JP2002090148A

JP2002090148A - マーキング装置

Info

Publication number: JP2002090148A
Application number: JP2001213951A
Authority: JP
Inventors: Reinhard Waibel; ワイベルラインハルト; Armin Spiegel; シュピーゲルアルミン
Original assignee: Hilti AG
Current assignee: Hilti AG
Priority date: 2000-07-13
Filing date: 2001-07-13
Publication date: 2002-03-27
Also published as: DE10034035A1; DE10034035C2; US20020005789A1; US6820343B2

Abstract

(57)【要約】【課題】正確な位置を迅速に達成することができ、自
動的にも作動させ得る構成としたマーキング装置を提案
することにある。【解決手段】測定手段により設定されたマーク信号
を、建造物の壁面、天井及び／又は床面等の平面上に可
視的に固定するマーキング装置は、測定手段の信号を検
出する検出手段（２１）を具える。検出手段（２１）の
信号に基づき、マーキング装置（１）を基準位置に対し
て相対的にオフセット修正するための修正信号を発生
し、マーク信号により設定した適正マーキング位置まで
マーカユニット（１９）を移動させる。本発明におい
て、固定素子の受孔をセットするための準備措置とし
て、建造物の壁及び／又は天井等に固定点を迅速、確実
かつ恒久的にマーキングすることが可能である。固定素
子を定着する固定スポットは、レーザ測定手段により事
前に決定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、測定手段による測
定結果に基づいて出力されるマーク信号を、建造物の壁
面、天井及び／又は床面等の平面に可視的に固定するた
めのマーキング装置に関し、特に、測定手段の測定信号
を検出する検出手段を具え、該検出手段が、測定手段か
ら出力されるマーク信号により設定されたマーキング位
置に対する変位に際して、装置の修正位置決め信号を出
力するマーキング装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】建造物、家屋等に固定点を形成する場
合、先ず、所望の固定点を測定し、マーキング装置の位
置決めを行った後に可視的なマーキング等を施すことが
重要である。次に、アンカーボルトやネジ等の固定素子
を定着するための受孔を設ける。いわゆる「直接固定
法」においては、火薬力作動型の打ち込み装置を用い
て、コンクリート壁等の基盤にボルト等を直接的に打込
む。このような固定点の形成に必要とされる作業時間の
大半は、測定、位置決め及びマーキング等の準備作業に
費やされる。多くの場合、準備作業は、固定素子の打ち
込みに要する本来の作業以上に多大な作業時間及び労力
を必要とする。また、高所での固定作業には特別な問題
がある。通常、天井又は天井直下の壁について測定を行
ってマーキングを施し、次に固定素子を打ち込むために
は、梯子、プラットフォーム、骨組み等の補助手段が必
要となる。中吊り天井等を懸架する場合には、天井面全
体に亙って固定点を測定し、かつ、マーキングを施す必
要がある。そのためには、梯子又はプラットフォーム等
をスペース全体に亙って移動させ、幾度も昇降作業を繰
り返す必要がある。懸架式ケーブルトラスや、配管等の
取り付け準備作業においても同様である。

【０００３】既知の測定装置、位置決め装置及びマーキ
ング装置を用いることにより、設定すべき固定点の測定
及びマーキング作業を、巻尺及びマーキングペンを使用
する従来方法に比べて時間的に短縮することが可能であ
る。レーザ技術を応用した測定手段も既知であり、この
場合にはレーザビームを用いて所望のスポットを平面上
に投影することが可能である。レーザ光線は周期的に回
転又は偏向可能であるため、レーザ測定手段から離間し
た平面上に線分を投影させることができる。当然のこと
ながら、上記のシステムは、投影したスポット又は線分
を平面上に固定して残存させる形態でのマーキングを行
うことができない。安全上の理由から、レーザビームを
微弱としなければならないからである。この種のレーザ
システムについては、通常、最大でも１ｍＷのレーザ出
力しか許容されない。直接、壁又は天井に可視マーキン
グを恒久的に施すためには、数１００Ｗオーダのレーザ
出力が必要である。

