(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
墨出し用のレーザ光を発光するレーザ照射部と、このレーザ照射部が搭載される水平度が制御可能な水平制御ステージと、この水平制御ステージの傾斜角度を検出する水平センサとを備えたレーザ墨出し器において、
前記水平制御ステージは、該ステージを支持する１本の支持軸と、前記水平センサの検知データを基に該ステージを水平状態に制御するために駆動される２本の駆動軸とにより傾動自在に支持されており、
前記支持軸及び駆動軸は、前記水平制御ステージに対する支持軸の結合点と前記一方の駆動軸の結合点とを結ぶ直線と、前記支持軸の結合点と前記他方の駆動軸の結合点とを結ぶ直線と、が互いに直交するような位置に配設され、
前記水平制御ステージに対する支持軸の結合点は、機器直下を照射する地墨レーザの光路を妨げないように該ステージの中央付近を避けた周辺部に配設され、
前記駆動軸を駆動する手段として、モータと、前記モータの軸に接合されたウォームと、前記ウォームに連結されるウォームホイールと、を備え、
前記ウォームホイールは、その回転中心に雌ネジ、又は、雄ネジを有し、
前記駆動軸を保持する上下動自在に支持されたプレートに、前記雌ネジ、又は、雄ネジと嵌合する嵌合ネジを回転しないように結合させ、
前記ウォームホイールを回転自在に保持するブラケットに、前記プレートを上下動自在に案内するガイドシャフトを設け、このガイドシャフトと前記嵌合ネジとを平行に保つようにしたことを特徴とするレーザ墨出し器。
【請求項２】
前記支持軸及び駆動軸の前記水平制御ステージとの各結合点を、該ステージの端部に配置したことを特徴とする請求項１に記載のレーザ墨出し器。
【請求項３】
前記支持軸及び駆動軸は、前記水平制御ステージにボールジョイントによって結合されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のレーザ墨出し器。
【請求項４】
前記モータ、ウォーム、ウォームホイールを一体化させ、一つの駆動モジュールを成し、前記２本の駆動軸の駆動に前記駆動モジュールをそれぞれ使用することを特徴とする請求項１に記載のレーザ墨出し器。
【請求項５】
前記２つの駆動モジュールを、一つの筐体側面板に取り付けたことを特徴とする請求項４に記載のレーザ墨出し器。
【請求項６】
前記２つの駆動モジュールを、前記筐体側面板に上下にずらせ、かつ前記モータの軸方向が互いに逆方向になるように配置したことを特徴とする請求項５に記載のレーザ墨出し器。
【請求項７】
前記プレートは、上下段違いの面を持ち、上段側の下面に前記嵌合ネジを結合させ、下段側の上面に前記駆動軸を結合させて、前記プレートの形状を変更することにより前記駆動軸を任意の位置に配置可能としたことを特徴とする請求項４乃至請求項６のいずれか一項に記載のレーザ墨出し器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光線による基準線を照射するレーザ墨出し器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、この種のレーザ墨出し器において、レーザ照射部が搭載される水平制御ステージを水平に制御するための機構が設けられている。この水平制御機構としては、例えば、特許文献１に示されるように、レーザ照射部を１本の支軸と２本の駆動軸とで支え、２本の駆動軸を上下させることによりレーザ照射部を水平に制御する水平制御機構が知られている。
【０００３】
また、このような水平制御機構において、レーザ照射部が設置されたステージの中央に支軸を有し、この支軸を中心とする同心円上に２本の駆動軸が、支軸と２本の駆動軸とをそれぞれ結ぶ直線が互いに直交するような位置に配設されており、これら駆動軸を上下させることにより、ステージの角度を制御するようにしたもの（従来例１）が知られている。この構成においては、機器直下を照射する地墨レーザの光路が支軸により妨げられないように、地墨用のレーザ照射部は、ステージと平行でかつ支軸の下部にある別のステージ上に配置される。
【０００４】
また、この従来例１とは別に、支軸に２本の突起が支軸と直角方向に９０度の角度をなして設置され、この突起を上下に動作させることにより支軸ごとステージを駆動するもの（従来例２）も知られている。この構成においては、ステージの中央の支軸の径を大きくし、支軸の中を空洞にすることにより、ステージが所定の角度傾斜しても支軸の空洞を地墨レーザが通ることができるようにしている。
