JP4230281B2

JP4230281B2 - ２方向墨出し用レーザ装置

Info

Publication number: JP4230281B2
Application number: JP2003156673A
Authority: JP
Inventors: 行美瀬藤
Original assignee: 株式会社アキト
Priority date: 2002-06-06
Filing date: 2003-06-02
Publication date: 2009-02-25
Anticipated expiration: 2023-06-02
Also published as: JP2004061499A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、壁、天井、床等の被照射物に鉛直方向と水平方向の投射線を投射する墨出し用レーザ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の２方向墨出し用レーザ装置として、例えば、特許文献１に示すものがあるが、そのレーザモジュールを支持するホルダが、円盤形のジンバル機構により、２つの軸心回りに揺動可能に支持されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−２７１８８２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このようなジンバル機構は径方向寸法が大きいために、墨出し用レーザ装置全体の小型化が難しい。
【０００５】
本発明は前記従来の問題に鑑みてなされたもので、ホルダの支持機構を簡略化して、小型の２方向墨出し用レーザ装置を得ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明の２方向墨出し用レーザ装置は、左右の長手方向を持つ形状の揺動ブロックに、レーザモジュールを支持するホルダが、前後方向に延びる第１の軸心回りに左右に揺動自在に支持され、前方に延びる一対の支持アームに、前記揺動ブロックの左右の端部が、前記第１の軸心と直交して左右方向に延びる第２の軸心回りに前後に揺動自在に支持されている。
【０００７】
この構成によれば、ホルダの支持機構が簡略化され、特に前後方向の寸法を小さくできるので、２方向墨出し用レーザ装置が小型化される。
【０００８】
本発明は、さらに以下の構成を備える。まず、前記揺動ブロックには、前記ホルダの上部が左右に揺動可能な間隙をもって挿通される上下方向の貫通孔と、前記第１の軸心を中心とする前後方向の貫通孔と、前記第２の軸心を中心とする左右方向の貫通孔とが設けられ、前記ホルダの上部には、前記第１の軸心を中心とする前後方向の貫通孔が設けられ、前記一対の支持アームには、前記第２の軸心を中心とする左右方向の貫通孔が設けられている。
【０００９】
そして、前記揺動ブロックの前後方向の貫通孔における前側と後側にそれぞれ転がり軸受が挿入されて各外輪が接着で固定され、各内輪と前記ホルダの上部の前後方向の貫通孔に第１の支軸が挿入されて接着で固定されることにより、前記ホルダが第１の軸心回りに左右に揺動自在に支持されている。一方、前記揺動ブロックの左右方向の貫通孔における左側と右側にそれぞれ転がり軸受が挿入されて各外輪が接着で固定され、各内輪と前記支持アームの左右方向の貫通孔に第２の支軸が挿入されて接着で固定されることにより、前記揺動ブロックおよびホルダが第２の軸心回りに前後に揺動自在に支持されている。また、前記第２の支軸が、左右に分割された２本の支軸からなる。ここで、前記各外輪と対応する貫通孔、および、前記各内輪と対応する支軸が、接着前のはめあいにおいて、すきまばめにされている。この構成によれば、ホルダの左右、前後の揺動を円滑にできるので、揺動停止時のホルダの位置の再現性が高まる。
【００１０】
