ITMI992509A1 - Strumento di livello - Google Patents

Description

Descrizione di una domanda di brevetto per invenzione industriale

L'invenzione in oggetto consiste in uno strumento di livello formate da un corpo base e da una sorgente luminosa per la marcatura ottica di un piano orizzontale o verticale.

Strumenti di questo genere vengono utilizzati, ad esempio, in edilizia, per scavi, per l'allestimento di piani di riscontro o per il livellamento di banchi per la piegatura di fili d'acciaio, per la marcatura ottica di un piano orizzontale o verticale o per determinare lo scostamento di un piano inclinato orizzontalmente oppure di un oggetto, ad esempio la superficie di un banco di piegatura, dalla linea orizzontale.

Gli strumenti di livello conosciuti all'attuale stato dell'arte sona caratterizzati da una sorgente luminosa montata su un piatto girevole sorretto da un supporto, ad esempio un treppiede. Prima di iniziare le operazioni di livellamento il piatto girevole viene regolato a mano sulla linea orizzontale tramite una o più bolle e viti di regolazione. Dopo aver acceso la sorgente luminosa il fascio di raggi laser è visibile, in forma di punto luminoso, su di un oggetto che si estende in direzione verticale come, ad esempio, la parete di un edificio. Il punto luminoso si trova in corrispondenza del piatto girevole sempre alla stessa altezza, cioè si trova su un piano orizzontale indipendentemente dall'angolo di rotazione del piatto.

Poiché in tali strumenti l'errore di indicazione dipende direttamente dall'inclinazione del piatto girevole, per ottenere un risultato preciso occorre orientare il piatto esattamente sulla linea orizzontale utilizzando le viti di regolazione situate sul supporto. Poiché la regolazione del piatto girevole richiede in pratica molta precisione nella regolazione e molta esperienza da parte dell'utilizzatore, l'impiego degli strumenti finora conosciuti richiede molto tempo e, in caso di misurazioni di precisione, può essere impiegato esclusivamente da personale specializzato.

Il problema posto dalla presente invenzione era presentare uno strumento di livello che, una volta posizionato, si regolasse automaticamente rendendo superfluo l'intervento dell'operatore.

La soluzione a questo problema è rappresentata dalle caratteristiche indicate nella rivendicazione 1.

Per questo motivo lo strumento è caratterizzato da una sorgente luminosa montata in un corpo oscillante su un asse di rotazione ed unito al corpo base del livello.

Il vantaggio dello strumento è rappresentato dal fatto che, sia in caso di inclinazione laterale che in caso di inclinazione dello strumento in direzione orizzontale, la regolazione avviene automaticamente e senza l'intervento dell'operatore garantendo così un preciso livellamento orizzontale del fascio luminoso senza problemi, anche su superfici non piane o inclinate. Ad esempio, lo strumento viene posizionato su una base liscia o su un supporto, come un treppiede. Successivamente viene ruotato a mano sulla linea orizzontale, senza allineare la base o il supporto, nella direzione di un oggetto verticale - ad esempio una parete - sul quale viene proiettato il punto luminoso.

L'unico accorgimento che l’operatore deve avere nell'impiego dello strumento di livello oggetto della presente invenzione è di garantire che, qualora esso venga usato per la marcatura di un piano orizzontale su di una parete e poi nuovamente ruotato per una marcatura successiva, l'altezza del punto di uscita del fascio luminoso corrisponda sempre al punto di riferimento sulla base, sebbene con variazioni minime. Questo può essere fatto, ad esempio, unendo il punto di uscita del fascio luminoso éd il punto di rotazione su! quale lo strumento viene ruotato sulla base.

L'unico errore derivante da una variazione minima dell'altezza del punto di uscita sulla base è rappresentato da una variazione dell'altezza del punto di uscita della sorgente luminosa, che, in caso di basi molto inclinate, è situato soltanto nello spazio di alcuni millimetri. Al contrario, negli strumenti di livello tradizionali descritti in precedenza, lo scostamento dipende anche dall'inclinazione del piatto girevole e dalla distanza tra lo strumento e l'oggetto da misurare su! quale viene riprodotto il punto luminoso, provocando un errore molto più grande. Lo strumento di livello oggetto della presente invenzione non presenta questo tipo di errore.

