JP4101098B2

JP4101098B2 - Horizontal plane setting machine

Info

Publication number: JP4101098B2
Application number: JP2003097053A
Authority: JP
Inventors: 富親馬場; 弘之中部; 雄之石黒; 徹太郎糀
Original assignee: 株式会社ソキア
Priority date: 2003-03-31
Filing date: 2003-03-31
Publication date: 2008-06-11
Anticipated expiration: 2023-03-31
Also published as: JP2004301762A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転軸に対し直交する光を出射する回転ヘッドが、本体ケースの上で水平回転することで、水平回転照射光が形成される水平面設定機に係り、特に、回転ヘッドの回転軸を傾動させる傾動調整機構がモータに連結されて自動整準可能な水平面設定機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の従来の水平面設定器としては、特開平７−１３４０２７号が知られ、図１０、１１、１２において、その斜視図，縦断面図および水平断面図が示されているように、光Ｌ１を出射する回転ヘッドＨが本体ケース１の上で水平回転するように構成され、本体ケース１内において、回転ヘッドＨの回転軸２を回転支持する軸筒部３が傾動調整機構により傾動可能に支持されるとともに、軸筒部３には、Ｘ軸気泡管９Ｘ，Ｙ軸気泡管９Ｙが設けられ、ケース１には、気泡管の目盛り読み取り用の窓Ｗが設けられている。図１０符号９Ｚは、Ｚ軸気泡管を示す。
【０００３】
即ち、軸筒部３の傾動調整機構は、軸筒部３を傾動可能に支持する上方の傾動支点４と、軸筒部３とケース１間に介装された引っ張りばね５と、ケース１側の雌ねじ部に螺合し回動操作により進退動作可能な一対の傾動調整ねじ６Ｘ,６Ｙと、ケース１に対してピン連結されて、軸筒部３に設けたＬ字型プレート２と傾動調整ねじ６Ｘ,６Ｙ間にそれぞれ介装され、傾動調整ねじ６Ｘ,６Ｙの進退動作に連係してピン（支点）Ｐｘ，Ｐｙ回りに水平揺動する一対のアーム７Ｘ,７Ｙで構成されており、傾動調整ねじ６Ｘ,６Ｙの回動操作（進退動作）に伴ってアーム７Ｘ,７ＹがピンＰｘ，Ｐｙ回りに揺動し、軸筒部３が傾動支点を中心としてＸ軸，Ｙ軸方向に揺動（傾動）して、Ｘ軸気泡管９Ｘ，Ｙ軸気泡管９Ｙの気泡位置（目盛り）が変化するようになっている。このため、据え付けた水平面設定器を整準する（軸筒部３が鉛直状態となって出射光Ｌ１が水平に出射する形態にする）には、Ｘ軸気泡管９Ｘ，Ｙ軸気泡管９Ｙの気泡が基準位置となるように、傾動調整ねじ６Ｘ,６Ｙを回動操作すればよい。
【０００４】
しかし、前記した従来の水平面設定器では、いちいち手動で傾動調整ねじ６Ｘ,６Ｙを操作する必要があり、面倒な上に、整準作業に時間がかかるという問題があった。
【０００５】
そこで、発明者は、気泡管９Ｘ，９Ｙに代えて電子気泡管等の電気式傾斜センサ９Ｘ１，９Ｙ１を使用し、電気式傾斜センサの検出値に基づいて傾動調整ねじ６Ｘ１,６Ｙ１をモータ駆動させるように構成することで、自動整準しようと考えた。
【０００６】
即ち、図１３には、特開平７−１３４０２７号を基に発明者が考えた自動整準機構の要部である、軸筒部３の傾動調整機構が示されている。この傾動調整機構は、軸筒部３を傾動可能に支持する傾動支点４と、軸筒部３とケース１間に介装された引っ張りばね５と、モータ駆動により回転駆動する一対の傾動調整ねじ６Ｘ１,６Ｙ１と、傾動調整ねじ６Ｘ１，６Ｙ１に螺合しかつ回り止めされ、調整ねじ６Ｘ１,６Ｙ１の回転に伴って進退動作するナット部材８Ｘ,８Ｙと、軸筒部３に設けたＬ字型プレート２と傾動調整ねじ６Ｘ１,６Ｙ１間にそれぞれ介装され、ケース１に対し固定されたピンＰｘ，Ｐｙ回りに水平揺動可能な一対のアーム７Ｘ,７Ｙで構成されている。傾動調整機構の各動力伝達部には、引っ張りばね５のばね付勢力が常に一方向（図１３ヤジするＡ方向）に作用して、軸筒部３を傾動調整する際に動力伝達部のガタによるバックラッシュの影響を受けないように構成されている。
【０００７】
即ち、図１３白抜き矢印に示すように作用する引っ張りばね５のばね力によって、アーム７Ｘ,７Ｙには矢印Ａに示す付勢力が作用し、アーム側当接部７Ｘ１,７Ｙ１が常にナット部材８Ｘ,８Ｙに圧接した状態に保持されている。そして、モータ駆動（傾動調整ねじ６Ｘ１,６Ｙ１の回動）に連係してナット部材８Ｘ,８Ｙが進退（アーム７Ｘ,７Ｙが揺動）し、軸筒部３がＸ軸，Ｙ軸方向に揺動（傾動）して、Ｘ軸傾斜センサ９Ｘ１，Ｙ軸傾斜センサ９Ｙ１の検出値が変化する。このため、傾斜センサ９Ｘ１，９Ｙ１の検出値が０となるように、傾動調整ねじ６Ｘ１,６Ｙ１を駆動させるモータ（図示せず）の駆動をフィードバック制御することで、自動整準できるというものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図１３に示す自動整準機構を動作させると、モータ起動時に傾斜センサ９Ｘ１，９Ｙ１の検出値がふらついて応答性が悪い場合が生じるという、第１の問題が発生した。特に、水平面設定機を据え付けて自動整準を開始する際に、引っ張りばね５が大きく引き伸ばされて軸筒部３が整準位置に対し大きく傾いている状態からモータを高速度で起動させた場合に発生した。この原因は、モータ駆動によって進退動作するナット部材８Ｘ,８Ｙの動きにアーム７Ｘ,７Ｙがうまく追随できないためであることがわかった。
【０００９】
即ち、アーム７Ｘ,７Ｙとナット部材８Ｘ,８Ｙとは、引っ張りばね５の付勢力（図１３矢印Ａ参照）だけによって連結されており、モータの高速回転により、引っ張りばね５の縮む速度以上の速度でナット部材８Ｘ,８Ｙがばね付勢力作用方向（矢印Ａ方向）と同方向（矢印Ｂ方）に勢いよく移動すると、速すぎるナット部材８Ｘ,８Ｙの移動にアーム側の当接部７Ｘ１,７Ｙ１が追随できず、瞬間的にナット部材８Ｘ,８Ｙとアーム７Ｘ１,７Ｙ１間が離れる等、モータ駆動軸である傾動調整ねじ６Ｘ１,６Ｙ１と軸筒部３側のＬ字型プレート２間に介装され、引っ張りばねの付勢力により顕在化しなかった傾動調整機構（アーム７Ｘ,７Ｙ周辺領域）に内在するガタがバックラッシュとなって顕在化し、これがため傾斜センサ９Ｘ１,９Ｙ１の検出値がふらついて安定するまでに時間がかかり、それだけ自動整準終了までの時間が長くなるのである。なお、ナット部材８Ｘ,８Ｙをばね付勢力作用方向と反対方向（矢印Ｃ方向）に移動させる場合は、どんなに勢いよく移動させても、ナット部材８Ｘ,８Ｙとアーム７Ｘ,７Ｙ間が離れることがない等、傾動調整機構における連結部における付勢力が高められるに過ぎず、傾動調整機構に内在するガタがバックラッシュとなって傾斜センサ９Ｘ１,９Ｙ１の出力として顕在化することはない。
【００１０】
そこで、発明者は、「モータ起動時に傾動調整機構の連結部におけるバックラッシュが顕在化しないためには、軸筒部を傾動調整する際、常にナット部材をばね付勢力作用方向と反対方向に移動するように（傾動調整機構に作用するばね付勢力を高める方向に）モータ駆動する、即ち、引っ張りばねが伸びる方向に軸筒部３を傾動させればよい。」と考えた。そのためには、「水平面設定機を縦置きに設置したときの軸筒部３の軸心位置がＰにあるとして、モータ起動時に、引っ張りばね５が軸筒部３の整準位置Ｐ０における形態よりも縮んだ形態となる所定位置Ｐ１まで軸筒部３を一旦傾動させた後に、モータ駆動により引っ張りばね５が伸びる方向に軸筒部３を傾動させて、自動整準させるようにすればよい。」と考えて、試作したところ、自動整準の際に高速でモータ駆動しても傾斜センサの検出値がふらつかず、傾斜センサの検出値に基づくモータ駆動の適正なフィードバック制御ができることが確かめられたので、本発明を提案するに至ったものである。
【００１１】
また、図１３に示す傾動調整機構においては、傾斜センサ９Ｘ１,９Ｙ１の検出値に基づいて軸筒部３を自動的に傾動制御するようになっているが、レーザ光を水平とするための整準範囲は±５°で、一方、傾斜センサの検出範囲は±２０’程度とされているため、±３０’（±０．５°）の傾斜から５°の傾斜までは傾斜センサの出力が飽和状態となって判別することができない。
【００１２】
このため、モータの整準速度を優先して、モータを高速で回転駆動すると、傾斜センサの検出範囲内に入るが、急制動をかけても行き過ぎて逆方向に飽和してしまう。この時点で、同じようにモータを高速で逆回転駆動するとその繰返しとなって、正逆のモータ駆動が繰り返される、いわゆるハンチングが生じることになる。逆に、モータをゆっくり回転駆動して整準させると、５°の傾斜ではレーザ光が水平となるまでに非常に長い時間を要することになる。このように、ただ単に高速でモータ駆動させただけでは、スムーズに自動整準できない、という第２の問題も生じた。
【００１３】
本発明は、前記従来技術の問題点および発明者の知見に基づいてなされたもので、その第１の目的は、高速でモータ駆動しても傾斜センサの検出値がふらつかず高速に自動整準させることができる水平面設定機を提供することにあり、その第２の目的は、ハンチングを発生させることなく高速に整準させることができる水平面設定機を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
前記第１の目的を達成するために、請求項１に係る水平面設定機においては、本体ケースの上方において水平回転する回転ヘッドと、Ｘ軸チルトセンサおよびＹ軸チルトセンサとを有し、回転ヘッドから回転ヘッド回転軸と直交する方向に出射する光によって水平回転照射光を形成する水平面設定機において、
前記回転ヘッド回転軸は、前記本体ケース内上下方向に配設され、かつ本体ケースに対し傾動可能に支持された筒型の軸筒部によって回転支持され、前記軸筒部は、引っ張りばねを介して本体ケースに連結されるとともに、互いに直交して配置された一対のリンク式傾動調整機構を介して前記Ｘ軸チルトセンサおよびＹ軸チルトセンサに対応する一対のモータに連結されており、前記回転ヘッド回転軸が略鉛直となる水平面設定機の縦置き状態では、前記軸筒部の傾きを検出する前記チルトセンサの検出出力に基づいて、前記一対の傾動調整機構を揺動し、前記チルトセンサの検出出力が０となる整準位置まで前記軸筒部を傾動させるように、前記一対のモータが回転駆動することで自動整準されるが、前記自動整準開始時の前記引っ張りばねの形態が前記整準位置における形態よりも伸びた形態の場合には、前記引っ張りばねの形態が整準位置の形態よりも縮んだ形態となるように前記モータを回転駆動するように構成した。
【００１５】
（作用）水平回転照射光を形成するには、回転ヘッドの回転軸が略鉛直となるように水平面設定機を縦置きに設置して、Ｘ軸チルトセンサおよびＹ軸チルトセンサの検出出力に基づいてモータ駆動し、一対の傾動調整機構を回動させて軸筒部を傾動させる自動整準を行うが、自動整準開始時の引っ張りばねの形態が整準位置における形態よりも伸びた形態の場合には、モータ駆動により、引っ張りばねの形態が整準位置の形態よりも縮んだ形態となるように傾動調整機構を回動（軸筒部を傾動）させる。したがって、その後の自動整準のためのモータ駆動による軸筒部の傾動動作（各傾動調整機構の回動動作）は、引っ張りばねが伸びる方向への傾動となり、各モータを高速駆動させたとしても、各モータの駆動力を各傾動調整機構に伝達する動力伝達部と各傾動調整機構との間に間隙が生じることがない等、各傾動調整機構を各モータの駆動に的確に追従させることができる。即ち、各モータ駆動軸と軸筒部間に介装されている傾動調整機構を含むそれぞれの駆動力伝達機構に内在しているガタは、各モータ駆動による整準動作の間、引っ張りばねの付勢力が有効に作用し続けるため、バックラッシュとして各チルトセンサの出力として顕在化することはなく、高速でモータを駆動（軸筒部をＸ軸およびＹ軸方向に傾動）させても何ら問題はない。
【００１６】
請求項２においては、請求項１に記載の水平面設定機において、前記水平面設定機は、前記Ｘ軸チルトセンサおよびＹ軸チルトセンサに対し直交するＺ軸チルトセンサを有し、前記回転ヘッド回転軸が略水平となる水平面設定機の横置き状態では、前記Ｚ軸チルトセンサの検出出力に基づいて、前記一対の傾動調整機構のうちＺ軸に対応する傾動調整機構を揺動し、前記Ｚ軸チルトセンサの検出出力が０となる整準位置まで前記軸筒部をＺ軸方向に傾動させるように、該傾動調整機構に対応するモータが回転駆動することで自動整準されるが、前記自動整準開始時の前記引っ張りばねの形態が前記整準位置における形態よりも伸びた形態の場合には、前記引っ張りばねの形態が整準位置の形態よりも縮んだ形態となるように前記モータを回転駆動するように構成した。
