专利名称：水平仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种水平仪。
背景技术：
包括圆柱体形的填充液体的指管的水平仪是众所周知的。指管内的 气泡能够与标注在所述指管上的标记对准，以用来指示水平仪的倾斜角 度和主要指示水平仪是否是水平的或垂直的。
然而，当使用者不能直接看到指管的正面时，或者使用者根本不能 直接看到气泡时，难以准确地确定气泡在指管内的位置。
发明内容
根据本发明的一方面，提供一种水平仪，其包括平面底座和水平测 量装置，所述平面底座用于在使用时安置在其水平度需要确定的表面上， 所述水平测量装置包括指管，该指管充注有足够的液体使得一气泡形成 在指管内，水平仪包括标记，随着水平仪的方向变化，气泡相对于所述 标记移动，以指示水平仪的方向，光学装置配备在水平仪上，光学装置 用来提供相对于标记的气泡位置的图像指示。
优选地，所述光学装置包括棱镜，该棱镜用来折射通过指管的光线， 折射的光线形成所述相对于标记的气泡位置的图像指示。优选地，所述光学装置包括至少一个表面，该至少一个表面面向所 述指管并且具有反光性能，反射的光线形成所述相对于标记的气泡位置 的图像指示。
优选地，所述棱镜形成有界定所述指管的型腔。
优选地，所述棱镜包括若干相对倾斜的壁。
优选地，所述棱镜包括一平面的前壁和一大体上锥形的后壁区域， 所述后壁区域从平面的前壁大体上径向向内地逐渐变小形成锥形，后壁 区域因此优选地绕着指管的后部延伸，以致部分地环绕指管。
优选地，所述棱镜的顶壁是平面的。在一实施例中，前壁和顶壁基 本上垂直，尽管前壁可以选择地处于钝角位置。
优选地，所述指管包括若干定位在指管不同部位的标记，使得指管 内的气泡可以与能够最清楚看见的任一标记对准。
优选地，所述指管基本上是球形的。最好地，所述指管包括若千截 平区域，所述截平区域各自形成或者包括标记。
优选地，所述截平区域成对地布置，每一对截平区域间隔开并相对 地布置，并且每对截平区域垂直于其它对截平区域。
优选地，每个截平区域基本上为圆形的轮廓。
优选地，每个截平区域包括一内部区域，其圆周还包括标记。 优选地，所述内部区域也是圆形的轮廓。
优选地，配备对准装置，用来在水平仪基本上与期望的角度对准吋 发射信号。优选地，所述信号为可听信号。
优选地，配备发光装置，用来照明指管。
优选地，所述发光装置构成对准装置的一部分或连接到对准装置上， 以便用来发出水平仪与期望角度对准程度的光信号指示。优选地，所述发光装置用来发射针对不同对准程度的不同光信号。 最好地，光信号由颜色区别开。
优选地，所述平面底座包括一臂，所述臂能够相对于所述底座旋转， 使得所述臂能够伸縮以致与所述平面底座对准和延伸，使得臂的纵向轴 线与平面底座的纵向轴线不平行。
优选地，配备角度指示器用来指示水平仪的纵向轴线与臂的纵向轴 线之间的角度。
优选地，所述臂的一端配备有可伸縮的脚部，所述脚部能够从与臂 的边缘齐平的位置折叠到自臂向外张开的位置。
优选地，配备可伸縮的滑动块，当处于非縮回的位置时，其使得水 平仪能够用作三角板。
优选地，所述水平测量装置与水平仪一体地形成。
优选地，所述水平仪还包括若干水平测量装置。
优选地，所述指管一体地模制在水平仪内。
本发明的其它方面可包括在此引用的特征或限制的各种结合。
本发明可以以多种方式实施，但是具体实施方式
将仅参照附图通过 实例的方式进行描述。
图1为根据本发明的水平仪的立体图2为图1中的水平仪在其部分处于部分延伸状态时的立体图3为图1中的水平仪沿A-A方向的部分剖面图，为了清楚起见水 平仪的一些部分省略；
