KR20090034389A - 레이저 조사기의 회전기구 - Google Patents

레이저 조사기의 회전기구 Download PDF

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Abstract

탑재된 레이저 조사기(laser emitter)를 회전 가능하게 지지하는 회전기구는 케이스 본체와 회전 링들로 구성된다. 상기 케이스 본체는 바닥 벽과 상기 바닥 벽에 연속된 측벽을 가지며 상기 벽들의 내부에서 수용공간을 구획하고 형성한다. 상기 회전 링들은 상기 케이스 본체의 상기 수용공간에서 적층되는 방식으로 배치되어지고 개별적으로 회전될 수 있다. 상기 회전 링들 중 최상부 회전 링은 상기 레이저 조사기를 지지하기 위해 상기 레이저 조사기에 직접 연결되며 상기 레이저 조사기가 대략적으로 위치 정렬되도록 상기 레이저 조사기를 수동으로 작동시키는 데에 사용되는 수동 회전 링이다. 나머지 회전 링들은 상부에 위치한 회전 링들과 함께 상기 레이저 조사기를 고속으로 회전시키는 자동 회전 링, 상부에 위치한 회전 링들과 함께 상기 레이저 조사기를 약간 회전시키는 수동 미세 이동 회전 링, 및 상부에 위치한 회전 링들과 함께 상기 레이저 조사기를 저속으로 회전시켜 상기 레이저 조사기를 약간 회전시키는 자동 미세 이동 회전 링을 포함한다. 상기 자동 회전 링 및 상기 자동 미세 이동 회전 링은 상기 링들의 바로 아래에 있는 회전 링 상에 구동수단을 갖는다.

Description

레이저 조사기의 회전기구 {Rotation Mechanism for Laser Emitter}
[0001] 본 발명은 레이저 조사기(laser emitter)의 회전기구에 관한 것으로서, 이것은 건축 공사나 토목 공사에서 표시 목적으로 적합하게 사용될 수 있으며,그리고 레이저가 조사되는 방향에 대응하는 위치로 레이저 조사기를 신속하고 정확하게 회전시키도록 설계된다.
[0002] 벽, 천정 또는 바닥의 표면에 레이저 선(laser line)을 출력하여 표시하기 위한 레이저 조사기가 알려져 있는데, 이러한 레이저 조사기는 레이저 조사기 본체의 하단 영역에 설치된 회전기구를 가지며, 발생된 레이저 선이 360˚의 각도범위에 걸쳐 방사될 수 있다. 이 경우, 레이저 조사기가 설치되었을 때에, 상기 표시작업은 회전기구의 수동작업에 의해 레이저 조사기 본체를 정교하지 아니한 회전(coarse rotation)으로 크게 회전시킨 후에 미세 조정에 의해 상기 레이저 선을 목표 지점에 정확하게 일치시킴으로써 수행된다(예를 들면, 특허 문헌 1:일본 특허공개 평 9-166436A 공보 참조).
[0003] 이러한 종류의 레이저 조사기는 레이저 선이 작업자에 의해 수동으로 목표 지점에 맞춰질 때, 특히 레이저 선이 수직선을 형성하도록 발생될 때에 매우 섬세하고 정밀한 조정을 필요로 한다. 그러나, 그러한 조정작업은 작업자에게 무거운 부담이다. 레이저 조사기와 수광기(light receiving element) 사이의 거리가 증가할 때, 심지어 미세 조정 기구가 제공될 때에도 이러한 조정작업이 용이하지 않다는 것은 말할 필요도 없다.
[0004] 이러한 문제를 해결하기 위하여, 리모트 컨트롤(remote control)에 의해 회전될 수 있고 레이저 조사기로부터 조사된 레이저 선이 목표 지점에 미리 배치된 수광기에 의해 감지될 때에 정지될 수 있는 레이저 조사기가 또한 알려져 있다(예를 들면, 특허 문헌 2:일본 특허공개2000-230828A 공보,특허 문헌 3:일본 특허공개2001-191271A 공보 참조).
[0005] 앞서 언급된 리모트 컨트롤 타입의 레이저 조사기는 수동 작업을 간소화하고 표시작업에 요구되는 시간을 절감하기 때문에 유효한 수단이기는 하지만, 레이저 조사기를 구동하기 위한 구동원을 필요로 하기 때문에 장치의 크기가 대형화된다는 불리한 점이 있다.
[0006] 또한, 정교하지 아니한 개략적인 위치 조정은 일반적으로 조사기 본체를 수동으로 회전시킴으로써 수행되지만, 특히 리모트 컨트롤 타입의 레이저 조사기의 경우에 있어서는, 조사기 본체가 수동으로 회전될 때에 구동장치에 과도한 부하가 쉽게 걸릴 수 있는데, 이로 인해 기계적 고장을 일으킬 수 있다.
(발명이 해결하려고 하는 과제)
[0007] 본 발명의 목적은 레이저 조사기로부터 조사된 레이저 선을 신속하고 정확하게 맞출 수 있도록 하고, 수동으로 회전되더라도 기계적 고장을 일으킬 수 있는 과도한 부하가 걸리지 않으며, 그리고 구조가 간단한(compact) 회전기구를 제공하는 것이다.