【００１７】
（作用）鉛直回転照射光を形成するには、回転ヘッドの回転軸が略水平となるように水平面設定機を横置きに設置して、Ｚ軸用チルトセンサの検出出力に基づいてＺ軸に対応するモータ（例えば、代用するＹ軸対応モータ）を駆動し、Ｚ軸に対応する傾動調整機構を回動させて軸筒部を傾動させる自動整準を行うが、自動整準開始時の引っ張りばねの形態が整準位置における形態よりも伸びた形態の場合には、モータ駆動により、引っ張りばねの形態が整準位置の形態よりも縮んだ形態となるように傾動調整機構を回動（軸筒部を傾動）させる。したがって、その後の自動整準のためのモータ駆動による軸筒部の傾動動作（傾動調整機構の回動動作）は、引っ張りばねが伸びる方向への傾動となり、モータを高速駆動させたとしても、モータの駆動力を傾動調整機構に伝達する動力伝達部と傾動調整機構との間に間隙が生じることがない等、傾動調整機構をモータの駆動に的確に追従させることができる。即ち、モータ駆動軸と軸筒部間に介装されている傾動調整機構を含む駆動力伝達機構に内在しているガタは、モータ駆動による整準動作の間、引っ張りばねの付勢力が有効に作用し続けるため、バックラッシュとしてＺ軸チルトセンサの出力として顕在化せず、高速でモータを駆動（軸筒部をＺ軸方向に傾動）させても何ら問題はない。
【００１８】
前記第１，第２の目的を達成するために、請求項３においては、請求項１または２の水平面設定機において、前記モータの回転速度を前記軸筒部が整準位置に近づくほど遅くなるように構成した。
【００１９】
（作用）軸筒部が整準位置に近づくにしたがってモータの回転速度を遅くすることで、チルトセンサの出力が＋と−とで過飽和状態を繰り返すことがなく、正逆のモータ駆動が繰り返される、いわゆるハンチングが抑制される。
【００２２】
請求項４においては、請求項１〜３のいずれかに記載の水平面設定機において、前記チルトセンサの検出出力に従って前記チルトセンサに対応するモータに対する駆動パルスを生成する駆動パルス発生器を備え、前記各モータは前記駆動パルスに従った速度で回転するように構成した。
【００２３】
(作用) 一対のチルトセンサの検出出力に応じて駆動パルスを生成し、生成した駆動パルスに従って各モータの駆動を制御することで、駆動パルスによって各モータの速度を任意に制御することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態につき、添付図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の一実施例である水平面設定機の縦断面図、図２は同水平面設定機の要部縦断面図（図１に示す線ＩＩ−ＩＩに沿う断面図）、図３は同水平面設定機の水平断面図（図１に示す線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿う断面図）である。
【００２５】
これらの図において、水平面設定機１０は、容器状の本体ケース（以下、ケースという）１２と、このケース１２の上方位置において水平回転して水平回転照射光を形成する回転ヘッド１４とから構成されている。回転ヘッド１４は、ヘッドケーシング１４ａ内にハーフミラー１４ｂが固定されているとともに、ヘッドケーシング１４ａの上端部と側面のハーフミラー１４ｂに対応する位置に、透明なガラスの装着された光出射窓１４ｃが設けられた構造で、ヘッドケーシング１４ａに軸着固定された円筒型の回転軸１４ｄが、本体ケース１２内上下方向に配置された円筒型の軸筒部１５内に挿通されるとともに、回転軸１４ｄと軸筒部１５との間にはボールベアリング１４ｅが介在されて、回転ヘッド１４が軸筒部１５によって回転可能に軸支されている。
【００２６】
回転軸１４ｄには、連結部１４ｆが軸着されており、軸筒部１５の側面に固定されたモータＭの駆動力が減速機１６、ギア１７を介して連結部１４ｆに伝達されるようになっている。ギア１７の駆動軸１７ａには回転円板１８が固定されており、回転円板１８の周囲にはロータリエンコーダ１９が配置されている。エンコーダ１９とモータＭはそれぞれ配線（図示省略）を介して制御基板２０に接続されており、制御基板２０はケース１２に支持されたフレーム１３に固定されている。制御基板２０には、ＣＰＵなどを含む駆動パルス発生器、メモリなどが搭載されており、駆動パルス発生器は、エンコーダ１９によって計測されたモータＭの回転速度を基にモータＭに対する駆動パルスを生成し、この駆動パルスにしたがってモータＭの回転速度を制御するようになっている。
【００２７】
軸筒部１５の下端部であって、回転軸１４ｄの下方位置には、例えば、レーザ光などを発生する光源１４ｇが固定されており、光源１４ｇからは、回転軸１４ｄと直交する水平照射光Ｌ１と、回転軸１４ｄと同軸の垂直照射光Ｌ２とが出射されるようになっている。ケース１２が縦置きの場合（回転ヘッド１４が上方となるように配置した場合）には、回転ヘッド１４の回転により、光Ｌ１によって水平回転照射面が形成される。一方、ケース１２が横置きの場合（ケース１２の一側面に設けた脚１２ａを下向きにして、回転軸１４ｄが水平となるように配置した場合）には、回転ヘッド１４の回転により、光Ｌ１によって鉛直回転照射面が形成されるようになっている。
【００２８】
また、軸筒部１５の中程側方位置には、軸筒部１５の傾き（傾斜）を検出するＸ軸用チルトセンサ２２Ｘ（図1，３参照）が軸筒部１５に一体化された形態に配設されている。チルトセンサ２２Ｘは、軸筒部１５が傾いたときに、Ｘ軸を基準として軸筒部１５の傾き（Ｘ軸方向における傾斜）を検出し、検出信号を制御基板２０に出力するようになっている。また、軸筒部１５側方のＸ軸用チルトセンサ２２Ｘと直交する位置には、Ｙ軸を基準として軸筒部１５の傾き（Ｙ軸方向における傾斜）を検出するＹ軸用チルトセンサ２２Ｙ（図１，３参照）が軸筒部１５に一体化された形態に配設されている。さらに軸筒部１５の側方には、Ｚ軸（図３紙面垂直方向）を基準として軸筒部１５の傾き（Ｚ軸方向における傾斜）を検出するＺ軸用チルトセンサ２２Ｚ（図３参照）も軸筒部１５と一体化された形態に配設している。
【００２９】
そして、回転ヘッド１４を回転支持する軸筒部１５は、フレーム１３に支持された自在継手構造の揺動支点２３（図１，２参照）によって揺動可能に支持されるとともに、互いに直交配置された一対の傾動調整機構２４ａ、２４ｂと、軸筒部１５の下端部をケース１２およびフレーム１３側に付勢する引っ張りばね（引っ張りコイルスプリング）２５ａ、２５ｂとによって支持されている。
【００３０】
傾動調整機構２４ａ、２４ｂは、図３に示すように、ほぼ円弧状に形成されて、フレーム１３に固定されたピン２６ａ、２６ｂを支点として水平方向に回動（揺動）可能に配置されている。なお、傾動調整機構２４ｂの他端側の図示は、省略されている。傾動調整機構２４ａの一端側２４ａ１は、駆動軸２７ａ（の雄ねじ部）に螺合するナット部材３１ａに当接しており、ナット部材３１ａは駆動軸２７ａに対し回り止めされている。具体的には、一端側２４ａ１側のフォーク状突起（図示せず）がナット部材３１ａ側の孔（図示せず）に係合して、ナット部材３１ａと傾動調整機構２４ａの一端側２４ａ１とが駆動軸２７ａの周方向に対し回り止めされている。
【００３１】
ナット部材３１ａは、駆動軸２７ａ、駆動軸２７ａに軸着されたギア２８ａ、ギア２８ａに噛み合う２９ａを介して、Ｙ軸モータＭＹの回転軸に連結されている。軸筒部１５には、延出先端部にＵ字型フック３０ａ，３０ｂの形成された平面視Ｌ字型プレート３０が固着されており、傾動調整機構２４ａの他端側延出部２４ａ２は、駆動軸２７ａと直交する方向に配置されたＵ字状フック３０ａの長孔３０ａ２内に挿入されて、その先端側がＬ字型プレート３０のフック３０ａの壁面３０ａ１に当接されている。また、プレート３０とフレーム１３の間には、一対の引っ張りばね２５ａ，２５ｂが介装されて、軸筒部１５には、図３白抜き矢印Ｆで示すように、引っ張りばね２５ａ、２５ｂのばね力が常に作用している。
【００３２】
このため、傾動調整機構２４ａには矢印Ａ１に示す方向の付勢力が作用し、傾動調整機構２４ａの一端側２４ａ１はナット部材３１ａに常に圧接した状態に保持されている。即ち、駆動軸２７ａと軸筒部１５側のＬ字型プレート３０（フック３０ａ）間に介装されている傾動調整機構２４ａを含む各動力伝達部材間には、引っ張りばね２５ａ、２５ｂのばね付勢力が常に一方向（図３におけるＡ１方向）に作用して、軸筒部１５を傾動調整する際に、各動力伝達部のガタによるバックラッシュの影響を受けないように構成されている。
【００３３】
また、Ｙ軸モータＭＹは、制御基板２０上の駆動パルス発生器によって生成された駆動パルスにしたがって、回転速度と回転方向（正回転または逆回転）が制御されるようになっている。このＹ軸モータＭＹの駆動力はギア２９ａ、２８ａを介して駆動軸２７ａに伝達され、駆動軸２７ａが回転することで、ナット部材３１ａが駆動軸２７ａに沿って進退移動する。ナット部材３１ａには、傾動調整機構２４ａの一端側２４ａ１が当接付勢保持されているので、ナット部材３１ａと一体に一端側２４ａ１も進退する。これによって、傾動調整機構２４ａがピン２６ａを支点として水平方向に回動（揺動）、軸筒部１５が支点２３を中心にＹ軸方向に傾動するとともに、Ｙ軸用チルトセンサ２２Ｙの検出値が変化するようになっている。なお、傾動調整機構２４ａの回動時に、延出部２４ａ２と長孔３０ａ２は相対スライドすることで、傾動調整機構２４ａとプレート３０（のフック３０ａ）間の連結部に負荷（不測の応力）は発生しない。
【００３４】
一方、傾動調整機構２４ｂの一端側２４ｂ１は、駆動軸２７ｂ（の雄ねじ部）に螺合するナット部材３１ｂに当接しており、ナット部材３１ｂは駆動軸２７ｂに対し回り止めされている。具体的には、傾動調整機構２４ａの場合と同様、一端２４ｂ１側のフォーク状突起（図示せず）がナット部材３１ｂ側の孔（図示せず）に係合して、ナット部材３１ｂと傾動調整機構２４ｂの一端側２４ｂ１とが駆動軸２７ｂの周方向に対し回り止めされている。ナット部材３１ｂは、駆動軸２７ｂ、駆動軸２７ｂに軸着されたギア２８ｂ、ギア２８ｂに噛み合う２９ｂを介して、Ｘ軸モータＭＸの回転軸に連結されている。
【００３５】
傾動調整機構２４ｂの他端側延出部２４ｂ２は、図２に示すように、軸筒部１５に固着されたＬ字型プレート３０の延出先端部のＵ字状フック３０ｂに設けた長孔３０ｂ２内に挿入されて、その先端側がフックの壁面３０ｂ１に当接されている。軸筒部１５には、引っ張りばね２５ａ、２５ｂのばね力（図３Ｆ参照）が常に作用しているので、傾動調整機構２４ｂには、図３矢印Ａ２に示す方向の付勢力が作用し、傾動調整機構２４ｂの一端側２４ｂ１はナット部材３１ｂに常に圧接した状態に保持されている。即ち、駆動軸２７ｂと軸筒部１５側のＬ字型プレート３０（フック３０ｂ）間に介装されている傾動調整機構２４ｂを含む各動力伝達部材間には、引っ張りばね２５ａ、２５ｂのばね付勢力が常に一方向（図３におけるＡ２方向）に作用して、軸筒部１５を傾動調整する際に、各動力伝達部のガタによるバックラッシュの影響を受けないように構成されている。
【００３６】
傾動調整機構２４ｂに動力を与えるＸ軸駆動モータＭＸは、Ｙ軸駆動モータＭＹと同様、制御基板２０上の駆動パルス発生器によって生成された駆動パルスによって回転速度と回転方向（正回転または逆回転）が制御されるようになっている。このＸ軸モータＭＸの駆動力は、ギア２９ｂ、２８ｂを介して駆動軸２７ｂに伝達され、駆動軸２７ｂが回転する。駆動軸２７ｂが回転されると、ナット部材３１ｂと傾動調整機構２４ｂの一端側２４ｂ１が一体に進退し、これによって傾動調整機構２４ｂがピン２６ｂを支点として水平方向に回動（揺動）し、軸筒部１５が支点２３を中心にＸ軸方向に傾動するとともに、Ｘ軸用チルトセンサ２２Ｘの検出値が変化するようになっている。なお、傾動調整機構２４ｂの回動時に、延出部２４ｂ２と長孔３０ｂ２は相対スライドすることで、傾動調整機構２４ｂとプレート３０（のフック３０ｂ）間の連結部に負荷（不測の応力）は発生しない。
【００３７】
このため、Ｙ軸用チルトセンサ２２ＹおよびＸ軸用チルトセンサ２２Ｘの検出値がそれぞれ０となるように、傾動調整機構２４ａ、２４ｂを駆動するＹ軸モータＭＹとＸ軸モータＭＸの駆動をフィードバック制御することで、回転軸１４ｄ（軸筒部１５）を鉛直状態にする自動整準ができるようになっている。
【００３８】
また、Ｚ軸用チルトセンサ２２Ｚは、Ｘ軸用チルトセンサ２２ＸとＹ軸用のチルトセンサ２２Ｙに対し直交するように配置されているが、このＺ軸用チルトセンサ２２Ｘと傾動調整機構２４ａとＹ軸モータＭＹは、水平面設定機を横置きにして用いる場合の自動整準機構を構成している。
