JP2008107130A - Laser head for laser marker - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、レーザーラインとレーザーポイントとを照射するレーザー墨出し器用レーザーヘッドに関する。 The present invention relates to a laser head for a laser marking device that irradiates a laser line and a laser point.
従来から、家屋等の建設作業の際に、壁面や天井等にレーザー光による水平方向のレーザーラインや垂直方向のレーザーラインを投射するレーザー墨出し器が使用されている。そのレーザー墨出し器は、屋内外の所定位置に設置し、レーザーラインを壁面等に照射し、そのレーザーラインに基づいて壁面等に目印としての墨付けを行うものである。 2. Description of the Related Art Conventionally, a laser marking device that projects a horizontal laser line or a vertical laser line using a laser beam onto a wall surface, a ceiling, or the like during construction work of a house or the like has been used. The laser marking device is installed at a predetermined position inside and outside, irradiates a wall surface with a laser line, and performs marking as a mark on the wall surface based on the laser line.
レーザー墨出し器の設置位置から、レーザーラインを照射する壁面までの距離が短い場合には、壁面に照射されたレーザーラインが確実に目視できるので、壁面への墨付け作業を容易に行うことができる。しかし、レーザー墨出し器の設置位置からの距離が例えば10メートル以上離れた明るい壁面では、そこに照射されたレーザーラインが目視できなくなる。このため、光を集中させたレーザーポイントをレーザーライン上の1箇所に照射させる発明が、本件出願人によって出願されている(特許文献1)。光を集中させたレーザーポイントをレーザーライン上の1箇所に照射させることで、レーザーラインが見えなくてもレーザーポイントが見えれば、そのレーザーポイントの位置をレーザーラインが通過していることが分かる。そのレーザーポイントの位置を頼りに、レーザーラインを検知するレーザー光受光器を使用すれば、レーザーラインの位置を容易に認識でき、壁面等に目印としての墨付けを行うことができる。 When the distance from the installation position of the laser marking device to the wall surface that irradiates the laser line is short, the laser line irradiated on the wall surface can be surely seen, so the marking work on the wall surface can be done easily. it can. However, on a bright wall surface at a distance of, for example, 10 meters or more from the installation position of the laser marking device, the irradiated laser line cannot be seen. For this reason, the present applicant has filed an invention for irradiating one spot on the laser line with a focused laser point (Patent Document 1). By irradiating one point on the laser line with a focused laser point, if the laser point can be seen even if the laser line is not visible, it can be seen that the laser line passes through the position of the laser point. If a laser beam receiver that detects the laser line is used depending on the position of the laser point, the position of the laser line can be easily recognized, and the wall surface or the like can be marked as a mark.
ここで、レーザーラインと共にレーザーポイントを壁面に照射する特許文献1の技術を図3に基づいて説明する。レーザー墨出し器10には、水平方向用のレーザーヘッド12や垂直方向用のレーザーヘッド12が、必要に応じてそれぞれ1個から複数個取り付けられている。レーザーヘッド12は、水平方向用のものも、垂直方向用のもの同じ構成である。レーザーヘッド12は、光源としての半導体レーザー14と、複数のレンズ16a,16b,16cから成るもので焦光させるためのレンズユニット18と、半導体レーザー14からのレーザー光を壁面等に直線状に照射するためのレーザーライン発生手段としてのロッドレンズ20と、半導体レーザー14やレンズユニット18を保持するための第一ハウジング22と、ロッドレンズ20を保持するための第二ハウジング24とから成る。
Here, the technique of patent document 1 which irradiates a laser point on a wall surface with a laser line is demonstrated based on FIG. The
従来のレーザーヘッド12では、半導体レーザー14からレンズユニット18を通過したレーザー光は、ロッドレンズ20を通ってのみレーザーヘッド12の外部に出て行き、対象物である壁面にレーザーラインを照射するものであった。レーザーラインの他にレーザーポイントを照射する特許文献1の技術は、第二ハウジング24におけるロッドレンズ20に隣接した位置に、レーザーポイント発生手段としてのスリットまたは空間26を形成する(図3及び図4)。半導体レーザー14からレンズユニット18を通過したレーザー光は、ロッドレンズ20と空間26を通り、ロッドレンズ20を通過して直線となるレーザーライン28と、空間26を通過して点となるレーザーポイント30との2つとなる(図3)。レーザー墨出し器10から壁面32までの距離が長かったり、壁面32付近が明るい場所であったりした場合には、直線のレーザーライン28が壁面32に映らない場合がある。そのようなレーザーライン28が壁面32に映らない場合であっても、光が集中するレーザーポイント30は壁面32に現わすことができる。
In the
垂直方向のレーザー光を出すためのレーザーヘッド12は、水平面から約35度上方に向いた仰角でレーザー墨出し器10に取付けられている。約35度の仰角でレーザー墨出し器10に取付けられたレーザーヘッド12から照射されるレーザーライン28は、約140度の広がり角度で、壁面と天井とに渡ってレーザーラインを照射する。
A
レーザー墨出し器10には、一般に2個以上の垂直方向用のレーザーヘッド12が取付けられている。レーザー墨出し器10が2個の垂直方向用のレーザーヘッド12を備える理由は、図5に示すように、例えば1個目の垂直方向用のレーザーヘッド12(図5では図示せず)から正面壁面32aに第一レーザーライン28aを照射し、2個目の垂直方向用のレーザーヘッド12から右壁面32bに第二レーザーライン28bを照射し、天井34において第一レーザーライン28aと第二レーザーライン28bとを交差させた交差点(大矩(おおがね))36を出す必要があるためである。この大矩36は、レーザー墨出し器10の真上に位置する。また、大矩36の位置での第一レーザーライン28aと第二レーザーライン28bとの交差角度は直角となるよう、2個の垂直方向用のレーザーヘッド12のレーザー墨出し器10への取り付け位置を設定する。
