CH683372A5 - Kanalbaulasergerät. - Google Patents

Description

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CH 683 372 A5

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Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kanalbaulasergerät mit selbsttätig arbeitender Nivellierung der Längsachse und mit Mitteln zur Einstellung der Neigung und der seitlichen Ausrichtung des Laserstrahles.

Laserstrahl-Nivelliergeräte dienen dazu, eine waagerechte oder eine geneigte Ebene festzulegen und werden für Bauzwecke verwendet. Dabei wird der aus dem Gerät austretende Laserstrahl in einer gewissen Entfernung mittels einem Empfangsgerät empfangen. Hierdurch lässt sich die Neigung der gedachten Ebene zwischen dem Laserstrahlgerät und dem Empfangsgerät messen. Anwendung finden Laserstrahl-Nivelliergeräte beispielsweise beim Erdaushub und der Planierung von Baugruben, beim Kontrollieren von Betonfundamenten und Betondecken, Ausrichten von Schalungen, beim Einnivellieren von Gleiskörpern für Hochbaukrane und vieles mehr.

Kanalbaulasergeräte sind eine Untergattung der Laserstrahl Nivelliergeräte. Sie dienen beim Bau von Rohrleitungen, beispielsweise von Kanalisationsleitungen dazu, die einzelnen Rohrstücke in der gewünschten Neigung und Richtung zu verlegen. Die Rohrstücke werden aneinandergereiht, bis sie eine Rohrleitung mit beispielsweise 1,2% Neigung bilden. In Abständen von 50 bis 70 m werden Schächte eingebaut; zwischen den Schächten erfolgt keine Richtungsänderung. Die Neigung der einzelnen Rohrleitungsabschnitte zwischen den Schächten muss in der Praxis jeweils unterschiedlich gewählt werden.

Beim Bau einer Rohrleitung wird so vorgegangen, dass das Kanalbaulasergerät am Anfang einer Leitung, d.h. normalerweise im Bereich eines Schachtes, derart aufgestellt wird, dass der Laserstrahl in die gewünschte Richtung zeigt und die gewünschte Neigung aufweist. Der Laserstrahl gibt also sowohl die Richtung als auch die Neigung an, in welcher die Rohrleitung zu bauen ist. Am entgegengesetzten Ende des zu positionierenden Rohrstücks wird das Empfangsgerät eingesetzt. Das Empfangsgerät weist eine durchsichtige Scheibe mit Markierungen in Form eines Fadenkreuzes auf. Der vom Kanalbaulasergerät austretende Laserstrahl trifft als Lichtpunkt auf der Scheibe des Empfangsgerätes auf. Sobald sich dieser Lichtpunkt in der Mitte des Fadenkreuzes befindet, ist das Rohrstück richtig positioniert und kann in dieser Lage befestigt werden.

In den bisher bekannten Kanalbaulasergeräten sind Helium-Neon-Laserröhren eingebaut. Seit kurzem sind auch sogenannte Laserdioden erhältlich. Diese haben den Vorteil, dass sie viel weniger Strom verbrauchen, als die herkömmlichen Helium-Neon-Laserröhren. Die bisherigen Kanalbaulasergeräte sind, aufgrund des hohen Energieverbrauches der Laserröhren, auf eine externe Stromquelle angewiesen. Laserdioden sind zudem in ihren Abmessungen erheblich kleiner, so dass die Baugrösse der Lasergeräte kleiner ausfallen könnte, wodurch sie für den Bau von Rohrleitungen mit kleinerem Durchmesser verwendbar wären. Die bisherigen

Kanalbaulasergeräte sind für Rohrleitungen mit mindestens 150 mm Durchmesser geeignet.

Die vorliegende Erfindung stellt sich die Aufgabe, ein Kanalbaulasergerät zu schaffen, welches besonders kompakt in den Aussenabmessungen ausgelegt werden kann, dennoch aber verhältnismässig einfach aufgebaut ist und dabei mit hoher Präzision arbeitet.

Das erfindungsgemässe Kanalbaulasergerät entspricht den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1.

