JP4259991B2 - 墨出し装置 - Google Patents

Description

本発明は、建築作業現場などで使用される、レーザービーム投射器を利用した墨出し装置に関するものである。

この種の墨出し装置には、その設置床面の傾斜に関係なくレーザービーム投射器が鉛直姿勢（水平姿勢）に保持された状態で使用できるように、各種のレベル出し機構が採用されている。例えば、特許文献１に示される墨出し装置は、ジャイロ機構を利用してレーザービーム投射器を吊り下げ、重力によってレーザービーム投射器が鉛直姿勢に保持されるように構成したものである。又、特許文献を開示することはできないが、特許文献１に示される墨出し装置を更に改善したものとして、１点を支点に任意の方向に首振り運動可能な可動台にレーザービーム投射器を支持させ、この可動台から互いに直交するＸＹ２方向に被動ピンを突設させ、これら各被動ピンを上下から挟持して昇降する昇降体を介して前記可動台をＸＹ２方向にそれぞれ各別に傾動させる２つの可動台姿勢制御装置が設けられた墨出し装置も考えられた。この姿勢制御装置利用の墨出し装置は、前記可動台のＸＹ２方向それぞれの姿勢のずれを電子式水準器などの適当なセンサーによって検出し、この検出情報に基づいて前記２つの可動台姿勢制御装置を自動運転させることにより、前記可動台のＸＹ２方向それぞれの姿勢のずれを自動的に矯正し、レーザービーム投射器を所期の鉛直姿勢（水平姿勢）に保持させようとするものである。
実用新案登録第３０８５４９６号公報

特許文献１に記載された墨出し装置に対して、上記の姿勢制御装置利用の墨出し装置は、レーザービーム投射器の姿勢を強制的且つ自動的に矯正させることができ、高精度の墨出しが可能なものであるが、実用面では次のような問題点があった。即ち、レーザービーム投射器を支持する可動台と各姿勢制御装置とが可動台側の被動ピンと姿勢制御装置側の二股状の昇降体とでつながった構成であるから、この墨出し装置が建築作業現場で取り扱われるとき、或いは輸送中などに受ける不測な衝撃、例えば不注意で倒したときなどに墨出し装置に作用する衝撃は、可動台側の被動ピンと姿勢制御装置側の二股状の昇降体との嵌合部に集中し、強度的に弱い二股状の昇降体が破損する恐れがあった。

本発明は上記のような従来の問題点を解消し得る墨出し装置を提供することを目的とするものであって、その手段を後述する実施形態の参照符号を付して示すと、基台３に対し１点を支点に任意の方向に首振り運動可能に支持された可動台９にレーザービーム投射器１４，１５が支持されると共に、当該可動台９から互いに直交するＸＹ２方向に被動ピン２２Ａ，２２Ｂが突設され、これら各被動ピン２２Ａ，２２Ｂを上下から挟持して昇降する昇降体２６を介して前記可動台９をＸＹ２方向にそれぞれ各別に傾動させる２つの可動台姿勢制御装置２１Ａ，２１Ｂが設けられた墨出し装置において、前記被動ピン２２Ａ，２２Ｂに、少なくとも上下方向に弾性変位可能な緩衝作用部３５が設けられた構成となっている。

上記構成の本発明を実施するについて、具体的には請求項２に記載の構成のように、前記被動ピン２２Ａ，２２Ｂを、前記昇降体２６に挟持される先端部材３６と前記可動台９への取付部材３７、及びこの両者を連結するコイルスプリング３８から構成することができる。この場合、請求項３に記載のように、前記コイルスプリング３８には、前記先端部材３６と取付部材３７とを互いに軸方向に圧接させる方向に初期圧縮応力を与えておくのが望ましい。

又、請求項４に記載のように、前記被動ピン２２Ａ，２２Ｂを、前記昇降体２６に挟持されるピン本体４４と前記可動台９への取付部材４５、及び弾性リング４６から構成し、前記取付部材４５には、ピン本体４４の基部側が上下動可能に嵌合する凹溝部４７を設け、前記凹溝部４７に嵌合する状態のピン本体４４の基部と取付部材４５とにわたって前記弾性リング４６を外嵌させて両者を一体化することができる。

