JP2008157784A - 墨出し用レーザ装置の調整方法 - Google Patents

Abstract

【課題】墨出し用レーザ装置の調整方法において、墨出し用レーザ装置を大型にすることなく、光学系の角度調整を高精度に行なうことができるようにする。
【解決手段】墨出し用レーザ装置にビーム光をライン光に広げる円筒レンズを備え、円筒レンズが取り付けられる部材に、所定の曲率を有する曲面を形成し、円筒レンズを曲面に沿って摺動可能に設ける。円筒レンズを光学系の曲面に沿って摺動させることにより調整を行なうので、墨出し用レーザ装置が大型になることなく、光学系の角度調整を高精度に行なうことができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、墨だし作業に用いられる墨出し用レーザ装置のライン光調整方法に関する。

従来から、建築現場での墨だし作業において、壁面や天井面に、レーザによるビーム光の水平ラインや垂直ラインを照射する墨出し用レーザ装置が用いられている。そして、水平ラインや垂直ラインのビーム光の水平度や垂直度の調整において、円筒形のレーザ鏡筒を用い、レーザ鏡筒の外面の２箇所をネジによって円周方向に押すことにより行なう調整方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、ビーム光をライン光に広げる円筒レンズユニットの１辺の中央部を1点の支持部材（ピン）で支え、支持部材と反対側の辺の両端部をネジで押すことにより、水平ラインや垂直ラインのビーム光の水平度や垂直度の調整を行なう調整方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。

しかしながら、上記特許文献１に示されるような調整方法では、高精度の調整を行なうためには、レンズ鏡筒の径を大きくしなければならず、墨出し用レーザ装置が大型になってしまう。また、上記特許文献２に示されるような調整方法では、ネジ及びピンの先端のみで押すことで円筒レンズユニットの外形が歪み、残留応力となるために、外部から熱が加わるなどの環境負荷が作用した場合、光学系の精度に悪影響を及ぼすことになる。
登録実用新案第３０４９０１６号公報 特開平９−３１８３５４号公報

本発明は、上記従来の問題を解決するためになされたものであり、装置を大型にすることなく、光学系の角度調整を高精度に行なうことができる墨出し用レーザ装置の調整方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために請求項１の発明は、水平ライン光を出射する水平ライン光学系と、前記水平ライン光に直交する第１の垂直ライン光を出射する第１の垂直ライン光学系と、前記第１の垂直ライン光と天井面で直交する第２の垂直ライン光を出射する第２の垂直ライン光学系と、を備える墨出し用レーザ装置の調整方法において、前記第１の垂直ライン光学系は、前記水平ライン光学系の上方に設けられ、前記第２の垂直ライン光学系は、前記第１の垂直ライン光学系の上方に設けられ、前記第１の垂直ライン光学系が出射したビーム光から光分岐手段によって分岐されたビーム光を使用し、前記各光学系は、ビーム光をライン光に広げる円筒レンズを有し、前記円筒レンズは、該レンズが取り付けられる部材に形成された所定の曲率を有する曲面に沿って摺動可能に設けられ、該レンズが摺動されることによりライン光の角度調整が行なわれるものである。

請求項２の発明は、請求項１に記載の墨出し用レーザ装置の調整方法において、前記角度調整は、前記円筒レンズを固定する固定ネジの締め付け、又は緩めることにより行なわれるものである。

請求項３の発明は、請求項２に記載の墨出し用レーザ装置の調整方法において、前記水平ライン光及び垂直ライン光と、水平及び垂直の基準との差異から前記固定ネジの調整量が算出されるものである。

請求項４の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の墨出し用レーザ装置の調整方法において、前記墨出し用レーザ装置は、前記水平ライン光学系に前記第１の垂直ライン光学系を３本の支柱により支持されており、前記支柱の伸縮により前記水平ラインと、各垂直ラインとの直交度が調整されるものである。

請求項５の発明は、請求項４に記載の墨出し用レーザ装置の調整方法において、前記第１の垂直ライン光学系と当接する前記支柱の先端が球状をなしているものである。

請求項６の発明は、請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の墨出し用レーザ装置の調整方法において、前記墨出し用レーザ装置は、前記第１の垂直ライン光学系に前記第２の垂直ライン光学系が水平方向に回動可能に支持され、前記第２の垂直ライン光学系を回動させることにより、前記第１の垂直ラインと第２の垂直ラインとの直交度が調整されるものである。

