JP2011107047A

JP2011107047A - レーザ墨出し装置

Info

Publication number: JP2011107047A
Application number: JP2009264287A
Authority: JP
Inventors: Kuninori Nakamura; 国法中村
Original assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2009-11-19
Filing date: 2009-11-19
Publication date: 2011-06-02

Abstract

【課題】レーザ墨出し装置において、ライン光を出射する複数のブロック間の位置関係が経時変化し難く、互いに交差するライン光を含む平面の直交度が悪化し難いようにする。
【解決手段】レーザ墨出し装置は、レーザ墨出し装置を支持する支持体と支持体に支持される筐体部と光学部４とを備えている。光学部４は、正面垂直ライン光Ｌ１を出射する第１ブロック６１と側面垂直ライン光Ｌ３を出射する第２ブロック６２とを有している。２つのブロック６１、６２を保持するフレーム８は、２つのブロック６１、６２の位置関係を調整する塑性変形部８１を有している。塑性変形部８１は、互いに対向する同一曲率の円弧形状の切欠きによって成る薄肉形状であるので、応力集中する領域が少なくなり、またクリープ量が少なくなる。これにより、各ブロック間の位置関係が調整された後の位置関係が経時変化し難く、互いに交差するライン光を含む平面の直交度が悪化し難くなる。
【選択図】図２

Description

本発明は、垂直や水平なライン光を出射するレーザ墨出し装置に関する。

従来から、住宅建設や電気工事に際して壁面や天井面に付す基準線として、光ビームによるライン光を出射するレーザ墨出し装置が知られている（例えば特許文献１参照）。これらのレーザ墨出し装置は、レーザ発振器から出射された光ビームを投光レンズによって平行光に変換し、平行光を円筒レンズによって扇状のライン光に変換して垂直ライン光や水平ライン光として出射している。このとき、レーザ墨出し装置を設置する面の傾斜に拘らずにライン光が垂直、又は水平になるように、レーザ発振器、投光レンズ、及び円筒レンズ等を備えた光学部を、ジンバル機構を介してレーザ墨出し装置本体に揺動自在に取り付けている。

更に、円筒レンズを取付けている取付部を塑性変形させることにより、光ビームの光軸と円筒レンズの位置関係を変化させ、ライン光の直線度や垂直、水平度を調整する。

しかしながら、このようなレーザ墨出し装置においては、円筒レンズの取付部を塑性変形させるだけであるので、正面及び天井面を照射する垂直な正面垂直ライン光を含む面と、側面及び天井面を照射する側面垂直ライン光を含む面とが互いに直交するように調整することが難しい。

また、他の構成によって、正面垂直ライン光を含む面と、側面垂直ライン光を含む面とが互いに直交するように調整するレーザ墨出し装置の光学部の例を、図６（ａ）（ｂ）を参照して説明する。光学部１０４は、正面垂直ライン光Ｌ１と水平ライン光Ｌ２とを出射する第１ブロックと、側面垂直ライン光Ｌ３を出射する第２ブロックとを有している。第１ブロックと第２ブロックとは、フレーム１０８に保持されている。フレーム１０８は、第１ブロックと第２ブロックとの接合部分に塑性変形部１８１（斜線のハッチング部）を有している。塑性変形部１８１は、塑性変形する樹脂等で形成されており、円弧状に湾曲した薄肉形状になっている。ここで、塑性変形部１８１の周囲におけるフレーム１０８の肉厚が２ｍｍ、湾曲部の外側面の曲率半径が０．９ｍｍ、薄肉形状の肉厚が０．６５ｍｍである。この塑性変形部１８１を中心としてフレーム１０８を曲げて第２ブロックの位置をＤ方向に移動させ、正面垂直ライン光Ｌ１を含む面と側面垂直ライン光Ｌ３を含む面とが互いに直交するように、第１ブロックと第２ブロックとの位置関係を調整する。

しかしながら、このような構造においては、フレーム１０８を曲げたときの塑性変形部１８１における応力分布が薄肉形状の外側と内側で不均衡となり、外側での応力分布領域が内側に比べて広くなるために残留応力が広い範囲で多く発生し、スプリングバックやクリープが発生し易い（有限要素解析を用いたシミュレーション結果）。このために、ブロック間の位置関係を調整した後に、時間経過と共に徐々にクリープによって位置関係が経時変化し、互いに交差するライン光を含む平面の直交度が悪化する。