(과제를 해결하기 위한 수단)
[0008] 본 발명에 따라, 레이저 조사기를 탑재하여 회전 가능하게 지지하기 위한 레이저 조사기의 회전기구가 제공되는데, 상기 회전기구는,
바닥벽과 상기 바닥벽에 연결된 측벽을 가지며, 내부에 수용공간이 구획 형성된 케이싱; 및
상기 케이싱의 상기 수용공간에서 서로 적층된 상태로 배치된 복수의 회전 링을 포함하며,
상기 복수의 회전 링은, 상기 레이저 조사기를 비정교(coarse)하게 큰 각도로 회전시켜 위치정렬작업을 수행하도록 상기 레이저 조사기를 수동으로 회전시키기 위해, 상기 레이저 조사기를 지지하도록 상기 레이저 조사기에 직접 연결된 수동 비정교 회전 링인 최상부 회전 링; 상부에 배치된 회전 링과 함께 상기 레이저 조사기를 비교적 고속으로 회전시키는 자동 비정교 회전 링; 상부에 배치된 회전 링과 함께 수동으로 상기 레이저 조사기를 미세하게 회전시키는 수동 미세 회전 링; 및 상부에 배치된 회전 링과 함께 상기 레이저 조사기를 비교적 저속으로 회전시키는 자동 미세 회전 링을 포함하고,
상기 자동 비정교 회전 링과 상기 자동 미세 회전 링은 관련된 회전 링의 바로 아래에 있는 회전 링에 배치된 구동수단을 각각 갖는 것을 특징으로 한다.
[0009] 상기의 구성을 갖는 회전기구에서, 상기 자동 비정교 회전 링의 구동수단은 고속 회전을 가능하게 하는 직류모터를 포함하며, 그리고 상기 자동 미세 회전 링의 구동수단은 저속 회전을 가능하게 하는 스테핑 모터(stepping motor)를 포함하는 것이 바람직하다.
[0010] 상기 케이싱의 상기 측벽은 대략 90˚ 정도의 각도 거리로 상호 이격된 창 개구(window opening)들을 가지며, 그리고 상기 창 개구들에는 상기 자동 비정교 회전 링의 구동수단과 상기 자동 미세 회전 링의 구동수단에 대한 제어 신호들을 받아들이는 적어도 두개의 센서들이 각각 마련되고, 각각의 창 개구의 상기 적어도 두개의 센서들은 서로 상이한 방향으로 향해 있다.
[0011] 만일 추적(tracking) 완료 후 모니터 시간이 적어도 3초간으로 설정된다면 매우 정확한 위치정렬작업이 이루어질 수 있다.
[0012] 본 발명에 따라, 상기 자동 미세 회전 링과 그것의 구동수단 사이에 동력 전달 수단이 배치될 수 있는데, 상기 동력 전달 수단은, 상기 자동 미세 회전 링의 외부 둘레와 일체로 형성되어 상기 외부 둘레로부터 돌출된 가이드 핀; 상기 자동 미세 회전 링이 회전되는 방향으로 상기 가이드 핀에 맞물리는 걸림부(catch portion)들을 갖는 안내부재; 상기 안내부재를 나사결합으로 지지하며 상기 안내부재가 길이방향 축선을 따라 전후로 슬라이딩되도록 상기 구동수단에 의해 회전되는 스크류 로드(screw rod); 및 상기 안내부재의 전방 및 후방 슬라이딩 한계점들을 감지하고 상기 슬라이딩 한계점에 도달했음이 감지될 때에 레이저 선이 수렴점(convergent point)에 일치되도록 상기 자동 미세 회전 링 및 상기 자동 비정교 회전 링이 필요할 땐 언제든지 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전되도록 함으로써 회복 제어(recovery control)를 수행하는 한 쌍의 단속부(interrupter)를 포함한다.
(발명의 효과)
[0013] 본 발명에 따른 레이저 조사기의 회전기구는 상기 레이저 조사기가 수동 비정교 회전 링 형태인 상기 최상부 회전 링에 직접 연결되며, 상기 자동 비정교 회전 링 및 자동 미세 회전 링이 상기 수동 비정교 회전 링의 아래에 배치되는 적층 구조를 갖는다. 따라서, 수동 작업력은 구동장치 또는 전력 공급부의 자중에 의해 영향 받지 않고 상기 수동 회전 링들에만 가해진다. 즉, 상기 수동 회전은 상기 자동 회전 링들의 고장을 일으킬 수 있는 그 어떤 부하도 걸리지 않고 용이하게 수행될 수 있다.
[0014] 또한, 본 발명에 따르면, 자동 회전 링들의 구동수단들은 하측에 위치한 관련 회전 링 상에 각각 배치되어 있기 때문에, 상기 구동수단들을 위한 전용공간이 따로 마련될 필요가 없고, 따라서 상기 회전기구의 간단한 배치를 용이하게 실현할 수 있게 된다.