請求項１の発明によれば、円筒レンズを光学系の曲面に沿って摺動させることにより調整を行なうので、墨出し用レーザ装置を大型にせずに、かつ、光学系の角度調整を高精度に行なうことができる。

請求項２の発明によれば、ネジのピッチに応じて高い調整分解能が得られ、精度よく、かつ、容易に光学系の角度調整を行なうことができる。

請求項３の発明によれば、調整量を算出することにより、さらに容易に光学系の角度調整を行なうことができる。

請求項４の発明によれば、３本の支柱の長さを調整するだけなので、水平ラインと第１の垂直ラインとの直交度を容易に調整することができる。

請求項５の発明によれば、支柱の先端が第1の垂直ライン光学系と安定して接触するので、水平ラインと各垂直ラインとの直交度を、高精度に調整することができる。

請求項６の発明によれば、第１の垂直ラインと第２の垂直ラインとの直交度を容易に調整することができる。

本発明の一実施形態に係る墨出し用レーザ装置の調整方法について図面を参照して説明する。図１は、本実施形態に使用する墨出し用レーザ装置の外観を示し、図２は、各光学系の外観を示す。墨出し用レーザ装置１は、水平ライン光２を出射する水平ライン光学系２１と、水平ライン光２と正面壁において直交する、たちラインと呼ばれる第１の垂直ライン光３（以下、「たちライン光」という）を出射するたちライン光学系３１と、たちライン光３と天井面において直交する、かねラインと呼ばれる第２の垂直ライン光４（以下、「かねライン光」という）を側面壁に出射するかねライン光学系４１とを備えている。

水平ライン光学系２１は、レーザのビーム光を出射する水平ラインレーザ光源２２と、ビーム光を円周方向に広げる水平ライン円筒レンズ２３を有しており、水平ラインレーザ光源２２から略水平に出射されたビーム光は、水平ライン円筒レンズ２３によって水平方向に広がり、水平ライン光２となる。

たちライン光学系３１は、水平ライン光学系２１の上に、３本の支柱５によって支持されて配設されている。たちライン光学系３１は、水平ライン光学系２１と同様に、たちラインレーザ光源３２と、たちライン円筒レンズ３３とを有し、さらに、ビーム光を分岐するビームスプリッター３４と、ビーム光を反射してビーム光の進路を変更する反射鏡３５とを有する。たちラインレーザ光源３２から略水平に出射されたビーム光は、ビームスプリッター３４において、直進するビーム光と、上方のかねライン光学系４１に進むビーム光とに分岐される。直進するビーム光は、反射鏡３５によって斜め上方へ反射され、たちライン円筒レンズ３３によって垂直方向に広がり、天井面から正面壁を照射するたちライン光３となる。

かねライン光学系４１は、たちライン光学系３１が有する支点ピン３６を中心に、水平方向に回転自在であり、支持脚４４によってたちライン光学系３１の上面に設けられている。かねライン光学系４１は、かねライン円筒レンズ４３と、反射鏡４５とを有している。たちライン光学系３１のビームスプリッター３４から分岐したビーム光は、反射鏡４５によって側面壁方向の斜め上方に反射し、かねライン円筒レンズ４３によって垂直方向に広がり、天井面から側面壁を照射する。

図３は、装置の調整方法のフローを示す。まず、各光学系毎にライン光の水平、又は垂直を調整する（ステップＳ１）。これら各光学系毎のライン光の水平、又は垂直の調整が終わると、次に、水平ライン光２と、たちライン光３間の直交度、及び水平ライン光２と、かねライン光４間の直交度を調整する（ステップＳ２）。その後、たちライン光３と、かねライン光４間の直交度を調整する（ステップＳ３）。

上記各ステップＳ１乃至Ｓ３の詳細を説明する。ステップＳ１における各光学系毎のライン光の水平、又は垂直の調整は、水盛管の水面や下げ振りを基準として調整する。各光学系とも同じ調整方法であるので、たちライン光学系３１の場合を図４、図５を参照して説明する。図４は、たちライン光学系３１のたちライン円筒レンズ３３部分の外観を示し、図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、たちライン光３の調整方法を示す。たちライン円筒レンズ３３は、レンズ枠３３ａに固定されて、レンズ台３３ｂに取り付けられている。レンズ台３３ｂの取り付け面は、ビーム光の進行方向を中心とする円周方向に湾曲した所定の曲率を有した曲面となっており、レンズ枠３３ａは、レンズ台３３ｂの曲面に沿って、摺動可能に取り付けられている。

