic transducer 11. The crimping methods a to 11c will be explained.

第4図は前記垂直軸34に超音波振動子11aを圧着し
た部分を示す。該超音波振動子1 1、 aはケース3
8に第1支持部月39によって支持されている。垂直軸
34はリニアベアリング40a乃至40dにより支持さ
れており、該垂直軸34に前記超音波振動子1.1 a
がゴムローラー41によって圧着されている。
FIG. 4 shows a portion where the ultrasonic transducer 11a is pressed onto the vertical shaft 34. The ultrasonic transducer 1 1, a is case 3
8 and is supported by the first support part 39. The vertical shaft 34 is supported by linear bearings 40a to 40d, and the ultrasonic transducer 1.1a is attached to the vertical shaft 34.
is pressed by a rubber roller 41.

第5図は、前記第1ターンテーブル33に超音波振動子
11bを圧着した部分を示す。該超音波振動子11 b
は第2支持部月42によって前記第1ターンテーブル3
3の側面に圧着されている。
FIG. 5 shows a portion where the ultrasonic transducer 11b is crimped onto the first turntable 33. As shown in FIG. The ultrasonic transducer 11b
is connected to the first turntable 3 by the second support part 42.
It is crimped on the side of 3.

また、前記第2ターンテーブル35と超音波振動子11
cとの位置関係も同様になっている。
Further, the second turntable 35 and the ultrasonic vibrator 11
The positional relationship with c is also similar.

次に前記垂直軸34に圧着した前記超音波振動子1 1
、 aを例にとりその動作を説明する。該超音波振動子
11aに交流電圧を印加すると、振動振幅が数μm〜数
十μm程度の微小振幅の略楕円振動が励振される。その
結果、前記超音波振動子11aと前記垂直軸34との間
の摩擦力に起因する駆動力を受け、所定方向に該垂直軸
34が駆動される。従って、上述の測量機31には該垂
直軸34を直接直線駆動させることができる。その結果
、動力伝達機構が不要で小型、軽量化の測量機を実現で
きる。
Next, the ultrasonic transducer 1 1 crimped onto the vertical shaft 34
, a will be taken as an example to explain its operation. When an alternating current voltage is applied to the ultrasonic transducer 11a, approximately elliptical vibration with a very small vibration amplitude of several micrometers to several tens of micrometers is excited. As a result, the vertical shaft 34 is driven in a predetermined direction by receiving a driving force caused by the frictional force between the ultrasonic transducer 11a and the vertical shaft 34. Therefore, the above-mentioned surveying instrument 31 can directly drive the vertical shaft 34 linearly. As a result, it is possible to realize a compact and lightweight surveying instrument that does not require a power transmission mechanism.

さらに従来の電磁モータのような低周波振動が発生しな
いので測定精度の高い測量機を得ることができる。
Furthermore, since low frequency vibrations unlike conventional electromagnetic motors do not occur, a surveying instrument with high measurement accuracy can be obtained.

また、前記第1ターンテーブル及び前記第2ターンテー
ブルの動作原理も同様である。
Further, the operating principles of the first turntable and the second turntable are also the same.

また、本発明に用いられる圧電アクチュエータは従来の
電磁モータに比べ以下の利点がある。
Furthermore, the piezoelectric actuator used in the present invention has the following advantages over conventional electromagnetic motors.

1)巻線が不要であり構造が簡単であるため小型、軽量
化が可能である。
1) Since no winding is required and the structure is simple, it can be made smaller and lighter.

2)高エネルギー変換効率が得られ、例えばDCモータ
に比べ出力/体積比、出力/重量比は10倍以上になる
2) High energy conversion efficiency can be obtained; for example, the output/volume ratio and output/weight ratio are 10 times or more compared to a DC motor.

3)摩擦力を利用しているので応答性、位置制御性に優
れている。
3) Excellent responsiveness and position control as it utilizes frictional force.

4)磁気、電気ノイズを発生しない。4) Does not generate magnetic or electrical noise.

尚、上記実施例では圧電アクチュエータとして定在波振
動を発生する超音波振動子を用いたが、これに限定され
るものではなく、積層型圧電アクチュエータ、バイモル
フ形圧電アクチュエータ及び進行波型超音波モータ等種
々のアクチュエータが考えられる。
In the above embodiment, an ultrasonic vibrator that generates standing wave vibration is used as the piezoelectric actuator, but the present invention is not limited to this, and examples include a laminated piezoelectric actuator, a bimorph piezoelectric actuator, and a traveling wave ultrasonic motor. Various actuators can be considered.

また超音波振動子の形状を平板とする例について説明し
たが、これに限定されるものではなく、棒状、方形状、
円筒状、円環状、円板状など種々の形状か考えられる。
Furthermore, although an example in which the shape of the ultrasonic transducer is a flat plate has been described, the shape is not limited to this, and the shape is rod-like, rectangular, etc.
Various shapes can be considered, such as cylindrical, annular, and disk-like.

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が
可能である。
In addition, various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

[発明の効果] 以上詳述したことから明らかなように、本発明によれば
、測定精度の高い測量機が得られる。
[Effects of the Invention] As is clear from the detailed description above, according to the present invention, a surveying instrument with high measurement accuracy can be obtained.

