JP2008261648A - 回転レーザービーム式墨出し装置 - Google Patents

Abstract

【課題】堅固でコンパクトな回転レーザービーム式墨出し装置を提供する。
【解決手段】基台部の上面直径方向両側位置に立設固定された一対の支柱の上端部間に、可動台に設けた大径横貫通孔を通して横架軸が横架固定され、横架軸の上面に円錐状凹部が形成され、これに対応する大径横貫通孔の下向き内周面に一点支持用球状体が形成され、球状体が円錐状凹部に点接触して一点支持構造物Ｄが形成され、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可動台浮き上がり防止ばねが介装され、可動台に、垂直方向に投射するレーザービーム投射器が内蔵され、且つ水平方向に回転駆動するプリズム回転台が搭載され、回転台に垂直方向のレーザービームを水平方向に偏向する偏向プリズムが設置され、可動台、横架軸、一点支持用球状体、プリズム回転台を貫通したレーザービームがプリズム回転台で水平面内を回転するレーザービームに形成されてなる。
【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、特にレーザービーム投射器から投射されるレーザービームが該投射器を中心に水平面内を周方向に回転変位して投射される回転レーザービーム式墨出し装置に関する。

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、回転レーザービーム式ではないが、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。特に、特許文献１に記載された構造では、本願のような回転レーザービーム式墨出し装置には適用することが困難であった。

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回転レーザービーム式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に記載の発明に係る回転レーザービーム式墨出し装置は、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、当該可動台２から互いに直交するＸＹ２方向に被動ピン３ａ，３ｂが突設され、これら各被動ピン３ａ，３ｂを挟持して昇降する昇降軸４ａ，４ｂ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５Ａ，５Ｂが設けられた墨出し装置において、基台部１の上面直径方向両側位置に一対の支柱６ａ，６ｂが立設固定され、該両支柱６ａ，６ｂの上端部間に前記可動台２に設けた横貫通孔７を通して横架軸８が横架固定されると共に、前記横貫通孔７は前記横架軸８よりも大径に形成されて、該大径横貫通孔７において前記横架軸８の上面８ａに円錐状凹部９が形成され、これに対応する大径横貫通孔７の下向き内周面７ａに一点支持用球状体１０，１０Ａ，１０Ｂが形成され、該球状体１０，１０Ａ，１０Ｂが前記円錐状凹部９に点接触して一点支持構造物Ｄが形成される共に、前記横架軸８の下面８ｂとこれに対応する大径横貫通孔７の上向き内周面７ｂと間に可動台浮き上がり防止ばね１１が介装され、前記可動台２に、垂直方向にレーザービームを投射するレーザービーム投射器１２が内蔵され、且つ水平方向に回転駆動するプリズム回転台１３が搭載され、該回転台１３に前記レーザービーム投射器１２より投射される垂直方向のレーザービームＬ１を水平方向に偏向する偏向プリズム１４が設置され、前記可動台２、前記横架軸８、前記一点支持用球状体１０，１０Ａ，１０Ｂ、及び前記プリズム回転台１３を貫通してレーザービーム投射器１２から投射される垂直方向のレーザービームＬ１が前記偏向プリズム１４に向かって通過するレーザービーム通路１６が形成され、しかして、レーザービーム通路１６を通過した垂直方向のレーザービームＬ１は、前記偏向プリズム１４によって水平方向のレーザービームＬ２に偏向され、且つ前記プリズム回転台１３の回転によって水平面内を周方向に回転変位して回転レーザービームＬ３に形成されてなることを特徴とするものである。

また、請求項２に記載の発明に係る回転レーザービーム式墨出し装置は、前記可動台２に搭載されるプリズム回転台１３は、該可動台２の中央部上方に突設した軸部２ｂに軸受４６によって回転自在に軸架されると共に、プリズム回転台１３の側面より径方向に突設して取り付けられたモーター１７によってプーリー４８及びベルト４９を介して回転駆動されるようになっている請求項１に記載の構成からなるものである。

