JP5372663B2 - レーザ装置 - Google Patents

Description

本発明は、クレードルと、このクレードルから延びているレーザユニットと、必要に応じて、回転面でレーザビームを偏向させるための回転ヘッドとを具備し、前記クレードルは、駆動ドライブによって傾動の調整が可能であるように、基台に接続されているレーザ装置、特に、回転レーザに関わる。

回転面でレーザビームを偏向するためのペンタプリズムもしくは同様の部材に、回転軸を備えた回転ヘッドを方向付けるために、傾動継手、もしくは玉継手が、回転レーザによく用いられている。この回転ヘッドは、センサーハウジングから延びており、このセンサーハウジングは、このセンサーハウジングが方向付けられているフレームに、例えば玉継手を介して接続されている。このセンサーハウジング内には、複数の電子水準器（electronic levels）が、垂直状態を測定するために、設置されている。更に、フィードバック制御回路において、このセンサーハウジングは、このセンサーハウジングに対して所望の垂直状態と、かくして回転面を水平に向けることを可能にするように、２つのサーボモータによって調整される。このために、好ましくは、２つのスピンドルドライブが用いられている。

対応する回転軸を方向付けるためにサーボモータと係合された２つの脚を有している傾動継手もまた、知られている。更に、ベアリングには、自在継手が与えられ得る。

特許文献１に記載の回転構造のレーザでは、レーザユニットが、このレーザユニットに接続された回転部を有し、フレームに取り付けられている自在玉継手ベアリングから延びている。類似のデザインが、特許文献２に見られる。

回転レーザの回転ヘッドから射出されるレーザを水平に方向付けるために、特許文献３は、相互に調整可能なプレートを、回転ヘッドを有するレーザユニットのためのベアリングとして与えている。

公知のデザインが持つ欠点は、基台として知られているフレームやハウジングに対して調整されることのできるレーザユニット及びレーザヘッドを有している構造体を装着するための複数の機械部品のために、デザインが高価であることに加え、これらの間に遊びが生じ、従って、回転面を水平に精度良く位置付けることを妨げるか、もしくは、頻繁な微調整を必要としてしまうことである。
特許文献４は、固体継手を介してキャリアに接続された、光学部材のための支持部を開示している。

特許文献５に記載の回転ベアリングは、孔を有し、キャリアに対して光学ミラーを支持している球体形状の、もしくは、ピラミッド型のベアリングバスケットから成る。この回転ベアリングによって、前記光学ミラーの調整が高精度となる。調整用ドライブが、調整のために与えられている。

特許文献６に従えば、キャリアのフレームが、プレートに接続されている面に延びている、縮小化された２つの軸の圧電駆動装置固体屈曲継手が提供されている。

特許文献７に従えば、位置測定装置中の熱的効果を補うために、キャリアとアダプタとの間に延びている固体継手が与えられている。

特許文献８の特徴は、傾動可能な自在ベアリング装置を備えた、圧電アクチュエータによって調整が行われるレーザ構造体である。
ＥＰ−Ｂ−１４８４５７８ ＥＰ−Ａ−０８５４３５１ ＵＳ−Ｂ−６６８８０１１ ＤＥ−Ａ−１０２００４０２４７５５ ＤＥ−Ｃ−２００４０５２１５４ ＤＥ−Ｂ−１０２００４０１１７２４ ＤＥ−Ａ−１０２００６００４８９８ ＤＥ−Ａ−１０２００４０５３２４９

本発明の基礎となる課題は、レーザユニットを受け入れるための安全なベアリングが、構造的に簡単な手段によって提供され、同時に傾動部の相互間に遊びが生じないように、上述した形式のレーザ装置、例えば回転レーザを変更することである。

この課題を解決するために、本発明は、基本的に、第１に、継手によって、第２に、２つの調整用ドライブによって、基台に接続されたクレードルを必要とし、これら２つの調整用ドライブは、前記固体継手の縦軸とこれら調整用ドライブとの間の２つの接続ラインが互いに直角を為すように、前記固体継手に対して配置されている。

公知の解決方法とは異なり、このレーザ装置、例えば回転レーザの基台もしくはフレームと、レーザユニットのための支持台としても知られている前記クレードルと、回転ヘッド（もしあれば）とは、一体を為し、このクレードルと基台とは、前記固体継手を介して、所望の程度に、互いに調整されることができる。好ましくは、ロッド状の、もしくは、直方体形状の、もしくは、円筒形状の継手を使用することによって、前記クレードルを、摩擦及び遊びを生じさせること無く、前記基台に傾動させることができる。従って、潤滑油が必要ではない。即ち、継手のためのメンテナンスがいらない。

