JP2009186342A - 衝撃吸収三脚およびこの三脚を備えたレーザー墨出し器 - Google Patents

Abstract

【課題】三脚部分に緩衝材を備えながら、レーザー墨出し器などの機器本体に加わる外力の変動による機器本体の姿勢の変動、弾性体の疲労がほとんどなく、弾性体の交換が不要な衝撃吸収三脚およびこの三脚を備えたレーザー墨出し器を得る。
【解決手段】機器本体が取り付けられる三脚ベース３と、三脚ベース３に水平方向の軸８を中心に回転可能に結合された３個の三脚アーム５と、各三脚アーム５に取り付けられ三脚アーム５および三脚ベース３を介して機器本体を所定の姿勢で支持する脚６と、脚６に脚６を押し上げる向きの力が加わったときの各三脚アーム５の回転の向きに対し逆向きに付勢する付勢部材９と、を備え、三脚アーム５は、三脚ベース３に当接することにより付勢力による三脚アーム５の回転を規制する回転規制部５３を有している。
【選択図】図１

Description

本発明は、高精度に加工された部品からなりかつ精度よく調整された内部機構を備えた精密機器などに好適な、衝撃吸収三脚およびこの三脚を備えたレーザー墨出し器に関するものである。

高精度に加工された部品からなりかつ精度よく調整された内部機構を備えた精密機器の例として、レーザー墨出し器がある。レーザー墨出し器は、建築現場などにおいて、柱や壁などの対象物の鉛直度や水平度の基準となる鉛直ライン光あるいは水平ライン光を投射する機器である。レーザー墨出し器は、光源ユニットホルダーを、ジンバル機構あるいはジャイロ機構といわれる機構（以下、これらを総称して「ジンバル機構」という）によって常に鉛直方向の姿勢をとることができるように振り子状に吊り下げ、上記光源ユニットホルダーで半導体レーザーを含む光源ユニットを支持している。光源ユニットは、光源としての半導体レーザーと、半導体レーザーから放射される発散光を平行光束に変換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有する。上記平行光束は、これをロッドレンズにその中心軸線に直交する方向から入射することにより、ロッドレンズで屈折されて上記中心軸線に直交する方向にのみ扇形に拡散される。この拡散光を建物の壁面、天井面、床面などの投射対象面に照射することにより、光による直線状のラインを描くことができる。そこで、上記光源ユニットをそのロッドレンズの中心軸線が水平になるように上記光源ユニットホルダーに取り付けると、鉛直方向のライン光を照射することができる。また、上記光源ユニットをそのロッドレンズの中心軸線が鉛直になるように上記光源ユニットホルダーに取り付けると、水平方向のライン光を投射することができる。

レーザー墨出し器は、鉛直方向あるいは水平方向のライン光を精度よく投射する必要があり、そのためには、ジンバル機構の摩擦抵抗ができるだけ小さく、光源ユニットホルダーが常に所定の鉛直方向の姿勢を保つものであることが望まれる。そこで、ジンバル機構の軸受け部分は、一般的にはボールベアリングとこれによって回転自在に支持される軸を主体として構成される。ところが、レーザー墨出し器のジンバル機構に用いられるボールベアリングは、できるだけ摩擦抵抗の小さいものが選定されているため、機械的強度が小さく耐衝撃性に難点がある。したがって、レーザー墨出し器を使用中に誤って例えば１０ｃｍ程度の高さから取り落としただけでも、あるいはレーザー墨出し器が転倒しただけでも、ベアリング部が衝撃力によって損傷を受け、摩擦抵抗が大きくなって、投射されるライン光の精度が劣化するという問題点がある。

