JP5038786B2 - レーザー墨出し器およびその耐衝撃構造 - Google Patents

Description

本発明は、建築現場などにおいて、レーザー光によって天井から壁面にかけて、通り芯あるいは「たち」と呼ばれる基準線を投射し、あるいは壁面に「ろく」と呼ばれる基準線を投射するレーザー墨出し器に関するもので、特にその耐衝撃構造に関するものである。

レーザー光は、本来横断面が楕円形の発散光であるが、コリメートレンズを通して平行光束とし、軸線を水平とした円柱状のロッドレンズに上記平衡光束を通すことにより、一条の鉛直方向の光線となる。また、コリメートレンズおよび軸線を垂直とした円柱状のロッドレンズを透過することにより、一条の水平方向の光線となる。レーザー墨出し器は、このような鉛直方向または水平方向の光線を投射するレーザー投光器を利用したもので、ジンバル機構により揺動自在に支持されたレーザーユニットホルダーを備え、このレーザーユニットホルダーの所定位置にレーザー投光器が組み込まれている。

上記ジンバル機構は、レーザーユニットホルダーを支持する軸受部の機械的な抵抗が限りなくゼロに近いことが望ましい。上記軸受部の機械的な抵抗が増大すると、レーザーユニットホルダーの静止位置がばらつき、レーザー投光器によって投光されるレーザーライン光の位置がばらついて、実用に耐える精度のライン光を得ることができないからである。そこで、ジンバル機構の軸およびその軸受には、きわめて機械抵抗の小さいデリケートなボールベアリングなどが用いられる。

しかしながら、きわめて機械抵抗の小さいデリケートなボールベアリングなどを有してなるジンバル機構は、外部から加わる衝撃力にきわめて弱く、衝撃が加わることによって軸受部にダメージを受け、軸受部の機械的な抵抗が増大して墨出し器としての精度が劣化するという問題がある。一方、ジンバル機構がデリケートであるのに対しレーザーユニットホルダーは重量が重いため、墨出し器を運搬しているときなどのがたつき、あるいは、取り落としてしまったときなどに、レーザーユニットホルダーの慣性力でジンバル機構に大きな衝撃力が加わってジンバル機構がダメージを受け、軸受部の機械的な抵抗が増大するという問題がある。

そこで、レーザーユニットホルダーの下端外周を包み込むすり鉢状の受け部を有するロック部材と、このロック部材を上下動させ、ロック部材が上方に移動したとき上記受け部をレーザーユニットホルダーの下端外周に当ててレーザーユニットホルダーの左右上下動を止めるロック部材移動機構とを有し、このロック部材移動機構は弾性体を有し、この弾性体の介在のもとに上記ロック部材を上下動させることを特徴とするレーザー墨出し器における耐衝撃構造が知られている（特許文献１参照）。

特許文献１記載の発明によれば、ロック部材のすり鉢状の受け部をレーザーユニットホルダーの下端外周に当ててレーザーユニットホルダーをロックするため、レーザーユニットホルダーに左右方向および上下方向の衝撃が加わっても、レーザーユニットホルダーを不動状態に保持することができる。また、ロック部材の受け部を、弾性力によってレーザーユニットホルダーに当てるため、上記受け部を弱い力でレーザーユニットホルダーに押し当てても、レーザーユニットホルダーのがたつきを防止することができるとともに、レーザーユニットホルダーにかかる衝撃を吸収することができる。

特許文献１記載の発明のほか、衝撃力によってデリケートなジンバル機構が受けるダメージを軽減するために、ジンバル機構の取り付け台を、クッション部材を介して装着すること（特許文献２参照）、ジンバル機構、レーザーユニットホルダー、光源ユニットを含む主要構成部を覆う筐体と、支持台との間に緩衝部材を介在させ、支持台は、ベースに衝撃遮断構造によって結合すること（特許文献３参照）、ジンバル機構を構成する軸を緩衝体で囲むこと（特許文献４参照）などが提案されている。