【００３９】
即ち、鉛直回転照射光を形成するためには、脚１２ａが下向きとなるように水平面設定機を横置きにして用いる。そして、Ｙ軸モータＭＹの駆動により、傾動調整機構２４ａがピン２６ａ方向に傾動するとともに、Ｚ軸用チルトセンサ２２Ｚの検出値が変化するようになっている。このため、Ｚ軸用チルトセンサ２２Ｚの検出値が０となるように、傾動調整機構２４ａを駆動するＹ軸モータＭＹの駆動をフィードバック制御することで、回転軸１４ｄ（軸筒部１５）を水平状態にする自動整準ができるようになっている。
【００４０】
具体的には、図４に示すように、Ｘ軸用チルトセンサ２２Ｘ，Ｙ軸用チルトセンサ２２ＹおよびＺ軸用チルトセンサ２２Ｚの出力は制御基板２０に入力されている。制御基板２０には、スイッチグ回路５２、角度検出回路５４、５６、モータ制御回路５８、６０が搭載されており、スイッチング回路５２はＸ軸用チルトセンサ２２Ｘ，Ｙ軸用のチルトセンサ２２ＹおよびＺ軸用チルトセンサ２２Ｚに接続され、モータ制御回路５８、６０はＸ軸用モータＭＸ、Ｙ軸用モータＭＹにそれぞれ接続されている。Ｘ軸用チルトセンサ２２Ｘ，Ｙ軸用のチルトセンサ２２ＹおよびＺ軸用チルトセンサ２２Ｚの検出出力はスイッチング回路５２を介して角度検出回路５４、５６にそれぞれ入力されている。各角度検出回路５４、５６にはそれぞれ基準角度として、例えば、水平面を基準面としたときの基準角度として０°の角度が設定されており、各角度検出回路５４、５６において、Ｘ軸用チルトセンサ２２Ｘの検出出力と基準角度との偏差およびＹ軸用のチルトセンサ２２Ｙの検出出力と基準角度との偏差が演算され、各演算結果が各モータ制御回路５８、６０に入力されている。各モータ制御回路５８、６０は、各角度検出回路５４、５６の演算結果を基に前記各偏差を０に抑制するための制御信号を生成し、各制御信号をＸ軸用モータＭＸとＹ軸用モータＭＹにそれぞれ出力するようになっている。この結果、Ｘ軸用モータＭＸとＹ軸用モータＭＹは、前記各偏差が０になるように、傾動調整機構２４ｂ、２４ａを回動させることになる。
【００４１】
上記構成において、水平設定機を縦置きの姿勢で用いる場合には、Ｘ軸用チルトセンサ２２ＸとＹ軸用のチルトセンサ２２Ｙを使用するとともに、Ｘ軸モータＭＸとＹ軸モータＭＹをそれぞれ整準モータとして動作させる。一方、水平設定機を横置きの姿勢で用いる場合には、Ｚ軸用チルトセンサ２２Ｚ（図３参照）を使用し、Ｙ軸モータＭＹをＺ軸用整準モータとして動作させることとしている。
【００４２】
Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各軸のチルトセンサ２２Ｘ，２２Ｙ，２２Ｚの出力を基に軸筒部１５を整準範囲に制御するに際しては、図５に示すように、各チルトセンサの出力を軸の傾斜に対応づけて９段階の領域に分割することとしている。但し、＋の領域は、整準位置（領域０）よりも引張りばね２５ａ，２５ｂが縮んだ状態（軸筒部１５が整準位置にあるときの引張りばね２５ａ，２５ｂの状態よりも縮んだ状態であって、完全に縮みきっていない状態）で、−の領域では、整準位置（領域０）よりも引張りばね２５ａ，２５ｂが伸びた状態（軸筒部１５が整準位置にあるときの引張りばね２５ａ，２５ｂの状態よりも伸びた状態）にある。
【００４３】
図５は、９段階の領域とチルトセンサの状態の関係を示す図で、各領域での整準動作は、以下のようになる。
【００４４】
例えば、チルトセンサが−側に飽和状態となっている場合を含む、領域−３においては、高速でチルトセンサの＋方向（ばね２５ａ、２５ｂが縮む方向）にモータを動作させるが、各チルトセンサの値によるコントロールは行わない。
【００４５】
領域−２〜−１においては、チルトセンサの値によるコントロールを行いながら、＋方向（ばね２５ａ、２５ｂの縮む方向）にモータを動作させる。
【００４６】
領域０（各チルトセンサの感度が±２″程度の領域）においては、整準状態にあるため、整準動作は行わない。
【００４７】
領域＋１〜＋４においては、チルトセンサの値によるコントロールを行いながら−方向（ばね２５ａ、２５ｂの伸びる方向）にモータを動作させる。
【００４８】
また、チルトセンサが＋側に飽和状態となっている場合を含む、領域＋５においては、高速でチルトセンサの−方向（ばね２５ａ、２５ｂの縮む方向）にモータを動作させるが、チルトセンサの値によるコントロールは行わない。
【００４９】
ただし領域＋５においては、次のことを条件として整準動作を行う。すなわち電源投入時、ケース１２の縦置き・横置きの切替時、整準完了後大きく傾斜が変化したとき。また整準動作中にチルトセンサの値が領域＋５の値を示したとしても、領域＋５としての動作は行わず、領域＋４による整準動作とする。この理由は、チルトセンサが−の領域であった場合、特に領域−３のときに、高速で＋方向にモータを動作させると、チルトセンサの値を検出できる領域に移行した時（例えば、−側から行き過ぎて＋１領域に移行した時に）に制動をかけてもコントロールしきれず、領域＋５の＋側の飽和状態に至ってしまう。この状態で領域＋５の動作（−方向へ高速動作）を行うと、再度領域−３の−側の飽和状態に至ってしまい、この動作を繰返すと、整準動作が終了しないためである。
【００５０】
また領域−３と領域＋５においては、Ｘ軸モータＭＸとＹ軸モータＭＹをそれぞれ高速で回転駆動する。
【００５１】
一方、領域−２、−１、＋１、＋２、＋３、＋４においては、各チルトセンサの出力に基づくフィードバック制御を行い、各領域について次の値を設定する。
【００５２】
（１）チルトセンサ移動量上限（Ｄｍａｘ）
モータ駆動パルスを出力して軸（軸筒部）を動かす過程でチルトセンサから得られる値に関する上限値であって、その軸の移動前のチルトセンサの値（Ｔｂ）と、移動後の値（Ｔａ）との差を示す移動量（Ｔｍ＝Ｔａ−Ｔｂ）の上限値。この移動量（Ｔｍ）が上限値（Ｄｍａｘ）より大きい場合は、速度が速すぎると判断し、現在の駆動パルスの出力時間を別途設定のパルス時間減算値で減算する。
【００５３】
（２）チルトセンサ移動量下限（Ｄｍｉｎ）
モータ駆動パルスを出力して軸を動かす過程でチルトセンサから得られる値に関する下限値であって、その軸の移動前のチルトセンサの値（Ｔｂ）と、移動後の値（Ｔａ）との差を示す移動量（Ｔｍ＝Ｔａ−Ｔｂ）の下限値。
【００５４】
移動量（Ｔｍ）がその下限値（Ｄｍｉｎ）よりも小さい場合は、速度が遅すぎると判断し、現在の駆動パルス出力時間に別途設定のパルス時間加算値を加算する。
【００５５】
（３）モータ駆動パルスの出力タイミング
整準モータへの駆動パルスは２５．６ｍｓｅｃごとの出力を基本とし、各領域ごとにその整数倍のタイミングを設定する。
【００５６】
例えば、設定値を３とした場合、２５．６ｍｓｅｃタイミングの駆動パルスを３回は出力しない。すなわち、１回駆動パルスを出力したあと３回続けて駆動パルスの出力を停止し、４回目に駆動パルスを出力し、１０２．４ｍｓｅｃごとに駆動パルスを出力する。
【００５７】
（４）モータ駆動パルスの出力時間の加速（Ｔａｃｃ）
チルトセンサの変化量が小さく、速度が遅すぎると判断した場合に、パルス出力時間を大きくするために加算する値。
【００５８】
（５）モータ駆動パルスの出力時間の減速（Ｔｓｄ）
チルトセンサの変化量が大きく、速度が速すぎると判断した場合に、パルス出力時間を小さくするために減算する値。
【００５９】
（６）モータ駆動パルスの出力時間最大値（Ｔｍａｘ）
（７）モータ駆動パルスの出力時間最小値（Ｔｍｉｎ）
（８）モータ駆動パルスの出力時間初期値（Ｔｄｅｆ）
（９）モータ回転方向（正方向または逆方向）
次に、整準モータに対する駆動パルスの出力タイミングと出力時間とを変化させることにより、整準モータの速度を変化させるときのフィードバック制御を図６のフローチャートにしたがって説明する。まず、チルトセンサの値Ｔａを読み込む（ステップＳ１）。チルトセンサの検出による値Ｔａからフィードバック制御を行うための領域が決定されるとともに、決定された領域にしたがい、モータ駆動パルスの出力タイミング（駆動パルスの周期）と整準用モータの回転方向が決定される（ステップＳ２）。
【００６０】
次に、ステップＳ１で読み込んだチルトセンサの値（Ｔａ）と、その１回前のチルトセンサの値（Ｔｂ）との差をチルトセンサの移動量Ｔｍ＝Ｔａ−Ｔｂとして算出する（ステップＳ３）。ＴｂとＴａとの間には、整準モータに対して駆動パルスが１回出力され、整準モータが動いている。このため、移動量Ｔｍは、このときの駆動パルスで軸（軸筒部１５）が移動した量となる。
【００６１】
次に、整準モータについての駆動パルス時間を算出し、整準モータを動かすための駆動パルスの時間ＴｐａをＴｍの値によって決定する。すなわち移動量Ｔｍが上限値Ｄｍａｘ以上か否かを判定（ステップＳ４）し、移動量Ｔｍがその領域の上限値Ｄｍａｘよりも大きい場合には、前回のモータ駆動パルス時間Ｔｐｂからモータ駆動パルスの出力時間の減速（時間）Ｔｓｄを減算して、Ｔｐａ＝Ｔｐｂ−Ｔｓｄを求める。ただし、Ｔｐａが駆動パルス出力時間の最小値Ｄｍｉｎよりも小さい場合は、Ｔｐａ＝Ｄｍｉｎとする（ステップＳ５）。
【００６２】
一方、移動量Ｔｍが上限値Ｄｍａｘよりも小さいときには、移動量Ｔｍが下限値Ｄｍｉｎよりも小さいか否かの判定を行う（ステップＳ６）。このとき移動量Ｔｍがその領域における下限値Ｄｍｉｎよりも小さい場合は、前回のモータ駆動パルス時間Ｔｐｂにモータ駆動パルスの出力時間の加速（時間）Ｔａｃｃを加算し、Ｔｐａ＝Ｔｐｂ＋Ｔａｃｃを算出する（ステップＳ７）。ただし、Ｔｐａが駆動パルス出力時間の最大値Ｄｍａｘよりも大きい場合は、Ｔｐａ＝Ｄｍａｘとする。
【００６３】
また、Ｔｍがその領域における下限Ｄｍｉｎと上限Ｄｍａｘとの間にあるときには、モータ駆動パルス時間Ｔｐａは前回の値を保持し、Ｔｐａ＝Ｔｐｂとする（ステップＳ８）。そしてステップＳ７、Ｓ８のあとは、各ステップにおいて求められたモータ駆動パルスを生成して各整準モータに出力し、ステップＳ１の処理に戻る（ステップＳ９）。
【００６４】
すなわち、整準モータをフィードバック制御するに際しては、駆動パルスの出力タイミングをチルトセンサの検出値から決定される領域ごとに定めるとともに、整準状態（水平状態）に近い領域程パルス出力の間隔を広く設定し、軸筒部１５が整準位置に近づくほど整準モータの回転速度を遅く（パルス巾を狭く）する。
【００６５】
また、チルトセンサの変化量の上限値・下限値は、整準状態に近いほど小さく、また上限値と下限値との差も小さく設定されている。
【００６６】
また、モータ駆動パルスの出力時間の加速（時間）・減速（時間）は、整準状態に近いほど小さく設定している。さらに、減速（時間）は加速（時間）よりも十分大きく取っている。すなわち加速（時間）を大きく取ると、その分行き過ぎ量が大きくなるためである。また慣性で動き続ける分があり、これに対して減速ができるように設定してある。
【００６７】
さらに、モータ駆動パルスの出力時間の最小値は、整準モータの起動が可能な最小時間を考慮して設定されており、この値が小さいと、実際に整準モータが動き出すまで、整準モータのパルス時間を増やし続ける必要があり、時間がかかることになる。
【００６８】
各整準モータを連携するに際しては、傾動調整機構の機械的特性として、例えば、Ｘ軸モータＭＸのみを動作させても、傾動調整機構のもつ誤差の影響を受けて軸筒部がＹ軸方向にも傾斜することがある。特に、領域＋５あるいは領域−３における高速動作時には数度という値で軸筒部が動くのでその影響は大きい。
【００６９】
このような状態を回避するためには、Ｘ軸・Ｙ軸の傾斜状態が整準する方向に対して同じであって、傾動調整機構の回動量がほぼ同量になるように、モータを動作させることが望ましい。
【００７０】
具体的には、縦置き状態における整準動作では、Ｘ軸チルトセンサ２２ＸとＹ軸用チルトセンサ２２Ｙの相互の位置関係に従って、動作させる整準モータを選択する必要があり、基本的には以下の通りである。
【００７１】
（１）−の領域にチルトセンサの出力がある場合（軸筒部１５に作用する引っ張りばね２５ａ，２５ｂが整準位置よりも伸びた状態の場合）には、チルトセンサの出力が＋側の領域になるようにモータを動かす。即ち、軸筒部１５に作用する引っ張りばね２５ａ、２５ｂを整準位置よりも縮んだ状態となるように、モータを動かす必要がある。
【００７２】
