特許 6560090 測量機の支柱構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6560090

(24)【登録日】2019年7月26日

(45)【発行日】2019年8月14日

(54)【発明の名称】測量機の支柱構造

(51)【国際特許分類】

   G01C 15/00 20060101AFI20190805BHJP

【ＦＩ】

   G01C15/00 105R

【請求項の数】2

【全頁数】7

(21)【出願番号】特願2015-196405(P2015-196405)

(22)【出願日】2015年10月2日

(65)【公開番号】特開2017-67710(P2017-67710A)

(43)【公開日】2017年4月6日

【審査請求日】2018年7月18日

(73)【特許権者】

【識別番号】000220343

【氏名又は名称】株式会社トプコン

(74)【代理人】

【識別番号】100087826

【弁理士】

【氏名又は名称】八木 秀人

(74)【代理人】

【識別番号】100168088

【弁理士】

【氏名又は名称】太田 悠

(72)【発明者】

【氏名】奥平 洋輔

【審査官】 八木 智規

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−１５６７７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平４−７９２０９（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２０１１−４７８１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００６／２１２３６（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｃ １５／００−１５／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

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、
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。

【請求項2】

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た請求項１に記載の測量機の支柱構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

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。

【背景技術】

【0002】

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。

【0003】

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。

【0004】

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。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００９−１０９４５８号公報

【特許文献2】特開２００９−１４３６８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

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。

【0007】

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。

【課題を解決するための手段】

【0008】

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。

【0009】

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。

【0010】

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。

【発明の効果】

【0011】

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。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】実施の形態に係る測量機の正面の縦断面図である。

【図2】図１の測量機の右側面の縦断面図である。

【図3】図１の支柱部の正面図である。

【図4】図１の支柱部の斜視図である。

【図5】実施の形態との比較例に係る支柱部の正面図である。

【図6】従来の支柱構造を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

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。

【0014】

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。

【0015】

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。

【0016】

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。

【0017】

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。

【0018】

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。

【0019】

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。

【0020】

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。

【0021】

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。

【0022】

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。

【0023】

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。

【0024】

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。

【0025】

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。

【0026】

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。

【0027】

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。

【0028】

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。

【符号の説明】

【0029】

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

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】