JP4907194B2 - レーザー墨出し器の回転微調整機構 - Google Patents

Description

本発明は、建築現場などにおいて、墨出し用のレーザー光を、壁、天井、床などの照射対象面に投光するレーザー墨出し器に関するもので、特に、レーザー光の投光位置を微調整することができる回転微調整機構に関するものである。

レーザー墨出し器は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、これをコリメータ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、これを壁、天井、床などの照射対象面に投光して、レーザー光による鉛直線あるいは水平線を引くようにしたのがレーザー墨出し器である。

レーザー墨出し器を建築現場などで使用する場合、レーザー光を目標位置に高い精度で照射する必要がある。特に、垂直方向のレーザーラインの投光位置が目標位置からずれている場合は、投光位置を変えてずれを修整する必要がある。レーザーラインの投光位置を変えるには、その都度レーザー墨出し器の向きを変える必要がある。

レーザー墨出し器の向きを変える場合、レーザー墨出し器の設置基準点、すなわち、地墨点が動くことなく、地墨点を回転中心としてレーザー墨出し器本体が回転するものであることが要求される。これに加えて、レーザー墨出し器から例えば１０ｍあるいはそれ以上離れた照射対象面において垂直ライン光の照射位置を調整する必要がある場合、レーザー墨出し器をごく僅かに回転角度調整しただけで、照射対象面においては垂直ライン光の照射位置が大きくずれることになり、照射位置を目標位置に正確に合わせるためには、作業者に極めて厄介な作業を強いることになる。

そこで、レーザー墨出し器の回転角度を微調整するための機構が各種提案されている。図５に示す例はその一つである。図５において、符号１０は固定ベースを示している。この固定ベース１０は平面方向から見て略円形をしていて、周方向の等間隔位置で半径方向外方に突出した三つの脚取付け部１１を有している。各脚取付け部１１には脚が取り付けられて三脚となっていて、三脚を設置面に載せることによって固定ベース１０を略水平方向の姿勢で設置することができるようになっている。固定ベース１０は円形の中心孔８０を有し、中心孔８０の周囲に、かつ中心孔８０と同心円をなして、円形の突堤１４を有している。固定ベース１０の上には回転ベース２０が回転可能に載せられている。回転ベース２０は平面形状がリング状の部材で、その円形の内周面２４が固定ベース１０の突堤１４の外周面に、かつ、この突堤１４の外周面をガイドとして回転可能に嵌められている。したがって、回転ベース２０は、固定ベース１０の中心孔８０の中心を通る軸線を中心として回転することができる。固定ベース１０の中心孔８０の中心を通る軸線上に、図示されないレーザー墨出し器本体から下方の床面に向かって投射される地墨点が存在するように調整されている。

回転ベース２０の外周面にはアーム２５が固着され、アーム２５は回転ベース２０の外周面から半径方向外方に向かって伸び出ている。固定ベース１０の外周からは、アーム２５にほぼ対応する位置において、かつ、アーム２５の下方において一対の突起１６，１７が突出している。一方の突起１６にはナット１９が固着され、ナット１９には微調整つまみ６０のねじ部が、回転ベース２０の回転面と平行な方向に、従って略水平方向の姿勢でねじ込まれている。微調整つまみ６０のねじ部は、上記アーム２５が伸び出る方向に対して直交する方向の姿勢をとることによって、微調整つまみ６０のねじ部の先端がアーム２５に当たることができるように配置されている。固定ベース１０のもう一方の突起１７には、上記微調整つまみ６０と対向する位置に、かつ、微調整つまみ６０の中心軸線の延長線に略沿うように有底の穴１８が水平方向に形成されている。穴１８には圧縮コイルばね６３が落とし込まれ、さらに円柱状の押圧部材６２が挿入されている。押圧部材６２は圧縮コイルばね６３の蓄勢力で穴１８から外方に向かって押し出される向きに付勢され、この付勢力でアーム２５を押している。アーム２５は微調整つまみ６０の先端に当たることによって回転位置が規制されている。回転ベース２０の上には、図示されないレーザー墨出し器本体が一体に組み込まれている。

照射対象面において、例えば垂直ライン光の照射位置を微調整する必要がある場合は、微調整つまみ６０を正逆回転させる。微調整つまみ６０をそのねじ部がナット１９に対してより深くねじ込まれる向きに回転させると、アーム２５が押圧部材６２を圧縮コイルばね６３による付勢力に抗して圧縮コイルばね６３をさらに圧縮しながら押し、回転ベース２０が図５において時計方向に回転する。これと一体にレーザー墨出し器本体も時計方向に回転する。微調整つまみ６０を逆向きに回転させると、そのねじ部がナット１９から後退する向きに移動し、アーム２５が押圧部材６２を介して圧縮コイルばね６３による付勢力で押し戻され、回転ベース２０が図５において反時計方向に回転する。これと一体にレーザー墨出し器本体も反時計方向に回転する。前述のとおり、回転ベース２０の回転中心軸線は地墨点を通っているので、回転ベース２０の回転によって地墨点がずれることはない。