Generally, two or more
前述したように垂直方向のレーザー光を出すためのレーザーヘッド12は、約35度の仰角でレーザー墨出し器10に取付けられている。このため、図5において、レーザー墨出し器10から正面壁面32aや右壁面32bまでの距離が長くなった場合には、第一レーザーライン28a上に形成されるレーザーポイント30は、正面壁面32aの上方か天井34に現われてしまう。同様に、第二レーザーライン28b上に形成されるレーザーポイント30は、右壁面32bの上方か天井に現われてしまう。壁面32a,32bの上方や天井34にレーザーポイント30が現われるとなると、レーザーポイント30の位置が探しにくく、その上、レーザー受光器を用いてレーザーライン28a,28bを探す作業がやりにくく、かつ壁面32a,32bに目印としての墨付けを行う作業が困難であるという不具合がある。
As described above, the
正面壁面32aや右壁面32bに現わすレーザーポイント30の位置を下方に下げることができれば、レーザーライン28a,28bを探す作業や壁面32a,32bへの墨付け作業がやり易くなる。そこで、レーザーポイント30の位置を下方に下げるために、垂直方向のレーザー光を出すレーザーヘッド12の仰角を35度から例えば約8度程度に下げることが考えられる。しかし、レーザーヘッド12の仰角を小さくすると、第一レーザーライン28aと第二レーザーライン28bとが天井で交差する交差点(大矩)36は、ラインが非常に暗くなり見えなくなる。
If the position of the
本発明は、天井での大矩を確実に出せるようにすると共に、レーザーライン上に現われるレーザーポイントを壁面における作業者の目の高さ付近に現わせるようにしたレーザー墨出し器を提供することを目的とするものである。本発明の他の目的は、レーザーポイントがレーザーライン上からずれた際に、レーザーポイントがレーザーライン上に合致させる調整を容易に出来るようにすることにある。 The present invention provides a laser marking device that ensures that a large rectangle on the ceiling can be produced and that a laser point appearing on the laser line appears in the vicinity of the eye level of the worker on the wall surface. It is for the purpose. Another object of the present invention is to facilitate adjustment of the laser point to be aligned with the laser line when the laser point is shifted from the laser line.
本発明に係るレーザー墨出し器レーザーヘッドは、レーザー墨出し器に備えるものであって、ハウジングと、光源と、レンズユニットと、前記光源から前記レンズユニットを通過したレーザー光を通過させて対象物にレーザーラインを照射させるためのレーザーライン発生手段と、前記レーザーライン発生手段に隣接して設けられるものであって前記光源から前記レンズユニットを通過したレーザー光を通過させて対象物にレーザーポイントを照射するためのレーザーポイント発生手段とを有するレーザーヘッドにおいて、前記レーザーポイント発生手段を通過するレーザー光の進行方向を変更させるための反射手段を前記ハウジングに取付けたことを特徴とするものである。本発明は、前記レーザーポイント発生手段を前記レーザーライン発生手段に隣接する前記ハウジングに形成する空間とし、その空間に前記反射手段を備えたことを特徴とするものである。本発明は、前記レーザーライン発生手段を前記ハウジングに変位自在に保持し、前記ハウジングに前記レーザーライン発生手段の位置を変位させるための2個の調整手段を取付けたことを特徴とするものである。本発明は、前記ハウジングに前記レーザーライン発生手段を前記ハウジングに変位自在に保持する保持手段を固定し、前記保持手段を外力によって変位する素材で形成したことを特徴とするものである。本発明は、前記ハウジングに雌螺子を形成し、前記調整手段を前記雌螺子と螺合する雄螺子としたことを特徴とするものである。 A laser marking device laser head according to the present invention is provided in a laser marking device, and includes a housing, a light source, a lens unit, and a laser beam passing through the lens unit from the light source and passing through the object. A laser line generating means for irradiating a laser line to the laser line, and a laser point that is provided adjacent to the laser line generating means, and passes a laser beam that has passed through the lens unit from the light source, and places a laser point on an object. In the laser head having the laser point generating means for irradiating, the reflecting means for changing the traveling direction of the laser light passing through the laser point generating means is attached to the housing. The present invention is characterized in that the laser point generating means is a space formed in the housing adjacent to the laser line generating means, and the reflecting means is provided in the space. The present invention is characterized in that the laser line generating means is displaceably held in the housing, and two adjusting means for displacing the position of the laser line generating means are attached to the housing. . The present invention is characterized in that holding means for holding the laser line generating means in the housing so as to be displaceable is fixed to the housing, and the holding means is formed of a material that is displaced by an external force. The present invention is characterized in that a female screw is formed in the housing, and the adjusting means is a male screw that is screwed into the female screw.
