JP2005292059A - レーザ墨出し装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 精巧に調整されたライン光を形成するレーザ墨出し装置において、不用意に加えられる衝撃からレーザ墨出し装置を保護する機構を提供することにある。
【解決手段】 鏡胴１０３を揺動可能に懸架するジンバル装置１０３を塔載した固定板を緩衝材を介して支持板に固定し、さらに鏡胴１０２の下部周囲にも緩衝材を配置し、鏡胴１０２に加わる外力（衝撃）を２ヶ所に配置した衝撃緩衝材で受け、レーザ墨出し装置に不用意に加えられた衝撃からレーザ墨出し装置を保護するようにした。
【選択図】 図１

Description

本発明は衝撃吸収機構及び鏡胴の傾斜感知機構を有するレーザ墨出し装置に関するものである。

特開平7−２９４２５６号（図５） 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位置の設定や部材加工の位置決め等に水準線を出す作業、すなわち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、効率が悪いという問題があった。この問題を改善するために、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必須ツールとなりつつある。

墨出しラインには床から壁、天井にかけて垂直線を描くいわゆる『たちライン』や２本の『たちライン』を同時に照射させることで天井に直角ラインを描く『大矩ライン（おおがねライン）』あるいは壁に水平線を描く『ろくライン』あるいはレーザ墨出し装置の直下の床上に集光したレーザビームを照射する『地墨』等いろいろなラインが存在する。

これらのラインの精度は１０ｍ先で、ラインの水平度あるいは鉛直度が両端でほぼ±１ｍｍという高精度になっている。しかし、本体に衝撃を加えるとラインを形成するロッドレンズ等の位置が変化しラインの精度が狂う傾向があるのが問題であった。

耐衝撃性を高めるために、例えば特許文献１では以下のようにしている。墨出し装置はレーザ光源とダイオード光源を組込んだ鏡胴をジンバル装置に縣架して、レーザのスポットを鉛直上方測点に結像させ、またダイオ−ド光のスポットを鉛直下方床面上に、レーザのスポットと同軸に結像させるものである。風の影響でジンバル装置に縣架した鏡胴が揺れてスッポトが動くのを防止するために、装置を風防ケ−スで覆った。この風防ケ−スの内側の裾周に緩衝材を貼り、鏡胴が風防ケ−スに接触するとき衝撃を吸収する。さらに、緩衝材の表面を導電体とし、鏡胴にも接触部に導電体を設けて、装置が傾いて風防ケ−スと鏡胴が接触した場合、通電する回路を設けてレーザ光源とダイオード光源の電源を切断して、上下のスポットを消し墨出し装置の異常を使用者に知らせるようにした。

ところが、墨出し装置がスポット表示からライン表示に進歩して装置が複雑になった。このため衝撃により、ジンバル装置やレーザ光源の保持姿勢が変化したり、レーザのスポットをライン光に広げるロッドレンズの位置が変わると、ライン光が湾曲したり、水平度、鉛直度が変化してこれらの精度が低下することが問題となった。
このため、さらに効果的な衝撃対策方法が必要になった。

本発明は上記のような従来の問題を解決したレーザ墨出し装置を提供することを目的とする。具体的には本発明の目的はジンバル装置を、衝撃吸収材を介して固定して衝撃を緩和し、さらに鏡胴下端の周囲にも衝撃吸収材を配置して、鏡胴が他の部品と接触するときの衝撃を緩和する。すなわち、墨出し装置のジンバル機構近傍と鏡胴が他の部品と接触する鏡胴下部近傍の２ヶ所に衝撃吸収手段を配し、鏡胴に加わる衝撃を緩和したレーザ墨出し装置を提供することにある。

また、鏡胴下端の周囲に配置した緩衝材保持リングと鏡胴が不時接触したとき、通電する回路によりレーザ光源の電源回路を遮断するレーザ墨出し装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために本発明は、レーザビームを発生するレーザ光源保持筒と、該レーザビームを分割して複数のビームを形成する少なくとも１個のハーフミラーを内蔵したビームスプリッタの保持筒と、該ビームスプリッタから出たレーザビームの通路を形成する複数のレーザビーム投射口筒を構成要素とする鏡胴を、鉛直に縣架するジンバル装置を衝撃吸収材を介して支持した固定板に固定したことに特徴がある。

本発明の他の特徴は、前記鏡胴の下端部の周囲に衝撃吸収材を配置し、該衝撃吸収材はボビン状の導電体に把持された状態で、レーザ墨出し装置の回転盤と同心に保持され、鏡胴が揺動し不時接触したときの衝撃を緩和したことにある。