图4为图3中的水平仪部件的局部去除的立体图5为使用时图3中的水平仪部件的局部去除的立体图；图6为在第一种情况下使用时图1至5中的水平仪的立体图; 图7为在第二种情况下使用时图1至5中的水平仪的立体图; 图8为图1至7中的水平仪的一端的局部去除的放大视图； 图9为根据本发明的改进水平仪的部分立体图； 图IO为根据本发明的另一改进水平仪的部分侧视图11为根据本发明的又一水平仪的部分侧视图； 图12为图11中的水平仪部分的立体图； 图13为图11和12中的水平仪的立体图14为根据本发明的另一种水平仪的立体图。
具体实施例方式
首先参照图1和图2，水平仪1大体上是长方形的。水平仪1的矩形 上表面3大体上是平面的并且在靠近其后边缘5处形成有两个纵长的四 槽7，用于接收和存储书写工具，例如铅笔或钢笔。上表面3还形成有大 体上立方体形的滑块9，所述滑块9能够滑进和滑出相应的槽11，所述 槽开口于水平仪1的前表面13上。当滑块9处于图2中所示的延伸位置 时，水平仪l可用作为可调节的三角板。
水平仪1的下面在使用过程中形成一平面表面14，该平面表面置于 其水平度将得以确定/调整的表面上。平面表面14由可伸縮的臂15的下 面形成，所述臂沿壳体3的整个长度延伸。臂15的一端通过铰接17到 水平仪1的一端上，使得臂15能绕大体上平行于矩形上表面3和平面表 面14的轴旋转。
另外参照图8，按扭或控制杆操控的锁紧机构18配备在水平仪1的 前表面13上以将臂15锁定在预定位置上。在本例中，锁紧机构18包括 摩擦垫20，所述摩擦垫可以通过旋转控制杆22被挤压到与所述臂15的铰接部分啮合，以防止臂15进一步旋转。角度指示器装置包括铰链17
上的角度标记(未图示)，并且提供了角度标记观察窗口 24，用来向用 户显示臂15的纵向轴线相对于壳体3的纵向轴线的角度。
臂15可从壳体3的纵向轴线旋转最大至180度，并且两个可能的旋 转量值显示在图6和图7中，由此可以看到窗口或门框或类似物部分的 相对角度可以使用角度指示装置来确定。
连接在铰链17上的臂15的另一端形成有两个可伸縮的脚部19，所 述脚部可旋转地安装21到臂15上，使得能够在臂15的平面内从縮回的 位置旋转到伸展的位置，在这个过程式中脚部19可以从臂15的纵向轴 线旋转至90度。当用在天井或类似的地方，可伸縮的脚部19可以用来 稳定水平仪l，也可以与模板一起使用以形成特定的期望角度，该特定的 期望角度可以直接转移到其它的材料上，例如铺路板。
水平仪1的中心部分形成有凹槽23，该凹槽从上表面3和前表面13 延伸进入水平仪1的主体并且终止于后壁，该后壁大体上与外表面3、 13 呈45度角。因此，当沿壳体3的纵向轴线方向观察时，凹槽23大休上
是三角形的横截面。
水平测量装置27位于凹槽23内。
另参照图3和图5，水平测量装置27包括光学装置，该光学装置呈 大体上三角形横截面的棱镜29形式。棱镜29形成有大体上球形的型腔， 所述型腔界定指管41，该指管41可以填充液体。棱镜29的顶部和前部 平面矩形壁31、 33大体上彼此垂直，使得指管41从外部可视。棱镜29 的顶壁和前壁31、 33之间的最上和最前部的交接部分包括长方形带状部 30构成，所述带状部大体上与顶壁和前壁31、 33呈45度角并延伸越过 棱镜29的整个长度。棱镜29的后部从顶壁和前壁31、 33向内和向下形成锥形，以致成 为基本上锥形形状。当从棱镜29的前面观察，棱镜29的后部包括一中 心后壁34，该中心后壁包括三个矩形子壁35、 37、 39，中间的子壁37 上与顶壁和前壁31、 33大体上呈45度角。外侧子壁35、 39朝着顶壁和 前壁31、 33形成小于45度角的锥度。因此外部棱镜29的后壁34大体 上在顶壁和前壁31、 33之间倾斜，这样，外部棱镜29是大体上三角形 的横截面，该横断面对应于壳体3中的凹槽23的横截面，使得外部棱镜 29可以容纳并固定在凹槽23内。