[0015] 실제 적용에 있어서는, 상기 레이저 선(laser line)이 표시된 위치(레이저 조사위치)에 가까이 놓여질 때에는 상기 레이저 조사기가 저속으로 회전되어야 함에 반해, 상기 레이저 선이 표시된 위치로부터 멀리 놓여질 때에는 상기 레이저 조사기가 고속으로 회전되어야 한다. 그러나, 상기 구동수단이 고속 회전에 적합한 직류모터를 가질 때에는, 일반적으로, 상기 직류모터를 소정의 각도 위치에서 정확하게 정지시키는 것이 용이하지 않다. 그래서, 상기 직류모터의 회전 속도는 PWM 신호를 조정하는 것에 의해 제어되어야 하나 그 설정이나 구성이 복잡하게 된다. 한편, 스테핑 모터가 사용될 경우, 스테핑 모터를 표시 위치에서 정확하게 정지시키기 위해서는 스테핑 모터의 단위 스텝 당 각도 회전량을 최소화하지 않을 수 없게 된다. 그러나, 스테핑 모터가 최소의 각도 회전량으로 회전될 때에는, 상기 레이저 선의 정렬작업을 완료하는 데에 더 많은 시간이 걸리는 불리한 문제가 발생된다. 본 발명의 바람직한 실시 예에서와 같이, 직류모터와 스테핑 모터가 함께 사용되면, 상기 직류모터가 비정교한 조정을 행하고 상기 스테핑 모터가 정교한 조정을 행함으로써 표시 위치에서 레이저 선의 정확한 정렬이 짧은 시간 안에 수행될 수 있다.
[0016] 스테핑 모터에 의해 상기 자동 미세 회전 링이 구동 되어 상기 레이저 선이 수령부(receiver)의 수광 센서의 중심(즉, 수렴점)으로 정렬될 때에, 스테핑 모터는 정해진 스테핑 각도로 1 스텝마다 상기 자동 미세 회전 링을 회전 구동 시키기 때문에, 상기 레이저 선이 상기 수렴점을 그냥 지나쳐 버리는 경우가 생길 수도 있다. 그러한 경우, 상기 레이저 선은 상기 수렴점으로부터 멀어지는 방향으로 계속 회전되기 때문에, 상기 정렬작업이 신속하게 수행될 수 없게 된다. 이러한 잠재적인 문제는 본 발명의 바람직한 실시 예에 의하여 제거될 수 있는데, 즉 상기 자동 미세 회전 링과 그것의 구동수단 사이에 배치되는 동력 전달 수단에 의해 가능하게 되며, 그리고 상기 동력 전달 수단에는 단속부들이 마련됨으로써, 상기 자동 미세 회전 링의 회전을 제어하는 안내부재의 슬라이딩 한계점들을 감지하고 상기 슬라이딩 한계점에 도달했음이 감지될 때에 상기 레이저 선이 수렴점에 정렬되도록 상기 자동 미세 회전 링 및 상기 자동 비정교 회전 링이 필요할 땐 언제든지 시계 방향 또는 반시계 방향으로 반복적으로 회전되도록 함으로써 회복 제어를 수행한다.
[0017] 본 발명은 첨부된 도면들을 참조하여, 이하에서 더욱 상세히 설명되어진다.
도 1은 본 발명에 따른 회전기구를 구비한 레이저 조사기와 수령부의 배치 상황을 나타낸 도면이다.
도 2는 회전기구의 분해 사시도이다.
도 3은 수령부의 구성을 나타낸 도면이다.
도 4는 회전기구의 블록도이다.
도 5는 센서들의 배치 상황을 나타낸 평면도이다.
도 6은 손잡이부의 상세도이다.
도 7은 바닥 표면을 만들기 위한 레이저 선을 조사하는 조사기의 배치를 나타낸 개략도이다.
도 8은 도 7에 나타낸 조사기의 작업을 보여주는 개략도이다.
도 9는 수령부의 다른 구성 예를 나타낸 개략도이다.
도 10은 본 발명에 따른 회전기구의 스테핑 모터 유닛의 세부를 나타낸 사시도이다.
도 11(a)는 자동 비정교 회전 링,도 11 (b)는 자동 미세 회전 링의 회전을 보여주는 타임 차트이다.
도 12는 단속부의 일례의 구성을 나타낸 개략도이다.
도 13은 단속부의 다른 예의 구성을 나타낸 개략도이다.
[0018] 도 1에 도시된 바와 같이, 자동 추적 방식의 레이저 조사기(emitter)와 상기 조사기로부터 발생된 레이저 선(laser line)(실시 예로서 예를 들면, 수직선)을 받아들이는 수령부의 배치가 도시 되는데, 상기 레이저 조사기에는 본 발명에 따른 회전기구가 구비된다.
도 2는 상기 회전기구의 분해 사시도이다.
[0019] 도면에 있어서, 도면번호 1은 레이저 조사기를 가리키고, 도면번호 2는 레이저 조사기(1)를 회전 가능하게 지지하는 회전기구를 가리키며, 도면번호 3은 회전기구(2)의 케이싱(2a)의 바닥부에 마련된 삼각대를 가리키고, 도면번호 4는 회전기구의 수동 비정교(coarse) 회전 링의 정교하지 못한 회전을 일으키는 손잡이부를 가리키며, 그리고 도면번호 5는 레이저 조사기(1)에 의해 발생된 레이저를 받아 들이는 수령부(수광 유닛)를 가리킨다.
