(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光線を射出する発光部と、該発光部を収納するケーシングと、前記発光部に回転自在に設けられ前記レーザ光線を回転照射し基準面を形成する回動部と、前記発光部がリンクを介して前記ケーシングに支持され、前記リンクは発光部枢着側が前記回動部に向って倒れる様に傾斜して設けられ、前記発光部は前記回動部を略中心として揺動自在であることを特徴とする回転レーザ装置。
【請求項２】
前記発光部は揺動ベースを介して前記ケーシングに支持され、前記発光部は前記回動部を略中心として第１の方向に揺動する様、台形形状に配設された２組のリンクにより前記揺動ベースに支持され、該揺動ベースは前記発光部が前記回動部を略中心として前記揺動ベースとは直角方向の第２の揺動方向に揺動する様台形形状に配設された他の２組のリンクにより前記ケーシングに支持された請求項１の回転レーザ装置。
【請求項３】
前記発光部が、前記回動部に向って倒れる様に傾斜して設けられた４本のリンクを介して前記ケーシングに支持され、該４本のリンクはピボットジョイントにより枢着されている請求項１の回転レーザ装置。
【請求項４】
前記発光部に第１揺動ピンが突設され、前記揺動ベースに第２揺動ピンが突設され、前記第１揺動ピンに連結し該第１揺動ピンを第１の揺動方向に変位させる第１傾斜設定部と、前記第２揺動ピンに連結し該第２揺動ピンを第２の揺動方向に変位させる第２傾斜設定部を設けた請求項２の回転レーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はレーザ光線を照射しつつ回転し、レーザ光線により基準平面を形成する回転レーザ装置、特に水平基準面の他に水平基準面に対して所定の角度に傾斜した任意傾斜設定面を形成可能な回転レーザ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
回転レーザ装置は基準とする平面上にレーザ光線を回転照射し、レーザ光線により基準平面を形成するものであり、レーザ光線が壁面等を走査することでレーザ光線の軌跡は前記基準平面上にある基準線となる。従って、前記基準面が水平面である場合は前記基準線は水平となり、又基準線の高さは前記基準面の高さとなり、前記基準線は水平又は高さの基準として使用される。又、前記レーザの回転軸を傾斜させることで、水平面に対して傾斜している基準面を形成することができる。傾斜基準面は土木建築の工事等の傾斜面の位置出しに利用される。
【０００３】
回転レーザ装置は所定の位置、又は基準点等基準となる位置の鉛直上に専用スタンド、三脚を介して設置される。前述した様に回転レーザ装置はレーザ光線を水平方向に照射し、回転することで水平基準面を形成し、又レーザ光線の照射回転軸を傾けることで傾斜基準面を形成する。回転レーザ装置は水平基準面又は傾斜基準面を形成することから、前記基準面を傾斜させる為の高精度の傾斜設定機能が設けられている。図６により従来の回転レーザ装置ついて説明する。
【０００４】
図６は回転レーザ装置１の機構要部を示しており、回転レーザ装置１は、レーザ光線を射出する発光素子、光学系を収納する発光部２、該発光部２に回転自在に設けられレーザ光線を基準平面内に回転照射する回動部３、回転レーザ装置１の整準を行うと共に、基準面の傾斜を設定する傾斜設定部４、回転レーザ装置１の傾斜、前記発光部２の傾斜角を検出する傾斜検出部５から主に構成される。
【０００５】
前記発光部２の一部に球面部６が形成され、該球面部６は球面の突起を有する受座７（又はジンバル）により自在に傾動可能に支持されており、前記発光部２の上端には前記回動部３が回転自在に設けられ、該回動部３には走査ギア８が嵌着され、該走査ギア８は前記発光部２に固着された走査モータ９の駆動ギア１１に噛合する。該駆動ギア１１の駆動により、前記回動部３が回転される。該回動部３は前記発光部２から射出されるレーザ光線を反射して水平方向に変向するペンタプリズム１３を有しており、該ペンタプリズム１３よりレーザ光線１４が水平方向に照射される。
【０００６】
前記発光部２より水平方向に２本の傾動アーム１２（一方は図示せず）が延出し、２本の傾動アーム１２，１２は直交し、それぞれ後述する傾斜設定部４（一方は図示せず）に連結している。