また、請求項３に記載の発明に係る回転レーザービーム式墨出し装置は、前記両支柱６ａ，６ｂ間に横架固定される横架軸８を平面視してその平面視一方側に前記各被動ピン３ａ，３ｂと、前記２つの可動台姿勢制御装置５Ａ，５Ｂと、プリズム回転台１３を回転駆動するモーター１７とが配置され、横架軸８を平面視してその平面視他方側に電池収納ケース１８と、前記可動台姿勢制御装置５Ａ，５Ｂに姿勢制御信号を送る電子式水準センサー１９とが配置されてなる請求項１又は２に記載の構成からなるものである。

また、請求項４に記載の発明に係る回転レーザービーム式墨出し装置は、前記可動台姿勢制御装置５Ａ，５Ｂは、基台部１に取り付けられる支持フレーム２０と、該支持フレーム２０に支持されて昇降する昇降軸４ａ，４ｂと、昇降軸４ａ，４ｂの上端部に形成される被動ピン挟持部２１と、同じく支持フレーム２０に支持されて昇降軸４ａ，４ｂを昇降駆動するモーター２２及び減速歯車列２３とを備えてなる請求項１〜３の何れかに記載の構成からなるものである。

また、請求項５に記載の発明に係る回転レーザービーム式墨出し装置は、昇降軸４ａ，４ｂ上端部の被動ピン挟持部２１の挟持用長孔２１ａとこれに嵌合される被動ピン３ａ，３ｂ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３ａ，３ｂの先端部が挟持用長孔２１ａの孔壁に常時弾性当接して被動ピン３ａ，３ｂがガタつくのを防止する付勢手段２４，２５が設けられてなる請求項１〜４の何れかに記載の構成からなるものである。

また、請求項６に記載の発明に係る回転レーザービーム式墨出し装置は、前記電子式水準センサー１９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２６に設けられてなる請求項１〜５の何れかに記載の構成からなるものである。

また、請求項７に記載の発明に係る回転レーザービーム式墨出し装置は、前記偏向プリズム１４を通過した水平方向のレーザービームＬ２は、当該水平方向のレーザービームＬ２の水平度を調整するための調整プリズム２７が偏向プリズム１４のレーザービーム投射側に設けられてなる請求項１〜６の何れかに記載の構成からなるものである。

また、請求項８に記載の発明に係る回転レーザービーム式墨出し装置は、前記横架軸８の上面８ａに形成された円錐状凹部９に点接触して一点支持構造が形成される一点支持用球状体１０Ａは、可動体にねじ込まれるセットねじ２８と該セットねじ２８に押圧される球状体２９とからなる請求項１〜７の何れかに記載の構成からなるものである。

また、請求項９に記載の発明に係る回転レーザービーム式墨出し装置は、前記横架軸８の上面８ａに形成された円錐状凹部９に点接触して一点支持構造が形成される一点支持用球状体１０Ａは、可動体２にねじ込まれる雄ねじ部３０とこれに一体に形成された半球状体部３１とからなる請求項１〜７の何れかに記載の構成からなるものである。

また、請求項１０に記載の発明に係る回転レーザービーム式墨出し装置は、前記横架軸８の上面８ａに形成された円錐状凹部９に点接触して一点支持構造が形成される一点支持用球状体１０Ｂは、可動体２の下面側に一体形成された半球状体部３２からなる請求項１〜６の何れかに記載の構成からなるものである。

上記構成の本発明に係る墨出し装置によれば、基台部１の上面直径方向両側位置に一対の支柱６ａ，６ｂが立設固定され、該両支柱６ａ，６ｂの上端部間に前記可動台２に設けた横貫通孔７を通して横架軸８が横架固定されると共に、前記横貫通孔７は前記横架軸８よりも大径に形成されて、該大径横貫通孔７において前記横架軸８の上面８ａに円錐状凹部９が形成され、これに対応する大径横貫通孔７の下向き内周面７ａに一点支持用球状体１０，１０Ａ，１０Ｂが形成され、該球状体１０，１０Ａ，１０Ｂが前記円錐状凹部９に点接触して一点支持構造物Ｄが形成される共に、前記横架軸８の下面８ｂとこれに対応する大径横貫通孔７の上向き内周面７ｂと間に可動台浮き上がり防止ばね１１が介装されからなるため、可動台２は、上記のように、１点支持構造物Ｄ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６ａ，６ｂと両支柱６ａ，６ｂ間に横架固定される横架軸８とからなる剛体構造物Ｅ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Ｅによって主に受け止められ、可動台２側の被動ピン３ａ，３ｂと姿勢制御装置５Ａ，５Ｂ側の昇降軸４ａ，４ｂ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３ａ，３ｂ又は昇降軸４ａ，４ｂ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６ａ，６ｂと両支柱６ａ，６ｂ間に横架固定される横架軸８との剛体構造物Ｅ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。