【０００４】既知のレーザ測定システムは、恒久的な可
視マーキングを施せないことが技術的問題点として指摘
されている。この問題を解決するため、出願人は、レー
ザ測定システムを有利に補完し、優れた操作性を実現す
ると共に天井及び壁に可視マーキングを恒久的に固定可
能としたマーキング装置を提案している（特開平１０−
８８８１０号公報参照）。本発明は、上記の提案に係る
マーキング装置の操作性を更に向上することを目的とす
るものである。

【０００５】既知のマーキング装置の操作性に関連する
実用上の問題点を説明するため、先ず、特開平１０−８
８８１０号公報の図１に基づいて、マーキング装置の基
本構造及び作動方法を説明する。

【０００６】図１に示す既知のマーキング装置１は、好
適にはプラスチック製のハウジング２を具える。ハウジ
ング２は、例えば伸縮可能なランス３等に固定される。
ランス３はローラ４により走行可能とした支持フレーム
にヒンジ５を介して結合し、この支持フレームによりハ
ウジング２を支持する。ローラ４によりハウジング２が
壁Ｗ等の平面に沿って容易かつ確実に案内され、それに
より、好適にはコヒーレントな光源が設けられた光電子
測定手段（図示せず）から照射されたレーザビームの検
出が行われる。そのための検出手段は、ハウジング２の
正面側で入射窓６の後方に配置される。光電子測定手段
の光源から壁Ｗに照射された光跡に沿って、マーキング
装置１により恒久的なマーキングＭを施す。ハウジング
２の正面側に配置した制御盤８により、装置のオンオフ
切り換えを行う。制御盤８には、マーキング装置の待機
モードを表示させることもできる。旋回軸１１において
ハウジング２に結合された旋回カバー１０（図２）を、
スナップ結合９により開閉する。なお、本発明との関連
において重要ではない構成要素については、記述を省略
する。

【０００７】ハウジング２内にはマーキング手段１９が
配置されている（図２）。マーキング手段１９に属する
マーキング液噴射装置（詳細については後述する。）
は、マーキング液のための圧力容器１４と、排出口１７
を有する吐出ノズルとを具える。この噴射装置により壁
Ｗに恒久的なマーキングＭを施すものである。

【０００８】既知のマーキング装置１は、操作性に関し
て次のような実用上の問題を含んでいる。

【０００９】すなわち、特開平１０−８８８１０号公報
の図４に示すように、既知のマーキング装置１は、作業
者により信号受入窓６が、レーザ測定手段の発するレー
ザビームのマーク信号領域に持ち込まれると直ちに音響
信号を発生し、その周波数及び／又は音程により、適正
な位置決めのためにマーキング装置を変位すべき方向を
作業者に表示する。壁Ｗにおける恒久的な可視マーキン
グＭが、固定素子の適正打ち込みスポットに噴射され
る。床から容易に到達可能な位置にマーキングを施す限
り、マーキング装置１の位置を修正するための調節は、
若干の訓練を経験した作業者にとっては、マーキング装
置の再調整に要する時間を短縮したいとの要望があるも
のの、大した問題を伴わずに実施することができる。こ
れに対し、マーキング装置は用途に応じてはランス３上
に固定する必要があり、例えば天井領域等の高所位置に
も恒久的な可視マーキングＭを実現するために、マーキ
ング装置の再調整は作業者に厳しい要件を課することと
なる。マーキングＭの位置決め精度に関連して、ランス
３上に保持されたマーキング装置１の再調整は、可能で
はあっても相当の時間を要する。多くの場合、マーキン
グは梯子を使用しての手作業の方が、より一層迅速に実
施可能である。

【００１０】

【発明の課題】本発明の課題は、上述した従来技術の問
題点を解消し、正確な位置を迅速に達成することがで
き、自動的にも作動させ得る構成としたマーキング装置
を提案することにある。