クレードル及び基台の相互の動きは、２つの調整用ドライブによって生じる。前記クレードルは、これら調整用ドライブによって前記基台に接続されており、これら２つ調整用ドライブは、前記固体継手の縦軸と前記２つの調整用ドライブの縦軸との間の２つの接続ラインが互いに直角を為すように、前記固体継手に対して配置されている。この結果、前記クレードルは、サーボモータの駆動時、ただ１つの規定の軸を中心として、前記基台に対して傾動することが確実となる。

特に、各調整用ドライブは、前記基台に支持されたスピンドルナットを備えたスピンドルを有し、前記クレードルから延びているモータによって、スピンドルを回転方向に調整することが可能となる。

精度の良い調整を可能にするために、本発明の１つの変形例では、前記調整用ドライブのスピンドルナットを、前記基台上の、２つの支持点に装着することを必要とする。この支持部は、前記固体継手の回転の中心がある１つの面内に、もしくは、ほぼ１つの面内にある。

好ましくは、前記スピンドルナットは、スリーブの形状であり、スピンドルを囲んでいる。

圧電素子のような他のアクチュエータがまた、調整用ドライブとして、使用されることができる。

本発明の変形例では、前記クレードルは、基板を有している。この基板からは、回転ヘッドに接続されているか、もしくは、こうしたヘッドを含んでいるレーザユニットが延びている。

前記基台は、好ましくは、前記固体継手が必然的に２つのプレート状の部品を接続させるように、プレートの形状である。

前記クレードルとこの基板とは、前記固体継手及び前記基台と共に、１つのユニットを形成している。このユニットは、プラスチック、特にポリプロピレンから形成されている。好ましくは、前記クレードルと基板とは、前記固体継手と基台と一緒に射出成形された部品である。

好ましくは、一体構造を形成している前記固体継手は、少なくとも一部が直方体形状を有している。好ましくは、前記２つの調整用ドライブと前記固体継手の縦軸との間に延びている２つの接続ラインは、直方体形状を有している前記固体継手の一部の外面にそれぞれ直交、もしくは、ほぼ直交して延びている。

特に、前記固体継手は、直方体形状を有する中間片と、両端に延び、断面を広げている２つの端片とから形成されており、前記基板もしくは基台中を通っている。

この中間片が、必ずしも直方体形状の所望の効果を失うこと無く、外面が湾曲するように、即ち、曲率を成すように構成される場合、これは本発明の範囲内である。

更に、前記固体継手は、この固体継手の縦軸に直交している面に対して対称になるように形成されており、好ましくは、この面は、前記基板と基台との中間で延びている。

本発明の更なる細部と効果と特徴とは、請求項と、請求項内の種々の特徴（個々に、もしくは組み合わせで）とからのみ示されているのではなく、図面に見られる好ましい実施例の、以下の説明からも示されている。

図１は、回転レーザの第１の側面図である。 図２は、９０度回転した位置にある図１の回転レーザを示している。 図３は、図１、２の回転レーザの上面図である。 図４は、図１乃至図３の回転レーザの第１の斜視図である。 図５は、図１乃至図３の回転レーザの第２の斜視図である。 図６は、図１乃至図５の回転レーザの複数の部材を示している。 図７は、図６のＡの部分の拡大図である。

本発明は、回転レーザを用いて説明されているが、これによって制限されることは無い。同じ部材には同じ参照符号が付されているこれらの図は、参照符号１０で示され、レーザの外側のハウジング（図示されていない）内に設置されている前記回転レーザの内部、即ち、主要部を示している。少なくとも複数の部分により回転されるレーザビームを有している、回転構造レーザとも称されるこの回転レーザは、建設業で、例えば規定された傾斜面、特に水平に延びた面を測定するために使用されている。この目的のために、レーザビームは、偏向装置によって約９０度だけ偏向されるレーザユニットから射出される。この偏向装置は、回転ヘッド内で回転可能であるように装着されている。これの回転軸は、偏向されたレーザビームの軸と交差している。前記偏向装置は、例えば、ペンタプリズムであり得る。レーザ光の回転面を望ましく調整するために、前記回転ヘッドを備えたレーザユニットは、回転レーザの基板に対して、所望の程度に調整可能でなければならない。水平に方向付けるために、前記レーザユニットと、回転ヘッドを支持した前記クレードルとは、前記回転レーザを支持している基台に対して前記クレードルを望ましく水平に向けるように、フィードバック制御回路の調整用ドライブを駆動するための電子水準器を有している。しかしながら、この限りでは、説明するまでも無く、よりなじみのあるデザインも含まれる。

