JP2004114281A - レーザー墨出し器 - Google Patents

Abstract

【課題】振り子を揺動不能に拘束した状態で外力が加わったとき、ジンバル機構にかかる負荷をできるだけ軽減するように工夫し、墨出しの精度低下を防ぐことができるようにしたレーザー墨出し器を得る。
【解決手段】ジンバル機構１５によって揺動自在に支持された振り子２０と、振り子２０に装着されレーザー光源およびこのレーザー光源からのレーザー光を所定の方向に出射させる光学部品を含むレーザー光源ユニットとを有する。振り子２０を揺動不能に保持する保持部材２４を設け、保持部材２４は、振り子２０をその外周両側から挟み込む一対の弾性体とした。保持部材２４で振り子２０を保持した状態で外力が加わり、振り子２０が揺動しようとすると、弾性体からなる保持部材２４が撓むことによって振り子にかかる負荷を吸収し、ジンバル機構１５にかかる負荷を軽減する。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建築現場などにおいて、壁、天井、床などの被照射物に墨出し用のレーザー光を投光するレーザー墨出し器に関するもので、特に不使用時に振り子を揺動不能に保持し、使用時に振り子から離間して振り子を揺動可能にする、振り子の保持機構に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
レーザー墨出し器はレーザー光源として一般に半導体レーザーが用いられている。半導体レーザーから出射されるレーザー光は拡散光であるため、これをコリメータレンズによってほぼ平行光束とし、これを円柱状のロッドレンズに透過させることにより一方向にのみ拡散させ、これを壁、天井、床などの被照射物に投光して、レーザー光による鉛直線あるいは水平線を引くようにしたのがレーザー墨出し器である。レーザー墨出し器は、その設置姿勢が傾いていても鉛直線あるいは水平線が正しく引かれるように、ジンバル機構が用いられている。すなわち、ジンバル機構によって振り子が常時所定の姿勢を保つように吊り下げられ、半導体レーザー、コリメータレンズ、ロッドレンズなどがホルダによって一体に保持されてなるレーザー光源ユニットが上記振り子に取り付けられ、上記光源ユニットが常時定められた姿勢を保つようになっている。
【０００３】
レーザー墨出し器におけるジンバル機構は、一般に、軸受としてボールベアリングのような精密部品を用いているため、軸受の中心軸線に対して交叉する方向に衝撃力が加わると、回転軸が屈曲する方向に応力が加わり、精密部品であるボールベアリングが変形したり傷がついたりする。ボールベアリングが変形したりボールベアリングに傷がついたりすると、振り子が所定の姿勢を保持することができなくなり、正確な鉛直光線または水平光線を投射することができなくなる。
【０００４】
レーザー墨出し器の不使用時、例えば、運搬時などにおいて、振り子をなすレーザーユニットホルダーが振動によってがたつくと、ボールベアリングなどの軸受部品に傷がつくおそれがある。そこで、レーザー墨出し器には、不使用時において振り子ががたつかないように、使用時以外はレーザーユニットホルダーを揺動不能に機械的にロックする装置が装着されている。
【０００５】
図４、図５は従来のレーザー墨出し器における振り子のロック装置の例を示す。まず図４に示す例について説明する。レーザー墨出し器のベース６０上には適宜数の支柱６３が立てられ、各支柱６３の上端部にはジンバル機構６５が取り付けられている。ジンバル機構６５によって振り子７０が揺動自在に吊り下げられ、振り子７０はジンバル機構６５から垂下した姿勢をとるように構成されている。ジンバル機構６５は、水平方向の支持体６２により、適宜のピボット機構、あるいはボールベアリングなどを介して振り子７０を吊り下げる構成になっていて、ベース６０の姿勢が傾いても、振り子７０が所定の垂下姿勢をとることができるようになっている。振り子７０はベース６０の中心部に形成された丸孔６１を空間的な余裕を持って貫いていて、振り子７０の外周面と丸孔６１の周縁との間に生じる隙間の範囲内で振り子７０が揺動できるようになっている。図示されていないが、振り子７０には、レーザー光源およびこのレーザー光源からのレーザー光を所定の方向に出射させるロッドレンズ等の光学部品を含むレーザー光源ユニットが装着されている。
