JP5005437B2 - レーザー墨出し器およびその回転微調整機構 - Google Patents

レーザー墨出し器およびその回転微調整機構 Download PDF

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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、およびレーザー墨出し器において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3に示す例はその一つである。図3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、円形の管軸114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の管軸114の外周面に、かつ、この管軸114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3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3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4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3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の先端部は管軸114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4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の管軸114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3、図4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3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4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相互間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2参照)。
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との嵌り合い部分にがたつきがあり、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
そこで本発明者は、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、調整部材はウォームを一体に有し、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ォームホイルが支持されるとともにウォームホイルの中心からずれた位置に上記軸があり、ウォームにウォ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主要な特徴とする回転微調整機構について先に特許出願した。特願2006−48392に係る発明がそれである。
上記出願に係る発明によれば、調整部材のウォームとウォ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、ウォームホイルの回転の中心となる軸がウォ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、ウォームホイルの回転に伴って上記軸とウォ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。
本発明は、上記出願にかかる発明をさらに改良し、投光位置の微調整をよりより一層微細にかつスムーズに行うことができるレーザー墨出し器およびその回転微調整機構を提供することを目的とする。
本発明に係るレーザー墨出し器の回転微調整機構は、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、を備えていて、調整部材はウォームを一体に有し、固定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ォームホイルが支持され、ウォームホイルには半径方向の溝が形成され、回転ベースに設けられているピンがウォームホイルの溝に嵌まっていることを最も主要な特徴とする。
本発明に係るレーザー墨出し器は、上記のように構成された回転微調整機構を備え、回転ベースにレーザー墨出し器本体が取り付けられていることを特徴とする。
調整部材のウォームとウォームホイルの組み合わせは減速比が大きいことに加えて、ウォームホイルの回転がそのまま回転ベースの回転となるのではなく、ウォームホイルに形成されている半径方向の溝に回転ベースのピンが嵌まっていて、ウォームホイルの回転角度に対して回転ベースの回転角度がさらに小さくなり、調整部材の操作量に対して回転ベースは極微少量ずつ円滑に回転する。そのため、例えば、墨出し器の位置から10m以上離れた壁面においても、投光位置が微小量ずつ移動し、投光位置の微調整が容易である。
以下、本発明に係るレーザー墨出し器およびその回転微調整機構の実施例について図面を参照しながら説明する。
図1、図2において、符号110は固定ベースを示しており、この固定ベース110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111を3箇所に有している。各脚取付け部111には脚135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110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110は円形の中心孔180を有し、中心孔180の周囲に、かつ中心孔180と同心円をなして円形の管軸114を一体に有している。