更に、一点支持構造物Ｄ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６ａ，６ｂと両支柱６ａ，６ｂ間に横架固定される横架軸８とからなる剛体構造物Ｅによって支持される前記可動台２に、垂直方向にレーザービームを投射するレーザービーム投射器１２が内蔵され、且つ水平方向に回転駆動するプリズム回転台１３が搭載され、該回転台１３に前記レーザービーム投射器１２より投射される垂直方向のレーザービームＬ１を水平方向に偏向する偏向プリズム１４が設置され、前記可動台２、前記横架軸８、前記一点支持用球状体１０，１０Ａ，１０Ｂ、及び前記プリズム回転台１３に夫々同軸状に貫通してレーザービーム投射器１２から投射される垂直方向のレーザービームＬ１が前記偏向プリズム１４に向かって通過するレーザービーム通路１６が形成され、しかして、レーザービーム通路１６を通過した垂直方向のレーザービームＬ１は、前記偏向プリズム１４によって水平方向のレーザービームＬ２に偏向され、且つ前記プリズム回転台１３の回転によって水平面内を周方向に回転変位して回転レーザービームＬ３に形成されてなるため、正確に且つ安定して回転レーザービームＬ３を被測定箇所に投射して被測定箇所の水平度を直接又は間接に測定することができると共に、回転レーザービーム式墨出し装置としてコンパクトに形成することができる。

請求項２に記載の発明のように、前記可動台２に搭載されるプリズム回転台１３は、該可動台２の中央部上方に突設した軸部２ｂに軸受４６によって回転自在に軸架されると共に、プリズム回転台１３の側面より径方向に突設して取り付けられたモーター１７によってプーリー４８及びベルト４９を介して回転駆動されるようになっているため、プリズム回転台１３の回転駆動機構が可動台２を利用して、その側面側から径方向にモーター１７を突出配設するだけで簡単な構成で且つコンパクトに容易に形成することができる。

又、請求項３に記載の発明のように、前記両支柱６ａ，６ｂ間に横架固定される横架軸８を、図７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３ａ，３ｂと、前記２つの可動台姿勢制御装置５Ａ，５Ｂと、プリズム回転台１３を回転駆動するモーター１７とが配置され、横架軸８を平面視してその平面視他方側に電池収納ケース１８と、前記可動台姿勢制御装置５Ａ，５Ｂに姿勢制御信号を送る電子式水準センサー１９と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４に記載の発明のように、前記可動台姿勢制御装置５Ａ，５Ｂは、基台部１に取り付けられる支持フレーム２０と、該支持フレーム２０に支持されて昇降する昇降軸４ａ，４ｂと、昇降軸４ａ，４ｂの上端部に形成される被動ピン挟持部２１と、同じく支持フレーム２０に支持されて昇降軸４ａ，４ｂを昇降駆動するモーター２２及び減速歯車列２３とを備え、昇降軸４ａ，４ｂ上端部の被動ピン挟持部２１に可動台２側の被動ピン３ａ，３ｂ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５に係る発明のように、被動ピン３ａ，３ｂ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４ａ，４ｂ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２１では、それに形成される前記挟持用長孔２１ａとこれに嵌合される被動ピン３ａ，３ｂ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３ａ，３ｂとこの先端部が嵌合される前記挟持用長孔２１ａとの間でガタつきが発生し正確に可動体２を傾動させることができない恐れがあるため、これを防止するために、被動ピン３ａ，３ｂの先端部が挟持用長孔２１ａの孔壁の一部に常時弾性当接して被動ピン３ａ，３ｂが挟持用長孔２１ａ内をその長手方向及びその上下方向にガタつくのを防止する付勢手段２４，２５を設け、この付勢手段２４，２５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３ａ，３ｂの先端部が昇降軸４ａ，４ｂの被動ピン挟持部２１の前記挟持用長孔２１ａ内でその孔壁の一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６に記載の発明のように、前記電子式水準センサー１９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２６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１９を容易に且つ正確に取り付けることができる。