−の領域は、整準位置よりも引っ張りばね２５ａ、２５ｂが伸びた状態にあるため、この状態から、ばねが縮む方向（＋の方向）に高速でモータ駆動する整準を行った場合には、ばね２５ａ、２５ｂの付勢力が作用している傾動調整機構２４ａ，２４ｂ周辺の駆動力伝達部材間に内在するガタであるバックラッシュの影響を受けて、チルトセンサの検出値がふらつくおそれがある。一方、＋の領域は、整準位置よりも引っ張りばね２５ａ、２５ｂが縮んだ状態にあるため、この状態から行う整準動作は、ばねが伸びる方向（−の方向）、即ち、傾動調整機構２４ａ，２４ｂ周辺の駆動力伝達部材間に作用するばねの付勢力を高める方向にしかモータ駆動されないので、傾動調整機構２４ａ，２４ｂ周辺の駆動力伝達部材間に内在するガタであるバックラッシュが顕在化せず、チルトセンサの検出値がこのバックラッシュの影響を受けてふらつくことはない。したがって、整準を開始する際、−の領域にチルトセンサの出力がある場合には、必ず、整準位置よりも引っ張りばね２５ａ、２５ｂが縮んだ形態となるように、一旦、軸筒部１５を＋側に傾動させてから、軸筒部１５を整準位置に傾動させるモータ駆動制御（整準動作）を行うことが望ましい。
【００７３】
（２）チルトセンサの出力が整準状態から遠いあるいは飽和した＋の領域にある場合は、高速で整準動作できる領域までチルトセンサを動かす。
【００７４】
（３）Ｘ軸・Ｙ軸のチルトセンサの出力が整準コントロールできる領域（領域−２，−１，０，＋１，＋２，＋３，＋４）にある場合は、その出力がより遠い領域にあるチルトセンサの整準モータのみ動作させ、同じ領域にある場合は両方の整準モータを動作させる。すなわちＸ軸・Ｙ軸のチルトセンサで検出される２つの値がほぼ同じ状態で整準する方が安定した整準動作が行えるためである。
【００７５】
以上のことを考慮してまとめると、Ｘ軸チルトセンサとＹ軸チルトセンサの値に応じて整準モータを選択するに際しては、図７に示すような関係が設定される。
【００７６】
（１）Ｘ軸チルトセンサ・Ｙ軸チルトセンサの出力の一方が領域０（整準状態）の場合は他方の整準モータのみを動作させる。
【００７７】
（２）Ｘ軸チルトセンサ・Ｙ軸チルトセンサの出力の両方が領域＋１、領域＋２、領域＋３（チルトセンサが飽和していない＋側）の領域にある場合には、出力がより遠い領域にあるチルトセンサの整準モータのみを動作させる。同じ領域の場合は両方の整準モータを動作させる。
【００７８】
（３）Ｘ軸チルトセンサ・Ｙ軸チルトセンサの一方の出力が＋１、領域＋２、領域＋３（チルトセンサが飽和していない＋側）の領域であって、他方の出力が領域−３または領域＋４、領域＋５（チルトセンサが整準状態に対して遠いまたは飽和状態）にある場合には、領域−３または領域＋４、領域＋５側のチルトセンサの整準モータのみを動作させる。
【００７９】
（４）Ｘ軸チルトセンサ・Ｙ軸チルトセンサの両方の出力が領域−３、領域−２、領域−１（−側）または領域＋４、領域＋５（チルトセンサが整準状態に対して遠いまたは飽和状態の＋側）の領域にある場合には両方の整準モータを動作させる。
【００８０】
（５）Ｘ軸チルトセンサ・Ｙ軸チルトセンサの出力のいずれか一方が領域−２、領域−１にあって、他方が領域＋１、領域＋２、領域＋３の領域にある場合には、両方の整準モータを動作させる。
【００８１】
具体的には、Ｘ軸チルトセンサの出力が領域＋２であって、Ｙ軸チルトセンサの出力が領域＋１の場合には、整準モータとしてＸ軸モータＭＸを動作させる。
【００８２】
図７に示す関係を考慮して整準モータを選択した場合、図８に、Ｘ軸モータＭＸの特性をＸ、Ｙ軸モータＭＹの特性をＹで示すように、整準を開始するに際し各モータＭＸ、ＭＹを起動するときには、整準を開始する際、−の領域にチルトセンサの出力がある（整準位置よりも引っ張りばね２５ａ、２５ｂが伸びた状態にある）ので、一旦、軸筒部１５が整準位置にあるときよりも引っ張りばね２５ａ、２５ｂが縮む方向、即ちチルトセンサの出力が＋の領域（＋５の領域）となるように駆動する。次に、一方のチルトセンサ（Ｙ軸チルトセンサ）の出力が＋３の領域になると、他方のチルトセンサ（Ｘ軸チルトセンサ）の出力が同じ＋３の領域になるまで待機（Ｘ軸モータＭＸを動作させ、Ｙ軸モータＭＹを停止する）する。そして、各軸のチルトセンサによってその出力が領域＋３に入ったことが検出されたことを条件に、各軸のモータＭＸ、ＭＹを同一の駆動パルスで駆動することで、３３秒という短時間で整準動作を終了させることができる。
【００８３】
これに対して、Ｘ軸モータＭＸとＹ軸モータＭＹとを連係せずに制御すると、図９に示すようになる。
【００８４】
即ち、−領域優先動作（＋領域にある場合は動作させず、−領域にある場合に＋領域となるように優先的に行う動作）を行うことから、１５秒〜２２秒の間では、領域−１にあるＹ軸チルトセンサの出力を＋領域に移行させたいが、領域−１では低速動作のため＋領域になるまで時間がかかり、この間、Ｘ軸モータＭＸは停止しているためＸ軸チルトセンサの出力は変化せず、時間が無駄に消費されることとなる。３０秒〜３５秒の間では、Ｘ軸チルトセンサの出力が領域−１で、１５秒〜２２秒の間と同様、領域−１では低速動作のため＋領域になるまで時間がかかる。
【００８５】
また、１０秒前後では、整準位置近傍に至ったＸ軸モータＭＸによる軸筒部１５の傾動は、領域＋４にあるＹ軸モータＭＹの高速動作による影響を受け、軸筒部１５が−側に振られて、符号Ｘ１に示すように、大きく−領域側に入り込み、再び＋側への動作が必要で、それだけ余分な時間がとられることになる。
【００８６】
さらに、−側の領域は、領域−１と領域−２の２分割で構成されて、領域−２におけるモータ駆動速度はある程度大きいため、＋側に動作させると、制動がきかず、領域＋５にまで移行する。
【００８７】
このようなことで、各モータが整準動作を完了するまでに時間（４０秒）を要した。
【００８８】
本実施例によれば、一対のチルトセンサ（Ｘ軸用とＹ軸用）の検出出力に基づいて一対の傾動調整機構２４ａ、２４ｂを回動するとともに軸筒部１５を傾動するに際して、チルトセンサ（Ｘ軸用とＹ軸用）の検出出力が−側である場合（引っ張りばね２５ａ，２５ｂの形態が整準位置における形態よりも伸びた形態の場合）には、チルトセンサ（Ｘ軸用とＹ軸用）の検出出力が−側となるように、高速で一対のモータ（Ｘ軸用モータＭＸとＹ軸用モータＭＹ）を駆動して、引っ張りばねの形態が整準位置の形態よりも縮んだ形態にしてから、一対の傾動調整機構２４ａ、２４ｂに対する傾動調整を行なうように構成したため、各モータの駆動軸の駆動を軸筒部に伝達する傾動調整機構２４ａ，２４ｂを含む動力伝達機構に内在するガタがバックラッシュとしてチルトセンサの出力として顕在化することはなく、縦置きした水平面設定機をバックラッシュの影響を受けることく高速で自動整準することができる。
【００８９】
なお、前記実施例においては、チルトセンサの値を９つの領域に分けて制御するものについて述べたが、チルトセンサの値を領域に区分せずに、モータ駆動パルスの出力タイミング・モータ駆動パルスの出力時間の計算をチルトセンサの検出による傾斜検出値を使用して計算する方法を採用することもできる。
【００９０】
また、モータ駆動パルスの出力タイミングと出力時間の両方でモータをコントロールするものについて述べたが、どちらか一方のみをコントロールしたもの、例えば、駆動パルスの出力時間のみでモータをコントロールするために、ＰＷＭ（パルス幅制御）によってモータをコントロールすることもできる。
【００９１】
また、縦置きの場合、Ｘ軸とＹ軸にそれぞれ１軸のチルトセンサを使用しているが、２軸のチルトセンサ１個で代用することも可能である。
【００９２】
また、水平面設定機１０を横置きにした場合は、横置きか縦置きかを判断するセンサー手段（図示せず）により自動的に横置きと判別されて、Ｚ軸整準用モータの代用として用いるＹ軸整準用モータＭＹの起動に切り替わるようになっている。そして、水平面設定機を横置きにした場合には、Ｚ軸チルトセンサ２２Ｚの検出出力に基づいて傾動調整機構２４ａを回動して軸筒部１５を傾動するに際して、Ｚ軸整準用モータの代用として用いるモータＭＹ（Ｙ軸用モータ）の起動時には、Ｚ軸用チルトセンサ２２Ｚの検出出力が−側である場合（軸筒部１５が整準位置にあるときよりも引っ張ばね２５ａ，２５ｂが伸びた状態にある場合）に、Ｚ軸用チルトセンサ２２Ｚの検出出力が＋側（軸筒部１５が整準位置にあるときよりも引っ張りばね２５ａ、２５ｂが縮んだ状態）となるように、傾動調整機構２４ａを回動（軸筒部１５を傾動）させた後、整準動作を行なうことで、モータＭＹの駆動軸の駆動を軸筒部１５に伝達する傾動調整機構２４ａを含む動力伝達機構に内在するガタがバックラッシュとしてチルトセンサ２２Ｚの出力として顕在化しないので、横置きした水平面設定機をバックラッシュの影響を受けることなく高速で自動整準することができる。
【００９３】
なお、前記した実施例では、水平面設定機を横置き（脚１２ａが下向き）にした場合には、Ｙ軸用モータＭＹによって傾動調整機構２４ａを回動させて軸筒部１５の傾動（自動整準）を行うように構成されているが、実施例では図３左側に設けられている脚１２ａが図３上側に設けられた水平面設定機を横置き（脚を下向き）にして用いる場合には、Ｘ軸用モータＭＸによって傾動調整機構２４ｂを回動させて軸筒部１５の傾動（自動整準）を行うことになる。
【００９４】
また、各モータＭＸ、ＭＹを駆動するに際しては、駆動パルスを用いるものについて述べたが、駆動パルスを用いる代わりに、印加する電圧でモータの速度を可変にする構成を採用することもできる。
【００９５】
【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、縦置きした水平面設定機をバックラッシュの影響を受けることなく高速で自動整準させることができる。
【００９６】
請求項２に係る発明によれば、横置きした水平面設定機をバックラッシュの影響を受けることなく高速で自動整準させることができる。
【００９７】
請求項３に係る発明によれば、モータの正逆回転（軸筒部の傾動動作）が繰り返されるという、いわゆるハンチングが抑制されて、高速整準が可能となる。
【００９９】
請求項４に係る発明によれば、駆動パルスによって各モータの速度を任意に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である水平面設定機の縦断面図である。
【図２】同水平面設定機の要部縦断面図（図１に示す線ＩＩ−ＩＩに沿う断面図）である。
【図３】同水平面設定機の水平断面図（図１に示す線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿う断面図）である。
【図４】制御基板とチルトセンサとの関係を説明するための構成図である。
【図５】チルトセンサの状態と領域との関係を説明するための図である。
【図６】整準モータをフィードバック制御するときの作用を説明するためのフローチャートである。
【図７】Ｘ軸チルトセンサとＹ軸チルトセンサのそれぞれの出力の関係から整準モータを選択する方法を説明するための図である。
【図８】Ｘ軸モータとＹ軸モータを連係させたときの動作を説明するためのタイムチャートである。
【図９】Ｘ軸モータとＹ軸モータを連係せずに動作させたときの作用を説明するためのタイムチャートである。
【図１０】従来の手動整準機構を備えた水平面設定機の斜視図である。
【図１１】同水平面設定機の縦断面図である。
【図１２】同水平面設定機の水平断面図である。
【図１３】発明者が考えた自動整準機構の要部である傾動調整機構の平面図である。
【符号の説明】
１０水平面設定機
１２本体ケース
１４回転ヘッド
１５軸筒部
２０制御基板
２２ＸＸ軸用チルトセンサ
２２ＹＹ軸用チルトセンサ
２２ＺＺ軸用チルトセンサ
２３軸筒部の揺動支点（傾動支点）
２４ａＹ軸方向傾動調整用の傾動調整機構
２４ｂＸ軸方向傾動調整用の傾動調整機構
２５ａ、２５ｂ引っ張りばね
ＭＸＸ軸モータ
ＭＹＹ軸モータ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a horizontal plane setting machine in which horizontal rotating irradiation light is formed by rotating a rotating head that emits light orthogonal to a rotating axis horizontally on a main body case, and in particular, the rotating shaft of the rotating head. The present invention relates to a horizontal plane setting machine in which a tilt adjustment mechanism that tilts a motor is connected to a motor and can be leveled automatically.
