JPH0526667A - 鉛直測定機構制動装置を有する測量器及び角度計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 測量器及び角度計の鉛直測定機構を制動する
ことによって正確な鉛直及び水平をすばやく、かつ容易
に得ることを目的とする。 【構成】 測量器及び角度計の鉛直測定機構及びその周
辺部の対応する位置に磁石部又は磁石部及び磁性体部と
対をなすコイルを設置することにより、鉛直測定機構の
動きを磁石部とコイルによって検知すると共に、これに
よって生じた電圧によりコイルを駆動させて対応する磁
石部あるいは磁性体部と共働させながら鉛直測定機構を
すばやく、かつ容易に制動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は測量器及び角度計に関す
る。更に詳しくは磁石部又は磁石部及び磁性体部と対を
なすコイルを鉛直測定機構及び該鉛直測定機構の周辺部
の対応する位置に設置すると共に該コイルにより鉛直測
定機構の制動を行うことを特徴とする測量器及び角度計
に関する。

【０００２】

【従来の技術】測量器及び角度計に於て、従来から正確
な鉛直あるいは水平を得ることは非常に重要なことであ
り、それを得るために種々な方法が用いられてきた。即
ち正確な鉛直が得られればそこから正確な水平や角度が
得られるので古くから用いられている氣泡管や最近用い
られるようになったオートレベルやレーザー鉛直器など
いろいろな方法が広く使用されてきた。

【０００３】最近広く用いられるこれらの方法は、重力
と直交する面内で各々直交する軸の回りに回転自由度を
もたせたジンバル機構や細い糸で光学系を吊り下げる機
構あるいはヤジロベエ的なバランス保持機構などの構造
に依存している。

【０００４】しかし、これらの機構は原理的に振動する
ことから逃げることはできず、その傾向は鉛直軸に対す
る感度を上げれば上げるほど強くなり、その結果、像、
輝点及び光軸の搖れが生じる。これに対応するために制
動装置の設置が必要不可欠であり、オイルダンプ、エア
ダンプあるいは電磁ダンプをその代表例とする種々の制
動装置が考案され実用に供されている。

【０００５】これらのうち、オイルダンプでは油面下に
沈めた物体の粘性抵抗を利用する方式で、制動する鉛直
測定機構と接触していなければならないため運搬に問題
を有する。

【０００６】またエアダンプでは、非常に狭い隙間にあ
る空気の粘性抵抗を利用する方式で、制動力が弱く軽量
の物体にしか適用できない上、隙間の許容差が少ないの
で氣泡管で水準をとってからでなくては使用できないと
いう欠点を持っている。

【０００７】次に電磁ダンプは、磁界中に低抵抗金属体
を設置しそれが運動する時の渦電流損で制動するが、こ
の方式も強い磁界が必要なためエアダンプほどではない
が磁界の間を狭くしなければならず、氣泡管によりあら
かじめ水準をとる作業を省く事ができないばかりか、重
量物には制動をかけることはかなり困難である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明者はこのような
従来技術の欠点を解消し、取扱いに便利で調整にも手軽
であり、かつ設計上も特別な制約を受けずに、しかも測
量器の鉛直測定機構を短時間に精度良く制動する方法を
開発すべく鋭意検討の結果本発明を完成するに至った。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、測量器
及び角度計の鉛直測定機構に適当な磁石部や磁性体部あ
るいはコイルを設け、該鉛直測定装置の周辺部の磁石部
や磁性体部あるいはコイルに対応する位置に、鉛直測定
装置に磁石部及び磁性体部を使用する場合はコイルを設
置し、鉛直測定装置にコイルを使用する場合には磁石部
あるいは磁石部及び磁性体部を設置して、鉛直測定機構
の動きによってコイル内に発生する電圧を検出し、その
電圧に対応する電圧をコイルにかけることにより鉛直測
定装置を短時間に精度良く、しかも手軽に制動すること
にある。