特開２００３−１６１６１６号公報

本発明は、上記問題を解消するものであり、ライン光を出射する複数のブロック間の位置関係が経時変化し難く、互いに交差するライン光を含む平面の直交度が悪化し難いレーザ墨出し装置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、墨出し用のライン光を扇状に出射する投光部材を有する複数のブロックと、前記複数のブロックを保持するフレームと、を備え、前記フレームは、前記各投光部材が出射するライン光を含む平面が互いに直交するように塑性変形することによって各ブロック間の位置関係を調整する塑性変形部を有するレーザ墨出し装置において、前記塑性変形部は、互いに対向する切欠きによって薄肉形状と成っているものである。

請求項２の発明は、請求項１に記載のレーザ墨出し装置において、前記薄肉形状は、互いに対向する同一曲率の円弧形状の切欠きによって成っているものである。

請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載のレーザ墨出し装置において、一方のブロックと他方のブロックを連結する第１のネジと、前記フレームの塑性変形部の変形度合いを固定する第２のネジと、を備え、前記第１のネジは、一方のブロックに設けられた貫通穴を貫通して他方のブロックに設けられたネジ穴に螺入し、ネジ頭によって一方のブロックを他方のブロックの方向に押圧して２つのブロックが所定の距離以上に離れないようにし、前記第２のネジは、一方のブロックに設けられたネジ穴に螺入されて先端を該ネジ穴から突出させ、該先端を他方のブロックに当接させて、２つのブロックが所定の距離以内に近づかないようにするものである。

請求項１の発明によれば、塑性変形部が互いに対向する切欠きによって薄肉形状と成っているので、変形時の応力集中する領域が少なくなり、また、クリープ量が少なくなる。これにより、各ブロック間の位置関係が調整された後の位置関係が経時変化し難く、互いに交差するライン光を含む平面の直交度が悪化し難くなる。

請求項２の発明によれば、対向する切欠きが同一形状になるので、請求項１の効果を確実に得ることができる。

請求項３の発明によれば、第１のネジによって２つのブロックを連結して位置関係を調整し、第２のネジによって２つのブロックの位置関係を固定するので、高精度に調整することができ、更に位置関係が経時変化し難くなる。

は本発明の第１の実施形態に係るレーザ墨出し装置の斜視図。（ａ）は同レーザ墨出し装置の光学部の斜視図、（ｂ）は同光学部を構成する投光部材の斜視図。同光学部のフレームにおける塑性変形部周囲の断面図。（ａ）及び（ｂ）は同光学部において正面垂直ライン光と側面垂直ライン光の直交度を調整する動作を示す図。（ａ）は本発明の第２の実施形態に係るレーザ墨出し装置の光学部の斜視図、（ｂ）は同光学部における固定個所の部分断面図。（ａ）は従来のレーザ墨出し装置の光学部の斜視図、（ｂ）は同光学部のフレームにおける塑性変形部周囲の断面図。

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係るレーザ墨出し装置について図１及び図２を参照して説明する。図１はレーザ墨出し装置の構成を示す。レーザ墨出し装置１は、設置面にレーザ墨出し装置１を支持する３本の支持体２と、支持体２に支持される筐体部３と、筐体部３の内部でジンバル機構（図示せず）によって垂直に取り付けられている光学部４とを備えている。光学部４は、正面及び天井面を照射する垂直な正面垂直ライン光Ｌ１と、正面を照射する水平な水平ライン光Ｌ２と、側面及び天井面を照射する垂直な側面垂直ライン光Ｌ３とを、それぞれの窓５を通して出射する。正面垂直ライン光Ｌ１を含む平面と側面垂直ライン光Ｌ３を含む平面とは、互いに直交する。

図２（ａ）及び（ｂ）は光学部４の構成を示す。光学部４は、正面垂直ライン光Ｌ１及び水平ライン光Ｌ２を出射する第１ブロック６１と、側面垂直ライン光Ｌ３を出射する第２ブロック６２とを有している。

第１ブロック６１は、光ビームＬを出射する光源４１ａと、出射された光ビームＬを平行光に変換する投光レンズ４２ａと、平行光を透過光と反射光とに分岐する光分岐部材４３と、透過光及び反射光をそれぞれの出射方向に偏向する２つの偏向部材４４ａ、４４ｂと、偏向された平行光を扇状のライン光に変換する２つの円筒レンズ４５ａ、４５ｂの各部品を有し、これらの各部品は投光部材７を構成する。光源４１ａは、例えば半導体レーザであり、光分岐部材４３は、例えばハーフミラーである。

