JPH07318346A

JPH07318346A - レーザ自動鉛直器

Info

Publication number: JPH07318346A
Application number: JP10805494A
Authority: JP
Inventors: Kunio Hirai; 邦雄平井
Original assignee: Kyoto Doki KK
Current assignee: Kyoto Doki KK
Priority date: 1994-05-23
Filing date: 1994-05-23
Publication date: 1995-12-08

Abstract

(57)【要約】【目的】精度よく傾斜を検知することができ、しか
も、装置の小型化を図ることができるレーザ自動鉛直器
を提供する。【構成】投光器１は、上部垂直方向のポイントを形成
するＬＤと下部垂直方向のポイントを形成するＬＥＤを
内蔵するとともに、傾斜センサ部７が設けられ、球面軸
受２に支持され、移動ベース部４に対して、傾斜自在に
支持されている。投光器１の上方には、投光器を水平２
方向に傾動させる２つの傾動機構３が配置されている。
これらを支持する移動ベース部４は、三脚６が取り付け
られた固定ベース部５と分離され、三脚６による固定ベ
ース部５の位置決めが完了した後でも、移動ベース部４
が移動可能であり、ＬＥＤによる下部スポットを地墨に
合わせ直すときに有効である。傾斜センサ部７の出力よ
り、傾動機構３を制御して、投光器１を自動的に鉛直に
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、部屋の間仕切りの設定
や、電気器具の取付位置の設定等に利用されるレーザ自
動鉛直器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】鉛直墨出しを行なう装置として、投光器
を用いたものが知られている。これは、投光器から下方
垂直方向に投射された光源からの光点によるポイント
を、床に印された地墨に合わせるように装置をセット
し、投光器から上方垂直方向に投射された光点によるポ
イントを目印として、天井に墨出しをする光学的な鉛直
器である。この装置のセッティングは、装置に取り付け
られた円形気泡管を見ながら、装置を支持する三脚の長
さを調節し、一定範囲内となったときに、直交する２つ
の回転軸の回りを回転可能に支持されたＸ−Ｙジンバル
方式によって、投光器を機械的に鉛直とするものであ
る。

【０００３】一方、傾斜センサ（チルトセンサ）を用い
て、水平面を自動的に得る方法が、特開昭６２−１７０
８１１号公報に記載されている。この公報に記載された
方法は、傾斜センサが投光器の外側に取り付けられてい
る。したがって、傾斜センサの取付誤差が増大するとい
う問題があり、また、装置を大型化するという問題もあ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した事
情に鑑みてなされたもので、精度よく傾斜を検知するこ
とができ、しかも、装置の小型化を図ることができるレ
ーザ自動鉛直器を提供することを目的とするものであ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、請求項１に記
載の発明においては、上部垂直方向のポイントを形成す
るＬＤと下部垂直方向のポイントを形成するＬＥＤを備
えた投光器と、該投光器を支持する球面軸受と、前記投
光器を水平２方向に傾動させる傾動機構を有するレーザ
自動鉛直器において、前記投光器内に同心的に２つの傾
斜センサを直交するように配置したことを特徴とするも
のである。

【０００６】請求項２に記載の発明においては、請求項
１に記載のレーザ自動鉛直器において、前記投光器に対
して回転自在に係合させた１対の張出部をその先端が互
いに直交するように装着するとともに、前記張出部をス
クリューネジにより昇降されるナット部材に係合させた
ことを特徴とするものであり、請求項３に記載の発明に
おいては、請求項２に記載のレーザ自動鉛直器におい
て、前記スクリューネジが前記傾斜センサの出力信号に
より制御されるモータによって駆動されることを特徴と
するものである。

【０００７】請求項４に記載の発明においては、請求項
１ないし３のいずれか１項に記載のレーザ自動鉛直器に
おいて、前記投光器内に配置した前記傾斜センサの少な
くとも一方の近傍に温度センサを充填剤で固定し、前記
温度センサの出力によって前記傾斜センサの温度補正を
行なうことを特徴とするものである。

【０００８】請求項５に記載の発明においては、請求項
１ないし４のいずれか１項に記載のレーザ自動鉛直器前
記投光器と、前記球面軸受と、前記傾動機構を移動ベー
ス部に支持し、該移動ベース部を三脚を取り付けた固定
ベース部に移動可能に支持させたことを特徴とするもの
である。

