JP2009085909A - レーザー墨出し器 - Google Patents

Abstract

【課題】重量の重い大きなバランスウェイトを付加しなくても、各種仕様に対応して光源ユニットホルダの重心位置調整が可能なレーザー墨出し器を得る。
【解決手段】光源ユニットが組み付けられた光源ユニットホルダ１と、光源ユニットホルダ１を揺動可能に支持するジンバル機構２を有する。ジンバル機構２により揺動可能に支持されている光源ユニットホルダ１の揺動支点に対し光源ユニットホルダ１の位置を変えることにより、光源ユニットホルダ１のバランス調整が可能。ジンバル機構２は、ジンバルホルダ４、第１軸２１によって揺動可能に支持された中間揺動体２２、第１軸に対し直交する方向の第２軸２３を有し、第２軸２３を中心にして光源ユニットホルダ１を揺動可能に支持し、第２軸２３に対する光源ユニットホルダ１の支持位置を調整可能とする。
【選択図】図５

Description

本発明は、建築現場などにおいて、壁、天井、床などの投射対象面に墨出し用のレーザーライン光（以下、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、光源ユニットを保持して振り子状に吊り下げられている光源ユニットホルダのバランス調整機構に特徴を有するものである。

半導体レーザーなどのレーザー光源から出射されるレーザー光は拡散光であるため、これをコリメートレンズによって平行光束とし、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、床などの投射対象面に投光して、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ものがレーザー墨出し器である。レーザー墨出し器は、ジンバル機構などの吊り下げ機構によって光源ユニットホルダが常時所定の姿勢を保つように吊り下げられている。上記光源ユニットホルダには、半導体レーザー、コリメートレンズ、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光源ユニットが組み付けられている。光源ユニットホルダ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。また、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ポイントを投射することができる鉛直ポインター機能、あるいは設置したレーザー墨出し器の直下の床面に光ポイントを投射することができる地墨投射機能を備えたものもある。

レーザー墨出し器の光源ユニットホルダは、上記のように常時所定の姿勢をとることができるようにバランスが調整されていなければならない。光源ユニットホルダのバランスが崩れると、上記輝線が鉛直方向または水平方向に精度よく投射されず、上記鉛直ポインター機能、あるいは地墨投射機能を備えたものにおいては、鉛直ポイントあるいは地墨といわれる輝点が位置精度よく投射されないからである。上記光源ユニットホルダのバランスを調整するということは、光源ユニットホルダの重心位置が前後左右の所定の位置に存在するように調整することである。

従来一般のレーザー墨出し器においては、光源ユニットホルダに、調整用のバランスウェイトを移動用ねじ沿って前後方向と左右方向の２方向に移動可能に取り付け、これらのバランスウェイトの前後左右位置を調整して光源ユニットホルダの重心位置を調整するようになっている。

しかし、従来一般のレーザー墨出し器におけるバランス調整機構によれば、バランスウェイトをその移動用ねじにより光源ユニットホルダの外周面から外方に突出させて設ける必要があり、かつ、互いに直交する２軸方向に設ける必要があるため、バランス調整機構が嵩張り、レーザー墨出し器全体が大型化する難点があった。

そこで、本発明者は、重心位置が偏った偏心ウェイトを光源ユニットホルダの外周に回転可能に嵌合し、光源ユニットホルダの外周に沿って偏心ウェイトを回転させることにより光源ユニットホルダのバランスを調整するようにしたレーザー墨出し器のバランス調整機構を提案した（特許文献１参照）。

また、光源ユニットホルダの重量バランスをあらかじめ一方向に片寄せておき、この片寄ったバランスを調整するバランス調整機構を設け、このバランス調整機構をジンバル機構などによる揺動軸よりも上方に設けたレーザー墨出し器におけるバランス調整機構も提案されている（特許文献２参照）。

特開２０００−２７１８８３号公報 特開２０００−１０８０５７号公報

特許文献１、特許文献２に記載されているレーザー墨出し器によれば、バランスウェイトをその移動用ねじにより光源ユニットホルダの外周面から外方に突出させる必要がないため、バランス調整機構の小型化を図り、もって、レーザー墨出し器全体の小型化を図ることができる。