図６は、従来のレーザー墨出し器における回転角度微調整機構の別の例を示す。図５に示す従来例と実質的に同じ構成部分には共通の符号を付している。すなわち、符号１０は固定ベース、１１は脚取付け部、１４は突堤、２０は回転ベース、２４は回転ベースの内周面、８０は固定ベースの中心孔をそれぞれ示している。固定ベース１０には、その外周壁を半径方向に貫通して微調整つまみ７０の軸７２が回転可能に嵌められ、軸７２の先端部は突堤１４に回転可能に嵌められている。軸７２はねじ部を有し、このねじ部には、微調整カム７１がねじ込まれ、微調整カム７１は図示されない適宜の手段で回り止めされている。回転ベース２０は上面側の一部が中心角度で略９０度の範囲で厚さ方向に切除されて凹陥部２１が形成されている。微調整つまみ７０の軸７２および微調整カム７１は上記凹陥部２１に位置している。固定ベース１０にはピン１２が固定され、回転ベース２０には上記ピン１２から周方向にずれた位置にピン２７が固着され、これらのピン１２，２７間に引張りコイルばね７５が掛けられている。引張りコイルばね７５の引張り力によって、回転ベース２０は図６において時計方向に回転付勢されている。

回転ベース２０の凹陥部２１を区切っている片方の壁面は、上記回転付勢力によって微調整カム７１の周面に当接し、上記回転付勢力による回転ベース２０の回転を規制している。上記凹陥部２１の片方の壁面はカムフォーカスロワとして機能し、微調整つまみ７０を回転操作すると、微調整つまみ７０のねじ部に案内されて微調整カム７１が微調整つまみ７０の軸線方向に移動し、微調整カム７１と上記凹陥部２１の片方の壁面との当接位置が移動して、回転ベース２０が固定ベース１０の突堤１４の外周面をガイドとして時計方向または反時計方向に回転するようになっている。回転ベース２０の上にはレーザー墨出し器本体が固着されているので、回転ベースとともにレーザー墨出し器本体の回転位置を微調整することができる。

図５、図６に示す従来例は、いずれも微調整摘みを回転操作することによってレーザー墨出し器と一体の回転ベースを僅かずつ回転させてレーザー光の投光位置を微調整することを目的としている。しかしながら、図５に示す従来例は、微調整摘み６０、これを回転可能に保持する突起１６およびナット１９、アーム２５、突起１７、押圧部材６２などからなる微調整機構が墨出し器本体の外側に突出するため、墨出し器全体が大型化する難点がある。加えて、墨出し器本体内部と微調整機構の間にアーム２５が介在し、アーム２５が円周方向に移動する構造になるため、防水構造にすることは極めて困難である。
これに対して図６に示す従来例は、固定ベース１０から外側に突出する部材は微調整摘み７０のみであり、微調整摘み７０は固定ベース１０に対して移動することなくその場で回転できればよいので、墨出し器全体のコンパクト化および防水対策が容易であるという利点がある。しかしながら、ねじをガイドとして微調整カム７１が移動することによって回転ベース２０が回転するようになっているため、ねじと微調整カム７１とのがたつきにより回転ベース２０およびこれと一体の墨出し器本体の回転がスムーズでなく、レーザー光の投光位置がギクシャクしながら変動して安定せず、投光位置調整がやりにくいという難点がある。また、いずれの従来例にせよ、例えば、墨出し器から１０ｍ程度以上離れた壁面で投光位置を調整しようとすると、微調整摘みを僅かに回転させただけで投光位置が大きく変化し、微妙な投光位置調整が難しいという難点もある。なぜなら、微調整摘みの回転角度に対して回転ベースの回転角度を微小にするという工夫がなされていないからである。

レーザー墨出し器における投光位置調整機構の公知例として、固定台と回転台と回転位置調節機構を有し、回転位置調節機構は、操作棒と、操作棒を操作することにより作動する歯車機構を有し、この歯車機構を介して回転台を回転させるようにしたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。歯車機構の減速比を大きくすれば、操作棒の操作量に対する回転台の回転角度を微小化できるものと考えられる。

