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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Linienmarkierungsvorrichtung
zum Vorsehen von Referenzlinien und im Speziellen einen selbstnivellierenden
Lasermarkierer.
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Hintergrund der Erfindung
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Mit
der schnellen Entwicklung der Laserquellentechnik sind Lasermarkierer
als Vorrichtung zum Vorsehen von Referenzlinien verbreitet auf den
Gebieten Bauwesen und Innendekoration sowie Vermessung und Kartierung
aufgrund ihrer Vorteile im Einsatz, dass sie von einer einzigen
Person bedient werden können und keine dauerhafte Markierung
auf der Objektoberfläche hinterlassen, und der selbstnivellierende
Lasermarkierer ist auf diesen Gebieten besonders beliebt, da er
automatisch horizontale und automatisch vertikale Laser-Referenzlinien
vorsehen kann. Ohne manuelle Einstellung durch den Benutzer kann
der selbstnivellierende Lasermarkierer horizontale und/oder vertikale
Laserlinien auf der Objektoberfläche erzeugen.
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Allgemein
gibt es mechanische selbstnivellierende Lasermarkierer und elektrische
selbstnivellierende Lasermarkierer. Der mechanische selbstnivellierende
Lasermarkierer umfasst eine Pendelstruktur, die sich unter dem Einfluss
der Schwerkraft automatisch in einem Gleichgewichtszustand befindet
und dadurch sicherstellt, dass die durch das darauf angeordnete
Laser-Erzeugungsmodul erzeugte Laserlinie horizontal oder vertikal
ist. Der elektrische selbstnivellierende Lasermarkierer umfasst
im Allgemeinen einen Körper, eine elektrische Libelle und
ein auf dem Körper montiertes Laser-Erzeugungsmodul. Anhand
der elektrischen Libelle kann bestimmt werden, ob sich der Körper
in einem Gleichgewichtszustand befindet. Ein einwirkend mit dem
Körper verbundener Motor kann den Körper in einen
Gleichgewichtszustand steuern, sodass die durch das Laser-Erzeugungsmodul
erzeugte Laserlinie horizontal oder vertikal ist. Sowohl der mechanische
als auch der elektrische selbstnivellierende Lasermarkierer enthalten
im Allgemeinen eine Alarmierungsvorrichtung. Wenn sich der Lasermarkierer
in einem Ungleichgewichtszustand befindet, das heißt, wenn
die durch das Laser-Erzeugungsmodul erzeugte Laserlinie weder horizontal
noch vertikal ist, gibt die Alarmierungsvorrichtung ein Alarmierungssignal
aus, um den Anwender zu warnen, dass der aktuelle Vorgang nicht
korrekt ist.
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Nach
dem Stand der Technik arbeitet die Alarmierungsvorrichtung im Allgemeinen
nach dem Prinzip des kapazitiven Sensors oder induktiven Sensors.
Die Alarmierungsvorrichtung, die eine Warnung auf Basis des Prinzips
des kapazitiven Sensors abgibt, enthält im Allgemeinen
eine auf der Unterseite oder dem Körper des Pendels befindliche
Kondensatorplatte und eine am Gehäuse befindliche Kondensatorplatte.
Ob sich das Pendel oder der Körper in einem Gleichgewichtszustand
befindet, kann bestimmt werden, indem die Größe
der Kapazität zwischen den beiden Kondensatorplatten erfasst
wird. Die Alarmierungsvorrichtung, die eine Warnung auf Basis des
Prinzips des induktiven Sensors abgibt, enthält im Allgemeinen
einen an der Unterseite des Pendels oder dem Körper befindlichen
hängenden Faden und eine am Gehäuse befindliche
Induktionsschleife. Ob sich das Pendel oder der Körper
in einem Gleichgewichtszustand befindet, kann durch Messen der Größe
der Induktivität bestimmt werden.