【００１０】

【実施例】次に本発明を実施例により説明するが、本発
明はこれにより何等影響を受けるものではない。

【００１１】本発明に係わる制動方式を一次元モデルに
使用した例を図１に示す。この例で使用される鉛直測定
装置はその先端部に磁石部２として永久磁石を有する振
子１であり、紙面に平行に自由に回転する支点３から重
力方向に吊りさげられている。この永久磁石の磁界の向
きは紙面と平行で振子１に対して垂直である。この永久
磁石と対応する位置に、その磁界の向いている方向に検
知コイル４と駆動コイル５をそれぞれ１つづつ設ける。

【００１２】今、振子１が動こうとするとその速度に比
例して検知コイル４に電圧が発生する。この電圧は振子
１の動きにより磁石部２としての永久磁石が動くことに
よりひきおこされたものであるが、それを増幅器６に加
えて増幅し、この増幅された電圧を駆動コイル５に加え
る。

【００１３】この場合、駆動コイル５は検知コイル４に
よって生じた電圧の極性を変えずに増幅されたときに、
振子１の運動方向と反対の力を磁石部２としての永久磁
石に及ぼすように接続されている。

【００１４】したがって、支点３の属する面７が傾いた
場合、振子１は重力に引かれて移動しようとするが、そ
の動きにより検知コイル４に生じた電圧が増幅されて駆
動コイル５を駆動して、振子１の移動を引き止めようと
するため、ゆっくりとその平衡点に向かって動かして行
き、振動するようなことはなく、静止した後も強力な制
動をかけることができる。

【００１５】この状態は振子１内に磁石部２の代わりに
コイルを組み込み、その周辺部の対応する位置に永久磁
石を配した場合でもまったく同様である。

【００１６】次に本発明に係わる制動方式をレーザー鉛
直器に応用した例を図２に示す。この例では中央のジン
バル機構８の外周部に４個の磁石部９、１０、１１およ
び１２とそれに対応する位置に４個のコイル１３、１
４、１５および１６が設置される。この場合コイル１３
および１４、コイル１５及び１６が対になっており、互
いに直交しており動作の干渉はない。コイル１３及び１
５が検知コイルとして、コイル１４及び１６が駆動コイ
ルとしてそれぞれ作用する。また構成する磁石部９、１
０、１１及び１２の極性とコイル１３、１４、１５及び
１６の接続は図１に示す実施例で述べた通りである。こ
の鉛直器ではジンバル機構の上部にレーザーが吊り下げ
られており、この実施例を実施することによりレーザー
光の届く範囲で精度の高い垂線を容易に得ることができ
る。

【００１７】更に図３には鉛直測定機構に磁性体部を使
用した場合の実施例を示す。この例では鉛直測定機構１
８に磁石部１９として永久磁石が、磁性体部２０、２１
として焼きなまし鉄部を設け、その周辺部の磁石部１９
に対応する位置に検知コイル２２と磁性体部２０、２１
に対応する位置に駆動コイル２３、２４を設置する。検
出コイル２２には増幅器２５が接続され、該増幅器２５
の出力はダイオード等を使用した整流器２６、２７を経
て駆動コイル２３、２４に伝達される。今鉛直測定機構
１８が左側、つまり検知コイル２２側に動いて正の電圧
が発生すると増幅器２５もこれを受けて正の出力を整流
器２６、２７に付加するが、ダイオードの働きによって
増幅器２５の出力は駆動コイル２３には伝達されず、整
流器２７を通って駆動コイル２４を駆動させて鉛直測定
機構１８を制動する。逆に鉛直測定機構１８が右側、つ
まり検知コイルのない方に動いた場合は、今度は負の電
圧が発生して増幅器２５の負の出力は整流器２６を通っ
て駆動コイル２３にだけ伝達され鉛直測定機構１８を制
動する。したがってこの場合でも非常に効率よく制動す
ることができる。又反磁性体を使用した場合には、ダイ
オードの向きを逆にしておけば全く同様に効率よく制動
することが可能である。このように本発明に係わる制動
方法には磁性体部も使用できるのでこの実施例の増幅器
と整流器の関係をそのまま使用することにより、前実施
例のジンバル機構のコイル１４及び１６に対応する磁石
部１０及び１２をこの実施例のように磁性体部に変更し
ても同様な効果が得られる。

