JP4549181B2 - レーザー墨出し器 - Google Patents

Description

本発明は、建築現場などにおいて、壁、天井、床などの被照射体に墨出し用のレーザーライン光を投光するレーザー墨出し器に関するもので、特に、鉛直ラインを照射するための複数の光源ユニットを備えたレーザー墨出し器の、ライン光調整機構に関するものである。

レーザー墨出し器はライン光を照射するためのレーザー光源として一般に半導体レーザーが用いられている。半導体レーザーから出射されるレーザー光は拡散光であるため、これをコリメートレンズによってほぼ平行光束とし、これを円柱状のロッドレンズに透過させることにより一方向にのみ拡散させ、この拡散光を壁、天井、床などの被照射体に投光して、レーザー光による鉛直方向の輝線あるいは水平方向の輝線を投光するようにしたのがレーザー墨出し器である。レーザー墨出し器は、ジンバル機構によって振り子が常時所定の姿勢を保つように吊り下げられている。上記振り子は、これに半導体レーザー、コリメートレンズ、ロッドレンズなどが筒体によって一体に保持されてなるレーザー光源ユニットが組み付けられることにより振り子を構成している。振り子が上記のように吊り下げられることにより、上記光源ユニットが常時定められた姿勢を保つようになっていて、レーザー墨出し器の設置姿勢が傾いていても、鉛直あるいは水平のライン光が正しく投光されるようになっている。

レーザー墨出し器における光源ユニットは、ロッドレンズを有することによって広い範囲にわたってレーザーライン光を照射することができるが、さらに広い範囲にわたり、例えば３６０度にわたってレーザーライン光の照射が要求されることがある。かかる要求に応えるには、振り子に複数の光源ユニットを組み付け、各光源ユニットから照射されるレーザーライン光が精度良く連続するように調整する必要がある。

また、互いに直交する方向の鉛直ラインを照射することができるレーザー墨出し器が要求されることがある。かかる要求に応える場合も、振り子に複数の光源ユニットを組み付け、各光源ユニットから照射されるレーザーライン光が精度良く直交するように調整する必要がある。

このように、レーザー墨出し器においては、鉛直ラインあるいは水平ラインが精度良く照射されるように調整し、さらに、連続したラインあるいは互いに直交するラインを照射するために複数の光源ユニットを使用したものにおいては、光源ユニット相互の関係も精度良く調整する必要がある。そこで、ライン光を精度良く照射するための各種調整機構が提案されている。

従来のレーザー墨出し器における調整機構の一例として、ビーム投射器の軸状本体の円孔に円筒状のレンズ保持器を周方向に回転可能に嵌め、上記軸状本体にねじ込んだ一対の角度調整用ねじを調整してレンズ保持器の回転位置を調整し、レンズ保持器にその中心軸線に直交する方向に保持されている円筒レンズの姿勢を調整することによって、照射されるライン光の水平度あるいは垂直度を調整するようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。また、円筒レンズを保持するレンズホルダを、ボールを支点にして任意の方向に傾けることにより、円筒レンズの軸線方向を任意に調整可能とした調整機構も提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特許第３０４９０１６号公報 特許第３１４８５８７号公報

特許文献１および特許文献２に記載されている調整機構は、いずれも一つの光源ユニットを独立に調整することを想定しており、複数の光源ユニット相互の関係を調整することは想定していない。そのため、複数のライン光を連続させあるいは複数のライン光を互いに直交する方向に照射させようとして、複数の光源ユニットを振り子に組み込んだものにおいて、光源ユニットごとに特許文献１または特許文献２に記載されている調整機構を組み込むと、構造が複雑化しかつ大型化する難点がある。また、特許文献１および特許文献２に記載されているような従来の調整機構によれば、光源ユニットを振り子に組み込む前に調整する必要があり、光源ユニットを振り子に組み込んだ後は調整することができない。したがって、調整用の治具などを用いて調整する必要があり、調整作業が面倒になる難点もある。