Grazie alla facile e preferenziale struttura della presente invenzione, la sorgente luminosa, con la propria sede, è montata nel corpo base dello strumento su un asse rotante girevole o orientabile, dotata con un peso supplementare nella parte inferiore. In questo modo il corpo forma una sede chiusa che può essere montata sia su una base piana che su un piatto girevole che non ha bisogno di essere precedentemente portato in posizione orizzontale.

Lo strumento di livello può anche essere costruito in modo tale che la sorgente juminosa all’interno del corpo base oscilli appesa ad un filo o ad una barra. In questo caso l’asse di rotazione viene determinato dal punto di sospensione del filo o della barra.

Inoltre, è anche possibile sistemare la sorgente luminosa all'interno di un corpo oscillante (bilanciere) sorretto, ad esempio, su uno o due punti di appoggio situati sulla parte piana superiore di un corpo base realizzato in forma di blocco solido. Tramite, ad esempio, i pesi supplementari posti sui corpo oscillante sotto il punto di appoggio e che si estendono lateralmente sul corpo base, il baricentro del corpo oscillante viene a trovarsi sotto il punto di appoggio in modo tale che il fascio di luce proveniente dal corpo oscillante è regolato sulla linea orizzontale.

Di conseguenza, se lo strumento di livella viene utilizzato per misurare un piano orizzontale o verticale, l'asse del fascio proveniente dalla sorgente luminosa e l’asse che passa attraverso l’asse di rotazione ed il baricentro del corpo oscillante formano un angolo che, misurando un piano orizzontale come, ad esempio, il pavimento di un edificio, è esattamente di 90°. Per misurare un piano verticale, ad esempio una parete di un edificio, l'angolo viene regolato a 0° o a 180° a seconda che il fascio luminoso debba apparire da sopra in direzione del pavimento o da sotto in direzione del soffitto del'edificio.

L'angolo può anche essere compreso, in modo variabile, tra l’asse che passa attraverso il baricentro e l'asse di rotazione del corpo oscillante e l'asse del fascio luminosa, creando cosi un utilizzo universale dello strumenta sia per piani orizzontali che per piani verticali.

Inoltre, disponendo di un angolo variabile, lo strumento di livello oggetto della presente invenzione può anche essere vantaggiosamente impiegato per misurare oggetti inclinati, laddove una regolazione variabile dell'angolo compreso tra l'asse del fascio e l'altro asse, ad esempio tramite una vite di arresto, è particolarmente adatta. Ad esempio, se l’angolo di frante alla linea orizzontale viene impostato da sotto a 80° in posizione inclinata, il fascio luminoso dello strumento sarà compreso in un angolo di 10°. Tale fascio potrà essere impiegato per livellare nello stesso angolo un oggetto che si trova parallelo al fascio stesso, ad esempio una trave o una tavola.

In base ad un’altra esecuzione dello strumento, l’angolo tra l’asse del fascio e l'altro asse può essere impostato su posizioni fisse, oppure può variare all’interno di determinati intervalli. In questo modo, in una prima posizione l’angolo tra il corpo oscillante e l’altro asse, per la misurazione di piani orizzontali, è esattamente di 90° mentre in una seconda posizione, per la misurazione di piani verticali, è esattamente di 0° o 180°. Ne deriva quindi uno strumento di facile manipolazione, utilizzabile per entrambe le funzioni di misurazione e di livellamento.

L’operatore può regolare l’angolo in breve tempo e con una precisione molto alta utilizzando, ad esempio, un meccanismo di scatto, senza bisogno di strumenti e regolazioni ausiliari.

li meccanismo di scatto può essere di tipo tradizionale e può contenere, ad esempio, una sfera che viene spinta tramite una molla all'interno di una cavità semicircolare permettendo la regolazione dell’angolo.

In base ad un'altra esecuzione dello strumento, il cambio delle posizioni dell'angolo può essere effettuato utilizzando uno o piu pesi uniti al corpo oscillante. In questo modo è possibile posizionare il baricentro della sorgente luminosa, ad esempio, esattamente sull'asse di rotazione mentre, con l'aggiunta di un altro peso al di sotto del baricentro con un angolo di 90°, si ottiene una direzione esattamente orizzontale del fascio di luce. Per dirigere il fascio luminoso in alto in direzione verticale il peso viene tolto dalla sorgente di luce e fissato sul lato di fronte al fora di uscita del fascio. Il fissaggio può avvenire, ad esempio, inserendo degli elementi di massa nei relativi fari che si trovano sul corpo oscillante.

