專利名稱：激光水準(zhǔn)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及激光水準(zhǔn)儀，更具體地涉及在一個表面上產(chǎn)生激光線的激光水準(zhǔn)儀。
背景技術(shù)：
這里全文引用美國專利5,539,990作為參考，其中公開了一種光學(xué)水準(zhǔn)、懸垂和角度校準(zhǔn)儀器，其包括框架、始終懸垂地安裝在框架上并且由于重力作用而形成垂直鉛垂線的懸垂體、電連接于電源并安裝在懸垂體上用于發(fā)射激光的至少一個發(fā)光器和安裝在發(fā)光體前方懸垂體上的至少一個柱面透鏡，該柱面透鏡用于使發(fā)光體發(fā)射出的激光通過透鏡呈平面發(fā)散，從而相對于柱面透鏡的透鏡光軸形成激光平面，因此該激光平面將投影相交目標(biāo)墻上以形成直線的光學(xué)圖像，其作為參照線用于水準(zhǔn)或鉛垂。這種激光水準(zhǔn)儀很難安裝在墻壁上等。
本發(fā)明的一個目的是提供一種廉價并且可以為普通大眾在多種應(yīng)用場合中所使用的激光水準(zhǔn)儀。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，應(yīng)用了一種改進(jìn)的激光水準(zhǔn)儀。該激光水準(zhǔn)儀具有外殼、與外殼相連接的第一軸、設(shè)置在第一軸上的第一和第二軸承、設(shè)置在第一和第二軸承上的萬向架、與萬向架相連接的第二軸、設(shè)置在第二軸上的第三軸承、設(shè)置在第三軸承上的擺錘和設(shè)置在擺錘上的激光二極管。
本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點通過附圖和以下的詳細(xì)描述進(jìn)行說明并且更加顯而易見。


根據(jù)本發(fā)明原理的實際應(yīng)用，附圖示出了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明的激光水準(zhǔn)儀的透視圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的擺錘組件的正視圖；
圖3顯示了組裝擺錘組件的方法，其中圖3A-3C按時間順序顯示了不同的步驟；圖4顯示了激光水準(zhǔn)儀產(chǎn)生的線，其中圖4A-4B分別顯示了當(dāng)激光水準(zhǔn)儀在自水準(zhǔn)范圍內(nèi)和自水準(zhǔn)范圍外時的線；圖5顯示了墻壁安裝組件的第一實施例，其中圖5A是墻壁安裝組件的分解圖，圖5B是沿圖5A中B-B線的局部剖視圖；以及圖6顯示了墻壁安裝組件的第二實施例。
具體實施例方式
現(xiàn)在參照附圖對本發(fā)明進(jìn)行說明，其中相同的附圖標(biāo)記代表相同的部件。參照圖1-2，激光水準(zhǔn)儀10可以包括外殼11、懸掛在外殼11內(nèi)的擺錘組件20和設(shè)置在擺錘組件20上的兩個產(chǎn)生線的激光器組件40。每個激光器組件40優(yōu)選地產(chǎn)生激光平面，從而在與諸如墻壁的表面接觸時，在該表面上產(chǎn)生激光線。
優(yōu)選地，對激光器組件40中的一個定位使其產(chǎn)生水平面光束HP，從而在表面上出現(xiàn)水平線HL。相似地，可以對另一激光器組件40定位以使之產(chǎn)生垂直面光束VP，從而在表面上出現(xiàn)垂直線VL。
本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，由于激光器組件40設(shè)置在擺錘組件20上，激光水準(zhǔn)儀10將自水準(zhǔn)，產(chǎn)生正確的水平和/垂直線。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該參考美國專利5,539,990以獲得進(jìn)一步的信息，該專利在這里通過全文引用作為參考。
激光器組件40可以通過設(shè)置在外殼11上的至少一個電池12來供電。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，電池12可以可選地設(shè)置在擺錘組件20上。
開關(guān)13可以通過導(dǎo)線14與電池12和激光器組件40連接。開關(guān)13可以用于控制打開一個還是兩個激光器組件40，從而將水平和/或垂直線投射到表面上。
擺錘組件20可以包括支撐激光器組件40的擺錘體21。