本発明は、上に説明したような従来技術の問題点を解消するためになされたものであって、振り子に多くの光源ユニットを組み込んでも、その調整機構が大型化することなく構成も簡単であり、光源ユニットを振り子に組み込んだ後であっても、治具の類を使用することなく簡単な操作で調整することができるレーザー墨出し器を提供することを目的とする。

本発明にかかるレーザー墨出し器は、レーザー光を放射する複数の光源ユニットが組み付けられ、ジンバル機構によって揺動可能に吊り下げられた振り子を有してなるレーザー墨出し器であって、複数の光源ユニットはユニットホルダに取り付けられ、ユニットホルダは、その下面に形成された凸部が振り子の受け部に設けられた孔に嵌り、振り子の受け部の下面に備えられている弾性板を貫通したねじが凸部にねじ込まれて受け部に取り付けられ、受け部に一対の調節ねじが設けられ、この一対の調節ねじはユニットホルダに当接して位置調整機構を構成し、位置調整機構による調整操作によって弾性板はユニットホルダの移動を許容しかつ調整位置を維持することを最も主要な特徴とする。

ユニットホルダは、位置調整機構により振り子の受け部に対する位置を調整することができ、かつ弾性板の介在のもとに振り子の受け部に取り付けられていて、位置調整後の調整位置を維持するため、改めて調整位置での固定操作などは不要である。そのため、振り子の受け部にユニットホルダを取り付けた状態で、光源ユニット位置をユニットホルダとともに調整することができ、調整のための冶具の類も不要であり、光源ユニットの位置調整作業が容易になる利点がある。また、ユニットホルダの位置調整機構は簡単な構造であるため、振り子に複数の光源ユニットを搭載することも容易であり、複数のライン光を連続させて広範囲にわたって照射することができるレーザー墨出し器、あるいは複数のライン光を直交させて照射することができるレーザー墨出し器を低コストで提供することができる。

以下、本発明にかかるレーザー墨出し器の実施例を、図面を参照しながら説明する。図１ないし図４において、符号１，２，３はそれぞれ光源ユニットを示している。各光源ユニット１，２，３は、レーザー光源として例えば半導体レーザーを有し、また、半導体レーザーからの発散光を平行光束にするコリメートレンズと、この平行光束を一方向にのみ拡散するロッドレンズ（「円筒レンズ」ともいう）１３，２３，３３を有してなる。各光源ユニット１，２，３は、上記各光学素子が円筒状の筐体に組み付けられている。各光源ユニット１，２，３の筐体は、ユニットホルダ１１，２１，３１に斜め上方に向けて、かつ、ユニットホルダ１１，２１，３１に対し各光源ユニットの光軸を中心に回転可能に取り付けられている。

各光源ユニット１，２，３の円筒レンズ１３，２３，３３は水平方向に取り付けられていて、レーザー光源からのレーザー光を垂直方向にのみ拡散し、建物の床面から壁面、天井面にわたってレーザーライン光を照射することができる。図４に示すように、光源ユニット１は正面垂直ラインを照射する。光源ユニット２は左垂直ライン（「左大矩（おおかね）ライン」ともいう）を、光源ユニット３は右垂直ライン（「右大矩ラインライン」ともいう）を照射する。左垂直ラインと右垂直ラインは一直線に連続するように、また、正面垂直ラインに対して左垂直ラインおよび右垂直ラインとが直交するように、あとで詳細に説明する各種調整機構が組み込まれている。