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Eine
Wasserwaage wird auch verbreitet in der Bau- und der Maschinenbaubranche
verwendet. Der Benutzer kann sie herkömmlich benutzen,
um das horizontale Ausmaß oder das vertikale Ausmaß zu
kalibrieren. Eine herkömmliche Wasserwaage ist mit einer
horizontalen Libelle und einer vertikalen Libelle versehen. Auf
Grundlage der Stellung der Libellen kann bestimmt werden, ob die
Oberfläche horizontal oder vertikal ist. Es gibt auch eine
Wasserwaage mit digitalen Anzeigen. Eine solche Wasserwaage enthält neben
der Libelle ein Anzeigefeld. Ein Neigungswinkel-Messmodul ist innerhalb
des Gehäuses der Wasserwaage angeordnet, um den Neigungswinkel
der zu messenden Oberfläche bezüglich der horizontalen
Oberfläche oder der vertikalen Oberfläche zu messen,
wobei das betreffende Messergebnis auf dem Anzeigefeld der Wasserwaage
angezeigt wird.
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Obwohl
ein einzelnes Produkt die Anforderungen erfüllen kann,
ist es hilfreicher, die verschiedenen Funktionen in einem Werkzeug
für die Maschinenbau-, Bau- und Dekorationsschaffenden
zu kombinieren. Außerdem nimmt die Alarmierungsvorrichtung
im herkömmlichen selbstnivellierenden Lasermarkierer einen
gewissen Raum ein; daher ist sie nicht geeignet für die
kleinformatige Entwicklung.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Um
das Manko von selbstnivellierenden Einzelfunktions-Lasermarkierern
zu überwinden, schafft die vorliegende Erfindung einen
selbstnivellierenden Lasermarkierer mit einer Funktion als digitale
Wasserwaage.
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Um
das Ziel zu erreichen, enthält ein selbstnivellierender
Lasermarkierer nach der vorliegenden Erfindung ein Gehäuse,
einen innerhalb des Gehäuses angeordneten selbstnivellierenden
Körper und mindestens ein auf dem selbstnivellierenden
Körper montiertes Laser-Erzeugungsmodul, wobei der selbstnivellierende
Lasermarkierer weiter ein Neigungswinkel-Messmodul und eine Stromversorgung zum
Versorgen des mindestens einen Laser-Erzeugungsmoduls und des Neigungswinkel-Messmoduls mit
Strom enthält.
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Mit
dem Neigungswinkel-Messmodul kann der selbstnivellierende Lasermarkierer
nach der vorliegenden Erfindung eine Winkelmessfunktion einer Wasserwaage
sowie die Funktion einer Laser-Markierungseinrichtung durchführen,
um den Nutzen des Produkts zu verbessern und das Manko der Einzelfunktions-Produkte
zu beseitigen.
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Der
selbstnivellierende Lasermarkierer nach der vorliegenden Erfindung
enthält weiter mindestens einen Steuerknopf und ein Steuermodul.
Das Steuermodul ist mit dem Neigungswinkel-Messmodul elektrisch
verbunden.
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Der
selbstnivellierende Lasermarkierer nach der vorliegenden Erfindung
enthält weiter eine Alarmierungsvorrichtung, die mit dem
Steuermodul elektrisch verbunden ist.
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Mittels
des Steuermoduls und der Alarmierungsvorrichtung wird der durch
das Neigungswinkel-Messmodul gemessene Winkelwert auch benutzt,
um den Benutzer darüber zu alarmieren, dass sich der aktuelle
selbstnivellierende Lasermarkierer in einem Ungleichgewichtszustand
befindet, wodurch die Alarmierungsvorrichtung, wie etwa die Induktionsschleife
nach dem Stand der Technik wegfällt; daher ist es für
die kleinformatige Entwicklung des selbstnivellierenden Lasermarkierers
geeignet.
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Kurze Beschreibung der Zeichnung
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Die
vorliegende Erfindung wird weiter mit Bezug auf die begleitenden
Figuren beschrieben, in denen:
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1 eine
veranschaulichende Ansicht des selbstnivellierenden Lasermarkierers
gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist, wobei ein Teil des Gehäuses
entfernt ist;
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2 ein
Funktions-Blockschaltbild des selbstnivellierenden Lasermarkierers
von 1 ist;
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3 ein
Funktions-Flussdiagramm des selbstnivellierenden Lasermarkierers
von 1 ist.
