JP6535897B2 - 墨出し器 - Google Patents

Description

本発明は、光源からの光束を一方向にのみ拡散して、鉛直方向または水平方向のライン光を照射対象面に照射する墨出し器に関するものである。

建築現場では、柱や壁などの対象物の鉛直度や水平度の基準となる鉛直ライン光あるいは水平ライン光を照射する光学式墨出し器が使用されている。光学式墨出し器の光源はほとんどが半導体レーザーである。光学式墨出し器は、常に鉛直方向の姿勢をとることができるように揺動部材を振り子状に吊り下げ、上記揺動部材で光源を含む光源ユニットを支持するように構成される。

光源ユニットは、例えば半導体レーザーからなる光源と、光源から放射される発散光を平行光束に変換するコリメートレンズと、平行光束を一方向にのみ拡散するロッドレンズを有する。上記平行光束は、ロッドレンズで屈折されてロッドレンズの中心軸線に直交する方向にのみ扇形に拡散される。光学式墨出し器は、この拡散光を建物の壁面、天井面、床面などに照射することにより、光による直線状のラインを描くことができる。ロッドレンズの中心軸線が水平になるように光源ユニットが揺動部材に取り付けられると、光学式墨出し器は鉛直方向のライン光を照射することができる。また、ロッドレンズの中心軸線が鉛直になるように光源ユニットが揺動部材に取り付けられると、光学式墨出し器は水平方向のライン光を照射することができる。

墨出し器は、光源ユニットを支持した揺動部材がジンバル機構ないしはジャイロ機構によって揺動可能に支持するように構成されている。墨出し器には鉛直方向あるいは水平方向のライン光を精度よく照射することが求められる。すなわち、光学式墨出し器には、揺動部材の揺動動作を阻害する外力が全く加わらないことが望ましい。

しかし、光源ユニットの光源には電源を供給する必要があるため、光源ユニットの支持体側と光源ユニット側との間を給電線が連絡している。この給電線は揺動部材の揺動動作を阻害する要因になっている。そこで、給電線が揺動部材の揺動に対する抵抗とならないようにさまざまの工夫がなされている。

特許文献１記載の発明はその一つで、上記揺動部材に相当する部材に鉛直ポインター光を通過させるために設けられている垂直方向の孔に給電線を通したことを特徴としている。

上記垂直方向の孔に給電線としてフレキシブルプリント配線板を通し、フレキシブルプリント配線板を、長さ方向の途中で幅方向に９０度転換させたものも知られている（例えば、特許文献２参照）。特許文献２記載の発明は、レーザーユニットアセンブリィに対するフレキシブルプリント配線板の機械的抵抗を小さくして、ライン光の照射精度を高めることを目的としている。

特開２００６−１７７８７９号公報 特開２００６−２５０５９７号公報

特許文献１記載の発明によれば、給電線が揺動部材の揺動動作を阻害しないように、給電線を独特の形に折り曲げる必要があり、その作業が面倒であり、給電線が断線しやすい。

特許文献２記載の発明によれば、鉛直ポインター光を通過させる垂直方向の孔の大きさには限界があるから、上記孔に通すフレキシブルプリント配線板も細くて薄いものにする必要があり、大きな電流を流すことができない。

本発明は、揺動体とその支持体とをつなぐ給電線が揺動部材の揺動動作を阻害することなく大電流を供給できるようにした墨出し器を提供することを目的とする。

本発明は、
ジンバル機構によって揺動体が支持体に揺動可能に支持され、上記揺動体に取り付けられた光源ユニットからライン光が放射される墨出し器であって、
上記揺動体の上部は上記支持体の上端から突出し、上記揺動体の上部に上記光源ユニットが取り付けられ、上記支持体の上端から突出した上記揺動体の外方を囲んでフレキシブルプリント配線板が配置され、
上記フレキシブルプリント配線板の両端部はそれぞれ上記揺動体側と上記支持体側につながっていることを最も主要な特徴とする。

本発明によれば、給電線の長さを十分長く確保することができ、揺動部材の揺動動作に対する給電線の機械的な抵抗が小さく、給電線が揺動部材の揺動動作を阻害することなくことなく大電流を供給することができる。

