JP2007315985A - 墨出し装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】堅固でコンパクトな墨出し装置を提供する。
【解決手段】基台部1に対し1点支持構造によって任意の方向に首振り運動可能に支持された可動台2にレーザービーム投射器3と、可動台2をXY2方向にそれぞれ各別に傾動させる2つの可動台姿勢制御装置6A,6Bが設けられ、1点支持構造7は、基台部1の上面直径方向両側位置に固定される一対の支柱8,8と、両支柱8,8の上端部間に前記可動台3に設けた横貫通孔9を通して横架固定される横架軸10と、横貫通孔9は横架軸10よりも大径に形成されて大径横貫通孔9において横架軸10の上面10aとこれに対応する大径横貫通孔9の下向き内周面9aとに互いに対向して形成される一対の円錐状凹部11,12と、両円錐状凹部11,12間に介装される1点支持用球体13と、前記横架軸10の下面10bとこれに対応する大径横貫通孔9の上向き内周面9bと間に介装される可動台浮き上がり防止ばね14と、からなる。
【選択図】図1

Description

本発明は、建築作業現場などで使用される、レーザービーム投射器を利用した墨出し装置に関するものである。
この種の墨出し装置には、その設置床面の傾斜に関係なくレーザービーム投射器が鉛直姿勢(水平姿勢)に保持された状態で使用できるように、各種のレベル出し機構が採用されている。例えば、特許文献1に示される墨出し装置のように、1点を支点に任意の方向に首振り運動可能な可動台にレーザービーム投射器を支持させ、この可動台から互いに直交するXY2方向に被動ピンを突設させ、これら各被動ピンを上下から挟持して昇降する昇降体を介して前記可動台をXY2方向にそれぞれ各別に傾動させる2つの可動台姿勢制御装置が設けられた墨出し装置が提案された。この姿勢制御装置利用の墨出し装置は、前記可動台のXY2方向それぞれの姿勢のずれを電子式水準器などの適当なセンサーによって検出し、この検出情報に基づいて前記2つの可動台姿勢制御装置を自動運転させることにより、前記可動台のXY2方向それぞれの姿勢のずれを自動的に矯正し、レーザービーム投射器を所期の鉛直姿勢(水平姿勢)に保持させようとするものである。
特開2005ー156418号公報
特許文献1に記載された姿勢制御装置利用の墨出し装置は、レーザービーム投射器の姿勢を強制的且つ自動的に矯正させることができ、高精度の墨出しが可能なものであるが、実用面では次のような問題点があった。即ち、レーザービーム投射器を支持する可動台と各姿勢制御装置とが可動台側の被動ピンと姿勢制御装置側の昇降体とでつながった構成であるから、この墨出し装置が建築作業現場で取り扱われるとき、或いは輸送中などに受ける不測な衝撃、例えば不注意で倒したときなどに墨出し装置に作用する衝撃は、可動台側の被動ピンと姿勢制御装置側の昇降体との連結部に集中し、強度的に弱い被動ピン又は昇降体が破損する恐れがあった。
本発明は上記のような従来の問題点を解消し、なお且つコンパクトに製作し得る墨出し装置を提供することを目的とするものであって、その手段を後述する実施形態の参照符号を付して示すと、請求項1に記載の本発明は、基台部1に対し1点支持構造によって任意の方向に首振り運動可能に支持された可動台2にレーザービーム投射器3が支持されると共に、当該可動台2から互いに直交するXY2方向に被動ピン4a,4bが突設され(図4)、これら各被動ピン4a,4bを挟持して昇降する昇降軸5a,5bを介して前記可動台2をXY2方向にそれぞれ各別に傾動させる2つの可動台姿勢制御装置6A,6Bが設けられた墨出し装置において、前記1点支持構造7は、基台部1の上面直径方向両側位置に固定される一対の支柱8,8と、両支柱8,8の上端部間に前記可動台3に設けた横貫通孔9を通して横架固定される横架軸10と、前記横貫通孔9は前記横架軸10よりも大径に形成されて該大径横貫通孔9において前記横架軸10の上面10aとこれに対応する大径横貫通孔9の下向き内周面9aとに互いに対向して形成される一対の円錐状凹部11,12と、両円錐状凹部11,12間に介装される1点支持用球体13と、前記横架軸10の下面10bとこれに対応する大径横貫通孔9の上向き内周面9bと間に介装される可動台浮き上がり防止ばね14と、からなることを特徴とする。