また、本発明において、前記ホルダの下部に取り付けられた非磁性の導体からなる被制動部材と、その被制動部材よりも下方に固定された磁石体とを有して、前記ホルダの揺動を制動する制動手段を備え、前記磁石体が輪状であり、その磁石体に対向する被制動部材の下面が球面であることが好ましい。この構成によれば、固定された磁石体に対して揺動する被制動部材を十分に接近させることができるので、小型の制動手段で十分な制動力が得られる。ここで、さらに、前記輪状の磁石体の輪の中に配置された反射型フォトインタラプタと、前記被制動部材の下面に貼付された反射板とを有して、前記ホルダの揺動角度が所定の許容範囲を越えたことを検出する過大傾斜検出手段を備えることが好ましい。この構成によれば、磁石体の輪の中のスペースを利用して、コンパクトに過大傾斜検出手段を備えることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態である２方向墨出し用レーザ装置を図面にしたがって説明する。図１に示すように、若干縦長のケース１の上部前壁１１が若干上向きに傾斜しており、この傾斜壁１１に上下方向Ｕ，Ｄに延びる第１通過孔３１が形成され、下部の垂直な前壁１２に左右方向Ｌ，Ｒに延びる第２通過孔３２が形成されている。装置の内部に塵埃等が入るのを防止するために、各通過孔３１，３２には、裏側から一回り大きなガラスまたはプラスチック製の平坦な板状の透明部材が貼られている。また、前記傾斜壁１１には、スイッチノブ３３が左右方向Ｌ，Ｒにスライド自在に取り付けられている。ケース１は、上部前壁１１、下部前壁１２、左右の側壁１３，１４および上壁１５を有する第１ケース半体１０と、図２に示す後壁２１および底壁２２を有する第２ケース半体２０とからなる。底壁２２には、回動自在な台座２３が取り付けられている。
【００１２】
ケース１内には、第１ケース半体１０を取り外した状態を示す図２のように、ケース１の後壁２１で形成された保持プレートの上部に、平面視でＵ字形の支持部材３５が取り付けられている。この支持部材３５の胴体３６の両端の一対の支持アーム３７Ｌ，３７Ｒは、前方Ｆに延びており、これら一対のアーム３７Ｌ，３７Ｒ間に、左右の長手方向を持つ形状の揺動ブロック７０の左右の端部が支持されている。揺動ブロック７０は、例えば円柱の側面の対向する部分を平坦に削った形状で、その平坦な面が上下面になるように配置されている。この揺動ブロック７０には、ホルダ４２が取り付けられている。このホルダ４２には、鉛直方向にレーザ光を投射する第１レーザモジュール４３と、その下方に位置して水平方向にレーザ光を投射する第２レーザモジュール４４とが取り付けられている。
【００１３】
ホルダ４２の支持構造の詳細を、図４の平面断面図に示す。まず、揺動ブロック７０には、ホルダ４２の上部が左右Ｌ，Ｒに揺動可能な間隙をもって挿通される上下方向の貫通孔７１と、前後方向Ｆ，Ｂに延びる第１の軸心５１を中心とする前後方向Ｆ，Ｂの貫通孔７２と、左右方向Ｌ，Ｒに延びる第２の軸心５２を中心とする左右方向Ｌ，Ｒの貫通孔７３とが設けられ、ホルダ４２の上部には、第１の軸心５１を中心とする前後方向Ｆ，Ｂの貫通孔４２ａが設けられ、一対の支持アーム３７Ｌ，３７Ｒには、第２の軸心５２を中心とする左右方向Ｌ，Ｒの貫通孔３８が設けられている。揺動ブロック７０の前後方向Ｆ，Ｂの貫通孔７２、左右方向Ｌ，Ｒの貫通孔７３、支持アーム３７の左右方向Ｌ，Ｒの貫通孔３８は、それぞれ２つに分断されている。
【００１４】
そして、揺動ブロック７０の前後方向Ｆ，Ｂの貫通孔７２における前側７２Ｆと後側７２Ｂにそれぞれ転がり軸受７４Ｆ，７４Ｂが挿入されて各外輪７４Ｆａ，７４Ｂａが接着で固定され、各内輪７４Ｆｂ，７４Ｂｂとホルダ４２の上部の前後方向Ｆ，Ｂの貫通孔４２ａに第１の支軸７５が挿入されて接着で固定されることにより、ホルダ４２が第１の軸心５１回りに左右Ｌ，Ｒに揺動自在に支持されている。一方、揺動ブロック７０の左右方向Ｌ，Ｒの貫通孔７３における左側７３Ｌと右側７３Ｒにそれぞれ転がり軸受７４Ｌ，７４Ｒが挿入されて各外輪７４Ｌａ，７４Ｒａが接着で固定され、各内輪７４Ｌｂ，７４Ｒｂと支持アーム３７の左右方向Ｌ，Ｒの貫通孔３８Ｌ，３８Ｒに第２の支軸７６が挿入されて接着で固定されることにより、揺動ブロック７０およびホルダ４２が第２の軸心５２回りに前後Ｆ，Ｂに揺動自在に支持されている。ここで、第２の支軸７６は、左右に分割された２本の支軸７６Ｌ，７６Ｒからなる。