ところで、レーザー墨出し器は、仕様によって鉛直方向の輝線のみを投射するもの、水平方向の輝線のみを投光するもの、鉛直方向および水平方向の輝線を投光するもの、鉛直方向または水平方向の輝線を投光するに当たり複数の光源ユニットを用いて広範囲に輝線を投光するものなどさまざまのものがある。したがって、各仕様によって光源ユニットの数および光源ユニットホルダへの取り付け位置が異なり、光源ユニットホルダの重心位置も仕様によって異なる。一方、レーザー墨出し器のメーカーにおいては、レーザー墨出し器の基本設計は共通にし、仕様に応じて光源ユニットの数および光源ユニットホルダへの取り付け位置を異ならせるようにしてコストの低減を図っており、かかる設計思想のものにおいては、仕様によって光源ユニットホルダの重心位置が大きくずれることがある。

このように、光源ユニットホルダの重心位置が大きくずれるものに、特許文献１，２記載のバランス調整機構を含む従来のバランス調整機構を適用すると、バランスウェイトの重量を大きくする必要があり、バランス調整機構およびこれを用いたレーザー墨出し器が大型化する難点がある。加えて、バランスウェイトを含む光源ユニットホルダの重量が重くなり、ジンバル機構などの揺動軸にかかる荷重が大きくなって揺動軸の機械的な抵抗が増大し、光源ユニットホルダの静止位置がばらつく難点もある。

本発明は、このような従来のレーザー墨出し器の問題点に鑑み、重量の重い大きなバランスウェイトを付加しなくても、各種仕様に対応して光源ユニットホルダの重心位置調整を可能にし、もって、バランス調整機構およびレーザー墨出し器の小型化が可能で、光源ユニットホルダの揺動軸にかかる荷重を軽減す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。

本発明は、レーザー光を放射する光源ユニットが組み付けられた光源ユニットホルダと、この光源ユニットホルダ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、ジンバル機構により揺動可能に支持されている光源ユニットホルダの上記揺動支点に対し光源ユニットホルダの位置を変えることにより、光源ユニットホルダのバランスを調整可能としたことを最も主要な特徴とする。

上記ジンバル機構は、レーザー墨出し器のベースと実質一体のジンバルホルダと、このジンバルホルダに設けられた水平方向の第１軸によって揺動可能に支持された中間揺動体と、この中間揺動体によって水平方向に支持されるとともに上記第１軸に対し直交する方向の第２軸を有してなり、この第２軸を中心にして光源ユニットホルダを揺動可能に支持した構成にするとよい。第２軸に対する光源ユニットホルダの支持位置を調整可能とすることにより、第１軸を揺動中心とした光源ユニットホルダのバランスを調整可能とすることができる。

ジンバル機構と光源ユニットホルダの間に連結部材を介在させ、連結部材と光源ユニットホルダは、第１軸を揺動中心とした光源ユニットホルダのバランスを調整可能とするために第２軸に直交する方向に相対位置調整可能に連結するとよい。

ジンバル機構による揺動支点に対し、光源ユニットホルダの位置を変えることにより、光源ユニットホルダのバランスを調整可能としたため、バランスウェイトによる光源ユニットホルダのバランス調整を不要にし、またはバランスウェイトによるバランス調整が必要であるとしても軽量で小型のバランスウェイトで足り、バランス調整機構の大型化、さらにはレーザー墨出し器の大型化を回避することができる。

以下、本発明にかかるレーザー墨出し器の実施例について図面を参照しながら説明する。
図面はいずれもジンバル機構と、このジンバル機構によって支持されている光源ユニットホルダの構成部分を示しており、レーザー墨出し器のベースおよびこれと一体の支持体、例えば支柱あるいはこれに類する支持体の類の描写は省略されている。図１乃至図５において、符号１は光源ユニットホルダを、２はジンバル機構をそれぞれ示している。ジンバル機構２は長方形の枠型のジンバルホルダ４によって保持されている。ジンバルホルダ４の四隅部分からはジンバル支持脚３が外方に向かって伸び出ていて、各ジンバル支持脚３が図示されないレーザー墨出し器のベースと一体の部材例えば支柱のような支持体に結合されることによりジンバルホルダ４が上記ベースと実質的に一体に支持されている。

