JP3500683B2 - 鉛直面レーザ投光装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、建築作業や土木作業
において、レーザ光を鉛直面内で出射させて測設（マー
キング又は墨出しすること）や測量作業を行うのに用い
られる鉛直面レーザ投光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の鉛直面レーザ投光装置と
しては、例えば、図６及び図７に示すようなものが知ら
れている。この鉛直面レーザ投光装置は、本体１００
と、整準ユニット１０１と、アライメント用ユニット１
０２とから構成されている。

【０００３】本体１００内には、鉛直面を形成するよう
にレーザ光１０３を出射するレーザビーム投光装置１０
４が設けられている。このレーザビーム投光装置１０４
は、レーザダイオード１０５と、レーザダイオード１０
５から出射されるレーザ光を平行光にして水平方向に出
射するコリメートレンズ１０６と、レーザダイオード１
０５とコリメートレンズ１０６との間に配置され、本体
１００の傾きを補償するためのコンペンセータ１０７
と、本体１００にベアリング１０８を介して鉛直方向に
回転可能に支持された回転筒体１０９と、この回転筒体
１０９に固定され、コリメートレンズ１０６からの水平
方向のレーザ光を鉛直方向へ導くペンタミラー１１０
と、回転筒体１０９を伝達ベルト１１１を介して回転さ
せるモータ１１２とから構成されている。

【０００４】前記回転筒体１０９には、ペンタミラー１
１０からの鉛直方向のレーザ光１０３を通すための開口
部１０９ａが形成されている。一方、本体１００には、
開口部１０９ａからのレーザ光１０３を外部へ出射させ
るための多数の開口部１００ａがほぼ全周に亘って連続
的に形成されており、これらの各開口部１００ａに透明
な保護ガラス１１３が固定されている（図７参照）。回
転筒体１０９をモータ１１２により回転させることによ
り、保護ガラス１１３を透過して外部に出射されるレー
ザ光１０３が鉛直面内で３６０°方向に走査される。

【０００５】前記整準ユニット１０１は、本体１００の
下部に固定された上板１１４と、この上板１１４に３本
の整準ねじ１１５を介して取り付けられた下板１１６と
からなる。

【０００６】前記アライメント用ユニット１０２は、先
端が尖った３本の脚１１７ａ〜１１７ｃを有するアライ
メント金具１１８と、この金具１１８を整準ユニット１
０１の下板１１６に着脱可能に固定する固定ねじ１１９
とからなる。３本の脚１１７ａ〜１１７ｃのうち、脚１
１７ａは、その先端がレーザ光１０３の光束中心１０３
Ａと一致したビーム基準脚となっている。

【０００７】上述した鉛直面レーザ投光装置では、図７
に示すように、墨出し作業を行うためのアライメント作
業（レーザ光１０３を離れた距離にある２点Ａ，Ｂ上に
合致させる作業）を行うには、まずビーム基準脚１１７
ａの先端をＢ点に正確に合致させる。

【０００８】次に、レーザ光１０３を受光するセンサ装
置１２０を、その受光部の中心位置がＡ点と合致するよ
うに配置する。

【０００９】この状態で、レーザビーム投光装置１０４
から鉛直面を形成するようにレーザ光１０３を出射させ
る。

【００１０】レーザ光１０３がセンサ装置１２０の受光
部の中心位置と合致するように、装置全体をビーム基準
脚１１７ａの先端を中心にして水平方向に回転させる。

【００１１】レーザ光１０３がセンサ装置１２０の受光
部の中心位置と合致したところでアライメント作業が終
了し、墨出し作業が開始される。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来技術では、アライメント作業を行う際に、レーザ光
１０３がセンサ装置１２０の受光部の中心位置と合致す
るように、鉛直面レーザ投光装置全体をビーム基準脚１
１７ａの先端を中心にして水平方向に回転させなければ
ならないので、レーザ光を合致させる２点Ａ，Ｂが互い
に大きく離れた位置にある場合には、鉛直面レーザ投光
装置全体を回転させるための作業者と、レーザ光がセン
サ装置１２０の受光部の中心位置と合致したか否かを確
認するための作業者との二人が必要になり、しかも両作
業者間で声を出したり、トランシーバを用いるなどして
連絡をとり合う必要があり、作業性が悪いという問題が
あった。