【０００９】

【作用】本発明によれば、上部垂直方向のポイントを形
成するＬＤと下部垂直方向のポイントを形成するＬＥＤ
を備えた投光器と、該投光器を支持する球面軸受と、前
記投光器を水平２方向に傾動させる傾動機構を有するレ
ーザ自動鉛直器において、前記投光器内に同心的に２つ
の傾斜センサを直交するように配置したことにより、傾
斜の検知の精度がよく、また、傾斜センサが外部に配置
されず、投光器内に配置されることによって、装置を小
型化することができる。

【００１０】前記投光器に対して回転自在に係合させた
１対の張出部をその先端が互いに直交するように装着す
るとともに、前記張出部をスクリューネジにより昇降さ
れるナット部材に係合させたことにより、投光器の傾動
が容易であり、前記スクリューネジが前記傾斜センサの
出力信号により制御されるモータによって駆動されるこ
とにより、精度のよい自動化が可能である。

【００１１】また、前記投光器内に配置した前記傾斜セ
ンサの少なくとも一方の近傍に温度センサを充填剤で固
定し、前記温度センサの出力によって前記傾斜センサの
温度補正を行なうことにより、温度の変化に関係なく、
鉛直度を出すことができる。

【００１２】さらに、前記投光器と、前記球面軸受と、
前記傾動機構を移動ベース部に支持し、該移動ベース部
を三脚を取り付けた固定ベース部に移動可能に支持させ
たことによって、床面へのセッティングの際に、三脚を
移動させることなく、装置の微小移動ができ、セッティ
ング時間を短縮できる。

【００１３】

【実施例】図１は、本発明のレーザ自動鉛直器の一実施
例の概略構成図である。図中、１は投光器、２は球面軸
受、３は傾動機構、４は移動ベース部、４ａは支持座、
４ｂは蓋部、４ｃは筒部、４ｄは取付部、４ｅは止めネ
ジ、５は固定ベース部、５ａは球面突起、６は三脚、７
は傾斜センサ部、８は上部ハウジング、８ａは投射窓、
９は下部ハウジングである。

【００１４】投光器１は、後述するように、上部垂直方
向のポイントを形成するＬＤと下部垂直方向のポイント
を形成するＬＥＤを内蔵するとともに、傾斜センサ部７
が設けられている。投光器１は、球面軸受２に支持さ
れ、移動ベース部４に対して、傾斜自在に支持されてい
る。球面軸受２は、移動ベース部４の中央部に形成され
た支持座４ａに嵌め込まれ、蓋部４ｂで外周を固定され
ている。投光器１の上方には、投光器を水平２方向に傾
動させる２つの傾動機構３が配置されているが、傾動機
構３については、後述する。

【００１５】これらを支持する移動ベース部４は、三脚
６が取り付けられた固定ベース部５と分離され、固定ベ
ース部５が移動ベース部４の取付部４ｄに包み込まれる
ような形態をとっている。固定ベース部５は、円板状
で、その中央部の孔が移動ベース部４の中央の筒部４ｃ
の外径より十分大きく、外径が移動ベース部４の取付部
４ｄの内径より十分小さいので、移動ベース部４が固定
ベース部５に対して、移動可能である。固定ベース部５
の上面には、複数の球面突起５ａが設けられており、固
定ベース部５の上面での移動ベース部４の移動を容易に
している。球面突起５ａに代えて、回転体を用いてもよ
い。移動ベース部４は、止めネジ４ｅを締めることによ
って、固定ベース部５に固定される。このように、移動
ベース部４を用いて、固定ベース部５と分離したことに
よって、三脚６による固定ベース部５の位置決めが完了
した後でも、移動ベース部４が移動可能であり、ＬＥＤ
による下部スポットを地墨に合わせ直すときに有効であ
る。

【００１６】移動ベース部４の上部には、上部ハウジン
グ８が設けられており、投光器に対向する部分には、投
射窓８ａが設けられ、透明な蓋が取り付けられている。
また、移動ベース部４の筒部４ｃの下方には、筒状の下
部ハウジング９が取り付けられており、投光器の下部を
保護している。

