JP2003329454A - Laser marking device - Google Patents

Laser marking device

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JP2003329454A
JP2003329454A JP2002140960A JP2002140960A JP2003329454A JP 2003329454 A JP2003329454 A JP 2003329454A JP 2002140960 A JP2002140960 A JP 2002140960A JP 2002140960 A JP2002140960 A JP 2002140960A JP 2003329454 A JP2003329454 A JP 2003329454A
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JP
Japan
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light
optical element
light source
line
laser marking
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP2002140960A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Koji Nishimura
孝司 西村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koki Holdings Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Koki Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Koki Co Ltd filed Critical Hitachi Koki Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a compact and inexpensive laser marking device of a simple structure, having a laser irradiating direction automatic correcting mechanism. <P>SOLUTION: The light emitted from a laser light source is passed through a collimator lens to be changed to the circular collimate light. The circular collimate light is passed through a rod lens to be converted into the line light. Here, the rod lens is supported rotatably on its supporting point. When the entire optical system is inclined by an angle θ from a horizontal line, both of the light source and the rod lens are inclined by the angle θ at the moment of inclination, but the rod lens is rotated on the supporting point and keeps its horizontal state. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はレーザ墨出し装置に
関し、特にライン光出射光学系が姿勢制御機能を有する
レーザ墨出し装置に関するである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser marking device, and more particularly to a laser marking device having a line light emitting optical system having an attitude control function.

【0002】[0002]

【従来の技術】家屋建築の際、特に工事の開始時には各
種部材の取り付け基準の設定や部材加工の位置決め等に
基準線を出す作業(墨出し作業)が必須である。そこで
建築現場では、レベル測量儀等の器具を用いてレベル出
しを行い、対象となる構造物の壁に複数のマーク墨をつ
け、それらをつないで墨出しラインを形成し工事基準と
していた。しかし、この作業は最低でも2人で行う必要
があり、非常に手間が掛かり、効率が悪い作業であっ
た。そこで、最近ではライン光照射機能を有するレーザ
墨出し装置を用いて効率良く墨出し作業を行うことが多
くなった。レーザ墨出し装置は1人で墨出し作業を容易
に行うことができるため、建築作業には欠かせない建築
作業ツールとなりつつある。レーザ墨出し装置から照射
されたライン光は工事基準となるため、照射方向の精度
が重要となる。そこで通常、レーザ墨出し装置にはレー
ザ照射方向を自動補正する機構が設けられている。この
レーザ照射方向自動補正方式には2方式ある。すなわ
ち、(1)傾斜センサを用いた姿勢制御方式及び(2)ジ
ンバル支持機構による下げ振り方式である。いずれの場
合も自動補正機構に全光学系が組込まれた構造となって
いる。
2. Description of the Related Art At the time of building a house, especially at the start of construction, it is essential to set a reference for mounting various members and to set a reference line for positioning of member processing (marking out work). Therefore, at the construction site, leveling was performed using an instrument such as a level surveying instrument, a plurality of mark inks were attached to the wall of the target structure, and these were connected to form a marking line, which was the construction standard. However, this work needs to be performed by at least two people, which is very troublesome and inefficient work. Therefore, recently, it has become more frequent to efficiently perform marking out using a laser marking device having a line light irradiation function. Since the laser marking device can easily perform marking work by one person, it is becoming an essential construction work tool for construction work. Since the line light emitted from the laser marking device serves as a construction standard, the accuracy of the irradiation direction is important. Therefore, the laser marking device is usually provided with a mechanism for automatically correcting the laser irradiation direction. This laser irradiation direction automatic correction method has two methods. That is, (1) an attitude control method using a tilt sensor and (2) a plumb bob method using a gimbal support mechanism. In either case, the structure is such that the automatic correction mechanism incorporates all optical systems.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】傾斜センサを用いた姿
勢制御方式では部品点数が多く構造も複雑となる。さら
に部品コストも高くなる。一方ジンバル支持機構による
下げ振り方式の場合は、傾斜センサを用いた姿勢制御方
式に比べて安価になる反面、支持系が大きくなるという
問題がある。特開2000−230827に開示されて
いるレーザ墨出し装置は、調節ねじにより地面に対して
水平に調節する機構を備えているが、レーザ照射方向を
自動補正するものではないから使い勝手がよいとは言え
ない。
In the attitude control system using the tilt sensor, the number of parts is large and the structure is complicated. Further, the cost of parts also increases. On the other hand, the downswing method using the gimbal support mechanism is less expensive than the attitude control method using the tilt sensor, but has a problem that the support system becomes large. The laser marking device disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-230827 includes a mechanism for adjusting the laser horizontally to the ground with an adjusting screw. However, it is not intended to automatically correct the laser irradiation direction, and therefore it is easy to use. I can not say.

【0004】本発明の目的はこのような従来の課題を解
決したレーザ墨出し装置を提供することにある。具体的
には、簡易な構造で小型かつ低価格であってしかもレー
ザ光の照射方向を自動的に補正する機能を有するレーザ
墨出し装置を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a laser marking device which solves the above-mentioned conventional problems. Specifically, it is an object of the present invention to provide a laser marking device having a simple structure, a small size, a low price, and a function of automatically correcting the irradiation direction of laser light.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために、入射光をライン光に変換するための光学
素子のそれぞれに、ライン光の出射角度を制御する手段
を設けたことに一つの特徴がある。このように構成する
ことにより従来よりはるかに簡単な構造でライン光の出
射方向を自動補正することが可能になる。
According to the present invention, in order to achieve the above object, each optical element for converting incident light into line light is provided with a means for controlling the emission angle of the line light. Has one feature. With this configuration, it is possible to automatically correct the emission direction of the line light with a much simpler structure than the conventional one.