種々の図に示されている前記回転レーザの内側の部分は、前記回転レーザのハウジング（図示されていない）内で延び、必要に応じてこのハウジングを底部で封じているプレート状の基台１２を含む。この基台１２は、プレートの形状であるが、このことで発明が限定されることは無い。

ハウジング１６内に配置された回転ヘッド１４とレーザユニットとは、支持台としても知られているクレードル１８から延びている。この支持台１８は、プレートの形状か、もしくは、プレート状の基板１９を具備しており、そして、本発明に従えば、固体継手（solid joint）２０によって前記基台１２に接続されている。

前記ハウジング１６内には、電子水準器もしくは類似した部材（図示されていない）があり、この出力信号は、基台１２の位置に関係なく、前記回転ヘッド１４によって偏向されたレーザビームが水平に延びた回転面内で偏向され得るようにクレードル１８を方向付けるために、ギアを備えたモータを調整する目的で使用されている。前記回転ヘッド１４にあるビーム偏向装置、例えばペンタプリズムは、別のモータ２６とベルト２８とによって、回転される。前記回転ヘッドと前記クレードル１８から延びているハウジング１６とは、単一のユニットを形成することができる。しかし、これらは、好ましくは、別々に製造された部品である。

サーボモータ２２、２４の各々は、スピンドル３０、３２の各々を回転させる。これらスピンドル３０、３２は、スリーブ３４、３６として形成されたスピンドルナットと係合している。これらスピンドルナットは、基台１２上に、もしくは、基台１２に形成されたくぼみ３８、４０中で、それぞれ支持されている。かくして、モータ２２もしくは２４の駆動時、前記スピンドル３０、３２は、前記クレードル１８が前記基台１２に対して所望の程度に傾動することができるように、前記スリーブ３４、３６に対して調整される。

前記スピンドル３０、３２が駆動される時に遊びが生じるのを防ぐために、前記基台１２に対する前記スリーブ３４、３６の長手方向の相対的な動きが防がれるように、これらスリーブ３４、３６をばね部材（図示されていない）に接続させることが、更に望ましい。

前記基台１２に対する前記クレードル１８の傾動を可能にする前記スピンドル３０、３２とスピンドルスリーブ３４、３６とは、これらの間の２つの接続ライン、即ち、一方は、前記スピンドル３０の縦軸と前記固体継手２０の縦軸との間の接続ライン、もう一方は、前記スピンドル３２の縦軸と前記固体継手２０の縦軸との間の接続ラインが、互いに直角、もしくは、ほぼ直角を為すように、前記固体継手２０に対して方向付けられている。このことによって、前記クレードル１８、かくして、前記レーザユニットと、回転ヘッドとが、モータ２２、２４が駆動された時に、ただ１つの軸で傾動することが確実となる。

この概略図に従えば、前記固体継手２０は、直方体の外形を有し、前記クレードル１８と前記基台１２との中を通っている２つの端片４４、４６と中間片４２とから、構成されている。前記固体継手２０の断面は、前記中間片４２から前記クレードル１８及び基台１２に向かって大きくなっている。

更に、前記固体継手２０は、面（図７の破線５６）に対して対称となるように形成されており、この面は、前記固体継手２０の縦軸に直交し、また、前記基板１９と基台１２との互いに向かい合った面の間の中間で延びている。前記固体継手２０は、これら面から延びている。

更に、前記固体継手２０は、スピンドル３０、３２から延びておりこの固体継手２０の縦軸と交差している前記接続ラインが、前記中間片４２の外面５０、５２を直交して通るように、前記スピンドル３０、３２に対して方向付けられている。

このような固体継手２０に対する前記スピンドル３０、３２及びスピンドルナット３４、３６の配置と、この固体継手２０の直方体の外形とにより、また、前記スピンドル３０、３２に対する前記外面５０、５２の方向付けは、前記固体継手２０が、互いに９０度だけずれた２つの面を中心として、互いに独立して傾動されることができることを確実にしている。

本発明の前記固体継手２０により、前記基台１２に対する前記クレードル１８の傾動は、遊びが無く、摩擦を起こさない。従って、潤滑油が必要ではない。更に、この固体継手２０は、メンテナンス・フリーである。

