专利名称：用于水平仪的覆盖模制的柱管的制作方法
技术领域：
本发明涉及几何仪器，并且更具体地涉及由木匠等所使用的水平仪(有时也称为“气泡水平仪”)。
背景技术：
水平仪由木匠、石工、干砌墙工人等使用，以帮助他们确定表面是否水平、垂直、或与水平面成一特定角度。典型的水平仪包括至少两个玻璃管，一个用于确定表面是否为“水平面”即是否水平，或者是否为“铅垂面”即是否垂直。
水平仪柱管(vial)包括由透明玻璃或优选为透明塑料(例如丙烯酸树脂)制成的管子，管子的桶形腔部分地装有液体，例如矿物油精。该柱管并非完全装满，因而当该柱管封闭时，便形成一气泡。典型地，在该柱管外部的适当位置处作用上两个标记环，以将所述腔直观地划分为大致相等长度的三个部分。水平和垂直状态可通过观察气泡相对于所述标记环的位置而确定。
模制基本完成的柱管的一个问题是，用于制造模制柱管的主要材料丙烯酸树脂不具备良好的延展性。如果试图制造具有厚壁(以防止破裂)的丙烯酸树脂柱管，丙烯酸树脂的抗延展性将导致用于注射成型工艺的芯棒破裂。另一方面，薄壁柱管更容易破裂—建筑工人的水平仪在使用中经常受到粗暴的对待。
一种公知的防止芯棒破裂同时提供具有理想厚度的带有标记环的柱管的方法是，加工所述桶形内腔使之预成型。在内表面上加工内槽以接收诸如普通扣环(snap rings)的C形环。这些环必要地具有不连续性或在周边上具有开口，从而该环可以被径向压缩以插入所述腔中。两个槽中的每个都安装有一个环。
这种结构的一个问题是，至少由于在所述环和壁之间存在一很小的环形空间(在倒角处)，而使C形环和管子内壁之间的表面过渡不光滑。换句话说，气泡会在沿柱管移动时出现一微小的凸边，并且该凸边可能导致气泡的移行“中断”，从而产生不精确的指示。此外，标记环在所述槽中的的定位经常是不准的，并且经常导致不准确的指示。
公知的水平仪柱管的另一问题涉及外部作用的标记环。由于这种环至少会稍微地接触到外面的物体，从而随着时间的推移，该环的一部分可能会磨损或切掉。
一种改进的具有坚固的、抗破裂的壁并且允许柱管气泡平滑和自由地沿柱管腔移动的水平仪在本领域中将会是一重要的进步。此外，这种提供了单一材料的腔表面的柱管相对于现有技术将会是明显的改进。最后，这种包括机加工圆筒及模制于机加工圆筒之上的套筒的改进型柱管将解决现有技术中的上述问题。
发明目的本发明的一个目的是提供一种可以克服现有技术的问题和缺陷的改进型水平仪柱管。
本发明的另一个目的是提供一种具有精确定位的标记环的水平仪柱管。
本发明的另一个目的是提供一种允许柱管气泡无阻碍移动的改进型水平仪柱管。
本发明的再一个目的是提供一种具有无环的中断的标记环的改进型水平仪柱管。
本发明的另一个目的是提供一种具有被保护而不与外界物体接触的标记环的水平仪柱管。
本发明的另一个目的是提供一种由透明的热塑性材料制成的柱管，并且该柱管具有相对较厚的壁，并且还可以基本避免芯棒在制造过程中破裂。
本发明的再一个目的是提供一种由圆筒和模制在该圆筒上的套筒形成柱管的方法。
本发明的另一个目的是提供一种制造新型水平仪柱管的新方法。
本发明的另一个目的是提供一种可以产生光滑和同时延伸的柱管壁的新方法。
根据下文的说明和附图，将会清楚地看到这些和其它目的是如何实现的。
发明内容
在至少一个实施例中，本发明是一种用于提供改进精度的用于水平仪的柱管。本发明通过提供新颖的元件，包括圆筒和覆盖模制的套筒，具有比本领域现有技术显著的进步。
在一个实施例中，本发明是一种形成用于水平仪的柱管的方法，该方法包括提供一个由第一材料构成的并且具有限定了一空腔的内表面的圆筒；围绕所述圆筒模制第二材料；加工所述内表面至一期望的状态；和将气泡定位在所述空腔中。
在这样一个实施例中，该圆筒被优选地模制并具有一外表面，并且该方法还包括将标记环埋入圆筒的外表面，从而围绕所述标记环模制第二材料，该标记环被所述第一材料和第二材料包围。