レーザー墨出し器における投光位置調整機構の別の公知例として、回転調整盤と移動体をバンドで連結し、回転調整盤に設けた調整軸の回転によりねじを直線移動させるように構成し、上記ねじの直線運動を上記バンドで回転調整盤に伝達して回転調整盤を回転させるようにした調整機構も提案されている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、特許文献１、特許文献２記載の発明はいずれも、歯車機構および調整軸とねじの嵌り合いにはがたつきがあり、がたつきがあることによって、調整時の回転台の動きにスムーズさを欠き、投光位置調整がやりにくいという難点がある。また、特許文献１、特許文献２記載の発明はいずれも、微調整摘みの回転角度に対して回転ベースの回転角度を微小にするという工夫がなされていないか、または、工夫されていたとしても不十分であり、微妙な投光位置調整が難しいという難点がある。

特開２０００−２３４９３１号公報 特開２００４−３０９２１１号公報

本発明は、回転調整機構の突出部分を少なくして全体のコンパクト化を可能にするとともに防水構造にすることが容易であり、かつ、動作が円滑で、微妙な投光位置調整を容易に行うことができるレーザー墨出し器の回転微調整機構を提供することを目的とする。

本発明は、固定ベースと、レーザー墨出し器本体が取り付けられていて固定ベースに対して回転可能な回転ベースと、固定ベースに対する回転ベースの回転位置を調整するための調整部材と、を備えているレーザー墨出し器の回転微調整機構であって、調整部材はウオームを一体に有し、回転ベースには軸が固着されていてこの軸を中心にして回転可能にウオームホイルが支持されるとともにウオームホイルの中心からずれた位置に上記軸があり、ウオームにウオームホイルが押し付けられる向きに回転ベースを付勢する付勢部材が設けられていることを最も主要な特徴とする。

調整部材のウオームとウオームホイルの組み合わせは減速比が大きい。これに加えて、ウオームホイルの回転の中心となる軸がウオームホイルの中心からずれた位置にありかつ上記軸は回転ベースに設けられているため、ウオームホイルの回転に伴って上記軸とウオームとの距離が僅かずつ変化する。このように、調整部材の回転の結果として回転ベースが微少量ずつ回転するため、例えば、墨出し器の位置から１０ｍ以上離れた壁面における投光位置の微調整であっても、投光位置が微小量ずつ移動するので、容易に行うことができる。回転位置微調整機構は、手動調整するために、調整部材の一部を固定ベースから突出させるにしても、摘みの部分を突出させるだけでよいから、墨出し器をコンパクト化することができる。また、上記調整部材は回転ベースに対してその場で回転可能に設ければよく、中心軸線方向に移動させる必要はないから、防水構造にすることが容易であるという利点もある。

以下、本発明にかかるレーザー墨出し器の回転微調整機構の実施例について、図１乃至図４を参照しながら説明する。
図１乃至図３は、本発明にかかるレーザー墨出し器の回転微調整機構の実施例を示す平面図であって、調整部材の回転による各部の動作を順に示している。図４は上記実施例の要部の縦断面図である。前述の図５、図６に示す従来例の構成部分と同じ構成部分には同じ符号を付している。

図１乃至図４において、符号１０は固定ベースを示しており、この固定ベース１０は平面方向から見て略円形をしていて周方向の等間隔位置で半径方向外方に突出した脚取付け部１１を３箇所に有している。各脚取付け部１１には脚３５が取り付けられて三脚となっていて、三脚の先端を設置面に載せることによって固定ベース１０を略水平方向の姿勢で設置することができるようになっている。固定ベース１０は円形の中心孔８０を有し、中心孔８０の周囲に、かつ中心孔８０と同心円をなして円形の突堤１４を有している。固定ベース１０には、上記突堤１４と外周壁との間にリング状の溝１５が形成されている。固定ベース１０の上には溝１５内において回転ベース２０が回転可能に載せられている。固定ベース１０の上記突堤１４の上にはリング状の回転ベース押え９５が載せられてねじ止めされ、回転ベース押え９５の外周側の約半分は回転ベース２０の内周側上面にまで進出し、回転ベース２０の脱落を防止している。回転ベース押え９５と回転ベース２０の内周側上面との間にはごく僅かな隙間があって、固定ベース１０に対する回転ベース２０の回転を許容している。回転ベース２０は平面形状がリング状の部材で、その円形の内周面２４が固定ベース１０の突堤１４の外周面に、かつ、この突堤１４の外周面をガイドとして回転可能に嵌められている。したがって、回転ベース２０は、固定ベース１０の中心孔８０の中心を通る軸線を中心として回転することができる。固定ベース１０の中心孔８０の中心を通る軸線上に、レーザー墨出し器本体から下方の床面に向かって投射される地墨点が存在するように調整されている。