Esiste inoltre la possibilità di cambiare le posizioni angolari accendendo un'altra sorgente luminosa situata all'interno dell'angolo della sorgente esistente e montata preferibilmente nello stesso corpo oscillante. Questo significa che non è più necessario aprire il corpo base durante la preparazione dello strumento impedendo quindi l'entrata di impurità e liquidi come molto spesso avviene nelle applicazioni edili e negli scavi.

Per poter riassestare la posizione del corpo oscillante in fase di preparazione dello strumento a anche in caso di regolazione errata, si possono prevedere dispositivi di regolazione di precisione preferibilmente costituiti da una vite filettata che si inserisce nel corpo oscillante nella direzione dell’asse e/o nell'angolo del fascio. Avvitando o svitando la vite la distanza presente tra il baricentro della vite e quello del corpo oscillante varia dando origine a un momento torcente che modifica la posizione dell'angolo del corpo oscillante.

A prescindere dall’utilizzo del dispositivo di regolazione descritto qui sopra, che peraltro ha un costo irrisorio, è possibile variare la posizione della sorgente luminosa nel corpo oscillante tramite viti di registro oppure, tramite uri peso oscillante unito alla sorgente luminosa per mezzo di una barra, modificare l’angolo della barra contro la sorgente luminosa.

Per misurare l'angolo di inclinazione del corpo base verso la linea orizzontale o verticale si può montare una scala graduata sia sul corpo base che sul corpo oscillante. La scafa è costituita da una superficie graduata trasparente e curva che si estende ad arco lungo il piano di oscillazione ed intorno alla sorgente luminosa ed attraverso la quale passa il fascio di luce. Il punta luminoso che si forma sulla la scala trasparente in corrispondenza del passaggio del fascio di luce ed i gradi della scala permettono di leggere l'angolo di inclinazione.

Poiché il corpo oscillante si può anche orientare da un unico lato del corpo base, il montaggio dello strumento di livello è molto semplice.

Tuttavia, nell’esecuzione preferenziale dello strumento, il corpo oscillante è situato tra un primo ed un secondo elemento laterale sopra un unico perno di rotazione in modo tale che la sorgente luminosa si trova tra entrambi gli elementi laterali ed il fascio di luce può uscire liberamente in un angolo preferibilmente superiore a 180°. Con l’impiego di due perni di rotazione si ottiene sempre un movimento definito del corpo oscillante lungo il piano di oscillazione; di conseguenza, dirigendo lo strumento su un nuovo punto- tramite rotazioni successive intorno, ad esempio, ad un asse verticale, si impedisce il moto oscillatorio laterale del punto luminoso.

Inoltre, se i perni sono costituiti da un materiale conduttore, essi possono alimentare direttamente la sorgente luminosa: in questo modo, poiché non c’è più bisogno di installare l’alimentatore di corrente nel corpo oscillante, quest’ultimo può ruotare liberamente per oltre 360° nel corpo base. Questa carattehstica è anche vantaggiosa in quanto, 1) l'alimentazione può essere realizzata dall’esterno attraverso la rete elettrica pubblica e 2) se si utilizzano batterie, queste possano essere sostituite senza aprire il corpo oscillante evitando così il rischio di rovinare la regolazione.

La forma a disco del corpo oscillante rende molto compatta la costruzione delio strumento, particolarmente vantaggiosa nel caso in cui il corpo oscillante si trova tra due elementi laterali anch'essi a forma di disco.

In base ad un'ulteriore esecuzione dello strumenta, il corpo base è dotato di un piede con una superficie di appoggia piatta realizzata in un materiale molto resistente come, ad esempio, la ghisa, allo scopo di garantire una maggiore stabilità allo strumento.

Questa caratteristica è particolarmente utile quando il corpo base ruota sul piede di appoggio, per cui l’asse di rotazione attraversa il punto sul quale il fascio di luce esce dalla sorgente luminosa del corpo oscillante e quindi, ruotando il corpo base non si modifica l'altezza del punto di uscita del fascio.