本発明では、垂直方向のレーザーヘッドにおいて、レーザーポイントを出すレーザー光の進行角度を反射手段によって変え、レーザーポイントを下方に下げるようにする。例えば、レーザー墨出し器から約10メートル離れた壁面の所望の高さ(例えば1.5メートル程度の高さ)に、レーザーポイントを出すことが可能になる。これによって、壁面のほぼ目の高さにレーザーポイントを現わすことができ、レーザーポイントを容易に探すことができ、従来と比べて壁面への墨付け作業時間を大幅に短縮することができる。 In the present invention, in the vertical laser head, the traveling angle of the laser beam for emitting the laser point is changed by the reflecting means so that the laser point is lowered. For example, it becomes possible to emit a laser point at a desired height (for example, a height of about 1.5 meters) on the wall surface about 10 meters away from the laser marking device. As a result, the laser point can appear at almost the eye level of the wall surface, the laser point can be easily found, and the time for marking the wall surface can be greatly reduced as compared with the conventional case.
反射手段によってレーザーポイントの方向を変えているので、レーザーポイントがレーザーラインからずれるおそれがあり、レーザーポイントをレーザーラインと合致させる調整が必要となる。そこで、反射手段をハウジングに固定し、ハウジングにレーザーライン発生手段を変位自在に保持し、2個の調整手段でハウジングに対するレーザーライン発生手段の位置や角度を微調整する。これによって、レーザーポイントをレーザーライン上に短時間で容易に合致させることができる。 Since the direction of the laser point is changed by the reflecting means, the laser point may be shifted from the laser line, and adjustment to match the laser point with the laser line is necessary. Therefore, the reflecting means is fixed to the housing, the laser line generating means is movably held in the housing, and the position and angle of the laser line generating means with respect to the housing are finely adjusted by the two adjusting means. Thereby, the laser point can be easily matched with the laser line in a short time.
次に、本発明を図面に基づいて説明する。図1は本発明に係るレーザー墨出し器用レーザーヘッドの断面図である。図1において図3と符号は同一部材を示す。本発明に係る垂直方向用のレーザーヘッド40は、レーザー墨出し器10に2個以上取り付けられている。なお、レーザー墨出し器10に水平方向用のレーザーヘッドも取付けられているが、ここではその説明を省略する。レーザーヘッド40は、光源としての半導体レーザー14と、複数のレンズ16a,16b,16cから成るもので集光させるためのレンズユニット18と、半導体レーザー14からのレーザー光を壁面等に直線状に照射するためのレーザーライン発生手段としてのロッドレンズ20と、半導体レーザー14やレンズユニット18を保持するための第一ハウジング22と、ロッドレンズ20を保持するための第二ハウジング24と、第二ハウジング24においてロッドレンズ20に隣接して形成されるものであって半導体レーザー14からのレーザー光を壁面等に点状に照射するためのレーザーポイント発生手段としてのスリットまたは空間26とから成る。スリットまたは空間26には、埃の進入を防ぐために、透明なガラスを備えたものであっても良い。以上までのレーザーヘッド40の構成は、図3に示したレーザーヘッド12の構成と同じである。
Next, the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view of a laser head for a laser marking device according to the present invention. In FIG. 1, the same reference numerals as those in FIG. Two or more