[0002]
[Prior art]
As a conventional horizontal plane setting device of this type, Japanese Patent Laid-Open No. 7-134027 is known. As shown in FIGS. 10, 11 and 12, a perspective view, a longitudinal sectional view, and a horizontal sectional view thereof are shown. The rotating head H that emits light is configured to rotate horizontally on the main body case 1, and in the main body case 1, the shaft tube portion 3 that rotatably supports the rotating shaft 2 of the rotating head H can be tilted by the tilt adjusting mechanism. While being supported, the shaft tube portion 3 is provided with an X-axis bubble tube 9X and a Y-axis bubble tube 9Y, and the case 1 is provided with a window W for reading the scale of the bubble tube. Reference numeral 9Z in FIG. 10 denotes a Z-axis bubble tube.
[0003]
That is, the tilt adjustment mechanism of the shaft tube portion 3 includes an upper tilting fulcrum 4 that supports the shaft tube portion 3 so as to be tiltable, a tension spring 5 interposed between the shaft tube portion 3 and the case 1, and the case 1 side. And a pair of tilt adjustment screws 6X and 6Y that can be moved forward and backward by a turning operation, and an L-shaped plate 2 provided on the shaft tube portion 3 and tilt-adjusted. A pair of arms 7X and 7Y that are interposed between the screws 6X and 6Y and swing horizontally around the pins (fulcrum points) Px and Py in conjunction with the forward and backward movement of the tilt adjusting screws 6X and 6Y. As the adjusting screws 6X and 6Y are rotated (advanced and retracted), the arms 7X and 7Y swing around the pins Px and Py, and the shaft tube portion 3 swings around the tilting fulcrum in the X-axis and Y-axis directions. (Tilting), the bubble position (scale) of the X-axis bubble tube 9X and Y-axis bubble tube 9Y changes. It has become. For this reason, in order to level the installed horizontal plane setting device (in which the shaft tube portion 3 is in a vertical state and the emitted light L1 is emitted horizontally), the X-axis bubble tube 9X and the Y-axis bubble tube 9Y The tilt adjustment screws 6X and 6Y may be rotated so that the bubbles are at the reference position.
[0004]
However, the above-described conventional horizontal plane setting device has a problem that it is necessary to manually operate the tilt adjusting screws 6X and 6Y one by one, which is troublesome and requires time for leveling work.
[0005]
Therefore, the inventor uses electric tilt sensors 9X1 and 9Y1 such as electronic bubble tubes in place of the bubble tubes 9X and 9Y, and drives the tilt adjusting screws 6X1 and 6Y1 based on the detection values of the electric tilt sensors. I thought to auto-level by configuring like this.
[0006]
That is, FIG. 13 shows a tilt adjustment mechanism of the shaft tube portion 3 which is a main part of the automatic leveling mechanism considered by the inventor based on Japanese Patent Laid-Open No. 7-134027. This tilt adjustment mechanism includes a tilt fulcrum 4 that supports the shaft tube portion 3 so as to be tiltable, a tension spring 5 interposed between the shaft tube portion 3 and the case 1, and a pair of tilt adjustment screws that are rotationally driven by motor drive. 6X1, 6Y1, nut members 8X, 8Y screwed and tilted to the tilt adjustment screws 6X1, 6Y1, and moved forward and backward as the adjustment screws 6X1, 6Y1 rotate, and an L-shape provided in the shaft tube portion 3 A pair of arms 7X and 7Y, which are interposed between the plate 2 and the tilt adjustment screws 6X1 and 6Y1, respectively, and can swing horizontally around pins Px and Py fixed to the case 1. In each power transmission portion of the tilt adjustment mechanism, the spring urging force of the tension spring 5 always acts in one direction (direction A in FIG. 13), and when the shaft cylinder portion 3 is tilt-adjusted, the power transmission portion has a backlash. It is configured not to be affected by backlash.
[0007]
That is, the urging force shown by the arrow A acts on the arms 7X and 7Y by the spring force of the tension spring 5 acting as shown by the white arrow in FIG. 13, and the arm side contact portions 7X1 and 7Y1 are always kept at the nut member 8X. , 8Y is held in pressure contact. Then, the nut members 8X and 8Y move forward and backward (the arms 7X and 7Y swing) in conjunction with the motor drive (rotation of the tilt adjustment screws 6X1 and 6Y1), and the shaft tube portion 3 swings in the X-axis and Y-axis directions. The value detected by the X-axis tilt sensor 9X1 and the Y-axis tilt sensor 9Y1 changes. For this reason, automatic leveling can be performed by feedback-controlling the drive of a motor (not shown) that drives the tilt adjustment screws 6X1, 6Y1 so that the detection values of the tilt sensors 9X1, 9Y1 become zero. .
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the automatic leveling mechanism shown in FIG. 13 is operated, the first problem that the detected values of the tilt sensors 9X1 and 9Y1 fluctuate at the time of starting the motor and the responsiveness occurs may occur. In particular, when the leveling machine is installed and automatic leveling is started, the motor is started at a high speed from a state in which the tension spring 5 is greatly extended and the shaft tube part 3 is largely inclined with respect to the leveling position. Occurred. It has been found that this is because the arms 7X and 7Y cannot follow the movement of the nut members 8X and 8Y that move forward and backward by the motor drive.
[0009]
That is, the arms 7X and 7Y and the nut members 8X and 8Y are connected only by the urging force of the tension spring 5 (see arrow A in FIG. 13), and the speed is higher than the contraction speed of the tension spring 5 due to the high-speed rotation of the motor. When the nut members 8X and 8Y move vigorously in the same direction (arrow B direction) as the direction in which the spring biasing force is applied (arrow A direction), the arm side contact portions 7X1 and 7Y1 The nut members 8X and 8Y and the arms 7X1 and 7Y1 are instantaneously separated from each other, and the tilt adjusting screws 6X1 and 6Y1 that are motor drive shafts are interposed between the L-shaped plate 2 on the shaft tube portion 3 side. The backlash in the tilt adjustment mechanism (regions around the arms 7X and 7Y) that has not been revealed due to the biasing force of the tension spring is manifested as backlash, and this is the detection value of the tilt sensors 9X1 and 9Y1. It takes time for the light to come out and stabilize, and the time until the end of automatic leveling is increased accordingly. When the nut members 8X and 8Y are moved in the direction opposite to the direction in which the spring biasing force is applied (the direction of arrow C), the nut members 8X and 8Y and the arms 7X and 7Y may be separated from each other no matter how vigorously moved. For example, the urging force at the connecting portion in the tilt adjustment mechanism is merely increased, and the backlash inherent in the tilt adjustment mechanism does not become backlash and becomes manifest as the output of the tilt sensors 9X1, 9Y1.
[0010]
Therefore, the inventor stated that “when the motor is started, the nut member is always moved in the direction opposite to the direction in which the spring biasing force is applied, so that the backlash at the connecting portion of the tilt adjustment mechanism does not become apparent. It is only necessary to drive the motor (in a direction to increase the spring biasing force acting on the tilt adjusting mechanism), that is, to tilt the shaft tube portion 3 in the direction in which the tension spring extends. For that purpose, “the axial center position of the shaft tube portion 3 when the horizontal plane setting machine is installed in the vertical position is P, and the tension spring 5 is in the leveling position P0 of the shaft tube portion 3 when the motor is started. Alternatively, after the shaft tube portion 3 is once tilted to a predetermined position P1 in a contracted form, the shaft tube portion 3 may be tilted in the direction in which the tension spring 5 is extended by driving the motor so as to be automatically leveled. As a result of the trial production, it was confirmed that the detected value of the tilt sensor does not fluctuate even when the motor is driven at high speed during automatic leveling, and it is possible to perform appropriate feedback control of the motor drive based on the detected value of the tilt sensor. Therefore, the present invention has been proposed.
[0011]
Further, in the tilt adjustment mechanism shown in FIG. 13, the shaft tube portion 3 is automatically tilt-controlled based on the detection values of the tilt sensors 9X1 and 9Y1, but the tilt adjustment mechanism for leveling the laser beam is used. The quasi-range is ± 5 °, while the detection range of the tilt sensor is about ± 20 ', so the output of the tilt sensor does not go from ± 30' (± 0.5 °) to 5 °. It becomes saturated and cannot be determined.
[0012]
For this reason, if the motor is driven to rotate at high speed giving priority to the leveling speed of the motor, it will fall within the detection range of the tilt sensor, but it will go too far and saturate in the reverse direction even if sudden braking is applied. At this point, when the motor is driven to rotate in reverse at the same speed, the repetition occurs, and so-called hunting occurs in which forward and reverse motor driving is repeated. On the other hand, if the motor is driven to rotate slowly and leveled, it takes a very long time for the laser beam to become horizontal at an inclination of 5 °. Thus, a second problem has arisen in that smooth motor leveling cannot be achieved simply by driving the motor at high speed.
[0013]
The present invention has been made on the basis of the problems of the prior art and the knowledge of the inventor. The first object of the present invention is to perform automatic leveling at a high speed because the detected value of the tilt sensor does not fluctuate even if the motor is driven at a high speed. A second object of the present invention is to provide a horizontal plane setting machine that can be leveled at high speed without generating hunting.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the first object, the horizontal plane setting machine according to claim 1 includes a rotary head that rotates horizontally above the main body case, an X-axis tilt sensor, and a Y-axis tilt sensor. In a horizontal plane setting machine that forms horizontal rotation irradiation light by light emitted in a direction perpendicular to the rotation axis of the rotary head from
The rotary head rotation shaft is rotatably supported by a cylindrical shaft tube portion that is disposed in the vertical direction in the main body case and is supported to be tiltable with respect to the main body case, and the shaft tube portion is interposed via a tension spring. Are coupled to the main body case, and are coupled to a pair of motors corresponding to the X-axis tilt sensor and the Y-axis tilt sensor via a pair of link-type tilt adjustment mechanisms arranged orthogonal to each other, and the rotation When the horizontal plane setting machine has a substantially vertical head rotation axis, the pair of tilt adjustment mechanisms are swung based on the detection output of the tilt sensor that detects the tilt of the shaft cylinder portion, and the tilt sensor The pair of motors are rotationally driven so as to tilt the shaft tube portion to a leveling position where the detected output of the motor is zero, but if the pulling at the start of the automatic leveling is performed, Of the case forms the form extending than forms in the leveling position, the form of the tension spring is driven to rotate the motor so that the shrunken form than the form of the leveling position.
[0015]
(Operation) In order to form horizontal rotation irradiation light, a horizontal plane setting machine is installed vertically so that the rotation axis of the rotary head is substantially vertical, and based on detection outputs of the X-axis tilt sensor and the Y-axis tilt sensor. Drive the motor and rotate the pair of tilt adjustment mechanisms to tilt the shaft cylinder part, but the form of the tension spring at the start of automatic leveling is more extended than that at the leveling position. In this case, the tilt adjustment mechanism is rotated (the shaft tube portion is tilted) by the motor drive so that the form of the tension spring is smaller than the form of the leveling position. Therefore, the tilting operation of the shaft cylinder portion by the motor drive for the subsequent automatic leveling (the rotation operation of each tilt adjusting mechanism) is tilted in the direction in which the tension spring extends, and even if each motor is driven at high speed Each tilt adjustment mechanism can accurately follow the drive of each motor, for example, there is no gap between the power transmission unit that transmits the driving force of each motor to each tilt adjustment mechanism and each tilt adjustment mechanism. it can. In other words, the backlash inherent in each drive force transmission mechanism including the tilt adjustment mechanism interposed between each motor drive shaft and the shaft tube portion is attached to the tension spring during the leveling operation by each motor drive. Since the force continues to act effectively, it does not become apparent as the output of each tilt sensor as backlash, and there is no problem even if the motor is driven at high speed (the shaft cylinder is tilted in the X-axis and Y-axis directions). Absent.