【００１３】この発明は、このような事情に鑑みてなさ
れたもので、その課題は一人の作業者だけで迅速にアラ
イメント作業を行うことができる鉛直面レーザ投光装置
を提供することである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
め請求項１記載の発明の鉛直面レーザ投光装置は、鉛直
面を形成するようにレーザ光を出射するレーザビーム投
光手段と、前記レーザビーム投光手段を水平面内で回転
させる水平回転駆動手段と、所定位置に配置された反射
部材によって反射された前記レーザビーム投光手段から
の前記レーザ光を受光するように、前記レーザビーム投
光手段に設けられた受光手段と、前記受光手段が前記反
射部材からの反射光を受光した位置で前記水平回転駆動
手段を停止させる制御手段とを備えている。

【００１５】また、請求項２記載の発明の鉛直面レーザ
投光装置は、前記レーザビーム投光手段が、レーザ光源
と、この光源からの出射光を平行光にする光学系と、こ
の光学系で平行光にされたレーザ光を鉛直面内に出射さ
せる光学手段とで構成されている。

【００１６】更に、請求項３記載の発明の鉛直面レーザ
投光装置は、前記レーザビーム投光手段の、水平面内に
おける任意の回転角度を設定する水平角度設定手段が設
けられている。

【００１７】

【作用】上述のように、鉛直面を形成するレーザ光を出
射するレーザビーム投光手段が水平回転駆動手段により
水平面内で回転され、これによってレーザ光により形成
される鉛直面が水平方向に回転し、レーザ光が反射部材
に当たり、その反射光を受光手段が受光した位置で水平
回転駆動手段が制御手段により停止されるので、アライ
メント作業を行う際に、作業者は、レーザビーム投光手
段から出射されるレーザ光がアライメントする２点の一
方を通るように本体を配置し、且つ反射部材を前記２点
の他方に配置しておくだけでよい。

【００１８】また、平行光にされたレーザ光源からの出
射光を鉛直面内に出射させる光学手段を用いるようにす
れば、レーザ光を鉛直面内で走査する必要がなくなると
ともに、レーザビーム投光手段を高速で水平方向へ回転
させることができる。

【００１９】更に、水平角度設定手段を設けることによ
り、レーザビーム投光手段の水平面内における任意の回
転角度を設定することができる。

【００２０】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づいて説
明する。

【００２１】図１はこの発明の第１実施例に係る鉛直面
レーザ投光装置を示す縦断面図、図２は図１の鉛直面レ
ーザ投光装置のブロック図である。

【００２２】鉛直面レーザ投光装置１は、図１〜図３に
示すように、本体２と、本体２に水平方向に回転可能に
支持され、鉛直面を形成するようにレーザ光３を出射す
るレーザビーム投光ユニット（レーザビーム投光手段）
４と、レーザビーム投光ユニット４を水平方向へ回転さ
せる水平回転駆動装置（水平回転駆動手段）５と、レー
ザビーム投光ユニット４からのレーザ光３を反射させる
コーナキューブ（反射部材）６からの反射光を受光する
受光素子（受光手段）７と、整準ユニット９と、アライ
メント用ユニット１０とを備えている。

【００２３】前記レーザビーム投光ユニット４は、本体
２にベアリング１１，１２を介して水平方向に回転可能
に支持された投光ユニット本体部１３と、レーザダイオ
ード（レーザ光源）１４と、レーザダイオード１４から
出射されるレーザ光を平行光にして水平方向に出射する
コリメートレンズ（光学系）１５と、レーザダイオード
１４とコリメートレンズ１５との間に配置され、投光ユ
ニット本体部１３の傾きを補償するためのコンペンセー
タ１６と、コリメートレンズ１５からの平行光をそのま
ま透過させるとともに、コーナキューブ６からの反射光
を受光素子７へ向けて上方へ反射させるビームスプリッ
タ１７と、投光ユニット本体部１３にベアリング１８を
介して鉛直方向に（コリメートレンズ１５の水平な光軸
を中心に）回転可能に支持された回転筒体１９と、この
回転筒体１９に固定され、コリメートレンズ１５からの
水平方向のレーザ光を鉛直方向へ導くペンタミラー２０
と、回転筒体１９を伝達ベルト２１を介して回転させる
モータ２２とから構成されている。

