(57)【要約】【課題】温度変化による測角誤差の少ない測量機を提供する。【解決手段】視準望遠鏡（１１）と、視準望遠鏡の筐体２１に嵌通する、前記筐体の材料と熱膨張係数の異なる材料を用いた円柱形状の水平軸（１２）と、筐体を水平軸に締結するボルト（２３）とを備える測量機において、水平軸（１２）は、該水平軸の円周方向に１８０度未満に離間して設けられた二箇所の前記ボルト締結部（２８）の間にDカット面（２９）を有する測量機（１０）を提供する。Dカット面（２９）が形成されることで、水平軸（１２）はＤカット面の二箇所の端部（３２）で筐体（２１）と接触し、温度変化による膨張／収縮の前後でも筐体（２１）と水平軸（１２）との相対的な位置関係が安定し、均一な膨張を促し、円周方向の位置関係のずれを抑制できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
視準望遠鏡と、
前記視準望遠鏡の筐体に嵌通する、前記筐体の材料と熱膨張係数の異なる材料から構成される円柱形状の水平軸と、
前記筐体を前記水平軸に締結するボルトと、
を備える測量機において、
前記水平軸は、該水平軸の円周方向に１８０度未満に離間して設けられた二箇所の前記ボルト締結部の間にDカット面を有する、
ことを特徴とする測量機。
【請求項２】
前記Dカット面は、前記水平軸の軸方向に離間して二箇所に設けられた前記ボルト締結部のうちのいずれか一方にのみ設けられる、
ことを特徴とする請求項１に記載の測量機。
【請求項３】
前記水平軸は、前記軸方向に離間した二箇所のボルト締結部の間に、前記水平軸の軸径よりも径の小さな段差部が形成されている、
ことを特徴とする請求項２に記載の測量機。
【請求項４】
前記ボルトは、該ボルトの側面が前記筐体に接触しないよう、前記筐体に設けられた前記ボルト用貫通孔の略中央で前記水平軸に締結される、
ことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の測量機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は温度変化による測角誤差の少ない測量機に関する。
【背景技術】
【０００２】
測量機は使用環境の温度範囲が広く、常温と比較して熱中寒中でも測定誤差が少ないことが求められる。例えば、特許文献１では、視準望遠鏡の往復回動させるときの水平軸の移動が生じにくく、かつ広い温度範囲でかじりが少ない軸受機構が公開されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１４１４５８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１では視準望遠鏡と水平軸は一体であることが前提となっている。実際には異なる材料で構成される水平軸と視準望遠鏡は、温度変化により円周方向の位置関係に微妙なずれが発生してしまう。円周方向のずれは測角の誤差となるため、この温度変化による円周方向のずれを抑えた測量機が望まれる。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みて、温度変化による円周方向のずれ、即ち測角誤差の少ない測量機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】
【０００６】
上記問題を解決するため、本開示の測量機は、視準望遠鏡と、前記視準望遠鏡の筐体に嵌通する、前記筐体の材料と熱膨張係数の異なる材料から構成される円柱形状の水平軸と、前記筐体を前記水平軸に締結するボルトとを備える測量機において、前記水平軸は、該水平軸の円周方向に１８０度未満に離間して設けられた二箇所の前記ボルト締結部の間にＤカット面を有するよう構成した。
【０００７】
この態様によれば、Ｄカット面が形成されることで、筐体は高温でもＤカット面の端部の二箇所で水平軸と接触し、安定した状態で膨張するため、円周方向のずれを抑えることができる。
【０００８】
好ましくは、前記Dカット面は、前記水平軸の軸方向に離間して二箇所に設けられた前記ボルト締結部のうちのいずれか一方にのみ設けられるものとする。この態様によれば、水平軸と筐体は、Ｄカット面の端部で二箇所、その他で一箇所の合計三箇所で安定して接触するため、熱膨張前後でも位置関係が安定する。
【０００９】
好ましくは、前記水平軸は、前記軸方向に離間した二箇所のボルト締結部の間に、前記水平軸の軸径よりも径の小さな段差部が形成されているものとする。この態様によれば、離れた三点で接触するため、安定性が高い。