図１、図２に示すように、各ユニットホルダ１１，２１，３１は底面中央から下方に向かって突出した円筒状の凸部１２，２２，３２が一体に形成されている。各ユニットホルダ１１，２１，３１はその底面が振り子４の上端部に水平方向に張り出して一体に形成された受け部４１，４２，４３の上面に取り付けられている。上記各受け部４１，４２，４３の中央部には上記ユニットホルダ１１，２１，３１の凸部１２，２２，３２が嵌り合う上下方向の孔４４，４５，４６が形成されている。受け部４１の孔４４は上記凸部１２が孔４４内で水平面内において回転できる程度の円形の孔である。これに対し、受け部４２，４３の孔４５，４６は、上記凸部２２，３２が孔４５，４６内で水平面内において回転できることはもとより、各光源ユニット２，３が有する円筒レンズ２３，３３の中心軸線と平行な方向に移動できる長孔となっている。

上記各受け部４１，４２，４３には下面側から円盤状の弾性板７１，７２，７３が配置され、各弾性板７１，７２，７３の中心孔を貫通したねじ８１，８２，８３が、上記受け部４１，４２，４３の孔４４，４５，４６内に位置しているユニットホルダ１１，２１，３１の凸部１２，２２，３２にねじ込まれている。各ねじが上記各凸部１２，２２，３２にねじ込まれることにより各弾性板７１，７２，７３が撓んで蓄勢され、この蓄勢力によって各ユニットホルダ１１，２１，３１の底面が各受け部４１，４２，４３の上面に圧接させられる。この状態で、各ユニットホルダ１１，２１，３１は各受け部４１，４２，４３に対して移動することはできないが、あとで説明する位置調整機構を操作することによって、上記蓄勢力を保ったまま、凸部１２，２２，３２を中心に回転することができ、ユニットホルダ２１，３１は長孔４５，４６で許される範囲で移動することができる。

図３に詳細に示すように、上記受け部４１の先端にはその幅方向両端部に上向きの対をなす突起５０，５０が一体に形成され、この突起５０，５０には図１、図２に示すように鉛直ライン調整ねじ６１，６１がねじ込まれている。鉛直ライン調整ねじ６１，６１は光源ユニット１を保持しているユニットホルダ１１の前面左右に当接していて、調整ねじ６１，６１の一方を緩め、他方を締め付けることによりユニットホルダ１１を、上記凸部１２を中心とした回転方向の位置を調整することができるようになっている。この回転調整に当たって上記ねじ８１を緩める必要はなく、弾性板７１によってユニットホルダ１１が付勢されたまま調整することができる。調整後に上記ねじ８１を締め付ける必要もなく、弾性板７１の付勢力によって上記調整後の位置が維持される。

図３に示すように、上記受け部４２の先端にはその幅方向両端部に上向きの対をなす突起５２，５２が一体に形成され、受け部４２の一側部にも上向きの突起５１が一体に形成されている。上記各突起５２，５２には、上記光源ユニット１によって照射される垂直ライン光に対して光源ユニット２によって照射されるライン光の直角度調整ねじ６３，６３がねじ込まれ、上記突起５１には、光源ユニット２によって照射される垂直ライン光の位置調整のための調整ねじ６２がねじ込まれている。上記一対のねじ６３，６３は光源ユニット２を保持しているユニットホルダ２１の前面両側に当接し、これらのねじ６３，６３の調整によってユニットホルダ２１を、上記突起２２を中心とした回転方向の位置を調整することができるようになっている。また、上記ねじ６２はユニットホルダ２１の側面に当接し、ねじ６２の調整によりユニットホルダ２１を前記長孔４５方向に移動させ、光源ユニット２による垂直ライン光の位置を平行移動させることができるようになっている。

前記受け部４３と光源ユニット３との関係も、受け部４２と光源ユニット２との関係と同じになっている。すなわち、受け部４３には幅方向両端部に上向きの対をなす突起５４，５４が一体に形成され、受け部４３の一側部にも上向きの突起５３が一体に形成されている。各突起５４，５４には、上記光源ユニット１によって照射される垂直ライン光に対して光源ユニット３によって照射される垂直ライン光の直角度調整ねじ６５，６５がねじ込まれ、上記突起５３には、光源ユニット３によって照射されるライン光の位置調整のための調整ねじ６４がねじ込まれている。上記ねじ６５，６５の調整によってユニットホルダ３１を、上記突起３２を中心とした回転方向の位置を調整することができるようになっている。上記調整ねじ６４の調整によりユニットホルダ３１を前記長孔４６方向に移動させ、光源ユニット３によるライン光の位置を平行移動させることができるようになっている。

