JPH05322568A - レーザ測量機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】レーザ測量機の光部傾動支持機構を簡単に而も
精密位置制御に適したものとする。 【構成】レーザ光により基準平面を形成するレーザ投光
器を有し、このレーザ投光器を少なくとも２方向に傾動
可能としたレーザ測量機に於いて、前記レーザ投光器を
少なくとも３点で支持し、レーザ投光器を自在に傾動可
能とし、構造を簡潔とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レーザ光により測定基
準平面を形成させるレーザ測量機である。

【０００２】

【従来の技術】測定基準平面を得る装置として、レーザ
光を平面上で走査させ、或は、円錐プリズムでレーザ光
を平面状に広げることにより、レーザ光により基準平面
を形成するレーザ測量機が知られている。

【０００３】斯かるレーザ測量機として、レーザ測量機
が如何なる状態に設置されても、基準平面が水平面内に
なる様に、或は、基準平面を水平面から所定の角度に設
定する為、レーザ投光器を少なくとも２方向に傾動させ
る為のレーザ投光器傾動支持機構が要求される。

【０００４】従来のレーザ投光器傾動支持機構の１つと
して、レーザ投光器を直交する２つの回転軸の回りを回
転可能に支持された構造、所謂ジンバルマウントがあ
る。

【０００５】又、他の従来のレーザ投光器傾動支持機構
として、図９で示す様にレーザ投光器を球面軸受１で支
持するものがある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記したジ
ンバルマウント構造では、２軸によりレーザ投光器を異
なる方向に、それぞれ自在に傾動し得る様に支持するの
で、構造が複雑で小型化が難しいという問題があり、
又、球面軸受１支持構造では、転体２が転体保持部３に
球面を介して回転自在に嵌合しており、この為前記転体
２と転体保持部３の接触面が完全な球面でなければ、安
定な支持が得られなく、又完全な球面を得るのは困難で
精密位置制御の軸には不向きであるという問題があっ
た。

【０００７】本発明は斯かる実情に鑑み、構造が簡単で
而も精密位置制御に適したレーザ投光器傾動支持機構を
備えたレーザ測量機を提供しようとするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、レーザ光によ
り基準平面を形成するレーザ投光器を有し、このレーザ
投光器を少なくとも２方向に傾動可能としたレーザ測量
機に於いて、前記レーザ投光器を少なくとも３点で支持
したことを特徴とするものである。

【０００９】

【作用】レーザ投光器は、３箇所以上を点で支持されて
いるので、自在に傾動可能であり、而も支持状態は確実
である。更に、この支持部の構造は極めて簡潔となる。

【００１０】

【実施例】以下、図面を参照しつつ本発明の一実施例を
説明する。

【００１１】図１は、本発明の一実施例を示す断面図を
示している。

【００１２】ケーシング５の中央には切頭円錐形の凹部
６が形成され、該凹部６の中央に支持座７が形成してあ
る。該支持座７は、円形の貫通孔８の内周の３等分した
位置に３次曲面で滑らかに隆起させた突起９を形成した
ものである。

【００１３】前記貫通孔８にレーザ光を発するレーザ投
光器１０を落込み、該レーザ投光器１０の頭部１１を前
記支持座７に係合支持させる。該頭部１１は下部が球面
形状をしており、この球面部１１ａが前記３つの突起９
に当接する。而して、前記レーザ投光器１０は垂線に対
して如何なる方向にも自在に傾動可能に支持される。前
記頭部１１にモータ座１４を設け、該モータ座１４には
走査モータ１５を設け、該走査モータ１５の出力軸には
ギア１６を嵌着する。該ギア１６は後述する走査ギア１
７に噛合させる。