【０００６】
上記ベース６０の上面には、ベース６０の面に沿ってベース６０の半径方向にスライド可能に、板状のロック部材６４が取り付けられている。ロック部材６４は、レーザー墨出し器の外方から操作することができるようになっていて、これをベース６０の半径方向外方から内方に向けて押し込むことにより、ロック部材６４の内端が振り子７０の外周面を押して振り子７０を傾かせ、図４（ｂ）に示すように振り子７０を上記丸孔６１の縁に押し付けることにより、振り子７０を揺動不能にロックするように構成されている。
【０００７】
図５は、従来のレーザー墨出し器において振り子をロックする装置の別の例を示す。図５において、符号８１、８２はともにロック部材を示している。これらのロック部材８１、８２は、四角形の板の一側縁部を鈍角のＶ字状に切り落とした形をしていて、各ロック部材８１、８２の切り落とされた縁部が振り子７０を挟んで振り子７０の両側に位置している。ロック部材８１、８２の一端部は、図示されないベースに、軸８０を中心にしてベース面と平行な平面内において互いに反対向きに回転可能に取り付けられている。ロック部材８１、８２はレーザー墨出し器の外方からの操作によって回転させることができる。ロック部材８１、８２を、これによって振り子７０を両側から挟み込む向きに回転させることにより振り子７０を揺動不能にロックすることができ、振り子７０から離間する向きに回転させることにより上記ロックを解除して振り子７０の揺動を許容するように構成されている。
図５に示す従来例と同様のロック装置が特開２００２−２１３９５５号公報に記載されている。
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−２１３９５５号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
図４に示すような従来例によれば、ロック部材６４で振り子７０を揺動不能にロックした状態では、振り子７０がベース６０の丸孔６１の縁に強く押し付けられ、振り子７０、ベース６０、ロック部材６４等が剛体として実質一体になる。そのため、ロック状態で振動その他の外力が加わると、ジンバル機構６５の軸支部に大きな負荷がかかり、ジンバル機構６５の精度が狂って墨出しの精度も低下し易いという難点がある。
また、図５に示す従来例も同じで、剛体である一対のロック部材８１、８２で振り子７０を挟み込むことにより、振り子７０を揺動不能にロックするものであるため、ロック状態で振動その他の外力が加わると、ジンバル機構の軸支部に大きな負荷がかかり、ジンバル機構の精度が狂って墨出しの精度も低下し易いという難点がある。
【００１０】
本発明は以上のような従来技術の問題点を解消するためになされたもので、振り子を揺動不能に拘束した状態で外力が加わったとき、ジンバル機構にかかる負荷をできるだけ軽減するように工夫し、墨出しの精度低下を防ぐことができ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。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１記載の発明は、ジンバル機構によって揺動自在に支持された振り子と、この振り子に装着されレーザー光源およびこのレーザー光源からのレーザー光を所定の方向に出射させる光学部品を含むレーザー光源ユニットとを有してなるレーザー墨出し器において、振り子を揺動不能に保持する保持部材を設け、この保持部材は、振り子をその外周両側から挟み込む一対の弾性体としたことを特徴とする。
保持部材で振り子を保持した状態で外力が加わり、振り子が揺動しようとすると、弾性体からなる保持部材が撓むことによって振り子にかかる負荷を吸収し、ジンバル機構にかかる負荷を軽減する。
【００１２】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、外部から操作可能な操作部材を有し、弾性体は上記操作部材の操作によって振り子を挟み込む態様と振り子から離間する態様をとるように構成されていることを特徴とする。
