(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
望遠鏡又は測量機本体を回転させるためのウォームギヤと、該ウォームギヤと噛み合うウォームが形成されたウォーム軸と、該ウォーム軸を支持する軸受を両端に設けた軸受形成体と、該軸受形成体を支持する軸受ハウジングとを備えた測量機であって、
前記軸受形成体を前記ウォームギヤ側へ付勢する第１弾性体を備え、前記軸受形成体と前記軸受ハウジングとの間に前記第１弾性体の付勢力に抵抗する第２弾性体を介在させたことを特徴とする測量機。
【請求項２】
前記第２弾性体は、前記軸受形成体の両端に配置されたゴムリングであることを特徴とする請求項１に記載の測量機。
【請求項３】
前記軸受形成体の一端に設けられたフランジと前記軸受ハウジングの一端面との間にもゴムリングが配置されたことを特徴とする請求項２に記載の測量機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トータルステーション、セオドライト、光波距離計、レベル等の測量機に関し、特に、望遠鏡又は測量機本体の水平軸や鉛直軸（以下、これらを総称して回転軸という。）回りの回転制御を電動モータにより行う測量機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４と図５に測量機の従来例を示す。図４は測量機の縦断面図であり、図５は、測量機の背面図であり、図４のII−II線に沿う断面部分も示している。これらの図に示したように、整準台１０の上に測量機本体が回動可能に載置されている。すなわち、整準台１０には上方向に延びる軸筒１２が垂設され、この軸筒１２内に測量機本体の下面から垂設された鉛直軸２２がベアリング１４を介して回動可能に支承されている。軸筒１２の上端部と鉛直軸２２の上端部にはディスク目盛２４とマスク目盛２５が微小隙間を隔てて対向配置され、さらにディスク目盛２４とマスク目盛２５とを挾んで図示しない発光素子と受光素子とが対向配置されている。そして、これら両目盛２４，２５、発光素子及び受光素子により、ディスク目盛２４のマスク目盛２５に対する回動量から測量機本体２０の水平回転角度を検出するロータリーエンコーダーの角度検出部が構成されている。
【０００３】
また、図５に示したように、測量機本体２０には対向する２つの柱状部３０が形成されており、この柱状部３０間には、軸回りに回転可能な水平軸３２が掛け渡されており、この水平軸３２に直角に望遠鏡３４が固定されている。一方の柱状部３０内においては、水平軸３２の一端部に、図示はしないが、ディスク目盛が固着され、柱状部に固着されたマスク目盛と所定の隙間を隔てて対向配置され、さらに両目盛を挾んで発光素子と受光素子とが対向配置されている。これら両目盛、発光素子及び受光素子により、マスク目盛のディスク目盛に対する回動から望遠鏡３４の高度角を測定するロータリーエンコーダーの角度検出部が構成されている。
【０００４】
他方の柱状部３０内には、水平軸３２に固着されたウォームギヤ４３と、このウォームギヤ４３に噛み合うウォーム４２が形成されたウォーム軸４０とからなるウォーム揺動機構３８が配置されている。ウォーム軸４０の一端部は、柱状部３０にユニバーサル軸受５６を介して支承されるとともに、ウォーム軸４０の他端部は、脱着メタル４４に上下方向に延びて形成されたスライド溝４５によってガイドされており、これにより、ウォーム軸４０はユニバーサル軸受５６を中心とする揺動運動ができる構造となっている。
【０００５】
脱着メタル４４にはユニバーサル軸受５６を中心とする円弧面４４ａが形成されている。ウォーム軸４０の他端には操作つまみ４８（４８Ａ）が固着されており、操作つまみ４８（４８Ａ）と円弧面４４ａの間には、円弧面４４ａに沿ってスライド可能とする曲面を有したスライドメタル４６が組付けられている。ウォーム軸４０が軸回りに回動する時はスライドメタル４６と操作つまみ４８Ａ間が回動面となる。
【０００６】
また、ウォーム軸４０は、スライド溝４５内に配置されたメタルブッシュ４９を貫通しており、圧縮コイルスプリング５０に付勢されたピン５２がメタルブッシュ４９を上方に押圧しており、これによってウォーム４２がウォームギヤ４３と噛み合う方向に付勢されている。