【００１４】前記レーザ投光器１０の頭部１１には該レ
ーザ投光器１０の軸心に合致させ軸受１２を介して、ミ
ラー保持体１３を回転自在に設ける。該ミラー保持体１
３には走査ギア１７を嵌着し、前記した様にギア１６に
噛合させ、前記走査モータ１５によってミラー保持体１
３が垂直軸心を中心に回転される様にする。又、ミラー
保持体１３にはペンタプリズム１８を設け、前記レーザ
投光器１０から発せられるレーザ光を投光窓１９を通し
て水平方向に射出する様になっている。

【００１５】前記レーザ投光器１０の下部に水平を検知
するレベルセンサ２０、レベルセンサ２１を設け、前記
レーザ投光器１０の下端には傾斜検知体２３を固着し、
該傾斜検知体２３は逆カップ状で周辺に反射鏡フランジ
２２を形成してある。

【００１６】又、前記ケーシング５の底部、前記傾斜検
知体２３と対峙した位置に、又前記ケーシング５とレー
ザ投光器１０とが垂直状態の時の該レーザ投光器１０の
軸心を中心に同一円周上に所要数（本実施例では４つ）
の発光素子と受光素子の組から成る光センサ２４ａ，２
４ｂ，２４ｃ，２４ｄを設ける。

【００１７】前記レーザ投光器１０の頭部１１から水平
方向に傾動アーム２５、傾動アーム２６を直交させて延
出し、それぞれ前記凹部６の円錐面を貫通させて、前記
ケーシング５の内部に位置させ、両傾動アーム２５、傾
動アーム２６の先端に係合ピン２７、係合ピン２８を突
設する。該係合ピン２７、係合ピン２８は円柱形状であ
り、その円柱のそれぞれの軸心は相互に直交し、前記球
面１１ａの球心を通る平面内に含まれる様位置関係を決
定する。又、係合ピン２７、係合ピン２８のいずれか一
方、例えば係合ピン２７については水平方向の移動を規
制し、上下方向にのみ移動可能とする。特に図示しない
が、係合ピン２７を上下方向に延びるガイド溝に摺動自
在に係合させ、或は上下方向に延びる壁面に係合ピン２
７をスプリング等の付勢手段を介して摺動自在に押圧す
る等の手段が考えられる。

【００１８】前記ケーシング５の内壁に棚板２９、棚板
３０を設け、該棚板２９にレベル調整モータ３１、前記
棚板３０にレベル調整モータ３２を設け、前記レベル調
整モータ３１の回転軸に駆動ギア３３、前記レベル調整
モータ３２に駆動ギア３４を嵌着する。前記係合ピン２
７に直交し、ケーシング５の天井部と前記棚板２９とに
掛渡るスクリューシャフト３５を回転自在に設け、該ス
クリューシャフト３５に被動ギア３６を嵌着し、該被動
ギア３６は前記駆動ギア３３に噛合させる。前記スクリ
ューシャフト３５にスライドナット３７を螺合し、該ス
ライドナット３７にピン３８を突設し、該ピン３８と前
記係合ピン２７とを摺動可能に当接させる。

【００１９】同様に、前記係合ピン２８に直交し、ケー
シング５の天井部と前記棚板３０とに掛渡るスクリュー
シャフト３９を回転自在に設け、該スクリューシャフト
３９に被動ギア４０を嵌着し、該被動ギア４０は前記駆
動ギア３４に噛合させる。前記スクリューシャフト３９
にスライドナット４１を螺合し、該スライドナット４１
にピン４２を突設し、該ピン４２と前記係合ピン２８と
を摺動可能に当接させる。

【００２０】前記ケーシング５の天井部、前記スクリュ
ーシャフト３５と前記スクリューシャフト３９との間に
スプリング受け４３を設け、該スプリング受け４３と前
記レーザ投光器１０との間にスプリング４４を張設し、
該レーザ投光器１０を図１中前記支持座７を中心に時計
方向に付勢する。