レンズ枠３３ａは、摺動方向の両端において、固定ネジ３３ｃによりレンズ台３３ｂに固定されるが、固定ネジ３３ｃを貫通させる穴は摺動方向に長穴となっているので、固定ネジ３３ｃを緩めることにより、曲面に沿って摺動することができる。従って、レンズ枠３３ａを摺動することによって、たちライン光３の傾きを変えることができる。たちライン光３が垂直基準Ｖより、図５（ａ）のように傾いているときには、固定ネジ３３ｃ１を緩め、固定ネジ３３ｃ２を徐々に締め、たちライン光３を垂直基準Ｖに合わせ、その後、固定ネジ３３ｃ１を締めて、たちライン円筒レンズ３３を固定する。

各光学系の円筒レンズ２３、３３、４３を各光学系のレンズ台２３ｂ、３３ｂ、４３ｂの曲面に沿って摺動させることにより調整を行なうので、墨出し用レーザ装置１を大型にすることなく、光学系の角度調整を高精度に行なうことができる。また、固定ネジ３３ｃのピッチに応じて高い調整分解能が得られ、精度よく、かつ、容易に光学系の角度調整を行なうことができる。

固定ネジ３３ｃの調整量は次のように算出される。図５（ｃ）において、曲面の曲率を１／Ｒ（半径はＲ）、曲面の湾曲の中心を点Ｏ、たちライン光３の垂直基準Ｖからの傾きを角度θ、垂直基準Ｖと曲面との交点を点Ａ、固定ネジ３３ｃの位置を点Ｇ、固定ネジ３３ｃの締め付け量を長さＬ、点Ａから点Ｇまでの高さを長さＬ１、点Ａから固定ネジ３３ｃを締め付けるところまでの高さを長さＬ２、点Ａから点Ｇまでの水平距離を長さＱ、点Ｇと点Ｏとを結ぶ直線の垂直基準Ｖからの傾きを角度θ’とする。レンズ枠３３ａをレンズ台３３ｂの曲面に沿って、角度θ分、摺動させるための固定ネジ３３ｃの締め付け量の長さＬは、次のように算出される。
θ’＝ｓｉｎ^−１(Ｑ／Ｒ）
Ｌ１＝Ｒ（１−ｃｏｓθ’）
Ｌ２＝Ｒ（１−ｃｏｓ（θ’−θ））
Ｌ＝Ｌ１−Ｌ２＝Ｒ（ｃｏｓ（θ’−θ）−ｃｏｓθ’）
そして、固定ネジ３３ｃの１ピッチの長さを長さＰとすると、固定ネジ３３ｃの締め付けの回転角φは、次のように算出される。
φ（度）＝Ｒ（ｃｏｓ（θ’−θ）−ｃｏｓθ’）×３６０／Ｐ
各ライン光の傾き角度から各固定ネジの調整量が算出されるので、傾き角度を測定するだけで、容易に調整することができる。

ステップＳ２における水平ライン光２と、たちライン光３間の直交度、及び水平ライン光２と、かねライン光４間の直交度を調整は、たちライン光学系３１を支持している３本の支柱５の長さを調整して行なう。これを図６を参照して説明する。図６（ａ）は、支柱５の正面視を、図６（ｂ）は、支柱５の断面を示す。支柱５は、支柱本体５１の先端に外ネジ５２が形成されており、外ネジ５２にナット５３が螺合する構成となっており、ナット５３を回転することにより支柱５が伸縮する。ナット５３の先端は球状になっており、たちライン光学系３１のベース台３７の下側の窪み３８に当接する。ナット５３の先端の中心にはネジを通す貫通穴が明けられている。ベース台固定ネジ５４がベース台３７とナット５３とを貫通して支柱本体５１先端の内ネジ５５に螺入されて、たちライン光学系３１が支柱５に固定される。

支柱５による調整方法を図７（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。かねライン光４と水平ライン光２との直交度を調整するには、支柱５１の長さを伸縮して行い（図７（ａ）参照）、たちライン光３と水平ライン光２との直交度を調整するには、支柱５２の長さを伸縮して行なう（図７（ｂ）参照）。ナット５３の先端が球状であり、ベース台３７の窪み３８が円錐形となっているので、ベース台３７がどの方向に傾いてもナット５３の先端が窪み３８に隙間なく当接し、高精度に直交度の調整を行なうことができる。