上記構成の本発明に係る墨出し装置によれば、レーザービーム投射器を支持する可動台と各姿勢制御装置とをつなぐ各被動ピンに設けられた少なくとも上下方向に弾性変位可能な緩衝作用部が、この墨出し装置に不測に作用する衝撃を吸収することになり、当該被動ピンを上下から挟持する昇降体を破損させてしまったり、当該昇降体を昇降駆動する駆動系に無理な応力が作用して変形し、円滑で高精度の昇降駆動が行えなくなるような不都合が生じるのを解消できる。尚、緩衝作用部が上下方向にのみ弾性変位可能なものであっても、水平横方向に関しては、被動ピンを昇降駆動する昇降体が当該被動ピンを上下から挟持するものであって、この両者間において或る程度の水平横方向の相対移動が可能であるから、実用上問題はない。

尚、本発明は、例えば被動ピンの昇降体に挟持される先端部領域を比較的硬度のあるゴム製の柱状部材で構成する方法や、可動台への取付部材と昇降体に挟持される先端部材との間を比較的硬度のあるゴム製の柱状部材で連結一体化する方法などでも実施することができるが、請求項２に記載の構成によれば、必要十分な強度を被動ピンに有せしめながら、当該被動ピンの周囲３６０度何れの方向に対しても緩衝作用を持たせることができ、所期の目的をより一層確実に達成させることができる。この場合、請求項３に記載の構成によれば、被動ピンに必要な剛性を容易に与えることができる。

又、請求項４に記載の構成によれば、弾性リングを利用して安価に実施することができ、しかも当該弾性リングの交換が容易であるから、弾性リングの経年劣化などが懸念される状況に至ったときには簡単容易に当該弾性リングを交換し、長期間にわたって所期の緩衝作用効果を維持させることができる。

以下に本発明の具体的実施例を添付図に基づいて説明すると、図１〜図３において、１は複数本の設置用脚２を備えた筐体であり、この筐体１内に基台３が支持されている。当該基台３は、筐体１内の底部上に直接支持される第一基台４、この第一基台４上に複数本の支持柱体５を介して支持される第二基台６、及びこの第二基台６上に複数本の支持柱体７を介して支持される第三基台８から構成されている。９は第三基台８上に自在支持手段１０を介して支持された可動台であって、この可動台９上に複数本の支持柱体１１を介してレーザービーム投射器ユニット１２が支持されている。

レーザービーム投射器ユニット１２は、本体１３の周囲に配設されて筐体１に設けられた投射窓からレーザービームを投射する垂直方向墨出し用レーザービーム投射器１４と水平方向墨出し用レーザービーム投射器１５とを備えたものであるが、何れか一方のレーザービーム投射器のみを備えたものであっても良い。又、一般的には、垂直方向墨出し用レーザービーム投射器１４と水平方向墨出し用レーザービーム投射器１５とをそれぞれ９０度間隔で４台ずつ配設することができる。

可動台９を支持する自在支持手段１０は、第三基台８上に垂直に貫通するボルト１６によって据え付けられた球体１７と、この球体１７の上半部に嵌合するように可動台９の下側面に形成された円錐状凹部１８と、前記ボルト１６の上端部と可動台９の上面との間で当該ボルト１６に遊嵌されて可動台９を球体１７側へ押圧する円錐形のコイルスプリング（又はコーン形皿ばね）１９とから構成され、可動台９は、球体１７の中心１点を支点にして任意の方向に首振り運動可能に支持される。

可動台９には姿勢検出用センサーである電子式水準器２０が取り付けられている。この図示例における電子式水準器２０は、一部が第三基台８を上下に貫通する複数本の支持柱体２１を介して第三基台８より下側で第二基台６を貫通する高さに吊り下げられている。而して、当該電子式水準器２０の検出情報に基づいて可動台９の姿勢を自動制御する２つの可動台姿勢制御装置２１Ａ，２１Ｂが併設されている。各可動台姿勢制御装置２１Ａ，２１Ｂは、図２に示すように、可動台９の揺動運動中心である球体１７の中心を通る垂直線に対し、互いに直角を成すＸＹ２方向に突出するように可動台９の２側面から突設された被動ピン２２Ａ，２２Ｂを介して可動台９をそれぞれ球体１７の中心を支点に上下方向に傾動させるものであって、第二基台６から突設された垂直板材２３に支持されている。