【００２１】図中、４５はレーザ測量機を駆動する為の
電池を収納する電池ボックスである。又、上記したレー
ザ測量機の本体部４はレベル出しの為のネジ４６を介し
て図示しない３脚に設けられる。又、４７は前記ミラー
保持体１３の周囲を囲繞するガラス窓である。

【００２２】次に、図４は本実施例の制御装置を示す。

【００２３】前記レベルセンサ２０、レベルセンサ２１
の検出結果は、それぞれ角度検出回路５１，角度検出回
路５２に入力され、又該角度検出回路５１，角度検出回
路５２には基準角度（通常は基準面が水平で基準角度は
０°）５０が設定入力されており、両角度検出回路５
１，角度検出回路５２で前記基準角度５０を基に角度偏
差を演算し、演算された角度偏差はそれぞれモータ制御
器５３、モータ制御器５４に入力され、該モータ制御器
５３、モータ制御器５４は前記偏差が０となる様に前記
レベル調整モータ３１、レベル調整モータ３２を駆動す
る。

【００２４】又、前記角度検出回路５１、角度検出回路
５２の角度偏差は、判別器５５に入力され、該判別器５
５は角度検出回路５１、角度検出回路５２の角度偏差の
うち大きな方の角度偏差を選択し、該選択した角度偏差
の変化に応じた出力を表示器駆動器５６に出力し、該表
示器駆動器５６は表示器５７に偏差の値に応じた表示を
させる様になっている。

【００２５】以下に於いて上記レーザ測量機の整準作動
を説明する。

【００２６】本体部４が設置され、無調整の状態ではレ
ーザ投光器１０の軸心は一般に鉛直線と合致してなく、
前記レベルセンサ２０、レベルセンサ２１は水平ではな
い。前記した基準角度５０が０°とすると前記角度検出
回路５１、角度検出回路５２からは角度偏差信号が出力
される。この角度偏差信号が出力されると前記モータ制
御器５３、モータ制御器５４はこの角度偏差信号が０と
なる様に前記レベル調整モータ３１、レベル調整モータ
３２を所要の方向に駆動する。

【００２７】この両レベル調整モータに関連する作動を
一方、例えばレベル調整モータ３１について説明する。

【００２８】該レベル調整モータ３１が駆動されると、
該レベル調整モータ３１の回転は、前記駆動ギア３３、
被動ギア３６を介して前記スクリューシャフト３５に伝
達され、該スクリューシャフト３５の回転でスライドナ
ット３７が昇降する。該スライドナット３７の昇降動
は、前記ピン３８、前記係合ピン２７を介して前記傾動
アーム２５に伝達され、前記レーザ投光器１０を傾動さ
せる。

【００２９】前記した様に、係合ピン２７は水平方向の
動きが規制され上下方向にのみ移動可能であるので、前
記レーザ投光器１０の傾動方向は規制され、前記球面部
１１ａの球心を通る係合ピン２８の軸心を中心に傾動す
る。次に、前記レベル調整モータ３１が駆動されると、
前記スクリューシャフト３９が回転して前記ピン４２を
介して係合ピン２８が上下動する。

【００３０】前記係合ピン２７の水平方向の動きは、溝
（図示せず）によって規制され、上下方向の動きは、前
記ピン３８と前記スプリング４４により規制されるの
で、係合ピン２７は前記球面部１１ａの球心を通る該係
合ピン２７の軸心を中心に回転する動きのみが許容され
る。前記ピン４２を上下動させると、該ピン４２と前記
係合ピン２８との間で軸心方向の摺動を伴いつつ、該係
合ピン２８に上下方向の変化が与えられ、前記レーザ投
光器１０は前記係合ピン２７の軸心を中心に傾動する。
ここで、前記した様に係合ピン２７の断面は円であるの
で、該係合ピン２７の回転によって、該係合ピン２７の
軸心の傾きは変化することがない。即ち、各レベル調整
モータ３１，３２による傾動作動は他方の傾動軸即ち係
合ピン２７、係合ピン２８の軸心の傾きに影響を及ぼす
ことがない。従って、一軸の傾動調整作業を他軸の傾動
調整作業とは独立に行え、傾動調整作業及び該傾動調整
作業に関連する制御シーケンスは著しく簡略化される。