光源４１ａから出射された光ビームは、投光レンズ４２ａによって平行光に変換され、平行光の一部は、光分岐部材４３を直進して透過し、偏向部材４４ａで正面上向きに偏向され、円筒レンズ４５ａによって扇状に変換されて正面垂直ライン光Ｌ１と成り、天井から正面を照射する。光分岐部材４３を透過しなかった平行光は、光分岐部材４３で反射し、偏向部材４４ｂで正面方向に偏向され、円筒レンズ４５ｂによって扇状に変換されて水平ライン光Ｌ２と成り、正面を水平方向に照射する。

第２ブロック６２は、第１ブロック６１と同様に光源４１ｂ、投光レンズ４２ｂ、偏向部材４４ｃ、円筒レンズ４５ｃから構成される投光部材７を有している。光源４１ｂから出射された光ビームは、投光レンズ４２ｂによって平行光に変換され、偏向部材４４ｃで側面上向きに偏向され、円筒レンズ４５ｃによって扇状に変換されて側面垂直ライン光Ｌ３と成り、天井から側面を照射する。

第１ブロック６１と第２ブロック６２は、板形状の樹脂や金属等で形成されたフレーム８に保持されている。フレーム８は、第１ブロック６１と第２ブロック６２との接合部分に、第１ブロック６１と第２ブロック６２との位置関係を変形して調整する塑性変形部８１（斜線のハッチング部）を有している。塑性変形部８１は、可塑性を有している。

次に、フレーム８の塑性変形部８１の形状について図３を参照して説明する。塑性変形部８１は、フレーム８の板厚に対して互いに対向する同一又は略同一曲率の円弧形状の切欠きによって薄肉とされた部分である。この薄肉形状の最も薄い部分の肉厚は周囲のフレーム８の肉厚よりも略半分以下であることが望ましい。塑性変形部８１を中心としてフレーム８がＤ１方向に曲げ変形し、２つのブロック間の位置調整が行われる。図３に示したフレーム８の例では、塑性変形部８１の周囲のフレーム８の肉厚が２ｍｍ、円弧形状の曲率半径が１．５ｍｍ、薄肉形状の最も薄い部分の肉厚が０．６５ｍｍである。

塑性変形部８１を互いに対向する同一又は略同一曲率の円弧形の切欠きによって薄肉形状に成すことにより、曲げ変形時の応力集中する領域が少なくなり、また、曲げ変形の残留応力がフレーム８の表裏で均衡するためクリープ量が少なくなる。図３に示した例では、前述した従来例（図６参照）よりも応力集中する領域が約１／１０で、クリープ量が約１／３になる。

次に、正面垂直ライン光Ｌ１と側面垂直ライン光Ｌ３との交差角度の調整方法について図４（ａ）（ｂ）を参照して説明する。図４（ａ）に示すように正面垂直ライン光Ｌ１と側面垂直ライン光Ｌ３との天井面での交差角度がθのときに、図４（ｂ）に示すように塑性変形部８１を中心として第２ブロック６２をＤ２方向に移動させることにより、側面垂直ライン光Ｌ３はＬ３’の位置へ移動し、天井面での交差角度θはθ’に変化する。このように、塑性変形部８１を中心として第２ブロック６２を移動させることによって交差角度θを調整し、正面垂直ライン光Ｌ１を含む平面と側面垂直ライン光Ｌ３を含む平面とを直交させることができる。また、上述したように、塑性変形部８１における変形時の応力集中する領域が少なくなり、また、クリープ量が少なくなるので、調整後の両ブロックの位置関係が経時変化し難くなり、正面垂直ライン光Ｌ１を含む平面と側面垂直ライン光Ｌ３を含む平面とが直交した状態を維持し易い。また、塑性変形部８１は、対向する略同一形状の切欠きによって薄肉形状になっているものでもよく、切欠きの形状は、例えば、階段状の凹形状や楔形状等である。