固定ベース１０には、その外周壁を半径方向に貫通して微調整つまみ４０の軸４１が回転可能に嵌められ、軸４１の先端部は突堤１４に回転可能に嵌められている。軸４１の外周面には、少なくとも回転ベース２０を半径方向にまたぐ範囲でウオーム４２が形成されている。微調整つまみ４０とその軸４１とウオーム４２で構成されている部材を、本明細書では「調整部材」という。回転ベース２０は上面側の一部が中心角度で略９０度の範囲で厚さ方向に切除されて凹陥部２１が形成されている。微調整つまみ４０の上記ウオーム４２は上記凹陥部２１に位置している。固定ベース１０にはピン１２が固定され、回転ベース２０に固着されて半径方向外側に突出したアーム２３と上記ピン１２との間に引張りコイルばね３０が掛けられている。引張りコイルばね３０の引張り力によって、回転ベース２０は図１において時計方向に回転付勢されている。

回転ベース２０の凹陥部２１には軸２２が固着されている。この軸２２には、この軸２２を中心として回転可能にウオームホイル５０が支持されている。ただし、軸２２はウオームホイル５０の中心からずれた位置にある。つまり、ウオームホイル５０の偏心位置に軸２２がある。ウオームホイル５０は、上記調整部材を構成するウオーム４２との位置関係において、ウオーム４２と噛み合うことができる関係にあり、上記引張りコイルばね３０による回転ベース２０の回転付勢力によってウオームホイル５０がウオーム４２に噛み合っている。したがって、ウオーム４２が回転することによって、所定の減速比によりウオームホイル５０が減速されて回転する。ウオームホイル５０の回転中心となる軸２２は上記のようにウオームホイル５０の偏心位置にあるため、図１乃至図３に示すように、ウオーム４２の中心軸線位置と軸２２の中心位置との距離が連続的に変化し、回転ベース２０が固定ベース１０に対して僅かずつ回転する。回転ベース２０の図１において時計方向への回転は引張りコイルばね３０の付勢力によって行われ、反時計方向への回転は、ウオーム４２とウオームホイル５０との間に働く押圧力によって行われる。図１に示すウオームホイル５０の回転位置でウオーム４２の中心軸線位置と軸２２の中心位置との距離が最も遠く、したがって回転ベース２０が反時計方向への回転限界位置にある。この位置からウオームホイル５０が例えば半時計方向に回転駆動されるものとすれば、図２に示すように、軸２２がウオーム４２に近づき、回転ベース２０が反時計方向に僅かに回転する。図３は軸２２がウオーム４２に最も近づいた状態を示しており、この状態で回転ベース２０は反時計方向への回転限界位置にある。

以上の説明から明らかなように、調整部材を構成する微調整つまみ４０を回転操作すると、ウオーム４２とウオームホイル５０との噛み合いによる減速比でウオームホイル５０が僅かずつ回転させられる。加えて、ウオームホイル５０の回転中心となる軸２２はウオームホイル５０の中心から偏った位置にあって、ウオームホイル５０はウオーム４２に対していわばカムと同じように作用するため、微調整つまみ４０の回転角度に対してウオームホイル５０は極めて微小な角度ずつ回転することになる。

図４に示すように、回転ベース２０の上には、固定ベース１０のリング状の溝１５を覆うようにして、レーザー墨出し器本体を支持するための支持板９０が載せられ、支持板９０は回転ベース２０と一体に回転するようになっている。支持板９０上には適宜数の支柱９１が立てられ、各支柱９１の上端はやぐら９２によって結合され、やぐら９２によって図示されないジンバル機構が保持されている。ジンバル機構は周知の機構であって、例えば、外輪と、外輪によって水平方向の軸を介して揺動可能に支持された内輪と、内輪によって上記軸と直交する方向の第２の軸を有してなる。この第２の軸によって振り子が揺動可能に支持され、この振り子に、垂直ライン投光用のレーザー光源ユニット、あるいは水平ライン投光用のレーザー光源ユニット、さらには地墨投光用のレーザー光源ユニットなどが取り付けられる。各レーザー光源ユニットの構造、その取付け構造などは、周知の構造を採用すればよいので、その具体的な構造の図示は省略している。

