JP2008107130A - レーザー墨出し器用レーザーヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】天井での大矩を出すことが出来、しかもレーザーライン上に現われるレーザーポイント、壁面における作業者の目の高さ付近に現すようにするためのレーザー墨出し器を提供する。
【解決手段】半導体レーザー１４からのレーザー光を通過させて対象物にレーザーラインを照射するためのロッドレンズ２０と、そのロッドレンズ２０に隣接して設けられるもので半導体レーザー１４からのレーザー光を対象物にレーザーポイントを照射するための空間２６とを有するレーザーヘッド４０において、レーザーポイント４４を照射するためのレーザー光の進行方向を変えるためのミラー４２を空間２６に備える。これによって、対象物の所望の高さにレーザーポイント４４を照射することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、レーザーラインとレーザーポイントとを照射するレーザー墨出し器用レーザーヘッドに関する。

従来から、家屋等の建設作業の際に、壁面や天井等にレーザー光による水平方向のレーザーラインや垂直方向のレーザーラインを投射するレーザー墨出し器が使用されている。そのレーザー墨出し器は、屋内外の所定位置に設置し、レーザーラインを壁面等に照射し、そのレーザーラインに基づいて壁面等に目印としての墨付けを行うものである。

レーザー墨出し器の設置位置から、レーザーラインを照射する壁面までの距離が短い場合には、壁面に照射されたレーザーラインが確実に目視できるので、壁面への墨付け作業を容易に行うことができる。しかし、レーザー墨出し器の設置位置からの距離が例えば１０メートル以上離れた明るい壁面では、そこに照射されたレーザーラインが目視できなくなる。このため、光を集中させたレーザーポイントをレーザーライン上の１箇所に照射させる発明が、本件出願人によって出願されている（特許文献１）。光を集中させたレーザーポイントをレーザーライン上の１箇所に照射させることで、レーザーラインが見えなくてもレーザーポイントが見えれば、そのレーザーポイントの位置をレーザーラインが通過していることが分かる。そのレーザーポイントの位置を頼りに、レーザーラインを検知するレーザー光受光器を使用すれば、レーザーラインの位置を容易に認識でき、壁面等に目印としての墨付けを行うことができる。

ここで、レーザーラインと共にレーザーポイントを壁面に照射する特許文献１の技術を図３に基づいて説明する。レーザー墨出し器１０には、水平方向用のレーザーヘッド１２や垂直方向用のレーザーヘッド１２が、必要に応じてそれぞれ１個から複数個取り付けられている。レーザーヘッド１２は、水平方向用のものも、垂直方向用のもの同じ構成である。レーザーヘッド１２は、光源としての半導体レーザー１４と、複数のレンズ１６ａ，１６ｂ，１６ｃから成るもので焦光させるためのレンズユニット１８と、半導体レーザー１４からのレーザー光を壁面等に直線状に照射するためのレーザーライン発生手段としてのロッドレンズ２０と、半導体レーザー１４やレンズユニット１８を保持するための第一ハウジング２２と、ロッドレンズ２０を保持するための第二ハウジング２４とから成る。

従来のレーザーヘッド１２では、半導体レーザー１４からレンズユニット１８を通過したレーザー光は、ロッドレンズ２０を通ってのみレーザーヘッド１２の外部に出て行き、対象物である壁面にレーザーラインを照射するものであった。レーザーラインの他にレーザーポイントを照射する特許文献１の技術は、第二ハウジング２４におけるロッドレンズ２０に隣接した位置に、レーザーポイント発生手段としてのスリットまたは空間２６を形成する（図３及び図４）。半導体レーザー１４からレンズユニット１８を通過したレーザー光は、ロッドレンズ２０と空間２６を通り、ロッドレンズ２０を通過して直線となるレーザーライン２８と、空間２６を通過して点となるレーザーポイント３０との２つとなる（図３）。レーザー墨出し器１０から壁面３２までの距離が長かったり、壁面３２付近が明るい場所であったりした場合には、直線のレーザーライン２８が壁面３２に映らない場合がある。そのようなレーザーライン２８が壁面３２に映らない場合であっても、光が集中するレーザーポイント３０は壁面３２に現わすことができる。

特開２０００−２８３５９

垂直方向のレーザー光を出すためのレーザーヘッド１２は、水平面から約３５度上方に向いた仰角でレーザー墨出し器１０に取付けられている。約３５度の仰角でレーザー墨出し器１０に取付けられたレーザーヘッド１２から照射されるレーザーライン２８は、約１４０度の広がり角度で、壁面と天井とに渡ってレーザーラインを照射する。