【００２４】回転筒体１９には、図１及び図３に示すよ
うに、ペンタミラー２０からの鉛直方向のレーザ光３を
筒体外へ送り出すための開口部１９ａが形成されてい
る。一方、投光ユニット本体１３には、開口部１９ａか
らのレーザ光３を外部へ出射させるための複数の開口部
１３ａが全周に亘って形成されており、これらの各開口
部１３ａに透明な保護ガラス２３が固定されている。回
転筒体１９をモータ２２により回転させることにより、
コリメートレンズ１５からのレーザ光が鉛直面内で３６
０°方向に走査され、そのレーザ光３が保護ガラス２３
を透過し、鉛直面を形成するように外部へ出射される。

【００２５】前記水平回転駆動装置５は、モータ２４
と、このモータ２４の回転を投光ユニット本体部１３に
伝達する伝達ベルト２５と、投光ユニット本体部１３に
固定されて、これと一体に回転するロータリエンコーダ
の円板２６と、円板２６の回転角度位置を検出する検出
器２７とから構成されている。

【００２６】図２に示すように、投光ユニット本体部１
３内に配置された受光素子７、レーザダイオード１４及
びモータ２２と、水平回転駆動装置５のモータ２４及び
検出器２７と、レーザビーム投光ユニット４の水平方向
における任意の回転角度を設定する水平角度設定装置
（水平角度設定手段）２８とは、制御部（制御手段）に
それぞれ電気的に接続されている。

【００２７】制御部８は、受光素子７がコーナキューブ
６からの反射光を受光したとき、モータ２４を停止させ
て水平回転駆動装置５を停止させるとともに、ロータリ
エンコーダの円板２６の回転角度位置、すなわちレーザ
ビーム投光ユニット４の回転角度位置を検出する検出器
２７の出力を読み取って記憶する。

【００２８】また、制御部８は、水平角度設定装置２８
によりレーザビーム投光ユニット４の水平方向における
任意の回転角度を設定すると、モータ２４を駆動させ、
設定された回転角度だけレーザビーム投光ユニット４が
回転したことを円板２６と検出器２７とにより検出する
と、モータ２４を停止させる。

【００２９】前記整準ユニット９は、本体２の下部に固
定された上板３０と、この上板３０に３本の整準ねじ３
１を介して取り付けられた下板３２とからなる。

【００３０】前記アライメント用ユニット１０は、先端
が尖った３本の脚３３ａ〜３３ｃを有するアライメント
金具３４と、この金具３４を下板３２に着脱可能に固定
する固定ねじ３５とからなる。３本の脚３３ａ〜３３ｃ
のうち、脚３３ａは、その先端がレーザ光３の光束中心
３Ａと一致したビーム基準脚となっている。

【００３１】また、前記本体２には図示しない円形気泡
管が設けられている。円形気泡管を見ながら３本の整準
ねじ３１により本体２の水平面内での傾斜角度を±２０
分程度の精度まで整準すれば、コンペンセータ１６の自
動補償機能により、レーザビーム投光ユニット４により
出射されるレーザ光３の鉛直面内での傾斜角度が±１０
秒以内の精度で得られる。

【００３２】次に、鉛直面の墨出し作業を行うためのア
ライメント作業（レーザ光３を離れた距離にある２点
Ａ，Ｂ上に合致させる作業）を図３に基づいて説明す
る。

【００３３】アライメント作業を行う際に、まずビーム
基準脚３３ａの先端をＢ点に正確に合致させる。

【００３４】次に、３本の整準ねじ３１により本体２の
水平面内での傾斜角度を±２０分程度の精度まで整準す
る。

【００３５】この整準後に、鉛直面を形成するようにレ
ーザ光３を出射させる。コンペンセータ１６の自動補償
機能により、レーザ光３の鉛直面内での傾斜角度が±１
０秒以内の精度で得られる。