【００１７】図２〜図６により傾動機構を説明する。図
中、１は投光器、１ａは段部、１ｂはねじ部、１ｃは下
方の段部、１０，１１はリング部、１０ａ，１１ａはア
ーム取付部、１０ｂ，１１ｂはアーム、１２は座金、１
３はナット、１４は昇降ナット、１４ａはストッパーピ
ン、１５はスクリューネジ、１６はフレーム、１６ａは
長孔、１７は歯車、１８はピニオン、１９はモータ、２
０，２１はリミットスイッチ、２２はスプリングであ
る。

【００１８】図２は、傾動機構全体の概略図である。図
では、１つの傾動機構が示されているが、図３に示すよ
うに、直角方向に２つのアーム１０ｂ，１１ｂが設けら
れ、それぞれ後述する駆動機構で駆動される。

【００１９】アーム１０ｂ，１１ｂの詳細を図４で説明
する。図４（Ａ）アームの取付構造の分解図、図４
（Ｂ）はその組立図、図４（Ｃ）な投光器の一部の断面
図である。リング部１０の中央の孔が、投光器１に嵌合
され、図４（Ｃ）の段部１ａの上に乗る。なお、下方の
段部１ｃは、図示しない球面軸受の位置決め部として作
用する。図４（Ｂ）の断面図から分かるように、リング
部１０およびリング１１には、内側に段部が形成されて
おり、リング部１０は上部と下部で外径が異なり、リン
グ部１１は上部と下部で内径が異なっている。リング部
１０の上部の外径は、リング部１１の下部１１ｃの内径
より僅かに小さく、また、リング部１０の上部の高さ
は、リング１１の下部の高さより僅かに高い。さらに、
座金１２の外径は、リング部１１の上部の内径より僅か
に小さい。リング部１０にリング部１１を嵌合させ、そ
の上に座金１２を乗せて、ナット１３を投光器のねじ部
１ｂに螺合して固定する。リング部１０は投光器１に固
定されるが、投光器１が球面軸受で支持されているか
ら、リング部１０の回動は自由である。リング部１０の
側面より取り付けネジを挿入し、投光器１に固定するよ
うにしてもよい。また、リング部１１は、リング部１０
に回動可能に支持されているから、投光器１に対しても
回動は自由である。

【００２０】リング部１０，１１に、それぞれアーム取
付部１０ａ，１１ａが取り付けられる。この実施例で
は、図４（Ａ）の取付部１１ａから分かるように、ネジ
止めによりリング部１１に固定されている。アーム取付
部１０ａも同様である。しかし、ネジ止めに限られるも
のではなく、接着や溶着等、適宜の固定方法を適用でき
る。アーム取付部１０ａ，１１ａには、断面が円形のア
ーム１０ｂ，１１ｂが固定される。アーム取付部１０
ａ，１１ａの先端側が、向かい合う方向に曲げられてい
るから、これらを組み上げた状態で、アーム１０ｂ，１
１ｂが投光器の中心軸に直角な同一平面上に位置するよ
うに取り付けることができる。それにより、２つのアー
ム間に所望しない力が働くことを防止できる。

【００２１】上述したリング部、アーム取付部、アーム
により、張出部が構成される。張出部は、その先端が互
いに直交するように投光器に装着されているから、これ
を駆動することによって、投光器を球面軸受を中心とし
て、任意の方向に傾斜させることができる。したがっ
て、固定ベース部をセッティングした状態では、完全な
水平面でセッティングされないことが普通であるが、張
出部を駆動して投光器を鉛直にセッティングすることが
できる。

【００２２】直角に配置された２つのアーム１０ｂ，１
１ｂの駆動による水平２方向への移動には、垂直方向ば
かりでなく、水平方向への移動が張出部に要求される
が、この移動は、張出部が投光器に対して回転可能に取
り付けられていることによって、吸収されている。

【００２３】図２に戻って、図５を参照しながら、駆動
機構を説明する。駆動機構については、一方のアーム１
１ｂについてのみ説明し、他方のアーム１０ｂは同じ駆
動機構で駆動されるから、説明を省略する。アーム１１
ｂは、昇降ナット１４に係合されている。係合ナット１
４は、図５（Ａ）に示すように、ネジ孔１４ｄに対して
直角な向きに上下に設けられた２本の係合ピン１４ｃの
間に位置される。係合ピン１４ｃとアーム１１ｂとの関
係構造を図５（Ｂ）に示す。したがって、昇降ナット１
４の昇降動作によって、アーム１１ｂは、上向きまたは
下向きの駆動力を受ける。

