专利名称：激光墨线仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在建筑现场等对墙壁、顶棚、地面等投射对象 面投射打墨线用的激光线(以下称为"亮线")的激光墨线仪，尤 其涉及将其光源单元保持装置以能够自由摆动的方式支承的支承部 的结构。
背景技术：
激光墨线仪是用准直透镜将从半导体激光器等激光光源射出的 发散光变为平行光束，再使该平行光束透过圆柱状的棒透镜从而只 向一个方向扩散，并将该扩散光投射到墙壁、顶棚、地面等投射对 象面上的设备。投射到投射对象面上的激光为铅垂方向的亮线或水 平方向的亮线。激光墨线仪通过悬吊机构以使得光源单元保持装置 始终保持规定的姿势的方式悬吊着。通过保持装置一体地保持着半 导体激光器、准直透镜、棒透镜等而成的光源单元组装在上述光源 单元保持装置上。由于光源单元保持装置像上述那样悬吊，所以上 述光源单元能够始终保持着规定的姿势，并且即使激光墨线仪主体 的设置姿势倾斜，也能准确地投射出铅垂或水平的亮线。激光墨线
仪中也有具有如下功能的，即能够在设置基准点的正上方的顶棚 面上投射作为基准的光点的铅垂定点功能、或能够向已设置的激光 墨线仪的正下方的地面投射光点的地面投射功能。
作为上述光源单元保持装置的悬吊机构，通常使用的是万向接 头机构。万向接头机构包括与激光墨线仪主体实质上固定为一体 的万向接头框、设在万向接头框上的第一水平轴、以第一水平轴为 中心能够自由摆动地被支承的中间摆动体、和在相对于上述第一水 平轴垂直的方向上设置在中间摆动体上的第二水平轴。通过上述第二水平轴，光源单元保持装置以该第二水平轴为中心以能够自由摆 动的方式悬吊着。
图5表示以往已知的激光墨线仪的一个例子。在图5中，符号 50表示激光墨线仪的基座。基座50组装在激光墨线仪的罩内，并且 具有三个支脚，这三个支脚用于调整三点的高度位置以成为大致水 平的姿势，上述罩和三条支脚在图中未示出。四根支柱52立在基座 50的上表面。万向接头框55由四根支柱52的上端部支承。万向接 头框55—体地具有长方形的窗框状的主体部分和从该主体部分的四 角向外侧伸出的腿部56，四个腿部56分别通过绝缘件54结合在上 述支柱52的上端部。
光源单元保持装置80通过上述万向接头框55而能够摆动地悬 吊着。该悬吊结构如下所述。中间摆动体60夹置在万向接头框55 与光源单元保持装置80之间，光源单元保持装置80通过该夹置的 中间摆动体60而悬吊着。中间摆动体60是长方体，由其互相平行 的一对侧面通过夹置的轴承支承着水平方向的第一轴62 (图5中只 表示出了一侧的轴)并使该第一轴62能够以轴线为中心旋转。由中 间摆动体60的互相平行的另一对侧面通过夹置的轴承支承着相对于 上述第一轴62的方向垂直的水平方向的第二轴(图中未示出)并使 该第二轴能够以轴线为中心旋转。中间摆动体6 0以留有富余空间的 方式插入到万向接头框55的窗孔中，并在万向接头框55的轴承孔 中插入成对的上述第一轴62,由此中间摆动体60以能够以第一轴 62为中心旋转的方式被支承着。
光源单元保持装置80以能够摆动的方式被上述第二轴支承。在 上述光源单元保持装置80的上端有向两侧方伸出的结合部82,万向 接头保持装置70的一对结合部76重叠在该结合部82上并用螺栓紧 固，由此，光源单元保持装置80与万向接头保持装置70连接成一 体。万向接头保持装置70的下侧的大致一半的部分形成为门形，并 且， 一对轴承从该门形的上端面两侧部朝上方一体地伸出，上述第 二轴插入到该轴承中，从而光源单元保持装置80以能够以上述第二轴为中心相对于中间摆动体60摆动的方式被支承。