【００１０】
好ましくは、前記ボルトは、該ボルトの側面が前記筐体に接触しないよう、前記筐体に設けられたボルト用貫通孔の略中央で前記水平軸に締結されるものとする。この態様によれば、温度変化による熱膨張によって筐体がボルト側面にあたり円周方向に移動することを防ぐことができる。
【発明の効果】
【００１１】
本開示の構成によれば、温度変化による測角誤差の少ない測量機を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る測量機（光波測距機１０）の全体を示す斜視図である。
【図２】上カバーをはずした状態の視準望遠鏡の斜視図であり、（A）が斜視図、（B）が平面図である。
【図３】水平軸１２を示し、（A）が斜視図、（B）が右側面図、（C）が正面図、（D）が図３（C）のIII(D)-III（D）線に沿った断面図である。
【図４】本実施形態の作用効果を説明するための説明図であり、図２（B）のIV-IV線の端面図である。（A）は常温中での平常状態を、（B）は高温中での熱膨張状態を、（C）は低温中での収縮状態をそれぞれ示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係る測量機の好ましい実施形態を図面に従って説明する。実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述される全ての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。
【００１４】
図１は、本発明に係る測量機として光波測距機１０（トータルステーション）を示している。視準望遠鏡１１の外殻である筐体２１には、その光軸に直交した水平軸１２が嵌通している。光波測距機１０の枠体２２には、この水平軸１２を回転自在に支持したすべり軸受２０が固定されている。筐体２１から左右に突き出る水平軸の一方には、スリット円板１４が固定されており、光波測距機１０の枠体２２にはこのスリット円板１４を構成部品とするエンコーダ（図示せず）が設置されている。枠体２２には、スリット円板１４を挟んで、エンコーダを構成する発光素子と受光素子が固定されており、発光素子の光がスリット円板１４を透過した後、受光素子で受光される。この光は回転角度の現在地を示す信号であり、エンコーダにより水平軸１２の回転角度の現在地、即ち視準望遠鏡１１の回転角度が測定される。これらの測角技術は周知である。
【００１５】
図２は上カバーを外した状態の視準望遠鏡１１であり、（A）が斜視図、（B）が平面図である。図３は水平軸１２であり、（A）が斜視図、（B）が右側面図、（C）が正面図、（D）が図３（C）のIII(D)-III（D）線に沿った断面図である。
【００１６】
筐体２１は、視準望遠鏡１１の内殻レンズの保持本体であり、内部機構を固定して外形を形作るフレームである。筐体２１は水平方向に貫通する断面形状円形の軸孔２４を有し、この軸孔２４に嵌通する水平軸１２にボルト２３で固定されて一体化している。筐体２１はアルミニウム合金をダイキャストにより形成したアルミダイキャスト品である。
【００１７】
水平軸１２は全体として円柱形状を呈し、筐体２１とは熱膨張係数が異なる金属材料、例えば金属構造用炭素鋼（ＳＣ材）から構成されている。水平軸１２の中央部には、水平軸１２の中心軸と直交し、前方に向かって拡径して前後方向に貫通する孔２６が形成されている。この孔２６に視準望遠鏡１１の鏡筒が固定される。孔２６の中心軸は視準望遠鏡１１の光軸と一致し、視準望遠鏡１１を覗いたときの光路となる。孔２６に直交して設けられている横穴３４は、水平軸１２と枠体２２に固定されているスリップリングに繋がる、ケーブルが通るための孔である。
【００１８】
孔２６を挟むようにして左右に二箇所、円周方向全周にわたって帯状に伸びる帯部２７が形成されている。帯部２７は他部よりも径が大きく、帯部２７の間にある相対的に径の小さな段差部２５に孔２６は形成されている。
【００１９】
帯部２７にはボルト２３が螺合するネジ孔２８が、それぞれ円周方向同一箇所に二箇所ずつ、合計四箇所設けられている。本実施形態では、ネジ孔２８は円周方向にやや狭い角度離間して上部に設けられている。筐体２１はネジ孔２８に対応する位置にボルト２３を通す貫通孔３３を有し、ボルト２３はワッシャ３１を介して筐体２１を水平軸１２に締結している。