棱镜29的后壁还包括位于中心后壁34的每一侧面上的侧面子壁40。 每个侧面子壁40大体上是偏菱形并从中心后壁34向外倾斜至棱镜29的 侧面边缘，如图4中所。
在棱镜29中所形成的型腔的中心，指管41界定在前壁33下面。棱 镜29的中心后壁34的中间子壁37形成有镗孔44，液体通过该镗孔能够 泵入以填充指管41。插塞，未图示，配备用来在足够的液体已经泵入到 指管41内时密封镗孔43，泵入足够的液体是指指管41除了剩余一个气 泡47外基本上装满液体。
在本例中，指管41大体上为球形，但此处所述球体外表面的六个模 制的圆形区域43已基本上被截平。在本例中，截平区域43实质上是拱 形的，但具有比球形指管41半径大的弯曲半径。截平圆形区域43成对 布置，所述区域43每对相对布置以致位于指管41的相对侧上，每对基 本上垂直于其它对。可以认为圆形区域43面向水平仪1的前面、后面、 两侧、顶面和底面。例如，指管41可以是管状的。
每个圆形区域43还包括同轴的、模制的内部环形区域45。圆形区域 43和45的圆周包括标记，该标记用来确定水平仪1的倾斜度，根据指管内气泡相对于标记43、 45的位置。所述标记可以附加地或选择性地包括 刻蚀或打印标记来提高标记43、 45的可视性。
指管41的内表面至少是部分反射的，并布置成在其表面上以不同角 度反射入射光远离水平仪的纵向轴线。例如，内表面35至40可以由具 有自然反射或部分反射特性的材料形成，或者由涂盖有反射或镜面涂层 以提高内表面的反射特性的材料形成。
棱镜29折射指管上的或通过指管的入射光线，以产生相对于标记43、 45的气泡47的图像，该图像被以不同角度导向远离水平仪l，尤其是以 锐角导向远离水平仪1。反射表面还产生相对于标记43、 45的气泡47的 反射图像48。
使用时，水平仪1的臂15的平面底面14安置在其水平度将要确定 的平面上。指管41内的气泡47将移动到指管41内给定的位置，所述位 置可以根据圆形标记43、 45确定。如果水平仪的使用者恰好位于指管41 的前面，这样使用者能够简单地直接看指管41以确定气泡47相对于标 记43、 45的位置，从而确定水平仪1的倾斜度。
然而，如果使用者定位成他(她)从指管41的上方、下方或一侧观 看指管41，那么气泡47相对于圆形标记43、 45的位置可以通过直接观 察没有朝向水平仪1前面的气泡和圆形标记43、 45确定，或者通过观察 棱镜29所折射的或从棱镜29的内表面35至40所反射的气泡47和后面 或侧面标记43、 45的图像确定。这些图像参照图5可见。沿指管圆周位 置设置的若干标记43、 45提高了可以直接观察气泡和标记43、 45或者 观察气泡47相对于标记43、 45的反射或折射图像的角度。相对于现有 的水平仪，这样使得水平仪1的倾斜度能够在更宽的观察角度范围内得 以确定。对准检测装置可以配置用来在气泡47对准位于指管41上的内部圆
形标记45内时即水平仪1是水平或垂直时向使用者提供信号。例如，检
测装置可以包括平衡传感器，其可操作以控制信号发射器，例如蜂鸣器。 水平指示装置可以以光发射器的形式安装在水平仪1上或其内部，
用来照明指管41。光发射器可包括各种适宜的灯泡或LED，例如所述灯 泡或LED可以延伸到指管壳体29的型腔内。光发射器可连接到对准检测 装置上或包括部分对准检测装置，以便发射水平仪1相对于垂直或水平 方向对准或对准角度的光源指示或者发射气泡47与指管41上的圆形标 记43、 45的对准或对准角度的光源指示。不同颜色的光发射器可以用来 提供不同的对准级别。因此，例如绿光可以用来显示好的对准，琥珀色 光显示较差的对准，红光显示很差的对准。
