JP2006177879A - レーザー墨出し器 - Google Patents

Abstract

【課題】ジンバル機構をコンパクトにしながら、鉛直ポインター光を照射でき、加えて、レーザー光源に給電するためのジャンパー線がレーザーユニットアセンブリィの揺動に対する抵抗とならないようにして、精度を高めることができるレーザー墨出し器を得る。
【解決手段】ジンバル機構とレーザーユニットアセンブリィ８０の間にジンバルブロック６０が介在し、ジンバルブロック６０は、水平方向の第１の軸６２を中心として支持体に回転可能に支持され、第１の軸６２に直交する水平方向の第２の軸６４によってレーザーユニットアセンブリィ８０を揺動可能に吊り下げ、また、レーザーユニットアセンブリィ８０に組み付けられたレーザー光源ユニットからの鉛直ポインター光を透過させる垂直方向の孔６６を有している。孔６６に給電用ジャンパー線を通すとよい。
【選択図】図１

Description

本発明は、建築現場などにおいて、壁、天井、床などの被照射体に墨出し用のレーザーライン光（これを「輝線」という）を投光するレーザー墨出し器に関するもので、特に、鉛直ポインター光を照射することができるレーザー墨出し器に関するものである。

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、この拡散光を壁、天井、床などの被照射体に投光して、レーザー光による鉛直方向の輝線あるいは水平方向の輝線を投光する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、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ている。上記振り子は、これに半導体レーザー、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組み付けられることによりレーザーユニットアセンブリィを構成している。レーザーユニットアセンブリィが上記のように吊り下げられることにより、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て、レーザー墨出し器の設置姿勢が傾いていても、鉛直あるいは水平の輝線が正しく投光されるようになっている。レーザー墨出し器には、設置基準点の真上の天井面に基準となる光スポットを照射することができる鉛直ポインター機能を備えたものもある。

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、対をなす上記軸受で軸を回転可能に支持し、この軸によって上記レーザーユニットアセンブリィを揺動可能に吊り下げている。より具体的に説明すると、ベースに固定された固定枠あるいは支柱の類に、共通の直線上に一対の軸受を介して一対の第１の水平軸を支持し、この一対の水平軸で揺動枠を揺動自在に支持し、揺動枠には上記水平軸に直交する方向に軸受を介して一対の第２の水平軸を共通の直線上に支持し、第２の水平軸によってレーザーユニットアセンブリィを揺動自在に支持している。

図４は、従来のレーザー墨出し器におけるジンバル機構の各種形式を示している。図４（ａ）に示す例は、リング状のジンバル機構１０でレーザーユニットアセンブリィ１３を揺動可能に吊り下げた例である。リング状のジンバル機構１０は、固定の部材に固定された外リング１１と、外リング１１に水平方向の軸によって回転可能に支持された内リング１２を有してなる。内リング１２はその内方において上記軸と直交する水平方向の軸によってレーザーユニットアセンブリィ１３を揺動可能に吊り下げている。レーザーユニットアセンブリィ１３の長さ方向（上下方向）中央よりやや下寄りの位置に水平方向の輝線を照射するための光源ユニット１４が組み付けられ、レーザーユニットアセンブリィ１３の上端部には鉛直ポインター光あるいは鉛直方向の輝線を照射するための光源ユニット１５が組み付けられている。

図４（ｂ）に示す例は、十字状のジンバル機構２０でレーザーユニットアセンブリィ２４を吊り下げた例である（例えば、特許文献１参照）。ジンバル機構２０は、互いに直交する方向の、一体に形成された軸２１，２３を有してなる。レーザーユニットアセンブリィ２４の長さ方向上端寄りの位置に貫通して長孔が形成されていて、この長孔に上記軸２１が通され、軸２１の長さ方向中央部で、軸２１に直交する方向の軸２３によりレーザーユニットアセンブリィ２４が揺動可能に吊り下げられている。上記軸２１の両端部はベアリング２２を介して固定部材に回転可能に支持される。レーザーユニットアセンブリィ２４の長さ方向中央よりやや下端寄りの位置には水平方向の輝線を照射するための光源ユニット２５が組み付けられている。レーザーユニットアセンブリィ２４の上端部はジンバル機構２０より上方に突出し、この突出部に、鉛直ポインター光あるいは鉛直方向の輝線を照射するための光源ユニットが組み付けられている。