上記請求項1に係る本発明を実施するについて、具体的には請求項2に記載のように、前記両支柱8,8間に横架固定される横架軸10を、図4に示すように平面視してその平面視一方側に前記各被動ピン4a,4bと前記2つの可動台姿勢制御装置6A,6Bが配置され、横架軸10を平面視してその平面視他方側に電池収納ケース15と前記可動台姿勢制御装置6A,6Bに姿勢制御信号を送る電子式水準センサー16が配置されてなる構成からなることを特徴とする。
又、請求項3に係る本発明は、請求項1又は2に記載の発明において、前記可動台姿勢制御装置6A,6Bは、基台部1に取り付けられるコ形支持フレーム17と、該コ形支持フレーム17に支持されて昇降する昇降軸5a,5bと、昇降軸5a,5bの上端部に形成される被動ピン挟持部18と、同じくコ形支持フレーム17に支持されて昇降軸5a,5bを昇降駆動するモーター19及び減速歯車列20と、を備えてなる構成からなることを特徴とする。
又、請求項4に係る本発明は、請求項1〜3の何れかに記載の発明において、昇降軸5a,5b上端部の被動ピン挟持部18の挟持用長孔18aとこれに嵌合される被動ピン4a,4bの先端部との間には上下及び左右に若干の遊びができるよう余裕を持って嵌合されると共に、被動ピン4a,4bの先端部が挟持用長孔18aの孔壁一端部に常時弾性当接して被動ピン4a,4bがガタつくのを防止する付勢手段36(図1、図2)を設けてなることを特徴とする。
更に又、請求項5に係る本発明は、請求項1〜4の何れに記載の発明において、前記電子式水準センサー16は、前記可動台2の側面から横方向に突出するよう固定され該可動台2と一体に傾動するセンサー取付台21に設けられてなる構成からなることを特徴とする。
上記構成の本発明に係る墨出し装置によれば、基台部1に対し1点支持構造によって任意の方向に可動台2を首振り運動可能に支持する1点支持構造7は、基台部1の上面直径方向両側位置に固定される一対の支柱8,8と、両支柱8,8の上端部間に前記可動台3に設けた横貫通孔9を通して横架固定される横架軸10と、前記横貫通孔9は前記横架軸10よりも大径に形成されて該大径横貫通孔9において前記横架軸10の上面10aとこれに対応する大径横貫通孔9の下向き内周面9aとに互いに対向して形成される一対の円錐状凹部11,12と、両円錐状凹部11,12間に介装される一点支持用球体13と、前記横架軸10の下面10bとこれに対応する大径横貫通孔9の上向き内周面9bと間に介装される可動台浮き上がり防止ばね14と、からなり、可動台2は、上記のように、1点支持構造7によって任意の方向に可動台2を首振り運動可能に支持されるにも係わらず、一対の支柱8,8と両支柱8,8間に横架固定される横架軸10とからなる剛体構造物によって支持されるため、この墨出し装置が建築作業現場で取り扱われるとき、或いは輸送中などに受ける不測な衝撃、例えば不注意で倒したときなどに墨出し装置に作用する衝撃は、上記剛体構造物によって主に受け止められ、可動台側の被動ピンと姿勢制御装置側の昇降体との連結部には該衝撃力は殆ど加わらないから、強度的に被動ピン又は昇降軸が弱くとも破損する恐れは殆どなく長期間安全に安定して使用することができる。
又、可動台2は、一対の支柱8,8と両支柱8,8間に横架固定される横架軸10とで主に支持されるようになっており、これ以外に嵩張る支持部材を何等設けていないため、それだけコンパクトに製作することができる。
又、請求項2に記載の発明のように、前記両支柱8,8間に横架固定される横架軸10を、図4に示すように、平面視してその平面視一方側に前記各被動ピン4a,4bと前記2つの可動台姿勢制御装置6A,6Bが配置され、横架軸10を平面視してその平面視他方側に電池収納ケース15と前記可動台姿勢制御装置6A,6Bに姿勢制御信号を送る電子式水準センサー16が配置されてなるため、基台部1の上面に余裕をもって上記各部材を配置することができ、それだけ製作が容易である。