また、請求項７に記載の発明のように、前記偏向プリズム１４を通過した水平方向のレーザービームＬ２は、当該水平方向のレーザービームＬ２の水平度を調整するための調整プリズム２７が偏向プリズム１４のレーザービーム投射側に設けられてなるため、たとえ、前記偏向プリズム１４を通過した水平方向のレーザービームＬ２の水平度に誤差が発生していても、該調整プリズム２７をその面内で周方向に回転調整することによって、被測定物に対して水平度の高く且つ正確な水平方向のレーザービームＬ２を投射することができる。

また、請求項８に記載の発明のように、前記横架軸８の上面８ａに形成された円錐状凹部９に点接触して一点支持構造が形成される一点支持用球状体１０Ａは、可動体にねじ込まれるセットねじ２８と該セットねじ２８に押圧される球状体２９とからなるため、セットねじ２８のねじ込み量を調整することによって、球状体２９を前記円錐状凹部９に最適の押圧力で点接触させることができる共に、球状体２９を介して、横架軸８の可動体２に対する高ささを正確に調整することができる。

また、請求項９に記載の発明に係る回転レーザービーム式墨出し装置は、前記横架軸８の上面８ａに形成された円錐状凹部９に点接触して一点支持構造が形成される一点支持用球状体１０Ａは、可動体２にねじ込まれる雄ねじ部３０とこれに一体に形成された半球状体部３１とからなる請求項７と同様な作用効果を期待することできると共に、雄ねじ部３０と半球状体部３１とが一体に形成されるため、その構造が簡単である。

また、請求項１０に記載の発明に係る回転レーザービーム式墨出し装置は、前記横架軸８の上面８ａに形成された円錐状凹部９に点接触して一点支持構造が形成される一点支持用球状体１０Ｂは、可動体２の下面側に一体形成された半球状体部３２からなるため、その構造が極めて簡単で安価に製作することができる。

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は、本願発明の外観を示すもので、基台部１に円筒状の保護ケーシング３３がビス止めされ、且つ保護ケーシング３３の周囲の一部に電池収納ケース１８（図７又は図８も参照）が取り付けられており、保護ケーシング３３の上端部には保護カバー３４がビス止めされ、保護カバー３４の中心部に４面の平面ガラスからなる四角筒状の透視窓３５が形成され、その上部に保護キャップ３６が取り付けられている。透視窓３５を円筒状のガラスによっても形成することが可能であるが、円筒状のガラスであるとガラスの厚みに変位をきたし、レーザービーム投射器１２から投射されるレーザービームの水平度を維持することができない恐れがある。これに対し、本実施例のように正確な厚みに製作することが可能な平面ガラスによって、これを４面に配して透視窓３５を形成することによって、レーザービーム投射器１２から投射されるレーザービームの水平度を正確に維持することができる。

図２〜図４において、基台部１の径方向両端部付近には取付孔３７，３７が形成され、これに支柱６ａ，６ｂの下端部の径小な取付軸３８，３８が嵌合され、ビス３９を取付軸３８，３８にねじ込むことよって両支柱６ａ，６ａを基台部１に位置決めして強固に固定する。そして、両支柱６ａ，６ｂの上端部には横架軸８の両端取付部８ｃ，８ｄが載置され、ボルト４０を両端取付部８ｃ，８ｄから両支柱６ａ，６ｂの上端面にねじ込むことによって、横架軸８は両支柱６ａ，６ｂ間に横架固定され、これによって、横架軸８と両支柱６ａ，６ｂと基台部１とがとが剛体結合され、剛体構造物Ｅを形成することになる。なお、基台部１の裏面周方向等間隔３箇所に脚４１が設けられ、該基台部１の外周縁上面に取付片４２が突設され、該取付片４２の外周側に保護ケーシング３３の下端部を嵌合しビス止めされる。

可動台２の上部側にあって、その直径方向に横貫通孔７が貫通形成され、該横貫通孔７に前記横架軸８が貫挿されるが、該横貫通孔７は、これに貫挿される横架軸８よりも大径な大径横貫通孔７に形成される。

