專利名稱：水平儀的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種水平儀。
背景技術：
包括圓柱體形的填充液體的指管的水平儀是眾所周知的。指管內的 氣泡能夠與標注在所述指管上的標記對準，以用來指示水平儀的傾斜角 度和主要指示水平儀是否是水平的或垂直的。
然而，當使用者不能直接看到指管的正面時，或者使用者根本不能 直接看到氣泡時，難以準確地確定氣泡在指管內的位置。

發(fā)明內容
根據本發(fā)明的一方面，提供一種水平儀，其包括平面底座和水平測 量裝置，所述平面底座用于在使用時安置在其水平度需要確定的表面上， 所述水平測量裝置包括指管，該指管充注有足夠的液體使得一氣泡形成 在指管內，水平儀包括標記，隨著水平儀的方向變化，氣泡相對于所述 標記移動，以指示水平儀的方向，光學裝置配備在水平儀上，光學裝置 用來提供相對于標記的氣泡位置的圖像指示。
優(yōu)選地，所述光學裝置包括棱鏡，該棱鏡用來折射通過指管的光線， 折射的光線形成所述相對于標記的氣泡位置的圖像指示。優(yōu)選地，所述光學裝置包括至少一個表面，該至少一個表面面向所 述指管并且具有反光性能，反射的光線形成所述相對于標記的氣泡位置 的圖像指示。
優(yōu)選地，所述棱鏡形成有界定所述指管的型腔。
優(yōu)選地，所述棱鏡包括若干相對傾斜的壁。
優(yōu)選地，所述棱鏡包括一平面的前壁和一大體上錐形的后壁區(qū)域， 所述后壁區(qū)域從平面的前壁大體上徑向向內地逐漸變小形成錐形，后壁 區(qū)域因此優(yōu)選地繞著指管的后部延伸，以致部分地環(huán)繞指管。
優(yōu)選地，所述棱鏡的頂壁是平面的。在一實施例中，前壁和頂壁基 本上垂直，盡管前壁可以選擇地處于鈍角位置。
優(yōu)選地，所述指管包括若干定位在指管不同部位的標記，使得指管 內的氣泡可以與能夠最清楚看見的任一標記對準。
優(yōu)選地，所述指管基本上是球形的。最好地，所述指管包括若千截 平區(qū)域，所述截平區(qū)域各自形成或者包括標記。
優(yōu)選地，所述截平區(qū)域成對地布置，每一對截平區(qū)域間隔開并相對 地布置，并且每對截平區(qū)域垂直于其它對截平區(qū)域。
優(yōu)選地，每個截平區(qū)域基本上為圓形的輪廓。
優(yōu)選地，每個截平區(qū)域包括一內部區(qū)域，其圓周還包括標記。 優(yōu)選地，所述內部區(qū)域也是圓形的輪廓。
優(yōu)選地，配備對準裝置，用來在水平儀基本上與期望的角度對準吋 發(fā)射信號。優(yōu)選地，所述信號為可聽信號。
優(yōu)選地，配備發(fā)光裝置，用來照明指管。
優(yōu)選地，所述發(fā)光裝置構成對準裝置的一部分或連接到對準裝置上， 以便用來發(fā)出水平儀與期望角度對準程度的光信號指示。優(yōu)選地，所述發(fā)光裝置用來發(fā)射針對不同對準程度的不同光信號。 最好地，光信號由顏色區(qū)別開。
優(yōu)選地，所述平面底座包括一臂，所述臂能夠相對于所述底座旋轉， 使得所述臂能夠伸縮以致與所述平面底座對準和延伸，使得臂的縱向軸 線與平面底座的縱向軸線不平行。
優(yōu)選地，配備角度指示器用來指示水平儀的縱向軸線與臂的縱向軸 線之間的角度。
優(yōu)選地，所述臂的一端配備有可伸縮的腳部，所述腳部能夠從與臂 的邊緣齊平的位置折疊到自臂向外張開的位置。
優(yōu)選地，配備可伸縮的滑動塊，當處于非縮回的位置時，其使得水 平儀能夠用作三角板。
優(yōu)選地，所述水平測量裝置與水平儀一體地形成。
優(yōu)選地，所述水平儀還包括若干水平測量裝置。
優(yōu)選地，所述指管一體地模制在水平儀內。
本發(fā)明的其它方面可包括在此引用的特征或限制的各種結合。


本發(fā)明可以以多種方式實施，但是具體實施方式
