本发明专利技术提供一种仅利用一个驱动源就能够指向六个方向的6方向指向装置。6方向指向装置（1）设置在XYZ正交坐标系内。6方向指向装置（1）包括转轴（20）、旋转构件（21）、驱动源（3）以及引导构件（4）。转轴沿着X轴方向延伸。旋转构件（21）能够绕相对于转轴（20）倾斜αdeg的倾斜轴线旋转，并与转轴（20）相连结。旋转构件（21）具有xyz正交动坐标系。旋转构件（21）还包括球体状表面和球体状表面的绕x轴形成的轨道部（OP）。驱动源（3）使转轴（20）绕X轴旋转。引导构件（4）固定在XYZ正交坐标系中，并与轨道部（OP）相接触。轨道部（OP）具有在利用转轴（20）的旋转一边与引导构件（4）接触一边旋转时，使旋转构件（21）的y轴依次朝向绕X轴每隔60deg地彼此相交的U轴、V轴、W轴的＋方向和－方向的形状。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种6方向指向装置。更详细地讲，是涉及一种能够用于利用单轴陀螺检测正北的寻北仪(North Finder)的6方向指向装置。
技术介绍
由于磁北自正北稍稍偏离，因此利用磁罗盘无法测量正北。然而，行政地图是以正北为基准制作的，建筑基准法也是以正北为基准制定的。因而，在土木.建筑的领域中，需要准确地测量正北。特别是在地下隧道工程中，在矿脉等的影响下，磁罗盘不会正确地发挥功能。作为准确地测量正北的寻北仪，以往采用检测地球的自转角速度来检测正北的陀螺罗盘。像日本特开2002 - 296037号公报、美国专利第6594911号以及美国专利第6918186号中公开的那样，陀螺罗盘通常是正交3轴类型。上述陀螺罗盘大型且高成本。因此，为了实现小型化和低成本化，日本特开平6 — 3149号公报、日本特开平6 —11350号公报、日本特开平11 - 160072号公报、日本特开平11 一 190633号公报以及日本特开平2001 - 215121号公报提出了单轴或者双轴类型的陀螺罗盘。上述陀螺罗盘中的大多数是使陀螺传感器和加速度传感器在旋转台上旋转的类型。然而，在上述陀螺罗盘中，旋转角度较大，需要确保很大的空间。因此，小型化存在界限。此外，单轴型的陀螺罗盘中的大多数需要水平面，处理不便 。也提出了不需要水平面的单轴型的陀螺罗盘。然而，与3轴型相比较，其方位测量精度较差。因此，本申请人在日本特开2008 - 215956号公报中提出了一种单轴型且不需要水平面的方位测量装置。在该文献所述的方位测量装置中，在XYZ正交坐标系之外，还假想UVff正交坐标系。+ U、一 U、+ V、一 V、+ W、一 W这六个方向与YZ平面垂直地投影时，每隔60deg地分开配置。此外，U、V、W轴与YZ平面所呈的仰角α优选的是30deg 40deg，更优选的是35.26deg。在日本特开2008 — 215956号公报和后述的国际公开W02010 / 047078号公报中说明了其理由。方位测量装置包括在UVW正交坐标系中用于检测绕各轴的自转角速度ω 、ων和ω 的自转角速度传感器、用于检测各轴向上的重力加速度gu、8￥和gw的重力加速度传感器、用于使自转角速度传感器和重力加速度传感器绕X轴旋转(60Xn)deg (η是自然数)而将其定位的第I步进马达、以及用于使自转角速度传感器和重力加速度传感器绕与X轴正交的轴摆动±35.26deg而将其定位的第2步进马达。方位测量装置测量绕各轴的自转角速度《U、ων> ωι和重力加速度gu、gv、gw，将测量出的自转角速度ωυ、ων> ωW和重力加速度gu、gv、gw坐标转换为XYZ正交坐标系中的自转角速度ωχ、ωγ、ωζ和重力加速度gx、gY、gz。然后，基于自转角速度ωχ、ωγ、ωζ和重力加速度gx、gY、gz计算方位角Ψ。在该方位测量装置中，由于自转角速度传感器和重力加速度传感器仅摆动±35.26deg,因此旋转角度较小，与以往的方位测量装置相比不需要很大的空间。因此，与以往的单轴型的方位测量装置相比能够小型化。并且，本申请人在国际公开W02010 / 047078号公报中提出了仅利用一个驱动源就能够指向上述+ U、一 U、+ V、一 V、+ W、一 W这六个方向的6方向指向装置。该文献所公开的6方向指向装置包括具有旋转构件的倾斜曲柄机构、安装在旋转构件上的导销、以及包围旋转构件的周围的引导件。引导件为壳体状，形成有轨道狭缝。导销插入到轨道狭缝中，与轨道狭缝接触。在倾斜曲柄机构利用驱动源旋转时，导销沿着轨道狭缝环绕，从而旋转构件旋转。此时，安装在旋转构件上的自转角速度传感器和重力加速度传感器依次指向+ U、一 U、+ V、一 V、+ W、一 W这六个方向。如上所述，国际公开W02010 / 047078号公报的6方向指向装置仅利用一个驱动源就能够指向六个方向。然而，在引导件中难以加工轨道狭缝。因而，期望通过其他的构造来仅利用一个驱动源就能够指向六个方向。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种利用一个驱动源就能够指向六个方向的6方向指向装置。本专利技术的实施方式的6方向指向装置设置在XYZ正交坐标系内。6方向指向装置包括转轴、旋转构件、驱动源以及引导构件。