請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、操作部材は、弾性体を振り子から離間させる操作態様にあるときレーザー光源への給電用スイッチをオンにするように構成されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項４記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、弾性体は板ばねであることを特徴とする。
請求項５記載の発明は、請求項１記載の発明において、一対の弾性体は、振り子の揺動範囲の中央部で振り子を挟み込むように構成されていることを特徴とする。
請求項６記載の発明は、請求項１記載の発明において、一対の弾性体は、振り子を挟み込む向きに付勢されていることを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明にかかるレーザー墨出し器の実施の形態について説明する。
まず、レーザー墨出し器の概要を、図３を参照しながら説明する。図３において、レーザー墨出し器の基盤となる板状のベース１０の下面側には三つの脚４０が取り付けられて三脚を構成している。それぞれの脚４０はベース１０からの突出長さを調整可能となっていて、ベース１０の姿勢を水平に調整することができるようになっている。ベース１０の上面側には適宜数の、例えば３本の支柱１２が立てられていて、各支柱１２の上端にはジンバル機構１５が取り付けられている。ジンバル機構１５は、外周側の固定枠１６と、その内側に軸２２によって揺動可能に支持された揺動枠を有し、さらに、この揺動枠に対して振り子２０を揺動可能に支持する軸（図示されず）を有してなる。上記軸２２は同一線上に配置された一対の軸からなり、上記揺動枠を両側から揺動可能に支持している。上記振り子２０を揺動可能に支持する軸も同一線上に配置された一対の軸でありかつ上記軸２２に対して直交する方向の軸からなる。上記固定枠１６、軸２２、上記揺動枠、この揺動枠で振り子２０を吊り下げるための軸などによって所謂ジャイロを構成していて、振り子２０は、固定枠１６に対してあらゆる方向に揺動することができるようになっている。
【００１５】
振り子２０にはレーザー光源ユニット４４、４６が組み込まれている。レーザー光源ユニット４４、４６はいずれも、半導体レーザーなどからなるレーザー光源と、このレーザー光源からのレーザー光をほぼ平行光束にするコリメータレンズ、ほぼ平行光束となったレーザー光を一方向にのみ拡散する円柱形のレンズ（以下「ロッドレンズ」という）などの光学部品を含んでいる。また、これら光学部品を保持するホルダを有している。一方のレーザー光源ユニット４４は、レーザー光を鉛直方向にのみ拡散して投射する鉛直方向のレーザーライン光照射用レーザー光源ユニットであって、振り子２０の上端部に取り付けられている。他方のレーザー光源ユニット４６は、レーザー光を水平方向にのみ拡散して投射する水平方向のレーザーライン光照射用レーザー光源ユニットであって、ジンバル機構１５の下側において振り子２０に取り付けられている。
【００１６】
振り子２０は、上記ジンバル機構１５を介して吊り下げられることにより、レーザー墨出し器の上記ベース１０およびこれと一体の部材、例えば筐体に対し常に所定の姿勢、すなわち鉛直方向の姿勢をとることができる。そして、上記レーザー光源ユニット４４から鉛直方向のレーザーライン光が照射され、上記レーザー光源ユニット１６から水平方向のレーザーライン光が照射されるようになっている。レーザーライン光照射用レーザー光源ユニットは、半導体レーザーなどのレーザー光源、レーザー光源から出射される拡散レーザー光を平行光束とするコリメータレンズ、上記平行光束を一方向にのみ拡散するロッドレンズ、これら光学部品を保持するホルダなどによって構成される。上記ロッドレンズが平行光束を垂直方向にのみ拡散するようにレーザー光源ユニットが配置されれば、垂直方向のレーザーライン光照射用レーザー光源ユニットとなり、上記ロッドレンズが平行光束を水平方向にのみ拡散するようにレーザー光源ユニットが配置されれば、水平方向のレーザーライン光照射用レーザー光源ユニットとなる。
【００１７】