【０００７】
柱状部３０内には、ブラケット６５によって電動モータ６６が固定されており、この電動モータの出力軸に固着された平歯車６４とウォーム軸４０の他端側に固着された平歯車６２とが噛み合って、両歯車６２、６４によって歯車伝動機構６０が構成されている。ウォーム軸４０の他端部にはウォーム軸４０回動操作用の操作つまみ４８（４８Ｂ）が軸着されている。
【０００８】
このようにウォーム４２とウォームギヤ４３とを用いた駆動機構を使用しているので、大きな減速比及と駆動トルクを得ることができ、微小角度の間で正転と反転を頻繁に繰り返しても、迅速で正確に回転軸回りの回転制御に行うことができる。
【０００９】
次に、望遠鏡３４の回動操作手順について説明する。望遠鏡３４を電動モータ６６又は操作つまみ４８を使って回動させたい場合には、図３に示されるように、ウォーム軸４０のウォーム４２とウォームギヤ４３とが噛み合った状態として、電動モータ６６又は操作つまみ４８を回転させればよい。一方、望遠鏡３４をターゲット方向に向けるときに、即座に直接手動で向けたい場合には、一方の操作つまみ４８Ａを下向きのＡ方向に押し下げて、ウォーム軸４０をユニバーサル軸受５６回りに下向きに揺動させて、ウォームギヤ４３とウォーム４２との噛み合いを外し、図示しないクランプ手段によって、ウォーム軸４０をクランプさせる。この状態では、望遠鏡３４は水平軸３２回りに自由に回転できるようになる。
【００１０】
望遠鏡３４を自由に回転させた後に、電動モータ６６又は操作つまみ４８により望遠鏡３４を微少回動させる場合には、一方の操作つまみ４８Ａを上方に押し上げれば、ウォーム軸４０が図示しないクランプから簡単に外れ、ウォーム軸４０は圧縮コイルスプリング５０の付勢力によりユニバーサル軸受５６を中心に回動して、ウォーム４２とウォームギヤ４３とが噛み合う元の状態に戻る。そして、望遠鏡３４を覗きながら、操作つまみ４８又は電動モータ６６を微少回転させる等して、正確にターゲットを視準できる。
【００１１】
以上、望遠鏡３４の水平軸回りの回動機構について説明したが、測量機本体の鉛直軸回りの回動機構についても、ウォ−ム４２ウォームギヤ４３との噛み合いを外すときにウォーム軸４０を水平方向に揺動させる点を除き、同一の構造であるから、同一部品に同一符号を付すことによりその説明は省略する。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ウォーム４２とウォームギヤ４３との間には、加工誤差による不具合を避けるため、又は使用による摩耗により、噛み合っている各歯にはバックラッシュと呼ばれる隙間が存在する。このようなバックラッシュがあると、ウォーム４２を逆転させたときにウォームギヤ４３が逆転するまでに時間遅れを生じ、この時間遅れによって、望遠鏡３４や測量機本体２０の位置決め精度が悪くなるうえ、位置決めにかかる時間も長くなるという問題が発生する。
【００１３】
前述の従来例では、圧縮コイルスプリング５０の付勢力がウォーム４２をウォームギヤ４３に向けて押圧することにより、バックラッシュを可能な限り小さくして、ウォーム４２をウォームギヤ４３との間に一定の噛み合い状態を保つようにしている。これにより、前述のような逆転時の時間遅れを小さくして、望遠鏡３４や測量機本体２０の位置決め精度が悪くなったり、位置決めにかかる時間が長くなるという問題を解決している。
【００１４】
しかしながら、圧縮コイルスプリング５０の付勢力は一定以上の力が必要であるが、この付勢力が強すぎると、ウォームギヤ４３を回転させるため要するトルクが大きくなるので、消費電力が大きくなったり、望遠鏡３４等の回転制御が困難になってしまい、また、この付勢力が弱すぎると、ウォーム軸４０が振動を起こし易くなるので、やはり望遠鏡３４等の回転制御が困難になるという問題があった。
【００１５】