【００１１】

【課題の解決手段】この課題を解決するため、本発明
は、測定手段による測定結果に基づいて出力されるマー
ク信号を、建造物の壁面、天井及び／又は床面等の平面
に可視的に固定するためのマーキング装置において、測
定手段の測定信号を検出する検出手段を具え、該検出手
段が、測定手段から出力されるマーク信号により設定さ
れたマーキング位置に対する変位に際して、マーキング
装置の修正位置決め信号を出力するものとし、更に、マ
ーキング装置におけるハウジング基準位置に対して可動
としたマーカユニットを具え、該マーカユニットは、前
記検出手段により制御手段に出力される相対位置信号に
応じて、測定手段のマーク信号により決定される適正マ
ーキング位置まで移動可能としたことを特徴とするもの
である。

【００１２】本発明を実施するにあたり、適正なマーキ
ング位置が確認されると、可視的なマーキングプロセス
を直ちに自動的に開始させるのが有利である。

【００１３】制御手段は演算ユニットを具え、該演算ユ
ニットは、マーク信号の投射位置に応じて検出手段が発
生する信号に基づき、マーカユニット用の駆動手段のた
めのオフセット修正信号を出力し、ハウジング基準位置
に関連してマーカユニットを、マーク信号により設定し
た適正マーキング位置まで相対移動させるのが好適であ
る。

【００１４】予め設定したハウジング基準位置に対して
マーカユニットを相対移動させるため、所要に応じてニ
次元的リニア駆動手段及び／又はロータリー駆動手段を
設けるのが有利である。

【００１５】

【好適な実施形態】以下、本発明を図示の好適な実施形
態について更に具体的に説明する。

【００１６】図３に示す本発明に係るマーキング装置１
は、従来既知の装置と同様、ハウジング２内に検出手段
２０及びマーキング手段１９を有する。本発明の相違点
は、検出手段２０が平面的な検出素子２１、いわゆる
「センサアレイ」を具えることである。検出素子２１
は、例えば、一次元又は二次元の光電子検出アレイ、好
適にはＣＣＤ素子であり、適正な位置決め状態の下で、
光電子測定手段からのマーク信号としての信号ビームが
入射窓６を経て平面上の何れかのスポットに入射する。
入射窓６の後方に所要に応じて交換可能なフィルタ２５
を配置し、測定手段の光源から到達した信号ビームにお
ける特定の波長だけを透過させる。センサアレイ２１
は、好適には演算ユニットを含むマイクロプロセッサで
構成される電子回路２７に接続する。この電子回路２７
により、ビームがセンサアレイ２１に到達したか否かを
判断し、到達したと判断した場合には制御盤８に光学的
表示を与えると共に音響信号を発生するためのスピーカ
２８に励起信号を出力するか否かを確認する。この光学
的及び／又は音響的表示に応じて、作業者は、視覚的な
マーキングの測定に際して、測定手段から発せられる信
号ビームの領域内にマーキング装置が位置するか否かを
認識する。測定手段からの信号ビームがセンサアレイ２
１又は設定領域３１（図５を参照）に到達すると、瞬時
の入射位置が一次元的又は二次元的に検出され、ハウジ
ング２に対する相対位置が電子回路２７のマイクロプロ
セッサで算出される。信号ビームの検出時点は、ハウジ
ング２の基準位置も限定する。

