專利名稱：激光墨線儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在建筑現(xiàn)場(chǎng)等對(duì)墻壁、頂棚、地面等投射對(duì)象 面投射打墨線用的激光線(以下稱為"亮線")的激光墨線儀，尤 其涉及將其光源單元保持裝置以能夠自由擺動(dòng)的方式支承的支承部 的結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
激光墨線儀是用準(zhǔn)直透鏡將從半導(dǎo)體激光器等激光光源射出的 發(fā)散光變?yōu)槠叫泄馐偈乖撈叫泄馐高^圓柱狀的棒透鏡從而只 向一個(gè)方向擴(kuò)散，并將該擴(kuò)散光投射到墻壁、頂棚、地面等投射對(duì) 象面上的設(shè)備。投射到投射對(duì)象面上的激光為鉛垂方向的亮線或水 平方向的亮線。激光墨線儀通過懸吊機(jī)構(gòu)以使得光源單元保持裝置 始終保持規(guī)定的姿勢(shì)的方式懸吊著。通過保持裝置一體地保持著半 導(dǎo)體激光器、準(zhǔn)直透鏡、棒透鏡等而成的光源單元組裝在上述光源 單元保持裝置上。由于光源單元保持裝置像上述那樣懸吊，所以上 述光源單元能夠始終保持著規(guī)定的姿勢(shì)，并且即使激光墨線儀主體 的設(shè)置姿勢(shì)傾斜，也能準(zhǔn)確地投射出鉛垂或水平的亮線。激光墨線
儀中也有具有如下功能的，即能夠在設(shè)置基準(zhǔn)點(diǎn)的正上方的頂棚 面上投射作為基準(zhǔn)的光點(diǎn)的鉛垂定點(diǎn)功能、或能夠向已設(shè)置的激光 墨線儀的正下方的地面投射光點(diǎn)的地面投射功能。
作為上述光源單元保持裝置的懸吊機(jī)構(gòu)，通常使用的是萬向接 頭機(jī)構(gòu)。萬向接頭機(jī)構(gòu)包括與激光墨線儀主體實(shí)質(zhì)上固定為一體 的萬向接頭框、設(shè)在萬向接頭框上的第一水平軸、以第一水平軸為 中心能夠自由擺動(dòng)地被支承的中間擺動(dòng)體、和在相對(duì)于上述第一水 平軸垂直的方向上設(shè)置在中間擺動(dòng)體上的第二水平軸。通過上述第二水平軸，光源單元保持裝置以該第二水平軸為中心以能夠自由擺 動(dòng)的方式懸吊著。
圖5表示以往已知的激光墨線儀的一個(gè)例子。在圖5中，符號(hào) 50表示激光墨線儀的基座。基座50組裝在激光墨線儀的罩內(nèi)，并且 具有三個(gè)支腳，這三個(gè)支腳用于調(diào)整三點(diǎn)的高度位置以成為大致水 平的姿勢(shì)，上述罩和三條支腳在圖中未示出。四根支柱52立在基座 50的上表面。萬向接頭框55由四根支柱52的上端部支承。萬向接 頭框55—體地具有長方形的窗框狀的主體部分和從該主體部分的四 角向外側(cè)伸出的腿部56，四個(gè)腿部56分別通過絕緣件54結(jié)合在上 述支柱52的上端部。
光源單元保持裝置80通過上述萬向接頭框55而能夠擺動(dòng)地懸 吊著。該懸吊結(jié)構(gòu)如下所述。中間擺動(dòng)體60夾置在萬向接頭框55 與光源單元保持裝置80之間，光源單元保持裝置80通過該夾置的 中間擺動(dòng)體60而懸吊著。中間擺動(dòng)體60是長方體，由其互相平行 的一對(duì)側(cè)面通過夾置的軸承支承著水平方向的第一軸62 (圖5中只 表示出了一側(cè)的軸)并使該第一軸62能夠以軸線為中心旋轉(zhuǎn)。由中 間擺動(dòng)體60的互相平行的另一對(duì)側(cè)面通過夾置的軸承支承著相對(duì)于 上述第一軸62的方向垂直的水平方向的第二軸(圖中未示出)并使 該第二軸能夠以軸線為中心旋轉(zhuǎn)。中間擺動(dòng)體6 0以留有富余空間的 方式插入到萬向接頭框55的窗孔中，并在萬向接頭框55的軸承孔 中插入成對(duì)的上述第一軸62,由此中間擺動(dòng)體60以能夠以第一軸 62為中心旋轉(zhuǎn)的方式被支承著。