【特許文献１】特開平１１−５１６５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した特許文献１に示されるようなレーザ墨出し器の水平制御機構においては、支軸と駆動軸の間には多くの部品が配されているために、地墨用のレーザ照射部を設けるには、支軸と駆動軸の間よりも外側にレーザ照射部を配置しなければならず、水平制御機構が大型化する。
【０００６】
また、上述従来例１においては、地墨用のレーザ照射部を別のステージに配置するために水平制御機構が大きくなり、また、従来例２においても、支軸が水平制御機構のスペースを大きく取ってしまい、大型化する。
【０００７】
また、上述従来例２においては、モータによって駆動軸を駆動しているが、使用しているモータの回転数を、平歯車のギアにより減速しており、高精度でレーザモジュール部を水平制御するにはギアの減速比を大きくする必要がある。そして、減速比を大きくするためには、複数枚の平歯車を使用しなければならず、スペースを大きく占有し、コストも高くなる。
【０００８】
以上のように、従来の技術では、地墨用のレーザ照射部を設けるにあたり、墨出し器が大型化し、構造も複雑となり、ひいては、取扱い性や使い勝手、製造効率等が低下するという問題があった。
【０００９】
本発明は、上記問題を解消するものであり、簡略な構造で墨出しを良好に行なうことができるレーザ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】
上記目的を達成するために請求項１の発明は、墨出し用のレーザ光を発光するレーザ照射部と、このレーザ照射部が搭載される水平度が制御可能な水平制御ステージと、この水平制御ステージの傾斜角度を検出する水平センサとを備えたレーザ墨出し器において、前記水平制御ステージは、該ステージを支持する１本の支持軸と、前記水平センサの検知データを基に該ステージを水平状態に制御するために駆動される２本の駆動軸とにより傾動自在に支持されており、前記支持軸及び駆動軸は、前記水平制御ステージに対する支持軸の結合点と前記一方の駆動軸の結合点とを結ぶ直線と、前記支持軸の結合点と前記他方の駆動軸の結合点とを結ぶ直線と、が互いに直交するような位置に配設され、前記水平制御ステージに対する支持軸の結合点は、機器直下を照射する地墨レーザの光路を妨げないように該ステージの中央付近を避けた周辺部に配設され、前記駆動軸を駆動する手段として、モータと、前記モータの軸に接合されたウォームと、前記ウォームに連結されるウォームホイールと、を備え、前記ウォームホイールは、その回転中心に雌ネジ、又は、雄ネジを有し、前記駆動軸を保持する上下動自在に支持されたプレートに、前記雌ネジ、又は、雄ネジと嵌合する嵌合ネジを回転しないように結合させ、前記ウォームホイールを回転自在に保持するブラケットに、前記プレートを上下動自在に案内するガイドシャフトを設け、このガイドシャフトと前記嵌合ネジとを平行に保つようにしたものである。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１に記載のレーザ墨出し器において、前記支持軸及び駆動軸の前記水平制御ステージとの各結合点を、該ステージの端部に配置したものである。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載のレーザ墨出し器において、前記支持軸及び駆動軸は、前記水平制御ステージにボールジョイントによって結合されているものである。
【００１６】
請求項４の発明は、請求項１記載のレーザ墨出し器において、前記モータ、ウォーム、ウォームホイールを一体化させ、一つの駆動モジュールを成し、前記２本の駆動軸の駆動に前記駆動モジュールをそれぞれ使用するものである。
【００１７】
請求項５の発明は、請求項４に記載のレーザ墨出し器において、前記２つの駆動モジュールを、機構の一つの筐体側面板に取り付けたものである。
【００１８】
請求項６の発明は、請求項５に記載のレーザ墨出し器において、前記２つの駆動モジュールを、前記筐体側面板に上下にずらせ、かつ前記モータの軸方向が互いに逆方向になるように配置したものである。
【００１９】