Allo scopo di attenere un orientamento verticale del corpo base rispetto al piede di appoggio, l'asse di rotazione è posizionata perpendicolare al piede rendendo cosi molto più semplice la misurazione di piani orizzontali.

In un’altra esecuzione dello strumento, il corpo base ruota sul piede di appoggio tramite un motore elettrico azionabile preferibilmente con un telecomando ed orientabile e pilotabile nel proprio senso di rotazione. Grazie a questo dispositivo, negli scavi dove le misurazioni vengono effettuate, ad esempio, su grandi distanze, lo strumento di livello può essere utilizzato da una sola persona senza bisogno che un altro operatore giri lo strumento a mano.

Per smorzare più velocemente i movimenti che il corpo oscillante può avere durante la rotazione del corpo base su un piano inclinato, esso può essere dotata di un dispositivo di smorzamento. Tale dispositivo può essere costituita, ad esempio da un componente in gomma o da un componente a frizione che agisce sull’asse del carpo oscillante e la cui forza abrasiva è regolabile tramite una vite allo scopo di adattare la costante di smorzamento alle diverse necessità.

La sorgente luminosa può, in principio, essere costituita da qualsiasi fonte di luce dotata di un adeguato sistema di lenti. Nell'esecuzione preferenziale dello strumenta, tuttavia, la sorgente luminosa è formata da un dispositivo laser, disponibile in commercia a costi ragionevoli, che produce un raggia parallelo e preferibilmente di calore rosso.

Ora, la teoria che sta alla base della presente invenzione può essere elaborata e messa in pratica in vari modi. Si rimanda quindi il lettore da un lato, all’esecuzione illustrata nella rivendicazione 1 e dall'altro, alla spiegazione seguente riguardante un esempio di esecuzione sulla base dei disegni allegati.

I disegni mostrano:

Fig. 1 Disposizione tridimensionale di uno strumento di livello in conformità con la presente invenzione in uno spazio compreso tra due pareti ;

Fig. 2 Vista laterale ingrandita di uno strumento di livello in conformità con la presente invenzione, nel quale l'angolo tra l'asse del raggio e l'asse compresa tra il baricentro ed il punto di rotazione è regalato a 90° per misurare piani orizzontali ed a più di 90° per misurare piani inclinati;

Fig. 3 Un ulteriore utilizzo dello strumento di livello in conformità con la presente invenzione, nel quale il piede è posizionato su una parete verticale e il punto luminoso viene proiettato sulla parete orizzontale che sta di fronte lunga un piano orizzontale;

Fig. 4 Un ulteriore utilizzo dello strumento di livello illustrato nelle figure 1 e 2, nel quale il piede è posizionato su una parete verticale e il punto luminoso viene prodotta sul soffitto oppure sul pavimento lungo un piano verticale;

Fig. 5 Vista schematica laterale dello strumento di livello in conformità con la presente invenzione, nel quale il corpo oscillante ha la forma di un disco;

Fig. 6 Vista frontale dello strumento di livello illustrato nella figura 5.

Lo strumento di livello (1) illustrato nelle figure da 1 a 4 è composto da un corpo oscillante (2) posizionato su uno dei due elementi laterali (4, 6) e su di un corpo base (10) sorretto da un piede (8) ed oscillante intorno ad un asse di rotazione (12). Il corpo oscillante (2) contiene una sorgente luminosa al laser (16), dalla quale fuoriesce un fascio parallelo (14), alla quale è fissata una massa (18) tramite una barra (20).

Nelle applicazioni dello strumento (1) illustrate nelle figure 1 e 2, il piede (8) del corpo base (10) viene montato su una superfide inclinata. Il fascio luminosa (14) su un oggetto (23) che si estende in direzione verticale, produce- un punto luminoso (26) che si estende su un piano orizzontale (24), quando l'angolo (28) compreso tra il fascio (14) ed un altro asse (30) tra l'asse di rotazione (12) ed il baricentro del corpo osdllante (2) è esattamente di 90°.

