測量儀器的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部及測量儀器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明為測量儀器的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部（5），測量儀器具有用于使測距光軸朝向測定對象物的旋轉(zhuǎn)部（7），旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部（5）使該旋轉(zhuǎn)部旋轉(zhuǎn)，該旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部具有使輸出軸（6）旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)馬達(dá)、和將該旋轉(zhuǎn)馬達(dá)與所述輸出軸的連結(jié)接合、斷開的離合器部，所述旋轉(zhuǎn)馬達(dá)、所述離合器部是沿著所述輸出軸串聯(lián)配設(shè)的結(jié)構(gòu)，所述輸出軸固定于所述旋轉(zhuǎn)部上。
【專利說明】測量儀器的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部及測量儀器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及測量儀器所使用的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部及使用了該旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部的測量儀器。
【背景技術(shù)】
[0002]在測量儀器、例如全站儀(total station)中具有瞄準(zhǔn)測定點(diǎn)的望遠(yuǎn)鏡部。該望遠(yuǎn)鏡部由托架部支承并能夠在豎直方向上旋轉(zhuǎn)，而且該托架部由基盤部支承并能夠在水平方向上旋轉(zhuǎn)。此外，全站儀具有用于使所述望遠(yuǎn)鏡部旋轉(zhuǎn)的馬達(dá)和用于使所述托架部旋轉(zhuǎn)的馬達(dá)。以下，所述望遠(yuǎn)鏡部、所述托架部總稱為旋轉(zhuǎn)部。
[0003]以往所使用的馬達(dá)是電動(dòng)馬達(dá)。成為了該電動(dòng)馬達(dá)的輸出軸與所述旋轉(zhuǎn)部的輸出軸經(jīng)由第一齒輪和第二齒輪而連結(jié)，所述電動(dòng)馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)力經(jīng)由第一齒輪和第二齒輪而傳遞到所述旋轉(zhuǎn)部的機(jī)構(gòu)，所述第一齒輪設(shè)于所述輸出軸上，所述第二齒輪設(shè)于所述旋轉(zhuǎn)軸上，且與所述第一齒輪哨合。此外，所述第一齒輪、所述第二齒輪的哨合存在齒隙。由于齒隙影響旋轉(zhuǎn)精度、旋轉(zhuǎn)定位精度，因此需要盡可能減小齒隙。尤其是在測量儀中旋轉(zhuǎn)角度的精度要求以秒為單位。為此，需要高精度的齒輪，而且組裝精度也要求高精度。為此，制造費(fèi)用變得昂貴。而且，由于齒輪的磨損等，齒隙增大，隨著時(shí)間的推移而精度降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種不存在由齒隙等導(dǎo)致的誤差、高精度且構(gòu)造簡單的測量儀器的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部及具有該測量儀器的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部的測量儀器。
[0005]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的測量儀器的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部中，測量儀器具有用于使測距光軸朝向測定對象物的旋轉(zhuǎn)部，所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部使該旋轉(zhuǎn)部旋轉(zhuǎn)，其中，該旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部具有使輸出軸旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)馬達(dá)、和將該旋轉(zhuǎn)馬達(dá)與所述輸出軸的連結(jié)接合、斷開的離合器部，所述旋轉(zhuǎn)馬達(dá)、所述離合器部是沿著所述輸出軸串聯(lián)配設(shè)的結(jié)構(gòu)，所述輸出軸固定于所述旋轉(zhuǎn)部上。
[0006]并且，本發(fā)明的測量儀器的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部中，所述旋轉(zhuǎn)馬達(dá)借助摩擦力使被驅(qū)動(dòng)體旋轉(zhuǎn)，所述離合器部介于所述被驅(qū)動(dòng)體與所述旋轉(zhuǎn)部之間，借助摩擦力而將所述被驅(qū)動(dòng)體的旋轉(zhuǎn)傳遞到所述旋轉(zhuǎn)部，所述旋轉(zhuǎn)馬達(dá)與所述被驅(qū)動(dòng)體之間的摩擦力設(shè)定為大于所述被驅(qū)動(dòng)體與所述旋轉(zhuǎn)部之間的摩擦力。