そして、該大径横貫通孔７に貫挿される横架軸８の軸方向中央部の上面８ａ（図３）とこれに対応する大径横貫通孔７の下向き内周面７ａ（図３）とに互いに対向する一対の円錐状凹部９，４３が形成され、この両円錐状凹部９，４３間に１点支持用球状体１０が介装される。このうち、大径横貫通孔７の下向き内周面７ａに形成される円錐状凹部４３は、一実施例では、図３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７に貫通する雌ねじ孔４４が形成され、これにセットねじ２８がねじ込まれ、このセットねじ２８の下端面に前記円錐状凹部４３が形成され、これによって１点支持構造物Ｄが形成されるようになっている。

この実施例にあっては、セットネジ２８をねじ込む前に、１点支持用球状体１０を可動台２の上端部の雌ねじ孔４４から大径横貫通孔７内に挿入して、横架軸８の円錐状凹部９に配置させ、しかるのちにセットねじ２８を可動台２の雌ねじ孔４４にねじ込み、その下端面の円錐状凹部４３を１点支持用球体１０の上面に当接させ、該セットねじ２８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７の軸線に正確に横架軸８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１０の上面を大径横貫通孔７の円錐状凹部４３に当接させ、該球体１０の下面を横架軸８の円錐状凹部９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９，４３によって受支され、該横架軸８の外周面とこれが貫挿される大径横貫通孔７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１０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１点支持構造物Ｄは、前記実施例に限定されず、例えば、同部分を矢印で（Ａ）の部分に取り出して示すように、前記横架軸８の上面８ａに形成された円錐状凹部９に点接触して一点支持構造が形成される一点支持用球状体１０Ａは、可動体２にねじ込まれる雄ねじ部３０とこれに一体に形成された半球状体部３１とからなるため、前記実施例と同様な作用効果を期待することできると共に、雄ねじ部３０と半球状体部３１とが一体に形成されるため、その構造が簡単である。

また、 この１点支持構造物Ｄは、前記実施例に限定されず、例えば、同部分を矢印で（Ｂ）の部分に取り出して示すように、前記横架軸８の上面８ａに形成された円錐状凹部９に点接触して一点支持構造が形成される一点支持用球状体１０Ｂは、可動体２の下面側に一体形成された半球状体部３２からなるため、その構造が極めて簡単で安価に製作することができる。

このように横架軸８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７の下向き円錐状凹部４３が１点支持用球体１０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８の軸方向中央部の下面８ｂとこれに対応する大径横貫通孔７の上向き内周面７ｂとの間に可動台浮き上がり防止ばね１１を介装し、該防止ばね１１の付勢力によって可動台２が不測に１点支持用球体１０，１０Ａ，１０Ｂ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を支持する横架軸８の下方側にあって、該可動台２に取付ケース４５を介して、その軸方向に垂直方向にレーザービームを投射するレーザービーム投射器１２が内蔵されている。、レーザービーム投射器１２の構造は周知であるため、詳細な説明は省略するが、該投射器１２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が、該投射器１２の先端部に設けた平行レンズ１２ａを通って垂直上方向に投射されるようになっている。

また、可動台２を支持する横架軸８の上方側にあって、該可動台２の上端面２ａの中心部に上方に延びる可動台中空上軸部２ｂが突設され、該可動台中空上軸部２ｂの外周側に軸受４６によってプリズム回転台１３が回転自在に搭載されている。また、可動台２の上端面２ａの径方向の一端部上面にはモーター取付台４７が可動台２より径方向に突出してビス止めされ、該モーター取付台４７にモーター１７が縦方向に取り付けられ、そのモーター軸１７ａにプーリー４８が取り付けられ、該プーリー４８とプリズム回転台１３の外周面に設けた溝１３ａとにわたってベルト４９が懸架されている。