In un'altra applicazione dello strumento (1 ) illustrata nella figura 2 con una linea tratteggiata, l’angolo (28) compreso tra l'asse (30) e l’asse del fascio luminoso (14) viene regolato ad un valore diverso da 90°, ad esempio 105°, allo scopo di contrassegnare o di misurare un piano inclinato.

Secondo l'applicazione illustrata nella figura 3, il piede (8) è montato su un aggetto (32) che si estende in direzione verticale, ad esempio una parete, alla scopo di riportare un punto (34) ad una determinata altezza su un oggetto (23) verticale che si trova di fronte, ad esempio un’altra parete.

L'applicazione disegnata con una linea continua nella figura 4 mostra uno strumento di livello (1) su di un mezzo piano verticale con un aggetto (36), ad esempio il pavimento di una stanza, che si estende in direzione orizzontale al di sotto dello strumento. Il baricentro dei corpo oscillante (2) si trova sotto il punto di rotazione (12) su! prolungamento dell'asse de! fascio di luce (14).

Come indica il fascio di luce rappresentato da una linea tratteggiata nella figura 4, lo strumento di livella oggetto della presente invenzione può essere posizionato ruotando la sorgente luminosa (16) di 108° contro la massa (18) per contrassegnare un mezzo piano verticale a monte dello strumento (1).

Nell'esecuzione illustrata nelle figure 5 e 6, il corpo oscillante (102) è a forma di disco e fissato tramite i fusi (111) e (113) tra gii elementi laterali (104) e (106), eventualmente a forma di disco, con un corpo base (110) sorretto da un piede d'appoggio (108). Il fascio luminoso inviato dalla sorgente laser (116) installata nel corpo oscillante (102) si proietta verso l'esterno attraverso un disco trasparente (115) montato tra i due elementi laterali (104) e (106). Il disco trasparente (115) e/α il corpo oscillante (102) sono dotati di una scala graduata (119) sulla quale è possibile leggere l'inclinazione della superficie di appoggio del piede (108). Il corpo oscillante (102) contiene una massa (118) montata in modo tale che l'asse (130) passante attraverso il baricentro e l'asse di rotazione (112) de! corpo oscillante(1Q2) e l’asse del fascio luminosa (14) include un angolo (128) di 90°. La linea tratteggiata nella figura 5 indica che, regolando la massa (118) o passando ad un'altra sorgente laser (11 6’) è possibile modificare l'angolo (128) da 90° a 0° o a 180° per misurare un oggetto verticale come indicata nella figura 4.

La corrente aita sorgente laser (116) e (116') viene fornita da un alimentatore (121) inserito nel corpo base e collegato alla sorgente tramite un interruttore (123). La corrente passa dall'alimentatore alla sorgente luminosa tramite i fusi (11 1 ) e (113) oppure tramite l'asse di rotazione (112).

Sugli elementi laterali (104) (106), all’altezza dei fusi (111) e (113), sono installati dei dispositivi di smorzamento a forma di dischi in gomma. Tali dischi possono essere premuti manualmente dall'operatore contro la superficie di frizione dei fusi allo scopo di ridurre i movimenti del corpo oscillante (102) all'interno del corpo basa (110).

Claims (24)