[0007]并且，本發(fā)明的測量儀器的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部中，所述被驅(qū)動(dòng)體為環(huán)形形狀，所述旋轉(zhuǎn)馬達(dá)具有對所述被驅(qū)動(dòng)體賦予旋轉(zhuǎn)力的環(huán)形形狀的振動(dòng)發(fā)生部，該振動(dòng)發(fā)生部利用超聲波振動(dòng)而產(chǎn)生沿周向移動(dòng)的撓曲波動(dòng)，該撓曲波動(dòng)借助所述旋轉(zhuǎn)馬達(dá)與所述被驅(qū)動(dòng)體之間的摩擦力而使該被驅(qū)動(dòng)體旋轉(zhuǎn)。
[0008]并且，本發(fā)明的測量儀器的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部中，所述離合器部具有能夠選擇所述旋轉(zhuǎn)部與所述被驅(qū)動(dòng)體之間的摩擦力的結(jié)構(gòu)。
[0009]并且，本發(fā)明的測量儀器的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部中，所述離合器部具有介于所述旋轉(zhuǎn)力傳遞路徑上的摩擦發(fā)生部件和對該摩擦發(fā)生部件作用推壓力的彈壓機(jī)構(gòu)。[0010]并且，本發(fā)明的測量儀器的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部中，所述輸出軸被設(shè)置成與所述振動(dòng)發(fā)生部一體旋轉(zhuǎn)，所述被驅(qū)動(dòng)體設(shè)于支承所述旋轉(zhuǎn)部的部件上。
[0011]并且，本發(fā)明的測量儀器包括:以能夠在水平方向上旋轉(zhuǎn)的方式設(shè)于基盤部上的作為旋轉(zhuǎn)部的托架部；設(shè)于所述基盤部上、且驅(qū)動(dòng)所述托架部旋轉(zhuǎn)的水平旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部；以能夠在豎直方向上旋轉(zhuǎn)的方式設(shè)于所述托架部上的作為旋轉(zhuǎn)部的望遠(yuǎn)鏡部；設(shè)于所述托架部上、且驅(qū)動(dòng)所述望遠(yuǎn)鏡部旋轉(zhuǎn)的豎直旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部，所述水平旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部、所述豎直旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部的至少一方使用上述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部的任一個(gè)。
[0012]根據(jù)本發(fā)明，測量儀器的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部中，測量儀器具有用于使測距光軸朝向測定對象物的旋轉(zhuǎn)部，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部使該旋轉(zhuǎn)部旋轉(zhuǎn)，其中，該旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部具有使輸出軸旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)馬達(dá)、和將該旋轉(zhuǎn)馬達(dá)與所述輸出軸的連結(jié)接合、斷開的離合器部，所述旋轉(zhuǎn)馬達(dá)、所述離合器部是沿著所述輸出軸串聯(lián)配設(shè)的結(jié)構(gòu)，所述輸出軸固定于所述旋轉(zhuǎn)部上，因此，從所述旋轉(zhuǎn)馬達(dá)到所述旋轉(zhuǎn)部的旋轉(zhuǎn)力傳遞路徑變得簡單，不存在由齒隙等導(dǎo)致的誤差，可實(shí)現(xiàn)高精度的驅(qū)動(dòng)。
[0013]此外，根據(jù)本發(fā)明，所述旋轉(zhuǎn)馬達(dá)借助摩擦力使被驅(qū)動(dòng)體旋轉(zhuǎn)，所述離合器部介于所述被驅(qū)動(dòng)體與所述旋轉(zhuǎn)部之間，借助摩擦力而將所述被驅(qū)動(dòng)體的旋轉(zhuǎn)傳遞到所述旋轉(zhuǎn)部，所述旋轉(zhuǎn)馬達(dá)與所述被驅(qū)動(dòng)體之間的摩擦力設(shè)定為大于所述被驅(qū)動(dòng)體與所述旋轉(zhuǎn)部之間的摩擦力，因此，在所述旋轉(zhuǎn)馬達(dá)未驅(qū)動(dòng)時(shí)，能夠通過手動(dòng)使所述旋轉(zhuǎn)部旋轉(zhuǎn)，并在驅(qū)動(dòng)時(shí)作用了過大負(fù)載的情況下，所述離合器部旋轉(zhuǎn)而防止所述旋轉(zhuǎn)馬達(dá)的損傷。