レーザー墨出し器１０には、一般に２個以上の垂直方向用のレーザーヘッド１２が取付けられている。レーザー墨出し器１０が２個の垂直方向用のレーザーヘッド１２を備える理由は、図５に示すように、例えば１個目の垂直方向用のレーザーヘッド１２(図５では図示せず）から正面壁面３２ａに第一レーザーライン２８ａを照射し、２個目の垂直方向用のレーザーヘッド１２から右壁面３２ｂに第二レーザーライン２８ｂを照射し、天井３４において第一レーザーライン２８ａと第二レーザーライン２８ｂとを交差させた交差点（大矩（おおがね））３６を出す必要があるためである。この大矩３６は、レーザー墨出し器１０の真上に位置する。また、大矩３６の位置での第一レーザーライン２８ａと第二レーザーライン２８ｂとの交差角度は直角となるよう、２個の垂直方向用のレーザーヘッド１２のレーザー墨出し器１０への取り付け位置を設定する。

前述したように垂直方向のレーザー光を出すためのレーザーヘッド１２は、約３５度の仰角でレーザー墨出し器１０に取付けられている。このため、図５において、レーザー墨出し器１０から正面壁面３２ａや右壁面３２ｂまでの距離が長くなった場合には、第一レーザーライン２８ａ上に形成されるレーザーポイント３０は、正面壁面３２ａの上方か天井３４に現われてしまう。同様に、第二レーザーライン２８ｂ上に形成されるレーザーポイント３０は、右壁面３２ｂの上方か天井に現われてしまう。壁面３２ａ，３２ｂの上方や天井３４にレーザーポイント３０が現われるとなると、レーザーポイント３０の位置が探しにくく、その上、レーザー受光器を用いてレーザーライン２８ａ，２８ｂを探す作業がやりにくく、かつ壁面３２ａ，３２ｂに目印としての墨付けを行う作業が困難であるという不具合がある。

正面壁面３２ａや右壁面３２ｂに現わすレーザーポイント３０の位置を下方に下げることができれば、レーザーライン２８ａ，２８ｂを探す作業や壁面３２ａ，３２ｂへの墨付け作業がやり易くなる。そこで、レーザーポイント３０の位置を下方に下げるために、垂直方向のレーザー光を出すレーザーヘッド１２の仰角を３５度から例えば約８度程度に下げることが考えられる。しかし、レーザーヘッド１２の仰角を小さくすると、第一レーザーライン２８ａと第二レーザーライン２８ｂとが天井で交差する交差点（大矩）３６は、ラインが非常に暗くなり見えなくなる。

本発明は、天井での大矩を確実に出せるようにすると共に、レーザーライン上に現われるレーザーポイントを壁面における作業者の目の高さ付近に現わせるようにしたレーザー墨出し器を提供することを目的とするものである。本発明の他の目的は、レーザーポイントがレーザーライン上からずれた際に、レーザーポイントがレーザーライン上に合致させる調整を容易に出来るようにすることにある。

本発明に係るレーザー墨出し器レーザーヘッドは、レーザー墨出し器に備えるものであって、ハウジングと、光源と、レンズユニットと、前記光源から前記レンズユニットを通過したレーザー光を通過させて対象物にレーザーラインを照射させるためのレーザーライン発生手段と、前記レーザーライン発生手段に隣接して設けられるものであって前記光源から前記レンズユニットを通過したレーザー光を通過させて対象物にレーザーポイントを照射するためのレーザーポイント発生手段とを有するレーザーヘッドにおいて、前記レーザーポイント発生手段を通過するレーザー光の進行方向を変更させるための反射手段を前記ハウジングに取付けたことを特徴とするものである。本発明は、前記レーザーポイント発生手段を前記レーザーライン発生手段に隣接する前記ハウジングに形成する空間とし、その空間に前記反射手段を備えたことを特徴とするものである。本発明は、前記レーザーライン発生手段を前記ハウジングに変位自在に保持し、前記ハウジングに前記レーザーライン発生手段の位置を変位させるための２個の調整手段を取付けたことを特徴とするものである。本発明は、前記ハウジングに前記レーザーライン発生手段を前記ハウジングに変位自在に保持する保持手段を固定し、前記保持手段を外力によって変位する素材で形成したことを特徴とするものである。本発明は、前記ハウジングに雌螺子を形成し、前記調整手段を前記雌螺子と螺合する雄螺子としたことを特徴とするものである。

本発明では、垂直方向のレーザーヘッドにおいて、レーザーポイントを出すレーザー光の進行角度を反射手段によって変え、レーザーポイントを下方に下げるようにする。例えば、レーザー墨出し器から約１０メートル離れた壁面の所望の高さ(例えば１．５メートル程度の高さ)に、レーザーポイントを出すことが可能になる。これによって、壁面のほぼ目の高さにレーザーポイントを現わすことができ、レーザーポイントを容易に探すことができ、従来と比べて壁面への墨付け作業時間を大幅に短縮することができる。