各可動台姿勢制御装置２１Ａ，２１Ｂは同一構造のもので、その具体構造について説明すると、それぞれ被動ピン２２Ａ，２２Ｂの先端部の横側方に位置するように、第二基台６側の垂直板材２３に取り付けられたコ形フレーム２４の上下両側板間に垂直向きに自転可能に支承された螺軸２５が設けられ、当該螺軸２５に螺嵌する昇降体２６に、水平横向きに突出して被動ピン２２Ａ，２２Ｂの先端部を上下から挟持する二股部２６ａが設けられている。２７は昇降体２６の回り止め昇降ガイドであって、コ形フレーム２４の垂直板部に取り付けられ、昇降体２６の横向き突出板部２６ｂが遊嵌する平面形状コ形のものである。螺軸２６は、コ形フレーム２４の下側板の下側に取り付けられたモーター２８と、当該下側板２４ｂの上側に配設された減速用歯車列２９を介して連動連結されている。従って、モーター２８により減速用歯車列２９を介して螺軸２５を正逆回転駆動することにより、昇降体２６を、その二股部２６ａが被動ピン２２Ａ，２２Ｂの先端部を挟持する向きを維持させながら昇降させることができる。

上記構成の墨出し装置は、設置用脚２を利用してほぼ水平な床面上に設置して使用するものであり、この設置状態において電子式水準器２０と各可動台姿勢制御装置２１Ａ，２１Ｂ、及び図示省略している制御回路などの電源を投入すると、電子式水準器２０が可動台９の水平度を自動的に検出し、この電子式水準器２０からの検出情報に基づいて可動台９の２次元平面のＸ方向の傾きとＹ方向の傾きが演算され、この演算結果に基づいて可動台姿勢制御装置２１Ａ，２１Ｂの両方又は何れか一方に対して駆動指令が出力され、この駆動指令を受けた可動台姿勢制御装置２１Ａ，２１Ｂは、モーター２８が稼働して螺軸２５が正転又は逆転駆動され、昇降体２６が所定量だけ上昇又は下降せしめられる。即ち、可動台９のＸ方向（被動ピン２２Ａの長さ方向）の傾きの矯正は、被動ピン２２Ａに対応した可動台姿勢制御装置２１Ａの昇降体２６を昇降させ、可動台９を球体１７の中心の周りに上方へ又は下方へ傾動させることにより行われ、可動台９のＹ方向（被動ピン２２Ｂの長さ方向）の傾きの矯正は、被動ピン２２Ｂに対応した可動台姿勢制御装置２１Ｂの昇降体２６を昇降させ、可動台９を球体１７の中心の周りに上方へ又は下方へ傾動させることにより行われる。

尚、各被動ピン２２Ａ，２２Ｂに対して各可動台姿勢制御装置２１Ａ，２１Ｂの昇降体２６の二股部２６ａが、球体１７を中心とする周方向の同一向きで水平向きに嵌合しているだけであるから、当該被動ピン２２Ａ，２２Ｂが昇降体２６の二股部２６ａから離脱する方向に可動台９が球体１７を中心に水平方向に回転することができる。これを防止するために、図２に示すように、可動台９が球体１７を中心に水平方向に回転するのを防止する可動台回転防止手段３０を併設することができる。図示の可動台回転防止手段３０は、可動台９の側辺に形成した切込み凹部３１内に遊嵌するように第三基台８からストッパーピン３２を突設し、被動ピン２２Ａ，２２Ｂが昇降体２６の二股部２６ａから離脱する方向とは逆方向に可動台９を付勢するスプリング３３を併設し、このスプリング３３の付勢力でストッパーピン３２を切込み凹部３１の一側辺に当接させることにより、被動ピン２２Ａ，２２Ｂが昇降体２６の二股部２６ａ内の定位置に位置するように可動台９を保持させるものである。尚、スプリング３３は、基台３の任意の位置に付設した係止ピン３４と可動台９との間に張設される。

上記のＸＹ２方向の可動台姿勢制御装置２１Ａ，２１Ｂの働きにより、可動台９上に支持されているレーザービーム投射器ユニット１２が、この墨出し装置の設置床面の傾きに関係なく所期通り水平に保持され、各レーザービーム投射器１４，１５による墨出し作業を高精度に行わせることができる。