將僅參照附圖通過 實例的方式進行描述。
圖1為根據本發(fā)明的水平儀的立體圖2為圖1中的水平儀在其部分處于部分延伸狀態(tài)時的立體圖3為圖1中的水平儀沿A-A方向的部分剖面圖，為了清楚起見水 平儀的一些部分省略；
圖4為圖3中的水平儀部件的局部去除的立體圖5為使用時圖3中的水平儀部件的局部去除的立體圖；圖6為在第一種情況下使用時圖1至5中的水平儀的立體圖; 圖7為在第二種情況下使用時圖1至5中的水平儀的立體圖; 圖8為圖1至7中的水平儀的一端的局部去除的放大視圖； 圖9為根據本發(fā)明的改進水平儀的部分立體圖； 圖IO為根據本發(fā)明的另一改進水平儀的部分側視圖11為根據本發(fā)明的又一水平儀的部分側視圖； 圖12為圖11中的水平儀部分的立體圖； 圖13為圖11和12中的水平儀的立體圖14為根據本發(fā)明的另一種水平儀的立體圖。
具體實施例方式
首先參照圖1和圖2，水平儀1大體上是長方形的。水平儀1的矩形 上表面3大體上是平面的并且在靠近其后邊緣5處形成有兩個縱長的四 槽7，用于接收和存儲書寫工具，例如鉛筆或鋼筆。上表面3還形成有大 體上立方體形的滑塊9，所述滑塊9能夠滑進和滑出相應的槽11，所述 槽開口于水平儀1的前表面13上。當滑塊9處于圖2中所示的延伸位置 時，水平儀l可用作為可調節(jié)的三角板。
水平儀1的下面在使用過程中形成一平面表面14，該平面表面置于 其水平度將得以確定/調整的表面上。平面表面14由可伸縮的臂15的下 面形成，所述臂沿殼體3的整個長度延伸。臂15的一端通過鉸接17到 水平儀1的一端上，使得臂15能繞大體上平行于矩形上表面3和平面表 面14的軸旋轉。
另外參照圖8，按扭或控制桿操控的鎖緊機構18配備在水平儀1的 前表面13上以將臂15鎖定在預定位置上。在本例中，鎖緊機構18包括 摩擦墊20，所述摩擦墊可以通過旋轉控制桿22被擠壓到與所述臂15的鉸接部分嚙合，以防止臂15進一步旋轉。角度指示器裝置包括鉸鏈17
上的角度標記(未圖示)，并且提供了角度標記觀察窗口 24，用來向用 戶顯示臂15的縱向軸線相對于殼體3的縱向軸線的角度。
臂15可從殼體3的縱向軸線旋轉最大至180度，并且兩個可能的旋 轉量值顯示在圖6和圖7中，由此可以看到窗口或門框或類似物部分的 相對角度可以使用角度指示裝置來確定。
連接在鉸鏈17上的臂15的另一端形成有兩個可伸縮的腳部19，所 述腳部可旋轉地安裝21到臂15上，使得能夠在臂15的平面內從縮回的 位置旋轉到伸展的位置，在這個過程式中腳部19可以從臂15的縱向軸 線旋轉至90度。當用在天井或類似的地方，可伸縮的腳部19可以用來 穩(wěn)定水平儀l，也可以與模板一起使用以形成特定的期望角度，該特定的 期望角度可以直接轉移到其它的材料上，例如鋪路板。
水平儀1的中心部分形成有凹槽23，該凹槽從上表面3和前表面13 延伸進入水平儀1的主體并且終止于后壁，該后壁大體上與外表面3、 13 呈45度角。因此，當沿殼體3的縱向軸線方向觀察時，凹槽23大休上
是三角形的橫截面。
水平測量裝置27位于凹槽23內。
另參照圖3和圖5，水平測量裝置27包括光學裝置，該光學裝置呈 大體上三角形橫截面的棱鏡29形式。棱鏡29形成有大體上球形的型腔， 所述型腔界定指管41，該指管41可以填充液體。棱鏡29的頂部和前部 平面矩形壁31、 33大體上彼此垂直，使得指管41從外部可視。棱鏡29 的頂壁和前壁31、 33之間的最上和最前部的交接部分包括長方形帶狀部 30構成，所述帶狀部大體上與頂壁和前壁31、 33呈45度角并延伸越過 棱鏡29的整個長度。棱鏡29的后部從頂壁和前壁31、 33向內和向下形成錐形，以致成 為基本上錐形形狀。當從棱鏡29的前面觀察，棱鏡29的后部包括一中 心后壁34，該中心后壁包括三個矩形子壁35、 37、 39，中間的子壁37 上與頂壁和前壁31、 33大體上呈45度角。外側子壁35、 39朝著頂壁和 前壁31、 33形成小于45度角的錐度。因此外部棱鏡29的后壁34大體 上在頂壁和前壁31、 33之間傾斜，這樣，外部棱鏡29是大體上三角形 的橫截面，該橫斷面對應于殼體3中的凹槽23的橫截面，使得外部棱鏡 29可以容納并固定在凹槽23內。