Der besondere Vorteil dieser Kanalbaulasergerät-Konstruktion liegt darin, dass die selbsttätig arbeitende Nivellierung der Längsachse und die seitliche Ausrichtung des Laserstrahles mittels einer einzigen Grundeinsteil-Vorrichtung erfolgt, an welcher das hintere Ende der in ihrem vorderen Bereich schwenkbar gelagerten, den Laserstrahl erzeugenden Lichtquelle angelenkt ist. Bei den bisherigen, Kanalbaulasergeräten waren für die Nivellierung und die seitliche Ausrichtung des Laserstrahles zwei getrennte, ineinander angeordnete Einstell-Vorrichtungen erforderlich.

Aufgrund der kompakten Bauweise, ist das erfindungsgemässe Kanalbaulasergerät auch für den Bau von Rohrleitungen mit kleinerem Durchmesser, verwendbar, als dies bisher möglich war. Dies ist besonders dann der Fall, wenn das Gerät anstatt für eine herkömmliche Laserröhre für eine Laserdiode ausgelegt wird. Das Gerät kann dann in Rohrleitungen mit beispielsweise nur 120 mm Durchmesser eingesetzt werden. Durch die kompakte Mechanik ist das erfindungsgemässe Gerät nicht nur schmäler, sondern auch kürzer, wodurch ein Batterieteil Platz finden kann, so dass das Gerät unabhängig von einer externen Energiequelle arbeiten kann.

Nachfolgend wird anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel des Kanalbaulasergerätes näher beschrieben.

Fig. 1 zeigt schematisch einen Längsschnitt durch das Kanalbaulasergerät,

Fig. 2 zeigt einen Schnitt nach der Linie l-l in Fig. 1,

Fig. 3 zeigt einen Schnitt nach der Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 4 zeigt einen Schnitt nach der Linie III-III in Fig. 1, und

Fig. 5 zeigt die Aussenansicht des Gerätes nach Fig. 1,

Das Kanalbaulasergerät weist eine selbsttätig arbeitende Nivellierung der Längsachse sowie eine ebenfalls selbsttätige Nivellierung der Querachse auf. Der vom Gerät ausgehende Laserstrahl ist in zwei Achsen einstellbar. Es kann sowohl die Neigung, d.h. der Höhenwinkel, als auch die seitliche Ausrichtung, d.h. der Seitenwinkel, eingestellt werden. Die gewünschte Einstellung erfolgt, dank einer elektronischen Steuerung, an einer am Gerätegehäuse angebrachten Tastatur.

Aus Fig. 1 ist der mechanische Aufbau des Ka-nalbaulasergerätes ersichtlich. Der Laserstrahl 1 wird von einer Lichtquelle, hier eine Laserdiode 2,

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erzeugt, welche in einem Gehäuse 3 untergebracht ist. Die Mechanik, sowie ein Teil der nicht dargestellten Elektronik, sind in einem Rahmen 4 mit zylindrisch ausgeformten Enden gehalten, welcher Rahmen 4 seinerseits im zylindrischen Gerätegehäuse 5 angeordnet ist. Der Rahmen 4 ist an seinen beiden Enden, in hier nicht dargestellter Weise, mittels Kugellager 6 an Stirn- bzw. Zwischenwänden des Gerätegehäuses 5 drehbar gelagert.

Mittels einer durch einen Elektromotor 7 angetriebenen exzentrischen Welle 8, die in eine Ausnehmung 9 am Rahmen 4 eingreift, erfolgt die selbsttätige Nivellierung des Kanalbaulasergerätes in seiner Querachse. Dies erfolgt, dank einer elektronischen Steuerung, in Verbindung mit einer quer angeordneten Elektrolyt-Libelle 10. Der Rahmen 4 ist hierdurch in einem beschränkten, für den vorliegenden Zweck jedoch genügenden Bereich drehbar.

Der selbsttätigen Nivellierung der Längsachse dient eine Grundeinsteil-Vorrichtung 11, zusammen mit einer zweiten, in Längsrichtung angeordneten Elektrolyt-Libelle 12. Hierbei wird mittels einer Spindel 13, die ihrem Gehäuse 3 befindliche Laserdiode 2 indirekt um eine waagerechte Achse 14 geschwenkt.