本発明は、以上のように構成され且つ使用されるる墨出し装置の被動ピン２２Ａ，２２Ｂに、少なくとも上下方向に弾性変位可能な緩衝作用部３５を設けるものである。図１、図２及び図４に示す実施形態では、前記被動ピン２２Ａ，２２Ｂは、昇降体２６の二股部２６ａに挟持される先端部材３６と可動台９への取付部材３７、及びこの両者３６，３７を連結するコイルスプリング３８から構成されている。更に詳述すると、先端部材３６と取付部材３７とには、その外周面にコイルスプリング３８の線材が嵌合する螺旋状の凹溝３６ａ，３７ａが設けられると共に、先端部材３６の内端からは、先端に係合孔３９が同心状に形成された小径突出軸部４０が一体に突設され、取付部材３７の内端からは、先端に前記係合孔３９に自動調心状態に嵌合する裁頭円錐形の凸部４１が同心状に突設された小径突出軸部４２が一体に突設されると共に、外端には可動台９のねじ孔に螺嵌結合される取付用ねじ軸部４３が突設されている。

而して、先端部材３６側の係合孔３９に取付部材３７側の凸部４１が嵌合した状態で先端部材３６側の小径突出軸部４０の端面と取付部材３７側の小径突出軸部４２の端面とが互いに面接触状態で当接したとき、先端部材３６と取付部材３７とが同心一直線状になり、そして両者が軸心に対し直交する方向に相対移動することは係合孔３９の開口部周縁と凸部４１と大径基部との当接により阻止されるように構成されている。そしてこの状態での先端部材３６の外端と取付部材３７の外端との間の距離よりも全長が短いコイルスプリング３８が使用されている。

従って、コイルスプリング３８の一端側に先端部材３６の螺旋状凹溝３６ａが形成された部分の全長を螺嵌させた後、当該コイルスプリング３８の他端側に取付部材３７の螺旋状凹溝３７ａを螺嵌させてゆくと、当該コイルスプリング３８の長さ方向中間領域が弾性に抗して次第に軸方向に引き延ばされ、取付部材３７の螺旋状凹溝３７ａが形成された部分の全長がコイルスプリング３８に螺嵌し終わったとき、図４Ｂに示すように、コイルスプリング３８の長さ方向中間領域が弾性に抗して軸方向に引き延ばされた状態となり、当該コイルスプリング３８には、先端部材３６と取付部材３７とを互いに軸方向に圧接させる方向の初期圧縮応力が与えられた状態になる。これによって被動ピン２２Ａ，２２Ｂには必要な剛性を与えることができる。

この実施形態では、コイルスプリング３８によって緩衝作用部３５が構成されており、可動台９の被動ピン２２Ａ，２２Ｂが取り付けられた箇所と昇降体２６との間にこれら両者を相対移動させるような外力が作用したとき、取付部材３７に対し先端部材３６がコイルスプリング３８の弾性変形を伴って首振り運動することになる。即ち、先端部材３６と取付部材３７との間にコイルスプリング３８の初期圧縮応力に打ち勝つ曲げ力が作用したときは、図４Ｃに示すように、コイルスプリング３８の長さ方向中間領域が初期圧縮応力に抗して曲げ変形を起こし、当該曲げ力に起因する衝撃を緩和させることができる。作用していた曲げ力が解消すると、コイルスプリング３８の初期圧縮応力によって先端部材３６と取付部材３７とは元の直線状態に復帰するが、このとき係合孔３９に対し裁頭円錐形の凸部４１が自動調心作用を伴いながら嵌合するので、先端部材３６と取付部材３７とは確実に同心一直線状に保持される。