以上の説明からわかるように、調整ねじ６２と調整ねじ６４は、ユニットホルダ２１，３１を、光源ユニット２，３の光軸が平行移動するように平行移動機構を構成している。一対の調整ねじ６３，６３および他の一対の調整ねじ６５，６５は、受け部４２，４３上でのユニットホルダ２１，３１の回転位置調整機構を構成している。上記平行移動機構および回転位置調整機構による調整に当たって前記ねじ８２，８３を緩める必要はなく、弾性板７２，７３によってユニットホルダ２１、３１が付勢されたまま調整することができる。調整後に上記ねじ８２，８３を締め付ける必要もなく、弾性板７２，７３の付勢力によって上記調整後の位置が維持される。

各光源ユニット１，２，３において、光源ユニットを構成する光学素子の保持体としての前記筐体は、ユニットホルダ１１，２１，３１に光軸を中心に回転可能に取り付けられるとともに、光軸を中心とした回転位置を調整するための調整機構が設けられている。図１、図２、図４において、調整ねじ保持板９１，９２，９３と、この調整ねじ保持板９１，９２，９３の両端部に対をなしてねじ込まれた調整ねじ９５，９６，９７が上記調整機構を構成している。調整ねじ保持板９１，９２，９３はその長さ方向中央部がねじ止め等によって上記筐体の背中に相当する部分に固定されている。調整ねじ保持板９１，９２，９３の両端部に対をなしてねじ込まれた調整ねじ９５，９６，９７の先端がユニットホルダ１１，２１，３１の上面に当たっている。したがって、対をなす上記調整ねじの一方を緩め他方を締め付けることにより、光源ユニット１，２，３の筐体の回転位置を調整することができる。上記筐体の回転とともに円筒レンズ１３，２３，３３の姿勢が変わる。したがって、円筒レンズ１３，２３，３３が精度良く水平方向の姿勢をとり、それぞれの光源ユニット１，２，３によって照射されるライン光が正しく垂直になるように調整することができる。すなわち、それぞれ対をなす調整ねじ９５，９６，９７は、光源ユニット１，２，３による照射ラインの垂直度調整機構を構成している。

前記振り子４は、上端部近くでジンバル機構により常時鉛直方向の姿勢をとることができるように揺動可能に吊り下げられている。振り子４は上記ジンバル機構より下側に伸びた本体部分４８を有していて、本体部分４８の下端部には錘取付部４９が一体に形成されている。振り子４の本体部分４８の長さ方向（上下方向）中間部には他の光源ユニットを取り付けるための窓孔５５が形成されている。この窓孔５５には水平方向のレーザーラインを照射するための光源ユニット７５が取り付けられている。光源ユニット７５もレーザー光源としての半導体レーザー、コリメートレンズ、垂直方向に向けた円筒レンズを有してなる。振り子４の前記各受け部４１，４２，４３の下面側には回路基板が配置されるが図示は省略されている。振り子４の上記受け部４１，４２，４３の形成部には、各光源に外部から給電するための、その他適宜のジャンパー線を通すための孔４７が上下方向に形成されている。

以上説明した実施例において、レーザー墨出し器として組み立てたあとの調整は、例えば次のような手順で行うことができる。まず、正面垂直ライン照射用の光源ユニット１の垂直度調整用ねじ９５を操作して、正面垂直ラインが正しく垂直ラインを照射するように調整する。続いて、一対の調整ねじ６１を調整して、光源ユニット１の回転位置を適宜設定する。