如以上所说明的那样，光源单元保持装置80通过所夹置的中间 摆动体60而以利用第一轴62和第二轴能够在任意方向上摆动的方 式被悬吊着。因此，在设置了激光墨线仪时，即使激光墨线仪倾斜， 光源单元保持装置80也能够始终保持规定的铅垂方向的姿势。在光 源单元保持装置80的侧面，在其长度方向(上下方向)中间部组装 有用于照射出水平方向的亮线的光源单元84;在光源单元保持装置 80的靠近上端的侧面，组装有用于照射出垂直方向的亮线的光源单 元86。这些光源单元都具有发射激光的半导体激光光源、将来自半 导体激光光源的发散光变为平行光束的准直透镜、和使该平行光束 只向一个方向扩散的圆柱透镜。由于上述的一个光源单元84是用于 在建筑物的墙壁等上照射出水平方向的亮线的，所以圆柱透镜沿着 垂直方向安装。由于上述的另一个光源单元86是用于在建筑物的墙 壁、顶棚、地面等上照射出铅垂方向的亮线的，所以圆柱透镜沿着 水平方向安装。另外，光源单元86的光轴朝着斜上方安装，以便能 够从建筑物的地面经过墙壁、顶棚照射出铅垂方向的亮线。
这样，由万向接头框55、第一水平轴62、中间摆动体60、第二 水平轴构成万向接头才几构，通过该万向4妄头机构，光源单元保持装 置80能够自由摆动地悬吊着。期望上述万向接头机构的机械阻力无 限地接近于零。若万向接头机构有机械阻力，则光源单元保持装置 80就无法停在理想的静止位置，于是静止位置发生偏离，结果会导 致投射到被投光面上的亮线的位置精度降低。因此，通过在构成万 向接头机构的第一、第二水平轴与由这些水平轴能够自由摆动地支 承的中间摆动体或光源单元保持装置80之间夹置球轴承，能够降低 万向4妄头^L构的才几械阻力。例如，专利文献l、专利文献2中记载的 墨线仪就是这样的例子。除了专利文献l、专利文献2，还有很多专 利文献中也记载有夹置球轴承以支承轴的激光墨线仪的例子。
专利文献1:日本特开2004-125630号公报
专利文献2:日本特开2006-250570号公报图3示出了上面所述那样的夹置了球轴承的万向接头机构的一 部分。在图3中，在万向接头框55的相对的壁555上，形成有在水 平方向上贯穿该壁的内螺紋，轴62的螺紋部621旋入到这些内螺紋 中。各轴62的前端部622进入到万向接头框55的内侧，通过这些 前端部622，中间摆动体60通过所夹置的球轴承40而被支承。具体 来说，球轴承40的内圏嵌合在轴62的前端部622的外周，球轴承 40的外圈嵌合在中间摆动体60的轴孔601的内周。各轴62的中心 线被调整为在一条直线上。这样，通过摩擦阻力小的球轴承40并以 轴62的中心轴线为摆动中心，中间摆动体60能够自由摆动地支承 在万向接头框55上。
如前所述，中间摆动体60通过第二水平方向的轴支承光源单元 保持装置并使光源单元保持装置能够自由摆动(图3中未示出)。 上述第二水平方向的轴通常由一根贯通轴构成，在该第二轴与光源 单元保持装置之间也夹置有球轴承。由于中间摆动体60与光源单元 保持装置的连接结构与图3所示的万向接头框55与中间摆动体60 的连接结构相同，也是采用了水平方向的轴和球轴承的连接结构， 因此省略了图示。
根据图3所示的万向接头机构，中间摆动体60通过轴62和球 轴承40而能够自由摆动地-皮支承在万向接头框55上，因此中间摆 动体60能够以小的机械阻力顺畅地摆动。另外，由于中间摆动体60 与光源单元保持装置也通过轴和球轴承而能够自由摆动地被支承， 因此光源单元保持装置能够以小的机械阻力顺畅地摆动。结果是， 各球轴承的机械摩擦阻力越小，光源单元保持装置的静止位置的偏 离就越小，从而能够投射高位置精度的亮线。将球轴承的机械摩擦 阻力小、光源单元保持装置的静止位置的偏离小的状态称为万向接 头机构的"动作敏感度高"。
然而，若像以往的激光墨线仪中的万向接头机构那样，采用在 轴支承部分中夹置球轴承的机构，则球轴承的成本高，导致激光墨 线仪的成本增加。尤其是，若要提高激光墨线仪的精度，就需要摩擦阻力小的高精度的昂贵的球轴承，并且需要多个球轴承，因此在 高成本因素中占了很大的比例。
另外，在激光墨线仪的万向接头机构中，如图3所示的例子， 在万向接头框上将中间摆动体以摆动自由的方式支承的水平方向的 轴基本都是由具有共同中心轴线的两个轴构成的情况，在这样的轴
支承结构的情况下，只有当上述两个轴的中心轴线精度良好地位于 共同的线上时，才能像上述那样投射出位置精度高的亮线。然而， 进行调整以使上述两个轴的中心轴线精度良好地位于共同的线上并 不容易，两个轴的中心轴线有时会像图4所示的那样发生错位。在 图4中，为了易懂地说明中心轴线的错位，示出了极端错位的情况。 作为两个轴的中心轴线这样错位的原因，有各轴62的安装位置精度、 安装姿势的精度、中间摆动体60的轴孔601的加工精度等各种原因， 因此难于进行调整以使两个轴的中心轴线精度良好地位于共同的线 上。只要两个轴的中心轴线稍有错位，球轴承的摩擦阻力就会变大， 从而万向接头机构的动作敏感度降低，投射到被投光面上的亮线的 位置精度变差。
发明内容
鉴于上述以往的激光墨线仪的问题，本发明的目的是提供一种 这样的激光墨线仪，其通过对万向接头机构的结构进行改进来降低 零件成本，并且即使成对的轴的中心轴线互相错位，也能防止万向 接头机构的动作敏感度变差。
本发明是， 一种激光墨线仪，其安装有光源单元的光源单元保 持装置通过万向接头机构被能够自由摆动地支承，通过从所述光源 单元射出的激光而投射出激光的亮线，其最主要的特征在于，所述 万向接头机构具有从两侧以使得摆动体能够自由摆动的方式支承所 述摆动体的一对轴，在所述一对轴的前端形成有球体接受孔，并且 在所述摆动体上在与所述一对轴的前端相对的位置也形成有球体接 受孔，在所述一对轴的球体接受孔和与各轴的球体接受孔相对的所述摆动体的球体接受孔之间夹置有球体，从而所述摆动体被能够自 由摆动地支承。 发明的效果
摆动体通过球体与一对轴的相对旋转或者球体与摆动体的相对 旋转而摆动。即使一对轴彼此的中心轴线错位，各轴的球体接受孔 及摆动体的接受孔与球体的接触状态和接触条件也不会发生变化， 因此，不会降低万向接头机构的动作敏感度。由于不像以往的万向 接头机构那样需要使用球轴承，因此能够谋求降低激光墨线仪的成 本。
图1是表示本发明的激光墨线仪所应用的万向接头机构的一部 分的局部剖视主视图。
图2是表示上述万向接头机构的一部分的不同状态的局部剖视 主视图。
图3是表示以往的激光墨线仪所应用的万向接头机构的一部分 的局部剖一见主^L图。
图4是表示上述以往的万向接头机构的一部分的不同状态的局 部剖一见主S见图。
图5是表示普通的激光墨线仪的例子的立体图。
符号说明
6—國國轴
8——球体
55——万向接头框 60-…中间摆动体
65— —螺紋部
66- -球体接受孔 602----5求体接受孔
具体实施例方式
下面，采用附图来说明本发明的激光墨线仪的实施例。
本发明的激光墨线仪的特征在于，支承光源单元保持装置且使
该光源单元保持装置摆动自由的万向接头机构。应用该万向接头机
构的激光墨线仪的结构没有特别的限制，也可以应用于图5所示那 样的激光墨线仪。因此，重点说明万向接头机构的部分，而省略或 简化对作为激光墨线仪的 一般结构的说明。
在图l中，在与万向接头框55相对的壁555上，形成有在水平 方向上贯穿该壁555的内螺紋，轴6的螺紋部65旋入这些内螺紋中。 在各轴6的前端形成有圆锥状的凹坑。该凹坑成为将在后面说明的 接受球体8的一部分的球体接受孔66。形成有球体接受孔66的各轴 6的前端部在万向接头框55的内侧进出。
在万向接头框55的内侧，从万向接头框55的内周面起空开适 当的间隔地配置中间摆动体60。中间摆动体60形成为在上下方向上 有孔贯通的筒形，在相对的壁的外侧面，在与上述各轴6的前端相 对的位置形成有球体接受孔602。中间摆动体60的各球体接受孔602 构与各轴6的球体接受孔66相同，由圆锥形状的凹坑构成。