棱鏡29的后壁還包括位于中心后壁34的每一側面上的側面子壁40。 每個側面子壁40大體上是偏菱形并從中心后壁34向外傾斜至棱鏡29的 側面邊緣，如圖4中所。
在棱鏡29中所形成的型腔的中心，指管41界定在前壁33下面。棱 鏡29的中心后壁34的中間子壁37形成有鏜孔44，液體通過該鏜孔能夠 泵入以填充指管41。插塞，未圖示，配備用來在足夠的液體已經泵入到 指管41內時密封鏜孔43，泵入足夠的液體是指指管41除了剩余一個氣 泡47外基本上裝滿液體。
在本例中，指管41大體上為球形，但此處所述球體外表面的六個模 制的圓形區(qū)域43已基本上被截平。在本例中，截平區(qū)域43實質上是拱 形的，但具有比球形指管41半徑大的彎曲半徑。截平圓形區(qū)域43成對 布置，所述區(qū)域43每對相對布置以致位于指管41的相對側上，每對基 本上垂直于其它對?？梢哉J為圓形區(qū)域43面向水平儀1的前面、后面、 兩側、頂面和底面。例如，指管41可以是管狀的。
每個圓形區(qū)域43還包括同軸的、模制的內部環(huán)形區(qū)域45。圓形區(qū)域 43和45的圓周包括標記，該標記用來確定水平儀1的傾斜度，根據指管內氣泡相對于標記43、 45的位置。所述標記可以附加地或選擇性地包括 刻蝕或打印標記來提高標記43、 45的可視性。
指管41的內表面至少是部分反射的，并布置成在其表面上以不同角 度反射入射光遠離水平儀的縱向軸線。例如，內表面35至40可以由具 有自然反射或部分反射特性的材料形成，或者由涂蓋有反射或鏡面涂層 以提高內表面的反射特性的材料形成。
棱鏡29折射指管上的或通過指管的入射光線，以產生相對于標記43、 45的氣泡47的圖像，該圖像被以不同角度導向遠離水平儀l，尤其是以 銳角導向遠離水平儀1。反射表面還產生相對于標記43、 45的氣泡47的 反射圖像48。
使用時，水平儀1的臂15的平面底面14安置在其水平度將要確定 的平面上。指管41內的氣泡47將移動到指管41內給定的位置，所述位 置可以根據圓形標記43、 45確定。如果水平儀的使用者恰好位于指管41 的前面，這樣使用者能夠簡單地直接看指管41以確定氣泡47相對于標 記43、 45的位置，從而確定水平儀1的傾斜度。
然而，如果使用者定位成他(她)從指管41的上方、下方或一側觀 看指管41，那么氣泡47相對于圓形標記43、 45的位置可以通過直接觀 察沒有朝向水平儀1前面的氣泡和圓形標記43、 45確定，或者通過觀察 棱鏡29所折射的或從棱鏡29的內表面35至40所反射的氣泡47和后面 或側面標記43、 45的圖像確定。這些圖像參照圖5可見。沿指管圓周位 置設置的若干標記43、 45提高了可以直接觀察氣泡和標記43、 45或者 觀察氣泡47相對于標記43、 45的反射或折射圖像的角度。相對于現有 的水平儀，這樣使得水平儀1的傾斜度能夠在更寬的觀察角度范圍內得 以確定。對準檢測裝置可以配置用來在氣泡47對準位于指管41上的內部圓
形標記45內時即水平儀1是水平或垂直時向使用者提供信號。例如，檢
測裝置可以包括平衡傳感器，其可操作以控制信號發(fā)射器，例如蜂鳴器。 水平指示裝置可以以光發(fā)射器的形式安裝在水平儀1上或其內部，
