JPH11295069A - 測定装置用の懸架装置 - Google Patents
測定装置用の懸架装置Info
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- JPH11295069A JPH11295069A JP11065234A JP6523499A JPH11295069A JP H11295069 A JPH11295069 A JP H11295069A JP 11065234 A JP11065234 A JP 11065234A JP 6523499 A JP6523499 A JP 6523499A JP H11295069 A JPH11295069 A JP H11295069A
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Abstract
耐衝撃性に優れ、大量生産プロセスによって容易かつ経
済的に製造可能な懸架装置を提案する。 【解決手段】 本発明の懸架装置(16)は、測定シス
テム及び/又は光学系を支持するために少なくとも一つ
の水平軸線を中心として揺動可能に懸架された支持構体
(7)を含む測定装置(6)を対象としている。懸架装
置(16)は、薄肉ヒンジとして形成された少なくとも
1個の継手(21;40)を具えている。
Description
ための懸架装置に関するものであり、特に、測定システ
ム及び/又は光学系を支持すべく、少なくとも一本の水
平軸線を中心として揺動可能に配置された支持構体を含
む測定装置を対象とする懸架装置に係るものである。
力作用は計測機器に対して無視し得ない影響を及ぼして
いる。重力作用は、測定に付随する問題の解決に際して
直接又は間接的に議論されることが少なくない。このよ
うな重力作用に依存する測定装置としては、傾斜計、水
平測定器、加速度計、水準器等を列挙することができ
る。測定装置、ポインター装置、光学装置等について
は、水平及び/又は垂直方向での正確な調整が必要とさ
れる。特に、遠隔位置にマークを投射するための光学系
は、遠距離に亘る投射誤差を最小化すべき観点から、水
準器について厳格な要件が課されている。最近では、建
設及び住宅関連部門においても光学系を具える機器が使
用され、例えば、レーザービームによって遠隔位置にマ
ーキングを施すレーザーポインター装置が実用化されて
いる。この場合、レーザービームは、例えば装置内のビ
ームスプリッタにより、互いに直交する方向に向けられ
る2本又は3本のビームに分割される。その結果、装置
は直角の表示や水平及び/又は垂直方向でのマーキング
に使用することが可能となる。
は垂直方向でレーザービームを正確に投射可能とするた
め、従来よりビームの投射方向を手動で又は自動的に補
正するための種々の方法が既知である。その一つとし
て、装置ハウジング内に配置した光源用の固定プレート
及び光学系を、気泡管等の水準器と調整ねじにより水平
面内及び垂直面内で任意に手動調整することが可能であ
る。この解決法は構成が比較的複雑であり、手動調整に
労力を要すると共に十分な調整精度が期待できないこと
も稀ではない。水準器をサーボモータにより自動調整す
れば作業が簡略化され、優れた調整精度を実現すること
が可能である。しかし、この解決法は機械的・電気的に
コスト高であり、装置全体が高価なものとなる。さら
に、サーボ式水準装置は比較的広い設置スペースを必要
とするため、一般的には、もっぱら大型精密機械、例え
ば建設用の回転式レーザーポインター装置等に適用され
ている。
れているレーザーポインター装置は、少なくとも2本の
レーザービームを互いに直交する方向に投射する。この
装置は水平及び/又は垂直方向のマーキングを行い、あ
るいは直角を表示するために使用される。この装置を使
用すれば、例えば水平成分又は垂直成分を正確に調整/
制御することが可能である。この装置は、比較的コンパ
クトな構造を有しており、レーザービームを水平及び/
又は垂直方向で調整するための水準器が重力作用に依存
している。すなわち、レーザー光源と光学系がプラット
フォーム上に配置され、このプラットフォームは糸振子
と同様に装置ハウジングから懸架されたワイヤに固定さ
れる。プラットフォームにおける振子状の懸架装置は水