特開２００１−３２４３２５号公報 特開２００６−１１３０３３号公報 特開２００５−３００４０６号公報 特開２００６−１５０５７０号公報

従来のレーザー墨出し器における耐衝撃構造は、外部から衝撃力が加わったとき、緩衝体が変形して衝撃力を吸収し、ジンバル機構が受けるダメージを軽減しようとするものである。しかしながら、緩衝体は衝撃力の全てを吸収するわけではない。緩衝体が衝撃力で変形した分だけ緩衝体に付勢力が生じ、この付勢力に見合った力が衝撃力としてジンバル機構に加わることになる。よって、ジンバル機構の受けるダメージを軽減するには限界があった。

本発明は、従来のレーザー墨出し器における耐衝撃構造をさらに改良し、外部から衝撃力が加わったときのレーザーユニットホルダーの動きを制限することにより、緩衝体に加わる衝撃力を軽減し、ジンバル機構が受けるダメージを効果的に防止することができるレーザー墨出し器およびその耐衝撃構造を提供することを目的とする。

本発明は、支持体と、上記支持体により支持されたジンバル機構と、上記ジンバル機構を介して揺動自在に支持されたレーザーユニットホルダーと、上記レーザーユニットホルダーに取付けられた少なくとも一つのレーザーユニットと、上記支持体と上記ジンバル機構の間に介在している緩衝体と、を有してなるレーザー墨出し器の耐衝撃構造であって、使用と不使用の切り換えを行うための操作部材と、上記操作部材が使用の切り換え位置にあるとき上記レーザーユニットホルダーから離間し上記操作部材が不使用の切り換え位置にあるとき上記レーザーユニットホルダーに接して上記レーザーユニットホルダーを揺動不能にロックするロック部材と、を備え、上記操作部材は、上記操作部材が不使用の切り替え位置にあるとき、上記ロック部材の動きを拘束し、軸を中心に回転可能に取り付けられ、上記操作部材が使用の切り換え位置にあるときロック部材を付勢力に抗して押す切り換えレバーを一体に有し、上記切り換えレバーは、上記操作部材が不使用の切り換え位置にあるとき、上記支持体側の不動部と上記ロック部材との間に介入して、上記ロック部材の付勢力に抗した移動を規制する拘束片を備えていることを最も主要な特徴とする。

操作部材が不使用の切り換え位置にあるときは、ロック部材がレーザーユニットホルダーに接してレーザーユニットホルダーを揺動不能にロックすると共に、操作部材がロック部材の動きを拘束する。そのため、外部から衝撃力が加わっても、ロック部材の動きが拘束され、ロック部材はレーザーユニットホルダーの動きを拘束した状態を維持し、衝撃力によるレーザーユニットホルダーの動きないしはがたつきが防止される。また、衝撃力による緩衝体の変形も制限され、緩衝体に加わる衝撃力を軽減して緩衝体による緩衝効果を有効に発揮させ、衝撃力によるジンバル機構の軸受部が受けるダメージをなくしあるいは軽減することができる。

以下、図面を参照しながら本発明にかかるレーザー墨出し器における耐衝撃構造の実施例について説明する。
図１、図２において、板状の部材からなるベース２の上面側には、少なくとも２本の柱６が立てられている。各柱６の上端部には、各柱６の上端部を連結するジンバル保持部材１０が、緩衝体１４を介して取り付けられ、このジンバル保持部材１０によってジンバル機構８が支持されている。緩衝体１４は一つの柱６に対し２個を一組として上下に配置され、２個一組の緩衝体１４間でジンバル保持体１０の端部が挟み込まれている。ジンバル保持体１０の端部は柱６に沿い限られた範囲で移動可能であり、ジンバル保持体１０に荷重がかかると緩衝体１４を変形させながら移動するように構成されている。上記ベース２は、例えば、図示されない三脚台座などの上に水平面内において回転可能に取り付けられている。

ジンバル機構８は、周知のジンバル機構の構成と同じ構成でよく、ジンバル保持体１０に固定された固定リングと、この固定リングの内側において図示されない軸、例えばピボット軸により水平方向の軸線を中心に回転可能に支持された揺動リングと、この揺動リングの内側においてレーザーユニットホルダー１６の上端部を揺動可能に支持すると共に上記ピボット軸に対し直交する方向の他のピボット軸とを有してなる。レーザーユニットホルダー１６は、ジンバル機構８を介して支持されることにより、垂直方向に垂れ下がるとともに、任意の向きに揺動することができるようになっている。また、鉛直方向の姿勢を保つように、より具体的に言えば、互いに直交する上記２方向のピボット軸の軸線を含む二つの鉛直面が交差する線上に、レーザーユニットホルダー１６の重心が位置する姿勢を保つようになっている。