そして、プリズム回転台１３の上部にはプリズムケース５０が取り付けられ、該プリズムケース５０に前記レーザービーム投射器１２より投射される垂直方向のレーザービームＬ１を水平方向に偏向する偏向プリズム１４が設置される。この偏向プリズム１４は、矢印の方向に取り出して示すように、７面体のペンタプリズムからなるもので、レーザービームが如何なる角度から入射しても、その、入射角を９０°偏向することができる。即ち、垂直方向のレーザービームＬ１を該偏向プリズム１４を通過することによって水平方向のレーザービームに偏向して投射することができる。さらに、前記偏向プリズム１４を通過した水平方向のレーザービームＬ２は、当該水平方向のレーザービームＬ２の水平度を調整するための調整プリズム２７が調整ケース５１によって偏向プリズム１４のレーザービーム投射側に設けられている。該調整プリズム２７は、矢印の方向に取り出して示すように、周方向に肉厚の異なった若干楔形の円板状に形成されたウェッジプリズムからなるもので、このウェッジプリズムは、その位置側面から入射したレーザービームＬ２を、そのビーム軸に対して所定の角度θだけ調整して投射することができ、偏向プリズム１４を通過した水平方向のレーザービームＬ２の水平度に誤差が発生している場合には、該調整プリズム２７を、矢印で示すように、その面内で周方向に回転調整することによって、被測定物に対して水平度の高く且つ正確な水平方向のレーザービームＬ２を投射することができる。

したがって、図６にも示すように、モーター１７の回転力がプーリー４８およびベルト４９を介してプリズム回転台１３に伝達され、該プリズム回転台１３を回転駆動するようになっており、これによって該プリズム回転台１３にプリズムケース５０によって取り付けられた偏向プリズム１４によって水平方向に偏向されたレーザービームＬ２は、調整ケース５１によって調整可能に取り付けられた調整プリズム２７によって水平度の高い水平方向のレーザービームＬ２として投射され、これがプリズム回転台１３の回転によって水平面内を周方向に回転変位して回転レーザービームＬ３に形成されるようになっている。

図 3、図4 に示すように、前記可動台２、前記横架軸８、前記一点支持用球状体１０，１０Ａ，１０Ｂ、セットねじ２８、及び前記プリズム回転台１３に夫々同軸状に貫通する貫通孔１５ａ〜１５ｅが形成され、これら貫通孔１５ａ〜１５ｅによってレーザービーム投射器１２から投射される垂直方向のレーザービームＬ１が前記偏向プリズム１４に向かって通過するレーザービーム通路１６が形成されるようになっている。

可動台２には、図７に示すように、その平面視Ｘ方向とこれに直交するＹ方向に被動ピン３ａ，３ｂが突設されている。また、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１９（図４、図７、図８）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５２を嵌合してボルト止めし、該リング状取付部５２の外周側にセンサー取付台２６が一体突設され、該センサー取付台２６に円板状の電子式水準センサー１９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１９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５Ａ，５Ｂ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５Ａ，５Ｂ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４、図７、図８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２０ａと、この取付板２０ａにボルト止めされるコ形フレーム２０ｂとによって、支持フレーム２０が形成され、該支持フレーム２０は基台部１に堅固に取り付けられ、該支持フレーム２０に昇降軸４ａ，４ｂが昇降自在に受け止められ、該昇降軸４ａ，４ｂの上端部に被動ピン挟持部２１が形成される。支持フレーム２０には、又、昇降軸４ａ，４ｂを昇降駆動するモーター２２及び減速歯車列２３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３ａ，３ｂの先端部を、図４、図５、図８に示すように、前記昇降軸４ａ，４ｂの上端部の被動ピン挟持部２１の挟持用長孔２１ａに嵌合させた状態で、モーター２２により減速歯車列２３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４ａ，４ｂが昇降し、この被動ピン挟持部２１に挟持連結された被動ピン３ａ，３ｂを傾動させることになる。

この際、被動ピン３ａ，３ｂ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４ａ，４ｂは上下に正確に直線運動を行うため、両者の挟持連結部２１に余裕がないと該連結部２１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２１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２１ａとこれに嵌合される被動ピン３ａ，３ｂ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３ａ，３ｂとこの先端部が嵌合される前記挟持用長孔２１ａ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５に示すように、可動台２と基台部１との間にコイルスプリングからなる上下方向の付勢手段２４を設けて、被動ピン３ａ，３ｂの先端部が挟持用長孔２１ａの孔壁下面に常時弾性当接して被動ピン３ａ，３ｂが上下方向のガタつきを防止し、また図２に示すように、可動台２と支柱６ａとの間に横方向にコイルスプリングからなる左右方向の付勢手段２５を設けて、被動ピン３ａ，３ｂの先端部が挟持用長孔２１ａの孔壁の長手方向一端部に常時弾性当接して被動ピン３ａ，３ｂが左右方向のガタつきを防止し、これによって可動台２の傾動を正確に行うと共に、付勢手段２４，２５の付勢力に抗して両者の挟持連結部２１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。