本発明に係る墨出し器の実施例を示す斜視図である。 上記実施例を異なる角度から見た斜視図である。 上記実施例の平面図である。 上記実施例の正面図である。 上記実施例の側面図である。 上記実施例に用いられているフレキシブルプリント配線板の斜視図である。 本発明に係る墨出し器の別の実施例を示す斜視図である。

以下、本発明にかかる墨出し器の実施例を、図面を参照しながら説明する。

図示の実施例はレーザー墨出し器の例である。まず、レーザー墨出し器の概要を説明し、その後に本発明の特徴部分を具体的に説明することにする。図１乃至図５において、三脚によって支持されているベース６０の上に支持体１０が固定されている。支持体１０は、適宜の間隔をあけてベース６０から立ち上がった４本の支柱１１，１２，１３，１４からなる。各支柱１１，１２，１３，１４の上端には固定枠１５の四隅が固定されている。固定枠１５は水平方向に沿った姿勢で固定されている。固定枠１５はジンバル機構３０の一部を構成し、ジンバル機構３０によって揺動体２０が揺動可能に支持されている。

ジンバル機構３０は、以下のように構成されている。固定枠１５は窓孔を有し、この窓孔内に中間支持体３１が配置されている。中間支持体３１は、固定枠１５によって保持されている一対の水平方向の第１の軸によって支持され、上記第１の軸を中心にして揺動することができる。中間支持体３１も窓孔を有し、この窓孔内に揺動体２０が配置されている。中間支持体３１は、固定枠１５で保持されている上記第１の軸に直交する水平方向の一対の第２の軸を保持していて、第２の軸によって揺動体２０が揺動可能に支持されている。

ジンバル機構３０の構成は上記のとおりである。したがって、揺動体２０は固定枠１５で保持されている第２の軸を中心に揺動可能である。また、揺動体２０は固定枠１５によって保持されている第１の軸を中心に中間支持体３１とともに揺動可能である。このようにして、ベース６０の姿勢が定まらなくても、揺動体２０はジンバル機構３０によって吊り下げられ、常に定まった姿勢を保つことができる。

上記各軸は機械的な抵抗を極小とするためにボールベアリングを介して保持されている。ベース６０が傾いても、揺動体２０は常に鉛直方向の姿勢をとることができるようにバランス調整される。

揺動体２０の上部は支持体１０の上端およびジンバル機構３０よりも上方に突出している。この突出した揺動体２０の上部に光源ユニット５２が取り付けられている。光源ユニット５２の数は任意であるが、本実施例では複数の光源ユニット５２が取り付けられている。レーザー墨出し器の光源ユニットの構成は周知で、レーザー光源と、レーザー光源からのレーザービームを平行光束にするコリメートレンズと、上記平行光束を一方向にのみ拡散する円柱レンズを有してなる。円柱レンズを水平方向に配置すれば、光源ユニットは鉛直方向のライン光を放射し、円柱レンズを鉛直方向に配置すれば、光源ユニットは水平方向のライン光を放射することができる。

図示の実施例では、揺動体２０の上部に取り付けられている複数の光源ユニット５２は鉛直方向のライン光を放射する。揺動体２０のジンバル機構３０よりも下方には水平方向のライン光を放射する光源ユニットが取り付けられている。揺動体２０に上記すべての光源ユニットを取り付けた状態で揺動体２０のバランス調整が行われる。

光源ユニット５２はいずれも、光源として半導体レーザーを有している。半導体レーザーを駆動するために、支持体１０側から揺動体２０側に電源を供給する必要があり、支持体１０側と揺動体２０側とを給電線がつないでいる。

上記実施例において最も特徴とする構成は、揺動体２０に取り付けられている光源ユニット５２およびその他の光源ユニットの光源に電源を供給する給電線にある。給電線は、単線あるいは撚り線を絶縁材で被覆した、一般にワイヤあるいはリード線と言われるものであってもよいが、図示の実施例ではフレキシブルプリント配線板８０が用いられている。フレキシブルプリント配線板８０は、支持体１０の上端から突出している揺動体２０の上部の外方を囲んで配置されている。