【００１７】従来技術と異なり、本発明によるマーキン
グ手段１９は、ハウジング２に対して相対変位可能であ
り、マイクロプロセッサから出力されるオフセット修正
信号に基づいて制御を行うものである。すなわち、マー
キング媒体（インク、墨など）を吐出するための少なく
とも１個の吐出手段を含むマーキング手段１９をハウジ
ング２に対して相対変位させるものである。この吐出手
段は、排出口１７を有する可動吐出ノズル１５として構
成することができる。吐出ノズル１５は軽量であるた
め、マーキング位置に対する吐出ノズル１５の位置決め
完了が検出されると、直ちにマーキングが可能となり、
ローラ４の拘束等による装置全体の位置係止は不要であ
る。図示の実施形態において、算出したマーキング位置
に排出口１７を整列させるため（図３）、吐出ノズル１
５は個別的に移動させる。あるいは、圧力下で保持され
るマーキング媒体を収める容器１４を有する噴射装置全
体を、図３に簡略化して示した電気的なリニア駆動手段
１８により、キャリッジ２２を用いてハウジング２に対
して上下に相対変位させることができる。可動式の吐出
ノズル１５の場合（図３）、リニア駆動手段１８によ
り、可動キャリッジ２２を介して上下に変位させる。吐
出ノズル１５内には、電磁弁１６を配置する。電磁弁１
６は、排出口１７の適正な位置決めに引き続き、恒久的
なマーキングを施すために、電子回路２７の制御手段に
より短時間だけ開放される。その際、容器１４内で加圧
されたマーキング媒体が僅かな一定量だけ排出口１７か
らマーキング対象の平面上に噴射される。図４に示すよ
うに、吐出ノズル１５のための電気的なロータリー駆動
手段を代替的又は補完的に具えることができる。このロ
ータリー駆動手段は、モータ３６の回転駆動により軸受
３５を中心として旋回可能な調整ホイール２４を実現可
能とするものである。

【００１８】吐出ノズル１５の電磁弁１６は、常時は閉
じられている。測定手段からの信号ビームがセンサアレ
イ２１に入射し、マーキング装置のマーキング対象平面
における信号ビームの入射スポットに対する相対位置を
演算ユニットで算出すれば、マーキング手段１９が直ち
にマーキング装置のハウジング２に対して相対的に移動
して、排出口１７をマーキングスポットＭに正確に整列
させる。この自動調整プロセスが完了すると電磁弁１６
が瞬時に励起され、微量のマーキング媒体が吐出され
る。

【００１９】図２に示した実施例において、マーキング
媒体はバッグ等として形成した容器１４に収められ、ハ
ウジング２内へのアクセスを可能とする旋回カバー１０
に固定されたばね１２の力がクランプ板１３を介して容
器１４に及ぼされる。旋回カバー１０を開放することに
より、必要に応じてマーキング媒体の容器１４やバッテ
リ２９を交換することができる。バッテリ２９は、セン
サアレイ２１、電子回路２７、マーキング手段１９のた
めのリニア駆動手段及び／又はロータリー駆動手段１
８，２４、並びに磁気バルブ１６の電源である。旋回カ
バー１０が閉じると、ばね１２がクランプ板１３に対し
て押圧され、クランプ１３板は容器１４のバッグを圧力
下で保持する。旋回カバー10は、スナップ結合９により
閉鎖される。

【００２０】本発明の上述した実施形態においてはマー
キング手段１９をハウジング２に内蔵しているが、マー
キング手段１９は別のハウジング内に収め、又は、ラン
ス３に直接固定することも可能である。その際、センサ
アレイ２１とオフセット修正演算ユニットとを具える本
来の検出手段を、正確な位置に配置された差し込み結合
により結合・分離可能なハウジング内に配置することが
できる。

【００２１】マーキング工程は、スピーカ２８がマーキ
ングに対応する信号ビームの到達を音響的に表示すると
手動で開始されるが、マーキング信号がセンサアレイ２
１に入射した時点で直ちに自動的に始動させることも可
能である。マーキング工程が手動又は自動で開始される
と、マーキングが自動的かつ極めて迅速に行われる。タ
イマ作動型又は手動操作型の弁を用いることにより、同
一のマーキングスポットに複数回のマーキングが行われ
るのを防止することが可能である。

【００２２】本発明によるマーキング装置においては、
恒久的な可視マーキングを迅速に施すことが可能であ
る。特に、光電子測定手段からのマーキング信号には概
略の位置情報だけが必要とされ、これは所望のマーキン
グ位置に対するマーキング装置の相対的なオフセット
が、自動的に修正されるからである。