又、図５に示す実施形態における被動ピン２２Ａ，２２Ｂは、先端部が昇降体２６の二股部２６ａに挟持されるピン本体４４と可動台９への取付部材４５、及び２本の弾性リング４６から構成されている。而して、取付部材４５には、ピン本体４４の基部側（昇降体２６の二股部２６ａに挟持される側とは反対側）が上下動可能に嵌合する下側開放の凹溝部４７が設けられ、この凹溝部４７に下から嵌合する状態のピン本体４４の基部と取付部材４５とにわたって前記弾性リング４６を外嵌させ、この弾性リング４６の弾性締結力で両者を一体化している。尚、取付部材４５には可動台９のねじ孔に螺嵌結合される取付用ねじ軸部４８が突設されている。又、弾性リング４６の位置を決めるために、ピン本体４４の基部と取付部材４５の円弧形外周面とには、軸心方向適当間隔を隔てて弾性リング４６の内周部が嵌合する凹溝４４ａ，４５ａを形成している。更に、取付部材４５に対してピン本体４４が弾性リング４６の弾性締結力に抗して上下方向に相対運動するとき、取付部材４５に対してピン本体４４が軸心方向外方へ移動するのを実質的に無くすために、ピン本体４４の内端面の中心が点接触する部分球面状突起４９を取付部材４５側に設けることができる。

上記の図５に示す実施形態では、凹溝部４７に対して上下動可能に嵌合するピン本体４４の基部と弾性リング４６とによって緩衝作用部３５が構成されており、可動台９の被動ピン２２Ａ，２２Ｂが取り付けられた箇所と昇降体２６との間にこれら両者を上下方向に相対移動させるような外力が作用したとき、取付部材４５に対してピン本体４４が弾性リング４６の弾性締結力に抗して上下方向に相対運動することにより、当該外力に起因する衝撃を緩和させることができる。尚、弾性リング４６を２本使用した実施形態を示したが、その本数が限定されるものではなく、巾広の１本の弾性リングを使用して構成することもできる。

墨出し装置内部の主要部分の構成を示す一部縦断側面図である。 墨出し装置内部の主要部分の構成を示す平面図である。 可動台側の被動ピンと可動台姿勢制御装置側の昇降体とを示す正面図である。 本発明の第一実施形態を示す要部の一部縦断側面図である。 Ａ図は本発明の第二実施形態を示す要部の、Ｂ図はその正面図である。

符号の説明

１ 筐体
３ 基台
９ 可動台
１０ 自在支持手段
１２ レーザービーム投射器ユニット
１４，１５ 墨出し用レーザービーム投射器
２０ 電子式水準器
２１Ａ，２１Ｂ 可動台姿勢制御装置
２２Ａ，２２Ｂ 被動ピン
２５ 螺軸
２６ 昇降体
２６ａ 二股部
２７ 昇降体回り止め昇降ガイド
２８ モーター
２９ 減速用歯車列
３２ ストッパーピン
３３ スプリング
３４ 係止ピン
３５ 緩衝作用部
３６ 先端部材
３７，４５ 取付部材
３８ コイルスプリング
３９ 係合孔
４０，４２ 小径突出軸部
４１ 凸部
４３，４８ 取付用ねじ軸部
４４ ピン本体
４４ａ，４５ａ 凹溝
４６ 弾性リング
４７ 凹溝部
４９ 部分球面状突起

Claims (4)

1. 基台に対し１点を支点に任意の方向に首振り運動可能に支持された可動台にレーザービーム投射器が支持されると共に、当該可動台から互いに直交するＸＹ２方向に被動ピンが突設され、これら各被動ピンを上下から挟持して昇降する昇降体を介して前記可動台をＸＹ２方向にそれぞれ各別に傾動させる２つの可動台姿勢制御装置が設けられた墨出し装置において、前記被動ピンに、少なくとも上下方向に弾性変位可能な緩衝作用部が設けられている、墨出し装置。
2. 前記被動ピンが、前記昇降体に挟持される先端部材と前記可動台への取付部材、及びこの両者を連結するコイルスプリングから構成されている、請求項１に記載の墨出し装置。
3. 前記コイルスプリングには、前記先端部材と取付部材とを互いに軸方向に圧接させる方向に初期圧縮応力が与えられている、請求項２に記載の墨出し装置。
4. 前記被動ピンが、前記昇降体に挟持されるピン本体と前記可動台への取付部材、及び弾性リングから構成され、前記取付部材には、ピン本体の基部側が上下動可能に嵌合する凹溝部が設けられ、前記弾性リングは、前記凹溝部に嵌合する状態のピン本体基部と取付部材とにわたって外嵌されて両者を一体化している、請求項１に記載の墨出し装置。
   

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