【0006】本発明の他の特徴は、入射光をライン光に
変換するための光学素子を固定部材の支持点を回転中心
として自由に動き得るように支持すると共に、光学素子
と上記支持点を結ぶ線分の方向が常に鉛直方向となるよ
うにライン光出射光学系を構成したことにある。このよ
うに構成することにより簡単且つ安価にライン光の出射
方向を自動補正することができる。
Another feature of the present invention is that an optical element for converting incident light into line light is supported so as to be freely movable around a support point of a fixed member as a rotation center, and the optical element and the support point are supported. The line light emitting optical system is configured such that the connecting line segments are always in the vertical direction. With such a configuration, the emission direction of the line light can be automatically corrected easily and inexpensively.

【0007】本発明の他の特徴は、半導体レーザと、該
半導体レーザからの光ビームを水平ライン光又は垂直ラ
イン光に変換するための光学素子とを備えたレーザ墨出
し装置において、半導体レーザは固定部材に固定し、一
方、光学素子は固定部材の支持点を回転中心として自由
に動き得るように支持して半導体レーザが傾いても光学
素子と上記支持点を結ぶ線分の方向が常に鉛直方向とな
るようにしたことにある。このように構成することによ
り半導体レーザが傾いてもライン光の出射方向を自動的
に補正することが可能になる。
Another feature of the present invention is that, in a laser marking apparatus provided with a semiconductor laser and an optical element for converting a light beam from the semiconductor laser into horizontal line light or vertical line light, the semiconductor laser is The optical element is fixed to the fixing member, while the optical element is supported so that it can freely move about the supporting point of the fixing member, and the direction of the line segment connecting the optical element and the supporting point is always vertical even if the semiconductor laser is tilted. It is in the direction. With this configuration, it becomes possible to automatically correct the emission direction of the line light even if the semiconductor laser is tilted.