このような問題を解決するためには、製造時に圧縮コイルスプリング５０の付勢力を最適に調整すればよいのであるが、たとえ製造時に圧縮コイルスプリング５０の付勢力を最適に調整することができたとしても、測量機の使用時の環境等によっては、この圧縮コイルスプリング５０の付勢力が最適でなくなり、望遠鏡３４等の回転制御が困難となることもある。たとえば、使用時の気温が製造時と変われば、その温度変化により機構部全体が膨張又は収縮するので、圧縮コイルスプリング５０の付勢力が大きくなり過ぎるか又は小さくなり過ぎることもあり、望遠鏡３４等の回転制御が困難になることもある。また、経年変化により圧縮コイルスプリング５０の付勢力がしだいに弱くなると、最適な付勢力を保てなくなり、ウォーム軸４０が振動し易くなって、望遠鏡３４等の回転制御が困難となることもある。このように、常に最適な圧縮コイルスプリング５０の付勢力によりウォーム４２とウォームギヤ４３との噛み合い状態を保つことは困難なことであった。
【００１６】
本発明は前記問題点に鑑みてなされたもので、望遠鏡又は測量機本体を回転させるためのウォームギヤとウォームからなるウォーム揺動機構を備えた測量機において、特に調整しなくとも、常に適切なウォームとウォームギヤの噛み合い状態を保てるようにした測量機を提供する。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、請求項１に係る発明の測量機は、望遠鏡又は測量機本体を回転させるためのウォームギヤと、該ウォームギヤと噛み合うウォームが形成されたウォーム軸と、該ウォーム軸を支持する軸受を両端に設けた軸受形成体と、該軸受形成体を支持する軸受ハウジングとを備え、前記軸受形成体を前記ウォームギヤ側へ付勢する第１弾性体を備え、前記軸受形成体と前記軸受ハウジングとの間に前記第１弾性体の付勢力に抵抗する第２弾性体を介在させたことを特徴とする。
【００１８】
請求項２に係る発明では、請求項１に係る発明において、前記第２弾性体は、前記軸受形成体の両端に配置されたゴムリングであることを特徴とする。
【００１９】
請求項３に係る発明では、請求項２に係る発明において、前記軸受形成体の一端に設けられたフランジと前記軸受ハウジングの一端面との間にもゴムリングが配置されたことを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。図１は本実施例の測量機を示すものであり、図２は図１におけるウォーム揺動機構部分の拡大断面図である。
【００２１】
本実施例の測量機は、整準台の上に測量機本体２０が水平回転可能に載置されており、測量機本体２０には対向する柱状部３０が形成されており、この柱状部３０間には軸回りに回転可能な状態で水平軸３２が掛け渡され、この水平軸３２に望遠鏡３４が固定されている。この構成は、図４に示した従来例と同じであるから説明を省略する。本実施例では、持ち運びに便利となるように、２つの柱状部３０間に取手９８が掛け渡されている。
【００２２】
測量機本体２０の一方の柱状部３０内には、ウォーム９２が形成されたウォーム軸９０が水平軸３２と直交する方向に沿って配置されており、ウォーム９２は水平軸３２に固定されたウォームギヤ４３に噛み合っている。
【００２３】
ウォーム軸９０は、筒状の軸受形成体７０の内部に収容され、この軸受形成体７０の両端に設けられた軸受９４によって支持される。軸受形成体７０はウォームギヤ４３に面した側が切り欠かれていて、ウォーム９２は軸受形成体７０から露出している。軸受形成体７０のウォームギヤ４３と反対側の面と両側面は、ウォーム９２を配置するために、ウォーム９２が配置される部分から一端側にかけて膨らんでいる。
【００２４】
軸受形成体７０は、測量機本体２０に固定された筒状の軸受ハウジング７４の内部に収容されるとともに、一端側を揺動中心Ｐとして揺動自在にされる。この揺動中心Ｐ付近の水平断面図を図３に示す。軸受ハウジング７４の一端側に円形貫通孔９９が設けられ、この円形貫通孔９９に円形の頭を有するねじ９５が挿入され、このねじの先端が軸受形成体７０の一端に螺合している。これにより、軸受形成体７０は、ねじ９５を揺動中心Ｐとして揺動できる。
【００２５】