【００２３】図５は、本発明の基本原理を示している。
センサアレイ２１又はＣＣＤセンサ等の位置センサによ
り、マーキングに対応する信号ビーム３０を検出する。
この信号ビームにより、先ず、マーキングプロセスの開
始を示す音響信号又は可視的な信号が発せられる。同時
に、ハウジング基準位置の決定と測定工程の開始は、セ
ンサアレイの特定の測定領域３１のみに限定することも
可能である。センサアレイ２１から送られる、信号ビー
ムの衝突スポットを決定するセンサ信号は、電子回路２
７に含まれる演算ユニット３３に供給される。演算ユニ
ット３３は、測定領域３１における信号ビームに係る衝
突スポットの相対位置を、限定された数のシーケンシャ
ルセンサ信号から平均値として算出する。算出された変
位量は、マーキング手段１９の修正調整を決定するオフ
セット修正制御ユニット３４に送られる。所要に応じ
て、マーキング手段１９のための調整駆動手段には、シ
ンクロ及び／又はリゾルバを具えることができる。ま
た、修正精度を高めるために、位置を演算ユニット３３
により反復計算させることができる。

【００２４】レーザ測定手段等の光電子測定手段を使用
する際に、測定スポットを可視的に恒久固定するため
に、本発明は有利な補完手段であることを記述した。し
かしながら、本発明は、他の平面・基盤‐測定手段も使
用可能である。それらは、電磁式の無線測定手段、超音
波測定手段、レーダ使用による電磁測定手段等である。
これらの測定手段を用いて、コンクリート壁等の内部に
おける鉄筋等の埋設物を確認することができる。後者の
用途では、マーキング装置により、一定の許容領域を考
慮しつつ、基盤中の鉄筋等の埋設物が外面上にマーキン
グされる。あるいは、演算プログラムを初めから適合さ
せることにより、受孔のためのマーキングは鉄筋の脇に
施される。

【００２５】更に、本発明によるマーキング方法を応用
して、マーク信号を検出した後、マーカユニットの修正
整列を事前に算定することが可能である。その際、セン
サアレイにおける信号ビームの衝突スポットのデータを
保存する。この場合、測定手段を等時間隔で変位させて
複数のマーク信号を検出し、特開平７−２５３１９２号
公報等に記載されている既知のアルゴリズムを用いて必
要な調整角度及び／又はマーキング装置とマーキング液
吐出ノズルとの相対変位経路を事前に決定する。設定し
た時間に亙って変位量を観察することにより、マーカユ
ニットと吐出ノズルの運動を確定し、後続する次の変位
量に係る吐出ノズルの位置を予測する。すなわち、吐出
ノズルの適正位置を迅速に調整することが可能となる。

【００２６】本発明においては、恒久的なマーキングを
正確かつ迅速に施すことが可能である。マーキング用の
信号ビームを検出すると同時に、正確なマーキング位置
が検出可能となるからである。それだけでなく、特に、
信号が弱く、平面反射率が変動する場合でも高精度を維
持することが可能である。

【００２７】マーキング手段の自動的な整列により、上
述したマーキング工程は、ランスを延長した作動に際し
ても良好、確実かつ著しく短時間で実行可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】既知のマーキング装置の略図である。