平面内で二自由度を有し、もっぱら重力作用によって装
置設置面の非平坦性を補正するものである。振子状に懸
架したプラットフォームの振動は、磁気的に減衰させ
る。例えば、プラットフォームに配置した磁性素子と、
装置ハウジング内でプラットフォームの近傍に設けた磁
石とを磁気ダンパーとして作用させるものである。ま
た、衝撃負荷に対して比較的脆弱なワイヤ懸架装置が損
傷するのを防止するため、装置ハウジング内のワイヤ懸
架点とプラットフォームの連結部分との間に少なくとも
1個のばね素子、例えばコイルばねを配置する。このば
ね素子は、装置に作用する衝撃力を緩和すると共にワイ
ヤ懸架装置の損傷の可能性を低減する。ばね素子は、ワ
イヤ懸架装置に対して直列に配置することができる。ば
ね素子は、ワイヤ懸架装置の代用とすることもできる。
エネルギ供給のために細い導電ワイヤを具え、このワイ
ヤを介してレーザー光源を装置ハウジング内の電源と接
続する。導電ワイヤは質量が比較的小さなものである
が、プラットフォームにおける振子状の懸架装置に極力
影響しないように配置される。しかし、ワイヤ懸架装置
の剛性と導電ワイヤの質量によりトルクが生じるために
プラットフォームの正確な水平及び垂直調整が妨げら
れ、その結果として生じる僅かな誤差は光学系によって
補正する必要が生じる。
し、揺動可能に支持された懸架装置の耐衝撃性を向上す
ることにある。特に、従来のワイヤ懸架に際して生じが
ちであった外乱振動を排除するものである。レーザー光
源及び光学系を担持するプラットフォームを支持する懸
架装置を改良することにより、懸架装置に対して導電ワ
イヤが及ぼすトルク作用を低減可能とする。さらに、懸
架装置は容易かつ経済的に製造可能とする。
は、請求項1に記載された事項を特徴とするものであ
る。すなわち、本発明による懸架装置は、測定システム
及び/又は光学系を支持すべく、少なくとも一つの水平
軸線を中心として揺動可能に懸架された支持構体を含む
測定装置を対象としており、薄肉ヒンジとして形成され
た少なくとも1個の継手を具えることを特徴とする。薄
肉ヒンジは、衝撃的負荷に対する水平方向の可撓性によ
り、断面で殆ど点状かつ弾性振子状とするワイヤ懸架又
はファイバー懸架よりも強度を向上することが可能であ
る。継手を薄肉ヒンジとして形成することにより継手に
は曲げ領域が生じ、この曲げ領域は狭い長手方向領域で
水平方向に延在する曲げ軸線を特徴とするものである。
使用材料についても、ワイヤまたは糸を用いた懸架装置
と対比して選択範囲が拡大する。比較的大きな強度とす
るならば、薄肉ヒンジは優れた屈曲性と低い剛性を有す
る。薄肉ヒンジの素材や幾何学的配置形態を適切に選択
することにより、十分な強度を有する実質的に復元力の
ないヒンジ継手が実現される。
置設計に応じてある程度の振動減衰も達成可能となり、
例えば追加的な磁気減衰手段を小型化することができ
る。薄肉ヒンジの製造技術がコスト的に有利であること
は実証済みである。懸架装置における継手は事前に製造
しておくことができ、懸架ワイヤの取付け段階で製造す
る必要はない。継手を取付ける質に応じて、継手におけ
る不撓性は様々に異なる。ヒンジ継手は既成の構造部材
であるため、極めて容易に装置に組み込むことができ
る。特に、完全に自動化された組立工程にも適当であ
り、本発明による水準器を搭載した装置の製造コスト及
び取付け費用をさらに低減することが可能である。
にゴム状弾性を有する材料から構成する。特に、懸架装
置の大量生産に適した有利な実施形態において、薄肉ヒ
ンジは、熱可塑性のプラスチック材料又は複合プラスチ
ック材料、好適にはゴム状弾性を有する複合プラスチッ
ク材料から構成する。例えば、この種のブラスチック
は、ポリオレフィン、ポリプロピトラック、ポリビニル
化合物等の重合体、ポリアミド等の重縮合体及び/又は
それらの共重合体とすることができる。継手領域におい
て、熱可塑性プラスチック材料又はゴム状弾性を有する
複合プラスチック材料からなる薄肉ヒンジは、約5μm
〜約400μmの肉厚を有する。この種のプラスチック
製薄肉ヒンジにおける継手領域の長手方向距離は3mm
未満とする。
ることが可能であるが、複数部分からなる構成として薄
肉ヒンジを形成することも可能である。この場合、肉厚
