JP4197530B2 - レーザー墨出し器 - Google Patents

Description

本発明は、建築現場などにおいて、天井、壁、床などの投射対象面にレーザー光によって鉛直ラインあるいは水平ラインなどの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、高精度に加工された部品からなりかつ精度よく調整された内部機構を、落下時の衝撃から保護する耐衝撃構造に特徴を有するものである。

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投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り、一般的にはレーザー墨出し器と呼ばれている。レーザー墨出し器は、光源ユニットホルダーを、ジンバル機構あるいはジャイロ機構といわれる機構（以下「ジンバル機構」という）によって常に鉛直方向の姿勢をとることができるように振り子状に吊り下げ、上記光源ユニットホルダーで半導体レーザーを含む光源ユニットを支持している。光源ユニットは、光源としての半導体レーザーと、半導体レーザー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、ロッドレンズにその中心軸線に直交する方向から入射することにより、ロッドレンズで屈折されて上記中心軸線に直交する方向にのみ扇形に拡散される。この拡散光を建物の壁面、天井面、床面などの投射対象面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。そこで、上記光源ユニットをそのロッドレンズの中心軸線が水平になるように上記光源ユニットホルダーに取り付けることによって鉛直方向のライン光を照射することができる。また、上記光源ユニットをそのロッドレンズの中心軸線が鉛直になるように上記光源ユニットホルダーに取り付けることによって水平方向のライン光を投射することができる。以上がレーザー墨出し器の原理である。

レーザー墨出し器は、上記ように、光源ユニットを支持した光源ユニットホルダーがジンバル機構によって揺動可能に支持されている。レーザー墨出し器は、鉛直方向あるいは水平方向のライン光を精度よく投射する必要があり、そのためには、ジンバル機構の摩擦抵抗ができるだけ小さく、光源ユニットホルダーが常に所定の鉛直方向の姿勢を保つものであることが望まれる。そこで、ジンバル機構の軸受け部分は、一般的にはボールベアリングとこれによって回転自在に支持される軸を主体として構成される。ところが、レーザー墨出し器のジンバル機構に用いられるボールベアリングは、できるだけ摩擦抵抗の小さいものが選定されているため、耐衝撃性に難点がある。したがって、レーザー墨出し器を使用中に誤って例えば１０ｃｍ程度の高さから取り落としただけでも、ベアリング部が衝撃力によって損傷を受け、摩擦抵抗が大きくなって、投射されるライン光の精度が劣化するという問題点がある。

かかる問題点を抱えているレーザー墨出し器であるにもかかわらず、建築現場などで電動工具類と同様の感覚で用いられるため、ユーザーの取り扱いは乱暴で、落下を原因とする故障が多く、修理依頼の原因の大半は落下によるものである。レーザー墨出し器は精密機器の類に属しているため、上記のような修理のほとんどは分解して修理することになり、修理後は再度組み立てて、調整を行なう必要があり、修理コストが高くなる。落下による損傷を少しでも減らすことができれば、レーザー墨出し器のユーザーにとって望ましいことである。そこで、以下に述べる特許文献１〜４に記載されているように、レーザー墨出し器における耐衝撃構造ないしは緩衝構造が各種提案されている。

特許文献１に記載されているレーザー墨出し器は、不使用時に光源ユニットホルダーが揺動しないようにロックするロック機構を工夫したもので、光源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、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光源ユニットホルダーの下端外周に当てて光源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を有してなり、ロック部材移動機構は弾性体を有していて、この弾性体の介在のもとにロック部材を上下動させるようにしたものである。

特許文献２に記載されているレーザー墨出し器は、揺動体に二つの保持片を有する弾性体を設け、上記二つの保持片間に、これら保持片を拡開するようにしてレーザー発光装置すなわちレーザー光源を装着してなるものである。特許文献２記載の発明は、耐衝撃性を与えることを直接の目的とするものではないが、レーザー光源に対しては、弾性体からなる二つの保持片が緩衝部材として機能し、レーザー光源を衝撃から保護する効果がある。

特許文献３に記載されているレーザー墨出し器は、光源ユニットホルダーを揺動自在に吊り下げるジャイロ（ジンバル機構に相当する）の取り付け部に緩衝機構を組み込んだもので、上端部および下端部が横方向に直角に折り曲げられることにより上部取り付け面および下部取り付け面が形成された左右の側板と、左右の側版の上部間をつなぐ天板と、左右の側版の各上部と天板の各端部との間に介在するクッション部材とによってジャイロ取り付け台を構成し、上記天板にジャイロを配置してなるものである。