かかる問題点を抱えているレーザー墨出し器であるにもかかわらず、建築現場などで電動工具類と同様の感覚で用いられるため、ユーザーの取り扱いは乱暴で、落下や転倒を原因とする故障が多く、レーザー墨出し器メーカーへの修理依頼が絶えない。レーザー墨出し器は精密機器の類に属しているため、上記のような修理のほとんどは分解して修理することになり、修理後は再度組み立てて、調整を行なう必要があり、修理コストが高くなる。落下や転倒による損傷を少しでも減らすことができれば、レーザー墨出し器のユーザーにとって望ましいことである。そこで、以下に述べる特許文献１〜４に記載されているように、レーザー墨出し器における耐衝撃構造ないしは緩衝構造が各種提案されている。

特許文献１に記載されているレーザー墨出し器は、不使用時に光源ユニットホルダーが揺動しないようにロックするロック機構を工夫したもので、光源ユニットホルダーの下端外周を包み込むすり鉢状の受け部を有するロック部材と、ロック部材を上下動させロック部材が上方に移動したとき上記受け部を光源ユニットホルダーの下端外周に当てて光源ユニットホルダーの左右上下動を止めるロック部材移動機構を有している。ロック部材移動機構は弾性体を有していて、この弾性体の介在のもとにロック部材を上下動させるようになっている。

特許文献２に記載されているレーザー墨出し器は、揺動体に二つの保持片を有する弾性体を設け、上記二つの保持片間に、これら保持片を拡開するようにしてレーザー発光装置すなわちレーザー光源を装着してなるものである。特許文献２記載の発明は、耐衝撃性を与えることを直接の目的とするものではないが、レーザー光源に対しては、弾性体からなる二つの保持片が緩衝部材として機能し、レーザー光源を衝撃から保護する効果がある。

特許文献３に記載されているレーザー墨出し器は、光源ユニットホルダーを揺動自在に吊り下げるジャイロ（ジンバル機構に相当する）採りつけ台に緩衝機構を組み込んだものである。ジャイロ取り付け台は、上端部および下端部が横方向に直角に折り曲げられることにより上部取り付け面および下部取り付け面が形成された左右の側板と、左右の側版の上部間をつなぐ天板と、左右の側版の各上部と天板の各端部との間に介在するクッション部材からなり、上記天板にジャイロを配置してなるものである。

特許文献４に記載されているレーザー墨出し器は、支持台、ジンバル機構、このジンバル機構を介して上記支持台に支持された光源ユニットホルダー、この光源ユニットホルダーに取り付けられた光源ユニット、これらの主要構成部を覆う筐体を有し、上記支持台と筐体との間にダンピング部材を介在させていることを特徴とするものである。

特開２００１−３２４３２５号公報 特開２０００−１９３４５５号公報 特開２００６−１１３０３３号公報 特開２００５−３００４０６号公報

しかしながら、特許文献１記載の発明は、不使用時に光源ユニットホルダーががたつくのを防止するロック部材に弾性体を使用して衝撃を和らげるようにしたもので、ロックが解除されている使用時に衝撃が加わった場合の緩衝に対する対策は考慮されていない。
特許文献２記載の発明は、レーザー光源の緩衝効果はあるが、ジンバル機構、光源ユニットホルダー、光源ユニットを含むレーザー墨出し器の主要構成部を緩衝するという技術思想はない。
特許文献３記載の発明は、ジャイロ取り付け台を構成する天板を、クッション部材を介して取り付け、上記天板にジャイロを取り付けたもので、レーザー墨出し器の主要構成部を緩衝することができるという効果はある。しかし、クッション部材を介してジャイロ取り付け台を取り付けるという構成のみでは、レーザー墨出し器が落下したときの緩衝効果を十分に発揮することはできない。

特許文献４記載の発明は、支持台と筐体との間にダンピング部材が介在していることにより、ある程度の緩衝効果を期待できる。また、ベースと支持台を、ダンパーを主体とする衝撃遮断構造によって結合することによって上下方向からの衝撃に対する緩衝効果を期待できる。しかし、特許文献４に記載されている耐衝撃構造のみでは、十分な緩衝効果を得ることができず、特許文献４記載の耐衝撃構造以外に、あるいは特許文献４記載の耐衝撃構造と併せて、さらに有効な耐衝撃構造乃至は緩衝構造の実現が期待されている。