【0008】本発明の他の特徴は、半導体レーザよりな
る光源と、該光源からの光ビームを水平ライン光または
垂直ライン光に変換するための光学素子とを備えたレー
ザ墨出し装置において、光学素子を固定部材の支持点を
回転中心として自由に動き得るように支持して、光源が
傾いても該光学素子と上記支持点を結ぶ線分の方向が常
に鉛直方向となるようにすることにより、上記光学素子
からの光の出射角度を自動的に制御する制御手段を設け
ると共に、上記光源の傾き自体を手動で補正する調整手
段を設け、粗調整は上記の調整手段で行い、密調整は上
記の制御手段で行うことにある。このように2段階でラ
イン光の出射方向を補正することにより、調整を迅速且
つ正確に行うことができる。本発明の他の特徴は、半導
体レーザよりなる光源と、光源の光ビームから円形のコ
リメート光を形成するレンズとを有する第1のユニット
と、円形コリメート光を水平ライン光に変換する光学素
子を有する第2のユニットと、円形コリメート光を垂直
ライン光に変換するための光学素子を有する第3のユニ
ットとを備え、上記第2及び第3のユニットから選択さ
れた一つのユニットと第1のユニットとを組み合わせて
レーザ墨出し装置を構成することにある。このようにす
ると、水平ライン光及び垂直ライン光を発生する装置を
別々に購入する必要がなく、一部を共通に使用すること
ができるから安価な装置を提供することができる。本発
明の他の特徴は、半導体レーザよりなる光源と、該光源
からの光ビームを水平ライン光または垂直ライン光に変
換するための光学素子と、光学素子を固定部材の支持点
を回転中心として自由に動き得るように支持して、光源
が傾いても光学素子と上記支持点を結ぶ線分の方向が常
に鉛直方向となるように構成したレーザ墨出し装置ユニ
ットを複数個備え、それぞれ異なる方向にライン光を形
成するようにレーザ墨出し装置を構成したことにある。
このように構成することにより、レーザ墨出し装置から
のライン光の出射角度の補正を各ユニットごとに行うこ
とが可能になり、調整を簡便に行いうる利点がある。本
発明の他の特徴は、ライン光の出射角度の自動補正がで
きる4個のレーザ墨出しユニットを用意し、第1及び第
2ユニットにより一つの直線状のライン光を形成し、第
3及び第4のユニットにより他の直線状のライン光を形
成するようにしたことにある。このように構成すると、
水平ライン光と垂直ライン光を同時に発生することがで
きしかも、そのライン光の出射角度の補正は個々に行う
ことができる。以下本発明の実施形態について詳細に説
明する。
Another feature of the present invention is that in a laser marking device provided with a light source made of a semiconductor laser and an optical element for converting a light beam from the light source into horizontal line light or vertical line light, By supporting the element so that it can freely move around the support point of the fixed member as the center of rotation, the direction of the line segment connecting the optical element and the support point is always vertical even if the light source is tilted. , Provided with a control means for automatically controlling the emission angle of the light from the optical element, and with an adjusting means for manually correcting the inclination of the light source itself, a rough adjustment is performed by the adjusting means, and a fine adjustment is performed. This is done by the above control means. By thus correcting the emission direction of the line light in two steps, the adjustment can be performed quickly and accurately. Another feature of the present invention is a first unit having a light source made of a semiconductor laser, a lens for forming circular collimated light from a light beam of the light source, and an optical element for converting the circular collimated light into horizontal line light. And a third unit having an optical element for converting circular collimated light into vertical line light, the one unit selected from the second and third units and the first unit. It is to constitute a laser marking device by combining with a unit. With this configuration, it is not necessary to separately purchase a device for generating horizontal line light and a device for generating vertical line light, and a part of them can be commonly used, so that an inexpensive device can be provided. Another feature of the present invention is that a light source made of a semiconductor laser, an optical element for converting a light beam from the light source into horizontal line light or vertical line light, and the optical element with the support point of the fixing member as the center of rotation It is provided with a plurality of laser marking device units that are supported so that they can move freely, and that the direction of the line segment that connects the optical element and the supporting point is always the vertical direction even when the light source is tilted. The laser marking device is configured to form the line light on the line.
With this configuration, the emission angle of the line light from the laser marking device can be corrected for each unit, and there is an advantage that adjustment can be easily performed. Another feature of the present invention is to prepare four laser marking units capable of automatically correcting the emission angle of the line light, and form one linear line light by the first and second units. The fourth unit is to form another linear line light. With this configuration,
Horizontal line light and vertical line light can be generated at the same time, and the emission angle of the line light can be corrected individually. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】(実施形態1)図1は本発明のレ
ーザ墨出し装置に用いられるライン光出射光学系のう
ち、垂直ライン光の出射姿勢を自動補正する機構の概略
図である。ロッドレンズ3はホルダー(図示せず)に収
納されている。さらにホルダーは支点Aを中心として回
転できるよう支持部材4を介して、軸受5で支持されてい
る。レーザ光源1から出射された光をコリメート光に変
換するためにレーザ光源1の出射側前面にコリメートレ
ンズ2を配置する。レーザ光源1出射口中心高さとコリメ
ートレンズ2中心高さ及びロッドレンズ3中心高さがすべ
て一致するように配置する。レーザ光源1から出射され
た光はコリメートレンズ2によりビーム径が2mmの円形
コリメータ光となる。次にこのコリメータ光は直径3m
m、長さ5mmのロッドレンズ3を透過し、線幅が2mmの
垂直ライン光となる。光学系全体が水平に保たれていれ
ば出射されるライン光の方向は鉛直方向となる。図2
(1)はレーザ光源1(コリメータレンズを含む)とロッ
ドレンズ3が水平な位置にある場合を示している。この
時は鉛直方向に沿った垂直ライン光が得られる。次に光
学系全体が水平線から角度αだけ傾いた場合を考える。
図2(2)に示すように傾いた瞬間は光源1及びロッドレ
ンズ3共に角度αだけ傾くが、ロッドレンズ3は支点Aを
中心として回転する。その結果、図2(3)に示すように
光源1は角度αだけ傾いたままであるが、ロッドレンズ3
は水平を保つ。光源1が傾くことにより光源中心位置が
ずれる。そこで図3から光源の移動量を見積もることに
する。初期状態では光源1の中心位置C1とロッドレンズ3
の中心位置C3が一致しているものとする。支点Aから光
源1の中心位置C1までの距離をLとすると光源中心位置C
1の移動量は図中X方向でLsinα、 Y方向でL―Lcosα
=L(1―cosα)となる。今、角度αを3°、支点Aから
ロッドレンズ中心位置までの距離Lを10mmとすると、
光源中心位置C1の移動量はX方向で10×sin3=0.52mm
Y方向で10×(1―cos3)=0.01mmとなる。コリメ
ータ光のビーム径を2mm、ロッドレンズ3の直径を3m
m、ロッドレンズ3の長さを5mmとすると、光源位置が
移動してもコリメータ光は十分ロッドレンズ3に入射で
きるため光源位置ずれによる影響は無視できる。なお、
ロッドレンズ3への入射光は円形コリメート光であるた
め、コリメータレンズ2を含めてレーザ光源1の傾きに関
わらず、円形ビームがロッドレンズ3に入射するため、
常に線幅一定のライン光を得ることが可能となる。以上
のように本実施形態によれば、光学系全体が水平線から
角度αだけ傾いても、傾いた瞬間は光源1及びロッドレ
ンズ3共に角度αだけ傾くが、ロッドレンズ3は支点Aを
中心として回転する結果、図2(3)に示すように水平姿
勢を保ち、出射されるライン光の方向は鉛直方向とな
る。 (実施形態2)図4は本発明のレーザ墨出し装置に用い
られるライン光出射光学系のうち、水平ライン光の出射
姿勢を自動補正する機構の概略図である。この場合はロ
ッドレンズ3は縦置きに配置されホルダー(図示せず)
に収納されている。さらにホルダーは支点Aを中心とし
て回転できるよう支持部材4を介して、軸受5で支持され
ている。レーザ光源1から出射された光をコリメート光
に変換するためにレーザ光源1の出射側前面にコリメー
トレンズ2を配置する。レーザ光源1出射口中心高さとコ
リメートレンズ2中心高さ及びロッドレンズ3中心高さが
すべて一致するように配置する。レーザ光源から出射さ
れた光はコリメートレンズ2によりビーム径が2mmの円
形コリメータ光となる。次にこのコリメータ光は直径3m
m長さ3mmのロッドレンズ3を透過し、線幅が2mmの水
平ライン光となる。図5(1)に示すように光学系全体が
水平に保たれていれば出射されるライン光の方向は水平
方向となる。光学系全体が水平線から角度αだけ傾いた
場合、傾いた瞬間は図5(2)に示すように光源1及びロ
ッドレンズ3共に角度αだけ傾くが、ロッドレンズ3は
支点Aを中心として回転する。その結果、レーザ出射姿
勢補正機能が働き、図5(3)に示すようにロッドレンズ
3は水平姿勢を保ち、出射されるライン光の方向は水平
方向となる。 (実施形態3)次に本発明のライン光出射姿勢自動補正
機能付き光学系をレーザ墨出し装置に実装した形態につ
いて説明する。図6は垂直ライン用のレーザ墨出し装置
の一実施例を示す上面図と断面図である。図6に示すよ
うに半導体レーザ1の出射口先端部にはコリメータレン
ズ2が取りつけてあり、円形形状のコリメータ光が得ら
れるようになっている。半導体レーザ1及びコリメータ
レンズ2はレーザ墨出し装置本体6に取り付けられてい
る。ライン光を作るためのロッドレンズ3はレンズホル
ダー7に取り付けられ支持部材4を介して軸受5でレーザ
墨出し装置本体6に取り付けられている。ライン光は本
体6に設けられたガラス窓13を通して外部に出射され
る。また、レーザ墨出し装置本体6にはレーザ駆動回路
基板8と電源9が実装されている。レーザ墨出し装置本体
6上部には装置設置時の水平度を確認するための気泡管1
0がレーザ出射方向及びそれと直交する方向に取り付け
られている。さらに本発明のレーザ墨出し装置6には装
置設置時の水平度を調節するための高さ調整脚12が付い
ている。 (実施形態4)図7は水平ライン用のレーザ墨出し装置
の一実施例を示す上面図と縦断面図である。水平ライン
用レーザ墨出し装置の場合はロッドレンズ3の配置が異
なり、ロッドレンズ3を縦方向に実装する。その他の構
成は図6の垂直ライン用レーザ墨出し装置と同じであ