[0020] 회전기구(2)의 케이싱(2a)은, 도 2에 도시 된 바와 같이, 바닥부(2a1), 바닥부(2a1)에 연결된 측벽(2a2), 그리고 바닥 커버(2a3)를 포함하고, 내부에 수용공간(K)이 구획 형성된다.
[0021] 수용공간(K) 내에는, 위로부터 순서대로, 레이저 조사기(1)를 지 지하기 위해 레이저 조사기(1)에 직접 연결되며 정교하지 아니한 정렬작업(coarse positioning)을 수행하도록 레이저 조사기를 수동으로 회전시키는 수동 비정교 회전 링(2b), 레이저 조사기를 비교적 고속으로 회전시키는 자동 비정교 회전 링(2c), 미세 정렬작업(fine positioning)을 달성하도록 레이저 조사기(1)를 비교적 저속으로 회전시키는 자동 미세 회전 링(2d), 및 미세 정렬작업을 수행하도록 레이저 조사기(1)를 수동으로 회전시키는 수동 미세 회전 링(2e)이 적층되는 방식으로 배치된다. 이들 회전 링들은 케이싱(2a)의 바닥부(2a1)에 일체로 마련된 축(p)을 기준으로 회전될 수 있다.
[0022] 도면번호 6은 레이저 조사기(1)를 수동 비정교 회전 링(2b)에 결합시키고 그로부터 분리되는 것을 방지하는 체결구를 가리키며, 도면번호 7은 자동 비정교 회전 링(2c)에 연결된 헬리컬 기어(helical gear)를 가리키고, 그리고 도면번호 8은 헬리컬 기어(7)를 통하여 자동 비정교 회전 링(2c)이 회전되도록 구동하며 감속 기어 장치(reduction gear mechanism)를 포함하는 직류모터 유닛(DC motor unit)을 가리킨다. 직류모터 유닛(8)은 자동 비정교 회전 링(2c)를 고속으로 비정교하게 구동하기에 적합한 감속비율을 갖도록 설계되고, 자동 비정교 회전 링(2c)의 바로 아래에 놓여지는 자동 미세 회전 링(2d) 상에 고정되게 배치된다.
[0023] 도면번호 9는 수동 미세 회전 링(2e)이 회전되도록 구동하며, 동력 전달 기구를 포함하는 스테핑 모터 유닛(stepping motor unit)을 가리킨다. 스테핑 모터 유닛(9)은 자동 미세 회전 링(2d)을 정밀하게 회전시키도록 설계되고, 그리고 자동 미세 회전 링(2d)의 바로 아래에 놓여지는 수동 미세 회전 링(2e) 상에 고정되게 배치된다.
[0024] 도면번호 10은 바닥 커버(2a3)의 내부에 배치되고 레이저 조사기(1)가 회전되도록 회전기구(2)를 구동하는 구동회로가 편입된 회로기판을 가리키고, 도면번호 11은 창 개구들을 구획하도록 90˚의 각도 간격으로 바닥 커버(2a3)에 형성된 홈들을 가리키며, 도면번호 12는 각각의 홈(11)들을 감싸 보호하는 필터들을 가리키고, 그리고 도면번호 13a 내지 13d는 회로기판(10) 상에 배치되며 홈(11)들 안에서 필터(12)들을 통해 외부로 향하는 센서들을 가리킨다. 이들 센서들(13a 내지 13d)은 수령부(5)로부터 전달된 신호들을 받아들이는 신호 수신 수단을 구성하게 되는데 이렇게 됨으로써, 수신된 신호에 응답하여, 직류모터 유닛(8) 또는 스테핑 모터 유닛(9)이 자동 비정교 회전 링(2c) 또는 자동 미세 회전 링(2d)을 회전시키도록 작동되고, 이에 의하여 원하는 위치로 레이저 선이 이동된다.
[0025] 도 1에 도시된 배치에 있어서, 레이저 조사기(1)는 하나의 수직 레이저 선(L)을 발생시키는 것으로 예시된다. 그러나, 레이저 조사기(1)는 복수의 레이저 선 또는 바닥 표면을 표시하기 위한 레이저 빔(laser beam)을 발생시키도록 설계될 수도 있다. 레이저 조사기(1)는 레이저 조사기(1)로부터 발생된 레이저 선을 받아들이는 수령부(5)와 함께 사용된다.
[0026] 도 3에 도시 된 수령부(5)의 실시 예로서, 수광 센서부는 좌측 및 우측에 배치된 수광소자들(5a, 5b)에 의해 이루어진다. 레이저 조사기(1)는 회전기구(2)에 의해 회전되고 조정되거나 정렬됨으로써 레이저 선(L)이 수광 센서부의 중심부(O)(수렴점)와 일치된다. 상황에 따라, 수령부 자체의 배치 위치는 변경될 수도 있다.