本発明の他の特徴は、鏡胴下端周囲に配置した衝撃吸収材が、ボビン状導電体に把持され、レーザ墨出し装置の回転盤と同軸に保持され、さらに絶縁容器に収納され、該容器の蓋は導電体であり、該絶縁容器を固定するねじまたはボルトは絶縁体であることである。さらに円筒形の鏡胴下端と円筒形のボビン状導電体は、同軸に配置され、鏡胴が一定角以上振れると、導電体同士が接触することにある。
本発明の他の特徴及び利点は以下の説明により明瞭に理解される。

レーザビームを投射する鏡胴を揺動可能に懸架するジンバル装置を固定する固定板と、揺動する鏡胴が他の部品と接触する下部の対向部に衝撃吸収材を鏡胴と同心に設けたことにより、鏡胴はその上部と下部の２ヶ所で衝撃を緩和できるようになった。これにより鏡胴に塔載されたレーザ管、ビームスプリッタやロッドレンズ及びロッドレンズホルダ等にかかる衝撃が軽減された。また、ジンバル装置も衝撃吸収材で支持された固定板に固定されたので、衝撃が著しく軽減された。

衝撃吸収材を設けたことにより、レーザ墨出し装置に与えられた不用意な衝撃からレーザ墨出し装置を保護することができる。

以下本発明にかかるレーザ墨出し装置の実施形態について図１〜図１０を参照して説明する。
（実施形態１）
本発明の縦断面図を示す図１のように、本発明に係るレーザ墨出し装置１０１は、レーザビームを投射する鏡胴１０２と、この鏡胴１０２を鉛直に縣架するジンバル装置１０３と、鏡胴１０２から投射するレーザビームを所定の位置に調整する回転盤部１０４から構成される。

鉛直に縣架された鏡胴１０２の側壁にほぼ直角方向に延びるレーザ管保持筒１１１が設けられ、鏡胴１０２の鉛直軸とほぼ直角方向にレーザ管（レーザ光源）１１０が保持されている。レーザ管１１０は、その円周に１２０°の間隔で３本ずつ配置された２組のネジ１１２でレーザ管保持筒１１１に固定される。すなわち、このネジ１１２により、レーザ管１１０をレーザ管保持筒１１２の軸上に位置するように調整することができる。

上記鏡胴１０２の内部には中実のビームスプリッタ１１５が、鉛直同軸上にスプリッタホルダ１１６内に収納され固定されている。ビームスプリッタ１１５とスプリッタホルダ１１６とは接着等の方法により固定される。スプリッタホルダ１１６は鏡胴１０２の上部に１２０°の間隔で配置した３本のネジ（図示せず）と下部に１２０°の間隔で配置した３本のネジ１１７で固定される。これら６本のネジ１１７により、ビームスプリッタ１１５の位置を調整することができる。ビームスプリッタ１１５には適切な間隔をおいて２個所に４５°のハーフミラー面１１８とハーフミラー面１１９が形成されている。すなわち、レーザ管１１０
からのビームａは第１のハーフミラー面１１８を透過して水平ライン光ｂを形成するために用いられ、該ハーフミラー面１１８を反射したビームは更に、第２のハーフミラー面１１９で二分され、一つは透過して垂直ライン光ｃを形成するために用いられる。また該ハーフミラー面１１９で直角方向に反射したビームは別の垂直ライン光ｅを形成するために用いられる。またビームスプリッタ１１５の上面で反射して下方に直進したビームｄは地墨用のビームになる。本発明においては、上記第１及び第２のハーフミラー面を有する複数の光学部材が一体的に形成され、上記のスプリッタホルダ１１６に収納されているので、ネジ１１７によりビームスプリッタ１１５の位置を調整することができる。

鏡胴１０２には次の４つのレーザビームの投射口筒が設けられる。レーザ管保持筒１１１の反対側に第１のレーザ投射口筒１３０が設けられ、さらにこの上方に第２のレーザ投射口筒１３１が設けられる。また、鏡胴１０２の上方には第３のレーザ投射口筒１３２、下方には第４のレーザ投射口筒１３３が設けられている。