の薄い帯状部分を、継手領域の両側において懸架用又は
結合用領域としての同種又は異種材料部分で包囲する構
成とすることができる。
動可能に懸架した支持構体上に配置された各種装置に対
する電力供給用及び/又は信号伝達用の導体又は導電ワ
イヤを薄肉ヒンジに設ける。このような導体又は導電ワ
イヤを薄肉ヒンジと一体化することにより、従来装置に
おいて別体の導電ワイヤが水準機能に及ぼしていたトル
ク作用の影響が排除される。これにより、例えば光学系
の場合における高価な嵩む補正装置が不要となる。
ンジを具え、それらの継手領域を互いに90゜の角度で
オフセットさせて配置するのが有利である。この懸架装
置の実施形態においては、薄肉ヒンジが自在継手状に相
互結合され、直列に配置した薄肉ヒンジによって両水平
軸線周りでの揺動が可能となる。2個の薄肉ヒンジは同
一形状に成形した別体のヒンジとし、互いに90゜の角
度でオフセットさせた配置として差込み固定可能とする
ことができる。本発明の別の実施形態において、両薄肉
ヒンジを一体成形することも可能である。
懸架装置が直列に配置された少なくとも2個のフレーム
構体を具え、これらのフレーム構体は薄肉ヒンジを介し
て相互に可撓性をもたせて結合する。フレーム構体はハ
ウジング内で良好に固定可能であり、支持構体のために
比較的広い面積での結合が可能となる。さらに、フレー
ム構体は垂直方向で開放して形成され、例えば、揺動可
能に懸架した支持構体上に配置した測定システム及び/
又は光学系にアクセスするためのスペースが確保され
る。
のフレーム構体を直列に配置し、隣接する各2個のフレ
ーム構体を薄肉ヒンジを介して相互に可撓性をもたせて
結合する。第1およと第2のフレーム構体の結合部は、
第2および第3のフレーム構体の結合部に対して、90
゜の角度でオフセット配置する。相互に可撓性をもたせ
て結合したフレーム構体は、射出成形により製造するの
が好適なプラスチックの一体成形品とするのが有利であ
る。
力の作用が無視できない各種の用途に適用可能である。
水準器の場合、本体及び測定装置を所望の精度範囲内で
調整するために、重力作用を十分に活用する。本発明に
よる懸架装置は、例えば、揺動可能に懸架した支持構体
上にレーザー光源およびビームスプリッタを担持して水
平及び/又は垂直方向に調整するための水準器に適用す
ることが可能である。また、互いに直角に延在する少な
くとも2本のレーザービームを放出し、例えば、構造部
材を正確に水平及び/又は垂直方向に位置決めするため
にマーキングを施し又は直角を表示する多軸レーザーポ
インター装置に適用することが可能である。
ついて更に具体的に説明する。例示として、本発明によ
る揺動式懸架装置を、重力作用の影響が及ぼされる測定
装置として多軸レーザーポインター装置の光学系を支持
する場合について説明する。
けるハウジング1の内部構造を示すものである。ハウジ
ング1のカバー2と少なくとも1個の側壁3は、互いに
直交する方向に向けられたレーザービームを透過させる
ための窓4,5を有する。レーザービームは光源11、
一般的にはレーザーダイオードにより発生され、コリメ
ータ光学系12を通過した後にビームスプリッタ13に
より任意数のビームに分割される。窓4,5に配置され
た光学系14,15は、ビームを集束させるものであ
る。レーザーダイオード11、コリメータ光学系12お
よびビームスプリッタ13は、水準器6としてのプラッ
トフォーム7上に配置される。プラットフォーム7は、
ハウジング1のカバー2から揺動可能に懸架されてい
る。すなわち、プラットフォーム7はストラット17を
介して懸架装置16と結合し、この懸架装置16は互い
に90゜の角度でオフセット配置された1対の継手領域
を有する。ハウジング1に対して揺動可能に懸架された
水準器6は、設置面の非平坦性を補正する。緩衝装置8
により水準器6の振動を確実に減衰させ、放射されたレ
ーザービームの基準位置を中心とする振動を阻止する。
緩衝装置8として、例えば磁性素子9をプラットフォー
ム7の下側に配置する。この磁性素子9は、ハウジング
1の底面に配置した永久磁石10と協働させて磁気ダン
パーを構成する。
ネルギ源(通常はバッテリー又は蓄電池)からエネルギ
が供給される。図1に示すように、懸架装置16には導