又、請求項3に記載の発明のように、前記可動台姿勢制御装置6A,6Bは、基台部1に取り付けられるコ形支持フレーム17と、該コ形支持フレーム17に支持されて昇降する昇降軸5a,5bと、昇降軸5a,5bの上端部に形成される被動ピン挟持部18と、同じくコ形支持フレーム17に支持されて昇降軸5a,5bを昇降駆動するモーター19及び減速歯車列20と、を備え、昇降軸5a,5b上端部の被動ピン挟持部18に可動台2側の被動ピン4a,4bが挟持連結されるようになっているため、その連結構造が簡単であり、この面からも装置全体のコンパクト化に貢献することができる。
又、請求項4に係る本発明のように、被動ピン4a,4bは、互いの動きに連動して上下及び左右に傾動するが、これに対し昇降軸5a,5bは上下に正確に直線運動を行うため、両者の挟持連結部に余裕がないと該連結部に無理な応力がかかり該連結部が破損する恐れがあるため、両者の挟持連結部である被動ピン挟持部18では、それに形成される前記挟持用長孔18aとこれに嵌合される被動ピン4a,4bの先端部との間には上下及び左右に若干の遊びができるよう余裕を持って嵌合される。しかしこれだけであると、被動ピン4a,4bとこの先端部が嵌合される前記挟持用長孔18aとの間でガタつきが発生するため、これを防止するために、被動ピン4a,4bの先端部が挟持用長孔18aの孔壁一端部に常時弾性当接して被動ピン4a,4bがガタつくのを防止する付勢手段36を設け、この付勢手段36の付勢力によって可動台2の側面に取り付けられた被動ピン4a,4bの先端部が昇降軸5a,5bの被動ピン挟持部18の前記挟持用長孔内でその孔壁の一端部に常時弾性当接してガタつきの発生を防止し、なお且つ付勢手段の付勢力に抗して両者の挟持連結部の屈曲作業を円滑に行うことができるようになっている。
更に又、請求項5に記載の発明のように、前記電子式水準センサー16は、前記可動台2の側面から横方向に突出するよう固定され該可動台2と一体に傾動するセンサー取付台21に設けられてなる構成からなるため、電子式水準センサー16を容易に且つ正確に取り付けることができる。
以下に本発明の具体的実施例を添付図に基づいて説明すると、図1〜図3において、基台部1は、その裏面周方向等間隔3箇所に設けた支持脚22に支持され、該基台部1の上面に取付台座23が取り付けられ、該取付台座23の直径方向両側対象位置に取付孔24,24が設けられ、各取付孔24,24に支柱8,8の下端径小軸部8a,8aが嵌合されて、取付台座23の下面側からボルト25がねじ込まれることによって、両支柱8,8が取付台座23を介して基台部1の上面直径方向両側位置に垂直に立設固定される。なお、取付台座23の外周面に保護ケーシング26が嵌合固定される。
両支柱8,8の上端部には横架軸10の両端取付部10c,10dが載置され、ボルト27を両端取付部10c,10dから両支柱8,8にねじ込むことによって、横架軸10は両支柱8,8間に横架固定され、これによって、横架軸10と両支柱8,8とが剛体結合される。
可動台2の上部側にあって、その直径方向に横貫通孔9が貫通形成され、該横貫通孔9に前記横架軸10が貫挿されるが、該横貫通孔9は、これに貫挿される横架軸10よりも大径な大径横貫通孔9に形成される。
そして、該大径横貫通孔9に貫挿される横架軸10の軸方向中央部の上面10a(図2)とこれに対応する大径横貫通孔9の下向き内周面9a(図2)とに互いに対向する一対の円錐状凹部11,12が形成され、この両円錐状凹部11,12間に1点支持用球体13が介装される。このうち、大径横貫通孔9の下向き内周面9aに形成される円錐状凹部12は、具体的には、図2に示すように、可動台2の上端部に、その端面から大径横貫通孔9に貫通する雌ねじ孔28が形成され、これにセットねじ29がねじ込まれ、このセットねじ29の下端面に該円錐状凹部12が形成されるようになっている。
