(57)【要約】【課題】レーザー墨出し器において、ロック時に光源ユニットホルダを一方向に移動させる力が働かないようにし、光源ユニットホルダをロック機構が揺動不能にロックしている状態において衝撃力が加わったときロック機構がロック状態を解除することのないようにする。【解決手段】光源ユニットホルダ８の外周面には周溝８１が形成され、ロック機構は、光源ユニットホルダ８の揺動を規制しこの規制を解除する操作部材３と、光源ユニットホルダ８の周溝８１に嵌まりまた離脱するロック部材４を有する。ロック部材４は、光源ユニットホルダ８の周溝８１に嵌まるようにベース２に移動可能に設けられ、操作部材３とロック部材４は、カム溝３１とカムフォロワ４２によって連携され、カム溝３１は、ロック部材を光源ユニットホルダの周溝に嵌めて光源ユニットホルダ８を揺動不能にロックする側の端部領域のリフト量がゼロとなっている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ジンバル機構によって揺動自在に支持された光源ユニットホルダと、この光源ユニットホルダに装着されレーザー光源およびこのレーザー光源からのレーザー光を所定の方向に出射させる光学部品を含む光源ユニットと、上記光源ユニットホルダを揺動不能にロックすることができるロック機構を有してなるレーザー墨出し器であって、
上記光源ユニットホルダの外周面には周溝が形成され、
上記ロック機構は、光源ユニットホルダの揺動を規制しまたこの規制を解除するために外部から操作することができる操作部材と、光源ユニットホルダの上記周溝に嵌まりまたこの周溝から離脱することができるロック部材を有してなり、
上記ロック部材は、光源ユニットホルダの上記周溝に嵌まることができるようにベースに移動可能に設けられ、
上記操作部材と上記ロック部材は、カム溝とこのカム溝に嵌まるカムフォロワによって連携され、
上記カム溝は、上記ロック部材を光源ユニットホルダの周溝に嵌めて光源ユニットホルダを揺動不能にロックする側の端部領域のリフト量がゼロであることを特徴とするレーザー墨出し器。
【請求項２】
ロック部材は、光源ユニットホルダの周囲に均等に３個配置されている請求項１記載のレーザー墨出し器。
【請求項３】
光源ユニットホルダの周溝はＶ字形の溝で、ロック部材の上記溝に嵌まる嵌合部は上記溝の断面形状に合った断面形状Ｖ字形である請求項１または２記載のレーザー墨出し器。
【請求項４】
光源ユニットホルダは、周溝形成部の横断面形状が円形で、ベースおよび操作部材も上記光源ユニットホルダの周溝形成部の横断面形状と同心の円形であり、操作部材はその円周方向に沿って回転操作することにより光源ユニットホルダの揺動を規制しまたこの規制を解除するように構成されている請求項１、２または３記載のレーザー墨出し器。
【請求項５】
カム溝は、光源ユニットホルダを揺動不能にロックする側の端部領域が、操作部材の回転方向と同心の円に沿って形成されることにより、リフト量がゼロとなっている請求項４記載のレーザー墨出し器。
【請求項６】
光源ユニットホルダを揺動不能にロックする操作部材の位置とロックを解除する操作部材の位置をそれぞれ暫定的に維持するクリック機構が設けられている請求項１乃至５のいずれかに記載のレーザー墨出し器。
【請求項７】
ロック部材は、ベースによって直線的に移動可能にガイドされている請求項１乃至６のいずれかに記載のレーザー墨出し器。
【請求項８】
カム溝は操作部材に、カムフォロワはロック部材に設けられている請求項１乃至７のいずれかに記載のレーザー墨出し器。
【請求項９】
ジンバル機構を構成する軸の軸受部には弾性体が介在し、上記軸に直交する方向の力が加わったとき上記弾性体が変形して上記軸の移動を許容する請求項１乃至８のいずれかに記載のレーザー墨出し器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はレーザー墨出し器に関するもので、特に、不使用時に光源ユニットホルダを揺動不能に保持し、使用時に光源ユニットホルダから離間して光源ユニットホルダを揺動可能にする、光源ユニットホルダのロック機構に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レーザー墨出し器はレーザー光源として一般に半導体レーザーが用いられている。半導体レーザーから出射されるレーザー光は拡散光であるため、これをコリメータレンズによってほぼ平行光束とし、これを円柱状のロッドレンズに通して一方向にのみ拡散させ、これを壁、天井、床などの被照射物に投射して、レーザー光による鉛直線あるいは水平線を表示するようにした装置がレーザー墨出し器である。レーザー墨出し器は、その設置姿勢が傾いていても鉛直線あるいは水平線が正しく投射されるように、光源ユニットホルダがジンバル機構によって吊り下げられている。すなわち、ジンバル機構によって光源ユニットホルダが常時所定の姿勢を保つように吊り下げられ、半導体レーザー、コリメータレンズ、ロッドレンズなどがホルダによって一体に保持されてなる光源ユニットが上記光源ユニットホルダに取り付けられ、上記光源ユニットが常時定められた姿勢を保つようになっている。