このような従来のレーザー墨出し器の問題点を解消すべく、本出願人は、ジンバル機構、このジンバル機構によって揺動自在に吊り下げられている光源ユニットホルダー、この光源ユニットホルダーに取り付けられていて投射ライン光を出射する光源ユニットを収容した本体ケースと、本体ケースを支持するベースと、ベースの底部に設けられていてベースを支える複数の脚と、を備えたレーザー墨出し器であって、上記ベースと上記各脚とが上下方向の衝撃が加わったときに撓む弾性体を介して結合されていることを特徴とするレーザー墨出し器について先に出願した（特許２００７−１１４６７２参照）。

上記出願にかかるレーザー墨出し器によれば、墨出し器を取り落としたとき、三脚から加わる衝撃力が弾性体によって吸収され、墨出し器本体に伝わる衝撃力が緩和されるため、ジンバル機構の受けるダメージが小さく、精度不良による修理や再調整の頻度を低減することができる。
しかし、上記出願にかかるレーザー墨出し器は、三脚が弾性体を介してレーザー墨出し器本体の荷重を支持しているため、弾性体の圧縮力とレーザー墨出し器本体の荷重とがバランスする位置でレーザー墨出し器本体の姿勢が定まることになる。したがって、外力が加わるたびに弾性体が伸縮するため、弾性体が早く疲労し、弾性体の交換が必要になる。また、緩衝効果を高めようとして弾性体を柔らかくすると、外力が加わったときレーザー墨出し器本体の姿勢が変わる。レーザー墨出し器本体の姿勢が変わっても、ジンバル機構を介して吊り下げられている光源ユニットホルダーは所定の垂下姿勢をとろうとするが、ジンバル機構の摩擦抵抗によって光源ユニットホルダーが微妙に揺れ、レーザーライン位置が安定しなくなる難点がある。

本発明は、前記従来のレーザー墨出し器および上記出願に係るレーザー墨出し器に見られる問題点を解消するために考えられたもので、三脚部分に緩衝材を備えながら、レーザー墨出し器などの機器本体に加わる外力の変動による機器本体の姿勢の変動がなく、さらに、弾性体の疲労がほとんどなく、弾性体の交換が不要な衝撃吸収三脚およびこの三脚を備えた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、機器本体を所定の姿勢で支持する衝撃吸収三脚であって、機器本体が取り付けられる三脚ベースと、この三脚ベースに水平方向の軸を中心に回転可能に結合された3個の三脚アームと、この各三脚アームに取り付けられ三脚アームおよび三脚ベースを介して機器本体を所定の姿勢で支持する脚と、この脚にこの脚を押し上げる向きの力が加わったときの上記各三脚アームの回転の向きに対し逆向きに付勢する付勢部材と、を備え、上記三脚アームは、上記三脚ベースに当接することにより上記付勢力による三脚アームの回転を規制する回転規制部を有していることを最も主要な特徴とする。

各三脚アームは樹脂製の弾性リングによって一体に結合されていて、上記弾性リングは三脚アームが付勢力に抗して回転するとき変形して三脚から機器本体へ伝わる衝撃力を吸収する緩衝部材として機能するようにするとよい。

本発明はまた、上記機器本体がレーザー墨出し器本体であって、レーザー墨出し器本体は衝撃吸収三脚を備え、衝撃吸収三脚は上記の特徴を有する衝撃吸収三脚であることを特徴とする。