請求項７の発明は、請求項４乃至請求項６のいずれか一項に記載のレーザ墨出し器において、前記プレートは、上下段違いの面を持ち、上段側の下面に前記嵌合ネジを結合させ、下段側の上面に前記駆動軸を結合させて、前記プレートの形状を変更することにより前記駆動軸を任意の位置に配置可能としたものである。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１の発明によれば、水平制御ステージの支持軸が該ステージの中央付近を避けた周辺部に配設されるので、水平制御機構を大型化せず、また、構造も複雑にすることなく、該ステージ上のレーザ照射部から地墨レーザを照射したときの光路を確保することができる。さらに、ウォームとウォームホイールを用いるので、従来の平歯車を用いる水平制御機構と比べて小型化することができ、また、部品コストを削減することができる。さらに、ウォームホイールは雌ネジ、又は、雄ネジを有し、駆動軸を保持するプレートに嵌合ネジが結合されるので、簡略な構成でウォームホイールの回転運動を駆動軸の上下運動に変換し、水平制御ステージを水平に制御することができる。さらに、プレートを上下動自在に案内するガイドシャフトと嵌合ネジとが平行であるので、駆動軸の運動方向をガイドシャフトと平行に保つことができ、また、ウォームホイールと嵌合ネジとの嵌合状態を、ウォームホイールと嵌合ネジとが円滑に連動できるように維持することができる。
【００２１】
請求項２の発明によれば、水平制御ステージとの各結合点が該ステージの端部に配置されるので、支持軸と駆動軸との距離を最大限に取ることができ、該距離が長くなることにより駆動軸を上下させたときの該ステージ変位角を微小にすることができ、また、上下駆動の分解能を細かくしなくても該ステージの変位角を微小にすることができる。
【００２２】
請求項３の発明によれば、水平制御ステージは、支持軸及び駆動軸とボールジョイントによって結合されているので、駆動軸の上下運動によって該ステージをスムーズに水平制御することができる。
【００２６】
請求項４の発明によれば、２本の駆動軸に使用する駆動モジュールを同じ構造にすることにより、部品コストを削減することができる。
【００２７】
請求項５の発明によれば、２つの駆動モジュールが、同一部位の近傍に取り付けられるので、組立て性が向上する。
【００２８】
請求項６の発明によれば、２つの駆動モジュールを上下逆向きに配置したことにより、水平制御機構を省スペース、小型化することができる。
【００２９】
請求項７の発明によれば、プレートの形状を変更することにより、駆動軸が任意の位置に配置されるので、水平制御機構を省スペース、小型化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
本発明の実施形態に係るレーザ墨出し器について図面を参照して説明する。図１は、水平制御機構を前方斜め上方より見た外観を、図２は、同水平制御機構を後方斜め上方より見た外観を、図３は、水平制御機構の水平ステージの支持軸及び駆動軸の配置を示す。水平制御機構は、墨出し用のレーザ光を発光するレーザ照射部１及び水平度を検知する水平センサ２を有する水平制御ステージ３を備える。この水平制御ステージ３は、その下方より３点で支持され、その内の１点は支持軸４であり、他の２点は２本の駆動軸５、６であり、２本の駆動軸５、６はそれぞれ駆動系７、８に連結され、この駆動系７、８の駆動により上下駆動され、もって、水平制御ステージ３の水平度が制御されるようになっている。また、支持軸４は、支持軸金具４ａによって保持され、支持軸金具４ａは底板１７に固定されている。レーザ照射部１は、地墨レーザ１９を下向きに発光する。水平センサ２は、水平制御ステージ３の水平度を検知する。駆動軸５、６及び支持軸４は、水平制御ステージ３とそれぞれボールジョイント２０によって傾動自在に結合されている。
【００３１】
支持軸４、駆動軸５、６及び駆動系７、８について説明する。支持軸４は水平制御ステージ３の中央付近を避けて端部近傍に配設され、駆動軸５は、水平制御ステージ３の、図３における支持軸４を基準としてＸ方向に配設されており、駆動軸６は、同じく支持軸４を基準としてＹ方向に配設されている。水平制御ステージ３は、支持軸４と支持軸結合点２１で結合し、駆動軸５とＸ駆動軸結合点２２で結合し、駆動軸６とは、Ｙ駆動軸結合点２３とで結合している。また、支持軸４及び駆動軸５、６は、支持軸結合点２１とＸ駆動軸結合点２２とを結ぶ直線と、支持軸結合点２１とＹ駆動軸結合点２３とを結ぶ直線とが互いに直交するように配設されている。そして、支持軸結合点２１とＸ駆動軸結合点２２及びＹ駆動軸結合点２３との間隔をできるだけ広くするように各結合点は、水平制御ステージ３の端部に配置されており、本実施形態では、支持軸結合点２１とＸ駆動軸結合点２２との間隔が２５．５ｍｍであり、支持軸結合点２１とＹ駆動軸結合点２３との間隔は、１５．５ｍｍである。各結合点を水平制御ステージ３の端部近傍に配置したことにより、水平制御ステージ３に、地墨レーザ１９を通す光路ホール３ａを設けることができ、また、各結合点間の距離を離したことにより水平制御ステージ３の傾斜角度の微調整が可能になる。このように、レーザ墨出し器を大型化することなく、地墨レーザ１９の光路を確保しつつ、簡略な構造で墨出しを良好に行なうことができる。
