(57)【要約】【課題】水平又は鉛直に照射されるラインレーザ光を受光し、前記レーザ光の照射位置を検出する墨出し用レーザ装置において、受光器における受光素子の水平及び鉛直状態を簡易に画定及び保持して、前記ラインレーザ光を、墨出しを行う壁面上で水平方向及び鉛直方向において正確に同定し、墨出し作業を正確に実行できるようにする。【解決手段】水平又は鉛直のラインレーザ光を生成し、墨出しを行う壁面へ向けて照射するレーザ光源と、墨出しを行う前記壁面上に配置され、前記ラインレーザ光を受光するための受光素子、並びに前記受光素子の水平及び鉛直の状態を画定し保持するためのジンバル機構を有する受光器とを具えるようにして墨出し用レーザ装置を構成する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平又は鉛直のラインレーザ光を生成し、墨出しを行う壁面へ向けて照射するレーザ光源と、
墨出しを行う前記壁面上に配置され、前記ラインレーザ光を受光するための受光素子、並びに前記受光素子の水平及び鉛直の状態を画定し保持するためのジンバル機構を有する受光器と、
を具えることを特徴とする、墨出し用レーザ装置。
【請求項２】
前記受光器は、前記ジンバル機構の揺れを制振させるための制振機構を有することを特徴とする、請求項１に記載の墨出し用レーザ装置。
【請求項３】
前記制振機構は、前記ジンバル機構の下部に設けられた質量体であることを特徴とする、請求項２に記載の墨出し用レーザ装置。
【請求項４】
前記制振機構は、磁気ダンパであることを特徴とする、請求項２に記載の墨出し用レーザ装置。
【請求項５】
前記受光素子は複数の受光素子片を有し、これら複数の受光素子片が前記受光器の受光面上において連続して配置されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一に記載の墨出し用レーザ装置。
【請求項６】
前記受光器は、前記受光素子の前方に設けられた波長選択フィルタを有することを特徴とする、請求項1〜５のいずれか一に記載の墨出し用レーザ装置。
【請求項７】
前記受光器は、自身の水平及び鉛直の状態を検知するための検知手段を有することを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一に記載の墨出し用レーザ装置。
【請求項８】
前記検知手段は、気泡管であることを特徴とする、請求項７に記載の墨出し用レーザ装置。
【請求項９】
前記受光器は、前記ジンバル機構上に設けられ、墨出しの際の位置指標となる指標部を有することを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一に記載の墨出し用レーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水平又は鉛直に照射されるラインレーザ光を受光し、前記レーザ光の照射位置を検出する墨出し用レーザ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、建設工事や内装工事における墨出し作業において、容易に水平及び鉛直出し作業が行える機器として、レーザを使用した墨出し装置を用いることにより、迅速かつ正確な墨出し作業を行えるようになっている。
【０００３】
このレーザ墨出し装置は、レーザユニットから照射されるレーザ光線を、レンズや回転ミラーにより、壁面などに水平あるいは鉛直方向へ扇状や円状に照射する装置である。
【０００４】
通常、前記水平及び鉛直に照射されるレーザ光線には、可視光のレーザ（波長650nmの赤色半導体レーザ）が用いられることが多く、墨出し作業者はレーザ光線を照射された壁面などの部位を、ケガキあるいはマーキングすることにより墨出し作業を行う。
【０００５】
しかし、使用されているレーザ光線は、作業者への安全面から、その明るさには限度があり、墨出し装置から距離が離れる程その光量は小さくなる。その為、上記墨出し装置からの距離が離れた部位への墨出し作業や明るい場所での墨出し作業の場合には、目視によるレーザ光線の視認は困難であり、特に昼間の屋外作業においては、太陽光により目視による確認はほぼ不可能である。
【０００６】
上記問題を解決する一手段として、赤色よりも視認性が良好とされる緑色のレーザ光線を照射する墨出し装置も発売されているが、緑色レーザ光線を照射するレーザユニットは極めて高価であるとともに、やはり屋外などの明るい場所では、赤色レーザ光線と同様に視認は難しい。
【０００７】
このような課題に対し、墨出し装置から照射されたレーザ光線を、受光素子により受光し、レーザ光線が照射されている位置を特定するための受光器が一般的に用いられている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１１−２９５０７０号
【０００８】