转轴沿着X轴方向延伸。旋转构件能够绕相对于转轴倾斜Ct deg的倾斜轴线旋转,并与上述转轴相连结。旋转构件具有xyz正交动坐标系。旋转构件还包括球体状表面和球体状表面的绕χ轴形成的轨道部。驱动源使转轴绕X轴旋转。引导构件固定在XYZ正交坐标系中，并与轨道部相接触。轨道部具有在利用转轴的旋转一边与引导构件接触一边旋转时，使旋转构件的y轴依次朝向绕X轴每隔60deg地彼此相交的U轴、V轴、W轴的+方向和一方向的形状。本实施方式的6方向指向装置仅利用一个驱动源就能够指向+ U、一 U、+ V、一V、+ W、一 W这六个方向。附图说明图1是本实施方式的6方向指向装置的外观图。图2是表示图1中的6方向指向装置内的结构的立体图。图3是图2中的6方向指向装置中的、倾斜曲柄机构和其附近的侧视图。图4是图3中的旋转构件的立体图。图5是图3中的旋转构件的主视图。图6是图3中的旋转构件的俯视图。图7是图3中的旋转构件的侧视图。图8是图3中的旋转构件的后视图。图9是图2中的引导构件的立体图。图10是表示旋转构件和各引导构件在XYZ正交坐标系中的配置关系的图。图11是表不XYZ正父坐标系和UVW坐标系之间的关系的图。图12是表不XYZ正父坐标系和UVW坐标系之间的关系的另Iv图。图13是表示朝向+ Y方向看的情况下的、XYZ正交坐标系和xyz正交坐标系之间的关系的示意图。图14是旋转构件配置在旋转开始位置的情况下的旋转构件的主视图。图15是从一 Z方向朝向+ Z方向看旋转开始位置的旋转构件的图。图16是在图14中从自图15的位置绕X轴顺时针旋转60deg后的方向看到的图。图17是表示在转轴旋转的情况下的XYZ正交坐标系中的i矢量的轨迹的示意图。图18是表示在转轴旋转的情况下的XYZ正交坐标系中的i矢量的轨迹的另一个示意图。图19是6方向指向装置的壳体和旋转构件的示意图。图20是在旋转构件的xyz坐标系中表示zy平面中的轨道部的位置和交点Pl P6的位置的示意图。图21是表示xy平面中的轨道部的位置和交点Pl P6的位置的示意图。图22是表示信息处理装置的结构的功能框图。图23是表示6方向指向装置I的动作的一例子的序列图。图24是表示XZY正交坐标系中的引导构件的位置关系的示意图。具体实施例方式下面，参照附图详细说明本专利技术的实施方式。对图中相同或者相当的部分标注相同的附图标记，不重复其说明。6方向指向装置的结构图1是本实施方式的6方向指向装置I的外观图。6方向指向装置I包括筒状的壳体10。图2是表示图1中的壳体10内的结构的立体图。在图2中用单点划线表示壳体10的一部分。参照图2，6方向指向装置I还包括驱动源3、倾斜曲柄机构2以及多个引导构件4。驱动源3和多个引导构件4固定在壳体10上。驱动源3收纳在壳体10的后部。驱动源3具有驱动轴31，并使驱动轴31绕驱动轴31的中心轴线旋转。驱动源3例如是马达。马达的种类并没有特别的限定。马达例如是步进马达、超本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.11.19 JP 2010-2594331.一种6方向指向装置，其设置在XYZ正交坐标系内，其中， 该装置包括:转轴，其沿着X轴方向延伸； 旋转构件，其能够绕相对于上述转轴倾斜a deg的倾斜轴线旋转,该旋转构件与上述转轴相连结，并具有xyz正交动坐标系，其包括球体状表面和上述球体状表面的绕X轴形成的轨道部； 驱动源，其使上述转轴绕X轴旋转；以及 引导构件，其固定在上述XYZ正交坐标系中，并与上述轨道部相接触； 上述轨道部具有在利用上述转轴的旋转一边与上述引导构件接触一边旋转时，使上述旋转构件的I轴依次朝向绕X轴每隔60deg地彼此相交的U轴、V轴、W轴的十方向和一方向的形状。2.根据权利要求1所述的6方向指向装置，其中， 上述轨道部是在X轴的+方向上具有凸状的四个峰部和在X轴的一方向上具有凸状的四个谷部的锯齿状。3.根据权利要求1或2所述的6方向指向装置，其中， 上述轨道部与由式(I) 式(6)表示的xyz正交坐标成分的单位矢量Pl P6交叉。式14.根据权利要求3所述的6方向指向装置，其中， 在将上述转轴的绕上述X轴的旋转角设为Θ deg,将X轴的单位矢量的Z轴成分设为iz，将I轴的单位矢量的Z轴成分设为jz，将ζ轴的单位矢量的Z轴成分设为kz时，上述轨道部的形状与由式(7) 式(12)表示的轨迹相似。5.根据权利要求1 4中任一项所述的6方向指向装置，其中， 上述轨道部是形成于上述球体状表面的槽。6.根据权利要求5所述的6方向指向装置，其中， 上述引导构件包括能够旋转的球， 上述球与上述轨道部相接触。7.根据权利要求1 6中任一项所述的6方向指向装置，其中，该装置包括在YZ平面上绕X轴等间隔地配置的三个上述引导构件。8.根据权利要求1 7中任一项所述的6方向指向装置，其中，该...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙崎太，
申请(专利权)人：住友精密工业株式会社，
类型：
国别省市：
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