（第２の実施形態）
本発明の第２実施形態に係るレーザ墨出し装置について図５（ａ）（ｂ）を参照して説明する。本実施形態に係るレーザ墨出し装置１は、第１の実施形態の構成に加えて、第１ブロック６１と第２ブロック６２を連結し、位置関係を調整する第１のネジ９１と、フレーム８の塑性変形部８１の変形度合いを固定し、位置関係を固定する第２のネジ９２とを備えている。光学部４は、第２ブロック６２が塑性変形部８１を中心に円弧状に移動して第１ブロック６１と当接する個所に、第１ブロック６１と第２ブロック６２との位置関係を調整して固定する固定個所９３を有している。固定個所９３の第２ブロック６２側には、第１のネジ９１を貫通させる貫通穴９４が設けられ、第１ブロック６１側には、第１のネジ９１を螺入させるネジ穴９５が設けられている。また、固定個所９３の第２ブロック６２側には第２のネジ９２を螺入させる貫通したネジ穴９６が設けられている。

次に、第１ブロック６１と第２ブロック６２との位置関係を調整する手順について説明する。第１のネジ９１を第２ブロック６２の貫通穴９４に貫通させてネジ穴９５に螺入させ、第１のネジ９１を締めていく。第１のネジ９１のねじ頭によって第２ブロック６２が第１ブロック６１の方向に押圧され、締められた距離以上に第２ブロック６２が第１ブロック６１から離れない。第１のネジ９１を締めることによって、正面垂直ライン光Ｌ１を含む平面と水平ライン光Ｌ２を含む平面とが直交するように第１ブロック６１と第２ブロック６２との位置関係を調整する。

第１のネジ９１によって、２つのブロック６１、６２の位置関係を調整した後、第２のネジ９２をネジ穴９６に螺入し、先端をネジ穴９６から突出させて第１ブロック６１に当接させる。第２のネジ９２の先端が第１ブロック６１に当接しているので、第２のネジ９２によって制限された距離以内に、第２ブロック６２が第１ブロック６１に近づかない。これによって、第１ブロック６１と第２ブロック６２との位置関係が固定される。このように、第１のネジ９１によって２つのブロック６１、６２を連結して位置関係を調整し、第２のネジ９２によって２つのブロック６１、６２の位置関係を固定するので、高精度に調整することができ、更に位置関係の経時変化が発生し難くなる。

図５（ａ）、（ｂ）に示した光学部４では、第１のネジ９１及び第２のネジ９２を第２ブロック６２から第１ブロック６１の方に締めるようにしたが、第１ブロック６１の方から第２ブロック６２の方に締めるような構成にしてもよい。また、第１のネジ９１と第２のネジ９２とを同一のブロックから締めずに、例えば第１のネジ９１は第１ブロック６１から締め、第２のネジ９２は第２ブロック６２から締めるように、異なるブロックから締める構成にしてもよい。

なお、本発明は、上記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、レーザ墨出し装置１は水平ライン光を出射しないものでもよい。また、塑性変形部８１は、上記ではフレーム８の板厚に対して互いに対向する同一曲率の円弧形状の切欠きによって薄肉とすることで構成したが、必ずしもこれに限られず、互いに対向する切欠きにより薄肉とすることで構成してもよい。

１レーザ墨出し装置
６１第１ブロック
６２第２ブロック
７投光部材
８フレーム
８１塑性変形部
９１第１のネジ
９２第２のネジ
９４貫通穴
９５ネジ穴
９６ネジ穴
Ｌ１正面垂直ライン光（ライン光）
Ｌ３側面垂直ライン光（ライン光）

Claims

墨出し用のライン光を扇状に出射する投光部材を有する複数のブロックと、前記複数のブロックを保持するフレームと、を備え、前記フレームは、前記各投光部材が出射するライン光を含む平面が互いに直交するように塑性変形することによって各ブロック間の位置関係を調整する塑性変形部を有するレーザ墨出し装置において、
前記塑性変形部は、互いに対向する切欠きによって薄肉形状と成っていることを特徴とするレーザ墨出し装置。
前記薄肉形状は、互いに対向する同一曲率の円弧形状の切欠きによって成っていることを特徴とする請求項１に記載のレーザ墨出し装置。
一方のブロックと他方のブロックを連結する第１のネジと、
前記フレームの塑性変形部の変形度合いを固定する第２のネジと、を備え、
前記第１のネジは、一方のブロックに設けられた貫通穴を貫通して他方のブロックに設けられたネジ穴に螺入し、ネジ頭によって一方のブロックを他方のブロックの方向に押圧して２つのブロックが所定の距離以上に離れないようにし、
前記第２のネジは、一方のブロックに設けられたネジ穴に螺入されて先端を該ネジ穴から突出させ、該先端を他方のブロックに当接させて、２つのブロックが所定の距離以内に近づかないようにすることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のレーザ墨出し装置。