[0016]
The horizontal plane setting machine according to claim 1, wherein the horizontal plane setting machine includes a Z-axis tilt sensor orthogonal to the X-axis tilt sensor and the Y-axis tilt sensor, and the rotary head rotating shaft When the horizontal plane setting machine is in a horizontal position, the tilt adjustment mechanism corresponding to the Z axis of the pair of tilt adjustment mechanisms is swung based on the detection output of the Z axis tilt sensor, and the Z axis Automatic leveling is performed by rotating a motor corresponding to the tilt adjustment mechanism so that the shaft tube portion tilts in the Z-axis direction to a leveling position where the detection output of the tilt sensor becomes zero. When the form of the tension spring at the start of leveling is a form extended from the form at the leveling position, the motor is controlled so that the form of the tension spring is contracted from the form of the leveling position. rotation It was configured to dynamic.
[0017]
(Operation) In order to form vertical rotation irradiation light, a horizontal plane setting machine is installed horizontally so that the rotation axis of the rotary head is substantially horizontal, and the Z axis is adjusted based on the detection output of the Z axis tilt sensor. The corresponding motor (for example, a substitute Y-axis compatible motor) is driven, and the tilt adjustment mechanism corresponding to the Z-axis is rotated to perform the automatic leveling to tilt the shaft tube portion. In the case where the form of the spring is extended from the form at the leveling position, the tilt adjustment mechanism is rotated (shaft) so that the form of the tension spring is contracted from the form at the leveling position by the motor drive. Tilt the tube). Therefore, the tilting operation (rotation operation of the tilt adjusting mechanism) of the shaft cylinder portion by the motor drive for the subsequent automatic leveling is tilted in the direction in which the tension spring extends, and even if the motor is driven at high speed, The tilt adjusting mechanism can accurately follow the drive of the motor, for example, there is no gap between the power transmitting unit that transmits the driving force to the tilt adjusting mechanism and the tilt adjusting mechanism. In other words, the backlash inherent in the drive force transmission mechanism including the tilt adjustment mechanism interposed between the motor drive shaft and the shaft tube portion effectively applies the biasing force of the tension spring during the leveling operation by the motor drive. Since it continues to act, it does not manifest as an output of the Z-axis tilt sensor as backlash, and there is no problem even if the motor is driven at a high speed (the shaft tube portion is tilted in the Z-axis direction).
[0018]
In order to achieve the first and second objects, in claim 3, in the horizontal plane setting machine according to claim 1 or 2, the rotation speed of the motor becomes slower as the axial tube portion approaches the leveling position. It was configured as follows.
[0019]
(Operation) By slowing down the rotation speed of the motor as the shaft cylinder portion approaches the leveling position, the output of the tilt sensor does not repeat the oversaturated state between + and-, and the forward and reverse motor driving is repeated. So-called hunting is suppressed.
[0022]
Claim 4 In claims 1 to 3 In the horizontal plane setting machine according to any one of the above, a drive pulse generator that generates a drive pulse for a motor corresponding to the tilt sensor according to a detection output of the tilt sensor is provided, and each motor has a speed according to the drive pulse. It was configured to rotate.
[0023]
(Operation) By generating a drive pulse according to the detection outputs of the pair of tilt sensors and controlling the drive of each motor according to the generated drive pulse, the speed of each motor can be arbitrarily controlled by the drive pulse.
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a horizontal plane setting machine according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a main part of the horizontal plane setting machine (cross sectional view taken along line II-II shown in FIG. 1), and FIG. It is a horizontal sectional view (sectional view along line III-III shown in FIG. 1) of the horizontal plane setting machine.
[0025]
In these drawings, the horizontal plane setting machine 10 is composed of a container-shaped main body case (hereinafter referred to as a case) 12 and a rotary head 14 that rotates horizontally at a position above the case 12 to form horizontal rotation irradiation light. ing. The rotary head 14 has a half mirror 14b fixed in the head casing 14a, and a light exit window 14c fitted with transparent glass at a position corresponding to the upper end of the head casing 14a and the side half mirror 14b. With the provided structure, a cylindrical rotary shaft 14d that is pivotally fixed to the head casing 14a is inserted into a cylindrical shaft tube portion 15 disposed in the vertical direction in the main body case 12, and the rotary shaft 14d. A ball bearing 14 e is interposed between the shaft cylinder portion 15 and the rotary head 14 is rotatably supported by the shaft cylinder portion 15.
[0026]
A connecting portion 14f is pivotally attached to the rotating shaft 14d so that the driving force of the motor M fixed to the side surface of the shaft tube portion 15 is transmitted to the connecting portion 14f via the speed reducer 16 and the gear 17. It has become. A rotary disk 18 is fixed to the drive shaft 17 a of the gear 17, and a rotary encoder 19 is disposed around the rotary disk 18. The encoder 19 and the motor M are connected to the control board 20 via wiring (not shown), and the control board 20 is fixed to the frame 13 supported by the case 12. The control board 20 includes a drive pulse generator including a CPU and a memory, and the drive pulse generator generates a drive pulse for the motor M based on the rotation speed of the motor M measured by the encoder 19. The rotational speed of the motor M is controlled according to the drive pulse.
[0027]
For example, a light source 14g that generates laser light or the like is fixed at a lower end portion of the shaft tube portion 15 and below the rotation shaft 14d, and horizontal irradiation light orthogonal to the rotation shaft 14d is emitted from the light source 14g. L1 and vertical irradiation light L2 coaxial with the rotating shaft 14d are emitted. When the case 12 is placed vertically (when the rotary head 14 is arranged so as to be on the upper side), the rotation of the rotary head 14 forms a horizontal rotation irradiation surface by the light L1. On the other hand, when the case 12 is placed horizontally (when the leg 12a provided on one side of the case 12 is directed downward and the rotation shaft 14d is horizontal), the light L1 is generated by the rotation of the rotary head 14. Thus, a vertical rotation irradiation surface is formed.
[0028]
In addition, an X-axis tilt sensor 22X (see FIGS. 1 and 3) for detecting the inclination (inclination) of the shaft tube portion 15 is integrated with the shaft tube portion 15 at the middle side position of the shaft tube portion 15. It is arranged in the form. The tilt sensor 22X detects the tilt (tilt in the X-axis direction) of the shaft tube portion 15 with respect to the X axis when the shaft tube portion 15 is tilted, and outputs a detection signal to the control board 20. Yes. In addition, at a position orthogonal to the X-axis tilt sensor 22X on the side of the shaft tube portion 15, a Y-axis tilt sensor 22Y (detecting the tilt in the Y-axis direction) with respect to the Y axis is used as a reference. 1 and 3) are arranged in a form integrated with the shaft tube portion 15. Further, on the side of the shaft tube portion 15, a Z-axis tilt sensor 22 </ b> Z (see FIG. 3) that detects the tilt (tilt in the Z-axis direction) of the shaft tube portion 15 with reference to the Z axis (the vertical direction in FIG. 3) Is also arranged in a form integrated with the shaft tube portion 15.
[0029]
The shaft tube portion 15 that rotatably supports the rotary head 14 is swingably supported by a swing fulcrum 23 (see FIGS. 1 and 2) of a universal joint structure supported by the frame 13 and is disposed orthogonal to each other. The pair of tilt adjustment mechanisms 24a and 24b, and tension springs (tensile coil springs) 25a and 25b that urge the lower end portion of the shaft tube portion 15 toward the case 12 and the frame 13 are supported.
[0030]
As shown in FIG. 3, the tilt adjustment mechanisms 24 a and 24 b are formed in a substantially arc shape, and are disposed so as to be able to turn (swing) in the horizontal direction with the pins 26 a and 26 b fixed to the frame 13 as fulcrums. Yes. The illustration of the other end side of the tilt adjustment mechanism 24b is omitted. One end side 24a1 of the tilt adjustment mechanism 24a is in contact with a nut member 31a that is screwed into the drive shaft 27a (the male screw portion thereof), and the nut member 31a is prevented from rotating with respect to the drive shaft 27a. Specifically, a fork-like protrusion (not shown) on one end side 24a1 engages with a hole (not shown) on the nut member 31a side, and the nut member 31a and one end side 24a1 of the tilt adjustment mechanism 24a are connected. The rotation is prevented with respect to the circumferential direction of the drive shaft 27a.
[0031]
The nut member 31a is connected to the rotation shaft of the Y-axis motor MY via a drive shaft 27a, a gear 28a attached to the drive shaft 27a, and a gear 29a meshing with the gear 28a. A planar L-shaped plate 30 in which U-shaped hooks 30a and 30b are formed is fixed to the shaft tube portion 15 at the extending tip portion, and the other end side extending portion 24a2 of the tilt adjustment mechanism 24a is It is inserted into a long hole 30a2 of a U-shaped hook 30a arranged in a direction orthogonal to the drive shaft 27a, and its tip side is in contact with the wall surface 30a1 of the hook 30a of the L-shaped plate 30. Further, a pair of tension springs 25a and 25b are interposed between the plate 30 and the frame 13, and the shaft cylinder portion 15 has springs of the tension springs 25a and 25b as shown by white arrows F in FIG. Force is always acting.
[0032]
For this reason, the biasing force in the direction shown by the arrow A1 acts on the tilt adjustment mechanism 24a, and the one end side 24a1 of the tilt adjustment mechanism 24a is always held in pressure contact with the nut member 31a. That is, between the power transmission members including the tilt adjustment mechanism 24a interposed between the drive shaft 27a and the L-shaped plate 30 (hook 30a) on the shaft tube portion 15 side, the tension springs 25a and 25b are provided with springs. When the force is always applied in one direction (A1 direction in FIG. 3) and the shaft cylinder portion 15 is tilt-adjusted, it is configured not to be affected by backlash due to backlash of each power transmission portion.
[0033]
The Y-axis motor MY is controlled in rotation speed and rotation direction (forward rotation or reverse rotation) in accordance with a drive pulse generated by a drive pulse generator on the control board 20. The driving force of the Y-axis motor MY is transmitted to the drive shaft 27a via the gears 29a and 28a, and the drive shaft 27a rotates, so that the nut member 31a moves forward and backward along the drive shaft 27a. Since one end side 24a1 of the tilt adjustment mechanism 24a is abutted and held on the nut member 31a, the one end side 24a1 also advances and retreats integrally with the nut member 31a. As a result, the tilt adjustment mechanism 24a pivots (swings) in the horizontal direction about the pin 26a as a fulcrum, the shaft tube portion 15 tilts in the Y-axis direction around the fulcrum 23, and the detected value of the Y-axis tilt sensor 22Y. Is changing. When the tilt adjustment mechanism 24a is rotated, the extension 24a2 and the long hole 30a2 slide relative to each other, so that a load (unexpected stress) is applied to the connection portion between the tilt adjustment mechanism 24a and the plate 30 (the hook 30a). Does not occur.
[0034]
On the other hand, one end side 24b1 of the tilt adjustment mechanism 24b is in contact with a nut member 31b that is screwed into the drive shaft 27b (the male screw portion thereof), and the nut member 31b is prevented from rotating with respect to the drive shaft 27b. Specifically, as in the case of the tilt adjustment mechanism 24a, the fork-like protrusion (not shown) on the one end 24b1 side engages with a hole (not shown) on the nut member 31b side to adjust the tilt with the nut member 31b. One end side 24b1 of the mechanism 24b is prevented from rotating with respect to the circumferential direction of the drive shaft 27b. The nut member 31b is connected to the rotation shaft of the X-axis motor MX via a drive shaft 27b, a gear 28b that is attached to the drive shaft 27b, and 29b that meshes with the gear 28b.
[0035]
The other end side of the tilt adjustment mechanism 24b Extension As shown in FIG. 2, 24b2 is inserted into a long hole 30b2 provided in a U-shaped hook 30b of the extended tip portion of the L-shaped plate 30 fixed to the shaft tube portion 15, and the tip side thereof is a hook. Is in contact with the wall surface 30b1. Since the spring force (see FIG. 3F) of the tension springs 25a and 25b is constantly acting on the shaft tube portion 15, the urging force in the direction indicated by the arrow A2 in FIG. One end side 24b1 of the adjusting mechanism 24b is always held in pressure contact with the nut member 31b. That is, between the power transmission members including the tilt adjustment mechanism 24b interposed between the drive shaft 27b and the L-shaped plate 30 (hook 30b) on the shaft tube portion 15 side, the tension springs 25a and 25b are provided with springs. When the force always acts in one direction (A2 direction in FIG. 3) and the shaft cylinder portion 15 is tilted and adjusted, it is configured not to be affected by backlash due to backlash of each power transmission portion.
[0036]
Similar to the Y-axis drive motor MY, the X-axis drive motor MX that supplies power to the tilt adjustment mechanism 24b is rotated in the rotational speed and direction (forward or reverse rotation) by the drive pulse generated by the drive pulse generator on the control board 20. ) Is controlled. The driving force of the X-axis motor MX is transmitted to the driving shaft 27b via the gears 29b and 28b, and the driving shaft 27b rotates. When the drive shaft 27b is rotated, the nut member 31b and the one end side 24b1 of the tilt adjustment mechanism 24b are integrally advanced and retracted, whereby the tilt adjustment mechanism 24b is rotated (swinged) horizontally with the pin 26b as a fulcrum. The shaft tube portion 15 tilts in the X-axis direction around the fulcrum 23, and the detection value of the X-axis tilt sensor 22X changes. When the tilt adjustment mechanism 24b is rotated, the extension 24b2 and the long hole 30b2 slide relative to each other, so that a load (unexpected stress) is applied to the connecting portion between the tilt adjustment mechanism 24b and the plate 30 (the hook 30b). Does not occur.
[0037]
Therefore, feedback control is performed on the driving of the Y-axis motor MY and the X-axis motor MX that drive the tilt adjustment mechanisms 24a and 24b so that the detection values of the Y-axis tilt sensor 22Y and the X-axis tilt sensor 22X become 0, respectively. Thus, automatic leveling can be performed so that the rotating shaft 14d (shaft cylinder portion 15) is in a vertical state.