これらのレーザ投射口筒１３０〜１３３に対応したスプリッタホルダ１１６の位置に穴が形成され、この穴を通してレーザビームが各レーザ投射口筒１３０〜１３３に導かれる。

第１のレーザ投射口筒１３０にはフランジ１４０が形成され、対向する出射側には図４に示すようにフランジ１４１がネジ１４４で固定される。フランジ１４１には図４に示すようにロッドレンズホルダ１４５がネジ１４９で固定される。ロッドレンズ１４６は鏡胴１０２軸方向、即ち垂直姿勢でロッドレンズホルダ１４５に一対のレンズおさえ１４７を介してネジ１４８で固定される。

第２のレーザ射口筒１３１にはフランジ１５０が形成される。対向する出射側にはフランジ１５１が図５に示すようにネジ１４４で固定される。さらにロッドレンズホルダ１４５がネジ１４９で固定される。ロッドレンズ１４６は鏡胴１０２軸と直角方向、すなわち水平方向に、ロッドレンズホルダ１４５にレンズおさえ１４７を介してネジ１４８で固定される。

第３のレーザ射口筒１３２には図１に示すようにフランジ１６０が固定される。すなわちレーザ投射口筒１３２の周面に１２０°の間隔で設けられた３本のネジ１６１で固定される。対向する出射側にはフランジ１６２がネジ１４４で固定され、さらにレンズホルダ１４５がネジ１４９で固定される。ロッドレンズ１４６は、図３に示すようにレンズおさえ１４７を介してネジ１４８で固定される。ロッドレンズ１４６はレーザ管１１０と平行に取付けられる。

上記の３個のフランジ１４１、１５１及び１６２とロッドレンズホルダ１４５の間には図３に示すようにピン１７０が取付けられ、これを支点としてロッドレンズホルダ１４５の取付け角度を調整できるように構成されている。

また、各フランジ１４０、１５０及び１６０とこれに対向するフランジ１４１、フランジ１５１、フランジ１６２とはネジ１４４によって固定される。ネジ１４４を通すための穴１７２は図４、図５及び図６に示すように十分大きくしてあるので、ワッシャ１７１が用いられる。すなわち、レーザ投射口筒１３０〜１３３の端部に取り付けたフランジ１４０、１５０、１６０と、ロッドレンズ１４６を搭載したフランジ１４１、１５１、１６２との相対的な位置を調整できるように穴１７２が設けられ、調整後ネジ１４４で固定できるように構成されているが、穴のサイズはネジ１４４の周囲に１ｍｍ以上の間隙を有する程度であることが望ましい。

一方、図１に示すジンバル装置１０３は同一面上の２軸を有する構造よりなる。鏡胴１０２の上部に設けた一対の軸受け１８０に小リング１８１から突出した一対のピン１８３（図１、図２、図3）で揺動自在に取付けられる。また、この小リング１８１には前述した軸受け１８０の位置と９０°位相が異なる位置にもう一組の軸受け１８２が設けられる。大リング１８４から突出した一対のピン１８３でリング同士が揺動自在に取付けられる。ピン１８３は各リング１８１、１８４と螺合する。これによりＸ方向Ｙ方向の揺動ができ、鏡胴１０２を垂直に保持することができる。このジンバル装置１０３は図２に示すように固定板１８５にボルト１８６で固定される。図7に示すように固定板１８５は4組のブッシュ１８７とブッシュ１８８を介して一対の支持板１９０にボルト１９１で固定され、支持板１９０は回転盤部１０４にボルト１９２で固定される（図２）。

回転盤部１０４は図１及び図２に示すように回転盤２００と回転調整盤２０１と固定盤２０２等からなる。３本のボルト２０３は基板２０４と螺合し、回転盤部１０４を水平に保つ。基板２０４は固定盤２０２にネジ２０５で固定される。この固定盤２０２には図9に示すように、回転操作ができるツマミを持つ軸２１０が組込まれ、一端はキャップ２０６が回転可能に係合され軸２１０の移動が規制される。軸２１０の中央にはネジが加工され、移動体２０７がこのネジと螺合している。移動体２０７にはバンド２０８がボルト２１１で固定される。移動体２０７が占める固定盤２０２の平面部には長方形の開口部が移動範囲を含めて設けられる。図１に示すように固定盤２０２の中心軸を同軸として回転調整盤２０１が、ボルト２１２で固定された押さえ板２１３により回転可能に嵌合取付けされる。弧状のバンド２０８の一端は回転調整盤２０１の円筒部の内面にネジ２１４及びナット２１５（図9）で固定される。

回転盤２００は回転調整盤２０１と同軸上に回転可能に嵌合される。回転調整盤２０１の嵌合円筒部にＶ形溝が設けられ、回転盤２００の側面から突出するボール付き止めネジ２１６により抜け防止が施される。