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Genaue Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsform
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Wie
in
1 gezeigt, ist ein selbstnivellierender Lasermarkierer
10 gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
dargestellt. In dieser Ausführungsform ist ein Lasermarkierer
des Pendel-Selbstnivellierungstyps als Beispiel für die
Erfindung gezeigt. Der Lasermarkierer
10 enthält
ein Gehäuse
102, das durch zwei Gehäusehälften
(von denen eine nicht gezeigt ist) gebildet ist, die miteinander
verbunden sind, um eine Aufnahmekammer zu definieren, und ein Pendel
104,
das schwingend mit dem Inneren des Gehäuses verbunden ist und
sich automatisch lotrecht ausrichtet. Das Pendel
104 dient
als selbstnivellierendes Element, das über eine schwingende
Verbindungsstruktur schwenkbar mit dem Gehäuse
102 verbunden
ist. Zwei Laser-Erzeugungsmodule
106,
106' sind
am Pendel
104 angebaut und eingestellt, eine vertikale
und/oder horizontale Laserlinie zu erzeugen, wenn das Pendel zur Ruhe
kommt. Das Laser-Erzeugungsmodul enthält im Allgemeinen
eine Laserdiode, eine Kollimationslinse und ein optisches Element
zum Erzeugen von Laserlinien und so weiter. Das Gehäuse
102 ist
im Allgemeinen mit einem Schwingungsdämpfungs-Mechanismus
und einem Pendel-Verriegelungsmechanismus versehen. Die schwingende
Verbindungsstruktur, das Laser-Erzeugungsmodul, der Schwingungsdämpfungs-Mechanismus
und der Pendel-Verriegelungsmechanismus sind in der Technik wohl
bekannt und sind in den
US-Patenten
Nr. 5,539,990 ,
5,144,487 ,
6,763,595 und
6,914,930 genau beschrieben, sodass
die Einzelheiten dieser Mechanismen hierin weggelassen sind.
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Das
Gehäuse 102 des Lasermarkierers 10 ist
weiter mit einem Einschalter 101 versehen, der mit der
innerhalb des Gehäuses angeordneten Stromversorgung elektrisch
verbunden ist. Der Benutzer kann die Stromversorgung durch Betätigen
des Einschalters 101 einschalten oder ausschalten, um den Lasermarkierer 10 zu
aktivieren oder abzuschalten. Das Gehäuse 102 ist
weiter mit mehreren Steuerknöpfen 103 versehen, über
die der Benutzer den Lasermarkierer 10 steuern kann, um
verschiedene Messvorgänge auszuführen.
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Im
Gegensatz zum Stand der Technik umfasst der Lasermarkierer 10 vom
Pendeltyp nach der vorliegenden Erfindung weiter ein Neigungswinkel-Messmodul 105 und
eine Anzeigevorrichtung 107. Das Neigungswinkel-Messmodul 105 ist
im Inneren des Gehäuses 102 eingebaut und an einer
Innenfläche 102' des Gehäuses 102 fest
montiert, daher kann das fest an der Innenfläche des Gehäuses montierte
Neigungswinkel-Messmodul 105 die Neigung des Lasermarkierers 10 wahrnehmen
und den Neigungswinkel messen, wenn der Lasermarkierer 10 vom
Pendeltyp geneigt ist. Gewiss kann das Neigungswinkel-Messmodul 105 auch
an anderen Elementen im Inneren des Gehäuses 102 montiert
sein, solange es bezüglich des Gehäuses befestigt
ist. Der durch das Neigungswinkel-Messmodul 105 gemessene
Winkelwert wird an ein Steuermodul 108 gesendet, das mit
der Anzeigevorrichtung 107 elektrisch verbunden ist. Das
Steuermodul 108 steuert dann die Anzeigevorrichtung 107 an,
die Messergebnisse auf der Anzeigevorrichtung 107 anzuzeigen;
daher kann der Benutzer die Messergebnisse direkt auf der Anzeigevorrichtung 107 betrachten.