擺錘組件20可以通過三軸承萬向架組件30可樞轉(zhuǎn)地安裝于外殼11。該組件可以包括連接到外殼11的主軸31。兩個軸承32可旋轉(zhuǎn)地安裝在主軸31上。萬向架體33可以設(shè)置在軸承32上。萬向架體33可以是擺錘軸34。另一軸承35可以可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在擺錘軸34上。然后將擺錘體21設(shè)置在軸承35上。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，兩個軸承32可以設(shè)置在擺錘軸34上，而軸承35可以設(shè)置在主軸31上。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會理解，這種布置是有利的，因為與一般的四軸承萬向架相反，它提供了具有只有三個軸承的雙軸旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)。
擺錘體21可以螺紋容納至少一個固定螺絲23來保證或者適當(dāng)?shù)仄胶鈹[錘組件20。在組裝過程中，旋轉(zhuǎn)固定螺絲23以提供適當(dāng)?shù)钠胶?，然后通過諸如Loc-Tite等的鎖定組合固定到位。
擺錘體21也可以具有底盤22?？梢栽诘妆P22上提供O型環(huán)24來減震，從而限制擺錘組件20的卡嗒聲。底盤22可以與設(shè)置在外殼11上的磁體15產(chǎn)生磁性作用，從而磁性地阻尼制動擺錘組件20，如本領(lǐng)域所公知的那樣。
參照圖2-3，擺錘體21可以具有用于激光器組件40的管狀支架25。
激光器組件40可以以如下方式組裝。首先，優(yōu)選地將柱面或其他線型透鏡41插入在透鏡支架42中。透鏡41通過固定螺絲47固定在透鏡支架42中。然后將透鏡支架42插入到承載激光二極管(未示出)的激光管43中。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會理解，激光管43也可以帶有校準(zhǔn)透鏡(未示出)以用于校準(zhǔn)激光二極管發(fā)射的光束。
透鏡支架42圍繞其縱軸旋轉(zhuǎn)以消除線形突起。然后通過固定螺絲44將透鏡支架42保持到位。再將激光管43插入到管狀支架25。激光管43圍繞其縱軸向合適的方向旋轉(zhuǎn)。然后通過固定螺絲26使激光管43固定到位。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會理解，優(yōu)選地通過諸如Loc-Tite等的鎖定組合將固定螺絲44、47和/或46固定在適當(dāng)位置上。
參照圖1和4，外殼11具有兩個帶有齒16T、17T的出口窗16、17，用于當(dāng)激光水準(zhǔn)儀10在自水準(zhǔn)范圍之外時給出指示。圖4A顯示了當(dāng)擺錘組件20(即激光水準(zhǔn)儀10)在自水準(zhǔn)范圍內(nèi)時激光水準(zhǔn)儀10產(chǎn)生的激光十字。如果外殼11傾斜超出了自水準(zhǔn)范圍，擺錘體21將不能移動到基本垂直位置以產(chǎn)生正確的水平和/或垂直線。在這種情形，齒16T和/或17T將把激光線變成虛線，如圖4B所示。這就指示用戶激光水準(zhǔn)儀10在自水準(zhǔn)范圍之外。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會理解，這種布置將提供超出自水準(zhǔn)范圍條件下的可視指示，而不需任何諸如典型的基于擺錘的線發(fā)生器所用的額外電子電路。
參照圖5，激光水準(zhǔn)儀10可以安裝在墻壁安裝組件50上，該墻壁安裝組件50再安裝在墻上。該墻壁安裝組件50可以具有三個組成部分(1)銷盤組件60；(2)可樞轉(zhuǎn)地連接到銷盤組件60的中間盤組件70；和(3)滑動連接到中間盤組件70的臺體組件80。
銷盤組件60可以具有盤體61和兩個安裝在盤體61上的可伸縮的銷組件65。銷組件65可以包括陷入到盤體61內(nèi)的按鍵66。按鍵66可以承載銷67。按鍵66通過彈簧68向外(遠(yuǎn)離墻壁)偏離。利用這種布置，通過將墻壁安裝組件50放在墻上，并按下按鍵66以將銷67按入墻壁中，使用者可以容易地把墻壁安裝組件50固定在墻壁上。
如上所述，中間盤組件70可以可轉(zhuǎn)動地連接到銷盤組件60。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會理解，在銷和中間盤組件60、70之間可以使用任何可樞轉(zhuǎn)的連接。中間盤組件70可以具有中間盤體71。
中間盤體71可以具有用于把墻壁裝置掛在墻上釘子上的鍵孔72。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會理解，這種布置提供了在墻上安裝墻壁安裝組件50的可選方法。優(yōu)選地，鍵孔72設(shè)置在中間盤組件70相對于銷盤組件60的旋轉(zhuǎn)軸上。