[0038]
The Z-axis tilt sensor 22Z is disposed so as to be orthogonal to the X-axis tilt sensor 22X and the Y-axis tilt sensor 22Y. The Z-axis tilt sensor 22X and the tilt adjustment mechanism 24a and Y The shaft motor MY constitutes an automatic leveling mechanism when the horizontal plane setting machine is used in a horizontal position.
[0039]
That is, in order to form vertical rotation irradiation light, the horizontal plane setting machine is used in a horizontal position so that the legs 12a face downward. The tilt adjustment mechanism 24a tilts in the direction of the pin 26a by driving the Y-axis motor MY, and the detection value of the Z-axis tilt sensor 22Z changes. For this reason, the rotation shaft 14d (shaft tube portion 15) is horizontally controlled by feedback controlling the drive of the Y-axis motor MY that drives the tilt adjustment mechanism 24a so that the detection value of the Z-axis tilt sensor 22Z becomes zero. Automatic leveling can be achieved.
[0040]
Specifically, as shown in FIG. 4, the outputs of the X-axis tilt sensor 22X, the Y-axis tilt sensor 22Y, and the Z-axis tilt sensor 22Z are input to the control board 20. A switching circuit 52, angle detection circuits 54 and 56, and motor control circuits 58 and 60 are mounted on the control board 20. The switching circuit 52 includes an X-axis tilt sensor 22X, a Y-axis tilt sensor 22Y, and a Z-axis. The motor control circuits 58 and 60 are connected to the X-axis motor MX and the Y-axis motor MY, respectively. The detection outputs of the X-axis tilt sensor 22X, the Y-axis tilt sensor 22Y, and the Z-axis tilt sensor 22Z are input to the angle detection circuits 54 and 56 via the switching circuit 52, respectively. In each of the angle detection circuits 54 and 56, for example, an angle of 0 ° is set as a reference angle when the horizontal plane is the reference plane. In each of the angle detection circuits 54 and 56, the X-axis tilt is set. The deviation between the detection output of the sensor 22X and the reference angle and the deviation between the detection output of the Y-axis tilt sensor 22Y and the reference angle are calculated, and the calculation results are input to the motor control circuits 58 and 60, respectively. The motor control circuits 58 and 60 generate control signals for suppressing the deviations to 0 based on the calculation results of the angle detection circuits 54 and 56, and the control signals are transmitted to the X-axis motor MX and the Y-axis. It outputs to each motor MY. As a result, the X-axis motor MX and the Y-axis motor MY rotate the tilt adjustment mechanisms 24b and 24a so that the deviations become zero.
[0041]
In the above configuration, when the horizontal setting machine is used in a vertical orientation, the X-axis tilt sensor 22X and the Y-axis tilt sensor 22Y are used, and the X-axis motor MX and the Y-axis motor MY are leveled. Operate as a motor. On the other hand, when the horizontal setting machine is used in the horizontal posture, the Z-axis tilt sensor 22Z (see FIG. 3) is used, and the Y-axis motor MY is operated as a Z-axis leveling motor.
[0042]
When the shaft cylinder 15 is controlled to the leveling range based on the outputs of the tilt sensors 22X, 22Y, and 22Z of the X axis, Y axis, and Z axis, as shown in FIG. Is divided into nine regions corresponding to the inclination of the shaft. However, in the + region, the tension springs 25a and 25b are contracted more than the leveling position (region 0) (the state where the tension springs 25a and 25b are contracted when the shaft tube portion 15 is in the leveling position). In the-region, the tension springs 25a and 25b are extended more than the leveling position (region 0) (when the shaft tube portion 15 is at the leveling position). The tension springs 25a and 25b are in an extended state).
[0043]
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the nine stages of regions and the state of the tilt sensor, and the leveling operation in each region is as follows.
[0044]
For example, in region-3 including the case where the tilt sensor is saturated on the − side, the motor is operated at high speed in the + direction of the tilt sensor (the direction in which the springs 25a and 25b contract). Control by the value of is not performed.
[0045]
In regions -2 to -1, the motor is operated in the + direction (the direction in which the springs 25a and 25b contract) while being controlled by the value of the tilt sensor.
[0046]
In the region 0 (region where the sensitivity of each tilt sensor is about ± 2 ″), the leveling operation is not performed because the state is leveled.
[0047]
In the regions +1 to +4, the motor is operated in the negative direction (the direction in which the springs 25a and 25b extend) while being controlled by the value of the tilt sensor.
[0048]
In the region +5 including the case where the tilt sensor is saturated on the + side, the motor is operated at a high speed in the negative direction of the tilt sensor (the direction in which the springs 25a and 25b contract). Control by is not performed.
[0049]
However, in the region +5, the leveling operation is performed under the following conditions. That is, when the power is turned on, when the case 12 is switched between the vertical and horizontal positions, or when the inclination changes greatly after the leveling is completed. Even if the value of the tilt sensor indicates the value of the region +5 during the leveling operation, the operation as the region +5 is not performed, and the leveling operation by the region +4 is performed. The reason for this is that when the tilt sensor is in the − region, particularly when in the region −3, when the motor is operated in the + direction at high speed, the tilt sensor value is detected (for example, − Even if braking is applied to the +1 region when the vehicle goes too far from the side, control cannot be performed, and the + side of the region +5 is saturated. This is because if the operation in the region +5 (high-speed operation in the − direction) is performed in this state, the −side saturation state of the region −3 is reached again, and if this operation is repeated, the leveling operation is not completed.
[0050]
In the region-3 and the region + 5, the X-axis motor MX and the Y-axis motor MY are rotated at high speed, respectively.
[0051]
On the other hand, in regions -2, -1, +1, +2, +3, and +4, feedback control based on the output of each tilt sensor is performed, and the following values are set for each region.
[0052]
(1) Tilt sensor movement upper limit (Dmax)
The upper limit value regarding the value obtained from the tilt sensor in the process of outputting the motor drive pulse and moving the shaft (shaft cylinder portion), the value (Tb) of the tilt sensor before the movement of the shaft and the value after the movement ( The upper limit value of the movement amount (Tm = Ta−Tb) indicating the difference from Ta). When this movement amount (Tm) is larger than the upper limit value (Dmax), it is determined that the speed is too high, and the current drive pulse output time is subtracted by a separately set pulse time subtraction value.
[0053]
(2) Tilt sensor movement lower limit (Dmin)
The lower limit of the value obtained from the tilt sensor in the process of moving the axis by outputting the motor drive pulse, and the difference between the value (Tb) of the tilt sensor before the movement of the axis and the value (Ta) after the movement The lower limit value of the movement amount (Tm = Ta−Tb).
[0054]
When the movement amount (Tm) is smaller than the lower limit value (Dmin), it is determined that the speed is too slow, and a separately set pulse time addition value is added to the current drive pulse output time.
[0055]
(3) Motor drive pulse output timing
The drive pulse to the leveling motor is basically output every 25.6 msec, and an integer multiple of the timing is set for each region.
[0056]
For example, when the set value is 3, a drive pulse with 25.6 msec timing is not output three times. That is, after outputting the drive pulse once, the output of the drive pulse is stopped three times continuously, the drive pulse is output the fourth time, and the drive pulse is output every 102.4 msec.
[0057]
(4) Acceleration of motor drive pulse output time (Tacc)
A value added to increase the pulse output time when it is determined that the change amount of the tilt sensor is small and the speed is too slow.
[0058]
(5) Deceleration of motor drive pulse output time (Tsd)
A value that is subtracted to reduce the pulse output time when it is determined that the change amount of the tilt sensor is large and the speed is too high.
[0059]
(6) Motor drive pulse output time maximum value (Tmax)
(7) Motor drive pulse output time minimum value (Tmin)
(8) Motor drive pulse output time initial value (Tdef)
(9) Motor rotation direction (forward or reverse direction)
Next, feedback control when changing the speed of the leveling motor by changing the output timing and output time of the drive pulse to the leveling motor will be described with reference to the flowchart of FIG. First, the value Ta of the tilt sensor is read (step S1). A region for performing feedback control is determined from the value Ta detected by the tilt sensor, and the output timing of the motor drive pulse (drive pulse cycle) and the rotation direction of the leveling motor are determined according to the determined region. (Step S2).
[0060]
Next, the difference between the tilt sensor value (Ta) read in step S1 and the previous tilt sensor value (Tb) is calculated as the tilt sensor movement amount Tm = Ta−Tb (step S3). . Between Tb and Ta, a drive pulse is output once to the leveling motor, and the leveling motor is moving. For this reason, the movement amount Tm is the amount of movement of the shaft (shaft tube portion 15) by the driving pulse at this time.
[0061]
Next, the drive pulse time for the leveling motor is calculated, and the drive pulse time Tpa for moving the leveling motor is determined by the value of Tm. That is, it is determined whether or not the movement amount Tm is equal to or greater than the upper limit value Dmax (step S4). If the movement amount Tm is larger than the upper limit value Dmax of the region, the motor drive pulse output is output from the previous motor drive pulse time Tpb. By subtracting the time deceleration (time) Tsd, Tpa = Tpb−Tsd is obtained. However, when Tpa is smaller than the minimum value Dmin of the drive pulse output time, Tpa = Dmin is set (step S5).
[0062]
On the other hand, when the movement amount Tm is smaller than the upper limit value Dmax, it is determined whether or not the movement amount Tm is smaller than the lower limit value Dmin (step S6). At this time, if the movement amount Tm is smaller than the lower limit value Dmin in the region, the acceleration (time) Tacc of the motor drive pulse output time is added to the previous motor drive pulse time Tpb, and Tpa = Tpb + Tacc is calculated (step) S7). However, when Tpa is larger than the maximum value Dmax of the drive pulse output time, Tpa = Dmax.
[0063]
When Tm is between the lower limit Dmin and the upper limit Dmax in the region, the motor drive pulse time Tpa holds the previous value, and Tpa = Tpb is set (step S8). After steps S7 and S8, the motor drive pulse obtained in each step is generated and output to each leveling motor, and the process returns to step S1 (step S9).
[0064]
That is, when feedback control is performed on the leveling motor, the drive pulse output timing is determined for each region determined from the detection value of the tilt sensor, and the pulse output interval is increased in the region closer to the leveling state (horizontal state). The rotation speed of the leveling motor is decreased (the pulse width is narrowed) as the shaft tube portion 15 approaches the leveling position.
[0065]
Further, the upper limit value and lower limit value of the change amount of the tilt sensor are set to be smaller as the level is closer to the leveling state, and the difference between the upper limit value and the lower limit value is set to be small.
[0066]
Further, the acceleration (time) / deceleration (time) of the output time of the motor drive pulse is set to be smaller as it is closer to the leveling state. Furthermore, the deceleration (time) is sufficiently larger than the acceleration (time). That is, if the acceleration (time) is increased, the overshoot amount increases accordingly. Also, there is a part that keeps moving due to inertia, and it is set so that it can decelerate.
[0067]
Furthermore, the minimum value of the motor drive pulse output time is set in consideration of the minimum time during which the leveling motor can be activated. If this value is small, the leveling motor will start until the leveling motor actually starts moving. It is necessary to continue to increase the pulse time, which takes time.
[0068]
When coordinating the leveling motors, as a mechanical characteristic of the tilt adjustment mechanism, for example, even if only the X-axis motor MX is operated, the shaft cylinder portion is affected by the error of the tilt adjustment mechanism and the Y-axis direction May also be inclined. In particular, since the shaft tube portion moves by a value of several degrees during high-speed operation in the region +5 or region-3, the influence is great.
[0069]
In order to avoid such a state, the motor is operated so that the tilt state of the X axis and the Y axis is the same with respect to the leveling direction and the rotation amount of the tilt adjustment mechanism is substantially the same amount. It is desirable to make it.
[0070]
Specifically, in the leveling operation in the vertically placed state, it is necessary to select the leveling motor to be operated according to the mutual positional relationship between the X-axis tilt sensor 22X and the Y-axis tilt sensor 22Y. It is as follows.
[0071]
(1) When the output of the tilt sensor is present in the region (−) (when the tension springs 25a and 25b acting on the shaft tube portion 15 are extended from the leveling position), the output of the tilt sensor is on the + side. Move the motor to reach the area. That is, it is necessary to move the motor so that the tension springs 25a and 25b acting on the shaft cylinder portion 15 are contracted from the leveling position.
[0072]
In the negative region, the tension springs 25a and 25b are extended from the leveling position. Therefore, when leveling is performed by driving the motor at a high speed in the direction in which the spring contracts (+ direction) from this state. The detection value of the tilt sensor may fluctuate due to the influence of backlash, which is a play between the drive force transmission members around the tilt adjustment mechanisms 24a and 24b on which the urging forces of the springs 25a and 25b are applied. . On the other hand, in the + region, since the tension springs 25a and 25b are contracted from the leveling position, the leveling operation performed from this state is the direction in which the spring extends (the direction of-), that is, the tilt adjustment mechanism 24a. , 24b, the motor is driven only in the direction of increasing the urging force of the spring acting between the driving force transmission members around 24b, so that backlash, which is a play between the driving force transmission members around the tilt adjustment mechanisms 24a, 24b, becomes obvious. Therefore, the detection value of the tilt sensor does not fluctuate due to the influence of the backlash. Therefore, when the leveling is started, if there is an output of the tilt sensor in the minus region, the shaft tube portion 15 is once set so that the tension springs 25a and 25b are always contracted from the leveling position. It is desirable to perform motor drive control (leveling operation) for tilting the shaft tube portion 15 to the leveling position after tilting the shaft to the + side.