フレキシブルプリント配線板８０に関して、図６も合わせて参照しながら説明する。フレキシブルプリント配線板８０は、図１乃至図５に示すように、平坦な面が水平面をなすように配置されている。フレキシブルプリント配線板８０は、揺動体２０の上部の外方を囲むように、水平面内において１周近く湾曲させて形成されるとともに、幅方向の中央部に、長さ方向に沿ってスリット８６が形成されている。フレキシブルプリント配線板８０は、スリット８６を境にして、水平方向の内周側と外周側に広がっている。

フレキシブルプリント配線板８０は、長さ方向全体にわたる導電パターン８５とベースフィルムと呼ばれるポリイミドなどの絶縁体によって構成された基材とを有し、ベースフィルムによって導電パターン８５を挟んで構成されている。フレキシブルプリント配線板８０は柔らかく軽量である。スリット８６の形成部分では、導電パターン８５はスリット８６を挟んでその両側に形成されている。フレキシブルプリント配線板８０の一端部８１は下方に向けて折り曲げられ、さらに水平方向に伸び出た後、再び下方に伸び出ている。フレキシブルプリント配線板８０の一端部８１を下方に向けて折り曲げることにより発生する剛性を利用して、フレキシブルプリント配線板８０のスリット８６を含む導電パターン８５の部分を水平方向に保持している。

また、フレキシブルプリント配線板８０の他端部８２は、フレキシブルプリント配線板８０の幅方向の線に沿って下方に折り曲げられ垂直面をなし、さらに幅方向の線に沿って折り曲げられることにより、垂直面をなしたまま折り返されている。この垂直部分の剛性を利用してフレキシブルプリント配線板８０のスリット８６を含む導電パターン８５の部分を水平方向に保持し、フレキシブルプリント配線板８０の垂れ下がりを防いでいる。

給電線の両端部すなわち図示の実施例におけるフレキシブルプリント配線板８０の導電パターン８５の両端部は、以下に述べる構成によってそれぞれ揺動体２０側と支持体１０側につながっている。図１、図２などに示すように、フレキシブルプリント配線板８０の一端部８１の先端にはコネクタ８３が、フレキシブルプリント配線板８０の他端部８２の先端にはコネクタ８４が設けられている。フレキシブルプリント配線板８０の一端側のコネクタ８３は支持体１０側に設けられている主回路基板４０のコネクタに接続されている。フレキシブルプリント配線板８０の他端側のコネクタ８４は揺動体２０側に設けられているターミナル回路基板４１のコネクタに接続されている。

ターミナル回路基板４１の所定の回路パターンと各光源ユニットの光源とが電気的に接続されている。支持体１０側の電源は、主回路基板４０、コネクタ８３、フレキシブルプリント配線板８０の導電パターン８５、コネクタ８４、ターミナル回路基板４１を経て各光源ユニットの光源に供給される。

フレキシブルプリント配線板８０は、長さ方向に沿ってスリット８６が形成されているため、柔軟性が高まり、揺動体２０の揺動動作に対する機械的な抵抗を低減することができる。また、フレキシブルプリント配線板８０はスリット８６が形成されることで、さらに軽量になる。

フレキシブルプリント配線板８０の一端部８１に固定枠１５との接着部８７を設けている。接着部８７はフレキシブルプリント配線板８０の一端部８１にあるため、フレキシブルプリント配線板８０の柔軟性を損なうこともない。また、フレキシブルプリント配線板８０を支持する箇所が接続部すなわち主回路基板４０のコネクタおよびターミナル回路基板４１のコネクタと接着部８７となる。そのため、揺動部２０の揺動による応力が分散され、コネクタにかかる付加を軽減することができる。フレキシブルプリント配線板８０は薄い平板状であり、折り曲げ加工ができるため、フレキシブルプリント配線板８０は接着部８７において固定枠１５と確実に接着される。