なお、被動ピン６ａ，６ｂは、一本のピン状のものでもよいが、好ましくは、図５に示すように、これら被動ピン３ａ，３ｂは、昇降軸４ａ，４ｂ側に挟持される先端部材５３と、可動台２側に取り付けられる取付部材５４であって、両部材５３，５４の互いに対向する端面が浅く凹凸嵌合して当接されのものであって、この両部材５３，５４を互いに軸方向に圧接させる方向に付勢するコイルスプリング５５とによって形成し、昇降軸４ａ，４ｂ又は可動台２側に無理な応力が作用しても両部材５３，５４の当接部分においてコイルスプリング５５の付勢力に抗して若干折れ曲がる等して該当接部分で無理な応力を吸収し、昇降軸４ａ，４ｂ又は被動ピン３ａ，３ｂ、あるいは両者の挟持連結部２１を破損することがない。

また、図７に示すように、両支柱６ａ，６ｂ間に横架固定される横架軸８を平面視してその平面視一方側に前記各被動ピン３ａ，３ｂと、前記２つの可動台姿勢制御装置５Ａ，５Ｂと、プリズム回転台１３を回転駆動するためのモーター１７が配置され、横架軸８を平面視してその平面視他方側に電子式水準センサー１９と共に電池収納ケース１８が配置されるが、該電池収納ケース１８は、図１、図７及び図８に示すように、保護ケーシング３３の側面の一部を開放し、この開放部５５に電池収納ケース１８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６ａ，６ｂと横架軸８とからなる剛体構造物Ｅ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３３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１８は、図７によく表れているように１．５Ｖの電池Ｂを４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、レーザービーム投射器１２、モーター１７，２２及び電子式水準センサー１９を安定して作動させることができる。

上記構成の墨出し装置は、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１９と各可動台姿勢制御装置５Ａ，５Ｂ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１９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１９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５Ａ，５Ｂ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５Ａ，５Ｂは、モーター２２及び減速歯車列２３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４ａ，４ｂ所定量だけ上昇又は下降せしめられる。即ち、図４、図７に示すように、可動台２のＸ方向（被動ピン３ａ長さ方向）の傾きの矯正は、被動ピン３ａに対応した可動台姿勢制御装置５Ａの昇降軸４ａを昇降させ、図３に示すように、可動台２を１点支持構造物Ｄの１点支持用球体１０，１０Ａ又は１０Ｂ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３ｂの長さ方向）の傾きの矯正は、被動ピン３ｂに対応した可動台姿勢制御装置５Ｂの昇降軸４ｂを昇降させ、可動台２を１点支持構造物Ｄの１点支持用球体１０，１０Ａ又は１０Ｂ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５Ａ，５Ｂ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、レーザービーム投射器１２から投射され、最終的に偏向される水平方向の回転レーザービームＬ３による墨出し作業を高精度に行わせることができる。

墨出し装置の外観斜視図である。 墨出し装置内部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。 墨出し装置内部の構成を示す縦断側面図である。 墨出し装置の実施例の一部を示す斜視図である。 墨出し装置の実施例の要部の作用状態を平面的に示す説明図である。 墨出し装置の実施例の内部を示す縦断平面図である。 墨出し装置の実施例の内部を示す斜視図である。