これはセットネジ29をねじ込む前に、1点支持用球体13を可動台2の上端部の雌ねじ孔28から大径横貫通孔9内に挿入して、横架軸10の円錐状凹部11に配置させ、しかるのちにセットねじ29を可動台2の雌ねじ孔28にねじ込み、その下端面の円錐状凹部12を1点支持用球体13の上面に当接させ、該セットねじ29のねじ込み量を微調整することによって可動台2の大径横貫通孔9の軸線に正確に横架軸10を位置させるようにするためであり、このように1点支持用球体13の上面を大径横貫通孔9の円錐状凹部12に当接させ、該球体13の下面を横架軸10の円錐状凹部11に当接させることによって、可動台2の自重は両円錐状凹部11,12によって受支され、該横架軸10の外周面とこれが貫挿される大径横貫通孔9の内周面との間にはその全周にわたって1点支持用球体13を支点として可動台2を前後左右に自在に揺動(首振り)するための一定の隙間が形成される。
このように横架軸10と可動台2との隙間は、該可動台2の自重によっても保持されることになるが、外部からの衝撃や振動を受けることによって可動台2が上記隙間内を上方に浮き上がり、大径横貫通孔9の下向き円錐状凹部12が1点支持用球体13から上方に離反し、可動台2の正確な揺動運動に支障をきたす恐れがあるため、図示のように、横架軸10の軸方向中央部の下面10bとこれに対応する大径横貫通孔9の上向きな内周面9bとの間に可動台浮き上がり防止ばね14を介装し、該防止ばね14の付勢力によって可動台2が不測に1点支持用球体13から上方に離反するのを防止するようになっている。
可動台2の上端部端面には投射器本体30が載置され、ボルト31を投射器本体30から可動台2の上端部にねじ込むことによって投射器本体30は可動台2に固定され、該投射器本体30にレーザービーム投射器3が取り付けられるようになっている。
レーザービーム投射器3の構造は周知であるため、詳細な説明は省略するが、投射器本体30の上端部内に設けてある光源用レザーダイオードから出射したレーザービームを、ビームライン発光レンズとしてのロッドレンズ32(図1、図3)で拡散状に屈折させ、保護ケーシング26に設けた投射窓26aから外部に投射させるようになっている。なお、図1に示すように、レーザービーム投射器3を可動台2の下部側内部に設け、その上下垂直方向に矢印で示すように、レーザービームを投射させるようにしてもよいことは勿論である。
可動台2にはその側面に姿勢検出用センサーである電子式水準センサー16(図3、図4、図6)が取り付けられている。具体的には可動台2にリング状の取付部33を嵌合してボルト止めし、該リング状取付部33の外周側にセンサー取付台21が一体突設され、該センサー取付台21に円板状の電子式水準センサー16が可動台2と一体となって揺動するよう取り付けられるようになっている。
電子式水準センサー16の構造としては、例えば、気泡と液体が封入された気泡管と、複数個の受光素子と、気泡管を介して各受光素子に光を照射する発光素子と、気泡管を通過する発光素子の照射光を受光素子で検出し、気泡管がその水平位置と傾斜位置との間を変位することによって気泡管内の気泡が偏位し、受光素子が受ける発光素子の照射光の偏位量が変わるから、この偏位量に応じた検出情報を取り出し、この検出情報を可動台姿勢制御装置6A,6Bの姿勢制御信号として与えるようにした構造のものを採用することができる。
各可動台姿勢制御装置6A,6Bは同一構造のもので、その具体構造について説明すると、図3、図5、図6に示すように、基台部1にボルト止めによって垂直取付板17aと、この取付板17aにボルト止めされるコ形フレーム17bとによって、コ形支持フレーム17が形成され、該コ形支持フレーム17は基台部1に堅固に取り付けられ、該コ形支持フレーム17に昇降軸5a,5bが昇降自在に受け止められ、該昇降軸5a,5bの上端部に被動ピン挟持部18が形成される。コ形支持フレーム17には、又、昇降軸5a,5bを昇降駆動するモーター19及び減速歯車列20が取り付けられる。