[0027] 수령부(5)의 수광 센서부를 향해 조사된 레이저 선(L)이 우측의 센서(5a)에 투사될 때에, 수령부(5)의 송신기(14)는 회전기구(2)의 신호 수신 수단을 향해 명령 신호를 송신하여 레이저 선이 좌향 이동되어 레이저 선이 수광 센서부의 중심부(O)에 정렬되도록 한다. 이와는 반대로, 수령부(5)의 수광 센서부를 향해 방출된 레이저 선(L)이 좌측의 센서(5b)에 투사될 때에는, 수령부(5)의 송신기(14)는 회전기구(2)의 신호 수신 수단을 향해 명령 신호를 송신하여 레이저 선이 우향 이동되어 레이저 선이 수광 센서부의 중심부(O)에 정렬되도록 한다.
[0028] 센서들(5a, 5b)에 의해 얻어진 광 신호들은 필터 증폭기들(15a, 15b)에 의해 필요한 주파수 대역만을 갖도록 걸러져, 정류기들(16a, 16b)에 의해 신호 변환되고, 마이크로 컴퓨터(17)에 의해 신호 처리된다. 이 경우, 현재의 위치 정보를 제공하는 마이크로 컴퓨터(17)에 가속 센서(18)의 출력 신호가 또한 공급되는데, 현재의 위치 정보에 기초하여 센서들(5a, 5b)로부터의 신호 계열(sequence of the signals)은 바뀌거나 되돌려 진다.
[0029] 수령부(5)에는 수광의 상태를 표시하기 위한 LED(19, 20, 21)들과 음성표시 버저(acoustic buzzer) 등과, 그 밖에 다른 스위치(22 내지 24)들이 설치된다.
[0030] 본 발명에 따른 회전기구의 일 실시 예가 도 4에 도시 되어지는데, 수령부(5)의 송신기(14)로부터 송신된 신호들이 회전기구(2)의 센서들(13a 내지 13d)에 의해 수신되고 광전자 변환 회로(25)를 통해 마이크로 컴퓨터(26)로 공급되어 신호 처리됨으로써 직류모터 유닛(8)과 스테핑 모터 유닛(9)을 필요에 따라 구동하도록 구동 회로들(27, 28)을 작동시키고 이에 의해 자동 비정교 회전 링(2c) 또는 자동 미세 회전 링(2d)을 회전시킨다.
[0031] 도 5는 센서들(13a 내지 13d)의 배치 상황을 보여주는 평면도이고, 도 6은 수동 미세 회전 링(2e)을 미세 이동시키는 손잡이부(4)의 상세도이다.
[0032] 도 5에 도시 된 바와 같이 센서들(13a 내지 13d)이 배치될 때에, 수령부(5)로부터의 신호들을 확실하게 수신할 수 있다. 그러나, 본 발명은 이러한 특정한 배치에 국한되지 않고, 여러 가지 형태의 배치가 적용되는 것이 가능하다.
[0033] 손잡이부(4)의 구조의 일 실시 예는 다음과 같다. 도 6에 도시 된 바와 같이, 수동 미세 회전 링(2e)에는 돌출된 부분(t)이 마련되는 데, 이 돌출된 부분은 스크류 로드(screw rod)들(4a, 4b) 사이에서 클램프되어 고정된다. 이들 스크류 로드들 중 하나, 즉, 스크류 로드(4b)는 스프링(s)에 의해 탄성적으로 지지되는 선단부를 갖는 것으로 예시된다. 스크류 로드(4a)를 시계방향 또는 반시계 방향으로 적당히 회전시킴으로써, 수동 미세 회전 링(2e)의 미세 이동을 일으킬 수 있다. 모터와 동력 전달 장치의 기어들을 제외하고, 자동 미세 회전 링(2d)에도 이와 유사한 기구가 적용될 수 있다. 그러나, 본 발명은 손잡이부(4)의 이러한 특정한 배치에 한정되지 않는다.
[0034] 바닥 표면을 표시하기 위한 레이저 빔 지점을 발생시킬 수 있는 레이저 조사기에 있어서, 도 7에 개략적으로 도시 된 바와 같이, 회전기구(2)의 축(p)은 내부로 관통 연장된 관통공(29)을 가짐으로써, 바닥 표면을 표시하기 위한 레이저 빔이 통과되는 것을 허용한다.
[0035] 레이저 조사기(1)의 이러한 구조로서, 도 8에 개략적으로 도시 된 바와 같이, 회전기구(2)의 내부에는, 관통공(29)에 인접하여 적외선 신호 송신부(30)가 마련되고, 레이저 조사기(1)의 레이저 출력 개구(exit opening)에 적외선 신호 수신부(31)가 마련될 수 있다. 이 경우, 회전기구(2)의 필터(12)를 통하여 얻어지는 신호는 적외선 신호 송신부(30)로부터 레이저 조사기(1)를 향해, 즉, 관통공(29)의 내부를 반사하면서 적외선 신호 수신부(31)를 향하여 전달되어, 레이저 발생의 모드(mode)를 제어하고(예컨대, 수직선, 수평선, 수직 중심선, 수직 90˚ 선 등의 출력), 전력공급의 온/오프 제어를 실행한다.
[0036] 수령부(5)의 일실시예가 도 9에 도시 되는데, 이러한 수령부는 앞서 언급된 구조를 갖는 레이저 조사기와 함께 적절히 이용될 수 있다.