【００１８】本発明に使用する駆動コイルの駆動方法に
は前述した実施例に開示されているような検知用コイル
の電圧をそのまま増幅して使用するいわゆるアナログ型
の他に検知した電圧をコンパレーターを用いてパルス波
に変換しこのパルス波によって駆動用コイルを駆動させ
るパルス駆動型及び負性インピーダンス回路を用いる負
性インピーダンス駆動型等が適している。

【００１９】パルス駆動型の一例を図４に示す。この場
合は検知コイル２８で電圧を検出し、それを２個のコン
パレーター２９、３０に入力してしきい値とし、該コン
パレーターのもう一方の入力には三角波３１が入力され
ている。駆動コイル３２は通常両端に全く同じ電圧波形
を与えられており、発生する磁界は０である。検知コイ
ル２８に電圧が発生するとそれが上下のコンパレーター
のしきい値をそれぞれ反対方向に動かすため上下のデュ
ーティ比が増減して駆動コイル３２に駆動力が発生する
原理を利用するものである。

【００２０】負性インピーダンス駆動型の例を図５に示
す。この場合コイル３３に該コイルのインピーダンス
（ＺＬ）を打ち消すような負性インピーダンス（−Ｚ
Ｌ）を持った回路３４を接続すると、該回路３４の出力
によってコイルのインピーダンスが０となり、逆起電力
により流れる電流は大きくなり大きな制動力が発生す
る。この場合今まで述べたアナログ型やパルス駆動型と
は異なり、検知コイルと駆動コイルを各々別々に設置す
ることなく、１個のコイルで検知及び駆動の両方をこな
すことができる。

【００２１】このように本発明に係わる制動方法には以
上述べたアナログ型、パルス駆動型及び負性インピーダ
ンス駆動型が適しており、又磁性体には鉄、ニッケル、
コバルト等種々なものが使用できるが残留磁束が小さい
もの、例えば焼きなまし鉄などが適している。

【００２２】

【発明の効果】このように本発明に係わる測量器及び角
度計は振子やジンバル機構のような鉛直測定装置とコイ
ルの間を大きくとって傾きの許容度を大きくしてもコイ
ルの巻数を必要なだけ増加させるか、同軸複数配置や電
源の強化により更に電流を流すなどの処置で対応でき
る。又、磁束密度はそのままで磁石部や磁性体部の面積
を大きくして、それにともなってコイルの径も大きくす
ると駆動力は面積に比例して大きくすることができる。
したがって電源さえ強力であればかなりの重量物でも制
動できる。またエアギャップや磁界ギャップの設定の困
難さ及び振子等の鉛直測定装置が軽量である場合の鉛直
精度の調整の難しさ等の従来技術の有していた種々の問
題点を解決することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を振子を鉛直測定装置として使用する測
量器に実施した実施例を示した説明図である。

【図２】本発明をジンバル機構を使用したレーザー鉛直
器に実施した実施例を示した説明図である。

【図３】磁性体部を使用した本発明の実施例を示す説明
図である。

【図４】本発明に使用されるパルス駆動型回路の一例を
示す説明図である。

【図５】本発明に使用される負性インピーダンス駆動型
回路の概要説明図である。

【符号の説明】

１ 振子 ２ 永久磁石 ３ 支点 ４ 検知コイル ５ 駆動コイル ６ 増幅器 ７ 支点３の属する面 ８ ジンバル機構 ９ 磁石部 １０ 磁石部 １１ 磁石部 １２ 磁石部 １３ コイル １４ コイル １５ コイル １６ コイル １７ レーザー光 １８ 鉛直測定機構 １９ 磁石部 ２０ 磁性体部 ２１ 磁性体部 ２２ 検知コイル ２３ 駆動コイル ２４ 駆動コイル ２５ 増幅器 ２６ 整流器 ２７ 整流器 ２８ 検知コイル ２９ コンパレーター ３０ コンパレーター ３１ 三角波 ３２ 駆動コイル ３３ コイル ３４ 回路

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】磁石部又は磁石部及び磁性体部と対をなす
   コイルを鉛直測定機構及び該鉛直測定機構の周辺部の対
   応する位置に設置すると共に該コイルにより鉛直測定機
   構の制動を行うことを特徴とする測量器及び角度計。