次に、ステップＳ３におけるたちライン光３と、かねライン光４間の直交度の調整方法を図８を参照して説明する。図８において、支持脚４４をたちライン光学系３１に固定している支持脚固定ネジ４６を緩め、支点ピン３６を中心にかねライン光学系４１を水平方向に回転させて、たちライン光３とかねライン光４との直交度の調整を行なう。支持脚固定ネジ４６を貫通させている支持脚４４の貫通穴の径はネジ径よりも余裕をもった大きさとなっているので、かねライン光学系４１を支点ピン３６を中心として回転させることができる。支点ピン３６を中心に、かねライン光学系４１全体が回転するので、容易にたちライン光３とかねライン光４との直交度の調整を行なうことができる。

なお、本発明は、上記各種実施形態の構成に限られず、発明の趣旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、レンズ台３３ｂの取り付け面が凸状の曲面で、レンズ枠３３ａの取り付け面が凹状でもよい。また、レンズ台３３ｂとレンズ枠３３ａの取り付け面の内のどちらかだけが所定の曲率を有した曲面であってもよい。また、調整の順番も本実施形態に拘わらずに、例えば、支柱５による各ライン光の直交度を先に行なってもよい。

本発明の一実施形態に係る調整方法に用いる墨出し用レーザ装置の外観図。 同調整方法に用いる墨出し用レーザ装置の各光学系の斜視図。 同調整方法のフロー図。 同調整方法に用いる円筒レンズ部分を示す斜視図。 （ａ）（ｂ）（ｃ）は同調整方法のたちライン光の調整方法を示す図。 （ａ）は同調整方法に用いる支柱の正面図、（ｂ）は同支柱の断面図。 （ａ）（ｂ）は同調整方法の各ライン光の直交度の調整方法を示す図。 同調整方法のたちライン光とかねライン光の直交度の調整方法を示す斜視図。

符号の説明

１ 墨出し用レーザ装置
２ 水平ライン光
２１ 水平ライン光学系
２３ 水平ライン円筒レンズ
３ たちライン光（第１の垂直ライン光）
３１ たちライン光学系（第１の垂直ライン光学系）
３３ たちライン円筒レンズ
３３ｃ 固定ネジ
４ かねライン光（第２の垂直ライン光）
４１ かねライン光学系（第２の垂直ライン光学系）
４３ かねライン円筒レンズ
５ 支柱

Claims (6)

1. 水平ライン光を出射する水平ライン光学系と、
   前記水平ライン光に直交する第１の垂直ライン光を出射する第１の垂直ライン光学系と、
   前記第１の垂直ライン光と天井面で直交する第２の垂直ライン光を出射する第２の垂直ライン光学系と、を備える墨出し用レーザ装置の調整方法において、
   前記第１の垂直ライン光学系は、前記水平ライン光学系の上方に設けられ、
   前記第２の垂直ライン光学系は、前記第１の垂直ライン光学系の上方に設けられ、前記第１の垂直ライン光学系が出射したビーム光から光分岐手段によって分岐されたビーム光を使用し、
   前記各光学系は、ビーム光をライン光に広げる円筒レンズを有し、
   前記円筒レンズは、該レンズが取り付けられる部材に形成された所定の曲率を有する曲面に沿って摺動可能に設けられ、該レンズが摺動されることによりライン光の角度調整が行なわれることを特徴とする墨出し用レーザ装置の調整方法。
2. 前記角度調整は、前記円筒レンズを固定する固定ネジの締め付け、又は緩めることにより行なわれることを特徴とする請求項１に記載の墨出し用レーザ装置の調整方法。
3. 前記水平ライン光及び垂直ライン光と、水平及び垂直の基準との差異から前記固定ネジの調整量が算出されることを特徴とする請求項２に記載の墨出し用レーザ装置の調整方法。
4. 前記墨出し用レーザ装置は、前記水平ライン光学系に前記第１の垂直ライン光学系を３本の支柱により支持されており、
   前記支柱の伸縮により前記水平ラインと、各垂直ラインとの直交度が調整されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の墨出し用レーザ装置の調整方法。
5. 前記第１の垂直ライン光学系と当接する前記支柱の先端が球状をなしていることを特徴とする請求項４に記載の墨出し用レーザ装置の調整方法。
6. 前記墨出し用レーザ装置は、前記第１の垂直ライン光学系に前記第２の垂直ライン光学系が水平方向に回動可能に支持され、前記第２の垂直ライン光学系を回動させることにより、前記第１の垂直ラインと第２の垂直ラインとの直交度が調整されることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の墨出し用レーザ装置の調整方法。
   

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