【００１５】
各外輪７４Ｆａ，７４Ｂａ，７４Ｌａ，７４Ｒａと対応する貫通孔７２Ｆ，７２Ｂ，７３Ｌ，７３Ｒ、および、各内輪７４Ｆｂ，７４Ｂｂ，７４Ｌｂ，７４Ｒｂと対応する支軸７５，７６Ｌ，７６Ｒは、接着前のはめあいにおいて、わずかにすきまばめになるようにする。このような支持構造によれば、圧入などにより転がり軸受７４Ｆ，７４Ｂ，７４Ｌ，７４Ｒに歪みが生じることがなく、ホルダ４２の左右Ｌ，Ｒ、前後Ｆ，Ｂの揺動を円滑にできるので、揺動停止時のホルダ４２の位置の再現性が高まる。
【００１６】
図２のホルダ４２の側方には、後壁２１と底壁２２にわたって、電池ボックス５５が設けられており、その内部に、装置全体の電源となる図示しない電池、例えば３Ｖの電池が収納されている。電池ボックス５５の前面には、ロックアーム５６が、ねじ体からなる軸支部材５７により、上下方向Ｕ，Ｄの中間部に位置する第３の軸心５３の回りに揺動自在に支持され、さらに、復帰ばね（引っ張りのコイルばね）５４が取り付けられている。第３の軸心５３は前後方向Ｆ，Ｂに延びている。ロックアーム５６の下部には、ストッパ片５８が取り付けられており、このストッパ片５８の上面に、軟質ウレタン製の緩衝材５９が貼り付けられている。
【００１７】
ホルダ４２の下部近傍の正面断面図である図５に示すように、この２方向墨出し用レーザ装置は、ホルダ４２の揺動を制動する制動手段８０を備えており、その制動手段８０は、ホルダ４２の下部に取り付けられた非磁性の導体例えば銅からなる被制動部材８８と、その被制動部材８８よりも下方に固定された例えばＮd −Ｆb −Ｂ磁石である磁石体８２とを有している。磁石体８２は輪状で、磁束を有効活用して制動力を増すための底付き円筒状の鉄製ヨーク８１とともに、基板６４を介して、ケース１の底壁２２（図３）に固定されている。
【００１８】
ヨーク８１の外周は、磁石体８２の上面よりもわずかに高いが、被制動部材８８がホルダ４２とともに前後左右に揺動しても、磁石体８２およびヨーク８１に干渉せず、しかも十分に接近して強い制動力が得られるように、磁石体８２に対向する被制動部材８８の下面８８ａが、揺動の中心である第１の軸心５１と第２の軸心５２（図３）との交点を中心とする球面に形成されている。また、前記ストッパ片５８および緩衝材５９には、磁石体８２およびヨーク８１に干渉しないように、貫通孔６１が形成されている。この構成によれば、小型の制動手段８０で十分な制動力が得られる。
【００１９】
また、この２方向墨出し用レーザ装置は、ホルダ４２の揺動角度が所定の許容範囲を越えたことを検出する過大傾斜検出手段９０を備えており、その過大傾斜検出手段９０は、前記輪状の磁石体８２の輪の中に配置された反射型フォトインタラプタ９３と、被制動部材８８の下面８８ａに貼付された例えば白い紙製の反射板９４とを有している。反射型フォトインタラプタ９３は、前記ヨーク８１の底に開けられた孔を通って、基板６４に取り付けられている。この構成によれば、磁石体８２の輪の中のスペースを利用して、コンパクトに過大傾斜検出手段９０を備えることができる。
【００２０】
図３に示すように、ホルダ４２に支持されたレーザモジュール４３，４４に電流を供給するために、３本の銅線４５がホルダ４２の後方に配置されている。各銅線４５の一端が、ホルダ４２の後部に設けられた端子（図示せず）にはんだ付けされてレーザモジュール４３，４４に電気的に接続されるとともに、他端が、支持部材３５の胴体３６に設けられた端子４６にはんだ付けされてリード線４７、基板６４を介して前記電池に接続されている。一方、各レーザモジュール４３，４４のオン、オフのために、スイッチノブ３３（図１）の裏に設けられたスイッチ基板からもリード線が延び、その先端のコネクタが基板６４に設けられたコネクタ６５に接続される。前記３本の銅線４５はいずれも長さが６ｃｍ程度であるが、ホルダ４２の揺動の抵抗にならないよう、直径０．０４ｍｍ以下０．０２ｍｍ以上の細めの銅線を用いることが好ましく、この例では、ポリウレタンの皮膜付きで直径０．０４ｍｍの銅線が用いられている。直径０．０２ｍｍ以上としたのは、組立て時の作業性などの理由による。