三脚によって機器本体を所定の姿勢で設置すると、機器本体の荷重が三脚ベースと各三脚アームを介して各脚にかかる。各三脚アームは三脚ベースに対して水平方向の軸を中心に回転可能に結合されているが、付勢部材の付勢力により各三脚アームの回転規制部が三脚ベースに当接した状態で、機器本体側の重力による荷重を受け止め、機器本体を所定の姿勢で支持する。
機器の落下などによって脚側からこれを突き上げる向きの衝撃力が加わると、その脚が取り付けられている三脚アームが付勢部材による付勢力に抗して回転し、付勢手段を付勢することで三脚ベースおよび機器本体に伝達される衝撃力が軽減される。脚側からこれを突き上げる向きの外力が加わらない限り、付勢部材は変形しないから、付勢部材の弾性疲労が軽減され、付勢部材の弾性疲労による交換を不要にすることができる。

各三脚アームを樹脂製の弾性リングによって一体に結合し、上記弾性リングに、三脚アームが付勢力に抗して回転するとき変形して三脚から機器本体へ伝わる衝撃力を吸収する緩衝部材としての機能を持たせておけば、脚側から加わる衝撃力をより効果的に吸収することができる。

以下、本発明にかかる衝撃吸収三脚およびこの三脚を備えたレーザー墨出し器の実施例を、図を用いて説明する。
本発明にかかる衝撃吸収三脚は、外部から衝撃力が加わることによって内部機構がダメージを受け、動作精度が低下するおそれのある精密機器、その他の機器一般に適用可能であるが、図示の実施例はレーザー墨出し器に適用した例である。

図１において、レーザー墨出し器本体１はその下端が三脚２の上に載せられて三脚２に結合されている。一般的に、三脚２に対してレーザー墨出し器本体１は水平面内で回転可能に結合されるが、レーザー墨出し器本体１の回転機構は本発明の要旨と関係がないから説明は省略する。三脚２は、図２、図３などに示すように、大きく分けて三脚ベース３と三脚保持ユニット４からなる。

図２、図３に示すように、三脚ベース３は、合成樹脂などを一体成形することにより円形の皿状に形成されていて、その底面の３箇所に軸受部３１が下方に突出して、また、三脚ベース３の周方向に等間隔で一体成形されている。各軸受部３１には、三脚ベース３の円形の外周に対する接線と平行に軸孔３２が水平方向に形成されている。各軸受部３１と後述の軸８によって三脚保持ユニット４が連結されている。

三脚保持ユニット４は、図３乃至図６に示すように、３個の三脚アーム５と弾性リング７とが一体化された部材である。弾性リング７は、弾性を有する樹脂、例えばエラストマーによる成形品で、図示の実施例では、弾性リング７の成形時に３個の三脚アーム５を一体にインサート成形することにより三脚保持ユニット４が製作されている。３個の三脚アーム５はそれぞれ弾性リング７の下面側において弾性リング７を半径方向に横切って一体に設けられている。各三脚アーム５は、弾性リング７を撓ませながら変位することができ、弾性リング７の弾性力で原位置に復帰することができる。

各三脚アーム５は、弾性リング７の内周側に位置する一端部が二股状に形成された軸受部５１となっていて、これらの軸受部５１を水平方向に貫いて軸孔５２が形成されている。各三脚アーム５の軸受部５１はそれぞれ三脚ベース３の軸受部３１を挟み込むことができ、各三脚アーム５の軸受部５１が三脚ベース３の軸受部３１を挟み込んだ位置において双方の軸孔３２，５２が連通し、連通した軸孔３２，５２に円柱形状の軸８が挿入されている。軸８は例えばその両端部が三脚アーム５の軸受部５１に圧入され、三脚ベース３側の軸孔３２に対しては軸８が相対回転可能に嵌まっている。このように、３本の軸８の介在のもとに三脚保持ユニット４が三脚ベース３に連結され、各三脚アーム５は軸８を中心に垂直面内において（垂直面を描きながら）回転することができる。