次に、上記レーザー墨出し器に装着されている振り子の保持機構ないしはロック機構の具体例を説明する。図１、図２において、ベース１０上には図３について説明したように支柱１２が立てられ、支柱１２の上端部によってジンバル機構１５が支持されている。ジンバル機構１５は、支柱１２と実質一体の固定枠１６と、固定枠１６に取り付けられ、振り子２０を揺動可能に支持する一対の軸２２とを有してなる。なお、図３に示す例では固定枠１６の内方に揺動枠が揺動可能に支持され、揺動枠に取り付けられた軸で振り子２０が揺動可能に支持されていたが、図１に示す例では、上記揺動枠が省略され、上記一対の軸２２によって振り子２０が支持され、振り子２０は一方向にのみ揺動可能となっている。かかるジンバル機構を有するものは、鉛直方向のレーザー光を投射することができる。もっとも、図３に示す例のように固定枠、揺動枠を介して振り子２０を支持して振り子２０があらゆる方向に揺動することができるようにすることにより、鉛直方向にも水平方向にもレーザー光を投射することができるようにしてもよい。
【００１８】
ジンバル機構１５によって鉛直な姿勢をとる振り子２０の下端部は、ベース１０の中心部に形成された丸孔１１を空間的に余裕を持って貫いていて、振り子２０の外周面と丸孔１１の縁との間に生じる隙間の範囲内で振り子２０は揺動することができる。振り子２０は、外力が加わらない限り、墨出し機本体が傾いていても、鉛直方向の姿勢をとる。したがって、振り子２０に組み込まれたレーザー光源ユニットから被照射体に垂直方向の、または水平方向の、あるいは垂直方向と水平方向のレーザーライン光を被照射体に照射することができる。
【００１９】
ベース１０の上面側には、振り子２０を揺動不能に保持する保持機構が取り付けられている。保持機構は、一対の弾性体２４からなる保持部材を主体としてなる。一対の弾性体２４はそれぞれ板ばねを折り曲げて形成されたもので、ねじ止めによってベース１０に固定される固定部２５と、固定部２５から直角に折り曲げられることによって立ち上がるとともにベース１０の半径方向中心側に向かって延びる弾性腕部２７とを有してなる。一対の弾性体２４の上記弾性腕部２７は振り子２０を挟んでその両側に延びていて、振り子２０の外周形状に沿った部分円弧状の湾曲部を有している。また、上記弾性腕部２７は外力を加えない自然の状態で振り子をその外周両側から挟み込む向きに蓄勢されている。
【００２０】
一対の弾性体２４間には、ベース１０への取り付け部近傍において、操作部材５０の一部をなすカム３０が介在している。操作部材５０は、一対の軸受２８によって回転自在に支持されかつ一対の弾性体２４間に延びた回転軸３２と、上記一対の軸受２８間で上記軸３２に一体に設けられた上記カム３０と、レーザー墨出し器の外方から回転操作可能で上記軸３２の一端部に固着された操作つまみ３４と、レーザー墨出し器の内方において軸３２に一体に設けられたスイッチ操作片３６と有してなる。上記カム３０は、図２（ａ）に示すように、一対の弾性体２４の弾性腕部２７をその弾性力に抗して互いに遠ざかる向きに押し広げる回転位置をとることができる。この動作態様で、振り子２０は自由に揺動することができる。カム３０はまた、図２（ｂ）に示すように、一対の弾性体２４の弾性腕部２７から離間し、上記一対の弾性腕部２７をその弾性力により互いに近接する向きに移動させ、振り子２０の揺動範囲の中央部で、振り子２０の外周面を両側から挟み込ませる回転位置とをとることができる。この動作態様では、一対の弾性腕部２７によって振り子２０は揺動不能に保持されている。
【００２１】
上記スイッチ操作片３６は、図２（ａ）に示すような振り子２０が自由に揺動することができる状態でスイッチ３８のアクチュエータを押すように構成されている。スイッチ３８はレーザー光源への給電用スイッチで、アクチュエータが押されることによりレーザー光源に電源が供給されるようになっている。スイッチ操作片３６は、図２（ｂ）に示すような振り子２０が揺動不能に保持されている様態でスイッチ３８のアクチュエータから離れ、スイッチ３８はレーザー光源への給電を遮断するようになっている。
【００２２】
以上説明した構成からわかるとおり、レーザー墨出し器を使用しないときは、外部から操作つまみ３４を回転操作することによって軸３２を回転させ、図２（ｂ）に示すように一対の弾性体２４の弾性腕部２７を互いに接近させて振り子２０の外周面を両側から挟み込み、振り子２０を揺動不能に保持する。これによってレーザー光源への給電が遮断されレーザー光の放射が停止する。