上記レーザーユニットホルダー１６の上端近くには、斜め上に向かってレーザー光を射出するレーザーユニット２０が取付けられている。レーザーユニット２０から射出されるレーザー光の進路上には、レーザーユニット２０の射出面近傍において、円柱状のロッドレンズがその中心軸線を水平方向に向けてレーザーユニットホルダー１６に取付けられている。レーザーユニット２０から斜め上方に向けて射出されるレーザー光は、ロッドレンズによって鉛直面内において扇状に広げられ、レーザー光の進行方向前方に位置する壁面などに投光され、壁面などにレーザー光による鉛直線を描くようになっている。レーザーユニットホルダー１６には、水平方向のライン光を投光するための別のレーザーユニットが取り付けられる場合もある。

レーザーユニットホルダー１６の下端部外周は、角が面取りされた形で円錐凸面１８が形成されている。
レーザーユニットホルダー１６の下端部を取り囲むようにしてロック部材３０が配置されている。ロック部材３０は、扁平な円筒状の部材で、外周面の下部が小径部３７、上部が大径部３８となっており、内周側には段の角が面取りされた形の円錐凹面３２が形成されている。レーザーユニットホルダー１６の上記円錐凸面１８と上記円錐凹面３２の傾斜角度と半径方向の形成位置は略一致している。

ロック部材３０は外周の一部が半径方向外側に突出した突出部３４を有し、突出部３４に上下方向に形成されたガイド孔がガイドピン４０に嵌まっている。ガイドピン４０は、ベース２に柱６と平行に立てられていて、このガイドピン４０に沿いロック部材３０が上下方向に移動可能となっている。ガイドピン４０の外周には、ベース２とロック部材３０の上記突出部３４との間において、付勢部材としての圧縮コイルばね４２が嵌められている。圧縮コイルばね４２の弾性力でロック部材３０は上昇する向きに付勢され、この付勢力でロック部材３０が上昇すると、ロック部材３０の円錐凹面３２がレーザーユニットホルダー１６の円錐凸面１８に当接し、レーザーユニットホルダー１６の下端外周の円錐凸面１８を円錐凹面３２が包み込み、レーザーユニットホルダー１６の左右方向への動きおよび上下方向への動きを止めるように構成されている。
ロック部材３０が下方に移動すると、上記円錐凹面３２がレーザーユニットホルダー１６の円錐凸面１８から逃げ、ジンバル機構８で支持されたレーザーユニットホルダー１６があらゆる向きに揺動することができる。

ガイドピン４０は径が拡張した頭部を上端に有し、この頭部がロック部材３０の抜け止めとなっている。ガイドピン４０と突出部３４との嵌まりあいからなるロック部材３０のガイド部は、図示の例では１箇所にしか記載されていないが、複数個所に形成することにより、ロック部材３０の移動が円滑に行われるようにするとよい。

ベース２は、ロック部材３０の上記小径部３７の径よりもやや大きい径の中心孔２１を有している。ロック部材３０がコイルばね４２による付勢力に抗して下方に移動させられたとき、上記小径部３７が上記ベース２の中心孔２１に進入するようになっている。ロック部材３０の突出部３４には、外側に向かって突出する水平方向のスイッチ操作部３６が一体に形成されている。このスイッチ操作部３６の下方には、スイッチ２６がベース２と実質一体に固定されていて、スイッチ２６の操作レバー２８がスイッチ操作部３６の下面に向かって斜めに延びている。スイッチ２６は、前記レーザーユニット２０が有している半導体レーザーからなる光源への給電回路をオン、オフするもので、図１に示すようにロック部材３０が付勢力により上昇しているときはスイッチ操作部３６がスイッチ２６の操作レバー２８から離間し、スイッチ２６をオフしている。