反射手段によってレーザーポイントの方向を変えているので、レーザーポイントがレーザーラインからずれるおそれがあり、レーザーポイントをレーザーラインと合致させる調整が必要となる。そこで、反射手段をハウジングに固定し、ハウジングにレーザーライン発生手段を変位自在に保持し、２個の調整手段でハウジングに対するレーザーライン発生手段の位置や角度を微調整する。これによって、レーザーポイントをレーザーライン上に短時間で容易に合致させることができる。

次に、本発明を図面に基づいて説明する。図１は本発明に係るレーザー墨出し器用レーザーヘッドの断面図である。図1において図３と符号は同一部材を示す。本発明に係る垂直方向用のレーザーヘッド４０は、レーザー墨出し器１０に２個以上取り付けられている。なお、レーザー墨出し器１０に水平方向用のレーザーヘッドも取付けられているが、ここではその説明を省略する。レーザーヘッド４０は、光源としての半導体レーザー１４と、複数のレンズ１６ａ，１６ｂ，１６ｃから成るもので集光させるためのレンズユニット１８と、半導体レーザー１４からのレーザー光を壁面等に直線状に照射するためのレーザーライン発生手段としてのロッドレンズ２０と、半導体レーザー１４やレンズユニット１８を保持するための第一ハウジング２２と、ロッドレンズ２０を保持するための第二ハウジング２４と、第二ハウジング２４においてロッドレンズ２０に隣接して形成されるものであって半導体レーザー１４からのレーザー光を壁面等に点状に照射するためのレーザーポイント発生手段としてのスリットまたは空間２６とから成る。スリットまたは空間２６には、埃の進入を防ぐために、透明なガラスを備えたものであっても良い。以上までのレーザーヘッド４０の構成は、図３に示したレーザーヘッド１２の構成と同じである。

本発明のレーザーヘッド４０においては、空間２６を通過するレーザー光の角度を変えるための反射手段としてのミラー４２を空間２６に備える。ミラー４２は、法線に対する入射角と反射角が同角度であり、しかも入射角と反射角が９０度以下である。このミラー４２によってレーザーポイントを出すレーザー光の角度が変わり、角度を変えて壁面３２に照射されるレーザーポイント４４の高さを低くすることができる。

レーザー墨出し器５０から正面壁面３２ａや右壁面３２ｂまでの距離が長くなった場合でも、ミラー４２の位置や角度を調整することによって、図５に示すように、垂直方向の第一レーザーライン２８ａ上に形成されるレーザーポイント４４や、垂直直方向の第二レーザーライン２８ｂ上に形成されるレーザーポイント４４は、従来のレーザーヘッド１２で現わされるレーザーポイント３０より充分低く現わすことができる。ミラー４２の位置や角度を調整することで、レーザー墨出し器１０からの距離が約１０メートル(この距離は必要に応じて適宜設定できる）程度離れた正面壁面３２ａや右壁面３２ｂにおいて、作業者の目の高さ付近(約１．５メートルの高さ)に現わすことができる。このように、垂直直方向のレーザーライン上に形成されるレーザーポイント４４を壁面の目の高さに現すことが出来るので、レーザーラインが見えないとしても、レーザーポイント４４の位置を容易に探すことができ、レーザー受光器を用いてレーザーラインを見つけ出し、墨入れ作業を容易に行うことができる。

前述の説明では、壁面３２に照射されるレーザーポイント４４の反射角度を変える反射手段としてミラー４２を使用したが、反射手段としてミラー４２に代えてプリズムを使用しても良い。プリズムによる屈折を用いるとしても、垂直方向のレーザーライン２８上に形成されるレーザーポイント４４は、正面壁面３２ａや右壁面３２ｂにおいて作業者の目の高さ付近に現わすようにすることが可能になる。本発明では、反射手段にプリズムを含ませ、「光の反射」に「プリズムによる光の屈折」を含ませるものとする。

レーザーポイント４４を出すレーザー光は、本発明のレーザーヘッド４０においては途中でミラー４２によって進行方向が変えられる。このため、レーザーポイント４４はレーザーライン２８とは一致しなくなるおそれが出てくる。レーザーポイント４４がレーザーライン２８上に無い場合において、レーザー墨出し器１０から壁面３２までの距離が短いと、レーザーポイント４４はレーザーライン２８上にあるように見えるが、レーザー墨出し器１０から壁面３２までの距離が長くなると、レーザーポイント４４はレーザーライン２８上から明らかに外れてしまう。レーザーポイント４４がレーザーライン２８上に無い場合には、レーザー受光器を使用しても簡単にレーザーライン２８を見つけることが出来なくなる。