所述第二材料可通过下述步骤模制在所述圆筒和标记环周围将圆筒和标记环定位在一芯棒上；将芯棒插入模具中；将第二材料注入模具中；从所述模具中取出所述圆筒、标记环和第二材料。优选地，所述第二材料被加热为液态并流入或注射入所述模具中围绕着所述圆筒，并且然后硬化为固态。
所述气泡优选地通过在所述腔中部分地填充液体并通过端盖封闭所述腔而被定位在所述腔内。所述液体优选地具有低于在使用中可能遇到的温度的凝固点，并且可以是矿物油精。所述气泡优选地为空气。
在一些实施例中，优选地，所述第一材料具有高于第二材料的熔点，以有利于围绕着所述第一材料模制液态的第二材料。在特定优选的实施例中，所述第一材料是聚碳酸酯而所述第二材料是丙烯酸树脂。
但是，已经发现，如果在模制所述第二材料过程中冷却所述第一材料，则相同的材料即丙烯酸脂，可以同时用于所述第一和第二材料。在这些实施例中，所述第一材料和第二材料具有相同的成分，并且所述圆筒在覆盖模制过程中被冷却，从而在第二材料围绕圆筒模制时，该圆筒保持固态。
所述标记环优选地由箔片型材料制成，它可以是金属、热固性材料、熔化温度基本高于第二材料熔化温度的热塑性材料、墨、涂料，或其它材料。
所述方法还可以包括在第二材料绕圆筒模制之前在圆筒上设置标识。这种标识可以涉及倾斜度数、对数信息、或其它相关信息，并且可以由与标记环相同的材料制成。在所述圆筒和第二材料之间的标记环和/或标识的布置允许圆筒的内表面只由第一材料构成。所述内表面被优选地加工为使所述空腔为桶形。这种加工因内表面成分的均匀性得以简化。
本发明还被描述为一种对于用于水平仪的柱管的改进，其中，所述柱管包括一具有限定了一空腔的内表面的圆筒；该柱管包括围绕所述圆筒模制的套筒和被所述圆筒和套筒包围的标记环。在特定实施例中，所述圆筒和套筒具有相同的丙烯酸树脂成分。
在所述改进的一个实施例中，所述柱管包括位于外表面上的标识，该标识被所述圆筒和套筒包围。该标识可以被热印、激光打印或通过其它方式埋入或定位在圆筒的外表面上，但是和标记环一样，它并不延伸穿过内表面。
本发明还包括用于水平仪的柱管，该柱管包括一个具有限定了一空腔的内表面的圆筒，并且该圆筒从第一端延伸到第二端；一套筒，所述套筒围绕所述圆筒模制并从所述第一端延伸到所述第二端。在特定实施例中，该柱管还包括位于第一端处的第一端盖和位于第二端处的第二端盖，该柱管封入液体和气泡。该柱管还可以包括至少一个由所述圆筒和套筒包围住的标记环或标识，在所述套筒被模制到圆筒上之前，所述标记环或标识通过热印、印刷或其它方式定位到所述圆筒的外表面上。
本发明还包括用于水平仪的柱管，该柱管的形成步骤是提供一个具有限定了一空腔的内表面的圆筒；围绕所述圆筒模制第二材料(套筒)；将内表面加工成期望的状态；和将气泡定位在该空腔内。优选地，所述圆筒被模制并且具有一个外表面，至少一个标记环被定位在该外表面上或埋入该外表面中，以便围绕所述至少一个标记环模制所述第二材料，从而该标记环被所述第一材料和第二材料包围。最优选地，提供两个与空腔的最大直径的预期位置等距离的标记环。
优选地通过下列步骤围绕所述圆筒和一个(多个)标记环模制所述套筒将圆筒和标记环定位在一芯棒上；将所述芯棒插入模具；将第二材料浇入所述模具；从所述模具中取出所述圆筒、标记环和第二材料。优选地，通过在空腔内部分地装入液体并用端盖封闭该空腔而将所述气泡定位在所述空腔中。所述圆筒的内表面优选地被加工成使所述空腔为桶形，即该内表面被加工为曲线形状并且包括一个具有最大直径的截面。为了防止圆筒在模制第二材料的过程中熔化，优选使所述芯棒冷却，以将所述圆筒保持在其熔点温度以下。
图1是具有三个柱管的水平仪的透视图。
图2是根据本发明一实施例的原理的圆筒和标记环的正视图。
图3是图2中圆筒顶部的放大的横截面视图。
图4是具有标记环的圆筒的横截面视图，根据本发明一实施例的原理，该圆筒被定位在芯棒上并且插入模具中，第二材料模制在该圆筒上。