[0014]此外，根據(jù)本發(fā)明，所述被驅(qū)動(dòng)體為環(huán)形形狀，所述旋轉(zhuǎn)馬達(dá)具有對所述被驅(qū)動(dòng)體賦予旋轉(zhuǎn)力的環(huán)形形狀的振動(dòng)發(fā)生部，該振動(dòng)發(fā)生部利用超聲波振動(dòng)而產(chǎn)生沿周向移動(dòng)的撓曲波動(dòng)，該撓曲波動(dòng)借助所述旋轉(zhuǎn)馬達(dá)與所述被驅(qū)動(dòng)體之間的摩擦力而使該被驅(qū)動(dòng)體旋轉(zhuǎn)，因此，旋轉(zhuǎn)部為所述被驅(qū)動(dòng)體的最小結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單且只要控制所述振動(dòng)發(fā)生部的超聲波振動(dòng)的發(fā)生狀態(tài)即可，因此所述旋轉(zhuǎn)部的控制容易。
[0015]此外，根據(jù)本發(fā)明，所述離合器部具有能夠選擇所述旋轉(zhuǎn)部與所述被驅(qū)動(dòng)體之間的摩擦力的結(jié)構(gòu)，因此不需改變基本結(jié)構(gòu)，就能實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)輸出的改變。
[0016]此外，根據(jù)本發(fā)明，所述離合器部具有介于所述旋轉(zhuǎn)力傳遞路徑上的摩擦發(fā)生部件和對該摩擦發(fā)生部件作用推壓力的彈壓機(jī)構(gòu)，因此，通過進(jìn)行所述摩擦發(fā)生部件的材質(zhì)、推壓力的調(diào)整，不需改變基本結(jié)構(gòu)，就能實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)輸出的改變。
[0017]此外，根據(jù)本發(fā)明，測量儀器包括:以能夠在水平方向上旋轉(zhuǎn)的方式設(shè)于基盤部上的作為旋轉(zhuǎn)部的托架部；設(shè)于所述基盤部上、且驅(qū)動(dòng)所述托架部旋轉(zhuǎn)的水平旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部；以能夠在豎直方向上旋轉(zhuǎn)的方式設(shè)于所述托架部上的作為旋轉(zhuǎn)部的望遠(yuǎn)鏡部；設(shè)于所述托架部上、且驅(qū)動(dòng)所述望遠(yuǎn)鏡部旋轉(zhuǎn)的豎直旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部，所述水平旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部、所述豎直旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部的至少一方使用上述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部的任一個(gè)，因此驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)變得簡單，要求精度的部件數(shù)量減少，制作成本降低且可實(shí)現(xiàn)高精度的驅(qū)動(dòng)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是表示本發(fā)明的測量儀的一例的概略圖；
圖2是本發(fā)明的實(shí)施例的測量儀的概略剖視圖；
圖3是該實(shí)施例所使用的超聲波馬達(dá)的剖切立體圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0019]以下，參照【專利附圖】

【附圖說明】本發(fā)明的實(shí)施例。
[0020]在圖1中，說明本實(shí)施例的測量儀I。
[0021]在三個(gè)腿部2上設(shè)有校平部3，在該校平部3上設(shè)有基盤部4。水平旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部5收納于該基盤部4中。該水平旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部5具有豎直延伸的中空的水平輸出軸6，在該水平輸出軸6的上端安裝有作為旋轉(zhuǎn)部的托架部7。
[0022]該托架部7具有凹部8，在該凹部8中收納有作為旋轉(zhuǎn)部的望遠(yuǎn)鏡部9，該望遠(yuǎn)鏡部9經(jīng)由豎直旋轉(zhuǎn)軸11支承于所述托架部7上并能夠自由旋轉(zhuǎn)。在所述望遠(yuǎn)鏡部9上設(shè)有具有測距光軸的瞄準(zhǔn)望遠(yuǎn)鏡10，并收納有測距部(未圖示)。
[0023]在所述托架部7中收納有豎直旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部12，該豎直旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部12配置在所述豎直旋轉(zhuǎn)軸11的軸心線上。所述豎直旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部12具有與所述豎直旋轉(zhuǎn)軸11同心的豎直輸出軸13,該豎直輸出軸13的頂端固定安裝在所述望遠(yuǎn)鏡部9上。
[0024]所述水平旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部5具有旋轉(zhuǎn)馬達(dá)14和離合器部15。所述旋轉(zhuǎn)馬達(dá)14和所述離合器部15具有同一軸心線，以所述水平輸出軸6為中心而沿著該水平輸出軸6串聯(lián)(tandem，一前一后)地配設(shè)。所述離合器部15為接合狀態(tài)時(shí)，所述旋轉(zhuǎn)馬達(dá)14的旋轉(zhuǎn)力直接傳遞給所述水平輸出軸6。所述離合器部15為斷開狀態(tài)時(shí)，所述水平輸出軸6與所述旋轉(zhuǎn)馬達(dá)14分離，所述水平輸出軸6能夠單獨(dú)旋轉(zhuǎn)。此外，所述離合器部15為斷開狀態(tài)時(shí)，所述水平輸出軸6與所述旋轉(zhuǎn)馬達(dá)14借助規(guī)定的摩擦力而連結(jié)。