光源單元保持裝置80以能夠擺動(dòng)的方式被上述第二軸支承。在 上述光源單元保持裝置80的上端有向兩側(cè)方伸出的結(jié)合部82,萬向 接頭保持裝置70的一對(duì)結(jié)合部76重疊在該結(jié)合部82上并用螺栓緊 固，由此，光源單元保持裝置80與萬向接頭保持裝置70連接成一 體。萬向接頭保持裝置70的下側(cè)的大致一半的部分形成為門形，并 且， 一對(duì)軸承從該門形的上端面兩側(cè)部朝上方一體地伸出，上述第 二軸插入到該軸承中，從而光源單元保持裝置80以能夠以上述第二軸為中心相對(duì)于中間擺動(dòng)體60擺動(dòng)的方式被支承。
如以上所說明的那樣，光源單元保持裝置80通過所夾置的中間 擺動(dòng)體60而以利用第一軸62和第二軸能夠在任意方向上擺動(dòng)的方 式被懸吊著。因此，在設(shè)置了激光墨線儀時(shí)，即使激光墨線儀傾斜， 光源單元保持裝置80也能夠始終保持規(guī)定的鉛垂方向的姿勢(shì)。在光 源單元保持裝置80的側(cè)面，在其長度方向(上下方向)中間部組裝 有用于照射出水平方向的亮線的光源單元84;在光源單元保持裝置 80的靠近上端的側(cè)面，組裝有用于照射出垂直方向的亮線的光源單 元86。這些光源單元都具有發(fā)射激光的半導(dǎo)體激光光源、將來自半 導(dǎo)體激光光源的發(fā)散光變?yōu)槠叫泄馐臏?zhǔn)直透鏡、和使該平行光束 只向一個(gè)方向擴(kuò)散的圓柱透鏡。由于上述的一個(gè)光源單元84是用于 在建筑物的墻壁等上照射出水平方向的亮線的，所以圓柱透鏡沿著 垂直方向安裝。由于上述的另一個(gè)光源單元86是用于在建筑物的墻 壁、頂棚、地面等上照射出鉛垂方向的亮線的，所以圓柱透鏡沿著 水平方向安裝。另外，光源單元86的光軸朝著斜上方安裝，以便能 夠從建筑物的地面經(jīng)過墻壁、頂棚照射出鉛垂方向的亮線。
這樣，由萬向接頭框55、第一水平軸62、中間擺動(dòng)體60、第二 水平軸構(gòu)成萬向接頭才幾構(gòu)，通過該萬向4妄頭機(jī)構(gòu)，光源單元保持裝 置80能夠自由擺動(dòng)地懸吊著。期望上述萬向接頭機(jī)構(gòu)的機(jī)械阻力無 限地接近于零。若萬向接頭機(jī)構(gòu)有機(jī)械阻力，則光源單元保持裝置 80就無法停在理想的靜止位置，于是靜止位置發(fā)生偏離，結(jié)果會(huì)導(dǎo) 致投射到被投光面上的亮線的位置精度降低。因此，通過在構(gòu)成萬 向接頭機(jī)構(gòu)的第一、第二水平軸與由這些水平軸能夠自由擺動(dòng)地支 承的中間擺動(dòng)體或光源單元保持裝置80之間夾置球軸承，能夠降低 萬向4妄頭^L構(gòu)的才幾械阻力。例如，專利文獻(xiàn)l、專利文獻(xiàn)2中記載的 墨線儀就是這樣的例子。除了專利文獻(xiàn)l、專利文獻(xiàn)2，還有很多專 利文獻(xiàn)中也記載有夾置球軸承以支承軸的激光墨線儀的例子。