この固体継手２０を備えた前記クレードル１８と前記基台１２とは、好ましくは、ポリプロピレン、もしくは、他の適切な材料、例えば、ＰＯＭ（ポリオキシメチレン）により形成され、また、好ましくは、射出成形によって製造される。かくして、対応するユニットの安価な製造が可能となる。前記レーザユニットを収容しているハウジング１６は、前記クレードル１８もしくは前記基板１９とは別に形成された部品であることができ、このようなハウジング１６は、ねじ接続もしくは戻り止め接続によって、前記クレードル１８に接続されることができる。

前記固体継手２０を備えた本発明の教えは、好ましくは、回転レーザの形式のレーザ装置のために利用されることができるが、光学ビームが基台に対して所望の程度に調整できるような他の適用のためにも、適切に利用される。

Claims (11)

1. クレードル（１８）と、このクレードルから延びているレーザユニットとを具備し、前記クレードルは、少なくとも１つの駆動ドライブ（２２、２４）によって傾動の調整が可能であるように、基台（１２）に接続されているレーザ装置において、
   前記クレードル（１８）は、第１に１つの固体継手（２０）によって、第２に２つの調整用ドライブ（２２、２４）によって、前記基台（１２）に接続されており、
   前記クレードル（１８）は、基板(１９)を有し、
   前記基台（１２）と固体継手（２０）とは、プラスチックで形成されたユニットを構成しており、
   前記調整用ドライブは、前記固体継手の縦軸と前記２つの調整用ドライブの縦軸との間の２つの仮想の接続ラインが互いに直角を為すように、この固体継手(２０)に対して位置されていることを特徴とするレーザ装置。
2. 前記２つの調整用ドライブ（２２、２４）の各々は、前記基台（１２）に支持されているスピンドルナット（３４、３６）を備えたスピンドル（３０、３２）を有しており、前記クレードル（１８）からのモータによって、回転方向に前記スピンドルを調整することが可能であり、前記スピンドルナット（３４、３６）は、スリーブ形状であり、前記基台（１２）により支持されていることを特徴とする請求項１に記載のレーザ装置。
3. 前記スピンドルナット（３４、３６）の前記基台（１２）上の支持部と、前記固体継手（２０）の回転の中心とは、共通の面内にあることを特徴とする請求項２に記載のレーザ装置。
4. 前記２つの調整用ドライブ（２２、２４）の各々は、アクチュエータであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１に記載のレーザ装置。
5. 前記基板（１９）から、前記レーザユニットと回転ヘッド（１４）とのためのハウジング（１６）が、延びており、
   前記クレードル（１８）と前記基板（１９）との少なくとも一方は、前記固体継手（２０）と前記基台（１２）と一緒に、プラスチックにより形成されており、
   前記クレードル（１８）と前記基板（１９）との少なくとも一方は、前記固体継手（２０）と前記基台（１２）と一緒に射出成形された一体部品であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１に記載のレーザ装置。
6. 前記プラスチックは、ポリプロピレンもしくはポリオキシメチレンであることを特徴とする請求項５に記載のレーザ装置。
7. 前記固体継手（２０）は、少なくとも一部に、直方体の外形を持ち、
   前記固体継手（２０）は、直方体形状の外形を持つ中間片（４２）と、この中間片から延び前記クレードル（１８）もしくは基板（１９）中を通る第１の端片（４４）と、前記中間片から延び前記基台（１２）中を通る第２の端片（４６）とにより形成されており、第１並びに第２の中間片の延びた両端の断面が他の部分よりも大きくなっていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１に記載のレーザ装置。
8. 前記調整用ドライブ（２２、２４）から延びた接続ラインは、直方体形状を有する前記固体継手（２０）の外面（５０、５２）に、直交するように延びていることを特徴とする請求項７に記載のレーザ装置。
9. 前記中間片は、曲率を成した外面を有していることを特徴とする請求項７もしくは８に記載のレーザ装置。
10. 前記固体継手（２０）は、この固体継手の縦軸に直交している面に対して対称となるように形成されており、この面は、前記クレードル（１８）と前記基台（１２）との互いに向かい合っている面の間の中間で延びていることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１に記載のレーザ装置。
11. 前記スピンドルナット（３４、３６）は、ばね部材を介して、前記基台（１２）に接続されていることを特徴とする請求項２に記載のレーザ装置。

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