上面描述的水平仪1可以额外地且选择性地结合削铅笔刀，和/或可 拆卸的延伸件，以延伸水平仪1的总长。可以另外地提供一激光角分相 器来产生激光束，当臂15伸展时，所述激光束将臂15的纵向轴线与水 平仪1的纵向轴线之间的总的旋转角度对截开。这样使得激光束能够被 用来在另一物质上标记期望的切割线。因此例如激光束可以用来在形成 窗框部分的木头的长度上标记期望的切割线，以便获得期望的角缝。
指管41可以是使得能够从期望的角度观察气泡相对于标记43、 45 的位置的任何期望的形状。指管41因此可以是管状的、立方体形、球形、 椭圆形或由这些形状结合形成的任何其它形状。
另外，棱镜29也可能是任何期望的形状并且包括任何数目、形状、 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。
参照图9，改进的水平测量装置57包括更宽的前面带状部30、及相 对角为90度的顶壁和前壁31、 33。顶壁和前壁31、 33通过中间倾斜的 子壁部分58、 59分别与外部子壁39、 35连接。因此，这种改进的水平测量装置57提供比上面描述的水平测量装置27更宽范围的指管观察角 度。
参照图10，另一个改进的水平测量装置67包括指管41，其纵向轴 线远离长方形的前面带状部30垂直延伸。长方形的前面带状部30的端 部已降低以加宽指管气泡图像的反射角。在本例中，外部后子壁35、 39 汇合。
参照图ll、 12和13，改进的水平仪81包括主要的水平测量装置27 且附加的水平测量装置88安装在水平仪1的每一端，水平仪1包括棱镜 89，该棱镜包括两个垂直的圆柱形部分91、 93，所述圆柱形部分终止于 共有的平面倾斜后壁95。圆柱形的指管97配置在上圆柱形部分91内并 且包括形成在指管97内的圆柱体形式的99的标记。这种水平仪因而包 括三个水平测量装置。
另外的两个水平测量装置88能够绕着各自的垂直于水平仪纵向轴线 的枢轴旋转轴旋转通过180度。
使用时，指管97内的气泡相对于标记99的对准由棱镜89反射，以 通过下圆柱形部分93投射气泡和标记99的图像，也就是说，与实际的 气泡和标记99大体上成90度。
在本例中，水平仪和主要的水平测量装置27由半透明或透明材料一 体形成。因此，水平测量装置的棱镜的壁插入(cut into)水平仪的主 体中。这样可以提高水平仪的精确性，因为指管41不能相对于水平仪移 动。
参照图14，另一种水平仪101包括主要的水平测量装置27和若干额 外的水平测量装置88。这种水平仪101比前述的水平仪长并且包括若干 使用者可以根据需要连接在一起的不同部分。水平仪101因此是组合式的。配置虎钳夹口 103以便可以从水平仪101的每一端延伸，以将水平 仪保持靠着被测量的物质件。还提供了运输带(未图示)。
权利要求
1. 一种水平仪，其包括平面底座和水平测量装置，所述平面底座用于在使用时安置在其水平度需要确定的表面上，所述水平测量装置包括指管，所述指管充注有足够的液体使得一气泡形成在指管内，水平仪包括标记，随着水平仪的方向变化，气泡相对于所述标记移动，以指示水平仪的方向，光学装置配备在水平仪上，光学装置用来提供相对于标记的气泡位置的图像指示。
2. 根据权利要求1所述的水平仪，其中，所述光学装置包括棱镜，所述棱镜用来折射通过指管的光线，折射的光线形成所述相对于标记的 气泡位置的图像指示。
3. 根据权利要求1或2所述的水平仪，其中，所述光学装置包括至 少一个表面，所述至少一个表面面向所述指管并且具有反光性能，反射 的光线形成所述相对于标记的气泡位置的图像指示。