図４（ｃ）に示す例は、図４（ｂ）に示す例と同様に十字状のジンバル機構を有するものであるが、構造上、鉛直ポインター光を照射するための光源ユニットを持たない、あるいは、鉛直ポインター光を照射するための光源ユニットを設けようとすると構造が複雑になるタイプのものである（例えば、特許文献２、特許文献３参照）。

特開２００１−１２９４８号公報 特許第２６８３９９４号公報 特許第３１６０８００号公報

図４（ａ）に示すようなリング状のジンバル機構は、レーザー墨出し器に比較的多く用いられている。しかし、ジンバル機構を構成する部材がリング状に膨らむため、ジンバル機構の占める空間が多くなり、ジンバル機構自体が大きくなるとともに墨出し器も大型化する難点がある。図４（ｂ）および特許文献１記載のジンバル機構によれば、ジンバル機構自体はコンパクト化することは可能であるが、ジンバル機構よりも上に鉛直ポインター光あるいは鉛直方向の輝線を照射するための光源ユニットを組み付ける必要があるため、レーザーユニットアセンブリィを安定させるためには、レーザーユニットアセンブリィのジンバル機構よりも下側にウエイトを乗せて重心を低くする必要があり、ジンバル機構を頑丈にする必要があること、墨出し器全体が重くなること、などの問題点がある。図４（ｃ）および特許文献２，３記載の発明によれば、図４（ｂ）および特許文献１記載のジンバル機構のような問題点はない反面、ジンバル機構が鉛直ポインター光を遮るため、鉛直ポインターを配置することができない、という難点がある。
また、従来のレーザー墨出し器では、レーザーユニットアセンブリィに取り付けられているレーザー光源に給電するためのジャンパー線が、レーザーユニットアセンブリィが揺動するときの抵抗となりやすく、レーザー墨出し器としての精度を低下させる要因となっていた。

本発明は、上に説明した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あって、ジンバル機構をコンパクトにすることを可能にしながら、鉛直ポインター光を照射することを可能にし、これに加えて、レーザー光源に給電するためのジャンパー線がレーザーユニットアセンブリィの揺動に対する抵抗とならないようにジャンパー線の処理を工夫して、よりいっそう精度を高めることができるレーザー墨出し器を提供することを目的とする。

本発明にかかるレーザー墨出し器は、ジンバル機構とレーザーユニットアセンブリィの間にジンバルブロックが介在し、ジンバルブロックは、水平方向の第１の軸を中心として支持体に回転可能に支持されるとともに、第１の軸に直交する水平方向の第２の軸によってレーザーユニットアセンブリィを揺動可能に吊り下げ、上記ジンバルブロックはまた、レーザーユニットアセンブリィに組み付けられたレーザー光源ユニットからの鉛直ポインター光を透過させる垂直方向の孔を有していることを最も主要な特徴とする。
ジンバルブロックの垂直方向の孔に、レーザー光源に給電するためのジャンパー線を引き通すとよい。

ジンバルブロックと、このジンバルブロックに設けられ互いに直交する水平方向の第１の軸と第２の軸とによってジンバル機構が構成され、このジンバル機構によってレーザーユニットアセンブリィが揺動可能に吊り下げられる。ジンバルブロックは垂直方向の孔を有していて、鉛直ポインター光が上記孔を透過できるように構成されているため、レーザーユニットアセンブリィをジンバル機構よりも上に突出させなくても、レーザーユニットアセンブリィに鉛直ポインター光照射用のレーザー光源ユニットを組み付けることができる。ジンバル機構は、ジンバルブロックと第１、第２の軸からなり、コンパクトに構成することができる。鉛直ポインター光を透過させるためにジンバルブロックに形成する孔は、レーザーユニットアセンブリィの揺動範囲で鉛直ポインター光を遮蔽しない程度の大きさがあればよく、それほど大きなものでなくてもよい。よって、ジンバル機構をコンパクトにすることを可能にしながら、鉛直ポインターを照射することを可能にすることができる。
ジンバルブロックの垂直方向の孔に、レーザー光源に給電するためのジャンパー線を引き通すことにより、レーザーユニットアセンブリィが揺動するときのジャンパー線の移動量を少なくすることができ、ジャンパー線による機械的抵抗を小さくして、レーザー墨出し器の精度を高めることができる。