專利文獻(xiàn)1:日本特開2004-125630號(hào)公報(bào)
專利文獻(xiàn)2:日本特開2006-250570號(hào)公報(bào)圖3示出了上面所述那樣的夾置了球軸承的萬向接頭機(jī)構(gòu)的一 部分。在圖3中，在萬向接頭框55的相對(duì)的壁555上，形成有在水 平方向上貫穿該壁的內(nèi)螺紋，軸62的螺紋部621旋入到這些內(nèi)螺紋 中。各軸62的前端部622進(jìn)入到萬向接頭框55的內(nèi)側(cè)，通過這些 前端部622，中間擺動(dòng)體60通過所夾置的球軸承40而被支承。具體 來說，球軸承40的內(nèi)圏嵌合在軸62的前端部622的外周，球軸承 40的外圈嵌合在中間擺動(dòng)體60的軸孔601的內(nèi)周。各軸62的中心 線被調(diào)整為在一條直線上。這樣，通過摩擦阻力小的球軸承40并以 軸62的中心軸線為擺動(dòng)中心，中間擺動(dòng)體60能夠自由擺動(dòng)地支承 在萬向接頭框55上。
如前所述，中間擺動(dòng)體60通過第二水平方向的軸支承光源單元 保持裝置并使光源單元保持裝置能夠自由擺動(dòng)(圖3中未示出)。 上述第二水平方向的軸通常由一根貫通軸構(gòu)成，在該第二軸與光源 單元保持裝置之間也夾置有球軸承。由于中間擺動(dòng)體60與光源單元 保持裝置的連接結(jié)構(gòu)與圖3所示的萬向接頭框55與中間擺動(dòng)體60 的連接結(jié)構(gòu)相同，也是采用了水平方向的軸和球軸承的連接結(jié)構(gòu)， 因此省略了圖示。
根據(jù)圖3所示的萬向接頭機(jī)構(gòu)，中間擺動(dòng)體60通過軸62和球 軸承40而能夠自由擺動(dòng)地-皮支承在萬向接頭框55上，因此中間擺 動(dòng)體60能夠以小的機(jī)械阻力順暢地?cái)[動(dòng)。另外，由于中間擺動(dòng)體60 與光源單元保持裝置也通過軸和球軸承而能夠自由擺動(dòng)地被支承， 因此光源單元保持裝置能夠以小的機(jī)械阻力順暢地?cái)[動(dòng)。結(jié)果是， 各球軸承的機(jī)械摩擦阻力越小，光源單元保持裝置的靜止位置的偏 離就越小，從而能夠投射高位置精度的亮線。將球軸承的機(jī)械摩擦 阻力小、光源單元保持裝置的靜止位置的偏離小的狀態(tài)稱為萬向接 頭機(jī)構(gòu)的"動(dòng)作敏感度高"。
然而，若像以往的激光墨線儀中的萬向接頭機(jī)構(gòu)那樣，采用在 軸支承部分中夾置球軸承的機(jī)構(gòu)，則球軸承的成本高，導(dǎo)致激光墨 線儀的成本增加。尤其是，若要提高激光墨線儀的精度，就需要摩擦阻力小的高精度的昂貴的球軸承，并且需要多個(gè)球軸承，因此在 高成本因素中占了很大的比例。
另外，在激光墨線儀的萬向接頭機(jī)構(gòu)中，如圖3所示的例子， 在萬向接頭框上將中間擺動(dòng)體以擺動(dòng)自由的方式支承的水平方向的 軸基本都是由具有共同中心軸線的兩個(gè)軸構(gòu)成的情況，在這樣的軸
