JP2006308592A - 建築用レーザ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】傾斜角の直接測定が可能で、誤差が小さく、かつ技術的に簡単な建築用レーザ装置を得る。
【解決手段】平面３上を通過する少なくとも１個のレーザ光線４を発生し、ハウジング５に対して少なくとも１個の回動軸線９ａの周りで傾動可能なレーザユニット６であって、回動軸線９ａを感知することができ、重力場Ｇに対する調整を高い精度で調整するための少なくとも１個の水準センサ１０ａを設けた該レーザユニット６を備える建築用レーザ装置において、レーザユニット６には、さらに、少なくとも１個の前記回動軸線９ａを感知することができ、重力場Ｇに対する傾斜角αを直接測定するための傾動センサ１１ａを設ける。水準センサは、狭い傾斜測定領域において高い角解像度を有し、また、傾動センサは、広い傾斜測定領域において低い角解像度を有するものとする。
【選択図】図１

Description

本発明は、傾動可能な建築用レーザ装置、とくに、平面上で少なくとも円弧状に移動するレーザ光線を発生する建築用回転レーザ装置に関するものである。

扇状に展開する１個もしくは複数個の、平面上を通過するレーザ光線を発生する建築用レーザ装置、及び平面上で少なくとも円弧状に移動するレーザ光線を発生する建築用回転レーザ装置は、とくに、建築現場において、壁、天井及び地（床）面において、水平、垂直または特定の角度で傾斜した平面を画定するのに用いられる。このとき、とりわけ水平及び垂直な平面の水平測量をする際には、地球の重力場において精密に調整するのに、系（システム）全体の誤差を最大で１０″にするという厳密な要請がある。そのうち、３″〜５″の角度誤差は、センサ自体に基因する。他方で、重力場に対して２０％もしくはそれ以上まで傾動させる際には、最大角度誤差は５０″〜２００″の角度で実用上十分である。

地球の重力場において整列する多軸レーザ装置が知られている。（例えば、特許文献１参照。）５個のレーザ光線のうち２個のレーザ光線がそれぞれ水平面または垂直面を通過する。また、それぞれ個別のレーザ光線を追加的に水平及び垂直に展開させるものがある。（例えば、特許文献２参照。）
欧州特許第０７１５７０７号明細書 米国特許第５５３９９９０号明細書

特許文献３には、取付フレームに配置したレーザユニットを備える回転レーザが記載されており、そのレーザ光線は、転向装置によりおよそ９０°まで方向転換可能で、転向装置は、回転軸線の周りに回転可能な回転部分に設け、回転軸線は方向転換するレーザ光線の光軸に交差し、このとき、回動軸線に直交する回動平面における平面は、任意に回動軸線の周りに傾動可能である。
独国特許第４４０６９１４号明細書

特許文献４には、２個の互いに直交する回動軸の周りに傾動可能な固定部分を有する傾動可能な建築用レーザ装置が記載されており、この装置では、傾動軸ごとに、重力場において傾動可能な測定フレームを精密に調整するための水準センサ、及び固定部分と測定フレームの間で傾斜角を精密に測定するための角度センサを配置している。測定フレームは、付加的な傾動可能な組立部なので、技術的にコスト高となる。さらに、傾斜の間接的な測定の際に、水準センサ及び角度センサの誤差が、全体誤差に加わる。
米国特許第６８０４８９２号明細書

特許文献５によれば、ボールベアリングにおいて傾動可能に取付フレームに設置した回転軸を、レーザユニット及び転向装置とともに、２個の位置調整駆動装置が記載されており、この位置調整駆動装置は、可能な限り水平となるようにハウジングに対する傾きを調整することによって、２個の互いに直交する回動平面におけるレーザ光線の平面が傾動可能となる。このとき、それぞれ厳密に１個の統合した水準器−気泡管を有する固定部分は、水準器−気泡管に固定的に連結したそれぞれの傾動ガイド手段を用いて、取付フレームにおいて直角に配置した２個の傾動ガイド輪郭に沿って、そのつど一方向に確実動作でガイド可能である。精密な水準器−気泡管によっては、重力場に対する小さい傾斜角のみが直接測定可能なので、より大きな傾斜角は、間接的に、位置調整駆動装置の既知の移動軌跡を用いて測定する。
独国特許第１０３２５８５９号明細書

さらに、異なる角解像度と傾斜測定領域を有する一次元ないし二次元感知センサを基礎とする、重力場に対する傾斜に関する通常の感知センサが知られており、この場合には、角解像度と傾斜測定領域は、通常、互いにトレードオフの関係にある。