軸受ハウジング７４は、両端に軸受形成体７０を支持する孔７５が開けられた端部７６を設けている。この孔７５の内周面が、ゴムリング７２ａ，７２ｂを介在させて軸受形成体７０の両端を支持している。具体的には、ゴムリング７２ａ、７２ｂは、軸受形成体７０の両端外周に設けられた溝７１及び孔７５の内周面に設けられた溝７７に係合することにより、軸受形成体７０の軸受ハウジング７４からの抜け止めがなされている。軸受ハウジング７４もウォームギヤ４３に面した側が切り欠かれていて、ウォーム９２は、軸受ハウジング７４からも露出して、ウォームギヤ４３に噛み合っている。また、軸受形成体７０は、一端側にフランジ７８が設けられており、軸受ハウジング７４の一端面８０とフランジ７８との間にも、ゴムリング７３が介在されている。ウォーム軸７０は、スラスト方向のガタ止めとして、ウォーム９２の一端と軸受９４、ウォーム９２の他端と軸受９４の胴付き１００によりガタ止めされている。
【００２６】
軸受ハウジング７４には、電動モータ６６が固定されており、この電動モータの出力軸に平歯車６４が固着され、ウォーム軸９０の一端側には平歯車６２が固着され、両平歯車６２、６４が噛み合って、平歯車伝動機構６０が構成されている。なお、この実施例では、歯車機構を平歯車６２，６４からなる平歯車伝動機構６０としているが、傘歯車機構、ウォーム歯車機構など、その他の適切な伝動機構を用いてもよい。
【００２７】
軸受ハウジング７４のウォームギヤ４３と反対側の面は一部膨らんでいて、この膨らんだ部分のウォーム９２に近接した個所には、孔８２が設けてあり、この孔８２内に圧縮コイルスプリング８４が設置されている。この圧縮コイルスプリング８４（第１弾性体）は、軸受形成体７０と軸受ハウジング７４との間に介装されており、軸受形成体７０をゴムリング７２ａ，７２ｂ、７３（第２弾性体）からの抵抗力に抗してウォームギヤ４３側へ付勢し、ウォーム９２とウォームギヤ４３とが最適な噛み合いを保つようにしている。
【００２８】
本実施例は、以上のように構成されているので、次のような作用効果を奏する。圧縮コイルスプリング８４は、軸受形成部７０を介して、ゴムリング７２ａ、７２ｂの一部を圧縮するが、ゴムリング７２ａがゴムリング７２ｂよりも近いため、主にゴムリング７２ａとゴムリング７３の一部を圧縮することにより、軸受形成体７０をその一端側を揺動中心Ｐとして回動させ、軸受形成体７０をウォームギヤ４３側へ押圧する。
【００２９】
このため、本発明の装置の使用温度範囲は−２０°Ｃから７０°Ｃであるが、温度変化等によって圧縮コイルスプリング８４の付勢力が大きくなり過ぎた場合でも、主にゴムリング７２ａ、７２ｂ及びゴムリング７３が圧縮コイルスプリング８４の付勢力に抵抗して、圧縮コイルスプリング８４の付勢力を減じるので、ウォーム４２とウォームギヤ４３とが、必要以上に強く噛み合うことはなく、適切な噛み合い状態を保つことができる。また、経年変化や圧縮コイルスプリング８４の収縮等により、圧縮コイルスプリング８４の付勢力が弱くなっても、そのときは、主に圧縮コイルスプリング８４の付勢力に対するゴムリング７２ａ，７２ｂ、７３の抵抗も減少するから、ウォーム４２とウォームギヤ４３とが適切な噛み合い状態を保つことができる。
【００３０】
さらに、ウォーム軸９０を支持する軸受形成体７０に振動が発生しても、弾性体であるゴムリング７２ａ、７２ｂ、７３が軸受形成体７０の振動を効率的に減衰させる。また、従来例のように、ウォーム軸４０のみを揺動可能にしたものでは、揺動部の質量が小さいために、衝撃のようなパルス状の外乱による振動が発生し易かったが、本実施例では、ウォーム軸９０と軸受形成体７０を一体として揺動部の質量を大きくすることにより、揺動部の固有振動数を低くしたから、従来例のようにウォーム軸４０のみを揺動可能にしたものより、パルス状の外乱による振動が発生しにくくなっている。
【００３１】
なお、本実施例では第２弾性体であるゴムリングを３個所に配置したが、必ずしも３個所すべてに配する必要はなく、いずれか１個所に又は２個所のみに配しても充分な効果を得ることができる。この場合には、軸受形成体７０の揺動中心Ｐから最も離れた位置にあるゴムリング７２ａが一番効果が高い。
【００３２】