【００２１】
前述のホルダ４２の支持構造に加えてこの直径０．０４ｍｍの銅線４５を採用することにより、ホルダ４２の左右Ｌ，Ｒ、前後Ｆ，Ｂの揺動をさらに円滑にでき、揺動停止時のホルダ４２の位置の再現性がいっそう高まる。例えば、この装置の検査において、第１ケース半体１０を取り外した状態で床に置き、レーザ光を発生させて５ｍ離れた壁に投射した際の投射線と、装置の位置はそのままで手動でホルダ４２を揺動させて再度停止した際の投射線とのずれが、最大の箇所でも１ｍｍ未満で実際には認知できない程度である。
【００２２】
以上のような構成において、図１のスイッチノブ３３の操作により、垂直ライン、水平ライン、２本ライン、およびオフに切り換えられる。スイッチノブ３３が垂直ライン位置に設定されると、図２の第１レーザモジュール４３から鉛直方向に延びるレーザ光が発生し、図１の第１通過孔３１を通って外部の被照射物、例えば建築物の床、壁または天井に投射される。スイッチノブ３３が水平ライン位置に設定されると、図２の第２レーザモジュール４４から水平方向に延びるレーザ光が発生し、図１の第２通過孔３２を通って外部の被照射物、例えば建築物の壁に投射される。スイッチノブ３３が２本ライン位置に設定されると、鉛直方向に延びるレーザ光と水平方向に延びるレーザ光の両方が発生して投射される。なお、スイッチノブ３３がオフ以外の位置に設定されると、後述するホルダ４２のロックが解除されて揺動可能になる。
【００２３】
この墨出し用レーザ装置が水平面から傾斜した床のような場所に設置された場合、図３に示すように、ホルダ４２が第１の軸心５１の回りに揺動し、さらに揺動ブロック７０が第２の軸心５２の回りに揺動する。ホルダ４２が揺動すると、被制動部材８８に磁石体８２およびヨーク８１の磁界による渦電流が生じ、ホルダ４２の揺動方向とは逆方向の電磁力が被制動部材８８にかかるので、ホルダ４２の揺動が制動され、鉛直姿勢に停止する。これにより、投射されるレーザ光は、常に鉛直方向または水平方向に延びる。
【００２４】
ケース１の揺動許容角度、つまりホルダ４２の揺動許容角度は、両軸心５１，５２の回りに＋−５°程度に設定されており、ケース１がこれを越えて傾斜すると、反射型フォトインタラプタ９３と被制動部材８８の下面８８ａの反射板９４（図５）との位置がずれて、反射型フォトインタラプタ６３が受光しなくなり、これにより、自動的に消灯回路（図示せず）が作動して、レーザ光の照射が停止される。
【００２５】
ここで、反射型フォトインタラプタ９３は、ホルダ４２の直下に配置されているから、ケース１の過大傾斜を正確に検出できる。すなわち、ホルダ４２の側方に過大傾斜を検出するセンサを配置した従来の場合は、センサの位置が特にホルダ４２の上下軸心方向にずれると、傾斜が同じでもセンサ位置での揺動ストロークが変わってくるので、個体ごとのセンサ調整が必要になるうえに、ホルダ４２の２方向の揺動に対してセンサの感度を同一に設定するのが難しく、検出動作が安定しない欠点があった。
【００２６】
これに対し、本実施形態では、反射型フォトインタラプタ９３がホルダ４２の直下に位置しているから、個体が異なっても傾斜が同じであれば反射型フォトインタラプタ９３に対するホルダ４２の揺動ストロークは同じになり、しかも、図５に示すように、ホルダ４２の２方向の揺動に対して、被制動部材８８の球面である下面８８ａに貼られた反射板９４と反射型フォトインタラプタ９３とのギャップが一定になっており、反射型フォトインタラプタ９３の作動が安定化される。さらに、被制動部材８８の下面８８ａは、揺動距離が最も大きくなるので、反射型フォトインタラプタ９３による揺動角度の検出が容易になる。
【００２７】
スイッチノブ３３（図１）を右側にスライドしてオフ位置に設定すると、図２に示すように、スイッチノブ３３によってＡ方向に押されてロックアーム５６が、二点鎖線で示すように回動し、ストッパ片５８が上方へ回動して、このストッパ片５８の上面の軟質ウレタン製の緩衝材５９が被制動部材８８の下面８８ａを上方Ｕへ押圧する。これにより、ホルダ４２が揺動ブロック４１および支持アーム３７に押しつけられて、揺動不能にロックされる。このロック姿勢は安定しており、運搬時などに振動を受けても転がり軸受７４（図４）が磨耗ないし損傷を受けないので、転がり軸受７４（図４）の磨耗・損傷による揺動停止時のホルダ４２の位置の再現性の低下ひいては墨出し精度の低下が抑制される。スイッチノブ３３（図１）をオフ位置から左側にスライドすると押圧が解除されて、ロックアーム５６が復帰ばね５４により実線で示す待機位置に復帰する。