【図２】図１に示したマーキング装置の断面図であ
る。

【図３】マーカユニットをリニア変位型とした実施形
態の概要を示す斜視図である。

【図４】図１に示したマーキング装置におけるマーカ
ユニットの旋回運動を示す説明図である。

【図５】図５は、従来技術に対する本発明の改良点を
示す略図である。

【符号の説明】

１マーキング装置２ハウジング３ランス４ローラ５ヒンジ６入射窓８制御盤９スナップ結合１０旋回カバー１１ヒンジ１２ばね１３クランプ板１４容器１５ノズル１６磁気バルブ１７排出口１８リニア駆動手段１９マーキング手段２０検出手段２１センサアレイ２２キャリッジ２４調整ホイール２５フィルタ２７電子回路２８信号発生器２９バッテリ３０光信号３３演算ユニット３４オフセット修正制御手段３５軸受３６モータ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】測定手段による測定結果に基づいて出力
されるマーク信号を、建造物の壁面、天井及び／又は床
面等の平面に可視的に固定するためのマーキング装置で
あって、測定手段の測定信号を検出する検出手段（２
１）を具え、該検出手段が、測定手段から出力されるマ
ーク信号により設定されたマーキング位置（Ｍ）に対す
る変位に際して、マーキング装置の修正位置決め信号を
出力するものにおいて、マーキング装置におけるハウジ
ング基準位置に対して可動としたマーカユニット（１
９）を具え、該マーカユニットは、前記検出手段（２
１）により制御手段に出力される相対位置信号に応じ
て、測定手段のマーク信号により決定される適正マーキ
ング位置まで移動可能としたことを特徴とするマーキン
グ装置。
【請求項２】請求項１記載のマーキング装置におい
て、前記制御手段は演算ユニット（３３）を具え、該演
算ユニットは、マーク信号の投射位置に応じて検出手段
（２１）が発生する信号に基づき、マーカユニット（１
９）用の駆動手段（１８，２４）のためのオフセット修
正信号を出力し、ハウジング基準位置に関連してマーカ
ユニット（１９）を、マーク信号により設定した適正マ
ーキング位置まで相対移動させることを特徴とするマー
キング装置。
【請求項３】請求項２記載のマーキング装置におい
て、マーカユニット（１９）用の駆動手段として、リニ
ア駆動手段（１８）又はロータリー駆動手段（２４，３
６）を具えることを特徴とするマーキング装置。
【請求項４】請求項１記載のマーキング装置におい
て、前記検出手段（２１）を二次元アレイとして構成し
たことを特徴とするマーキング装置。
【請求項５】請求項１記載のマーキング装置におい
て、前記平面に可視的に固定するマーク信号を、光電子
測定手段により設定するものとし、さらに、当該マーク
信号を検出するための光電子検出手段を具えることを特
徴とするマーキング装置。
【請求項６】請求項５に記載のマーキング装置におい
て、前記光電子検出手段をＣＣＤ平面センサにより構成
したことを特徴とするマーキング装置。
【請求項７】請求項１記載のマーキング装置におい
て、前記平面に可視的に固定するマーク信号を、無線測
定手段により設定するものとし、さらに、当該マーク信
号を検出するための無線検出手段を具えることを特徴と
するマーキング装置。
【請求項８】請求項１記載のマーキング装置であっ
て、前記平面に可視的に固定するマーク信号を、電磁測
定手段により設定するものとし、さらに、当該マーク信
号を検出するための電磁検出手段を具えることを特徴と
するマーキング装置。
【請求項９】請求項１記載のマーキング装置であっ
て、前記平面に可視的に固定するマーク信号を、超音波
測定手段により設定するものとし、さらに、当該マーク
信号を検出する超音波検出器を具えることを特徴とする
マーキング装置。
【請求項１０】請求項１〜９の何れか一項に記載した
マーク信号のための検出手段を具えるマーキング装置を
用いて、測定手段による測定結果に応じて設定されたマ
ーク信号を、建造物の壁面、天井及び／又は床面等の平
面に可視的に固定するマーキング方法であって、測定手
段により少なくとも１回の測定プロセスの結果として出
力され、かつ、マーキング装置により検出された信号を
検出することにより、マーキング装置の位置をマーク信
号により決定したアラインメントに修正するに当たり、
測定手段により等時間隔で得られた複数のマーク信号を
検出し、その検出結果から算定されたマーカユニットの
変位量に基づいて、マーカユニットのマーキング位置を
事前に確定することを特徴とするマーキング方法。