特許文献１に記載された墨出し用レーザ装置は、僅かな間隔を設けて三列に配置された細長い受光素子を有する受光器を具え、各々の受光素子は、レーザ光線の幅よりも僅かに大きく配置されている。そして、前記受光素子にレーザ光線が照射されると、どの位置の受光素子にレーザ光線が照射されているのかを内蔵された演算回路で判別し、墨出し位置がずれている、即ち中心に配置された受光素子にレーザが照射されているか否か、あるいはどちらに変位しているかを、視覚的又は聴覚的手段により作業者へ示すものである。
【０００９】
しかしながら、正しい墨出しを行うには、受光器を水平・鉛直に保持して使用する必要があり、例えば、前記受光器に設けられている気泡管を見ながら受光器を水平に保ちつつ、墨出し装置より照射されたレーザ光線の位置を合わせる必要がある。しかしながら、前記気泡管などを用いた目視による水平保持の判断は、極めて精度が悪く、前記受光器、すなわち前記受光素子を正確に水平保持することは極めて困難であった。
【００１０】
また、上記受光器が斜めに保持されていても、前記受光素子の配置や使用する演算回路の精度等に依存して、正しい水平および鉛直ラインが得られたと判別していまい、誤った墨出しに気が付かない恐れがある。
【００１１】
このような問題に鑑み、特許文献１では、受光素子の前面に遮光板を設け、レーザ光源と受光器とが、直角かつ平行に対向していない限り、照射されたレーザ光線が前記受光素子へ届かないようになっており、前記受光器が横方向や前後に傾いていた場合は墨出しが行えないようになっている。
【００１２】
しかしながら、墨出しを行う壁面などの対象物が傾斜していた場合、前記壁面に受光器を密着して固定すると、前記受光器自体が前後に傾斜することになる。したがって、上記レーザ光源から照射された前記レーザ光線を前記受光素子で受光するためには、前記受光器を前記壁面から、前記レーザ光線が前記受光素子に対して直角かつ平行に入射するように前記受光器を前記壁面から浮かし、空中に保持する必要がある。しかしながら、前記受光器を空中で静止させ、微動しないように保持したまま墨出し作業を行うことは、極めて困難である。
【００１３】
また、特許文献１に記載の技術では、細長い受光素子を用いているため、レーザ光線を受光し、正しい墨出し位置を判別する範囲、即ち受光範囲が狭く、照射されているレーザ光線の視認が困難な明るい場所で受光器を使用した場合、一度作業者がレーザ光線の照射位置から受光器をはずしてしまうと、再び受光範囲内へ合わせるのが困難になるという問題がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、水平又は鉛直に照射されるラインレーザ光を受光し、前記レーザ光の照射位置を検出する墨出し用レーザ装置において、受光器における受光素子の水平及び鉛直状態を簡易に画定及び保持して、前記ラインレーザ光を、墨出しを行う壁面上で水平方向及び鉛直方向において正確に同定し、墨出し作業を正確に実行できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成すべく、本発明は、
水平又は鉛直のラインレーザ光を生成し、墨出しを行う壁面へ向けて照射するレーザ光源と、
墨出しを行う前記壁面上に配置され、前記ラインレーザ光を受光するための受光素子、並びに前記受光素子の水平及び鉛直の状態を画定し保持するためのジンバル機構を有する受光器と、
を具えることを特徴とする、墨出し用レーザ装置に関する。
【００１６】
本発明によれば、従来のラインレーザ光を生成及び照射するレーザ光源と、受光器とを具える墨出し用レーザ装置において、前記受光器中にジンバル機構を設けている。このジンバル機構は、同一の支点を持ちＸ軸方向及びＹ軸方向に延在する２つの部材を振り子状に動作させることによって３６０°の水平出しを可能とするものである。したがって、上記ジンバル機構を用いれば、墨出しを行う壁面の傾斜の有無とは無関係に、前記受光素子の水平出しを行うことが可能となり、併せて前記受光素子の鉛直の状態を画定することができる。換言すれば、前記ジンバル機構を用いることによって、墨出しを行う壁面の傾斜の有無とは無関係に、前記受光素子の水平及び鉛直の状態を画定することができる。
【００１７】
また、本発明の一例において、前記受光器は、前記ジンバル機構の揺れを制振させるための制振機構を有することができる。前記ジンバル機構が長時間に亘って揺れていると、前記受光素子の水平及び鉛直の状態を画定するのに長時間を要するようになる。したがって、目的とする墨出し作業が長時間化してしまう。しかしながら、前記ジンバル機構に対して制振機構を設けることにより、前記ジンバル機構の揺れを比較的短時間で止めることができるので、上述した前記受光素子の水平及び鉛直の状態を画定する時間を短縮化することができ、目的とする墨出し作業を短縮化することができる。
【００１８】
上記制振機構としては、前記ジンバル機構の下部に設けられた質量体や、磁気ダンパとすることができる。
【００１９】