支承結(jié)構(gòu)的情況下，只有當(dāng)上述兩個(gè)軸的中心軸線精度良好地位于 共同的線上時(shí)，才能像上述那樣投射出位置精度高的亮線。然而， 進(jìn)行調(diào)整以使上述兩個(gè)軸的中心軸線精度良好地位于共同的線上并 不容易，兩個(gè)軸的中心軸線有時(shí)會(huì)像圖4所示的那樣發(fā)生錯(cuò)位。在 圖4中，為了易懂地說明中心軸線的錯(cuò)位，示出了極端錯(cuò)位的情況。 作為兩個(gè)軸的中心軸線這樣錯(cuò)位的原因，有各軸62的安裝位置精度、 安裝姿勢(shì)的精度、中間擺動(dòng)體60的軸孔601的加工精度等各種原因， 因此難于進(jìn)行調(diào)整以使兩個(gè)軸的中心軸線精度良好地位于共同的線 上。只要兩個(gè)軸的中心軸線稍有錯(cuò)位，球軸承的摩擦阻力就會(huì)變大， 從而萬向接頭機(jī)構(gòu)的動(dòng)作敏感度降低，投射到被投光面上的亮線的 位置精度變差。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述以往的激光墨線儀的問題，本發(fā)明的目的是提供一種 這樣的激光墨線儀，其通過對(duì)萬向接頭機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)來降低 零件成本，并且即使成對(duì)的軸的中心軸線互相錯(cuò)位，也能防止萬向 接頭機(jī)構(gòu)的動(dòng)作敏感度變差。
本發(fā)明是， 一種激光墨線儀，其安裝有光源單元的光源單元保 持裝置通過萬向接頭機(jī)構(gòu)被能夠自由擺動(dòng)地支承，通過從所述光源 單元射出的激光而投射出激光的亮線，其最主要的特征在于，所述 萬向接頭機(jī)構(gòu)具有從兩側(cè)以使得擺動(dòng)體能夠自由擺動(dòng)的方式支承所 述擺動(dòng)體的一對(duì)軸，在所述一對(duì)軸的前端形成有球體接受孔，并且 在所述擺動(dòng)體上在與所述一對(duì)軸的前端相對(duì)的位置也形成有球體接 受孔，在所述一對(duì)軸的球體接受孔和與各軸的球體接受孔相對(duì)的所述擺動(dòng)體的球體接受孔之間夾置有球體，從而所述擺動(dòng)體被能夠自 由擺動(dòng)地支承。 發(fā)明的效果
擺動(dòng)體通過球體與一對(duì)軸的相對(duì)旋轉(zhuǎn)或者球體與擺動(dòng)體的相對(duì) 旋轉(zhuǎn)而擺動(dòng)。即使一對(duì)軸彼此的中心軸線錯(cuò)位，各軸的球體接受孔 及擺動(dòng)體的接受孔與球體的接觸狀態(tài)和接觸條件也不會(huì)發(fā)生變化， 因此，不會(huì)降低萬向接頭機(jī)構(gòu)的動(dòng)作敏感度。由于不像以往的萬向 接頭機(jī)構(gòu)那樣需要使用球軸承，因此能夠謀求降低激光墨線儀的成 本。


圖1是表示本發(fā)明的激光墨線儀所應(yīng)用的萬向接頭機(jī)構(gòu)的一部 分的局部剖視主視圖。
圖2是表示上述萬向接頭機(jī)構(gòu)的一部分的不同狀態(tài)的局部剖視 主視圖。
圖3是表示以往的激光墨線儀所應(yīng)用的萬向接頭機(jī)構(gòu)的一部分 的局部剖一見主^L圖。
圖4是表示上述以往的萬向接頭機(jī)構(gòu)的一部分的不同狀態(tài)的局 部剖一見主S見圖。
圖5是表示普通的激光墨線儀的例子的立體圖。
符號(hào)說明
6—國國軸
8——球體
55——萬向接頭框 60-…中間擺動(dòng)體
65— —螺紋部
66- -球體接受孔 602----5求體接受孔
具體實(shí)施例方式
下面，采用附圖來說明本發(fā)明的激光墨線儀的實(shí)施例。
本發(fā)明的激光墨線儀的特征在于，支承光源單元保持裝置且使
該光源單元保持裝置擺動(dòng)自由的萬向接頭機(jī)構(gòu)。應(yīng)用該萬向接頭機(jī)