レーザーポイント４４を出すレーザー光の角度がミラー４２によって変わるため、第二ハウジング２４に対するミラー４２の取付け角度を調整し、その後、ミラー４２を接着剤で第二ハウジング２４に固定していた。しかし、ミラー４２を接着剤で第二ハウジング２４に固定する際にも、第二ハウジング２４に対するミラー４２の取付け角度が変化し、レーザーポイント４４がレーザーライン２８と一致しなくなる不具合が発生する。

この不具合を解消するため、ミラー４２の角度を調整するのではなく、第二ハウジング２４に対するロッドレンズ２０の角度を調整するようにした。図１及び図２に示すように、ロッドレンズ２０の長手方向の両端は、保持手段としての受け部材４６並びに押さえ部材４８で挟持する。保持手段としての受け部材４６並びに押さえ部材４８の少なくとも一方を外力によって変位する可撓性素材で形成する。第二ハウジング２４にロッドレンズ２０の側面に至る穴５０を２個形成し、その穴５０の内壁に雌螺子５２を形成する。その雌螺子５２に調整手段としての雄螺子５４を螺合させ、２個の雄螺子５４のうち少なくとも１つをロッドレンズ２０に接触押圧させて、第二ハウジング２４に対するロッドレンズ２０の角度を調整する。雄螺子５４の先端頂部を丸くした円錐形に形成することで、ロッドレンズ２０の角度の微調整が容易となり、かつロッドレンズ２０を傷つけないようにすることができる。

２個の雄螺子５４の進行軸方向（Ｙ）は互いに平行で、ロッドレンズ２０の軸方向（Ｚ）とはオフセットの状態となるように設定する。これによって、２個の雄螺子５４で第二ハウジング２４に対するロッドレンズ２０の位置や角度を微調整することができ、レーザーポイントとレーザーラインとを容易に合致させることができる。

本発明に係るレーザー墨出し器用レーザーヘッドの断面図である。 ロッドレンズの角度調整機構を示す斜視図である。 従来のレーザー墨出し器用レーザーヘッドの断面図である。 図３のＡ方向から見たロッドレンズと空間との位置関係を示す図である。 レーザー墨出し器によって照射されるレーザーラインとレーザーポイントを示す斜視図である。

符号の説明

１０ レーザー墨出し器
１４ 半導体レーザー
１８ レンズユニット
２０ ロッドレンズ
２２ 第一ハウジング
２４ 第二ハウジング
２６ 空間
２８ レーザーライン
２８ａ 第一レーザーライン
２８ｂ 第二レーザーライン
３２ 壁面
４０ レーザーヘッド
４２ ミラー
４４ レーザーポイント
４６ 支持部材
４８ 押さえ部材
５２ 雌螺子
５４ 雄螺子

Claims (5)

1. レーザー墨出し器に備えるものであって、ハウジングと、光源と、レンズユニットと、前記光源から前記レンズユニットを通過したレーザー光を通過させて対象物にレーザーラインを照射させるためのレーザーライン発生手段と、前記レーザーライン発生手段に隣接して設けられるものであって前記光源から前記レンズユニットを通過したレーザー光を通過させて対象物にレーザーポイントを照射するためのレーザーポイント発生手段とを有するレーザーヘッドにおいて、前記レーザーポイント発生手段を通過するレーザー光の進行方向を変更させるための反射手段を前記ハウジングに取付けたことを特徴とするレーザー墨出し器用レーザーヘッド。
2. 前記レーザーポイント発生手段を前記レーザーライン発生手段に隣接する前記ハウジングに形成する空間とし、その空間に前記反射手段を備えたことを特徴とする請求項１記載のレーザー墨出し器用レーザーヘッド。
3. 前記レーザーライン発生手段を前記ハウジングに変位自在に保持し、前記ハウジングに前記レーザーライン発生手段の位置を変位させるための２個の調整手段を取付けたことを特徴とする請求項１記載のレーザー墨出し器用レーザーヘッド。
4. 前記ハウジングに前記レーザーライン発生手段を前記ハウジングに変位自在に保持する保持手段を固定し、前記保持手段を外力によって変位する可撓性素材で形成したことを特徴とする請求項３記載のレーザー墨出し器用レーザーヘッド。
5. 前記ハウジングに雌螺子を形成し、前記調整手段を前記雌螺子と螺合する雄螺子としたことを特徴とする請求項３記載のレーザー墨出し器用レーザーヘッド。

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