图5是根据本发明一实施例的原理的柱管的横截面视图。
具体实施例方式
图1是具有三个柱管10的水平仪11的透视图。如图所示，柱管10相对于水平仪的测量表面以预定的角度关系布置。
图2是用于形成柱管10的圆筒20和标记环40的正视图。圆筒20从第一端24延伸至第二端25并且包括限定了空腔22的内表面21(见图3)。圆筒20优选为透明塑料，最优选为聚碳酸酯。如图3中所示，标记环40被埋入圆筒20的外表面23。环40包括热压在圆筒20上的箔片、印刷到圆筒20上的墨或涂料或通过其它方法定位在外表面23上的其它材料。环40不穿透内表面21。环40可以是一种箔片，该箔片包括金属、具有高熔点的热固性材料或热塑性材料或墨、涂料或其它材料。
图4是具有标记环40的圆筒20的横截面视图，其中，该圆筒被定位在典型的芯棒60上并插入典型的模具70中，材料30流到圆筒20周围，以形成模制在圆筒20上的套筒31。可以理解的是，材料30通过注射或在其它外力作用下穿过端口71进入位于模具70与圆筒20及环40之间的空间。材料30优选地被加热并且在冷却之前流入上述空间，然后硬化以形成套筒31。套筒31和圆筒20都优选地为透明的丙烯酸树脂并且结合在一起，从而两者之间的交界面不明显。
在优选的方法中，圆筒20优选地通过芯棒和第一模具被最先形成。然后标记环40或标识41可通过热印、印刷或其它方法被埋入或定位在圆筒20的外表面23上。在作用上环或标识之后，圆筒20被定位在芯棒60上并被定位在比第一模具更大的模具70内。可流动的材料30，例如加热后的丙烯酸树脂，接着被注射入位于模具70与圆筒20和环40或标识41之间的空间，如果该环40或标识41呈现在外表面23上的话。圆筒20优选地通过芯棒60冷却以防止它与材料30接触之后到达其熔点。优选地，圆筒20和材料30具有相同的丙烯酸树脂成分。注射之后，材料30接着冷却、硬化并形成围绕着圆筒20的套筒31。这时，该覆盖模制(overmolded)的双组分柱管10具有可被加工的足够厚度，而没有破裂的风险；因此，将柱管10从芯棒60处取出，然后将圆筒20的内表面21加工成使空腔22具有预期的形状，尤其是曲线形或桶形。
很显然，在双组分柱管10中，标记环40既不暴露于空腔22，也不暴露于外部环境。由于这种设计，圆筒20内空腔22的预期形状的形成不再需要专门的加工，即第一材料和标记环都被加工。此外，环40在水平仪11的正常使用过程中不会被破坏。
由于打印记的工序可以始终如一地将所述环定位到柱管上，所以该方法还避免了在将标记环放置到柱管中的适当位置时的人为误差。
图5是从模具70和芯棒60中取出、部分地填充液体51并封口后的完成的覆盖模制的柱管10的横截面视图。内表面21被加工以形成预期的桶形，其中空腔22具有最大直径。第一端盖12已经在模制工序中形成。该空腔已经部分地填充了液体51并且其端部25被第二端盖13封闭以密封该腔22。气泡50出现在标记环40之间的最大直径处。
因此，显然，根据本发明提供了一种用于水平仪的柱管，它完全符合前述的目的和优点。
尽管本发明是结合特定的实施例加以说明的，但是对于本领域的技术人员来说，各种替换、修改和变化都是很明显的。因此，本发明包括所有这些落入所附权利要求的精神和宽的范围之内的所有替换、修改和变化。
权利要求
1.一种用于水平仪的柱管的制造方法，该方法包括如下步骤·提供一圆筒，所述圆筒具有限定了一空腔的内表面；·将一种材料模制在所述圆筒周围；·加工所述内表面至期望的形状；和·将气泡定位在所述空腔内。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述圆筒被模制并且具有外表面，该方法还包括将标记环定位在圆筒的外表面上，从而将所述材料模制在所述标记环周围并且所述标记环被所述圆筒和所述材料包围。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述材料通过下列步骤模制在所述圆筒和标记环周围·将所述圆筒和标记环定位在芯棒上；·将该芯棒插入模具中；·将所述材料浇入所述模具；和·从所述模具中取出所述圆筒、标记环和材料。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，通过将液体部分地填充所述空腔并用端盖封闭该空腔，将所述气泡定位在该空腔内。