【０００７】
傾斜設定部４について説明する。
【０００８】
前記回転レーザ装置１のケーシング１５に取付けられた傾動モータ１６はギア列１７を介して傾斜設定スクリュー１８に連結され、該傾斜設定スクリュー１８にはスライドナット１９が螺合され、該スライドナット１９は前記傾動アーム１２の先端と係合している。前記傾動モータ１６の駆動によりギア列１７を介して傾斜設定スクリュー１８が回転され、前記スライドナット１９が昇降し、前記傾動アーム１２を介して前記発光部２が傾斜する。而して、２組の前記傾斜設定部４により前記発光部２を任意な方向に傾斜設定が可能となっている。
【０００９】
又、前記発光部２の傾斜角は前記発光部２の下端に設けられた前記傾斜検出部５により検出される。該傾斜検出部５は直交する２の傾斜センサ２２，２３と該傾斜センサ２２，２３からの出力信号を基に前記発光部２の傾斜を検出する傾斜量演算部（図示せず）を具備している。前記傾動モータ１６は前記傾斜検出部５からの出力を基に駆動が制御される。又、傾斜設定はパルス数に換算した角度で前記傾動モータ１６を駆動することで達成される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の回転レーザ装置に於いて、傾斜面設定の為、前記傾斜設定部４を駆動し、発光部２を所要角度傾斜させた場合、前記発光部２は球面部６の中心Ｏを中心に傾動する為、図７に示される様に前記ペンタプリズム１３の傾斜設定後の中心（図７（Ａ））は傾斜前の位置（図７（Ｂ））から水平方向の変位ΔＨ、上下方向の変位ΔＶを生じてしまう。上下方向の変位ΔＶは基準面の高さ誤差になるが、値も小さく容易に補正ができ問題は大きくない。しかし、水平方向の変位ΔＨは誤差も大きく、設置した基準点上から大きくズレてしまう問題があった。又、照射するレーザ光線を利用して距離を測定する場合、測定値を利用する場合に問題があった。
【００１１】
本発明は斯かる実情に鑑み、傾斜設定をした場合に、水平方向、鉛直方向の誤差が少ない回転レーザ装置を提供しようとするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、レーザ光線を射出する発光部と、該発光部を収納するケーシングと、前記発光部に回転自在に設けられ前記レーザ光線を回転照射し基準面を形成する回動部と、前記発光部がリンクを介して前記ケーシングに支持され、前記リンクは発光部枢着側が前記回動部に向って倒れる様に傾斜して設けられ、前記発光部は前記回動部を略中心として揺動自在である回転レーザ装置に係り、又前記発光部は揺動ベースを介して前記ケーシングに支持され、前記発光部は前記回動部を略中心として第１の方向に揺動する様、台形形状に配設された２組のリンクにより前記揺動ベースに支持され、該揺動ベースは前記発光部が前記回動部を略中心として前記揺動ベースとは直角方向の第２の揺動方向に揺動する様台形形状に配設された他の２組のリンクにより前記ケーシングに支持された回転レーザ装置に係り、又前記発光部が、前記回動部に向って倒れる様に傾斜して設けられた４本のリンクを介して前記ケーシングに支持され、該４本のリンクはピボットジョイントにより枢着されている回転レーザ装置に係り、更に又前記発光部に第１揺動ピンが突設され、前記揺動ベースに第２揺動ピンが突設され、前記第１揺動ピンに連結し該第１揺動ピンを第１の揺動方向に変位させる第１傾斜設定部と、前記第２揺動ピンに連結し該第２揺動ピンを第２の揺動方向に変位させる第２傾斜設定部を設けた回転レーザ装置に係るものであり、発光部を傾斜させた場合、所定の範囲では回動部の中心は殆ど変位せず、傾斜設定部により発光部を所定の傾斜に設定した場合に、前記回動部の位置が殆どずれないので、目標に対して位置の補正等する必要がない。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態を説明する。
【００１４】
尚、図１、図２中、図６中で示したものと同様のものには同符号を付しその説明を省略する。
【００１５】