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (Embodiment 1) FIG. 1 is a schematic view of a mechanism for automatically correcting the emission attitude of vertical line light in a line light emission optical system used in a laser marking apparatus of the present invention. The rod lens 3 is housed in a holder (not shown). Further, the holder is supported by a bearing 5 via a support member 4 so that the holder can rotate about a fulcrum A. A collimator lens 2 is arranged on the emission side front surface of the laser light source 1 in order to convert the light emitted from the laser light source 1 into collimated light. The laser light source 1 is arranged so that the center height of the emission port, the center height of the collimator lens 2 and the center height of the rod lens 3 all match. The light emitted from the laser light source 1 becomes a circular collimator light having a beam diameter of 2 mm by the collimator lens 2. Next, this collimator light has a diameter of 3 m
Vertical line light having a line width of 2 mm is transmitted through the rod lens 3 having a length of m and a length of 5 mm. If the entire optical system is kept horizontal, the direction of the emitted line light will be the vertical direction. Figure 2
(1) shows the case where the laser light source 1 (including the collimator lens) and the rod lens 3 are in a horizontal position. At this time, vertical line light along the vertical direction is obtained. Next, consider the case where the entire optical system is tilted from the horizontal by an angle α.
As shown in FIG. 2 (2), both the light source 1 and the rod lens 3 tilt at an angle α at the moment of tilting, but the rod lens 3 rotates about the fulcrum A. As a result, the light source 1 remains tilted by the angle α as shown in FIG.
Keeps horizontal. When the light source 1 tilts, the center position of the light source shifts. Therefore, we will estimate the amount of movement of the light source from Fig. 3. In the initial state, the center position C1 of the light source 1 and the rod lens 3
It is assumed that the center positions C3 of the two match. If the distance from the fulcrum A to the center position C1 of the light source 1 is L, the light source center position C
The movement amount of 1 is Lsinα in the X direction and L-Lcosα in the Y direction in the figure.
= L (1-cosα). Now, assuming that the angle α is 3 ° and the distance L from the fulcrum A to the rod lens center position is 10 mm,
The amount of movement of the light source center position C1 is 10 x sin3 = 0.52 mm in the X direction.
10 × (1-cos3) = 0.01 mm in the Y direction. Beam diameter of collimator light is 2mm, diameter of rod lens 3 is 3m
If the length of the rod lens 3 is 5 mm and the length of the rod lens 3 is 5 mm, the collimator light can be sufficiently incident on the rod lens 3 even if the position of the light source moves. In addition,
Since the incident light on the rod lens 3 is circular collimated light, a circular beam is incident on the rod lens 3 regardless of the inclination of the laser light source 1 including the collimator lens 2.
It is possible to always obtain line light with a constant line width. As described above, according to the present embodiment, even if the entire optical system is tilted from the horizontal by the angle α, both the light source 1 and the rod lens 3 are tilted by the angle α at the moment of tilting, but the rod lens 3 is centered on the fulcrum A. As a result of the rotation, the horizontal posture is maintained as shown in FIG. 2 (3), and the direction of the emitted line light is the vertical direction. (Embodiment 2) FIG. 4 is a schematic view of a mechanism for automatically correcting the emission attitude of horizontal line light in the line light emission optical system used in the laser marking apparatus of the present invention. In this case, the rod lens 3 is placed vertically and is a holder (not shown).
It is stored in. Further, the holder is supported by a bearing 5 via a support member 4 so that the holder can rotate about a fulcrum A. A collimator lens 2 is arranged on the emission side front surface of the laser light source 1 in order to convert the light emitted from the laser light source 1 into collimated light. The laser light source 1 is arranged so that the center height of the emission port, the center height of the collimator lens 2 and the center height of the rod lens 3 all match. The light emitted from the laser light source becomes a circular collimator light having a beam diameter of 2 mm by the collimator lens 2. Next, this collimator light has a diameter of 3 m
m A horizontal line light having a line width of 2 mm is transmitted through the rod lens 3 having a length of 3 mm. As shown in FIG. 5 (1), if the entire optical system is kept horizontal, the direction of the emitted line light will be horizontal. When the entire optical system is tilted by an angle α from the horizontal line, both the light source 1 and the rod lens 3 are tilted by the angle α at the moment of tilting, but the rod lens 3 rotates about the fulcrum A as a center. . As a result, the laser emission posture correction function works, and as shown in Fig. 5 (3), the rod lens
3 maintains a horizontal posture, and the direction of the emitted line light is horizontal. (Third Embodiment) Next, a mode in which the optical system with the automatic line light emission posture correction function of the present invention is mounted on a laser marking device will be described. FIG. 6 is a top view and a sectional view showing an embodiment of a laser marking device for vertical lines. As shown in FIG. 6, a collimator lens 2 is attached to the tip of the emission port of the semiconductor laser 1 so that circular collimator light can be obtained. The semiconductor laser 1 and the collimator lens 2 are attached to the laser marking device body 6. The rod lens 3 for producing the line light is attached to the lens holder 7, and is attached to the laser marking device main body 6 by the bearing 5 via the support member 4. The line light is emitted to the outside through a glass window 13 provided in the main body 6. A laser drive circuit board 8 and a power source 9 are mounted on the laser marking device body 6. Laser marking device body
6 At the top, a bubble tube for confirming the levelness when the device is installed 1
0 is attached in the laser emission direction and the direction orthogonal thereto. Further, the laser marking device 6 of the present invention is provided with a height adjusting leg 12 for adjusting the levelness when the device is installed. (Fourth Embodiment) FIG. 7 is a top view and a vertical sectional view showing an embodiment of a laser marking device for horizontal lines. In the case of a horizontal line laser marking device, the arrangement of the rod lens 3 is different, and the rod lens 3 is mounted in the vertical direction. Other configurations are the same as those of the laser marking apparatus for vertical lines in FIG.