次に、左大矩（左垂直）ライン照射用の光源ユニット２の垂直度調整ねじ９６を操作して左大矩ラインが正しく垂直ラインを照射するように調整する。続いて、平行移動機構を構成する調整ねじ６２を調整して、左大矩ラインの照射位置が適宜の位置になるように調整する。さらに、回転位置調整機構を構成する一対の調整ねじ６３，６３を操作して、光源ユニット２によって照射される垂直ライン光が上記光源ユニット１によって照射される鉛直ライン光に対して精度良く直交するように調整する。

さらに、右大矩（左垂直）ライン照射用の光源ユニット３についても、光源ユニット２の調整と同じ手順を踏んで、垂直度調整ねじ９７による照射ラインの垂直度調整、調整ねじ６４によるライン照射位置調整、調整ねじ６５，６５による光源ユニット１によって照射される鉛直ラインに対する直角度調整を行う。なお、上記調整ねじ６４によるライン照射位置調整は、他方の光源ユニット２によって照射される垂直ラインと一直線に精度良く連続させるための調整である。また、上記調整ねじ６５，６５による調整も、他方の光源ユニット２によって照射される垂直ラインと一直線に精度良く連続させるための調整であるとともに、光源ユニット１により照射される垂直ラインとの直角度調整のためでもある。

以上説明した実施例では、鉛直方向のライン光を左右両側に照射してほぼ３６０度にわたる１本のライン光として照射するために、左右方向鉛直ライン照射用光源ユニット２，３を２個一対として使用している、これに対して前後方向のライン照射用光源ユニットは１個の光源ユニット１のみである。したがって、垂直ライン照射用光源ユニットは合計３個用いられている。

しかしながら、本発明にかかるレーザー墨出し器は、垂直ライン照射用光源ユニットが少なくとも２個あれば成立するものであって、垂直ライン照射用光源ユニットが４個、あるいはそれ以上あるものにも本発明を適用することができる。例えば、左右方向鉛直ライン照射用光源ユニットと前後方向鉛直ライン照射用光源ユニットが１個ずつ、合計２個あるものにも本願発明を適用することができ、所期の目的を達成することができる。また、左右方向鉛直ライン照射用光源ユニットと前後方向鉛直ライン照射用光源ユニットが２個ずつ、合計４個あるものにも本願発明を適用することができ、これによって所期の目的を達成することができる。

また、少なくとも２個の光源ユニットを有し、この２個の光源ユニットで連続した鉛直ラインを照射するものである場合、上記少なくとも２個の光源ユニットのうち少なくとも一方が、それぞれの光源ユニットから照射される鉛直ラインが連続するように、ユニットホルダを光源ユニットの光軸が平行移動するように平行移動機構を有するものであればよい。上記２個の光源ユニットがともに平行移動機構を備えている必要はない。

同様に、少なくとも２個の光源ユニットを有し、この２個の光源ユニットで連続した鉛直ラインを照射する場合、上記少なくとも２個の光源ユニットのうち少なくとも一方が、それぞれの光源ユニットから照射される鉛直ラインが連続するように、受け部上でのユニットホルダの回転位置調整機構を有するものであればよい。上記２個の光源ユニットがともに回転位置調整機構を備えている必要はない。

また、互いに直交する鉛直ラインを照射するために少なくとも２個の光源ユニットを有するレーザー墨出し器の場合、上記少なくとも２個の光源ユニットのうち少なくとも一方が、それぞれの光源ユニットから照射される鉛直ラインが正しく直交するように、受け部上でのユニットホルダの回転位置調整機構を有していればよい。必ずしも上記２個の光源ユニットがともに回転位置調整機構を備えている必要はない。

本発明にかかるレーザー墨出し器の実施例の要部を下方から見た分解斜視図である。 同上実施例の要部を下方から見た斜視図である。 上記実施例中の振り子を示す（ａ）は平面図、（ｂ）は左側面図、（ｃ）は正面図、（ｄ）は中央部縦断側面図である。 上記実施例によるレーザー光の照射例を示す斜視図である。