球体8夹置在上述一对轴6的球体接受孔66和与各轴6的球体 接受孔66相对的中间摆动体60的球体接受孔602之间，以各球体8 的外周面的一部分落入双方各球体接受孔66、 602中的方式支承中 间摆动体60。另外，上述各球体接受孔66、 602的圆锥状的周壁滑 动接触于球体8的外周，由此中间摆动体60被能够自由摆动地支承。 由于上述球体接受孔66、 602的圆锥状的周壁与球体8的外周面线 接触或点接触，因此各轴6与中间摆动体60的摩擦阻力小，从而能 够规避万向接头机构的动作敏感度低的问题。各球体8优选由钢球 构成。优选通过加工和选择材质来尽量4是高形成各球体接受孔66、 602的圆锥状的壁面的表面粗糙度和球体8的表面粗糙度以及尽量 提高硬度。轴6可以使用与形成了其主体部分和球体接受孔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将两者结合为一体。
根据图1所示的实施例，由于不使用以往所使用的昂贵的球轴 承，而是使用钢球等球体，因此能够谋求激光墨线仪的低成本化。
另外，即使成对的轴6彼此的中心轴线错位，各轴6与中间摆动体 60的摩擦阻力也不会变大，因此能够提高投射到被投光面上的亮线 的位置精度。图2表示成对的轴6彼此的中心轴线错位从而中间摆 动体60倾斜的状态。即使中间摆动体60倾斜，各轴6的球体接受 孔66及摆动体60的球体接受孔602与球体8的接触状态和接触条 件不会发生变化，因此不会降低万向接头机构的敏感度。
为了避免成对的轴6过度抵接于球体8，并且为了避免在轴6与 球体8之间产生+>动，调整轴6相对于万向接头框55的旋入量。该 调整结束后，在螺紋部分涂敷粘合剂或固定剂加以固定。或者，可 以从与轴6的方向垂直的方向在万向接头框55上旋入止动螺纟全，或 者在轴6的螺紋部65 ^走入锁定螺母加以固定。
图1、图2表示作为相对于万向接头框55的中间摆动体60的支 承机构而使用球体8的例子，但是在相对于中间摆动体60的光源单 元保持装置的摆动支承中使用 一对轴的情况下，作为支承机构也可 以使用与图1、图2所示的支承机构相同的机构。由此能够得到与上 述效果相同的效果。
权利要求
1. 一种激光墨线仪，其安装有光源单元的光源单元保持装置通过万向接头机构被能够自由摆动地支承，通过从所述光源单元射出的激光而投射出激光的亮线，其特征在于，所述万向接头机构具有从两侧以使得摆动体能够自由摆动的方式支承摆动体的一对轴，在所述一对轴的前端形成有球体接受孔，并且在所述摆动体上在与所述一对轴的前端相对的位置也形成有球体接受孔，在所述一对轴的球体接受孔和与各轴的球体接受孔相对的所述摆动体的球体接受孔之间夹置有球体，从而所述摆动体被能够自由摆动地支承。
2. 如权利要求1所述的激光墨线仪，其特征在于， 一对轴的球体接受孔和摆动体的球体接受孔由圆锥形状的凹坑形成。
3. 如权利要求1所述的激光墨线仪，其特征在于， 一对轴安装在与激光墨线仪的基座一体的万向接头框上，摆动体是以使得光源单元保持装置能够自由摆动的方式支承光源单元保 持装置的中间摆动体。
4. 如权利要求3所述的激光墨线仪，其特征在于， 一对轴旋入形成于万向接头框的螺紋孔中。
5. 如权利要求1所述的激光墨线仪，其特征在于， 5求体由钢J求形成。
全文摘要
本发明涉及一种激光墨线仪，通过对万向接头机构的结构进行改进来降低零件成本，且即使成对的轴的中心轴线互相错位，也能防止万向接头机构的动作敏感度变差。安装有光源单元的光源单元保持装置通过万向接头机构被能够自由摆动地支承，通过从光源单元射出的激光而投射出激光的亮线。万向接头机构具有从两侧以使得摆动体(60)能自由摆动的方式支承该摆动体的一对轴(6)，在一对轴(6)的前端形成球体接受孔(66)，在摆动体(60)上在与一对轴(6)的前端相对的位置也形成球体接受孔(602)，在一对轴(6)的球体接受孔(66)和与各轴(6)的球体接受孔(66)相对的摆动体(60)的球体接受孔(602)之间夹置球体(8)，摆动体(60)被能自由摆动地支承。
文档编号G01C15/00GK101419072SQ20081017062
公开日2009年4月29日 申请日期2008年10月22日 优先权日2007年10月23日
发明者玉村明人 申请人:欧力天工股份有限公司