構(gòu)的激光墨線儀的結(jié)構(gòu)沒有特別的限制，也可以應(yīng)用于圖5所示那 樣的激光墨線儀。因此，重點(diǎn)說明萬向接頭機(jī)構(gòu)的部分，而省略或 簡(jiǎn)化對(duì)作為激光墨線儀的 一般結(jié)構(gòu)的說明。
在圖l中，在與萬向接頭框55相對(duì)的壁555上，形成有在水平 方向上貫穿該壁555的內(nèi)螺紋，軸6的螺紋部65旋入這些內(nèi)螺紋中。 在各軸6的前端形成有圓錐狀的凹坑。該凹坑成為將在后面說明的 接受球體8的一部分的球體接受孔66。形成有球體接受孔66的各軸 6的前端部在萬向接頭框55的內(nèi)側(cè)進(jìn)出。
在萬向接頭框55的內(nèi)側(cè)，從萬向接頭框55的內(nèi)周面起空開適 當(dāng)?shù)拈g隔地配置中間擺動(dòng)體60。中間擺動(dòng)體60形成為在上下方向上 有孔貫通的筒形，在相對(duì)的壁的外側(cè)面，在與上述各軸6的前端相 對(duì)的位置形成有球體接受孔602。中間擺動(dòng)體60的各球體接受孔602 構(gòu)與各軸6的球體接受孔66相同，由圓錐形狀的凹坑構(gòu)成。
球體8夾置在上述一對(duì)軸6的球體接受孔66和與各軸6的球體 接受孔66相對(duì)的中間擺動(dòng)體60的球體接受孔602之間，以各球體8 的外周面的一部分落入雙方各球體接受孔66、 602中的方式支承中 間擺動(dòng)體60。另外，上述各球體接受孔66、 602的圓錐狀的周壁滑 動(dòng)接觸于球體8的外周，由此中間擺動(dòng)體60被能夠自由擺動(dòng)地支承。 由于上述球體接受孔66、 602的圓錐狀的周壁與球體8的外周面線 接觸或點(diǎn)接觸，因此各軸6與中間擺動(dòng)體60的摩擦阻力小，從而能 夠規(guī)避萬向接頭機(jī)構(gòu)的動(dòng)作敏感度低的問題。各球體8優(yōu)選由鋼球 構(gòu)成。優(yōu)選通過加工和選擇材質(zhì)來盡量4是高形成各球體接受孔66、 602的圓錐狀的壁面的表面粗糙度和球體8的表面粗糙度以及盡量 提高硬度。軸6可以使用與形成了其主體部分和球體接受孔66的前 端部分不同的材料，前端部分可以由表面粗糙度和硬度高的材料形成并將兩者結(jié)合為一體。
根據(jù)圖1所示的實(shí)施例，由于不使用以往所使用的昂貴的球軸 承，而是使用鋼球等球體，因此能夠謀求激光墨線儀的低成本化。
另外，即使成對(duì)的軸6彼此的中心軸線錯(cuò)位，各軸6與中間擺動(dòng)體 60的摩擦阻力也不會(huì)變大，因此能夠提高投射到被投光面上的亮線 的位置精度。圖2表示成對(duì)的軸6彼此的中心軸線錯(cuò)位從而中間擺 動(dòng)體60傾斜的狀態(tài)。即使中間擺動(dòng)體60傾斜，各軸6的球體接受 孔66及擺動(dòng)體60的球體接受孔602與球體8的接觸狀態(tài)和接觸條 件不會(huì)發(fā)生變化，因此不會(huì)降低萬向接頭機(jī)構(gòu)的敏感度。
為了避免成對(duì)的軸6過度抵接于球體8，并且為了避免在軸6與 球體8之間產(chǎn)生+>動(dòng)，調(diào)整軸6相對(duì)于萬向接頭框55的旋入量。該 調(diào)整結(jié)束后，在螺紋部分涂敷粘合劑或固定劑加以固定?；蛘撸?以從與軸6的方向垂直的方向在萬向接頭框55上旋入止動(dòng)螺纟全，或 者在軸6的螺紋部65 ^走入鎖定螺母加以固定。