[0073]
(2) When the output of the tilt sensor is in the + region far from the leveling state or saturated, the tilt sensor is moved to a region where the leveling operation can be performed at high speed.
[0074]
(3) When the output of the tilt sensor of the X-axis / Y-axis is in an area where the leveling control is possible (area-2, -1, 0, +1, +2, +3, +4), the output is in a farther area Only the leveling motor of the tilt sensor is operated, and if it is in the same region, both leveling motors are operated. In other words, the leveling operation is more stable when the two values detected by the X-axis and Y-axis tilt sensors are approximately the same.
[0075]
In summary, the relationship shown in FIG. 7 is set when the leveling motor is selected according to the values of the X-axis tilt sensor and the Y-axis tilt sensor.
[0076]
(1) When one of the outputs of the X-axis tilt sensor and the Y-axis tilt sensor is in the region 0 (leveling state), only the other leveling motor is operated.
[0077]
(2) When both the output of the X-axis tilt sensor and the Y-axis tilt sensor are in the region +1, region +2, region +3 (the + side where the tilt sensor is not saturated), the output is in a farther region Only the leveling motor of a tilt sensor is operated. In the case of the same region, both leveling motors are operated.
[0078]
(3) One output of the X-axis tilt sensor / Y-axis tilt sensor is a region of +1, region +2, region +3 (+ side where the tilt sensor is not saturated), and the other output is region-3 or region In the case of +4 and region +5 (the tilt sensor is far from the leveling state or saturated state), only the leveling motor of the tilt sensor on the region-3 or region +4, region +5 side is operated.
[0079]
(4) Outputs of both the X-axis tilt sensor and the Y-axis tilt sensor are region-3, region-2, region-1 (-side) or region + 4, region + 5 (the tilt sensor is far from the leveling state or If it is in the saturation (+ side) region, both leveling motors are operated.
[0080]
(5) When one of the outputs of the X-axis tilt sensor and the Y-axis tilt sensor is in the region-2, region-1, and the other is in the region +1, region + 2, region + 3, both Operate the leveling motor.
[0081]
Specifically, when the output of the X-axis tilt sensor is region +2, and the output of the Y-axis tilt sensor is region +1, the X-axis motor MX is operated as a leveling motor.
[0082]
When the leveling motor is selected in consideration of the relationship shown in FIG. 7, in FIG. 8, when the leveling is started, the characteristic of the X-axis motor MX is indicated by X and the characteristic of the Y-axis motor MY is indicated by Y. When starting the motors MX and MY, when the leveling is started, the output of the tilt sensor is present in the region of − (the tension springs 25a and 25b are extended from the leveling position). Driving is performed so that the tension springs 25a and 25b are contracted, that is, the output of the tilt sensor is in a + region (+5 region) than when the portion 15 is in the leveling position. Next, when the output of one tilt sensor (Y-axis tilt sensor) is in the +3 region, it waits until the output of the other tilt sensor (X-axis tilt sensor) reaches the same +3 region (operates the X-axis motor MX). And the Y-axis motor MY is stopped). Then, on the condition that the output of the tilt sensor of each axis is detected to have entered the region +3, the motors MX and MY of each axis are driven with the same drive pulse, so that the time is as short as 33 seconds. The leveling operation can be terminated.
[0083]
On the other hand, when the X-axis motor MX and the Y-axis motor MY are controlled without being linked, the result is as shown in FIG.
[0084]
That is, since the -region priority operation (the operation is not performed when the region is in the + region, the operation is performed preferentially so as to be the + region when the region is in the-region), the region is between 15 seconds and 22 seconds. Although it is desired to shift the output of the Y-axis tilt sensor at -1 to the + region, in region -1 it takes time to reach the + region because of the low speed operation. During this time, the X-axis motor MX is stopped, so the X-axis The output of the tilt sensor does not change, and time is wasted. Between 30 seconds and 35 seconds, the output of the X-axis tilt sensor is in the region-1, and similarly to between 15 seconds and 22 seconds, it takes time until the region 1 becomes the + region because of the low speed operation.
[0085]
In addition, before and after 10 seconds, the tilting of the shaft tube portion 15 by the X-axis motor MX reaching the leveling position is affected by the high-speed operation of the Y-axis motor MY in the region +4, and the shaft tube portion 15 is moved to the − side. Therefore, as shown by reference numeral X1, it is necessary to move to the minus region side and move to the plus side again, so that extra time is taken.
[0086]
Further, the-side area is divided into two areas, area-1 and area-2, and the motor drive speed in area-2 is somewhat high. Therefore, when operated to the + side, braking does not occur and the area reaches +5. Transition.
[0087]
Thus, it took time (40 seconds) for each motor to complete the leveling operation.
[0088]
According to the present embodiment, when the pair of tilt adjustment mechanisms 24a and 24b are rotated and the shaft tube portion 15 is tilted based on the detection outputs of the pair of tilt sensors (for the X axis and the Y axis), the tilt sensor is used. When the detection output for the X axis and the Y axis is negative (when the tension springs 25a and 25b are extended from the leveling position), the tilt sensor (for the X axis) The pair of motors (X-axis motor MX and Y-axis motor MY) are driven at high speed so that the detection output of Y-axis is on the negative side, and the tension spring configuration is higher than the leveling position configuration. Since it is configured to perform tilt adjustment with respect to the pair of tilt adjustment mechanisms 24a and 24b after being in the contracted form, a power transmission mechanism including tilt adjustment mechanisms 24a and 24b that transmit the drive shafts of the motors to the shaft tube portion. The backlash inherent in the Not be manifested as an output of the tilt sensor as rush, can be automatically leveling vertical and horizontal plane set machine by rather high speed affected by backlash.
[0089]
In the above embodiment, the tilt sensor value is controlled by dividing it into nine regions. However, the tilt timing value is not divided into regions, and the motor drive pulse output timing and motor drive pulse It is also possible to employ a method of calculating the output time using the tilt detection value detected by the tilt sensor.
[0090]
In addition, although what controlled the motor by both the output timing and the output time of the motor drive pulse has been described, for example, in order to control the motor only by the output time of the drive pulse, the PWM is controlled. The motor can also be controlled by (pulse width control).
[0091]
In addition, in the case of vertical installation, one axis tilt sensor is used for each of the X axis and the Y axis, but one two axis tilt sensor can be substituted.
[0092]
Further, when the horizontal plane setting machine 10 is set horizontally, it is automatically determined to be horizontal by a sensor means (not shown) for determining whether it is horizontal or vertical and used as a substitute for the Z-axis leveling motor. The motor is switched to start of the Y-axis leveling motor MY. When the horizontal plane setting machine is set horizontally, the tilt adjustment mechanism 24a is rotated based on the detection output of the Z-axis tilt sensor 22Z to tilt the shaft tube portion 15, and the Z-axis leveling motor substitutes. When the motor MY (Y-axis motor) used as the start-up motor is activated, if the detection output of the Z-axis tilt sensor 22Z is on the negative side (the tension springs 25a and 25b extend more than when the shaft tube portion 15 is at the leveling position). Tilted so that the detection output of the Z-axis tilt sensor 22Z is on the + side (the tension springs 25a and 25b are contracted more than when the shaft tube portion 15 is in the leveling position). A power transmission mechanism including a tilt adjustment mechanism 24a that transmits the drive of the drive shaft of the motor MY to the shaft tube portion 15 by performing a leveling operation after rotating the adjustment mechanism 24a (tilting the shaft tube portion 15). The backlash that is inherent in Does not manifest as an output of the tilt sensor 22Z as Tsu crash, can be automatically leveling at a high speed without being affected by the backlash of the horizontal level surface setting machine.
[0093]
In the above-described embodiment, when the horizontal plane setting machine is set horizontally (the leg 12a faces downward), the tilt adjustment mechanism 24a is rotated by the Y-axis motor MY to tilt the shaft cylinder portion 15 (automatic adjustment). In the embodiment, the leg 12a provided on the left side of FIG. 3 is used with the horizontal surface setting machine provided on the upper side of FIG. Then, the tilt adjustment mechanism 24b is rotated by the X-axis motor MX to tilt the shaft cylinder portion 15 (automatic leveling).
[0094]
In addition, although driving motors MX and MY have been described using driving pulses, a configuration in which the speed of the motor can be varied by an applied voltage can be employed instead of using driving pulses.
[0095]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, according to the first aspect of the invention, it is possible to automatically level a vertical plane setting machine at high speed without being affected by backlash.
[0096]
According to the invention which concerns on Claim 2, the horizontal surface setting machine set horizontally can be leveled automatically without being influenced by backlash.
[0097]
According to the third aspect of the invention, so-called hunting, in which forward / reverse rotation of the motor (tilting operation of the shaft cylinder portion) is repeated, is suppressed, and high-speed leveling is possible.
[0099]
Claim 4 According to this invention, the speed of each motor can be arbitrarily controlled by the drive pulse.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a horizontal plane setting machine according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view (a sectional view taken along line II-II shown in FIG. 1) of the main part of the horizontal plane setting machine.
FIG. 3 is a horizontal sectional view of the horizontal plane setting machine (cross sectional view taken along line III-III shown in FIG. 1).
FIG. 4 is a configuration diagram for explaining a relationship between a control board and a tilt sensor.
FIG. 5 is a diagram for explaining a relationship between a state of a tilt sensor and a region.
FIG. 6 is a flowchart for explaining an operation when feedback control is performed on the leveling motor.
FIG. 7 is a diagram for explaining a method of selecting a leveling motor from the relationship between outputs of an X-axis tilt sensor and a Y-axis tilt sensor.
FIG. 8 is a time chart for explaining an operation when an X-axis motor and a Y-axis motor are linked.
FIG. 9 is a time chart for explaining the operation when the X-axis motor and the Y-axis motor are operated without being linked.
FIG. 10 is a perspective view of a horizontal plane setting machine provided with a conventional manual leveling mechanism.
FIG. 11 is a longitudinal sectional view of the horizontal plane setting machine.
FIG. 12 is a horizontal sectional view of the horizontal plane setting machine.
FIG. 13 is a plan view of a tilt adjustment mechanism which is a main part of the automatic leveling mechanism considered by the inventor.
[Explanation of symbols]
10 Horizontal plane setting machine
12 Body case
14 Rotating head
15 Shaft cylinder
20 Control board
22X X-axis tilt sensor
22Y Y-axis tilt sensor
22Z Z-axis tilt sensor
23 Shaft fulcrum (tilt fulcrum) of shaft tube
24a Tilt adjustment mechanism for Y axis direction tilt adjustment
24b Tilt adjustment mechanism for tilt adjustment in X-axis direction
25a, 25b tension spring
MX X-axis motor
MY Y-axis motor

Claims

A horizontal plane that has a rotary head that rotates horizontally above the main body case, an X-axis tilt sensor, and a Y-axis tilt sensor, and that forms horizontal rotation irradiation light by light emitted from the rotary head in a direction orthogonal to the rotary head rotation axis. In the setting machine,
The rotary head rotation shaft is rotatably supported by a cylindrical shaft tube portion that is disposed in the vertical direction in the main body case and is supported to be tiltable with respect to the main body case, and the shaft tube portion is interposed via a tension spring. Are coupled to the main body case, and are coupled to a pair of motors corresponding to the X-axis tilt sensor and the Y-axis tilt sensor via a pair of link-type tilt adjustment mechanisms arranged orthogonal to each other, and the rotation When the horizontal plane setting machine has a substantially vertical head rotation axis, the pair of tilt adjustment mechanisms are swung based on the detection output of the tilt sensor that detects the tilt of the shaft cylinder portion, and the tilt sensor The pair of motors are rotationally driven so as to tilt the shaft tube portion to a leveling position where the detected output of the motor is zero, but if the pulling at the start of the automatic leveling is performed, The motor is driven to rotate so that the form of the tension spring is contracted from the form of the leveling position when the form is extended from the form at the leveling position. Horizontal plane setting machine.

The horizontal plane setting machine has a Z-axis tilt sensor orthogonal to the X-axis tilt sensor and the Y-axis tilt sensor, and in the horizontal position of the horizontal plane setting machine in which the rotary head rotation axis is substantially horizontal, the Z-axis Based on the detection output of the tilt sensor, the tilt adjustment mechanism corresponding to the Z-axis is swung among the pair of tilt adjustment mechanisms, and the shaft tube portion is moved to a leveling position where the detection output of the Z-axis tilt sensor becomes zero. Is automatically leveled by rotationally driving a motor corresponding to the tilt adjusting mechanism so that the tilting mechanism is tilted in the Z-axis direction. The form of the tension spring at the start of the automatic leveling is the form at the leveling position. 2. The horizontal plane setting machine according to claim 1, wherein in the case of a more extended form, the motor is rotationally driven so that the form of the tension spring is contracted from the form of the leveling position. .

3. The horizontal plane setting machine according to claim 1, wherein the rotation speed of the motor decreases as the shaft tube portion approaches the leveling position. 4.

The horizontal plane setting machine according to any one of claims 1 to 3, further comprising a drive pulse generator that generates a drive pulse for a motor corresponding to the tilt sensor in accordance with a detection output of the tilt sensor, wherein each of the motors has the drive pulse. Horizontal plane setting machine characterized by rotating at a speed according to the above .