JP3873723B2 - レーザー墨出し装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は住宅建設や電気工事に際して壁や天井に基準線をマークするために用いるレーザー墨出し装置、殊にライン光を出力させるためのシリンドリカルレンズの調整構造に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】
レーザー墨出し装置においては、レーザー発振器から出力されたレーザーを投光レンズに通して所定距離のところで集光させるとともに、シリンドリカルレンズに通すことで扇状に広がるライン光を得ているが、この時、設置面の傾斜にかかわらずライン光が鉛直あるいは水平となるように、上記のレーザー発振器や投光レンズやシリンドリカルレンズを備えた本体部を支持体に対してジンバル機構などを介して揺動自在に取り付けている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ここにおいて、ジンバル機構などによって本体部の鉛直度を確保できても、本体部におけるシリンドリカルレンズの取付精度が悪ければ、出力されるライン光は鉛直あるいは水平とならずに傾いてしまう。ちなみに5m先で±2mm以下の精度をライン光が持つようにするには、シリンドリカルレンズをμm以下のオーダーの精度で本体部に取り付ける必要がある。
【0004】
しかし、従来はシリンドリカルレンズや本体部の部品精度及び組立精度で上記精度を確保していたことから、多数のものを安価に製造することは非常に困難であった。
【0005】
本発明はこのような点に鑑みなされたものであって、その目的とするところは高精度を安価に得ることができるレーザー墨出し装置を提供するにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
しかして本発明は、レーザーを出力するレーザー出力部と、レーザー出力部から出力されたレーザーを集光する投光レンズと、投光レンズを経たレーザーをライン光生成用のシリンドリカルレンズに向けて偏向させる偏向手段とを本体部に設けるとともに、該本体部を支持体にて揺動自在に枢支しているレーザー墨出し装置であって、上記本体部は光学部品保持保持用のボディと、シリンドリカルレンズの取り付け用の取付部と、取付部にシリンドリカルレンズを固定する固定部材と、取付部でのシリンドリカルレンズの姿勢を調整する調整部とを備えており、上記取付部はシリンドリカルレンズを納める凹所として上記ボディに形成され、上記固定部材はシリンドリカルレンズを取付部に対して押さえ固定する弾性体であり、調整部はボディの一部であるとともにボディの上記凹所に配したシリンドリカルレンズと接触し且つ外力の印加による塑性変形で可動となっている壁で形成していることに特徴を有している。本体部が備えている調整部によってシリンドリカルレンズの姿勢を調整することで所要の精度を保つことができるようにしたものである。
【0007】
上記調整部はシリンドリカルレンズの姿勢を2軸回りに調整自在としておくのが好ましい。
【0008】
そして、調整部はシリンドリカルレンズと平行な棒状部として形成されたものが好ましく、殊にシリンドリカルレンズの軸方向において間隔をおいて接触する突部を備えていることが好ましい。さらに、調整部がその端部に薄肉部を備えていると、塑性変形させることが容易となる。
【0009】
また、固定部材が不要光の漏洩防止のための光遮蔽部を備えていたり、本体部に取り付けられた複数のシリンドリカルレンズを夫々固定する固定部を一体に備えたものが好ましい。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下本発明を実施の形態の一例に基づいて詳述すると、このレーザー墨出し装置は、図2に示す支持体2と、この支持体2内に配設されているとともに支持体2に対してジンバル機構(図示せず)を介して取り付けられている図3に示す本体部1とからなるもので、上部が円筒体として形成されているとともにこの円筒体の内部にジンバル機構を介して本体部1を枢支している支持体2は、その下部に開閉自在な3本の支持脚20を備えており、これら支持脚20を開いた状態で設置すれば、本体部1はジンバル機構による枢支のために自重によって鉛直状態を保つ。
【0011】
一方、本体部1は図4に示すように、光学部品保持用のボディ10に、レーザー出力部である半導体レーザー素子12及び集光レンズ13を備えたレーザーアセンブリ11と、ハーフミラーで構成された2つの偏向部材14,16と、2つのシリンドリカルレンズ1
5,17等を組み付けたもので、レーザーアセンブリ11における半導体レーザー素子12が上面に取り付けられた基板18の下面には発光ダイオード(図示せず)が取り付けられており、ボディ10の底部にはレンズ押さえ22によって上記発光ダイオードから下方に出力される光の集光用のレンズ23が取り付けられている。また、ボディ10にはジンバル機構における直交する2軸のうちの1つが通される軸孔25が形成されている。図中26はこのジンバル機構の軸を受ける軸受である。
【0012】