【０００３】
レーザー墨出し器におけるジンバル機構は、一般に、軸受としてボールベアリングのような精密部品を用いているため、軸受の中心軸線に対して交叉する方向に衝撃力が加わると、回転軸が屈曲する方向に応力が加わり、精密部品であるボールベアリングが変形し、あるいは傷付く。ボールベアリングが変形しあるいは傷付くと、ジンバル機構の摩擦抵抗が大きくなって光源ユニットホルダが所定の姿勢を保持することができなくなり、正確な鉛直光線または水平光線を投射することができなくなる。
【０００４】
レーザー墨出し器の不使用時、例えば、運搬時などにおいて、ジンバル機構によって振り子のように吊り下げられている光源ユニットホルダががたつくと、ジンバル機構を構成するボールベアリングなどの軸受部品が変形しあるいは傷付くおそれがある。そこで、レーザー墨出し器には、不使用時において光源ユニットホルダががたつかないように、使用時以外は光源ユニットホルダを揺動不能に機械的にロックする装置が装着されている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３参照）。
【０００５】
特許文献１に記載されている発明は、円形のベースに円形の操作部材をその円弧に沿って回転可能に配置し、ベースと操作部材の間には３枚の係止部材を配置してベースに設けた軸を中心に上記係止部材の面と平行な面内で回転可能に設け、各係止部材に設けた突出部をカムフォロワとしてこれを操作部材に形成したカム溝に嵌めたものである。操作部材を所定の角度範囲で回転操作すると、カム溝とカムフォロワの係合位置が変化して各係止部材がベースの内外方向に回転し、３枚の係止部材の内方の縁で形成する円の直径が変化する。したがって、操作部材の操作によって、３枚の係止部材の内方に位置する光源ユニットホルダを３枚の係止部材の内方の縁で揺動不能にロックし、このロックを解除することができる。
【０００６】
特許文献１に記載されている発明に限らず、レーザー墨出し器におけるロック機構は、光源ユニットホルダを揺動不能にロックしている状態において、墨出し器が落下し、転倒し、あるいは異物が衝突するなどのさまざまな原因で衝撃力が加わると、ロック機構によるロックが解除され、光源ユニットホルダがフリーとなって耐衝撃性が維持されなくなることがわかった。例えば特許文献１記載の発明によれば、ロック状態において衝撃力が加わると、カム溝に対してカムフォロワが衝突することによって生じる力の分力が、係止部材をロック解除の向きに回転させる力として作用し、衝撃力の大きさや衝撃力の向きによってロックが解除されることがあることがわかった。特許文献２、特許文献３記載の発明は、ロック機構の具体的構成が特許文献１記載のものとは異なるが、衝撃力が加わることによってロックが解除されることがあることには変わりがない。
【０００７】
また、従来のレーザー墨出し器におけるロック機構によれば、光源ユニットホルダを揺動不能にロックする際に、光源ユニットホルダを一方向に移動させる力が働き、ジンバル機構を構成するベアリングにダメージを与える難点があった。
また、ロック状態が解除されない程度の比較的小さい衝撃力が加わっても、振り子のように吊り下げられている光源ユニットホルダの荷重に慣性力が加わってジンバル機構のベアリングに集中して力が加わり、上記ベアリングにダメージを与える難点があった。
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−３７７５７号公報
【特許文献２】特開２００１−３２４３２５号公報
【特許文献３】特開２００４−１１４２８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記従来技術の問題点を解消するためになされたもので、ロック時に光源ユニットホルダを一方向に移動させる力が働かないように、かつ、ジンバル機構によって揺動自在に支持されている光源ユニットホルダをロック機構が揺動不能にロックしている状態において衝撃力が加わったときロック機構がロック状態を解除することのないように構成を工夫し、ジンバル機構に与えるダメージを軽減するとともに、ロック機構の信頼性を高めることができるレーザー墨出し器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、ジンバル機構によって揺動自在に支持された光源ユニットホルダと、この光源ユニットホルダに装着されレーザー光源およびこのレーザー光源からのレーザー光を所定の方向に出射させる光学部品を含む光源ユニットと、上記光源ユニットホルダを揺動不能にロックすることができるロック機構を有してなるレーザー墨出し器であって、上記光源ユニットホルダの外周面には周溝が形成され、上記ロック機構は、光源ユニットホルダの揺動を規制しまたこの規制を解除するために外部から操作することができる操作部材と、光源ユニットホルダの上記周溝に嵌まりまたこの周溝から離脱することができるロック部材を有してなり、上記ロック部材は、光源ユニットホルダの上記周溝に嵌まることができるようにベースに移動可能に設けられ、上記操作部材と上記ロック部材は、カム溝とこのカム溝に嵌まるカムフォロワによって連携され、上記カム溝は、上記ロック部材を光源ユニットホルダの周溝に嵌めて光源ユニットホルダを揺動不能にロックする側の端部領域のリフト量がゼロであることを最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
ロック部材で光源ユニットホルダを揺動不能にロックしているとき、ロック部材が光源ユニットホルダの周溝に嵌まるため、レーザー墨出し器に衝撃力が加わっても、光源ユニットホルダがジンバル機構に対して相対移動することがなく、ジンバル機構に与えるダメージを軽減することができる。
操作部材とロック部材を連携するカム溝は、光源ユニットホルダを揺動不能にロックする側の端部領域のリフト量がゼロになっているため、ロック部材で光源ユニットホルダを揺動不能にロックしているとき、レーザー墨出し器に衝撃力が加わっても、上記カム溝がロック部材をロック解除方向に移動させようとする力は発生せず、ロック状態を安定に維持する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明に係るレーザー墨出し器の実施例を、図面を参照しながら説明する。
まず、図２を参照しながらレーザー墨出し器の実施例の概略を説明する。図２において、レーザー墨出し器１は、下部に円形のベース２を有していて、ベース２の上部には外周に沿ってガイド周壁２２が形成されている。ガイド周壁２２からは一対の門形の支柱２１が相対向して立ち上がっていて、この一対の支柱２１間にジンバル機構６が取り付けられている。ジンバル機構６はジャイロ機構と呼ばれることもある。ジンバル機構の基本的な構成はすでに知られている。本実施例のジンバル機構６は、一対の支柱２１間に支持されている１つの水平方向の軸６１と、軸６１によって揺動自在に支持された図示されない中間揺動体と、この中間揺動体によって上記軸６１に直交する方向に支持されている図示されない水平方向の第２の軸を有してなる。上記第２の軸によって光源ユニットホルダ８が吊り下げられている。したがって光源ユニットホルダ８はジンバル機構６によってあらゆる向きに揺動自在に支持されている。
【００１３】
上記軸６１の両端部外周と支柱２１の軸受部との間には弾性体７が介在している。光源ユニットホルダ８にその荷重または外力によって軸６１に直交する方向の力かかったとき上記弾性体７が変形して軸６１の移動を許容する。
【００１４】
光源ユニットホルダ８には、レーザー光源およびこのレーザー光源からのレーザー光を所定の方向に出射させる光学部品を含む光源ユニットが装着されている。図示の例では、ジンバル機構６の上方において鉛直方向のライン光を投射する光源ユニット９が装着され、ジンバル機構６の下方において水平方向のライン光を投射する光源ユニット１０が装着されている。図示の例ではまた、鉛直方向のライン光を投射する光源ユニット９と水平方向のライン光を投射する光源ユニット１０がともに４個ずつ装着されているが、これら光源ユニットの装着数は任意である。また、鉛直方向のライン光を投射する光源ユニット９のみ、または水平方向のライン光を投射する光源ユニット１０のみが装着される場合もある。各光源ユニットの構成は同じで、例えば、光源としての半導体レーザー、この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トレンズ、平行光束を一方向にのみ発散させるロッドレンズ、これらの光学素子を一体に保持するハウジングを有してなる。上記光源ユニット９と光源ユニット１０の構成は実質的に同じで、ロッドレンズの向きが異なるのみである。
【００１５】
本発明に係るレーザー墨出し器は、光源ユニットホルダを揺動不能にロックすることができるロック機構の構成に特徴がある。以下、図示の実施例におけるロック機構について詳細に説明する。図２に示すように、光源ユニットホルダ８の下部は円筒形になっていて、この円筒形の下部外周面には周溝８１が形成されている。周溝８１は断面形状がＶ字形で、光源ユニットホルダ８の全周にわたって形成されている。