Die Grundeinstell-Vorrichtung 11 dient nicht nur der selbsttägigen Nivellierung der Längsachse. Sie übernimmt auch die seitliche Ausrichtung, d.h. die Einstellung des Seitenwinkels. Hierzu ist die Grundeinstell-Vorrichtung 11, wie besonders aus Fig. 2 ersichtlich, an zwei quer zur Gerätelängsachse am Rahmen 4 befestigten Führungen 15 verschiebbar angeordnet. Mittels einem Elektromotor 16, welcher eine Spindel 17 dreht, wird die Grundeinstell-Vorrichtung 11 an den Führungen entlang bewegt. Die Spindel 17 greift dabei in eine Gewindebuchse 18 am Rahmen 4 ein, so dass sie, je nach Drehrichtung, die Grundeinstell-Vorrichtung 11 entweder zur Gewindebuchse 18 hinzieht oder von dieser wegdrückt. Die Position der Grundeinstell-Vorrichtung 11 wird dabei von einer mit der elektronischen Steuerung verbundenen elektrischen Längenmess-einrichtung 19 überwacht. Durch die seitliche Verschiebung der Grundeinstell-Vorrichtung 11 wird die Laserdiode 2 in ihrem Gehäuse 3 um eine senkrechte Achse 20 im Bereich der waagerechten Achse 14 geschwenkt. Das Gehäuse 3 ist also karda-nisch gelagert.

Aus den Fig. 1 und 3 ist der Teil der Grundein-stell-Vorrichtung mit der für die selbsttätige Nivellierung der Längsachse erforderlichen Spindel 13 deutlich ersichtlich. Die Spindel 13 wird durch einen Elektromotor 21 angetrieben. An der Spindel 13 ist das hintere Ende einer das Gehäuse 3 der Laserdiode 2 aufnehmenden Halterung 22 angelenkt. Sowohl das Gehäuse 3 als auch die Halterung 22 sind in ihrem vorderen Bereich um die Achse 14 schwenkbar. Die Verbindung zwischen der Halterung 22 und der Spindel 13 erfolgt über eine Mutter 23, aus welcher beidseitig je ein horizontal, in Querrichtung zur Halterung 22 stehenden Stift 24 herausragt. Die Halterung 22 weist an ihrem hinteren, der Mutter 23 zugewandten Ende, eine Gabel 25 auf. Diese Gabel 25 hat vier Zinken, die so angeordnet sind, dass je zwei Zinken auf einer Seite der Mutter 23 zu liegen kommen und dort den Stift 24 eng umgreifen. Mittels einer zwischen dem hinteren Ende der Halterung 22 und dem Stift 24 gespannten Zugfeder 26 ist sichergestellt, dass sich die Mutter 23 in der Gabel 25 leicht verkantet und daher ohne Spiel in dieser Gabel 25 geführt ist. Wenn die Spindel 13 durch den Elektromotor 21 gedreht wird, bewegt sich die Mutter 23, je nach Drehrichtung der Spindel 13, auf- oder abwärts. Das über die Gabel 25 mit der Mutter 23 in Wirkverbindung stehende hintere Ende der Halterung 22 wird ebenfalls auf- oder abwärts bewegt. Die Halterung 22 wird somit um die Achse 14 geschwenkt, wodurch sich der Laserstrahl entweder nach oben oder nach unten neigt. Dadurch, dass sowohl der Elektromotor 21 als auch die Libelle 12 mit der elektronischen Steuerung in Verbindung stehen, wird der Laserstrahl selbsttätig nivelliert.