以下、本発明にかかるレーザー墨出し器の実施例を、図面を参照しながら説明する。図１２において、符号５０はレーザー墨出し器のベースを示す。ベース５０は、レーザー墨出し器のカバー内に組み込まれ、また、３点の高さ位置を調整してほぼ水平の姿勢をとるための三脚を有しているが、上記カバーや三脚は図示されていない。ベース５０の上面には４本の支柱５２が立てられている。４本の支柱５２の上端部によってジンバル枠５５が支持されている。ジンバル枠５５は、長方形の窓枠状の本体部分とこの本体部分の四隅から外方に向かって伸び出た脚部５６を一体に有し、４個の脚部５６がそれぞれ上記支柱５２の上端部にインシュレータ５４を介して結合されている。したがって、ジンバル枠５５はベース５０と一体的に結合されているが、外部から衝撃力が加わると、インシュレータ５４によって、ジンバル枠５５に加わる衝撃が緩和され、さらには、ジンバル枠５５を介して後述のレーザーユニットアセンブリィ、ベアリングなどに加わる衝撃が緩和されるようになっている。

上記ジンバル枠５５によってレーザーユニットアセンブリィ８０が揺動可能に吊り下げられている。この吊り下げ構造は以下のとおりである。図１ないし図３において、ジンバル枠５５とレーザーユニットアセンブリィ８０の間にはジンバルブロック６０が介在し、ジンバルブロック６０の介在のもとにレーザーユニットアセンブリィ８０が吊り下げられている。ジンバルブロック６０は直方体をなしていて、互いに平行な一対の側面には水平方向の第１の軸６２，６２がベアリングの介在のもとに軸線を中心として回転可能に支持されている。ジンバルブロック６０の互いに平行な他の一対の側面には、上記第１の軸６２，６２の方向に対して直交する水平方向の第２の軸６４，６４がベアリングの介在のもとに軸線を中心として回転可能に支持されている。ジンバルブロック６０はジンバル枠５５の窓孔に空間的余裕をもって挿入され、対をなす上記第１の軸６２，６２がジンバル枠５５の軸受孔に挿入されることにより、ジンバルブロック６０が軸６２，６２を中心として回転可能に支持されている。

上記第２の軸６４，６４によってレーザーユニットアセンブリィ８０が揺動可能に支持されている。レーザーユニットアセンブリィ８０の上端には両側方に張り出した結合部８２，８２があり、この結合部８２，８２にジンバルホルダー７０の一対の結合部７６，７６が重ねられてこれらの結合部がねじで締め付けられることにより、レーザーユニットアセンブリィ８０とジンバルホルダー７０が一体に連結されている。ジンバルホルダー７０は下側の約半分が門形に形成され、この門の上端面両側部から一対の柱状の軸受７２，７２が上に向かって一体に伸び出ている。上記軸受７２，７２に第２の軸６４，６４が挿入され、ジンバルブロック６０に対しレーザーユニットアセンブリィ８０が第２の軸６４，６４を中心に揺動可能に支持されている。