圖1、圖2表示作為相對(duì)于萬向接頭框55的中間擺動(dòng)體60的支 承機(jī)構(gòu)而使用球體8的例子，但是在相對(duì)于中間擺動(dòng)體60的光源單 元保持裝置的擺動(dòng)支承中使用 一對(duì)軸的情況下，作為支承機(jī)構(gòu)也可 以使用與圖1、圖2所示的支承機(jī)構(gòu)相同的機(jī)構(gòu)。由此能夠得到與上 述效果相同的效果。
權(quán)利要求
1. 一種激光墨線儀，其安裝有光源單元的光源單元保持裝置通過萬向接頭機(jī)構(gòu)被能夠自由擺動(dòng)地支承，通過從所述光源單元射出的激光而投射出激光的亮線，其特征在于，所述萬向接頭機(jī)構(gòu)具有從兩側(cè)以使得擺動(dòng)體能夠自由擺動(dòng)的方式支承擺動(dòng)體的一對(duì)軸，在所述一對(duì)軸的前端形成有球體接受孔，并且在所述擺動(dòng)體上在與所述一對(duì)軸的前端相對(duì)的位置也形成有球體接受孔，在所述一對(duì)軸的球體接受孔和與各軸的球體接受孔相對(duì)的所述擺動(dòng)體的球體接受孔之間夾置有球體，從而所述擺動(dòng)體被能夠自由擺動(dòng)地支承。
2. 如權(quán)利要求1所述的激光墨線儀，其特征在于， 一對(duì)軸的球體接受孔和擺動(dòng)體的球體接受孔由圓錐形狀的凹坑形成。
3. 如權(quán)利要求1所述的激光墨線儀，其特征在于， 一對(duì)軸安裝在與激光墨線儀的基座一體的萬向接頭框上，擺動(dòng)體是以使得光源單元保持裝置能夠自由擺動(dòng)的方式支承光源單元保 持裝置的中間擺動(dòng)體。
4. 如權(quán)利要求3所述的激光墨線儀，其特征在于， 一對(duì)軸旋入形成于萬向接頭框的螺紋孔中。
5. 如權(quán)利要求1所述的激光墨線儀，其特征在于， 5求體由鋼J求形成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種激光墨線儀，通過對(duì)萬向接頭機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)來降低零件成本，且即使成對(duì)的軸的中心軸線互相錯(cuò)位，也能防止萬向接頭機(jī)構(gòu)的動(dòng)作敏感度變差。安裝有光源單元的光源單元保持裝置通過萬向接頭機(jī)構(gòu)被能夠自由擺動(dòng)地支承，通過從光源單元射出的激光而投射出激光的亮線。萬向接頭機(jī)構(gòu)具有從兩側(cè)以使得擺動(dòng)體(60)能自由擺動(dòng)的方式支承該擺動(dòng)體的一對(duì)軸(6)，在一對(duì)軸(6)的前端形成球體接受孔(66)，在擺動(dòng)體(60)上在與一對(duì)軸(6)的前端相對(duì)的位置也形成球體接受孔(602)，在一對(duì)軸(6)的球體接受孔(66)和與各軸(6)的球體接受孔(66)相對(duì)的擺動(dòng)體(60)的球體接受孔(602)之間夾置球體(8)，擺動(dòng)體(60)被能自由擺動(dòng)地支承。
文檔編號(hào)G01C15/00GK101419072SQ20081017062
公開日2009年4月29日 申請(qǐng)日期2008年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月23日
發(fā)明者玉村明人 申請(qǐng)人:歐力天工股份有限公司