中間盤體71可以具有槽72。
臺體組件80可以可滑動地與中間盤組件70相連接。臺體組件80可以具有臺體81。臺體81可以有與中間盤體71和/或槽72嚙合的接頭(未示出)。
臺體組件80還可以有用于支撐激光水準(zhǔn)儀10的磁體82。優(yōu)選地，磁體82與磁體15磁性嚙合。磁體82優(yōu)選地是弱磁體以免干擾擺錘體21的擺動范圍。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，磁體82也可以是能夠與磁體15磁性嚙合的鐵材料。
中間盤體71可以支撐軸73，軸73又相應(yīng)地支撐至少一個小齒輪74(優(yōu)選為2個小齒輪)。軸73也可以具有至少一個旋鈕75(優(yōu)選為2個旋鈕)。小齒輪74與臺體81上的齒條83相嚙合。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會理解，臺體81放置在中間盤體71和軸73之間。由于這種布置，用戶能夠通過旋轉(zhuǎn)旋鈕75相對于中間盤體71來改變臺體81(從而改變激光水準(zhǔn)儀10)的垂直位置。
本領(lǐng)域技術(shù)人員將會理解，優(yōu)選地在齒條75的末端提供至少一個加大的齒以限制臺體81的移動范圍。優(yōu)選地，限制臺體81的移動范圍，以便使得激光水準(zhǔn)儀10通過鍵孔72的中心和/或組件65在最高位置投射水平線(如果盤體61是基本水平的)。
墻壁安裝組件50的第二實施例在圖6中顯示，其中相同的附圖標(biāo)記表示相同的部件。這里通過引用結(jié)合了前面實施例的教導(dǎo)。如前，墻壁安裝組件50具有銷和中間盤組件60、70。
銷組件65優(yōu)選地向下傾斜，即與水平平面呈一個角度，來增加容積。角A在大約5度到大約89度之間，優(yōu)選地為大約15度。
按鍵66可以具有接頭(未示出)，其在旋轉(zhuǎn)按鍵66并將之朝向墻壁按壓時與銷盤體61上的另一個接頭嚙合，用于將按鍵66(和銷67)鎖定到位。
如前，臺體組件80可滑動地連接到中間盤體71。臺體81可以有與中間盤體71和/或槽72相嚙合的接頭89。
臺體81可以支撐軸84，軸84又相應(yīng)地支撐至少一個小齒輪85(優(yōu)選為2個小齒輪)。軸84也可以具有至少一個旋鈕86(優(yōu)選為2個旋鈕)。小齒輪85與中間盤體71上的齒條75相嚙合。由于這種布置，用戶能夠通過旋轉(zhuǎn)旋鈕86相對于中間盤體71來改變臺體81(從而改變激光水準(zhǔn)儀10)的垂直位置。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會理解，優(yōu)選地在齒條75的末端提供至少一個加大的齒以限制臺體81的移動范圍。
與前面的實施例相似，臺體81可以具有磁體82。磁體82可以安裝在裝置82M上。磁體82和/或裝置82M可以可旋轉(zhuǎn)地連接到臺體81。磁體82和/或裝置82M可以在其圓周上具有齒輪(未示出)。這些齒輪與可以由用戶通過旋鈕87旋轉(zhuǎn)的蝸輪88相嚙合。因此，用戶在將激光水準(zhǔn)儀10安裝到臺體81上時，不用接觸激光水準(zhǔn)儀10，只要通過旋轉(zhuǎn)旋鈕87就能夠改變激光水準(zhǔn)儀10的方向。
本領(lǐng)域技術(shù)人員將會理解，優(yōu)選地為中間盤組件70提供與中間盤體71相連接的水平基座76，從而可以將墻壁安裝組件50(從而將激光水準(zhǔn)儀10)設(shè)置在地板或水平表面上。
本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解這里所公開的裝置的其他組合或可選形式。然而，所有這些組合和/或可選形式都應(yīng)認(rèn)為是本發(fā)明的等同物。
權(quán)利要求
1.一種激光水準(zhǔn)儀，包括外殼；與外殼相連接的第一軸；設(shè)置在第一軸上的第一和第二軸承，設(shè)置在第一和第二軸承上的萬向架體，與萬向架體相連接的第二軸，設(shè)置在第二軸上的第三軸承；設(shè)置在第三軸承上的擺錘，和設(shè)置在擺錘上的第一激光二極管。
2.如權(quán)利要求1所述的激光水準(zhǔn)儀，進(jìn)一步包括第一線透鏡，用于將第一激光二極管發(fā)射的激光束轉(zhuǎn)換為第一平面光束。
3.如權(quán)利要求2所述的激光水準(zhǔn)儀，其中該第一平面光束與一表面接觸而形成基本水平的激光線。