[0025]從而，所述離合器部15為斷開狀態(tài)時(shí)，所述托架部7能夠相對于所述水平旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部5相對旋轉(zhuǎn)，并借助所述摩擦力而保持位置。
[0026]所述豎直旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部12也是與所述水平旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部5同樣的構(gòu)造。
[0027]所述豎直旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部12具有旋轉(zhuǎn)馬達(dá)16和離合器部17。所述旋轉(zhuǎn)馬達(dá)16和所述離合器部17在同一軸心線上一前一后地配設(shè)。該離合器部17為接合狀態(tài)時(shí)，所述旋轉(zhuǎn)馬達(dá)16的旋轉(zhuǎn)力直接傳遞給所述豎直輸出軸13。所述離合器部17為斷開狀態(tài)時(shí)，所述豎直輸出軸13與所述旋轉(zhuǎn)馬達(dá)16分離，所述豎直輸出軸13能夠單獨(dú)旋轉(zhuǎn)。此外，所述離合器部17為斷開狀態(tài)時(shí)，所述豎直輸出軸13與所述旋轉(zhuǎn)馬達(dá)16借助規(guī)定的摩擦力而連結(jié)，即使在所述離合器部17為斷開狀態(tài)時(shí)，所述望遠(yuǎn)鏡部9也被保持于任意的位置。
[0028]另外，雖然未圖示，在所述水平輸出軸6上設(shè)有水平角編碼器，檢測所述水平輸出軸6的旋轉(zhuǎn)角度。在所述豎直旋轉(zhuǎn)軸11上設(shè)有豎直角編碼器，檢測所述豎直輸出軸13的旋轉(zhuǎn)角度。
[0029]通過所述托架部7的水平旋轉(zhuǎn)、所述望遠(yuǎn)鏡部9的豎直旋轉(zhuǎn)的協(xié)作，測距光軸朝向測定對象物，所述測距部經(jīng)由所述望遠(yuǎn)鏡部9射出激光光線，接受來自測定對象物的反射光來測定距離。此外，基于所述水平角編碼器、所述豎直角編碼器的檢測結(jié)果來測定水平角、豎直角。
[0030]在上述實(shí)施例中，所述水平旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部5和所述豎直旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部12由于是馬達(dá)和離合器部配置在同一軸心線上，因此是緊湊的構(gòu)造。而且，由于是馬達(dá)和離合器部一前一后地配置、在離合器接合狀態(tài)下馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)力直接傳遞到輸出軸的構(gòu)造，因此不存在齒隙，在旋轉(zhuǎn)傳遞路徑上不產(chǎn)生誤差而高精度地傳遞驅(qū)動(dòng)。而且組裝很容易。[0031]另外，在上述實(shí)施例中，所述水平旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部5和所述豎直旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部12都是一前一后式的結(jié)構(gòu)，但也可以是僅其中一方是一前一后式的結(jié)構(gòu)。
[0032]接著，由圖2、圖3說明一前一后式的結(jié)構(gòu)的所述水平旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部5和所述豎直旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部12具有超聲波馬達(dá)的例子。
[0033]另外，在圖2、圖3中，對于與圖1所示相同的部件標(biāo)注相同的附圖標(biāo)記，省略其說明。
[0034]圖中，附圖標(biāo)記21表示相對于所述水平輸出軸6設(shè)置的水平角檢測編碼器，附圖標(biāo)記22表示相對于所述豎直旋轉(zhuǎn)軸11設(shè)置的豎直角檢測編碼器，附圖標(biāo)記23表示設(shè)于所述托架部7的內(nèi)部、控制所述水平旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部5和所述豎直旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部12的驅(qū)動(dòng)的控制部。
[0035]在圖3中，進(jìn)一步詳細(xì)說明所述水平旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部5和所述豎直旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部12。另夕卜，由于所述水平旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部5和所述豎直旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部12是相同的構(gòu)造，因此，以下說明所述水平旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部5。