【0010】次に本発明のレーザ墨出し装置の使い方を
説明する。以下の説明は水平ライン用レーザ墨出し装置
の場合である。まず、装置上部に取り付けられている気
泡管10を用いて装置の水平レベルの調整を行う。例えば
図8のように水平ライン用レーザ墨出し装置が装置の前
後方向で角度θだけ傾いた面に設置されると、レーザ1
出射口側がやや斜め上方を向くためそのままでは出射さ
れた水平ライン光は本来の照射位置よりも上方を照射す
ることになる。そこで気泡管10を見ながら前後の脚12の
高さ調整を行い、装置の前後方向の水平レベルを調整す
る。また図9のように水平ライン用レーザ墨出し装置が
装置の左右方向で角度θだけ傾いた面に設置されると、
装置左右方向の水平レベルが狂ってしまう。そこで装置
の左右方向についている脚12の高さを調節することによ
り装置の左右方向の水平レベルを調整する。次に水平レ
ベル調整後にスイッチ11を入れ、レーザを点灯し、出射
口からライン光を照射する。この時、水平レベル調整が
不十分で多少水平方向の傾きが残っていても、レーザ出
射姿勢補正機能が働くため、図5(3)に示すようにロッ
ドレンズ3は水平姿勢を保ち、出射されるライン光の方
向は水平方向を示す。 (実施形態5)次に本発明のライン光出射姿勢自動補正
機能付き光学系を分離型光学ユニットとしてレーザ墨出
し装置に実装した形態について説明する。本発明のレー
ザ墨出し装置は図10に示すようにコリメート光を出射す
る光源本体部15とライン光出射姿勢自動補正機能を有す
るライン光出射部14h及び14vとが分離して構成されて
おり、使用時にはそれらを組合せて用いる。図におい
て、14hは水平ライン光を出射するユニットを示し、14
vは垂直ライン光を出射するユニットを示す。光源本体
部15とライン光出射部14h及び14vとの組合せを変える
ことで垂直ライン光及び水平ライン光を任意に選択する
ことが可能となる。 (実施形態6)図11は本発明のレーザ墨出し装置の別の
実施例を示し、4個のレーザ墨出し装置16を組合せるこ
とにより4方向にライン光を照射できるようにしたもの
である。4個を組合せる方法としては、例えば図12に示
すようにベース17上にレーザ墨出し装置16を組込む方法
がある。もちろん直接レーザ墨出し装置16同士を固定す
る方法でもよい。本例では同一線上で同種のライン光が
照射されるような配置となっている。すなわち、図11及
び12で位置aでは図中左方向に水平ラインが照射され、
位置b方向では図中上方向に垂直ラインが照射されてお
り、位置cでは図中右方向に水平ラインが照射され、位
置dにおいては図中下方向に垂直ラインが照射されるよ
うな配置となっている。組合せるラインの種類は自由に
選ぶことが可能である。また、ベースの形状を選ぶこと
によりライン光の照射角度を変えることも可能となる。
例えば図13に示すベース17はレーザ墨出し装置16を載せ
る台座部18が互いに60°の角度で配置されている。した
がってこのベース17の台座部18全てに水平ラインを照射
するレーザ墨出し装置16を組み付けた場合、ベース17の
中心周り360°の方向に水平ラインを照射させることが
可能となる。
Next, how to use the laser marking apparatus of the present invention will be described. The following description is for a horizontal line laser marking device. First, the horizontal level of the device is adjusted using the bubble tube 10 attached to the upper part of the device. For example, when the horizontal line laser marking device is installed on a surface inclined by an angle θ in the front-back direction of the device as shown in FIG.
Since the emission port side faces slightly obliquely upward, the horizontal line light emitted as it is will illuminate above the original irradiation position. Then, while looking at the bubble tube 10, the height of the front and rear legs 12 is adjusted to adjust the horizontal level in the front-rear direction of the device. Further, as shown in FIG. 9, when the horizontal line laser marking device is installed on a surface inclined by an angle θ in the left-right direction of the device,
The horizontal level in the left-right direction of the device is incorrect. Therefore, the horizontal level of the device in the left-right direction is adjusted by adjusting the height of the leg 12 attached to the left-right direction of the device. Next, after adjusting the horizontal level, the switch 11 is turned on, the laser is turned on, and the line light is emitted from the emission port. At this time, even if the horizontal level adjustment is insufficient and some horizontal tilt remains, the laser emission posture correction function works, so as shown in Fig. 5 (3), the rod lens 3 maintains the horizontal posture and is emitted. The direction of the line light is horizontal. (Embodiment 5) Next, a description will be given of a mode in which an optical system with a line light emitting posture automatic correction function of the present invention is mounted as a separate type optical unit in a laser marking device. The laser marking device of the present invention, as shown in FIG. 10, is configured by separating the light source main body 15 for emitting collimated light and the line light emitting portions 14h and 14v having a line light emitting posture automatic correction function, When using, they are used in combination. In the figure, 14h indicates a unit that emits horizontal line light.
v indicates a unit that emits vertical line light. Vertical line light and horizontal line light can be arbitrarily selected by changing the combination of the light source body 15 and the line light emitting units 14h and 14v. (Embodiment 6) FIG. 11 shows another embodiment of the laser marking device of the present invention, which is capable of irradiating line light in four directions by combining four laser marking devices 16. . As a method of combining four pieces, for example, there is a method of incorporating a laser marking device 16 on a base 17 as shown in FIG. Of course, a method of directly fixing the laser marking devices 16 may be used. In this example, the same kind of line light is emitted on the same line. That is, in FIGS. 11 and 12, at the position a, a horizontal line is irradiated to the left in the drawings,
In the direction of position b, vertical lines are illuminated upward in the figure, at position c, horizontal lines are illuminated rightward in the figure, and at position d, vertical lines are illuminated downward in the figure. Has become. The types of lines to be combined can be freely selected. Further, it is possible to change the irradiation angle of the line light by selecting the shape of the base.
For example, in the base 17 shown in FIG. 13, the pedestals 18 on which the laser marking device 16 is placed are arranged at an angle of 60 °. Therefore, when the laser marking device 16 for irradiating a horizontal line is mounted on all the pedestal portions 18 of the base 17, it is possible to irradiate the horizontal line in a direction of 360 ° around the center of the base 17.