本発明の目的は、技術的に簡単であり、より大きな傾斜角の傾斜を直接測定する傾動可能な建築用レーザ装置を実現することにある。

この目的は、独立項に示す特徴よって達成される。従属項では、他の好適な実施例を示す。

本発明は、平面上を通過する少なくとも１個のレーザ光線を発生し、ハウジングに対して少なくとも１個の回動軸線の周りで傾動可能なレーザユニットであって、前記回動軸線を感知することができ、重力場に対する調整を高い精度で調整するための少なくとも１個の水準センサを設けた該レーザユニットを備える建築用レーザ装置において、レーザユニットには、さらに、少なくとも１個の前記回動軸線を感知することができ、重力場に対する傾斜角を直接測定するための傾動センサを設けたことを特徴とする。

本発明建築用レーザ装置によれば、狭い傾斜測定領域において高い角解像度を有する水準センサ、及び広い傾斜測定領域において低い角解像度を有する傾動センサという、角解像度および傾斜測定領域に関する複数の異なるセンサが存在することによって、用途に応じた必要な値の範囲において、要求される精度で、技術的に簡単な方法により、重力場に対する傾斜を直接測定できる。

本発明の好適な実施例においては、レーザユニットを、２個の回動軸線の周りで傾動可能とし、これら双方の回動軸線を感知することができるセンサを設ける。この構成によれば、固定した傾動軸を用いて、仮想傾動軸線の周りでの平面の傾動も調節可能となる。

本発明の好適な実施例においては、それぞれの回動軸線ごとに、これら回動軸線を感知する少なくとも１個の水準センサ及び少なくとも１個の傾動センサを設ける。この構成によれば、分離可能な一次元感知センサが利用可能となる。

本発明の好適な実施例においては、センサと、これらセンサからの情報を伝達するためセンサに接続した測定値処理のための計算手段との間に、連続的な測定値捕捉のためのマルチプレクサを設ける。この構成によれば、複数個のセンサ、好適には、すべてのセンサのための評価用電子機器を利用できる。

本発明の好適な実施例においては、レーザユニットをハウジングに対して回動軸線の周りに回動させるための少なくとも１個の位置調整駆動装置を制御するよう、計算手段を位置調整駆動装置に接続する。この構成によれば、平面の傾斜に関して、建築レーザの通常の位置アルゴリズム及び調整アルゴリズムを実行することができる。

本発明の好適な実施例においては、平面上で少なくとも円弧状に移動するレーザ光線を発生する建築用回転レーザ装置として構成する。この構成によれば、規定された傾斜平面を、レーザ光線によって、平均的な時間間隔で、少なくとも円弧状に走査する。

本発明の好適な実施例においては、平面上で扇状に展開する少なくとも１個のレーザ光線を発生する建築用ライン回転レーザ装置として構成する。この構成によれば、回転が静止した状態で、静的なマーキングが可視状態のまま残る。

代案として、前記平面上で扇状に展開する少なくとも１個のレーザ光線を発生するラインレーザ装置として構成することができる。この構成によれば、規定された傾斜平面を、静的なマーキング（直線、点線）によりマーク付けできる。

（請求項８）代案として、平面上を通過する少なくとも２個のレーザ光線を発生する多軸レーザ装置として構成することができる。この構成によれば、規定された傾斜平面を、（遠くから視認できる）個別の点によりマーク付けできる。

さらに好適な実施例を参照して、本発明についてさらに詳述する。

図１に示すように、平面３上で連続的に回転するレーザ光線４を発生する建築用回転レーザ装置として構成し、設置面１に設置した建築用レーザ装置２には、ハウジング５内に、レーザ光源７および回転偏向プリズム８を有するレーザユニット６を設ける。レーザユニット６は、ハウジング５に対して回動軸線９ａの周りに傾動可能とする。レーザユニット６には、それぞれ回動軸線９ａについて感知する、重力場Ｇにおいて高い精度で調整するために狭い傾斜測定領域において高い角解像度を有する水準センサ１０ａと、及び重力場Ｇに対する傾斜角αを直接測定するために広い傾斜測定領域において低い角解像度を有する傾動センサ１１ａとを設ける。一次元の感知を行うセンサ（水準センサ１０ａ及び傾動センサ１１ａ）と、これらセンサからの情報を伝達するようこれらセンサに接続した測定値処理用の計算手段との間に、連続的な測定値捕捉のためのマルチプレクサ１３を設ける。マイクロコントローラとして構成した計算手段１２は、ハウジング４に対して回動軸線９ａの周りにレーザユニット６を回動させる位置調整駆動装置１４ａに対して制御可能に接続する。レーザユニット６は、直交するように配置した２個の回動軸線９ａ，９ｂの周りに傾動可能とし、このとき、第２回動軸線９ｂに関して一次元の感知を行うセンサ（水準センサ１０ｂ及び傾動センサ１１ｂ）と当該第２回動軸線９ｂに作用する位置調整駆動装置１４ｂを図面の平面に直交する方向に配置し、それゆえ、参照記号では示したが、実物は図示していない。建築用回転レーザ装置のさらなる構造上の詳細については、本明細書が開示内容に言及した独国特許第１０３２５８５９号明細書（特許文献５）を参照されたい。