[0036]馬達(dá)殼體25是在底板26上突出設(shè)有中空圓筒體27的構(gòu)造。在所述底板26上穿設(shè)有底孔28，在所述中空圓筒體27的頂板29上穿設(shè)有頂孔31，所述底孔28和所述頂孔31配置在同心上。
[0037]圓筒形狀的軸承部件32從上方嵌合于該頂孔31中。在該軸承部件32上形成有固定凸緣33，該固定凸緣33通過螺栓34而固定于所述頂板29上。從而，所述軸承部件32經(jīng)由所述固定凸緣33而固定于所述頂板29上，所述軸承部件32的軸心與所述底孔28、所述頂孔31同心。
[0038]所述水平輸出軸6旋轉(zhuǎn)自如地貫穿所述軸承部件32，該水平輸出軸6的上端部6a、下端部6b分別從所述軸承部件32突出。
[0039]在所述水平輸出軸6的上端形成有連結(jié)部35，與該連結(jié)部35的下端連續(xù)地形成有軸部凸緣36。所述水平角檢測編碼器21的模式環(huán)37固定于該軸部凸緣36上(參照圖2)。所述連結(jié)部35以凹窩方式與所述托架部7的底面結(jié)合，并通過螺栓(未圖示)而固定于所述模式環(huán)37的底面上(參照圖2)。
[0040]在所述下端部6b設(shè)有擋圈38,該擋圈38與所述軸承部件32的下端卡合，由此約束所述水平輸出軸6的軸心方向的位移。
[0041]所述下端部6b的比所述擋圈38更向下方延伸的部分為兩階的階梯構(gòu)造，作為旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)板39固定安裝于第一階的臺(tái)階上，固定螺母41螺紋接合于第二階的臺(tái)階上。所述旋轉(zhuǎn)板39的直徑是小于所述中空圓筒體27的內(nèi)徑的小徑，成為所述旋轉(zhuǎn)板39與所述底板26分隔開的狀態(tài)。所述旋轉(zhuǎn)板39在軸心方向上的位移被所述固定螺母41約束，所述旋轉(zhuǎn)板39與所述水平輸出軸6 —體地旋轉(zhuǎn)。
[0042]在所述旋轉(zhuǎn)板39的上表面上與該旋轉(zhuǎn)板39同心地固定安裝有薄板環(huán)狀的壓電陶瓷(壓電元件)42，在該壓電陶瓷42上緊貼地固定有振子43。該振子43由彈性材料構(gòu)成，呈半徑(中心半徑)為R的環(huán)形形狀。在該振子43上沿圓周方向以規(guī)定間距刻設(shè)有狹縫44，該狹縫44從頂點(diǎn)朝向下方分離開所需要的范圍，在周向上形成有以規(guī)定間隔排列的梳齒45。并且，在該周向上以規(guī)定間隔排列的所述梳齒45的集合形成圓周列群。
[0043]在所述中空圓筒體27中內(nèi)嵌有作為定子的固定環(huán)46。該固定環(huán)46能夠相對于所述中空圓筒體27沿軸心方向位移，并在周向上旋轉(zhuǎn)自如。所述固定環(huán)46與所述振子43直徑相同，載置在該振子43上，該振子43與所述固定環(huán)46機(jī)械接觸。
[0044]在該固定環(huán)46的上表面與所述頂板29的下表面之間形成有所需要的空間，在該空間中收納有環(huán)狀的摩擦片47、作為彈壓部件的防松墊圈48、摩擦片49。
[0045]所述摩擦片47以粘接等所需要的方式固定安裝于所述固定環(huán)46的上表面，所述摩擦片49以粘接等所需要的方式固定安裝于所述頂板29的下表面。所述防松墊圈48夾設(shè)在所述摩擦片47與所述摩擦片49之間，向使所述摩擦片47與所述摩擦片49分離的方向彈壓。所述摩擦片47、所述摩擦片49介于所述固定環(huán)46與所述頂板29之間的旋轉(zhuǎn)力傳遞路徑中，作為產(chǎn)生所需要的摩擦的摩擦發(fā)生部件而發(fā)揮功能。
[0046]此外，所述防松墊圈48的彈壓力經(jīng)由所述摩擦片47而傳遞到所述固定環(huán)46，以規(guī)定的力將該固定環(huán)46向所述振子43推壓。
[0047]通過所述防松墊圈48的彈壓力，在所述防松墊圈48與所述摩擦片47、所述摩擦片49之間產(chǎn)生的摩擦力Fl作用于所述固定環(huán)46與所述頂板29 (即所述馬達(dá)殼體25)之間，在所述固定環(huán)46與所述振子43之間產(chǎn)生與所述防松墊圈48的推壓力對應(yīng)的摩擦力F2。
[0048]通過對所述壓電陶瓷42施加高頻而產(chǎn)生超聲波振動(dòng)，使所述梳齒45產(chǎn)生撓曲振動(dòng)。而且，該梳齒45的集合、即圓周列群通過所述撓曲振動(dòng)而形成沿周向移動(dòng)的撓曲振動(dòng)波，該撓曲振動(dòng)波借助摩擦力而使所述固定環(huán)46相對旋轉(zhuǎn)。此外，通過控制對所述壓電陶瓷42施加的高頻，能夠控制所述固定環(huán)46的旋轉(zhuǎn)速度、旋轉(zhuǎn)方向。在此，所述壓電陶瓷42、所述振子43構(gòu)成振動(dòng)發(fā)生部，所述壓電陶瓷42、所述振子43、所述固定環(huán)46構(gòu)成超聲波馬達(dá)51。
[0049]另外，圖中附圖標(biāo)記52表示纜線，該纜線52與所述壓電陶瓷42電連接，穿過所述水平輸出軸6的中空部與所述控制部23電連接。
[0050]接著，摩擦力Fl作用于所述固定環(huán)46與所述頂板29之間，借助該摩擦力Fl而所述頂板29、即所述馬達(dá)殼體25相對于所述振子43相對旋轉(zhuǎn)。