図8に示すように、回転盤２００の下部には、ボビン状導電体２４０がゴム２４１を装着し絶縁材で作られたケ−ス２４２に収納され、導電体によるフタ２４３が絶縁材のネジ２４４で固定される。鏡胴１０２下端の円筒部とボビン状導電体２４０は同軸に取付けられる。フタ２４３にはリード線２４５が接続される。

回転盤２００には一対の支持板１９０がボルト２３０で固定されており、鏡胴１０２は回転盤２００の回転により任意の方向に向くことができる。

次にレーザ光の投射について説明する。レーザ管（レーザ光源）１１０からビームを投射する。レーザビームａは直進し、第１のレーザ投射口筒１３０内を通過し、ロッドレンズ１４６で水平方向の扇状ライン光ｂに変換され、壁等に水平ラインを描く。一方、第１のハーフミラー面１１８に当ったレーザビームの一部は直角に反射してビームスプリッタ１１５内を直進し、上部にある第３のレーザ投射口筒１３２内を通過してロッドレンズ１４６でレーザ管１１０と直角方向の扇面状ライン光ｃに変換され、天井等にラインを描く。また、レーザビームの一部がビームスプリッタ１１５の上面で反射し、下方に直進して、本装置を固定した面にレーザビームｄを照射し、これが地墨となる。

また、上方に直進したレーザビームの一部が第２のハーフミラー１１９で直角に反射し、第２のレーザ投射口筒１３１内を通過してロッドレンズ１４６に照射される。この照射ビームはロッドレンズ１４６で垂直方向の扇面状ライン光ｅに変換され、壁面から天井にかけてラインを描く。

次に鏡胴に加わる衝撃吸収方法について説明する。
まず、レーザ墨出し装置の落下等により、ジンバル機構１０３に衝撃が伝わる場合は、ジンバル装置１０３が固定された固定板１８５が一対のブッシュ１８７とブッシュ１８８を用いて支持板１９０にボルト１９１で固定されているので、一対のブッシュの垂直方向及び水平方向の変形により衝撃を吸収する。衝撃吸収後は一対のブッシュ１８７及びブッシュ１８８は弾性により元の形状に戻るので、レーザビームｄの照射位置（地墨）は変わらない。その他のラインにも支障は発生しない。
（実施形態２）
また、鏡胴１０２がジンバル装置１０３のピン１８３を支点にして勢いよく振れた場合は、鏡胴１０２の下部が２４１を装着したボビン状導電体２４０に衝突するとが該ゴム２４１が変形し該ボビン状導電体の位置が変位して衝撃を吸収する。
また、前述のゴム２４１を装着したボビン状導電体２４０は回転盤２００から絶縁されているので、導電性の鏡胴１０２が接触すると 鏡胴１０２、ボビン状導電体２４０、フタ２４３、リード線２４５、支持板１８５、鏡胴１０２という導通回路が形成される。従って、鏡胴１０２とボビン状導電体２４０間でスイッチの役目をさせることが可能である。つまり、墨出し装置が傾いて置かれた時、鏡胴とボビン状導電体が接触すると、レーザ管の電源を切断することができる。
（実施形態３）
さらに図１０に示すように、鏡胴１０２がジンバル装置１０３のピン１８３を支点にして勢いよく振れた時、鏡胴１０２の下部に設けた溝に嵌めた導電性のＯリング２５０が対向する壁に当り、Ｏリング２５０の変形により衝撃を吸収する。
（実施形態４）
実施形態１と実施形態２を組合せて実施したものである。
（実施形態５）
実施形態１と実施形態３を組合せて実施したものである。
（実施形態６）
実施形態２と実施形態３を組合せて実施したものである。
（実施形態７）
実施形態１と実施形態２と実施形態３を組合せて実施したものである。ゴム２４１及びＯリング２５０の材質はフッ素系、シリコン系、ニトリル系、ウレタン系のゴムや天然ゴムが使用できる。また、ゴムの代りにスポンジ等を緩衝材の形状にして使用することができる。さらにゲル材を使用することもできる。また、ブッシュ１８７、１８８の材質も前記ゴムやＯリングに使用した材料を使用することができる。

本発明にかかるレーザ墨出し装置の一実施形態を示す縦断面図。 図１の右側面図。 図１の平面図。 水平扇面状レーザビームを投射するロッドレンズ取付け図。 垂直扇面状レーザビームを投射するロッドレンズ取付け図。 図５のＩ−Ｉ線断面図。 図３のII−II線断面図。 図１の鏡胴下部の拡大図。 図１のIII−III線断面図。 Ｏリングを使用した場合の鏡胴下部の拡大図。