図６に示すように、各三脚アーム５の軸受部５１の三脚ベース３との対向面は、三脚ベース３の底面との当接面となっていて、三脚アーム５の一方向への回転を規制する回転規制部５３となっている。上記のように軸８で三脚保持ユニット４を三脚ベース３に連結する前に、各三脚アーム５と三脚ベース３との間には付勢部材としてのコイルばね９（図１、図２参照）が介在させられる。図６に示すように、エラストマーなどの樹脂による一体成形品である弾性リング７には、各三脚アーム５に対応して部分円筒形状の穴からなる付勢部材配置部３３が形成されていて、これらの付勢部材配置部３３にコイルばね９が配置されている。各コイルばね９は、それぞれのコイルばね９に対応する三脚アーム５を押し下げる向きに付勢し、もって、各三脚アーム５は軸８を中心にして弾性リング７よりも外側の他端部が円弧を描きながら下方に向かって回転するように付勢されている。各三脚アーム５の他端部下面側には、脚６がその下端部が外側に向かって僅かに傾斜した姿勢で取り付けられている。

三脚保持ユニット４の各三脚アーム５は、コイルばね９により各図に示すようなほぼ水平方向の姿勢から軸８を中心にして下方に向かって回転するように付勢されているが、それぞれの回転規制部５３が三脚ベース３の底面に当接することにより回転が規制されている。各三脚アーム５の三脚ベース３との結合側を平面方向から見たときの軸８と回転規制部５３の位置関係は互いにずれていて、軸８を挟んで回転規制部５３の反対側は、軸８を中心とする同心円弧面に形成された回転許容面５４となっている。ただし、回転許容面５４は上記のような円弧面である必要はなく、三脚アーム５が付勢力に抗して回転するとき、三脚ベース３の底面に当接しないような形に形成されていればよい。各三脚アーム５の回転許容面５４は、三脚アーム５にコイルばね９による付勢力に抗して回転力が加わったとき、三脚アーム５の回転を許容するために形成されている。

以上説明した実施例にかかる衝撃吸収三脚２にレーザー墨出し器本体１を載せて結合し、所定の姿勢で設置したとする。墨出し器本体１の重力による荷重が軸８およびコイルばね９を介して各三脚アーム５にかかり、各三脚アーム５をコイルばね９の付勢力に抗して軸８を中心に回転させようとする力が働く。しかし、この墨出し器本体１の荷重による三脚アーム５の回転力よりも、コイルばね９の付勢力による三脚アーム５の回転力が大きくなるように、コイルばね９の付勢力が設定されている。したがって、重力以外に外力が加わらない通常の使用態様では、三脚ベース３に対する各三脚アーム５の回転位置は、回転規制部５３が三脚ベース３の底面に当接した状態で安定に保持され、墨出し器本体がふらつきことはない。また、コイルばね９が頻繁に伸縮することはないから、コイルばね９の弾性疲労による交換の必要性がなくなる。

上記のようにしてレーザー墨出し器を使用しているときに、墨出し器を取り落とし、あるいは転倒するなどして、墨出し器本体１を上から三脚２に向かって押し付ける向きの衝撃力、あるいは、それぞれの三脚アーム５に取り付けられている脚６を下方から押し上げる向きの衝撃力が加わったとする。これらの衝撃力によって、三脚アーム５は、コイルばね９の付勢力に抗して、したがって三脚アーム５はほぼ水平方向の姿勢から軸８を中心に上方に向かって円弧を描きながら回転する。換言すれば、付勢部材としてのコイルばね９は、脚６を押し上げる向きの力が加わったときの三脚アーム５の回転の向きに対し逆向きに三脚アーム５を付勢している。上記付勢力に抗した三脚アーム５の回転は、三脚アーム５の一端部に円弧状の回転許容面５４が形成されていることによって許容される。上記三脚アーム５の回転によりコイルばね９が付勢され、衝撃力がコイルばね９によって吸収され、墨出し器本体１に伝わる衝撃力が軽減される。さらに、コイルばね９の付勢力に抗して三脚アーム５が回転するとき、弾性リング７が撓み、これによっても衝撃力が吸収され、墨出し器本体１に伝わる衝撃力が軽減される。したがって、弾性リング７はコイルばね９とともに緩衝部材として機能する。衝撃力がなくなると、各三脚アーム５はコイルばね９の付勢力により、また、弾性リング７の復元力により原位置に復帰する。