[0037] 도 9에 도시된 수령부에서, 키 스위치들(key switches)(32, 33, 34, 35)은 레이저 조사기(1)의 리모트 컨트롤(remote control)을 수행하는 데 사용된다. 예를 들면, 키 스위치(32)는 수직선을 발생시키도록 할당되고, 키 스위치(33)는 수평선을 발생시키도록 할당되며, 키 스위치(34)는 수직 및 수평 선을 발생시키도록 할당되고, 그리고 키 스위치(35)는 전력공급의 온/오프 제어를 하도록 할당된다.
[0038] 회전기구(2)는, 바닥 표면을 표시하기 위한 레이저 빔 출력을 위한 추가적인 설비를 제외하고는, 기본적으로 도 4에 도시 된 것과 동일한 구조를 갖는다.
[0039] 적외선이 회전기구(2)를 구동하기 위한 통신 신호로서 적합하게 사용되지만, 전자기 방식의 통신 신호가 이용될 수도 있다. 회전기구(2)와 레이저 조사기(1) 사이에서 전달되고 수신되는 신호들도 적외선이나 전자기 신호가 될 수 있다.
[0040] 회전기구(2)의 자동 비정교 회전 링(2c) 및 자동 미세 회전 링(2e)에 대한 구동수단, 즉, 직류모터 유닛(8)과 스테핑 모터 유닛(9)의 리모트 컨트롤을 수행하기 위한 신호들은 센서들(13a 내지 13d)에 의해 수신된다. 따라서, 이상적인 배치는, 비록 그러한 배치에 따라 케이싱의 기계적 강도를 떨어뜨리게 되지만, 센서들이 가능한 한 촘촘하게 원주상으로 배치되도록 창 개구들이 회전기구(2)의 둘레 전체에 마련되는 것이다. 이러한 잠재적인 문제를 고려하여, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따라, 케이싱(2a)의 하부 측벽은 대략 90˚ 정도의 각도 거리로 상호 이격된 창 개구들을 갖는다. 이 경우, 도 5에 도시 된 바와 같이, 창 개구들 각각에는 상호 상이한 방향으로 향하는 적어도 두개의 센서들이 각각 마련된다. 이렇게 함으로써, 케이싱(2a)의 기계적 강도를 떨어뜨리지 않고 신호 수신감도를 향상시킬 수 있다.
[0041] 회전기구에 의한 레이저 조사기의 회전이 정지될 때에, 특히 센서 방식의 레이저 조사기의 경우에 있어서, 레이저 선의 수평 또는 수직 정렬 각도 가 여전히 제어되고 있는 경우가 있을 수 있다. 따라서, 그러한 상황을 고려하여, 정확한 위치정렬작업을 실현하도록, 레이저 조사기의 회전이 정지된 후 적어도 3초간의 시간지연을 가지고 회전기구의 동작이 정지되는 것이 바람직하다.
[0042] 도 10은 본 발명에 따른 회전기구에서 스테핑 모터 유닛(9)의 세부를 보여주는 사시도로서, 도면번호 9a는 스테핑 모터를 가리키며, 그리고 도면번호 9b는 동력 전달 기구를 가리킨다.
[0043] 동력 전달 기구(9b)는, 자동 미세 회전 링(2d)의 외부 둘레와 일체로 형성되며 상기 외부 둘레로부터 돌출된 가이드 핀(9b1), 자동 미세 회전 링(2d)이 회전되는 이중 화살표(double arrow)로 표시한 방향으로 가이드 핀(9b1)에 맞물리는 걸림부(e)들을 갖는 안내부재(9b2), 안내부재(9b2)를 나사결합으로 지지하기 위해 베어링들(미도시)에 의해 회전 가능하게 지지되며 상기 안내부재가 스크류 로드(9b3)의 길이방향 축선(O)을 따라 전후로 슬라이드 이동되도록 스테핑 모터(9a)에 의해 회전되는 스크류 로드(9b3), 및 안내부재(9b2)가 사이에 개재되도록 간격(M)을 가지고 상호 이격되어 스크류 로드(9b3)를 위해 마련된 한 쌍의 단속부들(9b4R, 9b4L)을 포함한다. 상기 단속부들 간의 간격(M)은 안내부재(9b2)의 슬라이드 가능한 범위가 된다.
[0044] 스크류 로드(9b3)를 회전시키도록 스테핑 모터(9a)가 구동 될 때 에, 안내부재(9b2)는 스크류 로드(9b3)의 길이방향 축선(O)을 따라 슬라이드 된다. 이에 따라, 자동 미세 회전 링(2d)은 시계방향 또는 반시계 방향으로 미세 이동되어진다. 이와 관련하여, 자동 미세 회전 링(2d)의 미세 이동의 범위는 대략 ±3˚의 각도 범위(또는 대략 ±2mm의 이동거리)로 설정되는 것이 바람직하다.
[0045] 도시된 실시 예에서, 자동 미세 회전 링(2d)이 반시계 방향으로 미세 이동될 때에는, 안내부재(9b2)는 단속부(9b4R)를 향해 슬라이드 된다. 안내부재(9b2)가 단속부(9b4R)에 의해 감지되자마자, 반시계 방향으로의 슬라이딩 한계점에 도달했음을 알려주는 신호가 발생된다.