[0051]在本實(shí)施例的情況下，由于所述馬達(dá)殼體25固定于所述基盤部4上，因此所述固定環(huán)46借助摩擦力Fl而固定于所述馬達(dá)殼體25上，所述振子43旋轉(zhuǎn)。
[0052]該振子43的旋轉(zhuǎn)經(jīng)由所述旋轉(zhuǎn)板39而傳遞到所述水平輸出軸6，進(jìn)而經(jīng)由該水平輸出軸6使所述托架部7旋轉(zhuǎn)(參照圖2)。
[0053]接著，在未對所述壓電陶瓷42施加高頻的狀態(tài)下、即未驅(qū)動(dòng)所述超聲波馬達(dá)51的狀態(tài)下，由于摩擦力Fl作用于所述固定環(huán)46與所述頂板29之間，摩擦力F2作用于所述振子43與所述固定環(huán)46之間，因此通過摩擦力F1、F2將所述水平輸出軸6 (即托架部7)固定。
[0054]此外，在摩擦力Fl與摩擦力F2之間存在摩擦力Fl <摩擦力F2的關(guān)系，由摩擦轉(zhuǎn)矩Tl <摩擦轉(zhuǎn)矩T2而引起的相對于旋轉(zhuǎn)的約束力發(fā)揮作用。另外，為了實(shí)現(xiàn)摩擦力Fl<摩擦力F2，適當(dāng)選擇所述摩擦片47、所述摩擦片49和所述防松墊圈48之間的摩擦系數(shù)，進(jìn)而適當(dāng)選擇該防松墊圈48的彈壓力。另外，所述摩擦片47、所述摩擦片49的材質(zhì)可舉出高分子化合物，例如氟素樹脂等高分子化合物，或者只要滿足條件也可舉出金屬或?qū)饘俦砻孢M(jìn)行了處理的物質(zhì)等。
[0055]所述摩擦轉(zhuǎn)矩Tl取決于所述固定環(huán)46與所述頂板29之間的摩擦系數(shù)、所述防松墊圈48的彈壓力。通過改變所述摩擦片47、所述摩擦片49的材質(zhì)而選擇所述摩擦系數(shù)，通過改變所述防松墊圈48的材質(zhì)、板厚、形狀而改變彈壓力。從而，通過調(diào)整所述摩擦系數(shù)、所述彈壓力能夠選擇最合適的摩擦轉(zhuǎn)矩Tl。
[0056]在此，若作為外力對所述水平輸出軸6作用旋轉(zhuǎn)力M > Tl，則由于所述摩擦轉(zhuǎn)矩的關(guān)系，所述水平輸出軸6旋轉(zhuǎn)。此外，在該水平輸出軸6旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下旋轉(zhuǎn)力M < T2、所述振子43和所述固定環(huán)46成為固定狀態(tài)。
[0057]從而，在所述測量儀I中，若使所述水平旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部5為非驅(qū)動(dòng)狀態(tài)，使手動(dòng)的旋轉(zhuǎn)力M作用于所述托架部7，則該托架部7以所述水平輸出軸6為中心旋轉(zhuǎn)，能夠使所述托架部7在任意的位置固定。
[0058]此外，對于所述望遠(yuǎn)鏡部9也是同樣，即便使所述豎直旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部12為非驅(qū)動(dòng)狀態(tài)，也能夠通過手動(dòng)使所述望遠(yuǎn)鏡部9旋轉(zhuǎn)，并將該望遠(yuǎn)鏡部9固定于任意位置。
[0059]而且，所述固定環(huán)46、所述摩擦片47、所述摩擦片49、所述防松墊圈48構(gòu)成離合器機(jī)構(gòu)53。該離合器機(jī)構(gòu)53在所述超聲波馬達(dá)51驅(qū)動(dòng)時(shí)向所述水平輸出軸6傳遞旋轉(zhuǎn)力，并在所述超聲波馬達(dá)51未驅(qū)動(dòng)時(shí)與外力相呼應(yīng)而允許所述水平輸出軸6的旋轉(zhuǎn)。
[0060]進(jìn)而，在所述超聲波馬達(dá)51驅(qū)動(dòng)中對所述水平輸出軸6作用了過大載荷的情況下，所述離合器機(jī)構(gòu)53使所述馬達(dá)殼體25與所述固定環(huán)46之間產(chǎn)生滑動(dòng)，作為防止所述超聲波馬達(dá)51損傷的安全裝置而發(fā)揮功能。
[0061]如上所述，在本實(shí)施例中，由于在將來自該超聲波馬達(dá)51的旋轉(zhuǎn)力向所述水平輸出軸6傳遞的路徑上不存在齒隙等誤差要因，所述超聲波馬達(dá)51的旋轉(zhuǎn)力直接傳遞給所述水平輸出軸6，因此能夠進(jìn)行高精度的旋轉(zhuǎn)控制，而且部件數(shù)量少、旋轉(zhuǎn)部分(圖示中僅示出了所述水平輸出軸6)少，因此組裝誤差也減小。
[0062]而且，在所述超聲波馬達(dá)51未驅(qū)動(dòng)時(shí),能夠通過手動(dòng)使旋轉(zhuǎn)部旋轉(zhuǎn),此時(shí),在所述壓電陶瓷42與所述固定環(huán)46之間沒有滑動(dòng)，不產(chǎn)生磨損。因此，能夠使所述超聲波馬達(dá)51長期維持高精度。