【００３１】尚、前記レーザ投光器１０はスプリング４
４によって図１中時計方向に付勢されているので、レー
ザ投光器１０は前記スライドナット３７の動きに正確に
追従する。

【００３２】該レーザ投光器１０の傾動作動について、
前記した様にレーザ投光器１０の球面部１１ａが前記突
起９により３点支持されているので、該レーザ投光器１
０の支持は安定でぐらつくことはなく、又球面部１１ａ
と円滑な曲面で形成された前記突起９との接触であるの
で、前記レーザ投光器１０はあらゆる傾動方向に円滑に
自在に動き得、レーザ投光器１０の姿勢調整は容易に行
える。

【００３３】該レーザ投光器１０が傾動し、整準が進む
と、前記レベルセンサ２０、レベルセンサ２１からの検
出値も水平に近づき、最終的には前記モータ制御器５３
とモータ制御器５４の出力する角度偏差が０となって、
整準作動が完了する。

【００３４】尚、前記レベルセンサ２０、レベルセンサ
２１は検出範囲が狭く、所定の範囲を越えると飽和状態
となり、傾き方向は検出できるが傾斜角の値を検出する
ことができなくなる。従って、機械的な調整範囲を越え
て前記レベル調整モータ３１，３２、駆動ギア３３，３
４、被動ギア３６，４０、前記スクリューシャフト３
５，３９、スライドナット３７，４１、傾動アーム２
５，２６等から成る調整機構が動作しない様、前記光セ
ンサ２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄが設けられてい
る。即ち、機械的調整範囲の限界に達すると光センサ２
４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄのいずれか１つから発す
る光が前記反射鏡フランジ２２に反射して再び光センサ
で受光され機械的調整範囲の限界に達したことが検知さ
れ、前記レベル調整モータ３１，３２が停止され、或は
表示装置に機械的調整範囲の限界であることが表示さ
れ、或はブザー等による警報が発せられる。

【００３５】斯かる状態になった場合は、前記レベル出
しボルト４６を利用して、調整範囲となる様粗調整し、
再度整準作動を開始させる。

【００３６】整準作動が完了すると、前記レーザ投光器
１０からレーザ光を発光し、更に前記走査モータ１５を
駆動して前記レーザ投光器１０を鉛直軸心を中心に回転
させ、前記ペンタプリズム１８からレーザ光を水平方向
に射出し、更に回転させることでレーザ光による水平基
準面が形成される。

【００３７】この整準作動の過程に於いて、整準開始か
ら整準完了迄、若干の時間が要される。この間、作業者
に整準作動の進行状況を表示して、整準作動が適正に行
われていることを作業者に知らせ、作業者の不安を解消
する。

【００３８】前記判別器５５によって前記角度検出回路
５１、角度検出回路５２から出力される角度偏差の大小
を判断し、角度偏差の大きい方を選択し、選択した角度
偏差の変化の状態を前記表示器駆動器５６に出力し、更
に角度偏差の変化に応じ表示内容を変化させ表示器５７
表示させる。

【００３９】尚、角度偏差の大きい方を選択したのは、
該角度偏差の大きい方の角度調整により多くの時間を要
するということによる。角度偏差の大小の選択の代わり
に、前記角度検出回路５１、角度検出回路５２から出力
される角度偏差の和を求め、角度偏差の和の値に応じて
表示内容を変化させてもよい。

【００４０】角度偏差と時間の関係を示せば、図５の通
りであり、この関係から表示内容を変更する位置を予め
設定しておき、角度偏差が設定した位置となると表示を
切替える。