Das Gehäuse 102 enthält weiter eine flache
Bodenebene 102'' als Mess-Bezugsebene. Wenn die flache
Bodenebene 102'' in Kontakt mit der zu messenden Ebene
steht, ist der durch das Neigungswinkel-Messmodul 105 gemessene
Neigungswinkel des Lasermarkierers der Neigungswinkel der gemessenen
Ebene bezüglich der horizontalen Ebene oder der vertikalen
Ebene, wodurch der Lasermarkierer 10 nach der vorliegenden
Erfindung eine Funktion einer Wasserwaage durchführt. In
der vorliegenden Erfindung führt das Neigungswinkel-Messmodul 105 weiter
eine Alarmfunktion aus. Der durch das Neigungswinkel-Messmodul 105 gemessene
Winkelwert wird zum Steuermodul 108 gesendet, und das Steuermodul 108 vergleicht
den Winkelwert mit einem vorgegebenen Winkelbereich und sendet ein
Signal an die Alarmierungsvorrichtung zur Alarmierung, wenn der
gemessene Winkelwert außerhalb des vorgegebenen Winkelbereichs
liegt.
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2 ist
ein Funktions-Blockschaltbild des selbstnivellierenden Lasermarkierers
gemäß der vorliegenden Erfindung. Wie in dem Blockschaltbild
gezeigt, enthält der Lasermarkierer 10 ein Linienmarkierungssystem 20,
ein horizontales Messsystem 30, ein Steuersystem 40,
ein Alarmierungssystem 50 und ein Anzeigesystem 60.
Eine Stromversorgung 11 ist vorgesehen, um die oben erwähnten
Systeme mit Strom zu versorgen, um sicherzustellen, dass diese Systeme
normal arbeiten können. Das Linienmarkierungssystem 20 enthält
hauptsächlich das Pendel 104 und zwei daran angebaute
Laser-Erzeugungsmodule 106, 106'. Das horizontale
Messsystem 30 enthält das Neigungswinkel-Messmodul 105.
Das Steuersystem 40 enthält einen Steuerknopf 103 und das
Steuermodul 108, das mit dem Steuerknopf 103 elektrisch
verbunden ist. Das Alarmierungssystem 50 kann ein Summer
oder eine andere akustische oder visuelle Einrichtung sein, die
Ton oder Bild erzeugen kann. Das Anzeigesystem 60 enthält
hauptsächlich einen Anzeigebildschirm, der für
die Benutzer sichtbar ist. In der vorliegenden Erfindung tritt der
Lasermarkierer nach dem Aktivieren der Stromversorgung gleichzeitig
in das Linienmarkierungssystem 20 und das horizontale Messsystem 30 ein,
und der Laserlinien-Markierungsvorgang und der Winkelmessvorgang
werden gleichzeitig aktiviert. Das Neigungswinkel-Messmodul 105 kann
den gemessenen Winkelwert an das Steuersystem 40 übertragen.
Einerseits überträgt das Steuersystem 40 den
gemessenen Winkelwert an das Anzeigesystem 60 und steuert das
Anzeigesystem 60 an, den gemessenen Winkelwert anzuzeigen;
andererseits vergleicht das Steuermodul 40 den Winkelwert
mit einem vorgegebenen Winkelbereich und sendet ein Signal an die
Alarmierungsvorrichtung 50 zum Erzeugen eines Alarms, wenn
der gemessene Winkelwert außerhalb des vorgegebenen Winkelbereichs
liegt. Vorzugsweise kann der Steuerknopf 103 mit einem
Modus-Auswahlknopf versehen sein. Durch Betätigen des Modus-Auswahlknopfes
können Benutzer wählen, entweder im Linienmarkierungssystem
oder im Wasserwaagen-Messsystem zu arbeiten. Wenn er im Linienmarkierungssystem
ist, kann der Lasermarkierer 10 eine horizontale und/oder
vertikale Laserlinie erzeugen. In diesem Fall steuert das Steuersystem
nur das Alarmierungssystem an, um zu alarmieren, wenn die erzeugte
Laserlinie nicht horizontal oder vertikal ist, und das Anzeigesystem
würde den Winkelwert nicht anzeigen; wenn er im Wasserwaagen-Messsystem ist,
wird der Lasermarkierer nur als Wasserwaage benutzt und erzeugt
keine horizontale oder vertikale Laserlinie, und das Steuersystem
steuert nur das Anzeigesystem, um den Winkelwert anzuzeigen, und
kann dem Alarmierungssystem nicht erlauben, Alarm zu geben.