以上説明した実施例にかかる衝撃吸収三脚は、レーザー墨出し器に適用されるものとして構成されていたが、本発明にかかる衝撃吸収三脚は、レーザー墨出し器に限らず、衝撃力を受けることによって精度のよい動作をしなくなる精密機器、その他の機器に適用可能である。

本発明にかかる衝撃吸収三脚およびこの三脚を備えたレーザー墨出し器の実施例を底面側から見た斜視図である。 上記実施例にかかる衝撃吸収三脚を示す正面断面図である。 上記実施例にかかる衝撃吸収三脚を分解して底面側から見た斜視図である。 上記実施例にかかる衝撃吸収三脚を、脚を除去した態様で底面側から見た斜視図である。 上記実施例にかかる衝撃吸収三脚を底面側から見た斜視図である。 上記実施例にかかる衝撃吸収三脚の三脚保持ユニットを上下反転して斜め上方から見た斜視図である。

符号の説明

１ 墨出し器本体
２ 三脚
３ 三脚ベース
４ 三脚保持ユニット
５ 三脚アーム
６ 脚
７ 弾性リング
８ 軸
９ 付勢部材（コイルばね）
３１ 軸受部
３２ 軸孔
３３ 付勢部材配置部
５１ 軸受部
５２ 軸孔
５３ 回転規制部（当接面）
５４ 回転許容面（円弧面）

Claims (8)

1. 機器本体を所定の姿勢で支持する衝撃吸収三脚であって、
   機器本体が取り付けられる三脚ベースと、
   上記三脚ベースに水平方向の軸を中心に回転可能に結合された３個の三脚アームと、
   上記各三脚アームに取り付けられ上記三脚アームおよび三脚ベースを介して機器本体を所定の姿勢で支持する脚と、
   上記脚にこの脚を押し上げる向きの力が加わったときの上記各三脚アームの回転の向きに対し逆向きに付勢する付勢部材と、を備え、
   上記三脚アームは、上記三脚ベースに当接することにより上記付勢力による三脚アームの回転を規制する回転規制部を有している衝撃吸収三脚。
2. 各三脚アームは、機器本体を上から押し付ける向きの衝撃力が加わったときまたはそれぞれの三脚アームに取り付けられている脚を下方から押し上げる向きの衝撃力が加わったとき、付勢部材による付勢力に抗して回転することができる請求項１記載の衝撃吸収三脚。
3. 付勢部材の付勢力による各三脚アームの回転力は、機器本体側の重さによる各三脚アームの回転力よりも大きい請求項１記載の衝撃吸収三脚。
4. 各三脚アームは樹脂製の弾性リングによって一体に結合されていて、上記弾性リングは三脚アームが付勢力に抗して回転するとき変形して三脚から機器本体へ伝わる衝撃力を吸収する緩衝部材として機能する請求項１記載の衝撃吸収三脚。
5. 各三脚アームは樹脂製の弾性リングとともにインサート成形されることにより弾性リングに一体に結合されている請求項４記載の衝撃吸収三脚。
6. 各三脚アームは、一端部が三脚ベースとの結合側、他端部が脚の取り付け側となっていて、三脚ベースとの結合側に三脚ベースとの当接面が形成され、この当接面が回転規制部となっている請求項１記載の衝撃吸収三脚。
7. 各三脚アームは、三脚ベースとの結合側において、回転軸を挟んで回転規制部の反対側に回転許容面を備えている請求項６記載の衝撃吸収三脚。
8. 機器本体はレーザー墨出し器本体であって、レーザー墨出し器本体は衝撃吸収三脚を備え、衝撃吸収三脚は請求項１乃至７のいずれかに記載されている衝撃吸収三脚であるレーザー墨出し器。

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