【００３２】
次に、駆動軸５、６を駆動させる駆動系７、８について図４乃至図６を参照して説明する。図４は、駆動系７の外観を、図５は、駆動系８の外観を示す。図６は、水平制御機構の概略を示す。駆動系７、８は、駆動源のモータ９と、モータ９の軸に固定されているウォーム１０と、ウォーム１０と噛み合っているウォームホイール１１と、ウォームホイール１１と嵌合している嵌合ネジ１２と、を備えている。そして、嵌合ネジ１２の上部に駆動系７は、プレート１３を、駆動系８は、プレート１４を備えている。ウォーム１０は、モータ９の軸に固定されており、ウォームホイール１１と噛み合い、モータ９の回転を減速してウォームホイール１１に伝える。ウォームホイール１１は、内部に嵌合ネジ１２を上下運動させるための雌ネジを有している。該雌ネジは、ウォームホイール１１と一緒に回転する。嵌合ネジ１２は、雄ネジの形状をし、該雌ネジに挿入され、嵌合ネジ１２の上端部においてプレート１３、１４に固定されている。プレート１３、１４は、駆動軸５、６と結合しているので、モータ９の回転運動がウォーム１０、ウォームホイール１１、嵌合ネジ１２、及びプレート１３、１４を経由して駆動軸５、６の上下運動に変換される。モータ９は、ブラケット１５に固定ネジ１５ａによって固定されており、ウォームホイール１１は、ブラケット１５に回転自在に保持されている。ブラケット１５は、プレート１３、１４を上下動自在に案内するガイドシャフト１６を嵌合ネジ１２に平行に備えている。
【００３３】
次に、駆動系７、８のモジュール化した部品について図７を参照して説明する。モータ９、ウォーム１０及びウォームホイール１１は、ブラケット１５に一体化され、駆動モジュール２４を構成している。この駆動モジュール２４は、同等の構成のものが駆動軸５及び駆動軸６の両方の駆動に用いられるので、個別の部品を必要とせず、部品コストを削減することができる。
【００３４】
本実施形態のレーザ墨出し器の水平制御機構において、上述の駆動モジュール２４の配置構成について図８及び図９を参照して説明する。図８は、水平制御機構の正面視を、図９は、水平制御機構の側面視を示す。２つの駆動モジュール２４は筐体側面板１８に上下にずらせ、かつモータ９の軸方向が互いに逆方向になるように配設され、ブラケット１５が固定ネジ１５ｂにより、底板１７に略垂直な筐体側面板１８に固定されている。同一の筐体側面板１８に配置されていることから、ネジでの取り付け作業が１方向から行なえ、組み立てコストを低減することができる。また、駆動モジュール２４を上下にずらせて逆向きに配置することによりコンパクトになり、地墨レーザ１９の光路を確保できる。また、プレート１３を上下段違いの面を有する形状にすることにより、地墨レーザの光路を避け、嵌合ネジ１２よりも下方にあり、かつ、嵌合ネジ１２から離れた位置にある駆動軸５を駆動させ、水平制御ステージ３を傾けることができる。
【００３５】
次に、上記のように構成された水平制御機構の動作について説明する。水平センサ２は水平制御ステージ３の水平度を検知しており、検知したデータを図示していない水平制御部へ送信する。水平制御部は、水平センサ２の検知データを基に水平制御ステージ３を水平にするためにモータ９を回転させる。モータ９の回転により、モータ９の軸に取り付けられたウォーム１０が回転し、ウォーム１０は、噛み合っているウォームホイール１１を減速して回転させる。ウォームホイール１１の内部には雌ネジが形成されており、ウォームホイール１１が回転すると該雌ネジも回転し、該雌ネジに嵌合している嵌合ネジ１２は、プレート１３、１４に結合されているので回転せずに上下に運動する。嵌合ネジ１２が上下に運動すると、嵌合ネジ１２の上部に結合されているプレート１３、１４及び駆動軸５、６が上下に運動する。