以上説明した墨出し器の実施例によれば、給電線としてのフレキシブルプリント配線板８０が揺動体の外方を囲んで配置されているため、フレキシブルプリント配線板８０の全長を長くすることができる。さらに、フレキシブルプリント配線板８０は軽量であり、空中に配線することができる。そのため、フレキシブルプリント配線板８０の両端がそれぞれ接続されている揺動体２０と支持体１０との相対移動に対するフレキシブルプリント配線板８０の機械的な抵抗を小さくすることができる。そのため、給電線としてのフレキシブルプリント配線板８０が、揺動体２０の揺動を阻害することがなく、精度の高いライン光を照射することができる。

フレキシブルプリント配線板８０は、揺動体２０の外方を囲んで配置することができる大きさでもよいが、揺動体２０に取り付けられている光源ユニットの外方を囲むことができる大きさであってもよい。

フレキシブルプリント配線板は、図７に示す実施例のように、ほぼ全体にわたって垂直面をなすように配置してもよい。図７において、フレキシブルプリント配線板９０は、その表裏の面が垂直面をなして配置されている。換言すると、フレキシブルプリント配線板９０は、その表面または裏面が墨出し器の内方すなわち墨出し器の中心軸に向いた姿勢で配置されている。フレキシブルプリント配線板９０の配置位置は前記実施例と同じである。フレキシブルプリント配線板９０は前述の実施例におけるフレキシブルプリント配線板と同様に、主回路基板４０に接続される一端部９１、ターミナル回路基板に接続される他端部９２、スリット９６を有している。フレキシブルプリント配線板９０以外の墨出し器の構成は前記実施例と同じであるから、前記実施例に付した符号と同じ符号を主要部にのみ付して詳細な説明は省略する。

図７に示す実施例によっても、前記実施例と同様の効果を得ることができる。加えて、フレキシブルプリント配線板９０はほぼ全体が垂直面をなしているため、自重による垂れ下がりが少ない。

図示の実施例では、揺動体２０の上部が支持体１０の上面から上方に突出し、この揺動体２０の突出部、すなわちジンバル機構３０よりも上方において光源ユニット５２，５４が取り付けられている。しかし、かかる構成に限られるものではなく、ジンバル機構の下方において揺動体に光源ユニットが取り付けられていてもよい。

給電線としてのフレキシブルプリント配線板は、揺動体の外方を囲んで１周以上に渦巻き状に形成されていてもよい。
「ジンバル機構」は「ジャイロ機構」という場合もある。

１０ 支持体
１５ 固定枠
２０ 揺動体
３０ ジンバル機構
３１ 中間支持体
４０ 主回路基板
４１ ターミナル回路基板
５２ 光源ユニット
６０ ベース
８０ フレキシブルプリント配線板
８１ 端部
８２ 端部
８３ コネクタ
８４ コネクタ
８５ 導電パターン
８６ スリット

Claims (6)

1. ジンバル機構によって揺動体が支持体に揺動可能に支持され、上記揺動体に取り付けられた光源ユニットからライン光が放射される墨出し器であって、
   上記揺動体の上部は上記支持体の上端から突出し、上記揺動体の上部に上記光源ユニットが取り付けられ、上記支持体の上端から突出した上記揺動体の外方を囲んでフレキシブルプリント配線板が配置され、
   上記フレキシブルプリント配線板の両端部はそれぞれ上記揺動体側と上記支持体側につながっている墨出し器。
2. 上記フレキシブルプリント配線板は、長さ方向に沿ってスリットが形成されている請求項１記載の墨出し器。
3. 上記フレキシブルプリント配線板は、平らな面が水平方向に広がって上記揺動体を囲んでいる請求項１または２記載の墨出し器。
4. 上記フレキシブルプリント配線板は、長さ方向全体にわたる導電パターンを有し、上記導電パターンの両端部がそれぞれ上記揺動体側と支持体側に電気的につながっている請求項１乃至３のいずれかに記載の墨出し器。
5. 上記導電パターンの両端部は、上記支持体側および上記揺動体側に設けられている回路基板に接続されている請求項４記載の墨出し器。
6. 上記導電パターンの両端部は、上記回路基板にコネクタを介して接続されている請求項５記載の墨出し器。
   

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