[0063]在利用具有所述水平旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部5、所述豎直旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部12的所述測量儀I執(zhí)行測距、測角的情況下，在使所述水平旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部5、所述豎直旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部12為未驅(qū)動(dòng)的狀態(tài)下，通過手動(dòng)使所述托架部7水平旋轉(zhuǎn)，并使所述望遠(yuǎn)鏡部9豎直旋轉(zhuǎn)，用目視使所述瞄準(zhǔn)望遠(yuǎn)鏡10對準(zhǔn)測定對象物，在該瞄準(zhǔn)望遠(yuǎn)鏡10的視野中捕捉到測定對象物時(shí)使所述水平旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部5、所述豎直旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部12驅(qū)動(dòng)，自動(dòng)瞄準(zhǔn)測定對象物。
[0064]在瞄準(zhǔn)了測定對象物的狀態(tài)下進(jìn)行測距，并利用所述水平角檢測編碼器21、所述豎直角檢測編碼器22測定瞄準(zhǔn)狀態(tài)的水平角、豎直角，執(zhí)行測距、測角。
[0065]在所述測量儀I中，通過使用上述的所述水平旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部5、所述豎直旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部12，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)周邊的構(gòu)造變得簡單、部件數(shù)量減少，并且要求精度的部件減少，謀求了制作成本的降低。而且，通過旋轉(zhuǎn)部減少且由馬達(dá)直接驅(qū)動(dòng)所述托架部7、所述望遠(yuǎn)鏡部9，能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的驅(qū)動(dòng)，并防止精度隨時(shí)間的推移而降低。
[0066]另外，上述實(shí)施例中，所述水平旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部5、所述豎直旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部12都使用了超聲波馬達(dá)，但也可以僅其中一方使用超聲波馬達(dá)。
[0067]另外，上述的所述測量儀I涉及全站儀，但作為其它測量儀的例子，可以舉出經(jīng)由偏光鏡照射測距光、并使該偏光鏡向水平方向和豎直方向旋轉(zhuǎn)而向規(guī)定范圍照射激光光 線、測定多點(diǎn)的激光掃描儀，也可以將本實(shí)施例適用于該激光掃描儀中。
【權(quán)利要求】
1.一種測量儀器的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部，測量儀器具有用于使測距光軸朝向測定對象物的旋轉(zhuǎn)部，所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部使該旋轉(zhuǎn)部旋轉(zhuǎn)，其中，該旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部具有使輸出軸旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)馬達(dá)、和將該旋轉(zhuǎn)馬達(dá)與所述輸出軸的連結(jié)接合、斷開的離合器部，所述旋轉(zhuǎn)馬達(dá)、所述離合器部是沿著所述輸出軸串聯(lián)配設(shè)的結(jié)構(gòu)，所述輸出軸固定于所述旋轉(zhuǎn)部上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量儀器的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)馬達(dá)借助摩擦力使被驅(qū)動(dòng)體旋轉(zhuǎn)，所述離合器部介于所述被驅(qū)動(dòng)體與所述旋轉(zhuǎn)部之間，借助摩擦力而將所述被驅(qū)動(dòng)體的旋轉(zhuǎn)傳遞到所述旋轉(zhuǎn)部，所述旋轉(zhuǎn)馬達(dá)與所述被驅(qū)動(dòng)體之間的摩擦力設(shè)定為大于所述被驅(qū)動(dòng)體與所述旋轉(zhuǎn)部之間的摩擦力。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的測量儀器的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部，其特征在于，所述被驅(qū)動(dòng)體為環(huán)形形狀，所述旋轉(zhuǎn)馬達(dá)具有對所述被驅(qū)動(dòng)體賦予旋轉(zhuǎn)力的環(huán)形形狀的振動(dòng)發(fā)生部，該振動(dòng)發(fā)生部利用超聲波振動(dòng)而產(chǎn)生沿周向移動(dòng)的撓曲波動(dòng)，該撓曲波動(dòng)借助所述旋轉(zhuǎn)馬達(dá)與所述被驅(qū)動(dòng)體之間的摩擦力而使該被驅(qū)動(dòng)體旋轉(zhuǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的測量儀器的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部，其特征在于，所述離合器部具有能夠選擇所述旋轉(zhuǎn)部與所述被驅(qū)動(dòng)體之間的摩擦力的結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