以上説明した実施例において、例えば、レーザー墨出し器から１０ｍ程度、あるいはそれ以上離れた位置の壁面に投光されたレーザーライン光、例えば垂直ライン光の位置を微調整するには、前述の微調整つまみ４０をその中心軸線の周りに正逆回転させる。微調整つまみ４０の回転角度に対する回転ベース２０およびこれと一体のレーザー墨出し器本体の回転角度は、前述のとおり極めて微小であるため、投光位置におけるレーザーライン光の移動量も極めて僅かであり、微妙な位置調整を容易に行うことができる。

また、調整部材を構成する微調整つまみ４０と軸４１とウオーム４２は、微調整つまみ４０のみが固定ベース１０の半径方向外側に突出するので、レーザー墨出し器全体が大きくなることを回避することができ、コンパクトにまとめることができる。加えて、上記調整部材は、微調整操作するときその場で回転するのみで、固定ベース１０に対する位置が変わるわけではないから、防水構造とすることが容易であるという利点もある。
回転ベース２０の回転中心軸線上に地墨が投光されるように調整されているため、投光位置の微調整を行っても地墨の位置がずれてしまうことを回避することができる。

図示の実施例では、回転部材２０を一方向に回転付勢する部材として引張りコイルばね３０を用いていたが、圧縮コイルばねで付勢してもよいし、コイルばね以外のばね、その他適宜の付勢手段を用いてもよい。
調整部材を構成するウオーム４２は、これをモータ、例えばステッピングモータで回転駆動するようにしてもよい。このような構成にすれば、レーザーライン光の投光面において投光位置のずれを確認しながらずれを修正する向きへの信号を発信し、墨出し器本体側でこの信号を受信して、ずれを修正する向きにモータを回転駆動することが可能となり、レーザー墨出し器の回転微調整作業が極めて簡単になる。
本発明は、レーザー墨出し器を微小角度ずつ回転させて投光位置を精度よく微調整するものである。レーザー墨出し器は、墨出し器本体の位置を変えることなく、その場で回転させて、投光位置そのものを大きく変えることができるようにした回転機構を備えたものもあるが、本発明にかかる回転微調整機構を備えたレーザー墨出し器において、上記のような回転機構を備えるか否かは任意である。

本発明にかかるレーザー墨出し器の回転微調整機構の実施例の要部を示す平面図である。 上記実施例の異なる作動態様を図１に準じて示す平面図である。 上記実施例のさらに異なる作動態様を図１に準じて示す平面図である。 上記実施例の要部と墨出し器本体の一部を概略的に示す縦断面図である。 従来のレーザー墨出し器の回転微調整機構の一例の要部を示す平面図である。 従来のレーザー墨出し器の回転微調整機構の別の例の要部を示す平面図である。

符号の説明

１０ 固定ベース
１４ 突堤
１５ 溝
２０ 回転ベース
２２ 軸
３０ 引張りコイルばね
４０ 微調整摘み
４１ 軸
４２ ウオーム
５０ ウオームホイル

Claims (8)

1. 固定ベースと、レーザー墨出し器本体が取り付けられていて固定ベースに対して回転可能な回転ベースと、固定ベースに対する回転ベースの回転位置を調整するための調整部材と、を備えているレーザー墨出し器の回転微調整機構であって、
   調整部材はウオームを一体に有し、
   回転ベースには軸が固着されていてこの軸を中心にして回転可能にウオームホイルが支持されるとともにウオームホイルの中心からずれた位置に上記軸があり、
   ウオームにウオームホイルが押し付けられる向きに回転ベースを付勢する付勢部材が設けられているレーザー墨出し器の回転微調整機構。
2. 回転ベースは固定ベースに形成された円形の溝内に嵌められている請求項１記載のレーザー墨出し器の回転微調整機構。
3. 調整部材は、固定ベースの外周壁を貫き、固定ベースの溝をまたいで固定ベースの半径方向に取り付けられている請求項２記載のレーザー墨出し器の回転微調整機構。
4. 回転ベースは、厚さ方向に切除されて凹陥部が形成され、この凹陥部に軸とウオームホイルが配置され、かつ、上記凹陥部を調整部材がまたいでいる請求項３記載のレーザー墨出し器の回転微調整機構。
5. 付勢部材は、固定ベースと回転ベースをつなぐ引っ張りばねである請求項１記載のレーザー墨出し器の回転微調整機構。
6. 回転ベースの回転中心は、レーザー墨出し器の地墨と一致している請求項１記載のレーザー墨出し器の回転微調整機構。
7. 調整部材は、固定ベースの外側から回転操作するための摘みを有する請求項１記載のレーザー墨出し器の回転微調整機構。
8. 調整部材はモータによって駆動される請求項１記載のレーザー墨出し器の回転微調整機構。

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