【００３６】次に、前記Ｂ点から例えば３０ｍ程度離れ
たＡ点にコーナキューブ６の中心を合致させる。

【００３７】 この状態で、図示しない電源スイッチを
オンにすると、鉛直面を形成するようにレーザ光３を出
射するレーザビーム投光ユニット４が水平回転駆動装置
５により水平方向へ回転され、これによってレーザ光３
により形成される鉛直面が水平方向へ回転する。

【００３８】レーザ光３がコーナキューブ６に当たり、
その反射光を受光素子７が受光すると、制御部８は、水
平回転駆動装置５を停止させるとともに、ロータリエン
コーダの円板２６と検出器２７とにより検出した水平回
転駆動装置５の水平角度を読み取って記憶する。

【００３９】この後、制御部８は水平回転駆動装置５を
再び駆動してレーザビーム投光ユニット４を再び同方向
へ回転させる。受光素子７がコーナキューブ６からの反
射光を受光しなくなったとき、すなわち、レーザ光３が
コーナキューブ６から外れたとき、制御部８は、水平回
転駆動装置５を停止させるとともに、円板２６と検出器
２７とにより検出した水平回転駆動装置５の水平角度を
読み取って記憶する。

【００４０】そして、制御部８は、最初に記憶した水平
角度と２番目に記憶した水平角度との中間の水平角度を
求め、水平回転駆動装置５を再び駆動し、先に求めた中
間の水平角度の位置で水平回転駆動装置５を停止させ
る。これによって、レーザ光３が２点Ａ，Ｂ上に合致
し、アライメント作業が完了する。この後、墨出し作業
に移る。

【００４１】上述のように第１実施例の鉛直面レーザ投
光装置によれば、アライメント作業を行う場合に、作業
者は、ビーム基準脚３３ａの先端をＢ点に合致させ、３
本の整準ねじ３１により整準し、Ｂ点から離れたＡ点に
コーナキューブ６の中心を合致させ、この状態で電源ス
イッチをオンにするだけでよい。後はコーナキューブ６
からの反射光を受光した位置で水平回転動作が自動的に
停止し、アライメント作業が完了する。したがって、セ
ンサ装置１２０（図７）は不要になり、アライメント作
業を一人の作業者だけで短時間に行うことができる。

【００４２】また、アライメント作業等の完了後に、水
平角度設定装置２８によりレーザビーム投光ユニット４
の水平方向における任意の回転角度、例えば９０°を設
定すると、制御部８からの信号に基づいてモータ２４が
駆動してレーザビーム投光ユニット４が回転し、元の位
置からレーザビーム投光ユニット４が設定された回転角
度だけ回転したことが円板２６と検出器２７とによって
検出されると、その時点でモータ２４が停止する。これ
によって、レーザビーム投光ユニット４が水平方向のあ
る角度位置から９０°回転し、鉛直面を形成しているレ
ーザ光３を水平方向へ自動的に９０°回転させることが
できる（図４参照）。

【００４３】なお、上述の第１実施例では、ロータリエ
ンコーダの円板２６及び検出器２７を用いてレーザビー
ム投光ユニット４を水平方向における任意の回転角度回
転させることができるようにしたが、ロータリエンコー
ダの円板２６及び検出器２７に代えてパルスモータ又は
目盛環等を用いてもよい。

【００４４】図５はこの発明の第２実施例に係る鉛直面
レーザ投光装置を示す縦断面図である。第１実施例と共
通する部分に同一符号を付して説明を省略する。この第
２実施例の鉛直面レーザ投光装置では、コリメートレン
ズ１５からの水平方向のレーザ光を、鉛直面を形成する
ように出射させるために、円錐反射鏡（光学手段）４０
を用いた。