本発明のレーザーヘッド40においては、空間26を通過するレーザー光の角度を変えるための反射手段としてのミラー42を空間26に備える。ミラー42は、法線に対する入射角と反射角が同角度であり、しかも入射角と反射角が90度以下である。このミラー42によってレーザーポイントを出すレーザー光の角度が変わり、角度を変えて壁面32に照射されるレーザーポイント44の高さを低くすることができる。
In the
レーザー墨出し器50から正面壁面32aや右壁面32bまでの距離が長くなった場合でも、ミラー42の位置や角度を調整することによって、図5に示すように、垂直方向の第一レーザーライン28a上に形成されるレーザーポイント44や、垂直直方向の第二レーザーライン28b上に形成されるレーザーポイント44は、従来のレーザーヘッド12で現わされるレーザーポイント30より充分低く現わすことができる。ミラー42の位置や角度を調整することで、レーザー墨出し器10からの距離が約10メートル(この距離は必要に応じて適宜設定できる)程度離れた正面壁面32aや右壁面32bにおいて、作業者の目の高さ付近(約1.5メートルの高さ)に現わすことができる。このように、垂直直方向のレーザーライン上に形成されるレーザーポイント44を壁面の目の高さに現すことが出来るので、レーザーラインが見えないとしても、レーザーポイント44の位置を容易に探すことができ、レーザー受光器を用いてレーザーラインを見つけ出し、墨入れ作業を容易に行うことができる。
Even when the distance from the
前述の説明では、壁面32に照射されるレーザーポイント44の反射角度を変える反射手段としてミラー42を使用したが、反射手段としてミラー42に代えてプリズムを使用しても良い。プリズムによる屈折を用いるとしても、垂直方向のレーザーライン28上に形成されるレーザーポイント44は、正面壁面32aや右壁面32bにおいて作業者の目の高さ付近に現わすようにすることが可能になる。本発明では、反射手段にプリズムを含ませ、「光の反射」に「プリズムによる光の屈折」を含ませるものとする。
In the above description, the
レーザーポイント44を出すレーザー光は、本発明のレーザーヘッド40においては途中でミラー42によって進行方向が変えられる。このため、レーザーポイント44はレーザーライン28とは一致しなくなるおそれが出てくる。レーザーポイント44がレーザーライン28上に無い場合において、レーザー墨出し器10から壁面32までの距離が短いと、レーザーポイント44はレーザーライン28上にあるように見えるが、レーザー墨出し器10から壁面32までの距離が長くなると、レーザーポイント44はレーザーライン28上から明らかに外れてしまう。レーザーポイント44がレーザーライン28上に無い場合には、レーザー受光器を使用しても簡単にレーザーライン28を見つけることが出来なくなる。
The traveling direction of the laser light emitted from the
レーザーポイント44を出すレーザー光の角度がミラー42によって変わるため、第二ハウジング24に対するミラー42の取付け角度を調整し、その後、ミラー42を接着剤で第二ハウジング24に固定していた。しかし、ミラー42を接着剤で第二ハウジング24に固定する際にも、第二ハウジング24に対するミラー42の取付け角度が変化し、レーザーポイント44がレーザーライン28と一致しなくなる不具合が発生する。
Since the angle of the laser beam that emits the
この不具合を解消するため、ミラー42の角度を調整するのではなく、第二ハウジング24に対するロッドレンズ20の角度を調整するようにした。図1及び図2に示すように、ロッドレンズ20の長手方向の両端は、保持手段としての受け部材46並びに押さえ部材48で挟持する。保持手段としての受け部材46並びに押さえ部材48の少なくとも一方を外力によって変位する可撓性素材で形成する。第二ハウジング24にロッドレンズ20の側面に至る穴50を2個形成し、その穴50の内壁に雌螺子52を形成する。その雌螺子52に調整手段としての雄螺子54を螺合させ、2個の雄螺子54のうち少なくとも1つをロッドレンズ20に接触押圧させて、第二ハウジング24に対するロッドレンズ20の角度を調整する。雄螺子54の先端頂部を丸くした円錐形に形成することで、ロッドレンズ20の角度の微調整が容易となり、かつロッドレンズ20を傷つけないようにすることができる。
In order to eliminate this problem, the angle of the
2個の雄螺子54の進行軸方向(Y)は互いに平行で、ロッドレンズ20の軸方向(Z)とはオフセットの状態となるように設定する。これによって、2個の雄螺子54で第二ハウジング24に対するロッドレンズ20の位置や角度を微調整することができ、レーザーポイントとレーザーラインとを容易に合致させることができる。
The traveling axis directions (Y) of the two
10 レーザー墨出し器
14 半導体レーザー
18 レンズユニット
20 ロッドレンズ
22 第一ハウジング
24 第二ハウジング
26 空間
28 レーザーライン
28a 第一レーザーライン
28b 第二レーザーライン
32 壁面
40 レーザーヘッド
42 ミラー
44 レーザーポイント
46 支持部材
48 押さえ部材
52 雌螺子
54 雄螺子
10
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