4.如權(quán)利要求2所述的激光水準(zhǔn)儀，其中該第一平面光束與一表面接觸而形成基本垂直的激光線。
5.如權(quán)利要求2所述的激光水準(zhǔn)儀，進(jìn)一步包括設(shè)置在該擺錘上的第二激光二極管。
6.如權(quán)利要求3所述的激光水準(zhǔn)儀，進(jìn)一步包括第二線透鏡，用于將第二激光二極管發(fā)射的激光束轉(zhuǎn)換為第二平面光束。
7.如權(quán)利要求2所述的激光水準(zhǔn)儀，其中該第二平面光束與一表面接觸而形成基本水平的激光線。
8.如權(quán)利要求2所述的激光水準(zhǔn)儀，其中該第二平面光束與一表面接觸而形成基本垂直的激光線。
9.一種激光水準(zhǔn)儀，包括外殼；與外殼相連接的第一軸；設(shè)置在第一軸上的第一軸承，設(shè)置在第一軸承上的萬向架體，與萬向架體相連接的第二軸，設(shè)置在第二軸上的第二和第三軸承；設(shè)置在第二和第三軸承上的擺錘，和設(shè)置在擺錘上的第一激光二極管。
10.如權(quán)利要求9所述的激光水準(zhǔn)儀，進(jìn)一步包括第一線透鏡，用于將第一激光二極管發(fā)射的激光束轉(zhuǎn)換為第一平面光束。
11.如權(quán)利要求10所述的激光水準(zhǔn)儀，進(jìn)一步包括設(shè)置在該擺錘上的第二激光二極管。
12.如權(quán)利要求11所述的激光水準(zhǔn)儀，進(jìn)一步包括第二線透鏡，用于將第二激光二極管發(fā)射的激光束轉(zhuǎn)換為第二平面光束。
13.一種激光水準(zhǔn)儀，包括具有第一開口的外殼；可樞轉(zhuǎn)地連接到外殼的擺錘；設(shè)置在擺錘上的第一激光二極管；和第一線透鏡，用于將第一激光二極管發(fā)射的激光束轉(zhuǎn)換為從第一開口射出的第一平面光束；其中該外殼可移動地位于擺錘在自水準(zhǔn)范圍內(nèi)的第一位置和擺錘在自水準(zhǔn)范圍外的第二位置之間，并且第一開口具有至少一個突起，其中在第一位置，該至少一個突起不會干擾該第一平面光束，而在第二位置，該至少一個突起部分地干擾該第一平面光束。
14.如權(quán)利要求13所述的激光水準(zhǔn)儀，進(jìn)一步包括設(shè)置在擺錘上的第二激光二極管和第二線透鏡，該第二線透鏡用于將第二激光二極管發(fā)射的激光束轉(zhuǎn)換為從外殼的第二開口射出的第二平面光束。
15.如權(quán)利要求14所述的激光水準(zhǔn)儀，其中該第二開口具有至少一個突起，其中在第一位置，該至少一個突起不會干擾該第二平面光束，而在第二位置，該至少一個突起部分地干擾該第二平面光束。
16.一種激光組件，包括具有第一銷的第一組件；與第一組件可樞轉(zhuǎn)連接的第二組件；可移動地連接到第二組件的第三組件；設(shè)置在第三組件上的激光水準(zhǔn)儀；第二和第三組件的其中一個具有齒條，并且該第二和第三組件中的另一個具有與該齒條嚙合的小齒輪，從而該第三組件基于該小齒輪的旋轉(zhuǎn)相對于第二組件移動。
17.如權(quán)利要求16所述的激光組件，其中該第一組件具有第二銷。
18.如權(quán)利要求16所述的激光組件，其中第一銷是可伸縮的。
19.如權(quán)利要求16所述的激光組件，其中該第一和第二組件中的一個具有鍵孔。
20.如權(quán)利要求19所述的激光組件，其中該第二組件圍繞旋轉(zhuǎn)軸相對于第一組件樞轉(zhuǎn)，并且該鍵孔設(shè)置在該旋轉(zhuǎn)軸上。
21.如權(quán)利要求16所述的激光組件，其中該齒條具有至少一個加大的齒以限制該第三組件相對于第二組件的移動范圍。
22.如權(quán)利要求16所述的激光組件，其中該激光水準(zhǔn)儀可移動地連接到該第三組件。
23.如權(quán)利要求16所述的激光組件，其中該激光水準(zhǔn)儀通過磁體可移動地連接到該第三組件。
24.如權(quán)利要求23所述的激光組件，其中該磁體是可轉(zhuǎn)動的。
全文摘要
一種改進(jìn)的激光水準(zhǔn)儀，具有外殼和連接到外殼的第一軸。在該第一軸上設(shè)置兩個軸承。在該兩個軸承上設(shè)置萬向架體。第二軸與該萬向架體相連接。在該第二軸上設(shè)置第三軸承。在該第三軸承上設(shè)置擺錘。在該擺錘上設(shè)置激光二極管。
文檔編號G01C15/00GK1673684SQ20051007163
公開日2005年9月28日 申請日期2005年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月11日
發(fā)明者奧萊克西·P·瑟奇延科, 詹姆斯·D·馬歇爾, 戴維·M·謝弗, 斯蒂法諾·F·德塞科 申請人:布萊克和戴克公司