ジンバルホルダ４内には平面形状が正方形の枠型の中間揺動体２２が配置されている。ジンバルホルダ４の長手方向の両側壁を貫いて設けられた２本の第１軸２１の各一端部が中間揺動体２２の側壁に形成された軸孔に嵌まっている。２本の第１軸２１は水平方向の共通の中心軸線上にあり、中間揺動体２２は第１軸２１を中心に揺動可能に支持されている。中間揺動体２２には、第１軸２１の中心軸線方向に直交する方向の第２軸２３が中間揺動体２２を貫通して取り付けられている。第２軸２３の中心軸線は第１軸２１の中心軸線と交わるとともに、第２軸２３の中心軸線を含む水平面と第１軸２１の中心軸線を含む水平面は同一面となっている。中間揺動体２２の両端面から突出している第２軸２３の両端はジンバルホルダ４内にあり、第２軸２３の両端部には、光源ユニットホルダ１の上端に結合された連結部材５の上端の軸受部５１の軸受孔が嵌められている。連結部材５の上端部は二股に分かれ、この二股の上端部が軸受部５１となっていて、連結部材５およびこれと一体の光源ユニットホルダ１が第２軸２３を中心に揺動可能に吊り下げられている。

上記ジンバルホルダ４、第１軸２１、中間揺動体２２、第２軸２３によってジンバル機構２が構成されている。光源ユニットホルダ１は、中間揺動体２２、第２軸２３とともに第１軸２１を中心にして一垂直面内において揺動可能であるとともに、第２軸２３を中心にして上記一垂直面内に直交する方向の他の垂直面内においても揺動可能である。よって、光源ユニットホルダ１は、第１軸２１の中心軸線と第２軸２３の中心軸線が交わる点を揺動支点としてあらゆる方向に揺動可能となっている。なお、図示の実施例では、第１軸２１の中心軸線と第２軸２３の中心軸線が１点で交わる構成になっているが、第１軸２１の中心軸線と第２軸２３の中心軸線が上下にずれていて、光源ユニットホルダの揺動支点が２箇所にあっても差し支えない。

ジンバルホルダ４には２本の第１軸２１をそれぞれ所定位置で固定するための固定ねじ５５がジンバルホルダ４の上面側からねじ込まれている。また、光源ユニットホルダ１と一体の対をなす軸受部５１にはそれぞれ第２軸２３を所定位置で固定するための固定ねじ５６が上記軸受部５１の上面側からねじ込まれている。

図４、図５に示すように、上記第２軸２３の上記軸受部５１との嵌合部には雄ねじが形成され、この雄ねじは上記軸受部５１に形成されている雌ねじにねじ込まれている。したがって、第２軸２３は、上記軸受部５１に対するねじ込み位置を調整することにより、軸受部５１との相対位置関係を調整することができる。この相対位置関係は第２軸２３の軸方向の相対位置関係であって、調整後の上記相対位置関係は固定ねじ５６を締め付けることによって維持されるようになっている。上記軸受部５１に対する第２軸２３のねじ込み位置を調整しても、中間揺動体２２の位置は変動しない。中間揺動体２２は、第２軸２３に対し直交する方向の第１軸２１によってジンバルホルダ４に揺動可能に指示されているからである。したがって、上記のように第２軸２３と上記軸受部５１との相対位置関係を調整することにより、連結部材５と一体の光源ユニットホルダ１が第２軸２３方向に移動し、第１軸２１を揺動中心とする光源ユニットホルダ１の重心位置が変動する。換言すれば、第１軸２１を揺動中心とする光源ユニットホルダ１のバランス調整が可能になる。

第２軸２３の調整は、ドライバによって行うことが可能であり、第２軸２３の端面に対向するジンバルホルダ４の側壁に、ドライバを挿入するための孔４１が形成されている。図示の実施例では、第２軸２３の両端部に、上記軸受部５１にねじ込むための雄ねじが形成され、一対の上記軸受部５１にそれぞれ雌ねじが形成されているが、第２軸２３の一端部と片方の軸受部５１にのみ、互いに嵌り合う雄ねじと雌ねじが形成されていてもよい。

前述のように、光源ユニットホルダ１の上端部に連結部材５が連結され、この連結部材５の介在のもとに光源ユニットホルダ１がジンバル機構２によって揺動可能に吊り下げられている。光源ユニットホルダ１と連結部材５との連結部は、第２軸２３を揺動中心とした光源ユニットホルダ１のバランスを調整可能とするために第２軸２３に直交する方向に相対位置調整可能となっている。図６、図７はこのバランス調整機構の例を示している。