【００４１】表示内容としては、図６〜図８に示すもの
が例示される。

【００４２】図６で示すものは、表示器５７の表示パネ
ル５８に水平方向に並ぶ複数の矢印５９が表示される様
にし、整準作動の進行に応じて、点灯する矢印５９が左
方に移動するものであり、整準作動が完了すると、［Ｓ
ＴＡＲＴ］が点灯して、次の作動に移行するものであ
る。

【００４３】又、図７で示すものは、整準に要する残り
時間を表示器６０等により示す様にしたものである。

【００４４】又、図８に示すものは、表示灯６１を点滅
する様にし、整準に要する残り時間に対応させ、点滅時
間のスピードを変える様にしたものである。

【００４５】尚、上記した実施例では球面部１１ａを３
点の突起９で支持したが、４点以上の突起で支持しても
良い。又、突起９は支持座７の内周面より隆起せしめた
が、鋼球等の別部品を埋設してもよい。或は、埋設した
鋼球を自在に回転し得る様にしてもよい。又、上記説明
は基準面を水平面としたが、水平面に対し所定の角度で
傾斜した面を基準面とすることも可能であることは言う
迄もない。又、上記した実施例ではレーザ光を走査させ
ることにより基準平面を形成しているが、レーザ光を円
錐状のプリズムに照射し円錐プリズムの反射面により全
周にレーザ光を拡げ、基準平面を形成してもよい。更
に、上記した実施例では、レーザ光を上方に向け投影し
ているが、下方に向けて投影してもよい。

【００４６】

【発明の効果】以上述べた如く本発明によれば、レーザ
投光器を少なくとも３点で支持し、自在に傾動し得る様
にしてあるので、レーザ投光器の傾動支持機構が著しく
簡単になると共に支持状態が確実となり、安定な支持が
得られるという優れた効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す断面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ矢視図である。

【図３】図１のＢ−Ｂ矢視図である。

【図４】本実施例の制御ブロック図である。

【図５】角度偏差と整準時間との関係を示す線図であ
る。

【図６】整準状態の推移を表示する表示例の一例を示す
説明図である。

【図７】整準状態の推移を表示する表示例の一例を示す
説明図である。

【図８】整準状態の推移を表示する表示例の一例を示す
説明図である。

【図９】従来例を示す説明図である。

【符号の説明】

９ 突起 １０ レーザ投光器 １１ 頭部 １１ａ 球面部 ２０ レベルセンサ ２１ レベルセンサ ２３ 傾斜検知体 ２５ 傾動アーム ２６ 傾動アーム ３１ レベル調整モータ ３２ レベル調整モータ ３５ スクリューシャフト ３７ スライドナット ３９ スクリューシャフト ４１ スライドナット

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザ光により基準平面を形成するレー
   ザ投光器を有し、このレーザ投光器を少なくとも２方向
   に傾動可能としたレーザ測量機に於いて、前記レーザ投
   光器を少なくとも３点で支持したことを特徴とするレー
   ザ測量機。
2. 【請求項２】 レーザ投光器に球面部を形成し、該レー
   ザ投光器を垂下した状態で前記球面部を少なくとも３点
   で支持した請求項１のレーザ測量機。
3. 【請求項３】 レーザ投光器より２方向にアームを延出
   し、該２つのアームに交差する方向にそれぞれスクリュ
   ーシャフトを回転可能に設けると共に該スクリューシャ
   フトにスライドナットを螺合させ、該スライドナットに
   より前記アームを傾動可能とした請求項１のレーザ測量
   機。
4. 【請求項４】 前記レーザ投光器に水平２方向の傾きを
   検知するレベルセンサを設け、該レベルセンサの検出結
   果を基にスクリューシャフトの回転量を制御する請求項
   ３のレーザ測量機。
5. 【請求項５】 レーザ投光器の下端にリング状の反射板
   を設け、該反射板の下方に複数の光センサを所要点の回
   りに配設した請求項２のレーザ測量機。