ベース２と実質的に一体の部材に操作部材５０が取り付けられている。操作部材５０は、レーザー墨出し器の内部機構を覆ってベース２に固定される図示しないケースを貫通して水平方向に伸び出ていて、ケースの外側から中心軸線の周りに回転操作可能に構成されている。操作部材５０は、９０度の範囲で回転操作可能で、図示の実施例では、図１に示すように反時計方向へ回転操作した態様でレーザー墨出し器を使用するときの切り換え操作位置となり、図３に示すように時計方向に回転操作した態様で不使用のときの切り換え操作位置となるように構成されている。操作部材５０はロック部材３０の上方において伸び出ていて、操作部材５０には切り換えレバー５２が一体に取り付けられている。切り換えレバー５２は板ばね状の部材で、長さ方向中央部が操作部材５０に、かつ、長さ方向を操作部材５０の軸線方向に直交する方向に向けて固着されている。

切り換えレバー５２の一端部は、図３に示すように操作部材５０が時計方向に回転したときロック部材３０のスイッチ操作部３６に続く押圧部３８の上面に当接してロック部材３０を付勢力に抗し押し下げる押圧片５４となっている。切り換えレバー５２の他端部は、図１に示すように操作部材５０が反時計方向に回転したときロック部材３０の動きを拘束する拘束片５６となっている。拘束片５６は、ベース２から立ち上がった突起２４の上面とロック部材３０の上記押圧部３８の下面との間に進入することによりロック部材３０の動きを拘束する。切り換えレバー５２の拘束片５６形成側は、先端部の拘束片５６を除く根元の部分がＵ字状に折り曲げられることにより、ロック部材３０の押圧部３８を上記Ｕ字状の折り曲げ部が挟み込むようにして拘束片５６が上記押圧部３８の下面側に進入するようになっている。また、このように拘束片５６が押圧部３８の下面側に進入する一方、操作部材５０が図１に示すように時計方向に回転操作されたときは押圧片５４が上記押圧部３８を押圧することができるように、ロック部材３０のスイッチ操作部３６は、押圧部３８まで幅広に形成され、他は切り欠き部３１となっていて、押圧部３８の下面側への拘束片５６の進入を許容するように構成されている。

以上のように構成された実施例の動作を説明する。図１、図２は操作部材５０が不使用の切り換え位置にある状態を示している。この状態では操作部材５０が反時計方向に回転操作され、操作部材５０の切り換えレバー５２の拘束片５６がベース２の突起２４の上面とロック部材３０の押圧部３８の下面との間に介在している。ロック部材３０はばね４２の付勢力で上昇し、前述のように、ロック部材３０の円錐凹面３２がレーザーユニットホルダー１６の円錐凸面１８に当接し、レーザーユニットホルダー１６の下端外周の円錐凸面１８を円錐凹面３２が包み込み、レーザーユニットホルダー１６の左右方向への動きおよび上下方向への動きを止めている。ロック部材３０の円錐凹面３２とレーザーユニットホルダー１６の円錐凸面１８との当接により、レーザーユニットホルダー１６は僅かに押し上げられ、ジンバル機構８を介してジンバル保持部材１０が押し上げられ、緩衝体１４がわずかに変形した状態に維持されている。ロック部材３０の上昇によりスイッチ操作部３６がスイッチ２６の操作レバー２８から上方に逃げ、スイッチ２６をオフにしてレーザーユニット２０の半導体レーザーへの給電を停止している。

従来のレーザー墨出し器における耐衝撃構造は、図示の実施例の構造に即して説明すれば、ロック部材３０によりその付勢力でレーザーユニットホルダー１６を押し上げるだけである。そのため、例えばレーザー墨出し器を運搬中に外部から衝撃力が加わると、レーザーユニットホルダー１６とともにロック部材３０も衝撃力によって動こうとし、ロック部材３０とレーザーユニットホルダー１６が互いにぶつかり合い、レーザーユニットホルダー１６の振動によってジンバル機構８にダメージを与える。また、レーザーユニットホルダー１６の付勢力に抗する向きへの移動は、付勢力のみによって制限されるため、衝撃力によるレーザーユニットホルダー１６の動きが大きくなり、レーザーユニットホルダー１６を揺動可能に支持するジンバル機構が緩衝体を介して支持されていたとしても、緩衝体が緩衝機能を有効に発揮するにはレーザーユニットホルダー１６の動きが大きくなりすぎ、十分な緩衝効果を得ることができない。