このとき、プレート１３、１４には、ピン穴１３ａ、１４ａにおいてガイドシャフト１６が嵌合ネジ１２と平行に貫通しているので、プレート１３、１４及び駆動軸５、６はガイドシャフト１６に案内されて嵌合ネジ１２と平行に偏芯することなく直線的に上下動する。この時、嵌合ネジ１２も偏芯することなく直線的に上下動するので、嵌合ネジ１２とウォームホイール１１との嵌合状態は、両者が円滑に連動できる状態で維持される。そして、駆動軸５、６と支持軸４は水平制御ステージ３とボールジョイント２０で結合しており、ボールジョイント２０は、結合部分が傾動自在に動き、また、ウォームホイール１１の雌ネジと嵌合ネジ１２との間や、プレート１３、１４とガイドシャフト１６との間には、余裕が見込まれているので、駆動軸５、６が上下運動することにより、水平制御ステージ３は水平に駆動制御される。
【００３６】
次に、水平制御ステージ３の傾斜角度の精度について説明する。本実施形態では、モータ９に１ステップに１８度回転するステッピングモータを使用しており、モータ９の軸に取り付けられたウォーム１０とウォームホイール１１のギア比を１／２０としている。また、ウォームホイール１１が１回転すると嵌合ネジ１２が０．３ｍｍ変位するようにしているのでモータ９を１ステップ 分駆動すると嵌合ネジ１２の変位量は、下記の式（１）より、０．０００７５ｍｍとなる。
【数１】
0004747946.tif 000002
【００３７】
この嵌合ネジ１２の０．０００７５ｍｍの変位量による水平制御ステージ３の傾き角度は、駆動系７のモータ９が１ステップ分回転すると支持軸結合点２１とＸ駆動軸結合点２２との距離が２５．５ｍｍであるので、駆動軸５の方向に０．００１７度傾き、駆動系８のモータ９が１ステップ分回転すると、支持軸結合点２１とＹ駆動軸結合点２３との距離が１５．５ｍｍであるので、駆動軸６の方向に０．００２８度傾く。このようにして、微小な変位を実現できる。また、複数枚の平歯車を使用せずに、ウォームホイール１１とウォーム１０のみでモータ９の減速を行なうので小型化することができ、部品コストを削減することができる。  
【００３８】
なお、本発明は、上記実施形態の構成に限られず、発明の趣旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、ウォームホイール１１は、雌ネジを有し、嵌合ネジ１２は雄ネジの形状であるが、ウォームホイール１１が、雄ネジを有し、嵌合ネジ１２を雌ネジとしてもよい。また、水平制御ステージ３と支持軸４及び駆動軸５、６との結合をボールジョイント２０で行なったが、傾動自在な各種の結合方法を採用することができる。また、駆動モジュール２４と筐体側面板１８との結合も固定ネジ１５ｂで行なわずに、各種の結合方法を採用することができる。また、プレート１３、１４の形状も、上記実施形態での形状に限られず、嵌合ネジ１２の運動を駆動軸５、６に伝える各種の形状を採用することができる。  
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施形態に係る水平制御機構の前方外観図。
【図２】同水平制御機構の後方外観図。
【図３】本発明の実施形態に係る水平制御ステージの支持軸と駆動軸の配置を示すための平面透視図。
【図４】本発明の実施形態に係るＸ方向の駆動系の外観図。
【図５】本発明の実施形態に係るＹ方向の駆動系の外観図。
【図６】本発明の実施形態に係る水平制御機構の概略図。
【図７】本発明の実施形態に係る駆動モジュールの外観図。
【図８】同水平制御機構の正面図。
【図９】同水平制御機構の側面図。
【符号の説明】
【００４０】
１  レーザ照射部
２  水平センサ
３  水平制御ステージ
４  支持軸
５、６  駆動軸
９  モータ
１０  ウォーム
１１  ウォームホイール
１２  嵌合ネジ
１３、１４  プレート
１５  ブラケット
１６  ガイドシャフト
１８  筐体側面板
１９  地墨レーザ
２０  ボールジョイント
２４  駆動モジュール
【図１】
0004747946.tif 000003
【図２】
0004747946.tif 000004
【図３】
0004747946.tif 000005
【図４】
0004747946.tif 000006
【図５】
0004747946.tif 000007
【図６】
0004747946.tif 000008
【図７】
0004747946.tif 000009
【図８】
0004747946.tif 000010
【図９】
0004747946.tif 000011