従って、可動台2の側面に突設された被動ピン4a,4bの先端部を、図5に示すように、前記昇降軸5a,5bの上端部の被動ピン挟持部18の挟持用長孔18aに嵌合させた状態で、モーター19により減速歯車列20を介して正逆回転駆動させることによって、図示しないボルトナット作用によって昇降軸5a,5bが昇降し、この被動ピン挟持部18に挟持連結された被動ピン4a,4bを傾動させることになる。
この際、被動ピン4a,4bは、互いの動きに連動して上下及び左右に傾動するが、これに対し昇降軸5a,5bは上下に正確に直線運動を行うため、両者の挟持連結部18に余裕がないと該連結部18に無理な応力がかかり該連結部が破損する恐れがあるため、両者の挟持連結部である被動ピン挟持部18では、図5に示すように、それに形成される前記挟持用長孔18aとこれに嵌合される被動ピン4a,4bの先端部との間には上下及び左右に若干の遊びができるよう余裕を持って嵌合される。しかしこれだけであると、被動ピン4a,4bとこの先端部が嵌合される前記挟持用長孔18aとの間でガタつきが発生するため、これを防止するために、図1、図2に示すように、被動ピン4a,4bの先端部が挟持用長孔18aの孔壁一端部に常時弾性当接して被動ピン4a,4bがガタつくのを防止する付勢手段36が設けられる。
この付勢手段30は、図2に示すように、基台部1に堅固に取り付けられ横架軸10の下面側にストッパーピン34を突設し、これを可動台2、具体的には可動台2の側面に固着した前述のリング状取付部33に形成した係合凹部35内に係合させると共に、該リング状取付部33に突設した突起33aと基台部1(具体的には、その取付台座23)との間に可動台2が一方向へのみ付勢力が働くようスプリング36を併設し、この付勢手段の付勢力によって可動台2の側面に取り付けられた被動ピン4a,4bの先端部が昇降軸5a,5bの被動ピン挟持部18の前記挟持用長孔18a内でその長径側孔壁の一端部に常時弾性当接してガタつきの発生を防止するようになっており、なお且つ付勢手段36の付勢力に抗して両者の挟持連結部18での屈曲作業を円滑に行うことができるようになっている。
また、図4に示すように、両支柱8,8間に横架固定される横架軸10を平面視してその平面視一方側に前記各被動ピン4a,4bと前記2つの可動台姿勢制御装置6A,6Bが配置され、横架軸10を平面視してその平面視他方側に電子式水準センサー16と共に電池収納ケース15が配置されるが、該電池収納ケース15は、図3及び図4に示すように、保護ケーシング26の側面の一部を開放し、この開放部37に電池収納ケース15を外部側から内部側に嵌合係止することができるようになっている。上述のように、可動台2は一対の支柱8,8と横架軸10とによって主に支持され、それ以外に嵩張る支持部材を必要としないため、それだけ他の部材を保護ケーシング26内に余裕をもって配置することができ、本件実施例にあっては、電池収納ケース15は、図4によく表れているように1.5Vの電池Bを3個を無理なく収納することができ、それがために長期にわたって安定して使用することができる。
上記構成の墨出し装置は、支持脚22を利用してほぼ水平な床面上に設置して使用するものであり、この支持状態において電子式水準センサー16と各可動台姿勢制御装置6A,6Bとの間には、図示省略している制御回路などの電源を投入すると、電子式水準センサー16が可動台2の水平度を自動的に検出し、可動台2と一体に揺動する電子式水準センサー16からの検出情報に基づいて可動台2の2次元平面のX方向の傾きとY方向の傾きが演算され、この演算結果に基づいて可動台姿勢制御装置6A,6Bの両方又は何れか一方に対して駆動指令が出力され、この駆動指令を受けた可動台姿勢制御装置6A,6Bは、モーター19及び減速歯車列20が稼働して図示しないボルトナット作用によって昇降軸5a,5b所定量だけ上昇又は下降せしめられる。即ち、図4に示すように、可動台2のX方向(被動ピン4a長さ方向)の傾きの矯正は、被動ピン4aに対応した可動台姿勢制御装置6Aの昇降軸5aを昇降させ、可動台2を1点支持構造7の1点支持用球体13を傾動中心として上方へ又は下方へ傾動させることにより行われ、可動台2のY方向(被動ピン4bの長さ方向)の傾きの矯正は、被動ピン4bに対応した可動台姿勢制御装置6Bの昇降軸5bを昇降させ、可動台2を1点支持構造7の1点支持用球体13を傾動中心として上方へ又は下方へ傾動(首振り)させる。