ケーシング１５の内面に棚片２５が水平に突設され、該棚片２５にＸ方向リンク２６を介して揺動ベース２７がＸ方向に揺動自在に設けられている。前記揺動ベース２７は凹字形状をしており、前記Ｘ方向リンク２６の上端が揺動ベース２７に枢着され、前記Ｘ方向リンク２６の下端が前記棚片２５に枢着されている。前記Ｘ方向リンク２６は図１中左右対称的に等脚台形状に配設された２組の平行リンクから構成され、前記揺動ベース２７が水平な状態で各組毎の２本のリンクの４の枢着点を含む平面は前記発光部２の中心、即ちペンタプリズム１３の中心で交差する。
【００１６】
又、前記揺動ベース２７にＹ方向リンク２８を介して発光部２がＹ方向に揺動自在に設けられている。前記Ｙ方向リンク２８は図２中左右対称的に等脚台形状に配設された２組の平行リンクから構成され、前記発光部２が水平な状態で各組毎の２本のリンクの４の枢着点を含む平面は前記ペンタプリズム１３の中心（ペンタプリズム内でレーザ光線が交差する点）で交差する。
【００１７】
前記発光部２の上端には前記回動部３が軸受２９を介してレーザ光線光軸を中心に回転自在に設けられ、該回動部３の頂部には前記ペンタプリズム１３が設けられている。
【００１８】
前記揺動ベース２７の下面、前記発光部２の光軸延長上にＸ揺動ピン３１が突設され、該Ｘ揺動ピン３１は後述するＸ方向傾斜設定部３２と連結している。該Ｘ方向傾斜設定部３２は前記ケーシング１５の底面に設けられている。
【００１９】
Ｘ方向傾斜設定部３２を説明する。
【００２０】
前記ケーシング１５の底面に固着されたブラケット３３に、Ｘスクリューロッド３４が回転自在に設けられると共にＸ傾斜設定モータ３５が取付けられている。該Ｘ傾斜設定モータ３５の出力軸に駆動ギア３６が嵌着され、前記Ｘスクリューロッド３４に被動ギア３７が嵌着され、前記駆動ギア３６と被動ギア３７が噛合している。前記Ｘスクリューロッド３４の軸心はＸ方向に延び前記揺動ベース２７の揺動方向と一致している。前記Ｘスクリューロッド３４にＸスライドナット３８が螺合し、該Ｘスライドナット３８に突設されたＸ連結ピン３９が前記Ｘ揺動ピン３１と係合している。前記揺動ベース２７と前記ケーシング１５間に引張りバネ４１が張設される。該引張りバネ４１の力の作用方向は図１中右下方向、前記Ｘ揺動ピン３１が前記Ｘ連結ピン３９に当接する方向で且前記Ｘ方向リンク２６の枢着点のガタツキを抑止する方向となっている。
【００２１】
前記揺動ベース２７にはＹ方向傾斜設定部４２が設けられる。
【００２２】
該揺動ベース２７にはブラケット４３，４４が突設され、該ブラケット４３，４４の間に、Ｙ方向に延びる軸心を有するＹスクリューロッド４５が回転自在に設けられ、前記ブラケット４３にはＹ傾斜設定モータ４６が設けられている。前記Ｙスクリューロッド４５には被動ギア４７が嵌着され、前記Ｙ傾斜設定モータ４６の出力軸には駆動ギア４８が嵌着され、該駆動ギア４８と前記被動ギア４７とが噛合している。
【００２３】
前記発光部２の下面には前記回動部３の光軸延長上にＹ揺動ピン５１が突設される。前記Ｙスクリューロッド４５にはＹスライドナット５２が螺合し、該Ｙスライドナット５２に突設されたＹ連結ピン５３が前記Ｙ揺動ピン５１と係合する。前記発光部２と前記ケーシング１５との間には引張りバネ５４が張設される。該引張りバネ５４の力の作用方向は図２中右下方向、前記Ｙ揺動ピン５１が前記Ｙ連結ピン５３に当接する方向で且前記Ｙ方向リンク２８の枢着点のガタツキを抑止する方向となっている。
【００２４】
而して、前記Ｘ傾斜設定モータ３５を駆動して、前記駆動ギア３６、被動ギア３７を介して前記Ｘスクリューロッド３４を回転し、前記Ｘスライドナット３８をスライドさせることで、前記揺動ベース２７は前記ペンタプリズム１３の中心を略中心として揺動し、前記Ｙ傾斜設定モータ４６を駆動して、前記駆動ギア４８、被動ギア４７を介して前記Ｙスクリューロッド４５を回転し、Ｙスライドナット５２をスライドさせることで前記発光部２は前記ペンタプリズム１３の中心を略中心として揺動する。
【００２５】
以下図３を参照して作動を説明する。
【００２６】