符号の説明

１ 基台部
２ 可動台
３ａ 被動ピン
３ｂ 被動ピン
４ａ 昇降軸
４ｂ 昇降軸
５Ａ 可動台姿勢制御装置
５Ｂ 可動台姿勢制御装置
６ａ 支柱
６ｂ 支柱
７ 大径横貫通孔
７ａ 大径横貫通孔７の下向き内周面
７ｂ 大径横貫通孔７の上向き内周面
８ 横架軸
８ａ 横架軸８の上面
８ｂ 横架軸８の下面
９ 円錐状凹部
１０ １点支持用球状体
１０Ａ １点支持用球状体
１０Ｂ １点支持用球状体
１１ 可動台浮き上がり防止ばね
１２ レーザービーム投射器
１３ プリズム回転台
１４ 偏向プリズム
１６ レーザービーム通路
１７ プリズム回転台を回転駆動するモーター
１８ 電池収納ケース
１９ 電子式水準センサー
２０ 支持フレーム
２１ 被動ピン挟持部
２１ａ 被動ピン挟持部２１の挟持用長孔
２２ 昇降軸４ａ，４ｂを昇降させるためのモーター
２３ 減速歯車列
２４ 付勢手段
２５ 付勢手段
２６ センサー取付台
２７ 調整プリズム
２８ セットねじ
２９ 球状体
３０ 雄ねじ部
３１ 半球状体
３２ 半球状体部
Ｄ １点支持構造物
Ｅ 剛体構造物
Ｌ１ 垂直方向のレーザービーム
Ｌ２ 水平方向のレーザービーム
Ｌ３ 回転レーザービーム

Claims (10)

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、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、基台部の上面直径方向両側位置に一対の支柱が立設固定され、該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軸が横架固定されると共に、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に円錐状凹部が形成され、これに対応する大径横貫通孔の下向き内周面に一点支持用球状体が形成され、該球状体が前記円錐状凹部に点接触して一点支持構造物が形成される共に、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可動台浮き上がり防止ばねが介装され、前記可動台に、垂直方向にレーザービームを投射するレーザービーム投射器が内蔵され、且つ水平方向に回転駆動するプリズム回転台が搭載され、該回転台に前記レーザービーム投射器より投射される垂直方向のレーザービームを水平方向に偏向する偏向プリズムが設置され、前記可動台、前記横架軸、前記一点支持用球状体、及び前記プリズム回転台を夫々同軸状に貫通してレーザービーム投射器から投射される垂直方向のレーザービームが前記偏向プリズムに向かって通過するレーザービーム通路が形成され、しかして、レーザービーム通路を通過した垂直方向のレーザービームは、前記偏向プリズムによって水平方向のレーザービームに偏向され、且つ前記プリズム回転台の回転によって水平面内を周方向に回転変位して回転レーザービームに形成されてなることを特徴とする回転レーザービーム式墨出し装置。
2. 前記可動台に搭載されるプリズム回転台は、該可動台の中央部上方に突設した軸部に軸受によって回転自在に軸架されると共に、回転台の側面より径方向に突設して取り付けられたモーターによってプーリー及びベルトを介して回転駆動されるようになっている請求項１に記載の回転レーザービーム式墨出し装置。
3. 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と、プリズム回転台を回転駆動するモーターとが配置され、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とが配置されてなる請求項１又は２に記載の回転レーザービーム式墨出し装置。
4. 前記可動台姿勢制御装置は、基台部に取り付けられる支持フレームと、該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１〜３の何れかに記載の墨出し装置。
5. 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が設けられてなる請求項１〜４の何れかに記載の回転レーザービーム式墨出し装置。
6. 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１〜５の何れかに記載の回転レーザービーム式墨出し装置。
7. 前記偏向プリズムを通過した水平方向のレーザービームは、当該水平方向のレーザービームの水平度を調整するための調整プリズムが偏向プリズムのレーザービーム投射側に設けられてなる請求項１〜６の何れかに記載の回転レーザービーム式墨出し装置。
8. 前記横架軸の上面に形成された円錐状凹部に点接触して一点支持構造が形成される一点支持用球状体は、可動体にねじ込まれるセットねじと該セットねじに押圧される球状体とからなる請求項１〜７の何れかに記載の回転レーザービーム式墨出し装置。
9. 前記横架軸の上面に形成された円錐状凹部に点接触して一点支持構造が形成される一点支持用球状体は、可動体にねじ込まれる雄ねじ部とこれに一体に形成された半球状体部とからなる請求項１〜７の何れかに記載の回転レーザービーム式墨出し装置。
10. 前記横架軸の上面に形成された円錐状凹部に点接触して一点支持構造が形成される一点支持用球状体は、可動体の下面側に一体形成された半球状体部からなる請求項１〜７の何れかに記載の回転レーザービーム式墨出し装置。

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