さらに、駆動効率が高く、小型、軽量化が可能な測量機
が得られる。
Furthermore, a surveying instrument that has high drive efficiency and can be made smaller and lighter can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図から第5図までは本発明を具体化した実施例を示
すもので、第1図は本発明に用いる超音波振動子の上面
を示す図、第2図は本発明を適用する測量機の側面を示
す図、第3図は本発明を適用する測量機の上面を示す図
、第4図及び第5図0 は超音波振動子の圧着部を示す図、第6図は従来の測量
機の一実施例を示す図である。 図中、lla〜11cは超音波振動子、32は基板、3
3は第1ターンテーブル、35は第2ターンテーブル、
36はレーザー発射筒、37は望遠鏡である。
Figures 1 to 5 show embodiments embodying the present invention. Figure 1 is a diagram showing the top surface of an ultrasonic transducer used in the present invention, and Figure 2 is a surveying example to which the present invention is applied. 3 is a diagram showing the top surface of the surveying instrument to which the present invention is applied, FIGS. 4 and 5 are diagrams showing the crimping part of the ultrasonic transducer, and FIG. FIG. 1 is a diagram showing an example of a surveying instrument. In the figure, lla to 11c are ultrasonic transducers, 32 is a substrate, and 3
3 is the first turntable, 35 is the second turntable,
36 is a laser launcher, and 37 is a telescope.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、測量機を載置する板体であって水平性の調整機能を
有する基板と、 該基板に回転自在に載置されたターンテーブルと、該タ
ーンテーブルに載置され、水平方向あるいは上下方向に
鉛直移動または回転移動可能な望遠鏡及びレーザ発射筒
とを具備した測量機において、 駆動源に圧電アクチュエータを用いることを特徴とする
測量機。 2、請求項1記載の測量機において、 前記圧電アクチュエータとして略楕円振動を行う振動部
位を備えた機械共振器を含む超音波振動子を用いること
を特徴とする測量機。
[Claims] 1. A board on which a surveying instrument is placed and which has a horizontality adjustment function; a turntable rotatably placed on the board; and a turntable placed on the turntable. , a surveying instrument equipped with a telescope and a laser firing tube that can move vertically or rotationally in the horizontal direction or in the vertical direction, characterized in that a piezoelectric actuator is used as a drive source. 2. The surveying instrument according to claim 1, wherein the piezoelectric actuator is an ultrasonic vibrator including a mechanical resonator having a vibration portion that performs substantially elliptical vibration.
JP1276669A 1989-10-24 1989-10-24 Surveying machine Pending JPH03138512A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1276669A JPH03138512A (en) 1989-10-24 1989-10-24 Surveying machine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1276669A JPH03138512A (en) 1989-10-24 1989-10-24 Surveying machine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH03138512A true JPH03138512A (en) 1991-06-12

Family

ID=17572667

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP1276669A Pending JPH03138512A (en) 1989-10-24 1989-10-24 Surveying machine

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH03138512A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008506965A (en) * 2004-07-22 2008-03-06 ライカ ジオシステムズ アクチェンゲゼルシャフト Geodetic instrument with piezoelectric drive
JP2010190637A (en) * 2009-02-17 2010-09-02 Mitsutoyo Corp Attitude controller

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008506965A (en) * 2004-07-22 2008-03-06 ライカ ジオシステムズ アクチェンゲゼルシャフト Geodetic instrument with piezoelectric drive
US7999921B2 (en) * 2004-07-22 2011-08-16 Leica Geosystems Ag Geodesic measuring instrument with a piezo drive
JP2010190637A (en) * 2009-02-17 2010-09-02 Mitsutoyo Corp Attitude controller

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5039899A (en) Piezoelectric transducer
JPH07274552A (en) Linear motor
JP3179610B2 (en) Method of adjusting natural frequency of ultrasonic motor, ultrasonic motor, apparatus using ultrasonic motor, method of inspecting state of ultrasonic motor
JP4119903B2 (en) Flat plate piezoelectric ultrasonic motor
JPH07241090A (en) Ultrasonic motor
JPH07170768A (en) Ultrasonic motor
JPH03138512A (en) Surveying machine
JPH01264582A (en) Ultrasonic linear motor
JPS61221584A (en) Drive circuit of vibration wave motor
JPH02188169A (en) Ultrasonic motor
JP2000324865A (en) Vibrating motor and optical fiber switch
JP2874174B2 (en) Ultrasonic transducer and ultrasonic motor
JPS61221585A (en) Drive circuit of vibration wave motor
JPH03124275A (en) Actuator having two number of degrees of freedom in plane
JP2538027B2 (en) Planar ultrasonic actuator
JPH03261385A (en) Ultrasonic motor
JPH02254981A (en) Ultrasonic vibrator
JPH0336972A (en) Ultrasonic motor
JPH0345173A (en) Ultrasonic motor
JPH03145975A (en) Ultrasonic vibrator and ultrasonic motor
JPH0393483A (en) Ultrasonic motor
JPH0488889A (en) Driver for ultrasonic motor
JPH03118780A (en) Ultrasonic motor
JPS61262091A (en) Vibration wave motor
JP2543149B2 (en) Ultrasonic linear motor