符号の説明

１ 光源ユニット
２ 光源ユニット
３ 光源ユニット
４ 振り子
１１ ユニットホルダ
１２ 凸部
２１ ユニットホルダ
２２ 凸部
３１ ユニットホルダ
３２ 凸部
４１ 受け部
４２ 受け部
４３ 受け部
４４ 孔
４５ 長孔
４６ 長孔
６１ 回転位置調整機構としての調整ねじ
６２ 平行移動機構としての調整ねじ
６３ 回転位置調整機構としての調整ねじ
６４ 平行移動機構としての調整ねじ
６５ 回転位置調整機構としての調整ねじ
７１ 弾性板
７２ 弾性板
７３ 弾性板

Claims (9)

1. レーザー光を放射する複数の光源ユニットが組み付けられ、ジンバル機構によって揺動可能に吊り下げられた振り子を有してなるレーザー墨出し器であって、
   上記複数の光源ユニットはユニットホルダに取り付けられ、
   上記ユニットホルダは、その下面に形成された凸部が上記振り子の受け部に設けられた孔に嵌り、上記振り子の受け部の下面に備えられている弾性板を貫通したねじが上記凸部にねじ込まれて上記受け部に取り付けられ、
   上記受け部に一対の調節ねじが設けられ、この一対の調節ねじは上記ユニットホルダに当接して位置調整機構を構成し、
   上記位置調整機構による調整操作によって上記弾性板は上記ユニットホルダの移動を許容しかつ調整位置を維持することを特徴とするレーザー墨出し器。
2. ユニットホルダは、振り子の受け部の孔内で上記凸部が移動できる範囲内で位置調整可能である請求項１記載のレーザー墨出し器。
3. 位置調整機構は、ユニットホルダを、光源ユニットの光軸が平行移動するように移動させる平行移動機構である請求項１または２記載のレーザー墨出し器。
4. 位置調整機構は、受け部上でのユニットホルダの回転位置調整機構である請求項１または２記載のレーザー墨出し器。
5. ユニットホルダに対する光源ユニットの光軸周りの回転位置を調整することができる光源ユニット回転位置調整機構を有する請求項１記載のレーザー墨出し器。
6. 連続した鉛直ラインを照射するために少なくとも２個の光源ユニットを有し、この少なくとも２個の光源ユニットのうち少なくとも一方は、それぞれの光源ユニットから照射される鉛直ラインが連続するように、ユニットホルダを上記少なくとも一方の光源ユニットの光軸が平行移動するように移動させる平行移動機構を有する請求項１記載のレーザー墨出し器。
7. 連続した鉛直ラインを照射するために少なくとも２個の光源ユニットを有し、この少なくとも２個の光源ユニットのうち少なくとも一方は、それぞれの光源ユニットから照射される鉛直ラインが連続するように、受け部上でのユニットホルダの回転位置調整機構を有する請求項１記載のレーザー墨出し器。
8. 互いに直交する鉛直ラインを照射するために少なくとも２個の光源ユニットを有し、この少なくとも２個の光源ユニットのうち少なくとも一方は、それぞれの光源ユニットから照射される鉛直ラインが正しく直交するように、受け部上でのユニットホルダの回転位置調整機構を有する請求項１記載のレーザー墨出し器。
9. 連続した鉛直ラインを照射するための２個の第１光源ユニットと、この鉛直ラインに直交する鉛直ラインを照射するための１個の第２光源ユニットを有し、
   上記第１光源ユニットは、それぞれの光源ユニットから照射される鉛直ラインが連続するように、ユニットホルダを上記第１の光源ユニットの光軸が、平行移動するように移動させる平行移動機構と、上記第１、第２光源ユニットから照射される鉛直ラインが正しく直交するように、受け部上でのユニットホルダの回転位置調整機構を有する請求項１記載のレーザー墨出し器。
   

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