体18が組込まれている。導体18は、ハウジング1の
カバー領域でエネルギ源と接続されている。懸架装置1
6とプラットフォーム7におけるストラット17との結
合領域で、レーザーダイオード11には導電ワイヤ19
が接続されている。懸架装置16に組込まれた導体18
は、分離した導線ワイヤを使用する場合に導電ワイヤの
トルク作用が水準測量に及ぼしかねない影響を排除す
る。導体18を介してレーザーダイオード11に接続さ
れた導線19は、水準器6における一体化された構成部
分を形成するものであり、重力作用による水準測量に際
して揺動運動には実質的に影響を及ぼさない。
図である。ここに示したカルダン式懸架装置20は、例
えば2個の薄肉ヒンジ21,22を直列に配置してなる
ものである。これらの薄肉ヒンジ21,22は、互いに
90゜の角度でオフセット配置された継手領域23を有
する。薄肉ヒンジ21,22の継手領域23では、肉厚
tが約5μm〜約400μm、長手方向距離lが約3m
m以下とされている。言うまでもなく、V字形状の刻み
目として帯状材料に形成された継手領域において、ヒン
ジ継手は水平方向に延在する曲げ軸を有し、この軸は所
定の断面積を有する。
えば、結合突部26と差込孔27を有する結合部24,
25を配置する。互いに90゜の角度でオフセット配置
された1対の継手領域23を有するカルダン継手は、例
えば、射出成形によって一体成形することが可能であ
る。図示の実施形態において、懸架装置は複数部分から
構成され、同一形状に形成した1対の薄肉ヒンジを有す
る。これらの薄肉ヒンジは、互いに90゜の角度でオフ
セット配置され、適宜の結合手段を介して相互に結合さ
れる。薄肉ヒンジ21,22は、例えば、射出成形によ
って製造することができる。上側薄肉ヒンジ21の上端
部に設けた結合突部26は、懸架装置16をハウジング
カバー2に固定するものであり、そのためにカバー2に
は対応する差込孔が設けられている。下側薄肉ヒンジ2
2の下端部に設けた差込孔27は、ストラット17の結
合部28から突出する結合突部29を連結させるための
ものである。
に一体化されている。導体18を結合領域26,27に
延在させることにより、各薄肉ヒンジ21,22の機械
的結合に際して電気的接続も達成される。ハウジングカ
バー2における対応する差込孔に結合突部26を差し込
む際に、エネルギ源への接続が達成される。レーザーダ
イオード11には、導線19を介してエネルギが供給さ
れる。さらに、結合突部29も接続端子を具え、この接
続端子により下側薄肉ヒンジ22の差込孔27に結合突
部29を差し込む際に電気的接続が達成される。詳細な
説明は省略するが、結合突部29と導線19との接続部
分は、結合部28に埋設されている。
ダン継手30を示している。カルダン継手30は、例え
ば、環状に形成した3個のフレーム構体31,32,3
3を有する。各2個の隣接するフレーム構体31,3
2;32,33は、薄肉ヒンジ34,35を介して相互
に可撓性をもたせて結合する。薄肉ヒンジ34,35
は、継手が互いに90゜の角度でオフセットされるよう
に配置する。最上側フレーム構体32の上面からは例え
ば結合突部36が突出し、この結合突部36は対応して
形成された差込孔においてハウジングカバー2に結合可
能とされている。最下側フレーム構体33の下面には結
合部(図示せず)が設けられている。この結合部は、プ
ラットフォームにおけるストラット接続部分に設けられ
た結合部に対応する。結合部は、例えば下側のフレーム
構体の下方に突出する結合突部とすることも可能であ
り、この結合突部は対応する差込孔に結合可能とされ
る。この実施形態に係るカルダン継手30は、機能的に
は図1及び図2に示した懸架装置16に完全に対応する
ものである。
である。薄肉ヒンジ40は帯状部分41を含む複数部分
から構成されている。この帯状部分41の両端は、同種
又は異種の材料部分42,43によって包囲される。帯
状部分は、約5μm〜約400μmの肉厚を有し、継手
領域を形成する。継手領域の長さは、ゴム状弾性を有す
る熱可塑性プラスチック材料の場合、通常は約3mm以
下である。材料がゴムの場合、継手領域の長さは例えば
約8mm以下とする。材料部分42,43は、ハウジン
グ、別の薄肉ヒンジ又はプラットフォームとの結合部を