用來照明指管41。光發(fā)射器可包括各種適宜的燈泡或LED，例如所述燈 泡或LED可以延伸到指管殼體29的型腔內。光發(fā)射器可連接到對準檢測 裝置上或包括部分對準檢測裝置，以便發(fā)射水平儀1相對于垂直或水平 方向對準或對準角度的光源指示或者發(fā)射氣泡47與指管41上的圓形標 記43、 45的對準或對準角度的光源指示。不同顏色的光發(fā)射器可以用來 提供不同的對準級別。因此，例如綠光可以用來顯示好的對準，琥珀色 光顯示較差的對準，紅光顯示很差的對準。
上面描述的水平儀1可以額外地且選擇性地結合削鉛筆刀，和/或可 拆卸的延伸件，以延伸水平儀1的總長?？梢粤硗獾靥峁┮患す饨欠窒?器來產生激光束，當臂15伸展時，所述激光束將臂15的縱向軸線與水 平儀1的縱向軸線之間的總的旋轉角度對截開。這樣使得激光束能夠被 用來在另一物質上標記期望的切割線。因此例如激光束可以用來在形成 窗框部分的木頭的長度上標記期望的切割線，以便獲得期望的角縫。
指管41可以是使得能夠從期望的角度觀察氣泡相對于標記43、 45 的位置的任何期望的形狀。指管41因此可以是管狀的、立方體形、球形、 橢圓形或由這些形狀結合形成的任何其它形狀。
另外，棱鏡29也可能是任何期望的形狀并且包括任何數目、形狀、 尺寸和定向的壁。例如，所述壁可以相互成45度角以形成六角形指管41。
參照圖9，改進的水平測量裝置57包括更寬的前面帶狀部30、及相 對角為90度的頂壁和前壁31、 33。頂壁和前壁31、 33通過中間傾斜的 子壁部分58、 59分別與外部子壁39、 35連接。因此，這種改進的水平測量裝置57提供比上面描述的水平測量裝置27更寬范圍的指管觀察角 度。
參照圖10，另一個改進的水平測量裝置67包括指管41，其縱向軸 線遠離長方形的前面帶狀部30垂直延伸。長方形的前面帶狀部30的端 部已降低以加寬指管氣泡圖像的反射角。在本例中，外部后子壁35、 39 匯合。
參照圖ll、 12和13，改進的水平儀81包括主要的水平測量裝置27 且附加的水平測量裝置88安裝在水平儀1的每一端，水平儀1包括棱鏡 89，該棱鏡包括兩個垂直的圓柱形部分91、 93，所述圓柱形部分終止于 共有的平面傾斜后壁95。圓柱形的指管97配置在上圓柱形部分91內并 且包括形成在指管97內的圓柱體形式的99的標記。這種水平儀因而包 括三個水平測量裝置。
另外的兩個水平測量裝置88能夠繞著各自的垂直于水平儀縱向軸線 的樞軸旋轉軸旋轉通過180度。
使用時，指管97內的氣泡相對于標記99的對準由棱鏡89反射，以 通過下圓柱形部分93投射氣泡和標記99的圖像，也就是說，與實際的 氣泡和標記99大體上成90度。
在本例中，水平儀和主要的水平測量裝置27由半透明或透明材料一 體形成。因此，水平測量裝置的棱鏡的壁插入(cut into)水平儀的主 體中。這樣可以提高水平儀的精確性，因為指管41不能相對于水平儀移 動。
參照圖14，另一種水平儀101包括主要的水平測量裝置27和若干額 外的水平測量裝置88。這種水平儀101比前述的水平儀長并且包括若干 使用者可以根據需要連接在一起的不同部分。水平儀101因此是組合式的。配置虎鉗夾口 103以便可以從水平儀101的每一端延伸，以將水平 儀保持靠著被測量的物質件。還提供了運輸帶(未圖示)。
權利要求
1. 一種水平儀，其包括平面底座和水平測量裝置，所述平面底座用于在使用時安置在其水平度需要確定的表面上，所述水平測量裝置包括指管，所述指管充注有足夠的液體使得一氣泡形成在指管內，水平儀包括標記，隨著水平儀的方向變化，氣泡相對于所述標記移動，以指示水平儀的方向，光學裝置配備在水平儀上，光學裝置用來提供相對于標記的氣泡位置的圖像指示。
2. 根據權利要求1所述的水平儀，其中，所述光學裝置包括棱鏡，所述棱鏡用來折射通過指管的光線，折射的光線形成所述相對于標記的 氣泡位置的圖像指示。
3. 根據權利要求1或2所述的水平儀，其中，所述光學裝置包括至 少一個表面，所述至少一個表面面向所述指管并且具有反光性能，反射 的光線形成所述相對于標記的氣泡位置的圖像指示。
4. 根據權利要求2或3所述的水平儀，其中，所述棱鏡形成有界定 所述指管的型腔。