図６、図７において、光源ユニットホルダ１の上端近くには顎状の段部が形成されていて、この段部には第２軸２３に直交する方向、したがって第１軸２１と平行な方向に長孔１２（図７参照）が形成されている。この長孔１２は上記段部を上下方向に貫通して形成されていて、長孔１２には上方から連結部材５の下端部が挿入されている。連結部材５の下端部には雌ねじが形成されていて、この雌ねじに、光源ユニットホルダ１の上記顎部の下面側から固定ねじ５３がねじ込まれている。ただし、固定ねじ５３の頭部と上記顎部の下面との間にワッシャ状の固定板５４が介在している。固定ねじ５３を連結部材５の下端部にねじ込むと、上記固定板５４と連結板５の適宜の係合部との間に光源ユニットホルダ１の上端部が狭持され、光源ユニットホルダ１と連結板５が実質一体に連結されるように構成されている。

連結部材５の下端部の横幅よりも上記長孔１２は横方向（図７において左右方向）に長くなっていて、長孔１２と連結部材５の下端部との左右方向の空間的な余裕の範囲内で、連結部材５と光源ユニットホルダ１を第２軸２１と平行な方向に相対移動させることが可能となっている。この相対位置関係を調整するために、光源ユニットホルダ１には上記顎部の上方両側方において一対の調整ねじ６が水平方向に、かつ、相対向する向きにねじ込まれていて、これらの調整ねじ６の先端が連結部材６の両側面に当接するように構成されている。

光源ユニットホルダ１には、ジンバル機構２の下側において鉛直方向の輝線を投射するための鉛直投射用光源ユニット７が取り付けられ、さらにその下方において水平方向の輝線を投射するための水平投射用光源ユニット８が取り付けられている。これらの光源ユニット７，８はいずれも、光源としての半導体レーザーと、半導体レーザーから射出される発散光を平行光束にするコリメートレンズと、平行光束を一方向にのみ拡散するロッドレンズを備えている。鉛直投射用光源ユニット７はロッドレンズが中心軸線を水平方向にして配置され、水平投射用光源ユニット８はロッドレンズが中心軸線を鉛直方向にして配置されている。図示の実施例では、光源ユニットホルダ１の一側面にのみ鉛直投射用光源ユニット７と水平投射用光源ユニット８が取り付けられている。

以上説明した実施例によれば、ジンバル機構２の第２軸２３による光源ユニットホルダ１の相対位置と、連結部材５に対する光源ユニットホルダの連結位置を調整することにより、光源ユニットホルダ１のバランス、すなわち、光源ユニットホルダ１のジンバル機構２による揺動支点から見た上記光源ユニットホルダ１の重心位置を調整することができる。図示の例では、上記二つの光源ユニット７，８が上記第２軸２３の一端側にのみ取り付けられていて、光源ユニットホルダ１の重心位置が上記第２軸２３の一端側に片寄っている。そこで、図４、図５に示すように、第２軸２３を回転させ、第２軸２３による連結部材５１の支持位置を移動させ、第１軸２１に対する光源ユニットホルダ１の重心位置を調整してバランスをとり、光源ユニットホルダ１が所定の姿勢をとるように調整する。これを図５に従って説明すると、図５において光源ユニットホルダ１の左側に二つの光源ユニット７，８が配置されていて、ジンバル機構２による光源ユニットホルダ１の重心位置が左側に片寄っている。そこで、第２軸２３を回転させて第２軸２３による連結部材５の軸受部５１の支持部を右側に移動させ、光源ユニットホルダ１の重心位置が第１軸２１による光源ユニットホルダ１の揺動支持点の真下に位置するように調整する。

次に、第２軸２３に直交する方向すなわち第１軸２１と平行な方向での光源ユニットホルダ１のバランス調整は、光源ユニットホルダ１と連結部材５の相対位置を調整することによって行う。この調整手順を図６乃至図８を参照しながら説明する。調整を行うにはまず固定ねじ５３を緩める。図８に示すように、連結部材５に対して光源ユニットホルダ１を左側に片寄らせようとする場合は、左右一対の調整ねじ６のうち右側の調整ねじ６を光源ユニットホルダ１に対して緩め（後退させ）、次に左側の調整ねじ６をねじ込む。連結部材５に対して光源ユニットホルダ１はその長孔１２の範囲内で左側に相対移動する。光源ユニットホルダ１の重心位置が第２軸２３による光源ユニットホルダ１の揺動支持点の真下に位置するように調整し、この位置で固定ねじ５３を締め付け、また、右側の調整ねじ６を締め付ける。