【0011】[0011]

【発明の効果】上述のように本発明によるライン光出射
姿勢自動補正機能付き光学系を適用することにより低価
格で小型かつ高精度のレーザ墨出し装置を得ることが可
能となった。
As described above, by applying the optical system with the line light emitting posture automatic correction function according to the present invention, it is possible to obtain a low-cost, small-sized and highly accurate laser marking device.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明のレーザ墨出し装置に用いられる垂直ラ
イン光出射光学系の一実施例を示す概略図である。
FIG. 1 is a schematic view showing an embodiment of a vertical line light emitting optical system used in a laser marking device of the present invention.

【図2】本発明による垂直ライン光出射の自動補正を説
明するための動作原理図である。
FIG. 2 is an operation principle diagram for explaining automatic correction of vertical line light emission according to the present invention.

【図3】本発明のライン光出射の自動補正を説明する説
明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating automatic correction of line light emission according to the present invention.

【図4】本発明のレーザ墨出し装置に用いられる水平ラ
イン光出射光学系の一実施例を示す概略図である。
FIG. 4 is a schematic view showing an embodiment of a horizontal line light emitting optical system used in the laser marking device of the present invention.

【図5】本発明による水平ライン光出射の自動補正を説
明するための動作原理図である。
FIG. 5 is an operation principle diagram for explaining automatic correction of horizontal line light emission according to the present invention.

【図6】本発明の垂直ライン光を発生するレーザ墨出し
装置の一実施例を示す概略図である。
FIG. 6 is a schematic view showing an embodiment of a laser marking device for generating vertical line light according to the present invention.

【図7】本発明の水平ライン光を発生するレーザ墨出し
装置の一実施例を示す概略図である。
FIG. 7 is a schematic view showing an embodiment of a laser marking device for generating horizontal line light according to the present invention.

【図8】本発明のレーザ墨出し装置において、装置前後
方向の姿勢調整を説明する説明図である。
FIG. 8 is an explanatory view for explaining the posture adjustment in the front-rear direction of the device in the laser marking device of the present invention.

【図9】本発明のレーザ墨出し装置において、装置左右
方向の姿勢調整を説明する説明図である。
FIG. 9 is an explanatory diagram for explaining posture adjustment in the lateral direction of the device in the laser marking device of the present invention.

【図10】本発明にかかるレーザ墨出し装置の他の実施
例を示す概略図である。
FIG. 10 is a schematic view showing another embodiment of the laser marking device according to the present invention.