[0046] 한편, 자동 미세 회전 링(2d)이 시계 방향으로 미세 이동될 때에는, 안내부재(9b2)는 단속부(9b4L)를 향해 슬라이드 된다. 안내부재(9b2)가 단속부(9b4L)에 의해 감지되자마자, 시계 방향으로의 슬라이딩 한계점에 도달했음을 알려주는 신호가 발생된다.
[0047] 전술한 바와 같은 구조의 동력 전달 기구(9b)를 포함하는 회전기구에 있어서, 자동 미세 회전 링(2d)이, 예컨대, 시계방향으로 회전되어 레이저 선(L)이 수령부(5)의 수광 센서부의 수렴점과 일치되는 위치 정렬 작업 동안, 레이저 선(L)이 수광 센서부의 수렴점을 통과하면 회복 제어가 수행된다. 이 경우, 안내부재(9b2)의 슬라이딩 범위 간격(M) 내에 레이저 선(L)이 수령부(5)의 수광 센서부의 수렴점과 일치하는 특정한 위치가 반드시 존재한다는 것을 전제로 한다.
[0048] 우선, 레이저 선(L)이 수렴점을 통과하고 안내부재(9b2)가 단속부(9b4L)를 향해 계속 슬라이드 되어 단속부(9b4L)에 의해 안내부재(9b2)가 감지될 때에, 안내부재(9b2)가 슬라이딩 한계점에 도달했음을 알려주는 신호가 발생된다.
[0049] 그러면, 스테핑 모터(9a)는 역방향으로 구동되어 자동 미세 회전 링(2d)을 회전각 3˚(간격 M의 중앙에 해당) 만큼 반시계 방향으로 회전시킨다. 또한 직류모터(8a)는 구동되어 회전 링(2c)을 회전각 대략 6˚ 만큼 시계방향으로 회전시킨다. 그런 다음, 레이저 선(L)이 수렴점과 일치되도록 스테핑 모터(9a)에 의해서 자동 미세 회전 링(2d)이 반시계 방향으로 회전된다.
[0050] 전술한 재정렬 작업의 과정에서, 만일 레이저 선이 수렴점과 일치되지 않고 수렴점을 지나쳐 버리면, 안내부재(9b2)는 단속부(9b4R)를 향해 계속 슬라이드 되고 안내부재(9b2)는 단속부(9b4R)에 의해 감지되어, 안내부재(9b2)가 슬라이딩 한계점에 도달했음을 알려주는 신호가 발생된다. 이 신호에 기초하여, 스테핑 모터(9a)가 역방향으로 구동되어 자동 미세 회전 링(2d)을 회전각 3˚(간격 M의 중앙에 해당) 만큼 시계 방향으로 회전시킨다. 또한 직류모터(8a)는 구동되어 회전 링(2c)을 회전각 대략 6˚ 만큼 반시계 방향으로 회전시킨다. 그런 다음, 레이저 선(L)이 수렴점과 일치되도록 스테핑 모터(9a)에 의해서 자동 미세 회전 링(2d)이 시계 방향으로 회전된다.
[0051] 전술한 바와 같은 자동 추적 제어가 수행되는 회전기구에서는, 레이저 선(L)이 수렴점과 일치될 때까지 동일한 회복 제어가 자동 비정교 회전 링(2c) 및 자동 미세 회전 링(2e)에 대하여 반복적으로 수행된다. 안내부재(9b2)가 단속부들(9b4R, 9b4L)에 의해 감지될 때에, 자동 비정교 회전 링(2c) 및 자동 미세 회전 링(2e)은 도 11(a) 및 도 11(b)에 도시된 타임 차트에 나와 있는 대로 작동된다.
[0052] 전술한 회복 제어와 관련하여, 안내부재(9b2)의 위치는 회전기구의 전력공급이 스위치 온(ON)될 때에 수행되는 초기 작동에 의해 간격(M)의 거의 중앙에 설정된다. 그러나, 위치정렬작업을 위해 추적 제어가 여러 번 수행되면 안내부재(9b2)의 중심 위치는 점차 이동된다. 회복 제어는 그러한 이동에 대하여 효과적인 보상을 제공한다.
[0053] 회복 제어에 있어서, 자동 미세 회전 링(2d)이 대략 3˚(즉, 스테핑 모터(9a)가 1만 스텝 이동한 경우에 해당)의 회전량 만큼 역방향으로 회전되도록 자동 미세 회전 링(2d)의 회전 각도 범위가 대략 ±3˚로 설정된다는 것은 위에서 설명되었다. 그러나, 본 발명은 이러한 특정 실시 예에 국한되지 않으며, 상기 회전 각도 범위는 또 다른 적당한 범위로 설정될 수도 있다.
[0054] 회복 제어에 있어서, 자동 비정교 회전 링(2c)이 대략 6˚의 각도만큼 회전된다는 것은 위에서 설명되었지만, 본 발명은 그러한 특정 각도 범위에 한정되지 않는다. 회전 각도 6˚는 직류모터가 작동되는 대략 0.33초의 시간에 대응하는 것이다. 자동 미세 회전 링(2d)이 역방향으로 회전되고, 그리고 그 뒤에 자 동 비정교 회전 링(2c)이 자동 미세 회전 링(2d)과 반대 방향으로 회전됨으로써, 레이저 선 위치 정렬작업의 초기 상태를 다시 시작하는 것이 가능해진다.