固定ベース110には、上記管軸114と外周壁との間に、固定ベース110の中心を中心とする同心円状の溝115が形成されている。固定ベース110の上には溝115内において回転ベース120が回転可能に載せられている。回転ベース120は適宜の脱落防止部材によって脱落防止が図られている。回転ベース120は平面形状がリング状の部材で、その円形の軸孔124が固定ベース110の管軸114の外周面に、かつ、この管軸114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120は、固定ベース110の中心孔180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110の中心孔180の中心を通る軸線上に、レーザー墨出し器本体90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120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126が形成されている。微調整つまみ140の上記ウォーム142は上記凹陥部126に位置している。回転ベース120の外周縁部には、上記凹陥部126を除くほぼ270度の範囲に、円弧状の外壁121が上方に突出して一体に形成されている。回転ベース120には、上記凹陥部126を画する周方向一方の壁面に沿い、かつ、半径方向外側に突出させてアーム127が固着されている。固定ベース110の外周壁112の内周面には、上記アーム127から周方向に適宜の距離をおいた位置に、支持板118が固定ベース110の半径方向内方に向かい突出させて固定され、支持板118にはこの支持板118を厚さ方向に貫いて突出体119が固着されている。突出体119の実態は円柱状のピンであって、突出体119と上記アーム127の先端部との間には付勢部材としての引っ張りコイルばね130が掛けられ、ばね130の付勢力によって回転ベース120が固定ベース110に対し周方向の一方向(図1に示す例では時計方向)に回転付勢されている。
固定ベース110には、その外周壁112を半径方向に貫通して微調整つまみ140の軸141が回転可能に嵌められ、軸141の先端部は管軸114の外周部に回転可能に嵌められている。軸141の外周面にはウォーム142が形成されている。軸141は回転ベース120の上記凹陥部126に、かつ、回転ベース120から離間して配置されている。微調整つまみ140とその軸141とウォーム142で構成されている部材を、本明細書では「調整部材」という。
固定ベース110の内底面には、上記調整部材を構成する軸141の近傍に、かつ、回転ベース120の外周よりも外側に軸116が設けられている。この軸116には、この軸116を中心として回転可能にウォームホイル150が取り付けられている。ウォームホイル150は、固定ベース110の内底面と平行な面内で回転可能であると共に、一部が回転ベース120の凹陥部126に進出していて、回転ベース120の一部と軸方向に重なり合っている。ウォームホイル150の回転ベース120と重なり合う部分にはウォームホイル150の外周から半径方向内方に向かって一定幅の溝151が形成され、この溝151には回転ベース120の上記凹陥部126の形成部に固着されたピン122が嵌まっている。上記溝151の幅とピン122の外径は等しくなっていて、溝151に沿ってピン122が移動可能となっている。ウォームホイル150の外周面に形成されている歯とウォーム142のねじ状の歯がかみ合っている。
微調整つまみ140の回転操作によってウォーム142が回転すると、その回転力が減速されてウォームホイル150に伝達されてウォームホイル150が僅かずつ回転する。ウォームホイル150の回転によりその溝151が回転し、これに伴い回転ベース120のピン122が押され、回転ベース120が前記管軸114の外周面をガイドとしてさらに僅かずつ回転する。いま、ウォームホイル150の回転中心からピン122の中心までの寸法をS2、回転ベース120の回転中心からピン122の中心までの寸法をS1とすると、S1はS2の数倍になっている。したがって、ピン122の回転角に対して回転ベース120の回転角はS1/S2以下となり、ここでも減速されて回転ベースはより微小角度ずつ回転する。
前記支持板118からその下面側に突出している突出体119を回転ベース120の回転方向に挟む回転範囲規制部材160が、回転ベース120の外壁121の外周面に固着されている。回転範囲規制部材160はL字形の部材で、垂直片が回転ベース120の外壁121に固着され、水平片がフォーク状に形成されて上記突出体119を回転ベース120の回転方向に挟んでいる。ただし、フォーク状に形成された上記水平片の上記フォークの相対向する面相互の間隔をWとすると、この間隔Wは突出体119の直径よりも大きくなっている。したがって、上記フォークの間隔と突出体119の外周面との間には空間的な余裕ないしは隙間があり、この空間的な余裕ないしは隙間の範囲内で、回転ベース120は固定ベース110に対し回転することが可能となっている。
図示の実施例では、突出体119を固定ベース110側に、回転範囲規制部材160を回転ベース120側に設けているが、突出体119を回転ベース120側に、回転範囲規制部材160を固定ベース110側に設けてもよい。この場合、引っ張りコイルばね130は固定ベース110と回転ベース120の間に掛ける必要がある。