Anhand der Fig. 1 und 4 ist ersichtlich, wie, ausgehend von der nun erfolgten Nivellierung, die gewünschte Neigung des Laserstrahles erfolgt. Dies geschieht dadurch, dass das die Laserdiode 2 aufnehmende Gehäuse 3 innerhalb der Halterung 22 ebenfalls um die Achse 14 schwenkbar gelagert ist. Das Auf- und Abbewegen des hinteren Endes des Gehäuses 3 erfolgt ähnlich wie schon bei der Halterung 22. Auch hier sind eine Spindel 27, eine Mutter 28 mit seitlichen Stiften 29 sowie eine vier-zinkige Gabel 30 vorgesehen. Je zwei Zinken dieser Gabel 30 umgreifen auf einer Seite der Mutter 28 den Stift 29. Durch eine Zugfeder 31, welche zwischen dem Stift 29 an einer Seite der Mutter 28 und dem hinteren Ende des Gehäuses 3 gespannt ist, wird ein unnötiges Spiel der Mutter 28 vermieden. Da die Mutter 28, im Gegensatz zur Mutter 23, als senkrecht stehender Zylinder ausgebildet ist und sich daher drehen würde, dient eine Stange 32 als Anschlag für den Stift 29. Die Zugfeder 31 wird so daran gehindert, die Mutter 28 über das gewünschte Mass hinaus zu drehen. Die Spindel 27 wird durch einen Elektromotor 33 gedreht. Um die Drehung der Spindel 27 und damit die Neigung des Laserstrahles messen zu können, ist am unteren Ende der Spindel 27 eine licht-elektrische Drehmesseinrichtung 34 angeordnet, welche, wie der Elektromotor 33 mit der elektronischen Steuerung in Verbindung steht. Die gewünschte Neigung kann, wie schon erwähnt, an einer am Gerätegehäuse angebrachten Tastatur eingestellt werden.

In Fig. 5 ist das Gerätegehäuse 5 gezeigt, aus welchem an der einen Stirnseite der Laserstrahl 1 austritt. An der entgegengesetzten Stirnseite ist eine Tastatur 35 mit einer Anzeigefläche 36 angeordnet. Hier befindet sich ausserdem noch eine Steckverbindung 37 für eine allfällige externe Stromquelle und/oder eine Fernsteuerung. Die Batterien befinden sich in einem herausnehmbaren Gehäuseteil 38. Der Benützer kann je nach Wunsch, das Gerät mit Batterien betreiben oder den Gehäuseteil 38 wegschrauben und das die Tastatur 35 aufweisende hintere Gehäuseteil direkt auf den vordersten, die Laserdiode enthaltende Gehäuseteil aufschrauben. In dieser verkürzten Form, ist das Gerät nur halb so lang, wie bisher bekannte Kanalbaulasergeräte. Das Gerätegehäuse 5 insgesamt,

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sowie auch die einzelnen Geräteteile untereinander, sind wasserdicht, so dass keine feuchtigkeitsbedingte Störungen auftreten können.

Damit an einem mit Fotozellen versehenen Empfangsgerät der Laserstrahl auch dann wahrgenommen werden kann, wenn das Empfangsgerät in grosser Entfernung vom Kanalbaulasergerät aufgestellt ist, wird das Kanalbaulasergerät vorteilhaft so ausgelegt, dass der Laserstrahl nicht ununterbrochen ausgesandt wird, sondern in pulsierender Weise. Dadurch, dass der Laserstrahl-Leuchtpunkt kontinuierlich an- und ausgeschaltet wird, sind die Fotozellen in der Lage, den Helligkeitsunterschied zwischen dem Laserstrahl-Leuchtpunkt und dem Tageslicht in grösserer Entfernung zu registrieren, als dies bei einem ununterbrochen ausgesandten Laserstrahl der Fall wäre.

Claims (12)

Patentansprüche

1. Kanalbaulasergerät mit selbsttätig arbeitender Nivellierung der Längsachse und mit Mitteln zur Einstellung der Neigung und der seitlichen Ausrichtung des Laserstrahles, dadurch gekennzeichnet, dass die den Laserstrahl (1) erzeugende Lichtquelle (2) in ihrem vorderen, den Laserstrahl (1) aussendenden Bereich, in ihrer Längsachse und in ihrer Querachse schwenkbar gelagert ist, während der hintere Bereich dieser Lichtquelle (2) an einer Grundeinstell-Vorrichtung (11) angelenkt ist, welche Grundeinstell-Vorrichtung (11) Mittel (15, 16, 17, 18) aufweist, für die waagerechte Verschiebung des hinteren Endes der Lichtquelle (2), wodurch diese, zur seitlichen Ausrichtung des Laserstrahles (1), um eine senkrechte Achse (20) schwenkbar ist, und welche Grundeinstell-Vorrichtung Mittel (13, 21, 23) aufweist, für die senkrechte Verschiebung des hinteren Endes der Lichtquelle (2), wodurch diese, zur Nivellierung des Laserstrahles (1), um eine waagerechte Achse (14) schwenkbar ist.

2. Kanalbaulasergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Zweck der waagerechten Verschiebung des hinteren Endes der Lichtquelle (2), die Grundeinstell-Vorrichtung (11) entlang mindestens einer Führung (15) seitlich verschiebbar gelagert ist, wobei die Verschiebung der Grundein-stell-Vorrichtung (11) mittels einem Elektromotor (16) erfolgt und Mittel zur Überwachung der Verschiebeposition vorgesehen sind, beispielsweise eine elektrische Längenmesseinrichtung (19).

3. Kanalbaulasergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Zweck der senkrechten Verschiebung des hinteren Endes der Lichtquelle (2), die Grundeinstell-Vorrichtung (11) eine Spindel (13) mit an ihr geführtem Bauteil mit Innengewinde aufweist, beispielsweise eine Mutter (23), an welcher Mutter (23) das hintere Ende der Lichtquelle (2) oder einer die Lichtquelle führenden Halterung (22) angelenkt ist.

4. Kanalbaulasergerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass am hinteren Ende der die Lichtquelle (2) führenden Halterung (22) eine Gabel (25) angeordnet ist, welche von der Mutter (23) kraftschlüssig geführt wird.

5. Kanalbaulasergerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mutter (23) an zwei einander entgegengesetzten Seiten je einen in Querrichtung zur Geräteachse stehenden und aus der Mutter (23) herausragenden Stift (24) aufweist, während die an der Halterung (22) befestigte Gabel (25) über vier Zinken verfügt, welche so angeordnet sind, dass je zwei Zinken auf einer Seite der Mutter (23) zu liegen kommen und dort den Stift (24) umgreifen.

6. Kanalbauiasergerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem hinteren Ende der Halterung (22) und dem Stift (24) an der einen Seite der Mutter (23) eine Zugfeder (26) gespannt ist, wodurch sichergestellt ist, dass die Mutter (23) ohne Spiel in der Gabel (25) geführt wird.

7. Kanalbaulasergerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zum Zweck der Neigung des Laserstrahles, die Lichtquelle (2) oder ein die Lichtquelle (2) aufnehmendes Gehäuse (3) innerhalb der Halterung (22) um eine waagerechte Achse schwenkbar gelagert ist, beispielsweise um dieselbe Achse (14) wie die Halterung (22).

8. Kanalbaulasergerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zum Zweck der senkrechten Verschiebung des hinteren Endes der Lichtquelle

(2), die Halterung (22) eine zweite Spindel (27) mit an ihr geführtem Bauteil mit Innengewinde aufweist, beispielsweise eine zweite Mutter (28), an welcher Mutter (28) das hintere Ende der Lichtquelle (2) oder des die Lichtquelle aufnehmenden Gehäuses

(3) angelenkt ist und ausserdem Mittel vorgesehen sind, beispielsweise eine lichtelektrische Drehmesseinrichtung (34), um die Drehposition der zweiten Spindel (27) und damit die Neigung des Laserstrahles (1) messen zu können.

9. Kanalbaulasergerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass am hinteren Ende des die Lichtquelle (2) aufnehmenden Gehäuses (3) eine zweite Gabel (30) angeordnet ist, welche von der zweiten Mutter (28) kraftschlüssig geführt wird.

10. Kanalbaulasergerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Mutter (28) an zwei einander entgegengesetzten Seiten je einen in Querrichtung zur Geräteachse stehenden und aus dieser zweiten Mutter (28) herausragenden zweiten Stift (29) aufweist, während die am Gehäuse (3) befestigte zweite Gabel (30) über vier Zinken verfügt, welche so angeordnet sind, dass je zwei Zinken auf je einer Seite der zweiten Mutter (28) zu liegen kommen und dort den zweiten Stift (29) umgreifen.

11. Kanalbaulasergerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem hinteren Ende des Gehäuses (3) und dem zweiten Stift (29) an der einen Seite der zweiten Mutter (28) eine zweite Zugfeder (31) gespannt ist, wodurch sichergestellt ist, dass die zweite Mutter (28) ohne Spiel in der zweiten Gabel (30) geführt wird.

12. Kanalbaulasergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, welche bewirken, dass der Laserstrahl in pulsierender Weise ausgesandt wird.

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