4. 根据权利要求2或3所述的水平仪，其中，所述棱镜形成有界定 所述指管的型腔。
5. 根据权利要求2至4中任一项所述的水平仪，其中，所述棱镜包 括若干相对倾斜的壁。
6. 根据权利要求5所述的水平仪，其中，所述棱镜包括一平面的前 壁和一大体上锥形的后壁区域，所述后壁区域从平面的前壁大体上径向向内地逐渐变小形成锥形，后壁区域因此优选地绕着指管的后部延伸， 以致部分地环绕指管。
7. 根据权利要求6所述的水平仪，其中，所述棱镜的顶壁是平面的。
8. 根据前述权利要求中任一项所述的水平仪 若干定位在指管不同部位的标记，使得指管内的 看见的任一标记对准。
9. 根据前述权利要求中任一项所述的水平仪，其中，所述指管基本上是球形的。
10. 根据权利要求9所述的水平仪，其中，所述指管包括若干截平区域，所述截平区域各自形成或者包括标记。
11. 根据权利要求10所述的水平仪，其中，所述截平区域成对地布 置，每一对截平区域间隔开并相对地布置，并且每对截平区域垂直于其 它对截平区域。
12. 根据权利要求10或11所述的水平仪，其中，每个截平区域基本 上为圆形的轮廓。
13. 根据权利要求10至12中任一项所述的水平仪，其中，每个截平 区域包括一内部区域，其圆周还包括标记。，其中，所述指管包括 气泡可以与能够最清楚
14. 根据权利要求13所述的水平仪，其中，所述内部区域也是圆形 的轮廓。
15. 根据前述权利要求中任一项所述的水平仪，其中，配备对准装置， 用来在水平仪基本上与期望的角度对准时发射信号。
16. 根据前述权利要求中任一项所述的水平仪，其中，配备发光装置，用来照明指管。
17. 根据权利要求16所述的水平仪，其中，所述发光装置构成对准 装置的一部分或连接到对准装置上，以便用来发出水平仪与期望角度对 准程度的光信号指示。
18. 根据权利要求17所述的水平仪，其中，所述发光装置用来发射 针对不同对准程度的不同光信号。
19. 根据前述权利要求中任一项所述的水平仪，其中，所述平面底座 包括一臂，所述臂能够相对于所述底座旋转，使得所述臂能够伸縮以致 与所述平面底座对准和延伸，使得臂的纵向轴线与平面底座的纵向轴线 不平行。
20. 根据前述权利要求中任一项所述的水平仪，其中，配备角度指示 器用来指示水平仪的纵向轴线与臂的纵向轴线之间的角度。
21. 根据前述权利要求中任一项所述的水平仪，其中，所述臂的一端 配备有可伸縮的脚部，所述脚部能够从与臂的边缘齐平的位置折叠到自 臂向外张开的位置。
22. 根据前述权利要求中任一项所述的水平仪，其中，配备可伸縮的 滑动块，当处于非縮回的位置时，其使得水平仪能够用作三角板。
23. 根据前述权利要求中任一项所述的水平仪，其中，所述水平测量 装置与水平仪一体地形成。
24. 根据前述权利要求中任一项所述的水平仪，其中，所述水平仪还 包括若干水平测量装置。
25. 根据权利要求23所述的水平仪，其中，所述指管一体地模制在 水平仪内。
全文摘要
水平仪(1)包括平面底座(14)和水平测量装置(27)，所述平面底座用于在使用时安置在其水平度需要确定的表面上，所述水平测量装置包括指管(41)，该指管充注有足够的液体使得一气泡(47)形成在指管(41)内，水平仪(1)包括标记(43，45)，随着水平仪(1)的方向变化，气泡(47)相对于所述标记移动，以指示水平仪的方向，光学装置(29)配备在水平仪(1)上，光学装置用来提供相对于标记(43，45)的气泡(47)位置的图像指示。
文档编号B60Q1/04GK101448678SQ200780018467
公开日2009年6月3日 申请日期2007年4月10日 优先权日2006年4月7日
发明者保罗·安德鲁·斯帕罗 申请人:保罗·安德鲁·斯帕罗