特許文献４に記載されているレーザー墨出し器は、支持台、ジンバル機構、このジンバル機構を介して上記支持台に支持された光源ユニットホルダー、この光源ユニットホルダーに取り付けられた光源ユニット、これらの主要構成部を覆う筐体を有し、上記支持台と筐体との間にダンピング部材を介在させていることを特徴とするものである。

特開２００１−３２４３２５号公報 特開２０００−１９３４５５号公報 特開２００６−１１３０３３号公報 特開２００５−３００４０６号公報

特許文献１記載の発明は、不使用時に光源ユニットホルダーががたつくのを防止するロック部材に弾性体を使用して衝撃を和らげるようにしたもので、ロックが解除されている使用時に衝撃が加わった場合の緩衝は考慮されていない。
特許文献２記載の発明は、レーザー光源の緩衝効果はあるが、ジンバル機構、光源ユニットホルダー、光源ユニットを含むレーザー墨出し器の主要構成部を緩衝するという技術思想はない。
特許文献３記載の発明は、ジャイロ取り付け台を構成する天板を、クッション部材を介して取り付け、上記天板にジャイロを取り付けたもので、レーザー墨出し器の主要構成部を緩衝することができるという効果はある。しかし、クッション部材を介してジャイロ取り付け台を取り付けるという構成のみでは、レーザー墨出し器が落下したときの緩衝効果を十分に発揮することはできない。

特許文献４記載の発明は、支持台と筐体との間にダンピング部材が介在していることにより、ある程度の緩衝効果を期待できる。また、ベースと支持台を、ダンパーを主体とする衝撃遮断構造によって結合することによって上下方向からの衝撃に対する緩衝効果を期待できる。しかし、特許文献４に記載されている耐衝撃構造のみでは、十分な緩衝効果を得ることができず、特許文献４記載の耐衝撃構造以外に、あるいは特許文献４記載の耐衝撃構造と併せて、さらに有効な耐衝撃構造乃至は緩衝構造の実現が期待されている。

本発明は、以上説明した従来技術に見られる課題を解決することを目的とする。すなわち、レーザー墨出し器が落下したとき、ジンバル機構、光源ユニットホルダー、光源ユニットを含むレーザー墨出し器の主要構成部に加わる衝撃力を有効に緩和することができ、特にジンバル機構が受ける損傷を軽減することができるレーザー墨出し器を得ることを目的とする。

本発明は、ジンバル機構、このジンバル機構によって揺動自在に吊り下げられている光源ユニットホルダー、この光源ユニットホルダーに取り付けられていて投射ライン光を出射する光源ユニットを収容した本体ケースと、本体ケースを支持するベースと、ベースの底部に設けられていてベースを支える複数の脚と、を備えたレーザー墨出し器であって、上記ベースと上記各脚とが上下方向の衝撃が加わったときに撓む弾性体を介して結合されていることを最も主要な特徴とする。
弾性体は、一端部がベースに固定された板ばねとし、この板ばねの先端部に脚を取り付けるとよい。

本発明に係るレーザー墨出し器を落下させたとすると、床面などに脚が当たる。脚は上下方向の衝撃が加わったときに撓む弾性体を介してベースに結合されているため、脚に加わる衝撃力により弾性体が撓み、弾性体によって衝撃力が吸収されて、ジンバル機構や本体ケースなどに伝達される衝撃力が軽減される。結果として、ジンバル機構などのレーザー墨出し器を構成する主要部品の損傷を軽減することができ、大掛かりな修理の機会を減らすことができる。
ただ、本発明にかかるレーザー墨出し器においても、耐衝撃性が万全というわけではなく、主要部品の損傷を受けない落下高さには限度がある。しかし、先に説明した従来のレーザー墨出し器における耐衝撃構造ないしは緩衝構造と併せて本発明にかかる緩衝構造を組み込むことによって、耐衝撃性を飛躍的に高めることができる。

以下、本発明にかかるレーザー墨出し器の各種実施例について図面を参照しながら説明する。図１、図２、図３はそれぞれ実施例１、実施例２、実施例３を示す断面図、図４はこれら各実施例に共通の外観正面図である。