図２の実施例は、建築用ライン回転レーザ装置における、回動軸線９ａの周りに傾動可能なレーザユニット６を示す。このレーザユニット６には、回動軸線９ａに直交する軸線の周りに回転可能であり、かつレーザ光源７を有する回転ヘッド１５を設ける。レーザ光源７から出射したレーザ光線４は、ビームスプリッタ１６を通過することで、平面３上で連続したライン（直線）光線として展開し、このライン（直線）光線は（図示するように）たとえ回転ヘッド１５が回転しない場合でも静的なマーキングライン１７を生じる。

図３の実施例は、ラインレーザ装置における、回動軸線９ａの周りに傾動可能なレーザユニット６を示す。このレーザユニット６にレーザ光源７を設け、レーザ光源７から出射したレーザ光線４は、ビームスプリッタ１６を通過することで、２個の互いに直交する不連続な点線状の直線光線として展開し、これら直線光線は点線状のマーキングクロスライン１８を生じる。

図４の実施例は、多軸レーザ装置における、回動軸線９ａの周りに傾動可能なレーザユニット６を示す。このレーザユニット６にレーザ光源７を設け、レーザ光源７から出射したレーザ光線４は、ビームスプリッタ１９を通過することで、５個の互いに直交する個別の光線に分割される。

本発明レーザ装置の第１実施例である建築用レーザ装置の線図的説明図である。 本発明レーザ装置の第２実施例である装置におけるレーザユニットの説明図である。 本発明レーザ装置の第３実施例である装置におけるレーザユニットの説明図である。 本発明レーザ装置の第４実施例である装置におけるレーザユニットの説明図である。

符号の説明

１ 設置面
２ 建築用レーザ装置
３ 平面
４ レーザ光線
５ ハウジング
６ レーザユニット
７ レーザ光源
８ 偏向プリズム
９ａ，９ｂ 回動軸線（傾動軸線）
１０ａ，１０ｂ 水準センサ
１１ａ，１１ｂ 傾動センサ
１２ 計算手段
１３ マルチプレクサ
１４ａ，１４ｂ 位置調整駆動装置
１５ 回転ヘッド
１６ ビームスプリッタ
１７ マーキングライン
１８ マーキングクロスライン
１９ ビームスプリッタ
Ｇ 重力場
α 傾斜角

Claims (9)

1. 平面（３）上を通過する少なくとも１個のレーザ光線（４）を発生し、ハウジング（５）に対して少なくとも１個の回動軸線（９ａ）の周りで傾動可能なレーザユニット（６）であって、前記回動軸線（９ａ）を感知することができ、重力場（Ｇ）に対する調整を高い精度で調整するための少なくとも１個の水準センサ（１０ａ）を設けた該レーザユニット（６）を備える建築用レーザ装置において、前記レーザユニット（６）には、さらに、少なくとも１個の前記回動軸線（９ａ）を感知することができ、重力場（Ｇ）に対する傾斜角（α）を直接測定するための傾動センサ（１１ａ）を設けた
   ことを特徴とする建築用レーザ装置。
2. 前記レーザユニット（６）を、２個の回動軸線（９ａ，９ｂ）の周りで傾動可能とし、これら双方の回動軸線（９ａ，９ｂ）を感知することができるセンサ（１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂ）を設けた請求項１記載の建築用レーザ装置。
3. それぞれの回動軸線（９ａ，９ｂ）ごとに、これら回動軸線を感知する少なくとも１個の水準センサ（１０ａ，１０ｂ）及び少なくとも１個の傾動センサ（１１ａ，１１ｂ）を設けた請求項２記載の建築用レーザ装置。
4. センサと、これらセンサからの情報を伝達するためセンサに接続した測定値処理のための計算手段（１２）との間に、連続的な測定値捕捉のためのマルチプレクサ（１３）を設けた請求項１〜３のうちいずれか一項に記載の建築用レーザ装置。
5. 前記レーザユニット（６）を前記ハウジング（５）に対して回動軸線（９ａ）の周りに回動させるための少なくとも１個の位置調整駆動装置（１４ａ）を制御するよう、前記計算手段（１２）を前記位置調整駆動装置（１４ａ）に接続した請求項４記載の建築用レーザ装置。
6. 前記平面（３）上で少なくとも円弧状に移動するレーザ光線（４）を発生する建築用回転レーザ装置として構成した請求項１〜５のうちいずれか一項に記載の建築用レーザ装置。
7. 前記平面（３）上で扇状に展開する少なくとも１個のレーザ光線（４）を発生する建築用ライン回転レーザ装置として構成した請求項６に記載の建築用レーザ装置。
8. 前記平面（３）上で扇状に展開する少なくとも１個のレーザ光線（４）を発生するラインレーザ装置として構成した請求項１〜５のうちいずれか一項に記載の建築用レーザ装置。
9. 平面（３）上を通過する少なくとも２個のレーザ光線（４）を発生する多軸レーザ装置として構成した請求項１〜５のうちいずれか一項に記載の建築用レーザ装置。

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