【００１６】
前記ベース２のガイド周壁２２の内周側には操作部材３が嵌め込まれている。操作部材３はガイド周壁２２の内周面をガイドとして回転可能になっている。操作部材３の外周からは一つの操作レバー３５が操作部材３の半径方向外側に向かって突出している。ベース２のガイド周壁２２の一部はこれを切除することによって上記操作レバー３５に対する逃げ４４が形成されていて、この逃げ４４の範囲内で操作レバー３５を移動させることができるようになっている。上記ガイド周壁２２の上面と操作部材３の上面はほぼ同じ面になっている。ベース２と操作部材３はともに円形の中心孔を有していてリング状ないしはドーナツ状の部材で、これらの中心孔には、円筒形状の上記光源ユニットホルダ８の下端部が空間的に余裕を持って嵌まっている。したがって、光源ユニットホルダ８は上記空間的な余裕の範囲内で揺動することができる。
光源ユニットホルダ８は、周溝８１の形成部の横断面形状が円形で、ベース２および操作部材３も上記光源ユニットホルダ８の周溝形成部の横断面形状と同心の円形になっている。
【００１７】
図１乃至図３において、ベース２と操作部材３との間には３個のロック部材４がベース２の周方向に等間隔に、かつ、ベース２の半径方向に直線的にスライド可能に配置されている。より具体的には、ベース２には各ロック部材４のスライドをガイドするための溝が半径方向に形成され、各溝にロック部材４が嵌まり、その上から操作部材３が被せられている。操作部材３は適宜の脱落防止手段が施されることにより脱落が防止されている。ストッパ５はその一つであるとともに、光源ユニットホルダ８を揺動不能にロックする操作部材３の位置とロックを解除する操作部材３の位置をそれぞれ暫定的に維持するクリック機構の一部を構成している。
【００１８】
ストッパ５は、図４にも示すように、基部がベース２のガイド周壁２２の上面に固定され、操作部材３の上に延び出たストッパ５の先端部には突起５１が下向きに形成されている。ストッパ５は弾性体からなり、その弾性力で上記突起５１が操作部材３の上面を押している。操作部材３には、上記突起５１との摺動奇跡上に所定の間隔をおいて二つのクリック孔２５，２６が形成されている。これらのクリック孔２５，２６とストッパ５の突起５１でクリック機構を構成している。操作部材３を回転させ、上記突起５１がクリック孔２５またはクリック孔２６に落ち込むことによって上記ロック位置とロック解除位置を暫定的に維持するとともに、いわゆるクリック感を持たせることによりロック位置とロック解除位置を、節度をもって知らしめるようになっている。
【００１９】
上記各ロック部材４は、図５にも示すように両側面が平行に形成された基部を有し、この基部の上記両側面がベース２の前記ガイド溝の側壁面でガイドされることによりベース２の半径方向に直線的にスライドすることができるようになっている。各ロック部材４の上記基部には突起ないしはピン状のカムフォロワ４２が設けられている。各ロック部材４は、上記基部に続いてベース２の内径側に対応する部分が立ち上がっている。この立ち上がり部は円筒の一部を切り取った形すなわち部分円筒形になっていて、それらの内周面側には、光源ユニットホルダ８の周溝８１に嵌まることができる嵌合部４１が一体に形成されている。嵌合部４１は上記周溝８１の断面形状に合った断面形状Ｖ字形に形成されるとともに、周溝８１が描く円と同じ曲率の円に沿って形成されている。
【００２０】
各ロック部材４のカムフォロワ４２は操作部材３に形成されているカム溝３１に嵌まることにより操作部材３と各ロック部材４が連携している。各カム溝３１は、図７に示すように、操作部材３がその面と平行な面内で回転することによって各ロック部材４を移動させるリフト部分３２と、操作部材３が回転しても各ロック部材４が移動しないリフトゼロ部分３３からなる。リフトゼロ部分３３は、操作部材３の回転方向と同心の円に沿って形成され、これによりリフト量がゼロとなっている。
【００２１】
図３は、操作部材３が同図において時計方向に回転し、各ロック部材４がベース２の半径方向外側に移動して光源ユニットホルダ８から離間し、光源ユニットホルダ８のロックを解除した状態を示している。この状態では、各ロック部材４のカムフォロワ４２が各カム溝３１のリフト部分３２の始端にあり、ストッパ５の突起５１が操作部材３のクリック孔２６に落ち込んでいる。
【００２２】