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3 veranschaulicht
den Arbeitsablauf des selbstnivellierenden Lasermarkierers gemäß der
Erfindung. Nun wird der Arbeitsablauf des Lasermarkierers mit Bezug
auf die Ablaufschritte (S) beschrieben. Wenn der Einschalter 101 gedrückt
und die Steuer-Stromversorgung eingeschaltet wird (S1), kann der
Lasermarkierer direkt in den Messmodus eintreten (S2). In dieser
Ausführungsform werden zwei Messsystemzweige gleichzeitig
aktiviert, wobei ein Zweig das Linienmarkierungssystem ist, das
eine horizontale und/oder vertikale Laserlinie erzeugen kann, und
der andere Zweig das vertikale Messsystem ist, das die Messung des
Neigungswinkels durchführen kann. Ein entsprechender Knopf
der Steuerknöpfe 103 wird gedrückt, um
in den Linienmarkierungsmodus zu schalten (S3), und das Anzeigemodul 107 kann
den entsprechenden Linienmarkierungsmodus anzeigen (S4). Die Linienmarkierungsmodi
umfassen horizontalen Linienmarkierungsmodus, horizontalen und vertikalen
Linienmarkierungsmodus und vertikalen Linienmarkierungsmodus. Wenn
der Lasermarkierer in den horizontalen Linienmarkierungsmodus geschaltet
ist (S5), erzeugt er ein horizontales Licht; wenn der Lasermarkierer
in den horizontalen und vertikalen Linienmarkierungsmodus geschaltet
ist (S6), erzeugt er ein kreuzförmiges Licht; und wenn
der Lasermarkierer in den vertikalen Linienmarkierungsmodus geschaltet
ist (S7), erzeugt er ein vertikales Licht. Während des
Durchführens der Linienmarkierung misst das Neigungswinkel-Messmodul 105 einen
Neigungswinkelwert (S8), und dann wird der Neigungswinkelwert an
das Steuersystem übertragen (S9). Einerseits steuert das Steuersystem
den Anzeigebildschirm an, den Neigungswinkelwert anzuzeigen (S10);
und andererseits vergleicht es den Neigungswinkelwert mit einem
vorgegebenen Winkelwert, um zu bestimmen, ob sich der Lasermarkierer
in einem Gleichgewichtszustand befindet. Wenn der gemessene Winkelwert
außerhalb des vorgegebenen Winkelbereichs liegt, überträgt
das Steuersystem ein Signal an das Alarmierungssystem (S11), und
das Alarmierungssystem gibt einen Alarm aus (S12). Vorzugsweise
kann ein Auswahlvorgang vor dem Eintreten in den Messmodus (S2)
eingefügt werden, um den Benutzer zu befähigen,
auszuwählen, ob er einen Laserlinien-Markierungsvorgang
oder einen horizontalen Winkelmessvorgang durchführen möchte.
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Ähnlich
ist die vorliegende Erfindung für den elektrischen selbstnivellierenden
Lasermarkierer geeignet. Die Prinzipien der Durchführung
der Winkelmessung und Alarmierung sind ähnlich zum Obigen; daher
wird hier keine genaue Beschreibung benötigt.
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Fachleute
werden leicht in Betracht ziehen, dass diese Erfindung viele Abänderungen
und Ersetzungen neben der oben erwähnten bevorzugten Ausführungsform
aufweisen kann, ohne vom Konzept und Prinzip der vorliegenden Erfindung
abzuweichen. Der Schutzumfang dieser Erfindung wird durch die nachstehenden
Ansprüche bestimmt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - US 5539990 [0017]
- - US 5144487 [0017]
- - US 6763595 [0017]
- - US 6914930 [0017]