【００２４】昇降ナット１４は、スクリューネジ１５に
螺合し、スクリューネジの回転方向に応じて昇降され
る。昇降ナット１４の裏側には、ストッパーピン１４ａ
が取り付けられており、図５（Ｃ）に示すように、フレ
ーム１６に形成された長孔１６ａを貫通している。これ
によって、スクリューネジの回転時に昇降ナット１４が
供回りすることを防止でき、また、昇降ナット１４の移
動範囲を制限することができる。移動範囲の上限と下限
には、リミットスイッチ２０，２１が設けられており、
モータ１９の制御信号を出すことができる。

【００２５】フレーム１６の内側下面には、モータ１９
が取り付けられ、フレーム１６の下側でピニオン１８，
歯車１７によって、スクリューネジ１５に連結されてい
る。したがって、モータ１９の正逆方向の回転によっ
て、スクリューネジ１５が昇降し、アーム１１ｂを傾動
させることができる。

【００２６】アーム１１ｂの移動は、図５（Ａ），
（Ｂ）で説明した２本の係合ピン１４ｃで行なわれるか
ら、ある程度のガタは避けられない。図６は、ガタを防
止するための一例である。この例では、投光器１をスプ
リング２２で付勢し、アーム１０ｂ，１１ｂに下向きの
力を与えるようにした。このようにした場合には、アー
ム１０ｂ，１１ｂは下側の係合ピンにのみ接するから、
上側の係合ピンは不要となる。図の反対側にスプリング
を取り付ければ、アーム１０ｂ，１１ｂに上向きの力を
与えることができ、下側の係合ピンを不要とすることが
できる。スプリング２２は、アーム１０ｂ，１１ｂの中
間の角度位置に配置するのがよい。そのようにすれば、
１つのスプリングで、アーム１０ｂ，１１ｂの両方に付
勢力を与えることができる。もちろん、アーム１０ｂ，
１１ｂのそれぞれに対応した位置に別個のスプリングを
設けるようにしてもよい。

【００２７】図７は、図１の傾斜センサ部７の説明図で
ある。図中、２３，２４はセンサ保持部材、２３ａ，２
４ａはセンサ収容部、２５は蓋部材、２６，２７は傾斜
センサ、２８は止めネジである。センサ保持部材２３，
２４は、例えば、アルミニウムで作製され、センサ収容
部２３ａ，２４ａが凹部として形成されている。凹部の
両側には、リード線を引き出すための切り欠きが形成さ
れている。傾斜センサ２６，２７は、気泡式のレベルメ
ータの原理に基づくもので、湾曲したガラス管の中に１
つの気泡とともに電解液が封入されている。また、底部
には全体にわたって共通電極が、また、傾斜に伴う気泡
の移動経路に臨んで両側から電極が封入されたものであ
る。傾斜センサは２６，２７は、それぞれセンサ収容部
２３ａ，２４ａに納められ、充填剤、例えば、シリコン
充填剤等によって固着され、位置ずれを防止し、精度の
向上を図っている。図からも分かるように、２つの傾斜
センサ２６，２７は、互いに直交する向きに取り付けら
れている。

【００２８】センサ収容部２３ａ，２４ａのいずれか一
方に図示しない温度センサが、傾斜センサとともに封入
されている。温度センサの出力により、傾斜センサの出
力を補正して、温度誤差を小さくできる。２つのセンサ
保持部材２３，２４が接近しているから、１つの温度セ
ンサで、傾斜センサは２６，２７の両方の補正をして
も、大きな誤差は生じない。もちろん、センサ収容部２
３ａ，２４ａの両方に温度センサを挿入してもよい。セ
ンサ保持部材のセンサ収容部以外の部分、あるいは、セ
ンサ保持部材以外の適宜のところに温度センサを配置す
るよりも、すぐれた効果を発揮する。温度補償を必要と
しない場合には、温度センサは不要である。

【００２９】傾斜センサ部は、傾斜センサ２６を収容し
たセンサ保持部材２３の上に、傾斜センサ２７を収容し
たセンサ保持部材２４を重ね、その上に、蓋部材２５を
乗せて、止めネジ２８で一体化する。センサ保持部材２
３の上方および下方に、一体的に、あるいは、別体とし
てＬＤおよびＬＥＤ保持部材が取り付けられるが、その
図示は省略する。