操作レバー３５を摘んで図６に示すように操作部材３を反時計方向に回転させると、各カム溝３１のリフト部分によってカムフォロワ４２がベース２の内方に向かって移動させられ、これとともに各ロック部材４も内方に移動する。こうして各ロック部材４の嵌合部４１が光源ユニットホルダ８の周溝８１に嵌まり、光源ユニットホルダ８を揺動不能にロックする。このロック態様では、各カムフォロワ４２が各カム溝３１のリフトゼロ部分３３にある。換言すれば、カム溝３１は、ロック部材４を光源ユニットホルダ８の周溝８１に嵌めて光源ユニットホルダ８を揺動不能にロックする側の端部領域のリフト量がゼロになっている。この光源ユニットホルダ８のロック態様では、ストッパ５の突起５１が操作部材３のクリック孔２５に落ち込んでいる。
【００２３】
光源ユニットホルダ８の周溝８１は断面形状がＶ字形の溝で、各ロック部材４の上記溝８１に嵌まる嵌合部４１は上記溝８１の断面形状に合った断面形状Ｖ字形になっている。したがって、上記周溝８１に嵌合部４１が嵌まった光源ユニットホルダ８のロック態様では、光源ユニットホルダ８の長手方向ないしは中心軸線方向への移動が規制され、墨出し器の移動中などにおいて振動しても、光源ユニットホルダ８の振動が抑制され、ジンバル機構６が受けるダメージを軽減することができる。
【００２４】
光源ユニットホルダ８のロック操作時、また、ロック解除操作時に、光源ユニットホルダ８がその中心軸線方向にできるだけ移動しないように、光源ユニットホルダ８の周溝８１と各ロック部材４の嵌合部４１との相対位置関係が予め調整される。しかし、上記相対移動を皆無とすることは難しく、僅かながら移動することはやむをえない。図示の実施例では、上記相対移動があっても、ジンバル機構６を構成する軸６１の軸受部には弾性体７が介在し、軸６１に直交する方向の力が加わったとき上記弾性体７が変形して軸６１の移動を許容するようになっているため、ジンバル機構６が受けるダメージを軽減することができる。
【００２５】
光源ユニットホルダ８が揺動不能にロックされている状態では、各ロック部材４のカムフォロワ４２が各カム溝３１のリフトゼロ部分３３にあるため、この状態で墨出し器１が振動しあるいは衝撃を受け、カムフォロワ４２とカム溝３１とが互いに押し合っても、各ロック部材４を押し戻す方向への力は発生せず、ロック状態が維持される。したがって、衝撃等によってロックが解除されジンバル機構にダメージを与えるといった問題を解消することができる。
【００２６】
本発明に係るレーザー墨出し器は、図示の実施例の構成に限定されるものではない。例えば、以下のように構成を変形してもよい。
操作部材とロック部材を連携するカム溝とカムフォロワの関係は逆にしてもよい。すなわち、操作部材にかむフォロワを、各ロック部材にカム溝を形成してもよい。
ロック部材は複数あればよく、個数は３個に限られるものではない。
操作部材の操作によって光源ユニットホルダの揺動をロックするときは光源への電源供給をオフにし、ロックを解除するときは光源への電源供給オンにするように、電源スイッチと操作部材を連動させるものとする。
【００２７】
図示の実施例における操作部材３を、光源ユニットホルダ８を揺動不能にロックする向きに付勢しておき、付勢に抗して操作部材３を移動させ上記ロックを解除した状態で係止し、ある程度以上の振動や衝撃が加わったときこれを機械的にまたは電気的に検知して上記係止を解除し、光源ユニットホルダ８を自動的に揺動不能にロックするようにしてもよい。こうすれば、ロック解除状態において大きな振動や衝撃が加わった場合も、ジンバル機構が受けるダメージを軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係るレーザー墨出し器の実施例の要部を示す斜視図である。
【図２】上記実施例の全体的な構成を示す斜視図である。
【図３】上記実施例の要部を示す平面図である。
【図４】上記実施例中のストッパを示す側面図である。
【図５】上記実施例中のロック部材を示す平面図である。
【図６】上記実施例の要部を異なった作動態様で示す平面図である。
【図７】上記実施例中のカム溝とカムフォロワの関係を示す拡大平面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１    レーザー墨出し器
２    ベース
３    操作部材
４    ロック部材
５    ストッパ
６    ジンバル機構
７    弾性体
８    光源ユニットホルダ
９    光源ユニット
１０    光源ユニット
２１    支柱
２２    ガイド周壁
３１    カム溝
３３    リフトゼロ部
３５    操作レバー
４１    嵌合部
４２    カムフォロワ
８１    周溝
【図１】
2010107268.tif 000003
【図２】
2010107268.tif 000004
【図３】
2010107268.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2010107268.tif 000008
【図７】
2010107268.tif 000009