以上説明したように、レーザーユニットアセンブリィ８０は、ジンバルブロック６０の介在のもとに、第１の軸６２，６２と第２の軸６４，６４であらゆる方向に揺動可能に吊り下げられている。そのため、レーザー墨出し器を設置したとき、レーザー墨出し器が傾いていたとしても、レーザーユニットアセンブリィ８０は常に所定の鉛直方向の姿勢をとることができる。レーザーユニットアセンブリィ８０の側面には、その長さ方向（上下方向）中間部に水平方向の輝線を照射するための光源ユニット８４が組み付けられ、レーザーユニットアセンブリィ８０の上端寄りの側面には、垂直方向の輝線を照射するための光源ユニット８６が組み付けられている。これらの光源ユニットはいずれも、レーザー光を放射する半導体レーザー光源と、半導体レーザー光源からの発散光を平行光束にするコリメートレンズと、この平行光束を一方向にのみ拡散する円筒レンズを有してなる。上記一方の光源ユニット８４は建物の壁などに水平方向の輝線を照射するためのもので、円筒レンズを垂直方向に向けて取り付けてある。上記他方の光源ユニット８６は建物の壁や天井や床などに鉛直方向の輝線を照射するためのもので、円筒レンズを水平方向に向けて取り付けてある。また、光源ユニット８６は、鉛直方向の輝線を建物の床から壁、天井にまたがって照射することができるように、光軸を斜め上方に向けて取り付けられている。

レーザーユニットアセンブリィ８０には、建物の天井面に鉛直ポインター光を照射するための光源ユニットも組み付けられている。レーザーユニットアセンブリィ８０は、上記各種光源ユニットを含めてバランス調整されて所定の鉛直方向の姿勢をとり、水平方向および垂直方向の輝線および鉛直ポインター光が精度よく照射されるように調整される。

従来のレーザー墨出し器の各種例について説明したように、リング状のジンバル機構を採用したものにおいては、上記の鉛直ポインター光の照射に対して障害となるものがないため、容易に鉛直ポインター光照射機能をもたせることができる。しかし、これまで説明してきた本発明の実施例は、ジンバル機構とレーザーユニットアセンブリィ８０の間にジンバルブロック６０が介在しているため、従来の発想によって鉛直ポインター光照射機能を持たせようとすると、図４（ｂ）に示す従来例のように、レーザーユニットアセンブリィ８０をジンバル機構よりも上側まで伸ばしてここに鉛直ポインター光の光源ユニットを取り付けざるを得なかった。しかし、かかる構成にすると、レーザーユニットアセンブリィ８０の重心が上に移動して不安定となるので、ウエイトを付加することによって安定化せざるを得ないという難点があった。

本発明にかかる図示の実施例では、ジンバル機構を構成する部材、特にジンバルブロック６０の構成を工夫することによって、レーザーユニットアセンブリィ８０をジンバル機構よりも上側まで伸ばす必要がなく、鉛直ポインター光の光源ユニットをジンバル機構よりも下側に設けることを可能にした。より具体的には、既に述べたとおり、互いに直交する方向の第１の軸６２，６２と第２の軸６４，６４の間にジンバルブロック６０を介在させたこと、換言すれば、ジンバルブロック６０の介在のもとに第１の軸６２，６２と第２の軸６４，６４を結合したこと、そして、ジンバルブロック６０に、鉛直ポインター光を透過させるための垂直方向の孔６６を設けたことを特徴としている。この孔６６は、レーザーユニットアセンブリィ８０が前記支柱５２などの固定部に対して一定の範囲で揺動しても鉛直ポインター光が遮られない程度の大きさになっている。

鉛直ポインター光照射用の光源ユニットは、レーザーユニットアセンブリィ８０の上端部に垂直方向に向けて、かつ、レーザーユニットアセンブリィ８０の中心軸線に沿って鉛直ポインター光を放射するように取り付けられている。レーザーユニットアセンブリィ８０の上端面には、前記ジンバルホルダー７０がまたがる形で円盤状のマスク部材８７が取り付けられ、マスク部材８７には鉛直ポインター光を上方に向かって透過させるための円形の孔８９が形成されている。また、門形の上記ジンバルホルダー７０の桁に相当する部分にも鉛直ポインター光を上方に向かって透過させるための円形の孔７４が形成されている。光源ユニットから出射された鉛直ポインター光は、上記の孔８９、孔７４を透過し、さらにジンバルブロック６０の孔６６を透過し、建物の天井面などに鉛直ポインターとして照射するようになっている。