【００４５】この第２実施例の鉛直面レーザ投光装置に
よれば、コリメートレンズ１５からの水平方向のレーザ
光が円錐反射鏡４０で反射されることにより、レーザ光
３が円錐反射鏡４０の頂点を中心として鉛直方向に間断
なく放射されるので、第１実施例のようにレーザ光を走
査させるための回転機構（ベアリング１８、回転筒体１
９、伝達ベルト２１及びモータ２２等）が不要となり、
構造の簡素化を図ることができるとともに、レーザビー
ム投光ユニット４を第１実施例の鉛直面レーザ投光装置
よりも高速で水平方向へ回転させることができ、アライ
メント作業をより迅速に行うことができる。

【００４６】また、上述の各実施例においては、反射部
材としてコーナキューブ６を用いたが、コーナキューブ
６の代わりに、微細なコーナキューブを多数配置してな
るレフシートを使用してもよい。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明の鉛直面レ
ーザ投光装置によれば、鉛直面を形成するレーザ光を出
射するレーザビーム投光手段が水平回転駆動手段により
水平方向へ回転され、これによってレーザ光により形成
される鉛直面が水平方向に回転し、レーザ光が反射部材
に当たり、その反射光を受光手段が受光した位置で水平
回転駆動手段が制御手段により停止されるので、アライ
メント作業を行う場合、作業者は、レーザビーム投光手
段から出射されるレーザ光がアライメントする２点の一
方を通るように本体を設置面上に配置し、且つ反射部材
を前記２点の他方に配置するだけでよく、一人の作業者
だけで短時間にアライメント作業を行うことができる。

【００４８】また、平行光にされたレーザ光源からの出
射光を鉛直面内に出射させる光学手段を用いるようにす
れば、レーザ光を鉛直面内で走査する必要がなくなるの
で、構造の簡素化を図ることができるとともに、レーザ
ビーム投光手段を高速で水平方向へ回転させることがで
き、アライメント作業をより迅速に行うことができる。

【００４９】更に、水平角度設定手段を設けることによ
り、レーザビーム投光手段の水平方向における任意の回
転角度を設定することができ、鉛直面を形成しているレ
ーザ光を水平方向へ任意の角度回転させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１はこの発明の第１実施例に係る鉛直面レー
ザ投光装置を示す縦断面図である。

【図２】図２は図１の鉛直面レーザ投光装置のブロック
図である。

【図３】図３は図１の鉛直面レーザ投光装置によるアラ
イメント作業を説明するための図である。

【図４】図４は図１の鉛直面レーザ投光装置の斜視図で
ある。

【図５】図５はこの発明の第２実施例に係る鉛直面レー
ザ投光装置を示す縦断面図である。

【図６】図６は従来の鉛直面レーザ投光装置を示す縦断
面図である。

【図７】図７は図６の鉛直面レーザ投光装置によるアラ
イメント作業を説明するための図である。

【符号の説明】

３ レーザ光 ４ レーザビーム投光ユニット ５ 水平回転駆動装置 ６ コーナキューブ ７ 受光素子 １４ レーザダイオード １５ コリメートレンズ ２０ ペンタミラー ２８ 水平角度設定装置 ３０ 本体 ４０ 円錐反射鏡

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01C 15/00

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鉛直面を形成するようにレーザ光を出射
   するレーザビーム投光手段と、 前記レーザビーム投光手段を水平面内で回転させる水平
   回転駆動手段と、 所定位置に配置された反射部材によって反射された前記
   レーザビーム投光手段からの前記レーザ光を受光するよ
   うに、前記レーザビーム投光手段に設けられた受光手段
   と、 前記受光手段が前記反射部材からの反射光を受光した位
   置で前記水平回転駆動手段を停止させる制御手段とを備
   えていることを特徴とする鉛直面レーザ投光装置。
2. 【請求項２】 前記レーザビーム投光手段が、レーザ光
   源と、この光源からの出射光を平行光にする光学系と、
   この光学系で平行光にされたレーザ光を鉛直面内に出射
   させる光学手段とで構成されていることを特徴とする請
   求項１記載の鉛直面レーザ投光装置。
3. 【請求項３】 前記レーザビーム投光手段の、水平面内
   における任意の回転角度を設定する水平角度設定手段が
   設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の
   鉛直面レーザ投光装置。