その点、図示の実施例によれば、操作部材５０の切り換えレバー５２の拘束片５６がベース２の突起２４の上面とロック部材３０の押圧部３８の下面との間に介在して、ロック部材３０の動きを拘束しているので、外部から衝撃力が加わっても、ロック部材３０とレーザーユニットホルダー１６が相対移動することはなく、これらの相対移動による振動もない。また、上記拘束片５６によって、レーザーユニットホルダー１６の移動範囲を緩衝体１４の変形による移動範囲すなわち緩衝機能を発揮する範囲に制限することができるため、緩衝体１４による緩衝機能を効果的に発揮させ、ジンバル機構８がダメージを受けることを回避することができる。

レーザー墨出し器を設置して使用する場合は、操作部材５０を図３に示すように時計方向に回転させる。操作部材５０と一体の切り換えレバー５２の上記拘束片５６はベース２の突起２４の上面とロック部材３０の押圧部３８の下面との間から逃げ、切り換えレバー５２の押圧片５４がロック部材３０の押圧部３８の上面を下方に向かって押す。図４にも示すように、ロック部材３０はばね４２の付勢力に抗して下方に移動させられ、その円錐凹面３２がレーザーユニットホルダー１６の円錐凸面１８から離間し、レーザーユニットホルダー１６はジンバル機構８に吊り下げられてあらゆる方向に揺動可能となり、所定の鉛直方向の姿勢をとる。ロック部材３０の下方への移動により、そのスイッチ操作部３６がスイッチ２６の操作レバー２８を押し、スイッチ２６をオンさせ、レーザーユニット２０の光源である半導体レーザーに給電してレーザー光を射出させる。このレーザー光は、前述のとおり鉛直ライン光または水平ライン光として投射対象面に投射される。

以上説明した実施例によれば、頭書の目的を達成することができる。

使用と不使用の切り換えを行うための操作部材は、軸を中心に回転するものに限られるものではない。例えば、図５に示すように、水平方向にスライド可能な操作部材６０であってもよい。操作部材６０は、図５において左端部に、前述のロック部材３０と一体に設けられた突堤状のスイッチ操作部３６の左端部を受け入れることができる切り込み６１を有する。この切り込み６１は、上記ロック部材が付勢力により上昇しているとき、上記スイッチ操作部３６の下面に進入してロック部材が付勢力に抗して下方に移動することを阻止する拘束片６２と、スイッチ操作部３６の上面に進出してロック部材の上方への移動範囲を規制する規制部６３によって形成されている。操作部材６０は、図５において右端部に、操作部材６０が左に向かってスライドするとき上記スイッチ操作部３６の右上の角に当たり、スイッチ操作部３６およびこれと一体のロック部材を付勢力に抗して押し下げる傾斜面６４と、この傾斜面６４に続く押圧部６５を有する。この押圧部６５がスイッチ操作部３６の上面を押圧した状態では、スイッチ操作部３６がスイッチ２６の操作レバー２８を押し、レーザーユニットの半導体レーザーへの給電回路をオンする。

図５に示す例では、操作部材６０が右に向かってスライドし、図５に示すような拘束片６２によるスイッチ操作部３６の下降を阻止する動作態様と、操作部材６０が左に向かってスライドし、傾斜面６４に沿ってスイッチ操作部３６が押し下げられ、押圧部６５でスイッチ操作部３６の付勢力による上昇が阻止された動作態様とを選択的にとることができる。図５に示す操作部材６０の切り換え位置は、前記レーザーユニットホルダーがロック部材によって揺動不能にロックされ、半導体レーザーが消灯している「不使用」の切り換え位置にある。操作部材６０が図５において左方にスライドしたときの切り換え位置は、レーザーユニットホルダーからロック部材が離間し、半導体レーザーが点灯している「使用」の切り換え位置にある。
図５に示す実施例においても、操作部材６０が不使用の切り換え位置にあるときは、ロック部材がレーザーユニットホルダーに接してレーザーユニットホルダーを揺動不能にロックすると共に、操作部材６０の拘束部６２がロック部材と一体のスイッチ操作部３６の動きを拘束するため、前述の実施例によって得られる効果と同等の効果を得ることができる。