また、本発明の一例において、前記受光素子は複数の受光素子片を有し、これら複数の受光素子片が前記受光器の受光面上において連続して配置するようにすることができる。この場合、前記受光素子の受光面を大型化することができるので、前記レーザ光源と前記受光器との位置関係が大きく変動したような場合においても、前記レーザ光源から照射されたラインレーザ光の前記受光素子における受光を確保することができるようになる。
【００２０】
さらに、本発明に一例において、前記受光器は、前記受光素子の前方に設けられた波長選択フィルタを有することができる。これによって、上記ラインレーザ光以外の光が前記受光素子に入射するのを防止することができ、前記受光素子における前記ラインレーザ光の受信感度を向上させることができる。
【００２１】
また、本発明の一例において、前記受光器は、自身の水平及び鉛直の状態を検知するための検知手段を有することができる。この場合、上記受光素子の水平及び鉛直の状態を目視でも確認することができる。なお、前記検知手段としては、前記受光器に設けられた気泡管とすることができる。
【００２２】
さらに、本発明の一例において、前記受光器は、前記ジンバル機構上に設けられ、墨出しの際の位置指標となる指標部を有することができる。このような指標部を設けることにより、前記ジンバル機構によって前記受光素子の水平及び垂直が画定された後に、前記指標部を参酌することによって簡易に墨出し作業を行うことができるようになる。
【発明の効果】
【００２３】
以上説明したように、本発明によれば、水平又は鉛直に照射されるラインレーザ光を受光し、前記レーザ光の照射位置を検出する墨出し用レーザ装置において、受光器における受光素子の水平及び鉛直状態を簡易に画定及び保持して、前記ラインレーザ光を、墨出しを行う壁面上で水平方向及び鉛直方向において正確に同定し、墨出し作業を正確に実行できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の詳細及びその他の特徴、利点について発明を実施するための最良の形態に基づいて説明する。
【００２５】
図１は、本発明の墨出し用レーザ装置の一例を示す構成図であり、図２は、図１に示す墨出し用レーザ装置の受光器を示す斜視図である。また、図３は、図２に示す墨出し用レーザ装置の筐体内の様子を示す斜視図であり、図４及び５は、それぞれ図２に示す墨出し用レーザ装置の筐体内の様子を示す正面図及び側面図である。
【００２６】
図１に示すように、本例の墨出し用レーザ装置１０は、レーザ光源２０と受光器３０とを具えている。レーザ光源２０の頂部に設けられた窓２１からは、墨出しの際の位置決めを行うべく、ラインレーザ光Ｌが受光器３０及び図示しない壁面に向けて照射されている。なお、本例では、ラインレーザ光Ｌを水平に照射しているが、鉛直に照射することもできる。また、ラインレーザ光Ｌを生成するに際しては、適宜レンズやミラー、特には回転式ミラーなどを適宜組み合わせて用いることができる。
【００２７】
図２〜５に示すように、受光器３０は、筐体３１のラインレーザ光Ｌの受光面側にフィルタ３２を有し、同じ面の左端側には表示装置３３が設けられている。フィルタ３２は、ラインレーザ光Ｌ以外の光が以下に説明する受光素子に入射するのを防止するためのものであって、このようなフィルタ３２を有することによって、前記受光素子における前記ラインレーザ光Ｌの受信感度を向上させることができる。但し、レーザ光源２０の種類を適宜選択して、ラインレーザ光Ｌの波長や強度を調整すれば、フィルタ３２が存在しない場合においても、前記受光素子における前記ラインレーザ光Ｌの受信感度を向上させることができる。
【００２８】
また、筐体３１の上面には、受光器３０の水平及び垂直の状態を検知するための検知手段である気泡管３４を有しており、同じく筐体３１の上面には受光器３０を起動させるためのスイッチ３６が設けられている。
【００２９】
なお、気泡管３４は、本発明の必須の構成要素ではなく、受光器３０に設けられた受光素子の水平及び鉛直の状態を大まかに知るためのものである。但し、以下に詳述するように、気泡管３４によって受光器３０の水平及び鉛直の状態が保持されていなくても、以下に説明するジンバル機構によって前記受光素子の水平及び鉛直の状態を画定することができる。気泡管３４は、２つの棒形状のものを水平方向及び垂直方向に互いに組み合わせて用いることもできるし、単独の円形状のものを用い、水平方向及び垂直方向に兼用させるようにしても良い。
【００３０】
さらに、筐体３１の内部には、同一の支点を持ちＸ軸方向及びＹ軸方向に延在する２つの部材３７及び３８からなるジンバル機構が設けられている。部材３７の、ラインレーザ光Ｌが入射する側の表面には合計４つの受光素子片３９ａ−３９ｄからなる受光素子３９が配置されている。また、部材３７及び３８の、同じくラインレーザ光Ｌが入射する側の表面には墨出しの際の指標部として機能する指標板３６が前記表面と略平行に設けられている。
【００３１】