図１において、符号１はレーザー墨出し器のベースを示している。ベース１は円形の皿状に形成された本体部分を有していて、ベース１の本体部分の上には、このベース１に対して水平面内において回転可能に回転支持台６が載せられ、適宜の抜け止め手段が施されている。回転支持台６にはレーザー墨出し器の本体ケース７の下端部内周面が嵌められて回転支持台６とともに本体ケース７も回転可能に結合されている。回転支持台６の上には、本体ケース７内において、以下に説明するとおりのレーザー墨出し器特有の主要構成部が組み込まれている。

回転支持台６の上面からは適宜数の支柱９が立ち上がっている。各支柱９の下端部は回転支持台６に固定されている。各支柱９の上端部には適宜の支持体を介してジンバル機構１０が支持されている。ジンバル機構１０は一般的に知られている構成のものでよく、例えば、支柱９と実質一体の固定リングと、固定リングの内周側において水平方向の第１軸で揺動自在に支持された中間リングと、中間リングに設けられた上記第１軸と水平方向に直交する第２軸とを有してなる。中間リングの内方において上記第２軸により光源ユニットホルダー８が揺動可能に吊り下げられている。周知のとおり、ベース１の設置姿勢が水平の姿勢でないとしても、光源ユニットホルダー８は、ジンバル機構１０の作用によって常に所定の鉛直方向に垂下した姿勢をとることができる。

光源ユニットホルダー８には、投射対象面にレーザーによるライン光を投射するための光源ユニットが取り付けられている。図１に示す例では、投射対象面に鉛直方向のライン光を投射するための光源ユニット１１が光源ユニットホルダー８の上部に取り付けられ、水平方向のライン光を投射するための光源ユニット１２が光源ユニットホルダー８の上下方向中間部に取り付けられている。光源ユニット１１と光源ユニット１２は基本的には同じ構成で、例えば、光源としての半導体レーザーと、半導体レーザーから放射される発散光を平行光束にするコリメータレンズと、平行光束を一方向にのみ拡散させるロッドレンズを有してなる。上記ロッドレンズの中心軸線の方向を水平方向に向けたものが光源ユニット１１であり、ロッドレンズの中心軸線の方向を鉛直方向に向けたものが光源ユニット１２である。本体ケース７には、光源ユニット１１からのレーザー光を外部に向かって出射させる出射窓１３が設けられ、光源ユニット１２からのレーザー光を外部に向かって出射させる出射窓１４が設けられている。

従来のレーザー墨出し器においては、ベース１の底部に適宜数の脚がベース１に直接的に取り付けられているが、本発明は脚５の取り付け構造に特徴がある。図１に示す実施例では、ベース１に、脚５の取り付け部に対応する位置においてベース１から半径方向外側に向かって突出したカバー１１０が一体に形成されている。カバー１１０は下端側が開放した空間１６を有し、この空間１６の下端開放面を塞ぐようにして弾性体としての板ばね３が水平方向に伸び出ている。ベース１の底部にはさらにアンダーベース２が重ねて固定され、板ばね３の一端部がベース１とアンダーベース２との間に挟み込まれて固定されている。板ばね３はこのようにして片持ち状に取り付けられていて、各板ばね３の先端部に脚５が取り付けられている。各脚５は上端部が小径になっていて、この小径部は外周に雄ねじが形成されてねじ部５１となっており、また、各脚５には上記小径部が形成されることにより肩状の段部５２が形成されている。各脚５の上記ねじ部５１は板ばね３の先端近くに形成された孔に下側から挿入され、板ばね３の上面側に突出している上記ねじ部５１にナット４がねじ込まれて締め付けられることにより、脚５の肩状の段部５２とナット４とによって板ばね３が挟み込まれ、板ばね３の先端部に脚５が取り付けられている。

このようにして各脚５が板ばね３に取り付けられることにより、板ばね３の上面側をベース１のカバー１１０が覆っていて、板ばね３に取り付けられている脚５のねじ部５１と、ナット４の上側に空間１６がある。したがって、脚５を下から上に向かって突き上げるように荷重がかかると、板ばね３が上側に反曲しながら脚５の上端のねじ部５１とナット４が上記空間１６に進入するようになっている。板ばね３の上記反曲作用が衝撃力を和らげる効果をもたらし、脚５にかかる衝撃力がベース１を通じてジンバル機構１０に伝達されるのを軽減する。よって、例えば取り扱い中に誤ってレーザー墨出し器を取り落としたとしても、脚５の方から床などに落下した場合は上記板ばね３が衝撃力を吸収し、ジンバル機構１０の損傷を防止し、あるいは損傷を軽減する。