5. 根據權利要求2至4中任一項所述的水平儀，其中，所述棱鏡包 括若干相對傾斜的壁。
6. 根據權利要求5所述的水平儀，其中，所述棱鏡包括一平面的前 壁和一大體上錐形的后壁區(qū)域，所述后壁區(qū)域從平面的前壁大體上徑向向內地逐漸變小形成錐形，后壁區(qū)域因此優(yōu)選地繞著指管的后部延伸， 以致部分地環(huán)繞指管。
7. 根據權利要求6所述的水平儀，其中，所述棱鏡的頂壁是平面的。
8. 根據前述權利要求中任一項所述的水平儀 若干定位在指管不同部位的標記，使得指管內的 看見的任一標記對準。
9. 根據前述權利要求中任一項所述的水平儀，其中，所述指管基本上是球形的。
10. 根據權利要求9所述的水平儀，其中，所述指管包括若干截平區(qū)域，所述截平區(qū)域各自形成或者包括標記。
11. 根據權利要求10所述的水平儀，其中，所述截平區(qū)域成對地布 置，每一對截平區(qū)域間隔開并相對地布置，并且每對截平區(qū)域垂直于其 它對截平區(qū)域。
12. 根據權利要求10或11所述的水平儀，其中，每個截平區(qū)域基本 上為圓形的輪廓。
13. 根據權利要求10至12中任一項所述的水平儀，其中，每個截平 區(qū)域包括一內部區(qū)域，其圓周還包括標記。，其中，所述指管包括 氣泡可以與能夠最清楚
14. 根據權利要求13所述的水平儀，其中，所述內部區(qū)域也是圓形 的輪廓。
15. 根據前述權利要求中任一項所述的水平儀，其中，配備對準裝置， 用來在水平儀基本上與期望的角度對準時發(fā)射信號。
16. 根據前述權利要求中任一項所述的水平儀，其中，配備發(fā)光裝置，用來照明指管。
17. 根據權利要求16所述的水平儀，其中，所述發(fā)光裝置構成對準 裝置的一部分或連接到對準裝置上，以便用來發(fā)出水平儀與期望角度對 準程度的光信號指示。
18. 根據權利要求17所述的水平儀，其中，所述發(fā)光裝置用來發(fā)射 針對不同對準程度的不同光信號。
19. 根據前述權利要求中任一項所述的水平儀，其中，所述平面底座 包括一臂，所述臂能夠相對于所述底座旋轉，使得所述臂能夠伸縮以致 與所述平面底座對準和延伸，使得臂的縱向軸線與平面底座的縱向軸線 不平行。
20. 根據前述權利要求中任一項所述的水平儀，其中，配備角度指示 器用來指示水平儀的縱向軸線與臂的縱向軸線之間的角度。
21. 根據前述權利要求中任一項所述的水平儀，其中，所述臂的一端 配備有可伸縮的腳部，所述腳部能夠從與臂的邊緣齊平的位置折疊到自 臂向外張開的位置。
22. 根據前述權利要求中任一項所述的水平儀，其中，配備可伸縮的 滑動塊，當處于非縮回的位置時，其使得水平儀能夠用作三角板。
23. 根據前述權利要求中任一項所述的水平儀，其中，所述水平測量 裝置與水平儀一體地形成。
24. 根據前述權利要求中任一項所述的水平儀，其中，所述水平儀還 包括若干水平測量裝置。
25. 根據權利要求23所述的水平儀，其中，所述指管一體地模制在 水平儀內。
全文摘要
水平儀(1)包括平面底座(14)和水平測量裝置(27)，所述平面底座用于在使用時安置在其水平度需要確定的表面上，所述水平測量裝置包括指管(41)，該指管充注有足夠的液體使得一氣泡(47)形成在指管(41)內，水平儀(1)包括標記(43，45)，隨著水平儀(1)的方向變化，氣泡(47)相對于所述標記移動，以指示水平儀的方向，光學裝置(29)配備在水平儀(1)上，光學裝置用來提供相對于標記(43，45)的氣泡(47)位置的圖像指示。
文檔編號B60Q1/04GK101448678SQ200780018467
公開日2009年6月3日 申請日期2007年4月10日 優(yōu)先權日2006年4月7日
發(fā)明者保羅·安德魯·斯帕羅 申請人:保羅·安德魯·斯帕羅