5.根据权利要求1所述的方法，还包括在将所述材料模制在所述圆筒周围之前，将标识设置在该圆筒上。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述圆筒和所述材料是丙烯酸树脂。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述内表面被加工以使所述空腔为桶形。
8.一种用于水平仪的柱管，该柱管包括至少一个标记环，改进之处在于·该柱管包括一圆筒，所述圆筒具有限定了一空腔的内表面；·该柱管包括套筒，该套筒模制在所述圆筒周围；和·所述至少一个标记环被所述圆筒和套筒包围。
9.根据权利要求8所述的柱管，其中，所述圆筒和套筒的材料是丙烯酸树脂。
10.根据权利要求8所述的柱管，其中，所述圆筒具有外表面，并且该柱管包括定位于该外表面上的标识，所述标识被所述圆筒和套筒包围。
11.一种用于水平仪的柱管，该柱管包括圆筒和套筒，所述圆筒具有限定了一空腔的内表面，该圆筒从第一端延伸至第二端，所述套筒模制在所述圆筒周围并且从所述第一端延伸至所述第二端。
12.根据权利要求11所述的柱管，还包括位于第一端的第一端盖和位于第二端的第二端盖，该柱管封闭着液体和气泡。
13.根据权利要求11所述的柱管，还包括至少一个被所述圆筒和套筒包围的标记环或标识。
14.根据权利要求13所述的柱管，其中，所述至少一个标记环或标识被热印到所述圆筒上。
15.一种用于水平仪的柱管，该柱管通过下列步骤形成·提供由第一材料构成的圆筒，该圆筒具有限定了一空腔的内表面；·围绕着所述圆筒模制第二材料；·将所述内表面加工至期望的状态；和·将气泡定位在所述空腔内。
16.根据权利要求15所述的柱管，其中，所述第一和第二材料是相同的丙烯酸树脂材料，当所述第二材料围绕所述圆筒模制时，所述圆筒被冷却。
17.根据权利要求16所述的柱管，其中，所述圆筒被模制且具有外表面，至少一个标记环被埋入在所述圆筒的外表面中，从而所述第二材料被模制在所述至少一个标记环周围，并且该标记环被所述第一材料和第二材料包围。
18.根据权利要求17所述的柱管，其中，通过下述步骤围绕圆筒和标记环模制所述第二材料·将圆筒和标记环定位在芯棒上；·将该芯棒插入模具中；·将第二材料浇入所述模具；和·从所述模具中取出所述圆筒、标记环和第二材料。
19.根据权利要求18所述的柱管，其中，通过将液体部分地填充所述空腔并用一端盖封闭该空腔，将所述气泡定位在所述空腔内。
20.根据权利要求1所述的柱管，其中，所述内表面被加工成使所述空腔为桶形。
全文摘要
本发明公开了一种用于水平仪(11)的柱管(10)和形成这种柱管(10)的方法。该柱管(10)包括一个圆筒(20)和围绕所述圆筒(20)模制的材料(30)，所述圆筒具有限定了一空腔(22)的内表面(21)。柱管(10)优选地包括至少一个标记环(40)，标记环(40)放置在圆筒(20)和材料(30)之间。该方法包括提供所述圆筒(20)；绕所述圆筒(20)模制一材料；将所述内表面(21)加工为预期形状；和将气泡(50)定位在所述空腔(22)内。
文档编号G01C9/10GK1961196SQ200580011464
公开日2007年5月9日 申请日期2005年4月15日 优先权日2004年4月16日
发明者T·P·福伦 申请人:帝国水平仪制造公司