レーザーユニットアセンブリィ８０に取り付けられている光源ユニットの、光源をなす半導体レーザーには、電池などの電源からジャンパー線を介して駆動用電源を供給する必要がある。従来は、ジャンパー線を、ジンバル機構の部分を避けてレーザーユニットアセンブリィ８０に這わせ、レーザーユニットアセンブリィ８０が揺動するとき、ジャンパー線が揺動に対する抵抗にならないように、ジャンパー線の長さに余裕を持たせている。しかし、レーザーユニットアセンブリィ８０が揺動すると、揺動に伴うレーザーユニットアセンブリィ８０の移動量分だけジャンパー線も動き、ジャンパー線がレーザーユニットアセンブリィ８０の動きに対する抵抗となって墨出し器としての精度が低下するという難点があることは従来例の問題点について述べたとおりである。そこで、図示の本発明の実施例では、前記ジンバルブロック６０の孔６６に、給電用のジャンパー線８８を引き通している。ジャンパー線８８は、鉛直ポインター光の透過に支障を来たさないように、例えば、上記孔６６の壁面に接着するなどの手段によって、動かないようにするのが望ましい。

ジンバルブロック６０の孔６６の中心は、ジンバル機構の中心と一致し、この孔６６を通るジャンパー線８８は、ジンバル機構によるレーザーユニットアセンブリィ８０の揺動中心の直近に配置されているため、レーザーユニットアセンブリィ８０の揺動に伴うジャンパー線８８の移動量は僅かであり、レーザーユニットアセンブリィ８０の揺動に対する抵抗力はきわめて小さくなる。したがって、ジャンパー線８８の存在がレーザーユニットアセンブリィ８０の揺動に対する障害となることがなく、精度のよいレーザー墨出し器を得ることができる。

以上説明した構成はレーザー墨出し器の内部構造をなすものであって、図２に示す前記ベース５０の上に、上記内部構造を外側から覆うようにして、カバーが被せられて固定される。カバーにはレーザー光を透過させる窓孔が形成されている。

本発明にかかるレーザー墨出し器の実施例のレーザーユニットアセンブリィ部分を示す斜視図である。 同上実施例を示す斜視図である。 上記実施例のジンバル機構部分を示す斜視図である。 従来のレーザー墨出し器の各種ジンバル機構の例を示す斜視図である。

符号の説明

５２ 支柱
５５ 支持体としてのジンバル枠
６０ ジンバルブロック
６２ 第１の軸
６４ 第２の軸
６６ 孔
８０ レーザーユニットアセンブリィ
８４ 光源ユニット
８８ ジャンパー線

Claims (5)

1. レーザー光を放射するレーザー光源ユニットが組み付けられたレーザーユニットアセンブリィと、このレーザーユニットアセンブリィを揺動可能に支持するジンバル機構を有してなるレーザー墨出し器であって、
   上記ジンバル機構と上記レーザーユニットアセンブリィの間にジンバルブロックが介在し、
   上記ジンバルブロックは、水平方向の第１の軸を中心として支持体に回転可能に支持されるとともに、上記第１の軸に直交する水平方向の第２の軸によって上記レーザーユニットアセンブリィを揺動可能に吊り下げ、
   上記ジンバルブロックはまた、上記レーザーユニットアセンブリィに組み付けられたレーザー光源ユニットからの鉛直ポインター光を透過させる垂直方向の孔を有していることを特徴とするレーザー墨出し器。
2. ジンバルブロックの垂直方向の孔に、レーザー光源に給電するためのジャンパー線が引き通されている請求項１記載のレーザー墨出し器。
3. ジャンパー線は、ジンバルブロックの垂直方向の孔の壁面に固着されている請求項２記載のレーザー墨出し器。
4. 支持体は、支柱によって支持されたジンバル枠からなり、ジンバルブロックは、上記ジンバル枠に第１の軸を中心として回転可能に支持されている請求項１記載のレーザー墨出し器。
5. 第１の軸および第２の軸は、ジンバルブロックにベアリングを介して回転可能に嵌められている請求項１記載のレーザー墨出し器。
   

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