以上、レーザー墨出し器に適用する回転微調整機構の実施例について説明した。この回転微調整機構を備えたレーザー墨出し器を構成するには、回転ベース120と共にレーザー墨出し器本体が回転するように構成する必要がある。図2はかかる構成例を概略的に示している。図2において、回転ベース120にはレーザー墨出し器本体90を回転微調整機構に結合するための仲介部材91が載せられて結合されている。仲介部材91はリング状の部材で中心孔の周囲に下向きの円筒部92が一体に形成されていて、円筒部92の外周面が回転ベース120の外壁121の内周面側に嵌められて一体に結合されている。仲介部材91の外径は固定ベース110の外径とほぼ同じで、仲介部材91の上面にレーザー墨出し器本体90の底板93が載せられている。底板93は仲介部材91に対し、全周にわたり回転可能に適宜の連結手段で連結されている。したがって、レーザー墨出し器を設置するときは、三脚135によって所定の設置位置に設置し、仲介部材91に対して墨出し器本体90を任意の位置まで回転させ、回転位置を大まかに決める。次に、微調整操作摘み140を回転させ、固定ベース110に対し回転ベース120を前述のように微小量ずつ回転させる。回転ベース120とともにレーザー墨出し器本体90も微小量ずつ回転するため、投光位置の調整を精度よくスムーズに行うことができる。
以上説明した本発明に係るレーザー墨出し器およびその回転微調整機構の実施例によれば、調整部材のウォーム142とウォームホイル150を組み合わせて減速比を大きくし、調整部材の操作量に対してウォームホイル150の調整量を小さくして微小な調整を可能にした。これに加えて、ウォームホイル150に形成されている半径方向の溝151に、回転ベース120のピン122を嵌めることによって、ウォームホイル150の回転角度に対して回転ベース120の回転角度をさらに小さくし、調整部材の操作量に対して回転ベース120が極微少量ずつ回転するようにした。そのため、例えば、墨出し器の位置から10m以上離れた壁面においても、投光位置が微小量ずつ移動し、投光位置の微調整が容易である。また、上記の構成としたことによって、バックラッシュの影響を少なくすることができ、投光位置の微調整をスムーズに行うことができる。
回転ベース120は固定ベース110に対し付勢部材としてのばね130により一方向に付勢されているため、固定ベース110に対する回転ベース120のがたつき防止効果がある。上記ばね130は回転ベース120を固定ベース110に対して一方向に付勢するものであるが、微調整操作摘み140の回転に対する回転ベース120の回転は大きく減速され、回転ベース120はごく微小量ずつしか回転しないため、ばね130による一方向への付勢によって、微調整操作摘み140の一方向への回転操作が重くなることはない。
微調整操作摘み140の操作による微調整範囲を規制する回転範囲規制部材160を設けたため、微調整範囲を明確に知ることができる。
本発明に係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る。 上記回転微調整機構を備えたレーザー墨出し器の実施例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一例の要部を示す平面図である。
符号の説明
90 レーザー墨出し器本体
110 固定ベース
114 管軸
115 溝
119 突出体
120 回転ベース
122 ピン
130 引張りコイルばね
140 微調整摘み
141 軸
142 ウォーム
150 ウォームホイル
151 溝
160 回転範囲規制部材

Claims (9)

  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、
    調整部材はウォームを一体に有し、
    上記固定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ォームホイルが支持され、
    上記ウォームホイルには半径方向の溝が形成され、
    上記回転ベースに設けられているピンが上記ウォームホイルの溝に嵌まっ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、固定ベースに対して管軸とこの管軸の外周面に嵌る軸孔の関係によって回転可能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. 回転ベースは、固定ベースとの間に介在する付勢部材によって一方向に回転付勢されている請求項1記載のレーザー墨出し器の回転微調整機構。
  4. 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3記載のレーザー墨出し器の回転微調整機構。
  5. 回転ベースは、その回転中心を中心として固定ベースに形成された同心円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。
  6. 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5記載のレーザー墨出し器の回転微調整機構。
  7. 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。
  8. 固定ベースと回転ベースの一方には突出体が設けられ、上記固定ベースと回転ベースの他方には上記突出体を回転ベースの回転方向に挟んで回転範囲規制部材が設けられ、上記突出体と上記回転範囲規制部材との間に生じている余裕空間内で回転ベースの回転が許容される請求項1記載のレーザー墨出し器の回転微調整機構。
  9. 固定ベースと、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、を備えた回転微調整機構を有し、上記回転ベースにレーザー墨出し器本体が取り付けられているレーザー墨出し器であって、上記回転微調整機構は、請求項1ないし8のいずれかに記載されている回転微調整機構であるレーザー墨出し器。
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