半導体レーザー素子12から上方へ出力されるレーザーは集光レンズ13を経た後、偏向部材14によって上方への光と横方向への光に分岐し、横方向への光はボディ10に固定されたミラー27で反射してシリンドリカルレンズ15を通過する。偏向部材14を通過した光は、さらに偏向部材16によって上方への光と斜め上方への光に分岐し、上方への光はそのままボディ10の上方へと出力され、斜め上方への光はシリンドリカルレンズ17を通過する。
【0013】
ここにおいて、シリンドリカルレンズ15はその軸方向が鉛直状態となるように保持されることから、シリンドリカルレンズ15を通過して扇状に広がるレーザーは図3に示す水平ライン光Hを構成する。また、シリンドリカルレンズ17はその軸方向が水平状態となるように保持されることから、シリンドリカルレンズ17を通過して扇状に広がるレーザーは鉛直ライン光Vを構成する。さらに偏向部材16を透過したレーザーは鉛直上方に上ポイント光UPを、発光ダイオードは鉛直下方に下ポイント光DPを形成する。
【0014】
偏向部材14,16はそれぞれボディ10に形成された傾斜面に押さえ部材28,29で固定され、直径が4〜6mm、長さが8〜12mm程度の大きさのシリンドリカルレンズ15,17はボディ10に設けた凹所35,37に夫々納められて厚さが0.1〜0.4mm程度の押さえばね31におけるばね片32,33によってボディ10に固定される。
【0015】
そして、シリンドリカルレンズ17を納める凹所37は、図1に示すように、ボディ10の上端付近に正面に開口するものとして形成されているとともに、ボディ10の上端側の部分の長手方向両端がシリンドリカルレンズ17の軸方向長さよりも大きく、さらにボディ10の上端面と凹所37との間の部分の肉厚が上記両端部において各々切欠を形成することで薄くされている。この薄肉部40,40は塑性変形を容易とするために設けたものであり、図1に矢印で示す部分(薄肉部40の0.5〜1mm内側)を調整ピンで押して薄肉部40を塑性変形させることによって、突部42をシリンドリカルレンズ17に接触させているボディ10上端の壁41を動かすことで、シリンドリカルレンズ17のX軸回り(図3参照)の姿勢を調整し、鉛直ライン光Vを鉛直線に合わせることができるようにしてある。なお、シリンドリカルレンズ17の軸方向において間隔をおいて並んでいる突部42は上記調整を容易にするために設けたもので、幅0.3〜1mm程度、長さ2〜4mm程度の平面形状としてあるが、これは半径0.1〜0.5mm程度の半円柱型(図6参照)のものであってもよく、さらには突部42を設けていなくても調整は可能である。
【0016】
また、シリンドリカルレンズ17を納めた凹所37の背後は偏向部材16の取り付けのための斜面となっていて、シリンドリカルレンズ17の両端部の背後の壁43も肉厚が薄くなっていることから、この壁43を調整ピンで押して塑性変形させることで、シリンドリカルレンズ17のZ軸回りの姿勢を調整することも可能であり、従って、シリンドリカルレンズ17の軸をY軸に正確に合わせることができる。
【0017】
シリンドリカルレンズ15を納めた凹所35にしても、図5に示すように、該凹所35が開口する正面と隣接する側面から凹所35の奥部に繋がるスリット45を設けるとともに、凹所35の長手方向両端部の上記側面側に夫々薄肉部46,46を設けて、シリンドリカルレンズ15が接する上記側面側の壁47を調整ピンで押圧することによって上記薄肉部46を塑性変形させて壁47を移動させることで、X軸回りのシリンドリカルレンズ15の姿勢を調整してシリンドリカルレンズ15の軸方向をZ軸に合わせることができるようにしている。もちろん、凹所35の奥部の壁の肉厚を薄くしておけば、凹所37の場合と同様に、シリンドリカルレンズ15の背後の壁を移動させてY軸回りの調整も行うこ
とができることから、シリンドリカルレンズ15を軸方向をZ軸にさらに正確に合わせることができる。
【0018】
なお、薄肉部40,46やスリット45は、ボディ10の一部を塑性変形させることが容易となるようにするために設けたものであり、従って薄肉部40,46やスリット45がなくともボディ10の一部を塑性変形させてシリンドリカルレンズ15,17の調整ができる構成となっているのであれば、薄肉部40,46やスリット45は不要である。
【0019】
ところで、凹所35における壁47に対向する内側面とシリンドリカルレンズ15との間の隙間(図5(c)における35’)から光が漏れ出て水平ライン光Hの一部が明るくなってしまう場合、図6に示すように、両シリンドリカルレンズ15,17の固定のための押さえばね31におけるシリンドリカルレンズ15用のばね片33に漏光を防ぐ光遮蔽片34を設けておくとよい。
【0020】
上記調整を行うにあたっては、本体部1の周面のうちの隣接する2面(図示例では正面と上記壁47を有する側面とは反対側の側面)とに設けた平面部を調整台(図示せず)の固定部に接触固定させた状態でレーザーを出力させて水平ライン光Hと鉛直ライン光Vとを予め基準線を付した壁面などの投射面に投射し、ライン光H,Vが水平基準線及び鉛直基準線に合致するように調整部である壁41,43、47を動かしてシリンドリカルレンズ15,17の姿勢を調整する(図7参照)。
【0021】