【００２０】
右側の帯部２７は二つのネジ孔２８の間に、外周面のうち一部軸方向両端まで平面に切り取ったＤカット面２９を有する。本実施形態では右側の帯部２７にＤカット面２９が形成されているが、左側の帯部２７に形成されてもよい。Ｄカット面２９の平面と外周面の曲面との境界を端部３２とする。
【００２１】
図４は、本実施形態の作用効果を説明するための説明図であり、図２（B）のIV-IV線での端面図である。（A）は常温中での平常状態を、（B）は高温中での熱膨張状態を、（C）は低温中での収縮状態を示す。本実施形態の光波測距機１０の使用環境温度は−３５度〜＋６０度、常温を２０度として、高温＋４０度〜＋６０度、低温−３５度〜０度を想定しているが、これは一例であって、実際の使用環境や仕様によって、高温／低温の温度帯が異なってくることは言うまでもない。また、図４においては実際の熱膨張係数の比率や寸法を反映したものではなく、温度変化の状態を明確にするため誇張して描かれている。
【００２２】
図４（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、ボルト２３は筐体２１に設けられた貫通孔３３を通ってネジ孔２８に螺合することで筐体２１を水平軸１２に締結している。軸孔２４と水平軸１２の断面形状はどちらも円形状であるが、水平軸１２はネジ孔２８の間にDカット面２９が形成されているため、ネジ孔２８の間に直線部を有する。貫通孔３３はボルト径よりも一回り大きく、ボルト２３側面と貫通孔３３内壁は接触せず隙がある。
【００２３】
軸孔２４の径は水平軸１２の径よりも僅かに大きく、水平軸１２はＤカット面の端部３２の二箇所でのみ筐体２１と接し、それ以外の部分では接することなく全体に水平軸１２の外周面と軸孔２４との間に隙が存在している。この隙間は直径部で５〜４０μｍ程度である。
【００２４】
光波測距機１０の使用環境温度が高温になると、金属材料で構成される筐体２１と水平軸１２の両者が膨張するが、熱膨張係数の差から膨張の具合に差が生じる。本実施形態では、筐体２１（アルミニウム合金）の熱膨張係数は水平軸１２（鋼）の熱膨張係数よりも大きいため、高温環境では筐体２１はより大きく膨張し、図４（Ｂ）のように軸孔２４と水平軸１２との隙間が全体的に広くなる。
【００２５】
熱膨張の際に水平軸１２と筐体２１の位置関係に円周方向のずれが生じると、測角誤差を発生させる。しかし、水平軸１２にＤカット面２９を形成することにより、このずれを抑制することができる。即ち、Ｄカット面２９を形成することで、膨張の際、接点である端部３２を起点として筐体２１と水平軸１２を全体として均一に安定して膨張させることができるため、円周方向の位置関係にずれが生じにくい。
【００２６】
Ｄカット面２９が無い場合、膨張時に起点となる部分が定まらないため、全体として不均等に膨張し、筐体２１が水平軸１２を押して回転するなどして円周方向にずれを生じさせる可能性がある。Ｄカット面２９を形成することで膨張時の接触位置を固定すると、端部３２で安定して膨張するためそのような現象を抑えることができ、円周方向のずれが生じにくくなる。
【００２７】
また、帯部２７の左右どちらにＤカット面２９を形成してもよいが、左右どちらか一方にのみＤカット面２９を形成することが効果的である。水平軸１２は軸方向の中央部分に径の小さい段差部２５を有するため、左右に分かれて（左右の帯部２７で）筐体２１に接している。左右の帯部２７両方にＤカット面２９を形成すると、筐体２１と水平軸１２とを接触させるための箇所（端部３２）が左右二箇所ずつ計四箇所となるが、実際はこのうち三箇所でのみ筐体２１と水平軸１２は接して固定される。左右の帯部２７どちらか一方にのみＤカット面２９を形成し、Ｄカット面２９を形成した側の帯部２７で二箇所、Ｄカット面を形成していないもう一方の帯部２７で一箇所（ネジ孔２８の間の部分の内の一箇所）の、合計三箇所で筐体２１と水平軸１２を接触させるよう構成することで、温度変化による膨張前後でも筐体２１と水平軸１２はこの三箇所でのみ接し、他の場所では接触することがないため位置関係が安定し、また左右に分かれた位置で接触する三箇所を構成できるため、安定性が向上する。
【００２８】
また、低温時には図４（Ｃ）に示すように、常温とくらべ全体として筐体２１と水平軸１２は収縮するが、高温での膨張時と同様、Ｄカット面２９の方向に筐体２１と水平軸１２は安定して収縮する。筐体２１と水平軸１２の隙を利用して収縮し、またＤカット面２９の端部３２を起点として均一に収縮するため、収縮時における円周方向のずれを抑えることができる。これにより温度変化による測角のずれを小さくすることができる。