【００３０】傾斜センサ部における２つの傾斜センサは
２６，２７のそれぞれの出力信号を図示しない制御部に
入力することによって、図３で説明した２つのアーム１
０ｂ，１１ｂを駆動する駆動機構のそれぞれのモータを
制御する。温度センサを用いる場合には、その出力信号
も、制御部に加えられる。これによって、傾斜センサ２
６，２７が水平となるように制御されるから、投光器
は、自動的に鉛直となる。三脚の設置が適当でなく、固
定ベース部が制御可能な限界を超えて傾斜した場合に
は、リミットスイッチが作動し、制御部は、制御動作を
中止するとともに、警報を発して、三脚の再調整を促
す。

【００３１】なお、傾斜センサとして電解液式のものを
説明したが、傾斜に応じて電気信号が得られる他の方式
の傾斜センサを用いることができるものである。

【００３２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、投光器に同心的に傾斜センサを配置したこと
により、投光器の位置決め精度が向上し、また、簡単な
機構で自動的に投光器を鉛直にセットすることができ
る。さらに、温度センサを用いることにより、精度をよ
り向上できる。

【００３３】また、投光器と、球面軸受と、傾動機構を
移動ベース部に支持し、移動ベース部を三脚を取り付け
た固定ベース部に移動可能に支持させたことにより、三
脚の設置が完了した状態で、投光器を簡単に移動できる
という効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のレーザ自動鉛直器の一実施例の概略構
成図である。

【図２】傾動機構全体の概略図である。

【図３】アームの配置図である。

【図４】張出部の説明図である。

【図５】駆動機構における部分図である。

【図６】張出部の他の実施例の説明図である。

【図７】傾斜センサ部の説明図である。

【符号の説明】

１…投光器、１ａ…段部、１ｂ…ねじ部、２…球面軸
受、３…傾動機構、４…移動ベース部、４ａ…支持座、
４ｂ…蓋部、４ｃ…筒部、４ｄ…取付部、４ｅ…止めネ
ジ、５…固定ベース部、５ａ…球面突起、６…三脚、７
…傾斜センサ部、８…上部ハウジング、８ａ…投射窓、
９…下部ハウジング、１０，１１…リング部、１０ａ，
１１ａ…アーム取付部、１０ｂ，１１ｂ…アーム、１２
…座金、１３…ナット、１４…昇降ナット、１４ａ…ス
トッパーピン、１５…スクリューネジ、１６…フレー
ム、１６ａ…長孔、１７…歯車、１８…ピニオン、１９
…モータ、２０，２１…リミットスイッチ、２２…スプ
リング、２３，２４…センサ保持部材、２３ａ，２４ａ
…センサ収容部、２５…蓋部材、２６，２７…傾斜セン
サ、２８…止めネジ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】上部垂直方向のポイントを形成するＬＤ
と下部垂直方向のポイントを形成するＬＥＤを備えた投
光器と、該投光器を支持する球面軸受と、前記投光器を
水平２方向に傾動させる傾動機構を有するレーザ自動鉛
直器において、前記投光器内に同心的に２つの傾斜セン
サを直交するように配置したことを特徴とするレーザ自
動鉛直器。
【請求項２】前記投光器に対して回転自在に係合させ
た１対の張出部をその先端が互いに直交するように装着
するとともに、前記張出部をスクリューネジにより昇降
されるナット部材に係合させたことを特徴とする請求項
１に記載のレーザ自動鉛直器。
【請求項３】前記スクリューネジが前記傾斜センサの
出力信号により制御されるモータによって駆動されるこ
とを特徴とする請求項２に記載のレーザ自動鉛直器。
【請求項４】前記投光器内に配置した前記傾斜センサ
の少なくとも一方の近傍に温度センサを充填剤で固定
し、前記温度センサの出力によって前記傾斜センサの温
度補正を行なうことを特徴とする請求項１ないし３のい
ずれか１項に記載のレーザ自動鉛直器。
【請求項５】前記投光器と、前記球面軸受と、前記傾
動機構を移動ベース部に支持し、該移動ベース部を三脚
を取り付けた固定ベース部に移動可能に支持させたこと
を特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の
レーザ自動鉛直器。