本体部1が上述のように上ポイント光UPも出力するものである場合は、上記平面部を用いた位置合わせではなく、図8に示すように、上ポイント光UPが予め設けてある基準点に合うように本体部1を調整台の固定部に固定した後、水平ライン光Hと鉛直ライン光Vとを予め基準線を付した壁面などの投射面に投射し、水平及び鉛直ライン光H,Vが水平基準線及び鉛直基準線に合致するように調整を行えばよい。水平ライン光Hは円筒レンズ15の姿勢を、鉛直ライン光Vは円筒レンズ17の姿勢を変化させて個別に調整する上に相互に影響しあうことはないために、これらライン光を水平基準線及び鉛直基準線に合わせ込むことは簡単に行うことができる。
【0022】
しかも、上記調整は、ボディ10の一部を塑性変形させることで行うものであり、円筒レンズ15,17を別途調整手段を介してボディ10に取り付けた場合に比して、別途調整手段を全く必要としないものである。
【0023】
【発明の効果】
以上のように本発明においては、シリンドリカルレンズはボディの凹所に納めて弾性体で押さえ固定した状態で調整することができるものであり、シリンドリカルレンズの配設固定が容易であるとともに調整作業もしやすいものであり、しかも上記調整はボディにおけるシリンドリカルレンズに接した壁を塑性変形させることで行うために、別途調整部材を必要とすることがなくてコストを低減させることができるとともに小型化を図ることができるものであり、所要の精度を容易に確保することができると同時に精度の確保に必要なコストを低減することができる
また、調整部はシリンドリカルレンズの姿勢を2軸回りに調整自在としておくと、より正確な調整を行うことができる。
【0024】
この場合の調整部はシリンドリカルレンズと平行な棒状部として形成しておくと、調整部を容易に形成することができるとともに調整作業も楽になる。
【0025】
殊にシリンドリカルレンズの軸方向において間隔をおいて接触する突部を備えていると、シリンドリカルレンズの姿勢を的確に調整することができる。
【0026】
さらに、調整部がその端部に薄肉部を備えていると、塑性変形させることが容易となるために、調整作業が容易となる。
【0027】
また、固定部材が不要光の漏洩防止のための光遮蔽部を備えていると、出力されるライン光の一部が明るくなってしまう事態が生じるのを防ぐことができる。
【0028】
そして固定部材が本体部に取り付けられた複数のシリンドリカルレンズを夫々固定する固定部を一体に備えていると、単一の固定部材で複数のシリンドリカルレンズの固定を行うことができて、組立性が良くなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態の一例を示すもので、(a)は本体部の要部正面図、(b)は本体部の要部断面図、(c)は本体部の要部斜視図である。
【図2】 同上の斜視図である。
【図3】 (a)(b)は同上の本体部の斜視図である。
【図4】 同上の本体部の分解斜視図である。
【図5】 (a)(b)は同上の他の要部の斜視図、(c)はA−A線断面図である。
【図6】 同上の他例の部分正面図である。
【図7】 同上の調整作業の一例のフローチャートである。
【図8】 同上の調整作業の他例のフローチャートである。
【符号の説明】
1 本体部
2 支持体
15 シリンドリカルレンズ
17 シリンドリカルレンズ
35 凹所
37 凹所
40 薄肉部
41 壁
Claims (7)
- レーザーを出力するレーザー出力部と、レーザー出力部から出力されたレーザーを集光する投光レンズと、投光レンズを経たレーザーをライン光生成用のシリンドリカルレンズに向けて偏向させる偏向手段とを本体部に設けるとともに、該本体部を支持体にて揺動自在に枢支しているレーザー墨出し装置であって、上記本体部は光学部品保持用のボディと、シリンドリカルレンズの取り付け用の取付部と、取付部にシリンドリカルレンズを固定する固定部材と、取付部でのシリンドリカルレンズの姿勢を調整する調整部とを備えており、上記取付部はシリンドリカルレンズを納める凹所として上記ボディに形成され、上記固定部材はシリンドリカルレンズを取付部に対して押さえ固定する弾性体であり、調整部はボディの一部であるとともにボディの上記凹所に配したシリンドリカルレンズと接触し且つ外力の印加による塑性変形で可動となっている壁で形成していることを特徴とするレーザー墨出し装置。
- 調整部はシリンドリカルレンズの姿勢を2軸回りに調整自在となっていることを特徴とする請求項1記載のレーザー墨出し装置。
- 調整部はシリンドリカルレンズと平行な棒状部として形成されていることを特徴とする請求項1記載のレーザー墨出し装置。
- 調整部はシリンドリカルレンズの軸方向において間隔をおいて接触する突部を備えていることを特徴とする請求項3記載のレーザー墨出し装置。
- 調整部はその端部に薄肉部を備えていることを特徴とする請求項3または4記載のレーザー墨出し装置。
- 固定部材は不要光の漏洩防止のための光遮蔽部を備えていることを特徴とする請求項1記載のレーザー墨出し装置。
- 固定部材は本体部に取り付けられた複数のシリンドリカルレンズを夫々固定する固定部を一体に備えたものであることを特徴とする請求項1または6記載のレーザー墨出し装置。
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