上記のXY2方向の可動台姿勢制御装置6A,6Bの働きにより、可動台2上に支持されているレーザービーム投射器3が、この墨出し装置の設置床面の傾きに関係なく所期通り水平に保持され、各レーザービーム投射器3による墨出し作業を高精度に行わせることができる。
墨出し装置内部の主要部分の構成を示す縦断正面図である。 同要部の縦断拡大正面図である。 墨出し装置内部の主要部分の構成を示す縦断側面図である。 墨出し装置内部の各部材の配置関係を示す縦断平面図である。 墨出し装置の外観を示す斜視図である。 図5の状態を90°ずらした状態の墨出し装置の外観を示す斜視図である。
符号の説明
1 基台部
2 可動台
3 レーザービーム投射器
4a 被動ピン
4b 被動ピン
5a 昇降軸
5b 昇降軸
6A 可動台姿勢制御装置
6B 可動台姿勢制御装置
7 1点支持構造
8 支柱
9 大径横貫通孔
9a 大径横貫通孔9の下向き内周面
9b 大径横貫通孔9の上向き内周面
10 横架軸
10a 横架軸10の上面
10b 横架軸10の下面
11 円錐状凹部
12 円錐状凹部
13 1点支持用球体
14 可動台浮き上がり防止ばね
15 電池収納ケース
16 電子式水準センサー
17 コ形支持フレーム
18 被動ピン挟持部
18a 被動ピン挟持部18の挟持用長孔
19 モーター
20 減速歯車列
21 センサー取付台

Claims (5)

  1. 基台部に対し1点支持構造によって任意の方向に首振り運動可能に支持された可動台にレーザービーム投射器が支持されると共に、当該可動台から互いに直交するXY2方向に被動ピンが突設され、これら各被動ピンを挟持して昇降する昇降軸を介して前記可動台をXY2方向にそれぞれ各別に傾動させる2つの可動台姿勢制御装置が設けられた墨出し装置において、前記1点支持構造は、基台部の上面直径方向両側位置に固定される一対の支柱と、両支柱の上端部間に前記可動台に設けた横貫通孔を通して横架固定される横架軸と、前記横貫通孔は前記横架軸よりも大径に形成されて、該大径横貫通孔において前記横架軸の上面とこれに対応する大径横貫通孔の下向き内周面とに互いに対向して形成される一対の円錐状凹部と、両円錐状凹部間に介装される一点支持用球体と、前記横架軸の下面とこれに対応する大径横貫通孔の上向き内周面と間に介装される可動台浮き上がり防止ばねと、からなることを特徴とする墨出し装置。
  2. 前記両支柱間に横架固定される横架軸を平面視してその平面視一方側に前記各被動ピンと前記2つの可動台姿勢制御装置が配置され、横架軸を平面視してその平面視他方側に電池収納ケースと前記可動台姿勢制御装置に姿勢制御信号を送る電子式水準センサーが配置されてなる請求項1に記載の墨出し装置。
  3. 前記前記可動台姿勢制御装置は、基台部に取り付けられるコ形支持フレームと、該コ形支持フレームに支持されて昇降する昇降軸と、昇降軸の上端部に形成される被動ピン挟持部と、同じくコ形支持フレームに支持されて昇降軸を昇降駆動するモーター及び減速歯車列と、を備えてなる請求項1又は2に記載の墨出し装置。
  4. 昇降軸上端部の被動ピン挟持部の挟持用長孔とこれに嵌合される被動ピンの先端部との間には上下及び左右に若干の遊びができるよう余裕を持って嵌合されると共に、被動ピンの先端部が挟持用長孔の孔壁一端部に常時弾性当接して被動ピンがガタつくのを防止する付勢手段を設けてなる請求項1〜3の何れかに記載の墨出し装置。
  5. 前記電子式水準センサーは、前記可動台の側面から横方向に突出するよう固定され該可動台と一体に傾動するセンサー取付台に設けられてなる請求項1〜4の何れかに記載の墨出し装置。
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