符号の説明

１０１：レーザ墨出し装置 １０２：鏡胴 １０３：ジンバル装置 １０４：回転盤部 １１０：レーザ管（レーザ光源） １１１：レーザ管保持筒 １１２：レーザ管固定ネジ １１５：ビームスプリッタ １１６：スプリッタホルダ １１７：スプリッタホルダ固定ネジ １１８、１１９：第１及び第２のハーフミラー面 １３０〜１３３：第１〜第４のレーザ投射口筒 １４０、１４１：フランジ １４４、１４９、１６１、２０５、２１４：ネジ １４５：ロッドレンズホルダ １４６：ロッドレンズ １４７：レンズおさえ １４８：ネジ １５０、１５１、１６０、１６２：フランジ １７０、１８３：ピン １７１：ワッシャ １７２：穴 １８０、１８２：軸受け １８１：小リング １８４：大リング １８５：固定板 １８６、１９１、１９２、２０３、２１１、２１２：ボルト １８７、１８８：ブッシュ １９０：支持板 ２００：回転盤 ２０１：回転調整盤 ２０２：固定盤 ２０４：基板 ２０６：キャップ ２０７：移動体 ２０８：バンド ２１０：軸 ２１３：押え板 ２１５：ナット ２４０：ボビン状導電体 ２４１：ゴム ２４２：ケ−ス ２４３：フタ ２４４：ネジ ２４５：リード線 ２５０：Ｏリング

Claims (8)

1. レーザビームを出射するレーザ光源及びレーザビームを変換してライン光を投射する光学部品を搭載し、ジンバル装置により、鏡胴を揺動可能に懸架するレーザ墨出し装置であって、
   前記鏡胴の支持部近傍と鏡胴の下部周囲の少なくとも1ヶ所以上に衝撃吸収材を配置したことを特徴とするレーザ墨出し装置。
2. レーザビームを出射するレーザ光源及びレーザビームを変換してライン光を投射する光学系を搭載し、ジンバル装置により、鏡胴を揺動可能に懸架するレーザ墨出し装置であって、
   前記ジンバル装置を塔載した固定板を衝撃吸収材を介して支持板に固定したことを特徴とするレーザ墨出し装置。
3. レーザビームを出射するレーザ光源及びレーザビームを変換してライン光を投射する光学系を搭載し、ジンバル装置により、鏡胴を揺動可能に懸架するレーザ墨出し装置であって、
   前記ジンバル装置等を支持する支持板を固定する鏡胴下端部に位置する底板の内側に、該底板と同心に配置した絶縁ケースと該ケースに収納される衝撃吸収材及び鏡胴と接触可能な導電材からなる衝撃吸収材の保持材と導電性のフタからなるユニットを絶縁されたネジで前記底板に固定したことを特徴とするレーザ墨出し装置。
4. レーザビームを出射するレーザ光源及びレーザビームを変換してライン光を投射する光学系を搭載し、ジンバル装置により、鏡胴を揺動可能に懸架するレーザ墨出し装置であって、
   前記ジンバル装置等を支持する支持板を固定する鏡胴下端外周部に導電材からなる衝撃吸収材を設けたことを特徴とするレーザ墨出し装置。
5. 請求項２記載のレーザ墨出し装置であって、前記ジンバル装置等を支持する支持板を固定する鏡胴下端部に位置する底板の内側に、該底板と同心に配置した絶縁ケースと該ケースに収納される衝撃吸収材及び鏡胴と接触可能な導電材からなる衝撃吸収材の保持材と導電性のフタからなるユニットを絶縁されたネジで前記底板に固定したことを特徴とするレーザ墨出し装置。
6. 請求項２記載のレーザ墨出し装置であって、前記ジンバル装置等を支持する支持板を固定する鏡胴下端外周部に導電材からなる衝撃吸収材を設けたことを特徴とするレーザ墨出し装置。
7. 請求項５記載のレーザ墨出し装置であって、前記ジンバル装置等を支持する支持板を固定する鏡胴下端外周部に導電材からなる衝撃吸収材を設けたことを特徴とするレーザ墨出し装置。
8. 請求項３記載のレーザ墨出し装置であって、前記ジンバル装置等を支持する支持板を固定する鏡胴下端外周部に導電材からなる衝撃吸収材を設けたことを特徴とするレーザ墨出し装置。
   

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