図１に示す実施例において、板ばね３に取り付けられている脚５の上端と、この脚５の上端に対向するベース１と一体のカバー１１０との間に形成されている上記空間１６に、例えば発泡ウレタンなどの素材からなる衝撃吸収材を配置してもよい。図１において、脚５の上端面およびナット４の上端面と、カバー１１０の天井面との間に介在し、かつ、平行斜線を付した部材は、上記衝撃吸収材を示している。このような構成にしておけば、上記衝撃吸収材と板ばね３とで緩衝機能を分担することができ、緩衝効果を高めることができる。

図４は、上記実施例の外観を示す。この外観図によれば、垂直方向のライン光を出射する出射窓１３のほかに、別の垂直方向のライン光を出射する出射窓１５が設けられている。後者の出射窓１５に対応する光源ユニットが前記光源ユニットホルダーに取り付けられている。出射窓１３から出射されて投射される鉛直方向のライン光と、出射窓１５から出射されて投射される鉛直方向のライン光は、レーザー墨出し器の鉛直方向の基準軸を中心として水平方向に９０度開いていて、これらのライン光を天井面に投射すると、天井面で直角に交わるようになっている。この天井面での交差位置は一つの基準点となる。
本体ケース７には、レーザー墨出し器を持ち運ぶときに使用する取っ手１８が取り付けられている。

次に、図２に示す第２の実施例について説明する。本体ケース７、その内部の構造は上記第１の実施例と同じであり、緩衝構造の部分が異なっているから、緩衝機構の部分を重点的に説明する。図２において、ベース１は皿状の本体部分のみからなり、図１に示す第１の実施例におけるカバー１１０は有していない。ベース１とその下部に重ねて固定されたアンダーベース２を有し、ベース１とアンダーベース２との間に板ばね３の一端部が挟み込まれて固定されている。板ばね３の先端部には、第１の実施例と同様の構成によって脚５が取り付けられている。符号５１は脚５のねじ部、５２は脚５の段部、４はナットをそれぞれ示している。ベース１の外周部には、脚５の取り付け部に対応して衝撃吸収材２０が固定されている。衝撃吸収材２０は例えばエラストマーすなわち高分子材料からなるゴム状の弾性体からなり、その基端部がベース１に固定されている。衝撃吸収材２０はベース１から半径方向外側に向かい板ばね３の上面に沿って水平方向に伸び出ていて、板ばね３の上面、板ばね３の上面から突出した脚５のねじ部５１およびナット４を覆っている。

図２に示す実施例によれば、各脚５に衝撃力が加わると、板ばね３および衝撃吸収材２０が撓んで衝撃力を分担して吸収し、レーザー墨出し器のジンバル機構１０その他の主要構成部に加わる衝撃力を軽減し、ジンバル機構１０その他の主要構成部の損傷を防止しまたは軽減する。
図２に示す実施例の外観もほぼ図４に示すような外観になる。

次に、図３に示す第３の実施例について説明する。本体ケース７、その内部の構造は上記第１、第２の実施例と同じであり、緩衝構造の部分が異なっているから、緩衝構造の部分を重点的に説明する。図３において、ベース１は、図１に示す第１の実施例と同様に、皿状の本体部分を有するとともに、脚５の取り付け部に対応する位置において上記本体部分から半径方向外側に向かって突出したカバー１１０を一体に有している。また、ベース１の下側に重ねて固定されたアンダーベース２は、各脚５の取り付け部に対応する位置において半径方向外側に向かう突出部２４を一体に有している。

上記各突出部２４にはそれぞれ脚５が、以下のような構成によって取り付けられている。脚５は上端近くが小径部５４となっているとともに上端にフランジ部５５が形成されている。脚５の上記小径部５４は、上記アンダーベース２の突出部２４に形成された孔に挿入されていて、脚５はアンダーベース２に対して、したがってベース１に対しても上下方向に相対移動可能に取り付けられている。上記突出部２４には、上記孔に連続してガイド孔として機能させるためのガイド筒が一体に形成されている。また、各脚５の上記小径部５４の外周側には弾性体としてのコイルばね６０が配置されていて、コイルばね６０によって脚５を下方に向けて移動させる向きに付勢している。脚５の上記フランジ部５５は、コイルばね６０の付勢力による脚５の移動を所定の位置で規制する規制手段となっている。すなわち、フランジ部５５が上記突出部２４の上面に当接することによって脚５の上記付勢による移動を規制している。ベース１のカバー１１０は脚５の上方に位置していて脚５の上部および上記突出部２４を覆っている。カバー１１０の天井面と脚５の上端のフランジ部５５との間には空間１６があり、この空間１６が存在することによって、脚５がコイルばね６０の付勢力に抗する移動が可能となっている。