なお、受光素子３９は４つの受光素子片３９ａ−３９ｄから構成されているので、その受光面積を増大させることができる。すなわち、受光素子３９の受光面を大型化することができるので、レーザ光源２０と受光器３０との位置関係が大きく変動したような場合においても、レーザ光源２０から照射されたラインレーザ光Ｌの受光素子３９における受光を十分に確保することができるようになる。但し、受光素子片の数は、本例のように４つに限定されるものではなく、必要に応じて任意の数とすることができる。
【００３２】
本例における墨出し用レーザ装置１０においては、受光器３０、すなわちその筐体３１が壁面上において水平及び鉛直に保持されていなくても、受光器３０の本質的な構成要素である受光素子３９は、ジンバル機構を構成する部材３７のラインレーザ光Ｌの入射側表面に設けられている。上述のように、部材３７及び３８はジンバル機構を構成し、その結果、３６０°の角度で振り子状に動き、部材３７は鉛直な状態で静止し、部材３８は水平な状態で静止する。したがって、部材３７上に取り付けられた受光素子３９の水平及び鉛直な状態も、上述したジンバル機構の動作に伴って画定されるようになる。
【００３３】
換言すれば、部材３７及び３８からなる上記ジンバル機構を用いることによって、墨出しを行う壁面の傾斜の有無とは無関係に、受光素子３９の水平及び鉛直の状態を画定することができる。
【００３４】
但し、受光器３０、すなわちその筐体３１が壁面上において、上記ジンバル機構によって水平及び鉛直状態を画定できない程度に大きく傾斜しているような場合、例えば受光器３０にリミットスイッチなどの限界位置検出手段を設け、表示手段３５を介して筐体３１の取付位置を補正するような警告（灯）を発するようにすることができる。
【００３５】
なお、本例では、受光素子３９を、前記ジンバル機構を構成する部材３７上に直接固定しているので、受光器３０の構造を簡易化することができるとともに、余分な中間部材や構造体を用いていないので、受光素子３９の水平及び鉛直の状態をより正確に画定することができる。
【００３６】
また、受光素子３９は、部材３８上に設けることもできるし、部材３７及び３８の双方の上に設けることもできる。
【００３７】
本例の墨出し用レーザ装置１０においては、部材３７及び３８の、ラインレーザ光Ｌが入射する側の表面に指標板３６が前記表面と略平行に設けられているので、部材３７及び３８からなる上記ジンバル機構によって、受光素子３９の水平及び垂直の状態が画定されると、墨出しを行う位置が指標板３６によって指し示されることになる。したがって、指標板３６を参酌することによって簡易に墨出し作業を行うことができるようになる。
【００３８】
なお、図中には特に示していないが、受光器３０は、前記ジンバル機構を構成する部材３７及び３８の揺れを制振させるための制振機構を有することができる。前記ジンバル機構が長時間に亘って揺れていると、受光素子３９の水平及び鉛直の状態を画定するのに長時間を要するようになる。したがって、目的とする墨出し作業が長時間化してしまう。しかしながら、前記ジンバル機構に対して制振機構を設けることにより、前記ジンバル機構の揺れを比較的短時間で止めることができるので、受光素子３９の水平及び鉛直の状態を画定する時間を短縮化することができ、目的とする墨出し作業を短縮化することができる。
【００３９】
上記制振機構としては、前記ジンバル機構の下部に設けられた質量体や、磁気ダンパとすることができる。前記質量体の場合は、前記ジンバル機構の慣性モーメントを増大させ、それによって制振機能を生ぜしめるものであり、前記磁気ダンパの場合は、前記ジンバル機構に対して磁気力を負荷し、それによって制振機能を生ぜしめるものである。
【００４０】
以上、本発明について具体例を挙げながら詳細に説明してきたが、本発明は上記内容に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸脱しない限りにおいてあらゆる変形や変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の墨出し用レーザ装置の一例を示す構成図である。
【図２】図１に示す墨出し用レーザ装置の受光器を示す斜視図である。
【図３】図２に示す墨出し用レーザ装置の筐体内の様子を示す斜視図である。
【図４】図２に示す墨出し用レーザ装置の筐体内の様子を示す正面図である。
【図５】図２に示す墨出し用レーザ装置の筐体内の様子を示す側面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０  墨出し用レーザ装置
２０  レーザ光源
３０  受光器
３１  筐体
３２  フィルタ
３３  表示装置
３４  気泡管
３５  スイッチ
３６  表示板
３７  （水平方向の）部材
３８  （鉛直方向の）部材
３９  受光素子
【図１】
2009204413.tif 000003
【図２】
2009204413.tif 000004
【図３】
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【図４】
2009204413.tif 000006
【図５】
2009204413.tif 000007