【図11】本発明にかかる複合型レーザ墨出し装置の他
の実施例を示す概略図である。
FIG. 11 is a schematic view showing another embodiment of the composite type laser marking device according to the present invention.

【図12】本発明にかかる複合型レーザ墨出し装置及び
固定用ベースの一例を示す概略図である。
FIG. 12 is a schematic view showing an example of a composite type laser marking device and a fixing base according to the present invention.

【図13】本発明にかかる複合型レーザ墨出し装置の他
の実施例を示す概略図である。
FIG. 13 is a schematic view showing another embodiment of the composite type laser marking device according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1はレーザ光源、2はコリメートレンズ、3はロッドレ
ンズ、4は支持部材、5は軸受、6はレーザ墨出し装置
本体、7はロッドレンズホルダー、8はレーザ駆動回路
基板、9は電源、10は気泡管、11はスイッチ、12
は高さ調節脚、13はガラス窓、14は分離型ライン光
出射光学ユニット、14hは水平ライン光出射用光学ユニ
ット、14v垂直ライン光出射用光学ユニット、15は光
源本体部、16はレーザ墨出し装置、17はベース、1
8は台座。
1 is a laser light source, 2 is a collimating lens, 3 is a rod lens, 4 is a supporting member, 5 is a bearing, 6 is a laser marking device main body, 7 is a rod lens holder, 8 is a laser drive circuit board, 9 is a power supply, 10 Is a bubble tube, 11 is a switch, 12
Is a height adjusting leg, 13 is a glass window, 14 is a separate type line light emitting optical unit, 14h is a horizontal line light emitting optical unit, 14v is a vertical line light emitting optical unit, 15 is a light source main body, 16 is a laser ink Output device, 17 is a base, 1
8 is a pedestal.