このように、本実施例では、常にウォーム９２とウォームギヤ４３とが適切な噛み合い状態を保ち、かつ、軸受形成体７０には振動が発生しにくくなっているので、望遠鏡３４の回転制御を常に迅速で正確に行うことができる。
【００３３】
以上の説明では、望遠鏡３４の水平軸３２回りの回動機構について説明したが、測量機本体２０の鉛直軸回りの回動機構についても、同一構成の回動機構とされているので、その説明を省略する。
【００３４】
ところで、本発明は、前記実施例に限るものではなく、たとえば、第１弾性体として、圧縮コイルスプリング８４の代わりに、軸受形成体７０をウォームギヤ４３側へ押圧する引張りコイルスプリングやゴム等を用い、第２弾性体として、ゴムリング７２ａ、７２ｂの代わりに、周方向に沿って配置した圧縮コイルスプリングやゴム等を用いることもできる。ただし、ウォーム揺動機構の組み立ての容易さの点からは、ゴムリング７２ａ、７２ｂが望ましい。さらに、軸受７０を揺動可能にするためには、軸受ハウジング７４の一端側に、図４に示した従来例のようなユニバーサル軸受を用いてもよい。構造を簡単にするためには、軸受形成体７０と軸受ハウジング７４との間に配置した３つのゴムリング７２ａ、７２ｂ、７３から１つ又は２つのゴムリングとを省くこともできる。また、軸受ハウジング７４は柱状部３０と一体に構成してもよい。
【００３５】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、請求項１に係る発明によれば、第１弾性体は、第２弾性体を圧縮しながら、軸受形成体をウォームギヤ側へ押圧しているので、第１弾性体の付勢力が大きくなり過ぎた場合でも、第２弾性体が第１弾性体の付勢力に抵抗し、逆に第１弾性体の付勢力が弱くなっても、第１弾性体の付勢力に対する第２弾性体の抵抗も減少するから、常にウォームとウォームギヤとの適切な噛み合い状態を保つことができる。さらに、ウォーム軸と軸受形成体を一体として揺動部の質量を大きくしたから、パルス状の外乱による振動が発生しにくくなっている。このように、常にウォームとウォームギヤとが適切な噛み合い状態を保ち、ウォーム軸が振動を発生しにくいので、望遠鏡又は測量機本体の回転制御を常に迅速で正確に行うことができる。
【００３６】
請求項２に係る発明では、第２弾性体としてゴムリングを用いているから、弾性体であるゴムリングによって効率的に振動を減衰させられるので、望遠鏡又は測量機本体の回転制御をいっそう迅速で正確に行うことができ、しかも、ウォーム揺動機構の組み立てが容易である。
【００３７】
請求項３に係る発明では、さらに軸受形成体の一端に設けられたフランジと軸受ハウジングの一端面との間にもゴムリングを配置して、いっそう効率的に振動を減衰させるので、望遠鏡又は測量機本体の回転制御をいっそう迅速で正確に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る測量機の縦断面図である。
【図２】前記測量機のウォーム揺動機構部分の拡大断面図である。
【図３】図１において、Ａ−Ａ線に水平断面図である。
【図４】従来の測量機の縦断面図である。
【図５】従来の測量機の背面図である。
【符号の説明】
２０            測量機本体
２２            鉛直軸（回転軸）
３２            水平軸（回転軸）
３４            望遠鏡、
４０            ウォーム軸、
４２            ウォーム、
４３            ウォームギヤ、
７０            軸受形成体
７２ａ、７２ｂ    ゴムリング（第２弾性体）
７３            ゴムリング（第２弾性体）
７４            軸受ハウジング
８４            圧縮コイルスプリング（第１弾性体）
【図１】
0004727871.tif 000002
【図２】
0004727871.tif 000003
【図３】
0004727871.tif 000004
【図４】
0004727871.tif 000005
【図５】
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