一対の弾性体２４で振り子２０が揺動不能に保持された状態で振動などの外力が加わり、振り子２０が揺動しようとすると、保持部材としての一対の弾性体２４が撓むことによって振り子２０にかかる負荷を吸収し、ジンバル機構１５にかかる負荷を軽減する。そのため、ジンバル機構１５を構成するピボットあるいはボールベアリングなどにかかる負荷が軽減され、ピボットあるいはボールベアリングなどの変形や傷つきなどを回避することができ、耐久性の高いレーザー墨出し器を得ることができる。
【００２３】
レーザー墨出し器を使用するときは、外部から操作つまみ３４を回転操作することによって軸３２を回転させ、図２（ａ）に示すように一対の弾性体２４の弾性腕部２７を振り子２０から離間させ、振り子２０が自由に揺動することができる状態にする。この態様では、軸３２と一体のスイッチ操作片３６がスイッチ３８のアクチュエータを押し、レーザー光源に給電されてレーザー光が放射される。
【００２４】
以上説明した実施形態では、一対の弾性体２４が振り子２０を挟み込む向きに付勢されていたが、逆に一対の弾性体が振り子から離間する向きに付勢され、操作部材の操作によって一対の弾性体が付勢力に抗し振り子を挟み込む方向に移動し、振り子が揺動不能に保持されるようにしてもよい。
本発明にかかるレーザー墨出し器は、水平方向にのみ、または垂直方向にのみレーザー光を投射するものであってもよいし、下げ振りと称して、被検体の鉛直度を確認するためにレーザー光が鉛直線を描くように放射されるものであってもよい。さらに、これらの組み合わせであってもよい。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、ジンバル機構によって揺動自在に支持された振り子と、この振り子に装着されレーザー光源からのレーザー光を所定の方向に出射させる光学部品を含むレーザー光源ユニットとを有してなるレーザー墨出し器において、振り子を揺動不能に保持する保持部材を設け、この保持部材は、振り子をその外周両側から挟み込む一対の弾性体としたため、保持部材で振り子を保持した状態で外力が加わり、振り子が揺動しようとすると、弾性体からなる保持部材が撓むことによって振り子にかかる負荷を吸収し、ジンバル機構にかかる負荷を軽減する。そのため、ジンバル機構を構成する軸その他の部品の変形や傷つきが防止され、耐久性に優れたレーザー墨出し器を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるレーザー墨出し器の実施形態の要部を示す斜視図である。
【図２】上記実施形態における振り子の保持部材および操作部材の動作を示すもので、（ａ）は振り子が揺動可能な状態の平面図、（ｂ）は振り子が保持部材で保持された状態の平面図である。
【図３】本発明を適用化なレーザー墨出し器の例を示す一部断面側面図である。
【図４】従来のレーザー墨出し器における振り子のロック装置の一例を示す、（ａ）は一部断面側面図、（ｂ）は平面図である。
【図５】従来のレーザー墨出し器における振り子のロック装置の別の例を示す平面図である。
【符号の説明】
１５　ジンバル機構
２０　振り子
２４　保持部材としての板ばね
３６　給電用スイッチ
５０　操作部材

Claims (6)

1. ジンバル機構によって揺動自在に支持された振り子と、この振り子に装着されレーザー光源およびこのレーザー光源からのレーザー光を所定の方向に出射させる光学部品を含むレーザー光源ユニットとを有してなるレーザー墨出し器において、
   上記振り子を揺動不能に保持する保持部材を有し、
   上記保持部材は、振り子をその外周両側から挟み込む一対の弾性体であることを特徴とするレーザー墨出し器。
2. 外部から操作可能な操作部材を有し、弾性体は上記操作部材の操作によって振り子を挟み込む態様と振り子から離間する態様をとるように構成されている請求項１記載のレーザー墨出し器。
3. 操作部材は、弾性体を振り子から離間させる操作態様にあるときレーザー光源への給電用スイッチをオンにするように構成されている請求項２記載のレーザー墨出し器。
4. 弾性体は板ばねである請求項１または２記載のレーザー墨出し器。
5. 一対の弾性体は、振り子の揺動範囲の中央部で振り子を挟み込む請求項１記載のレーザー墨出し器。
6. 一対の弾性体は、振り子を挟み込む向きに付勢されている請求項１記載のレーザー墨出し器。

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