1. Rivendicazioni del brevetto 1. Strumento di livello (1) formato da un corpo base (10, 110) e da una sorgente luminosa (16, 116, 116') per la marcatura ottica di piani orizzontali e verticali, caratterizzato dal fatto che la sorgente luminosa (16, 116, 116') si trova all'interno di un corpo oscillante (2, 102) che si muove intorno ad un asse di rotazione (12, 112) ed è collegato al corpo base (10, 110).
2. 2. Attrezzatura in conformità con la rivendicazione 1 , caratterizzata dal fatto che l'asse del fascio (14) prodotto dalla sorgente luminosa (16, 116) e l’altro asse che passa attraverso l'asse di rotazione (12, 112) ed il baricentro de! corpo oscillante (2, 102) formano un angolo variabile (28, 128).
3. 3. Attrezzatura in conformità con la rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che l’angolo (28, 128) può essere modificato in determinate posizioni fisse.
4. 4. Attrezzatura in conformità con la rivendicazione 3, caratterizzata dal fatto che l'angolo (28, 128), regolato su una prima posizione per la misurazione di piani orizzontali (22), è di 90°.
5. 5. Attrezzatura in conformità con la rivendicazione 3, caratterizzata dal fatto che l’angolo (28, 128), regalato su un'altra posizione per la misurazione di piani verticali (32), è di 0°.
6. 6. Attrezzatura in canformità con una delle rivendicazioni da 3 caratterizzata dal fatto che le posizioni dell'angolo vengono determinate tramite dispositivi di scatto.
7. 7. Attrezzatura in conformità con una delle rivendicazioni da 3 a 5, caratterizzata dal fatto che le posizioni dell'angolo vengono modificate tramite lo spostamento dei pesi (18, 118) montati sul corpo oscillante (2, 102).
8. 8. Attrezzatura in conformità con una delle rivendicazioni da 3 a 5, caratterizzata dal fatto che le posizioni dell’angolo vengono modificate tramite la commutazione su un’altra sorgente luminosa (116’) posta nell'angolo (128) della sorgente luminosa esistente (116).
9. 9. Attrezzatura in conformità con una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che possiede dei dispositivi per la regolazione di precisione del corpo oscillante (2, 102).
10. 10. Attrezzatura in conformità con la rivendicazione 9, caratterizzata dal fatto che i dispositivi di regolazione comprendono un elemento filettata che si inserisce nel corpo oscillante (2, 102).
11. 11. Attrezzatura in conformità con una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che possiede una scala graduata (119) sulla quale è possibile leggere l’angolo del corpo oscillante (2, 102).
12. 12. Attrezzatura in conformità con una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che il corpo basa (10, 110) comprende un primo elemento laterale (4, 104) sul quale ruota il corpo oscillante (2, 102).
13. 13. Attrezzatura in conformità con la rivendicazione 12, caratterizzata dal fatto che il corpo base (10, 110) comprende un secondo elemento laterale (6, 106), e che il corpo oscillante (2, 102) è montato tra questi due elementi (4, 104 - 6, 106).
14. 14. Attrezzatura in conformità con la rivendicazione 13, caratterizzata dal fatto che il corpo oscillante (2, 102) e montato tra il primo ed il secondo elemento laterale (4, 104 - 6, 106) tramite dei perni (111, 113), e che l’alimentazione di energia elettrica della sorgente luminosa (16, 116) viene effettuata attraverso questi perni.
15. 15. Attrezzatura in conformità con le rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che il corpo oscillante (102) è a forma di disco.
16. 16. Attrezzatura in conformità con la rivendicazione 15, caratterizzata dal fatto che il corpo oscillante (102) è montato in modo coassiale trai i due elementi laterali a forma di disco (104, 106).
17. 17. Attrezzatura in conformità con le rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che il corpo base (10, 110) presenta un piede di appoggio (8, 108).
18. 18. Attrezzatura in conformità con la rivendicazione 17, caratterizzata dal fatto che il corpo base (10, 110) έ collegato al piede di appoggio (8, 108) ed orientabile su di essa.
19. 19. Attrezzatura in conformità con la rivendicazione 18, caratterizzata dal fatto che l'asse di rotazione è perpendicolare al piede di appoggio (8, 108),
20. 20. Attrezzatura in conformità con la rivendicazione 18 o 19, caratterizzata dal fatto che la rotazione del corpo base (10 , 110) sul piede dì appoggio (8, 108) si realizza tramite un motore.
21. 21. Attrezzatura in conformità con la rivendicazione 20, caratterizzata dal fatto che il motore è azionabile tramite un telecomando
22. 22. Attrezzatura in conformità con una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che sono previsti dispositivi di smorzamento (136, 138) per attenuare i movimenti del corpo oscillante (2, 102).
23. 23. Attrezzatura in conformità con la rivendicazione 22, caratterizzata dal fatto che i dispositivi di smorzamento sono costituiti da elementi in gomma (136, 138) che agiscono sull’asse di rotazione ( 12, 112) del corpo oscillante (10, 110).
24. 24. Attrezzatura in conformità con una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che la sorgente luminosa (16. 1 16) è un laser che produce un raggio parallelo (14, 1 14). Il tutto come sostanzialmente descritto, illustrato, rivendicato e per gli scopi ivi specificati.