図３に示す実施例によれば、各脚５に衝撃力が加わると、コイルばね６０が圧縮されて衝撃力を吸収し、レーザー墨出し器のジンバル機構１０その他の主要構成部に加わる衝撃力を軽減し、ジンバル機構１０その他の主要構成部の損傷を防止しまたは軽減する。
図３に示す実施例の外観もほぼ図４に示すような外観になる。

図３に示す実施例において、カバー１１０の天井面と脚５の上端のフランジ部５５との間に形成されている上記空間１６に、例えば発泡ウレタンなどの素材からなる衝撃吸収材を配置してもよい。図３において、脚５のフランジ部５５の上端面と、カバー１１０の天井面との間に介在し、かつ、平行斜線を付した部材は、上記衝撃吸収材を示している。このような構成にしておけば、上記衝撃吸収材とコイルばね６０とで緩衝機能を分担することができ、緩衝効果を高めることができる。

本発明に係るレーザー墨出し器の第１の実施例を示す縦断面図である。 本発明に係るレーザー墨出し器の第２の実施例を示す縦断面図である。 本発明に係るレーザー墨出し器の第３の実施例を示す縦断面図である。 本発明に係るレーザー墨出し器の外観の例を示す正面図である。

符号の説明

１ ベース
２ アンダーベース
３ 弾性体としての板ばね
４ ナット
５ 脚
６ 回転支持台
７ 本体ケース
８ 光源ユニットホルダー
９ 支柱
１０ ジンバル機構
１１ 光源ユニット
１２ 光源ユニット
１３ 出射窓
１４ 出射窓
１６ 空間
２０ 衝撃吸収材
２２ ベース
２４ 突出部
５１ ねじ部
５２ 段部
５５ フランジ部
６０ 弾性体としてのコイルばね
１１０ カバー

Claims (10)

1. ジンバル機構、このジンバル機構によって揺動自在に吊り下げられている光源ユニットホルダー、この光源ユニットホルダーに取り付けられていて投射ライン光を出射する光源ユニットを収容した本体ケースと、
   本体ケースを支持するベースと、
   ベースの底部に設けられていてベースを支える複数の脚と、を備えたレーザー墨出し器であって、
   上記ベースと上記各脚とが上下方向の衝撃が加わったときに撓む弾性体を介して結合されているレーザー墨出し器。
2. 弾性体は、一端部がベースに固定された板ばねであり、この板ばねの先端部に脚が取り付けられている請求項１記載のレーザー墨出し器。
3. 板ばねの上面側をベースと一体のカバーが覆っていて、板ばねに取り付けられている脚の上端と、この脚の上端に対向する上記カバーとの間に形成されている空間において、上記カバーの天井面と上記脚の上端面との間に衝撃吸収材が介在している請求項２記載のレーザー墨出し器。
4. 板ばねの一端部は、ベースとこのベースの下面側に重ねて固定されたアンダーベースとの間に挟み込まれて固定されている請求項２記載のレーザー墨出し器。
5. 脚は、上端部に形成されている肩状の段部と、板ばねの上面側に突出した脚のねじ部にねじ込まれたナットとによって板ばねを挟み込むことにより板ばねの先端部に取り付けられている請求項２記載のレーザー墨出し器。
6. 板ばねの上面、板ばねの上面から突出した脚のねじ部およびナットを衝撃吸収材が覆っていて、この衝撃吸収材の基部はベースに固定されている請求項５記載のレーザー墨出し器。
7. 衝撃吸収材はエラストマーからなる請求項６記載のレーザー墨出し器。
8. 各脚はベースに対して上下方向に相対移動可能に取り付けられ、弾性体は各脚に配置されてそれぞれの脚を下方に向けて移動させる向きに付勢するコイルばねからなり、このコイルばねの付勢力による脚の移動を所定の位置で規制する規制手段を備えている請求項１記載のレーザー墨出し器。
9. 規制手段は、各脚の上端部に設けられたフランジ部からなる請求項８記載のレーザー墨出し器。
10. 板ばねの上面側をベースと一体のカバーが覆っていて、板ばねに取り付けられている脚の上端と、この脚の上端に対向する上記カバーとの間に形成されている空間において、上記カバーの天井面と上記脚の上端面との間に衝撃吸収材が介在している請求項９記載のレーザー墨出し器。

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