本発明に係るレーザー墨出し器の実施例の不使用時の動作態様を示す正面図である。 上記実施例の上記動作態様における側面図である。 上記実施例の使用時の動作態様を示す正面図である。 上記実施例の上記動作態様における側面図である。 本発明に適用可能な操作部材の別の例を示す正面図である。

符号の説明

２ ベース
６ 支持体としての柱
８ ジンバル機構
１４ 緩衝体
１６ レーザーユニットホルダー
２０ レーザーユニット
３０ ロック部材
３２ 円錐凹部
３６ スイッチ操作部
４２ 付勢手段としてのコイルばね
５０ 操作部材
５２ 切り換えレバー
５６ 拘束片
６０ 操作部材
６２ 拘束片

Claims (7)

1. 支持体と、上記支持体により支持されたジンバル機構と、上記ジンバル機構を介して揺動自在に支持されたレーザーユニットホルダーと、上記レーザーユニットホルダーに取付けられた少なくとも一つのレーザーユニットと、上記支持体と上記ジンバル機構の間に介在している緩衝体と、を有してなるレーザー墨出し器の耐衝撃構造であって、
   使用と不使用の切り換えを行うための操作部材と、上記操作部材が使用の切り換え位置にあるとき上記レーザーユニットホルダーから離間し上記操作部材が不使用の切り換え位置にあるとき上記レーザーユニットホルダーに接して上記レーザーユニットホルダーを揺動不能にロックするロック部材と、を備え、
   上記操作部材は、
   上記操作部材が不使用の切り替え位置にあるとき、上記ロック部材の動きを拘束し、
   軸を中心に回転可能に取り付けられ、上記操作部材が使用の切り換え位置にあるときロック部材を付勢力に抗して押す切り換えレバーを一体に有し、
   上記切り換えレバーは、上記操作部材が不使用の切り換え位置にあるとき、上記支持体側の不動部と上記ロック部材との間に介入して、上記ロック部材の付勢力に抗した移動を規制する拘束片を備えていることを特徴とするレーザー墨出し器の耐衝撃構造。
2. 上記操作部材が使用の切り換え位置にあるとき上記レーザーユニットへの給電回路をオンし、上記操作部材が不使用の切り換え位置にあるとき上記レーザーユニットへの給電回路をオフするスイッチを備えている請求項１記載のレーザー墨出し器の耐衝撃構造。
3. 上記ロック部材は、上記レーザーユニットホルダーを揺動不能にロックする向きに付勢され、上記操作部材が使用の切り換え位置にあるとき付勢力に抗して上記レーザーユニットホルダーから離間する向きに移動させられる請求項１記載のレーザー墨出し器の耐衝撃構造。
4. 上記ロック部材は、上記レーザーユニットへの給電回路をオン、オフするためのスイッチ操作部を一体に有する請求項２記載のレーザー墨出し器の耐衝撃構造。
5. 上記ロック部材は、付勢力で上昇することによりレーザーユニットホルダーの下端部に当接する円錐凹面を有する請求項３記載のレーザー墨出し器の耐衝撃構造。
6. 上記ロック部材のスイッチ操作部は、上記ロック部材が付勢力に抗し移動して上記レーザーユニットホルダーから離間した位置にあるとき上記スイッチをレーザーユニットへの給電回路オン側に切り換える請求項４記載のレーザー墨出し器の耐衝撃構造。
7. 支持体と、この支持体により支持されたジンバル機構と、ジンバル機構を介して揺動自在に支持されたレーザーユニットホルダーと、このレーザーユニットホルダーに取付けられた少なくとも一つのレーザーユニットと、上記支持体とジンバル機構の間に介在している緩衝体と、を有してなるレーザー墨出し器であって、
   請求項１ないし６のいずれかに記載の耐衝撃構造を備えているレーザー墨出し器。
   

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