【００２９】
温度変化により全体が膨張／収縮しても、筐体２１と水平軸１２はボルト２３の間に設けられたＤカット面２９の端部３２と、Ｄカット面２９の設けられていない帯部２７のボルト２３間の一箇所の三箇所でのみ接触し、意図しない箇所で接触して円周方向の位置関係にずれを生じることを抑制している。
【００３０】
本実施形態では筐体２１の熱膨張係数が水平軸１２の熱膨張係数よりも大きいな材料を用いた。熱膨張係数の大小が逆の材料を用いると、低温環境で図４（Ｂ）のように隙が大きくなり、高温環境で図４（Ｃ）のように隙が小さくなり、関係は逆になるが、Ｄカット面２９の作用効果は同じである。
【００３１】
Ｄカット面２９は左右の帯部２７のどちらか一方に、円周方向に１８０度未満離間して設けられたネジ孔２８の間であればどこに形成されていてもその深さ、広さは問わず効果を発揮するが、形成される位置はネジ孔２８近傍が好ましく、二箇所の端部３２がそれぞれ近傍にあるネジ孔２８から同距離となる位置がより好ましい。なお、ネジ孔２８が円周方向に１８０度以上離間している部分の水平軸１２外周面にＤカット面が形成されても、Ｄカット面と軸孔２４との間には隙があり、筐体２１と水平軸１２はＤカット面の端部では接触しないため（水平軸１２は筐体２１とネジ孔２８の間の部分のどこか一箇所で接触する）、上記効果は得られない。
【００３２】
一般的に、締結された二部品（筐体２１と水平軸１２）の熱膨張による相互位置関係のずれを防止するには、双方の熱膨張係数が同一または近似する金属材料で構成されることが望ましい。しかし、現実には複雑な形状を有する筐体２１は、ダイキャストで成形される必要があり、材料をアルミニウム合金から変更することは難しく、水平軸１２は十分な剛性を持たせなければならないことから材料をアルミニウム合金へ変更することは難しい。熱膨張係数の異なる材料で構成される筐体２１と水平軸１２であっても、水平軸１２にDカット面２９を形成することで、温度変化による測角誤差を小さくすることができる。
【００３３】
さらに、ボルト２３締結時に、筐体２１の貫通孔３３とボルト２３側面が接触しないよう、ボルト２３は貫通孔３３のほぼ中央で締結されることが好ましい。
【００３４】
高温状態では筐体２１は膨張するため、締結されたボルト２３の側面と貫通孔３３の内壁との隙が小さくなる。特に円周方向は貫通孔３３の間の部分に逃げが少なく、この部分とボルト２３との隙（図４の距離Ｄ２）が小さくなる（図４（Ａ）及び図４（Ｂ）参照）。常温でボルト２３がネジ孔２８に螺合した際に筐体２１とボルト２３が接して（Ｄ２＝０）固定された場合、筐体２１が熱膨張の際に貫通孔３３の内壁でボルト２３及びボルト２３と螺合して一体化した水平軸１２を円周方向に押すため、筐体２１と水平軸１２との熱膨張差分だけ水平軸１２が回転して測角誤差が生じてしまう。
【００３５】
低温状態では筐体２１は全体的に収縮するため、ボルト２３の側面と貫通孔３３の隙、特に距離Ｄ２とは反対側の隙（図４の距離Ｄ１）が小さくなる（図４（Ａ）及び図４（Ｃ）参照）。常温で締結時に筐体２１がボルト２３と接していると（Ｄ１＝０）、高温状態と同様に、貫通孔３３の内壁でボルト２３の側面を押すため筐体２１と水平軸１２の収縮差分だけ水平軸１２が回転して測角誤差を生じさせる。
【００３６】
これを防止するため、高温／低温で筐体２１が膨張／収縮してもボルト２３の側面と筐体２１（貫通孔３３の内壁）が接することが無いよう、適切な径を有する貫通孔３３の略中央にボルト２３を通らせネジ孔２８に螺合させることが望ましい。
【００３７】
上記のように構成することで、異なる材料から構成される水平軸１２と筐体２１を用いても温度変化による測角誤差の少ない測量機を提供できる。
【符号の説明】
【００３８】
１０  光波測距機
１１  視準望遠鏡
１２  水平軸
２１  （視準望遠鏡１１の）筐体
２２  （光波測距機１０の）枠体
２３  ボルト
２４  軸孔
２５  段差部
２７  帯部
２８  ネジ孔
２９  Dカット面
３２  端部
３３  貫通孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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