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】入射光をライン光に変換するための光学素
子を備え、該光学素子によって形成されるライン光の出
射角度を制御する手段を有することを特徴とするライン
光出射光学系。
1. A line light emitting optical system comprising an optical element for converting incident light into line light, and means for controlling an emission angle of the line light formed by the optical element.
【請求項2】入射光をライン光に変換するための光学素
子と、該光学素子から所定距離離れた位置に配置された
固定部材と、上記固定部材の支持点を回転中心として上
記光学素子が自由に動き得るように該光学素子を支持す
る支持部材とよりなり、該光学素子と上記支持点を結ぶ
線分の方向が常に鉛直方向となるようにしたことを特徴
とするライン光出射光学系。
2. An optical element for converting incident light into line light, a fixing member arranged at a position separated from the optical element by a predetermined distance, and the optical element having a support point of the fixing member as a rotation center. A line light emitting optical system comprising a supporting member for supporting the optical element so that the optical element can move freely and the direction of a line segment connecting the optical element and the supporting point is always vertical. .
【請求項3】請求項2において、該光学素子を支持する
ために設けた支持点が軸受で構成されていることを特徴
とするライン出射光学系。
3. The line emitting optical system according to claim 2, wherein a support point provided to support the optical element is constituted by a bearing.
【請求項4】請求項1又は2において、ライン光に変換
する光学素子に入射させる光が円形コリメート光である
ことを特徴とするライン光出射光学系。
4. The line light emitting optical system according to claim 1, wherein the light incident on the optical element that converts the light into line light is circular collimated light.
【請求項5】半導体レーザと、該半導体レーザからの光
ビームを水平ライン光又は垂直ライン光に変換するため
の光学素子と、該光学素子によって形成されるライン光
の出射角度を制御する手段を有することを特徴とするレ
ーザ墨出し装置。
5. A semiconductor laser, an optical element for converting a light beam from the semiconductor laser into horizontal line light or vertical line light, and means for controlling an emission angle of the line light formed by the optical element. A laser marking device characterized by having.
【請求項6】半導体レーザよりなる光源と、該光源から
の光ビームを水平ライン光または垂直ライン光に変換す
るための光学素子と、上記光源を固定する部材と、上記
光学素子を固定部材の支持点を回転中心として自由に動
き得るように支持する支持部材からなり、光源が傾いて
も該光学素子と上記支持点を結ぶ線分の方向が常に鉛直
方向となるようにしたことを特徴とするレーザ墨出し装
置。
6. A light source comprising a semiconductor laser, an optical element for converting a light beam from the light source into horizontal line light or vertical line light, a member for fixing the light source, and a fixing member for fixing the optical element. It is composed of a support member that supports the support point so that it can freely move about the rotation center, and the direction of the line segment connecting the optical element and the support point is always vertical even if the light source is tilted. Laser marking device.
【請求項7】半導体レーザよりなる光源と、該光源から
の光ビームを円形のコリメート光を形成するレンズと、
該円形コリメート光を水平ライン光または垂直ライン光
に変換するための光学素子と、上記光源を固定する部材
と、上記光学素子を固定部材の支持点を回転中心として
自由に動き得るように支持する支持部材とよりなり、光
源が傾いても該光学素子と上記支持点を結ぶ線分の方向
が常に鉛直方向となるようにしたことを特徴とするレー
ザ墨出し装置。
7. A light source composed of a semiconductor laser, and a lens for forming a circular collimated light beam from the light source.
An optical element for converting the circular collimated light into horizontal line light or vertical line light, a member for fixing the light source, and a support for the optical element so that the optical element can freely move about a support point of the fixing member as a rotation center. A laser marking apparatus comprising a support member, wherein a direction of a line segment connecting the optical element and the support point is always vertical even when the light source is tilted.
【請求項8】半導体レーザよりなる光源と、該光源から
の光ビームを円形のコリメート光を形成するレンズと、
該円形コリメート光を水平ライン光または垂直ライン光
に変換するための光学素子と、上記光源を固定する部材
と、上記光学素子を固定部材の支持点を回転中心として
自由に動き得るように支持して、光源が傾いても該光学
素子と上記支持点を結ぶ線分の方向が常に鉛直方向とな
るようにすることにより、上記光学素子からの光の出射
角度を自動的に制御する制御手段と、上記光源の傾きを
補正する調整手段とを備え、上記調整手段で補正した後
上記制御手段でさらに出射角度を補正することを特徴と
するレーザ墨出し装置。
8. A light source composed of a semiconductor laser, and a lens for forming a circular collimated light beam from the light source.
An optical element for converting the circular collimated light into horizontal line light or vertical line light, a member for fixing the light source, and an optical element supported so as to be freely movable around a support point of the fixing member as a rotation center. And a control means for automatically controlling the emission angle of light from the optical element by ensuring that the direction of the line segment connecting the optical element and the supporting point is always vertical even if the light source is tilted. A laser marking device, comprising: an adjusting unit for correcting the inclination of the light source, wherein the adjusting unit corrects the emission angle and the control unit further corrects the emission angle.
【請求項9】半導体レーザよりなる光源と、該光源の光
ビームから円形のコリメート光を形成するレンズと、上
記光源及びレンズを固定する固定部材とを有する第1の
ユニットと、該円形コリメート光を水平ライン光に変換
する光学素子を有する第2のユニットと該円形コリメー
ト光を垂直ライン光に変換するための光学素子とを有す
る第3のユニットとを備え、上記第2及び第3のユニッ
トから選択された一つのユニットと第1のユニットとを
組み合わせて構成されることを特徴とするレーザ墨出し
装置。
9. A first unit having a light source composed of a semiconductor laser, a lens for forming circular collimated light from a light beam of the light source, a fixing member for fixing the light source and the lens, and the circular collimated light. And a third unit having an optical element for converting the circular collimated light into vertical line light. The second and third units are provided. A laser marking apparatus, which is configured by combining one unit selected from the above and a first unit.
【請求項10】請求項9において、上記第2及び第3の
ユニットの光学素子は、固定部材の支持点を回転中心と
して自由に動き得るように支持され、且つ該光学素子と
上記支持点を結ぶ線分の方向が常に鉛直方向となるよう
構成されていることを特徴とするレーザ墨出し装置。
10. The optical element according to claim 9, wherein the optical elements of the second and third units are supported so as to be freely movable around a support point of the fixed member as a rotation center, and the optical element and the support point are separated from each other. The laser marking device is characterized in that the connecting line segments are always arranged in the vertical direction.
【請求項11】半導体レーザよりなる光源と、該光源か
らの光ビームを水平ライン光または垂直ライン光に変換
するための光学素子と、上記光源を固定する部材と、上
記光学素子を固定部材の支持点を回転中心として自由に
動き得るように支持する支持部材からなり、光源が傾い
ても該光学素子と上記支持点を結ぶ線分の方向が常に鉛
直方向となるように構成したレーザ墨出し装置ユニット
を複数個備え、それぞれ異なる方向にライン光を形成す
るようにしたことを特徴とするレーザ墨出し装置。
11. A light source comprising a semiconductor laser, an optical element for converting a light beam from the light source into horizontal line light or vertical line light, a member for fixing the light source, and a member for fixing the optical element. A laser marking which is composed of a supporting member that supports the supporting point so that it can freely move about a rotation center, and the direction of the line segment connecting the optical element and the supporting point is always vertical even if the light source is tilted. A laser marking device, comprising a plurality of device units, each configured to form line light in different directions.
【請求項12】半導体レーザよりなる光源と、該光源か
らの光ビームを水平ライン光または垂直ライン光に変換
するための光学素子と、上記光源を固定する部材と、上
記光学素子を固定部材の支持点を回転中心として自由に
動き得るように支持する支持部材からなり、光源が傾い
ても該光学素子と上記支持点を結ぶ線分の方向が常に鉛
直方向となるように構成した第1、第2、第3および第
4のレーザ墨出し装置ユニットを備え、上記第1及び第
2ユニットにより一つの直線状のライン光を形成し、第
3及び第4のユニットにより他の直線状のライン光を形
成するようにしたことを特徴とするレーザ墨出し装置。
12. A light source comprising a semiconductor laser, an optical element for converting a light beam from the light source into horizontal line light or vertical line light, a member for fixing the light source, and a fixing member for fixing the optical element. A first member constituted by a support member that supports the support point so as to be freely movable around the rotation center, and a direction of a line segment connecting the optical element and the support point is always vertical even when the light source is tilted. Second, third and fourth laser marking device units are provided, and one linear line light is formed by the first and second units, and another linear line is formed by the third and fourth units. A laser marking device characterized by being configured to generate light.
【請求項13】請求項12において、第1及び第2のユ
ニットにより水平ライン光を形成し、第3及び第4のユ
ニットにより垂直ライン光を形成することを特徴とする
レーザ墨出し装置。
13. A laser marking apparatus according to claim 12, wherein the first and second units form horizontal line light, and the third and fourth units form vertical line light.
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JP2009276150A (en) * 2008-05-13 2009-11-26 Ihi Corp Laser radar and method for adjusting direction of installation of the laser radar
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