基準面の傾斜設定を行う場合、例えばＹ方向の傾斜設定を行う場合は、図示しない制御部により前記Ｙ傾斜設定モータ４６を駆動してＹスクリューロッド４５を所要の方向に回転させ、Ｙスライドナット５２を移動させ、前記引張りバネ５４に抗して前記Ｙ揺動ピン５１に水平方向の変位を与える。例えば、前記Ｙ揺動ピン５１を前記図２中左方に変位させると、前記左側のＹ方向リンク２８は反時計方向に回転し上端側の枢着点は上方に変位すると共に左方に変位する。又、右側の前記Ｙ方向リンク２８は反時計方向に回転して上端側の枢着点は下方に変位すると共に左方に変位する。従って、前記発光部２は前記Ｙスライドナット５２の移動量に応じて傾斜する。発光部２の傾斜量は前記傾斜センサ２２，２３により検出され、検出結果は制御部にフィードバックされ、前記Ｙ傾斜設定モータ４６の駆動が制御され、傾斜は設定入力した値となる。
【００２７】
Ｘ方向の傾斜設定については、上記Ｙ方向と同様であるので説明は省略する。
【００２８】
前記傾斜設定作動に於いて、図３に見られる様に、傾斜角があまり大きくない範囲（実際の傾斜設定範囲）では、前記ペンタプリズム１３の中心は殆ど変位することがない。従って、実際の使用の範囲で傾斜設定を行った場合に、前記ペンタプリズム１３の位置ずれは実用上問題とならない。特に、図４（Ａ）、図４（Ｂ）に見られる如く水平方向の変位は極めて少なく、レーザ光線による距離測定等、精度の向上、測定の信頼性等が向上する。又、上下方向の変位は若干生じるが上下方向の変位は目視、或は受光側の機器により判断でき補正が可能であるので、支障を生ずる様なことはない。
【００２９】
尚、上記実施の形態ではＸ方向に揺動可能な揺動ベース２７に更に発光部２をＹ方向に揺動可能に設けたが、発光部２をＸ、Ｙの２方向に自在に揺動可能に支持してもよい。又、前記Ｙ揺動ピン５１、Ｘ揺動ピン３１は発光部２の光軸延長としたが、揺動可能に変位を伝達できれば任意の位置でもよいことは言う迄もない。又、リンクの交差点を変えることにより所定のΔＨ、ΔＶの移動をさせることもできる。
【００３０】
図５に於いて他の実施の形態について略述する。
【００３１】
４本のリンク５５の上端を発光部２にピボットジョイントし、該リンク５５が自在な方向に傾動可能に枢着する。又、上端の枢着点は直角４辺形の４の頂点に位置する様に決定する。更に前記リンク５５の下端をケーシング１５にピボットジョイントし、リンク５５が自在な方向に傾動可能に枢着する。下端の枢着点は前記直角４辺形より大きい４辺の４の頂点に位置する様に決定し、前記リンク５５の延長は前記ペンタプリズム１３の中心で交差する様にする。而して、前記発光部２が鉛直な状態では前記リンク５５は直角四角錐台の脚辺に相当する。而して、前記発光部２の下面に突設した前記Ｘ揺動ピン３１を所要の方向に変位することで、前記発光部２を所要の方向に傾斜させることができる。
【００３２】
【発明の効果】
以上述べた如く本発明によれば、傾斜設定した場合にペンタプリズムの中心は殆ど変位することがなく、又基準点との補正をする必要がなく、誤差の発生が抑止され、精度の向上、作業性の向上が図れる等種々の優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す正断面図である。
【図２】同前実施の形態を示し、下部を省略した側断面図である。
【図３】本発明の実施の形態の作動説明図である。
【図４】（Ａ）（Ｂ）は同前実施の形態の作動説明図である。
【図５】本発明の他の実施の形態を示す骨子図である。
【図６】従来例の要部を示す断面図である。
【図７】（Ａ）（Ｂ）は従来例の作動説明図である。
【符号の説明】
１          回転レーザ装置
２          発光部
３          回動部
９          走査モータ
２２        傾斜センサ
２３        傾斜センサ
２６        Ｘ方向リンク
２７        揺動ベース
２８        Ｙ方向リンク
３１        Ｘ揺動ピン
３２        Ｘ方向傾斜設定部
３４        Ｘスクリューロッド
３５        Ｘ傾斜設定モータ
３８        Ｘスライドナット
３９        Ｘ連結ピン
４２        Ｙ方向傾斜設定部
４５        Ｙスクリューロッド
４６        Ｙ傾斜設定モータ
５１        Ｙ揺動ピン
５２        Ｙスライドナット
５３        Ｙ連結ピン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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