以上のようにして、光源ユニットホルダ１は、ジンバル機構２の揺動支点に対し光源ユニットホルダ１の位置を変えることにより、光源ユニットホルダ１の一揺動平面内でのバランス調整と上記揺動平面に対し直交する方向の揺動平面内でのバランス調整を行うことができる。このようなバランス調整によれば、従来のバランス調整のようなバランスウェイトを用いる必要はないから、調整機構の大型化、さらにはレーザー墨出し器の大型化を回避することができる。仮に、バランスウェイトを用いて微調整するとしても、バランスウェイトの量は微少量でよいから、調整機構の大型化、レーザー墨出し器の大型化を回避することができる。

既に述べたように、レーザー墨出し器の仕様によっては、鉛直投射用光源ユニット７と水平投射用光源ユニット８の有無、それらの個数、配置位置など各種の組み合わせがある。コスト削減のために、光源ユニットホルダ１の基本構成は共通とし、これに上記各種の仕様に対応して光源ユニットを取り付けるようにしたものがある。かかる構成のレーザー墨出し器によれば、仕様によって光源ユニットホルダ１の重心位置が異なるので、仕様に応じたバランス調整を行う必要がある。本発明かかる上記実施例によれば、上記のような各種仕様に応じて互いに直交する方向のバランス調整を行うだけでよいので、各種仕様に対応したバランス調整が容易であるとともに、バランス調整機構の小型化、レーザー墨出し器の小型化を図ることができる。

本発明にかかるレーザー墨出し器の実施例の要部を斜め上方から見た斜視図である。 上記実施例の要部に光源ユニットを組み込んだ態様を斜め上方から見た斜視図である。 上記実施例の要部を斜め下方から見た斜視図である。 上記実施例の要部を示す一部断面平面図である。 上記実施例の要部を示す一部断面側面図である。 上記実施例の要部を示す正面図である。 上記実施例の要部を示す一部断面正面図である。 上記実施例の要部の調整態様の一例を示す一部断面正面図である。

符号の説明

１ 光源ユニットホルダ
２ ジンバル機構
３ ジンバル支持脚
４ ジンバルホルダ
５ 連結部材
６ 調整ねじ
７ 鉛直投射用光源ユニット
８ 水平投射用光源ユニット
９ 地墨投射用光源ユニット
２１ 第１軸
２２ 中間揺動体
２３ 第２軸
４１ 孔
５１ 軸受部
５３ 固定ねじ
５４ 固定板

Claims (6)

1. レーザー光を放射する光源ユニットが組み付けられた光源ユニットホルダと、この光源ユニットホルダ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、
   ジンバル機構により揺動可能に支持されている光源ユニットホルダの上記揺動支点に対し光源ユニットホルダの位置を変えることにより、光源ユニットホルダのバランスを調整可能としたことを特徴とするレーザー墨出し器。
2. ジンバル機構は、レーザー墨出し器のベースと実質一体のジンバルホルダと、このジンバルホルダに設けられた水平方向の第１軸によって揺動可能に支持された中間揺動体と、この中間揺動体によって水平方向に支持されるとともに上記第１軸に対し直交する方向の第２軸を有してなり、この第２軸を中心にして光源ユニットホルダを揺動可能に支持している請求項１記載のレーザー墨出し器。
3. 第２軸に対する光源ユニットホルダの支持位置を調整することにより、第１軸を揺動中心とした光源ユニットホルダのバランスを調整可能とした請求項１記載のレーザー墨出し器。
4. ジンバル機構と光源ユニットホルダの間に連結部材が介在し、第２軸は中間揺動体を貫通して設けられるとともに両端部が上記連結部材を貫通し、第２軸の少なくとも一端部は上記連結部材に対し相対位置調整可能にねじ込まれている請求項３記載のレーザー墨出し器。
5. 連結部材と光源ユニットホルダは、第２軸を揺動中心とした光源ユニットホルダのバランスを調整可能とするために第２軸に直交する方向に相対位置調整可能に連結されている請求項４記載のレーザー墨出し器。
6. ジンバルホルダは、一直線をなす２個の第１軸により第２軸方向への移動不可能にかつ第１軸を中心に揺動可能に支持されている請求項２記載のレーザー墨出し器。

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