【００２８】
以上のように、ホルダ４２の支持機構は、左右Ｌ，Ｒの長手方向を持つ形状の揺動ブロック７０と一対の支持アーム３７などからなる簡略で小さな構造で、特に前後方向Ｆ，Ｂの寸法が従来のジンバル機構よりも小さくなるので、２方向墨出し用レーザ装置が小型化される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である墨出し用レーザ装置を示す斜視図である。
【図２】図１の直立状態のケース内部を示す斜視図である。
【図３】図１の傾斜状態のケース内部を示す斜視図である。
【図４】ホルダの支持構造の詳細を示す平面断面図である。
【図５】ホルダの下部近傍を示す正面断面図である。
【符号の説明】
３７…支持アーム、３８…支持アームの左右方向の貫通孔、４２…ホルダ、４２ａ…ホルダ上部の前後方向の貫通孔、４３，４４…レーザモジュール、５１…第１の軸心、５２…第２の軸心、７０…揺動ブロック、７１…揺動ブロックの上下方向の貫通孔、７２…揺動ブロックの前後方向の貫通孔、７３…揺動ブロックの左右方向の貫通孔、７４…転がり軸受、７４ａ…転がり軸受の外輪、７４ｂ…転がり軸受の内輪、７５…第１の支軸、７６…第２の支軸、８０…制動手段、８８…被制動部材、８８ａ…被制動部材の下面、９０…過大傾斜検出手段、９３…フォトインタラプタ、９４…反射板、Ｆ，Ｂ…前後方向、Ｌ，Ｒ…左右方向、Ｕ，Ｄ…上下方向。

Claims

鉛直方向と水平方向のレーザ光を投射する２方向墨出し用レーザ装置であって、
左右の長手方向を持つ形状の揺動ブロックに、レーザモジュールを支持するホルダが、前後方向に延びる第１の軸心回りに左右に揺動自在に支持され、
前方に延びる一対の支持アームに、前記揺動ブロックの左右の端部が、前記第１の軸心と直交して左右方向に延びる第２の軸心回りに前後に揺動自在に支持され、
前記揺動ブロックには、前記ホルダの上部が左右に揺動可能な間隙をもって挿通される上下方向の貫通孔と、前記第１の軸心を中心とする前後方向の貫通孔と、前記第２の軸心を中心とする左右方向の貫通孔とが設けられ、
前記ホルダの上部には、前記第１の軸心を中心とする前後方向の貫通孔が設けられ、
前記一対の支持アームには、前記第２の軸心を中心とする左右方向の貫通孔が設けられ、
前記揺動ブロックの前後方向の貫通孔における前側と後側にそれぞれ転がり軸受が挿入されて各外輪が接着で固定され、各内輪と前記ホルダの上部の前後方向の貫通孔に第１の支軸が挿入されて接着で固定されることにより、前記ホルダが第１の軸心回りに左右に揺動自在に支持され、
前記揺動ブロックの左右方向の貫通孔における左側と右側にそれぞれ転がり軸受が挿入されて各外輪が接着で固定され、各内輪と前記支持アームの左右方向の貫通孔に第２の支軸が挿入されて接着で固定されることにより、前記揺動ブロックおよびホルダが第２の軸心回りに前後に揺動自在に支持され、
前記第２の支軸が、左右に分割された２本の支軸からなり、
前記各外輪と対応する貫通孔、および、前記各内輪と対応する支軸が、接着前のはめあいにおいて、すきまばめにされている２方向墨出し用レーザ装置。
請求項１において、
前記ホルダの下部に取り付けられた非磁性の導体からなる被制動部材と、その被制動部材よりも下方に固定された磁石体とを有して、前記ホルダの揺動を制動する制動手段を備え、
前記磁石体が輪状であり、その磁石体に対向する被制動部材の下面が球面である２方向墨出し用レーザ装置。
請求項２において、
前記輪状の磁石体の輪の中に配置された反射型フォトインタラプタと、前記被制動部材の下面に貼付された反射板とを有して、前記ホルダの揺動角度が所定の許容範囲を越えたことを検出する過大傾斜検出手段を備えた２方向墨出し用レーザ装置。