量儀器的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部，其特征在于，所述離合器部具有介于所述旋轉(zhuǎn)力傳遞路徑上的摩擦發(fā)生部件和對該摩擦發(fā)生部件作用推壓力的彈壓機(jī)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的測量儀器的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部，其特征在于，所述離合器部具有介于所述旋轉(zhuǎn)力傳遞路徑上的摩擦發(fā)生部件和對該摩擦發(fā)生部件作用推壓力的彈壓機(jī)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的測量儀器的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部，其中，所述離合器部具有介于所述旋轉(zhuǎn)力傳遞路徑上的摩擦發(fā)生部件和對該摩擦發(fā)生部件作用推壓力的彈壓機(jī)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的測量儀器的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部，其特征在于，所述輸出軸被設(shè)置成與所述振動(dòng)發(fā)生部一體旋轉(zhuǎn)，所述被驅(qū)動(dòng)體設(shè)于支承所述旋轉(zhuǎn)部的部件上。
9.一種測量儀器，包括:以能夠在水平方向上旋轉(zhuǎn)的方式設(shè)于基盤部上的作為旋轉(zhuǎn)部的托架部；設(shè)于所述基盤部上、且驅(qū)動(dòng)所述托架部旋轉(zhuǎn)的水平旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部；以能夠在豎直方向上旋轉(zhuǎn)的方式設(shè)于所述托架部上的作為旋轉(zhuǎn)部的望遠(yuǎn)鏡部；設(shè)于所述托架部上、且驅(qū)動(dòng)所述望遠(yuǎn)鏡部旋轉(zhuǎn)的豎直旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部，所述水平旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部、所述豎直旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部的至少一方使用權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部。
10.一種測量儀器，包括:以能夠在水平方向上旋轉(zhuǎn)的方式設(shè)于基盤部上的作為旋轉(zhuǎn)部的托架部；設(shè)于所述基盤部上、且驅(qū)動(dòng)所述托架部旋轉(zhuǎn)的水平旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部；以能夠在豎直方向上旋轉(zhuǎn)的方式設(shè)于所述托架部上的作為旋轉(zhuǎn)部的望遠(yuǎn)鏡部；設(shè)于所述托架部上、且驅(qū)動(dòng)所述望遠(yuǎn)鏡部旋轉(zhuǎn)的豎直旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部，所述水平旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部、所述豎直旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部的至少一方使用權(quán)利要求2所述的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部。
11.一種測量儀器，包括:以能夠在水平方向上旋轉(zhuǎn)的方式設(shè)于基盤部上的作為旋轉(zhuǎn)部的托架部；設(shè)于所述基盤部上、且驅(qū)動(dòng)所述托架部旋轉(zhuǎn)的水平旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部；以能夠在豎直方向上旋轉(zhuǎn)的方式設(shè)于所述托架部上的作為旋轉(zhuǎn)部的望遠(yuǎn)鏡部；設(shè)于所述托架部上、且驅(qū)動(dòng)所述望遠(yuǎn)鏡部旋轉(zhuǎn)的豎直旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部，所述水平旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部、所述豎直旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部的至少一方使用權(quán)利要求3所述的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部。
【文檔編號(hào)】G01C15/00GK103940413SQ201410021633
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年1月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月17日
【發(fā)明者】古平純一, 神酒直人 申請人:株式會(huì)社拓普康