[0055] 도 12는 단속부들(9b4R, 9b4L)의 세부를 보여주는 개략도이다. 이들 단속부들(9b4R, 9b4L)은 투과형 포토 단속부들(transmission-type photo-interrupters)로서 발광 다이오드와 수광소자가 하우징 내부에서 상호 대향 배치되어, 발광 다이오드 및 수광소자 사이의 공간을 통과하는 물체(검출물체)로 인해 생기는 수광소자 측의 광도에 있어서의 변화를 비접촉식으로 감지하고, 이로 인하여 안내부재(9b2)의 슬라이딩 한계점을 감지한다.
[0056] 본 발명에 따라서, 도 12에 도시된 바와 같은 단속부들 대신에, 도 13에 도시된 바와 같은 반사형 단속부들(reflection-type interrupters)이 이용될 수도 있다. 단속부들의 종류에는 특별한 제한이 없다.
[0057] 본 발명에 따르면, 회전기구를 구비함으로써 레이저 조사기로부터 조사되는 레이저 선이 신속하고 정확하게 맞춰질 수 있도록 하고, 그리고 구조가 간단한 회전기구가 제공된다.

Claims (5)

  1. 레이저 조사기(laser emitter)를 탑재하여 회전 가능하게 지지하기 위한 레이저 조사기의 회전기구에 있어서,
    바닥벽과 상기 바닥벽에 연결된 측벽을 가지며, 내부에 수용공간이 구획 형성된 케이싱; 및
    상기 케이싱의 상기 수용공간에서 서로 적층된 상태로 배치된 복수의 회전 링을 포함하며,
    상기 복수의 회전 링은, 상기 레이저 조사기를 비정교(coarse)하게 회전시켜 위치정렬작업을 수행하도록 상기 레이저 조사기를 수동으로 회전시키기 위해, 상기 레이저 조사기를 지지하도록 상기 레이저 조사기에 직접 연결된 수동 비정교 회전 링인 최상부 회전 링; 상부에 배치된 회전 링과 함께 상기 레이저 조사기를 비교적 고속으로 회전시키는 자동 비정교 회전 링; 상부에 배치된 회전 링과 함께 수동으로 상기 레이저 조사기를 미세하게 회전시키는 수동 미세 회전 링; 및 상부에 배치된 회전 링과 함께 상기 레이저 조사기를 비교적 저속으로 회전시키는 자동 미세 회전 링을 포함하고,
    상기 자동 비정교 회전 링과 상기 자동 미세 회전 링은 관련된 회전 링의 바로 아래에 있는 회전 링에 배치된 구동수단을 각각 갖는 것을 특징으로 하는 레이저 조사기의 회전기구.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 자동 비정교 회전 링의 구동수단은 고속 회전을 가능하게 하는 직류모터를 포함하며, 그리고 상기 자동 미세 회전 링의 구동수단은 저속 회전을 가능하게 하는 스테핑 모터(stepping motor)를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 조사기의 회전기구.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 케이싱의 상기 측벽은 대략 90˚ 정도의 각도 거리로 상호 이격된 창 개구(window openings)들을 가지며, 그리고 상기 창 개구들에는 상기 자동 비정교 회전 링의 구동수단과 상기 자동 미세 회전 링의 구동수단에 대한 제어 신호들을 받아들이는 적어도 두개의 센서들이 각각 마련되고, 각각의 창 개구의 상기 적어도 두개의 센서들은 서로 상이한 방향으로 향해 있는 것을 특징으로 하는 레이저 조사기의 회전기구.
  4. 제1항에 있어서,
    레이저 선(laser line)의 정렬작업이 완료된 후 적어도 3초간의 시간지연을 가지고 상기 회전기구의 동작이 완료되도록 하기 위한 모니터 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 조사기의 회전기구.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 자동 미세 회전 링과 그것의 구동수단 사이에 배치된 동력 전달 수단을 더 포함하며,
    상기 동력 전달 수단은,
    상기 자동 미세 회전 링의 외부 둘레와 일체로 형성되어 상기 외부 둘레로부터 돌출된 가이드 핀;
    상기 자동 미세 회전 링이 회전되는 방향으로 상기 가이드 핀에 맞물리는 걸림부(catch portions)들을 갖는 안내부재;
    상기 안내부재를 나사결합으로 지지하며 상기 안내부재가 길이방향 축선을 따라 전후로 슬라이딩되도록 상기 구동수단에 의해 회전되는 스크류 로드(screw rod); 및
    상기 안내부재의 전방 및 후방 슬라이딩 한계점들을 감지하고 상기 슬라이딩 한계점에 도달했음이 감지될 때에 레이저 선이 수렴점(convergent point)에 일치되도록 상기 자동 미세 회전 링 및 상기 자동 비정교 회전 링이 필요할 땐 언제든지 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전되도록 함으로써 회복 제어(recovery control)를 수행하는 한 쌍의 단속부(interrupters)를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 조사기의 회전기구.
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