構成する。例えば、上方の材料部分に結合突部44を、
下方の材料部分には差込孔45を具える構成とすること
が可能である。
る継手を具える点で構造が簡単であり、大量生産プロセ
スによって製造可能である。薄肉ヒンジは、半製品とし
て完成され、挿入して組み立てるだけで使用可能とな
る。その際、薄肉ヒンジは、特に熱可塑性プラスチック
とする単一材料又は複合プラスチック材料又は所望の物
性を有するプラスチック及び金属箔の複合材料から製造
するのが有利である。取付け工程は、薄肉ヒンジ及び特
に結合部の基礎的配置によって大幅に容易化される。継
手領域が既に完成されているため、懸架装置の取付け時
に製造する必要はない。薄肉ヒンジの材料としては、ポ
リオレフィン、ポリプロピトラック、ポリビニル化合物
等の重合体、ポリアミド等の重縮合体及び/又はそれら
の共重合体が好適である。
ハウジング内部を示す略図である。
示す略図である。
装置を示す略図である。
の薄肉ヒンジを示す略図である。
Claims (10)
- 【請求項1】 測定システム及び/又は光学系を支持す
べく、少なくとも一つの水平軸線を中心として揺動可能
に懸架された支持構体(7)を含む測定装置(6)を対
象とする懸架装置(16)であって、薄肉ヒンジとして
形成された少なくとも1個の継手(21;40)を具え
ることを特徴とする懸架装置。 - 【請求項2】 請求項1記載の懸架装置において、前記
薄肉ヒンジ(21;40)は、熱可塑性のプラスチック
材料又は複合プラスチック材料、好適にはゴム状弾性を
有する複合プラスチック材料からなり、その継手領域
(23;41)で肉厚(t)が約5μm〜約400μ
m、長手方向寸法(l)が約3mm未満であることを特
徴とする懸架装置。 - 【請求項3】 請求項1又は2に記載の懸架装置におい
て、前記薄肉ヒンジ(40)が複数部分から構成され、
その際に肉厚(t)の薄い帯状部分(41)が継手領域
の両側において懸架用又は結合用領域としての同種又は
異種材料部分(42,43)で包囲されていることを特
徴とする懸架装置。 - 【請求項4】 請求項1〜3の何れか一項に記載の懸架
装置において、前記薄肉ヒンジ(21)は、前記支持構
体(7)上に配置した測定システムに対する電力供給用
及び/又は信号伝達用の導体(18)を具えることを特
徴とする懸架装置。 - 【請求項5】 請求項1〜4の何れか一項に記載の懸架
装置において、2個の薄肉ヒンジ(21,22)が直列
接続され、これら薄肉ヒンジの継手領域(23)が互い
に90゜のオフセット配置とされていることを特徴とす
る懸架装置。 - 【請求項6】 請求項5記載の懸架装置において、直列
接続された2個の薄肉ヒンジが、互いに一体的に成形さ
れていることを特徴とする懸架装置。 - 【請求項7】 請求項1又は2に記載の懸架装置におい
て、少なくとも2個のフレーム構体(31,32,3
3)が直列接続され、該構体は少なくとも1個の薄肉ヒ
ンジ(34,35)を介して互いに可撓性をもって結合
されていることを特徴とする懸架装置。 - 【請求項8】 請求項7記載の懸架装置において、3個
のフレーム構体(31,32,33)が直列接続され、
互いに隣接する1対のフレーム構体(31,32;3
2,33)が薄肉ヒンジ(34,35)を介して相互に
可撓性をもって結合されており、第1及び第2のフレー
ム構体(31,32)の間の結合部(34)が、第2及
び第3のフレーム構体(32,33)の間の結合部(3
5)に対して90゜のオフセット配置されていることを
特徴とする懸架装置。 - 【請求項9】 請求項7又は8に記載の懸架装置におい
て、互いに可撓性をもって結合されたフレーム構体(3
1,32,33)がプラスチック材料から成形され、好
適には射出成形されていることを特徴とする懸架装置。 - 【請求項10】 請求項1〜9の何れか一項に記載の懸
架装置であって、互いに直交する方向に少なくとも2本
のレーザービームを放射する多軸レーザーポインター装
置における水準器の一部を構成し、前記支持構体(7)
上にはレーザー光源(11)及びビームスプリッタ(1
3)が支持されていることを特徴とする懸架装置。
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