CN100458364C - 一种水平仪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水平仪，特别是涉及一种机构简单，可适用于不同环境并且可自动校正的水平仪。本发明的目的在于提供一种水平仪，能够自动校正投射光线方向而产生一精准的水平基准面。包括一光源发射器、一万向轴承、一主轴、及一主轴调制机构。主轴穿过万向轴承并连接光源发射器，其中光源发射器绕主轴旋转。上述光源发射器平行于主轴。此外，主轴调制机构与之接触并带动主轴以及光源发射器绕万向轴承中心点旋转。本发明的水平仪常用在建筑或装潢施工过程中的定位校准的工作。本发明构造简单，不需要反射镜的设计即可提高精度且成本低廉，还可克服不同的地形地物所产生的误差而适用于各种不同的环境。

Description

一种水平仪

技术领域

本发明涉及一种水平仪，特别是涉及一种机构简单，可适用于不同环境并且可自动校正的水平仪。

背景技术

在进行建筑或装潢施工的过程中，常需使用水平仪以进行定位校准的工作。一般而言，传统的方式是以线绳绑缚于墙面两端作为其基准线，然而此方式不仅耗费人力与工时，并且难以精确地校正而达到精准的定位。

此外，一般的水平仪是将一雷射组件设置于水平仪内部，发射光线经反射镜反射后投影于目标物上，可形成一定位点，并作为水平校准及测量之用；然而，上述方式一般仅能发出一个光点，且光线经反射镜反射后容易产生偏折误差，因此具有不易校正的缺点，且无法达到一较高精度。

尤其，当水平仪置放于不平的地面上时，必须透过一校正程序调整投射光线的姿态以达到应有的水平度。

相关内容请参照美国专利US Patent：5754582或中国台湾专利公报第491349号。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于提供一种水平仪，能够自动校正投射光线方向而产生一精准的水平基准面。

本发明是按以下技术方案实现的：

一种水平仪，投射出大体与一水平面平行的一平面光，其包括：

一壳体；

一光源发射器，旋转地投射出平面光；

一主轴，与该光源发射器结合，并垂直于该平面光，其一端具有一旋转部，另一端具有一对突出部；

一万向轴承，设于该壳体，可供该主轴旋转并倾摆地穿设其中；

一水平传感器，用以感测该平面光与水平面的夹角，并输出一调整讯号；

一主轴调制机构，设置于该壳体，包含交叉设置的一第一移动杆及一第二移动杆，其中该第一移动杆推动该主轴的一突出部沿着一第一轴方向移动，该第二移动杆推动该主轴的另一突出部沿着一第二轴方向移动，且该第一轴方向大体垂直于该第二轴方向。

因此，该主轴调制机构根据上述调整讯号推动该突出部及该主轴，使得该主轴大体垂直于水平面，且使该平面光大体平行于该水平面。

本发明的水平仪，其中该主轴调制机构还具有一第一导槽与一第二导槽，该第一移动杆的一自由端穿设于该第一导槽内，该第二移动杆的一自由端穿设于该第二导槽内。

本发明的水平仪，其中该第一移动杆与该第一轴夹一第一角度且沿着该第一轴方向移动，该第二移动杆与该第二轴夹一第二角度且沿着该第二轴方向移动，使得该第一移动杆与该第二移动杆保持在该第一轴与该第二轴构成的平面上移动。

本发明的水平仪，其中该一对突出部，设置于该第一移动杆与该第二移动杆的两侧。

本发明的水平仪，其中该主轴调制机构还包括：

一第一导杆，平行于该第一轴方向，且该第一移动杆的一端套设于该第一导杆，这样，该第一导杆带动该第一移动杆沿着该第一轴方向移动；以及

一第二导杆，平行于该第二轴方向，且该第二移动杆的一端套设于该第二导杆，这样，该第二导杆带动该第二移动杆沿着该第二轴方向移动。

本发明的水平仪，其中该第一导杆、第二导杆为一螺杆且该第一移动、第二移动杆具有跨设于该第一导杆、第二导杆的齿部，分别通过转动该第一导杆、第二导杆带动该第一移动杆、第二移动杆移动。

本发明的水平仪，其中该第一移动杆与该第二移动杆是互相垂直的。

本发明的水平仪，其中该主轴调制机构还包括根据上述调整讯号驱动该第一导杆转动的一第一马达，和根据上述调整讯号驱动该第二导杆转动的一第二马达。

本发明的水平仪，还包括：

一第三马达，提供电源使该旋转部产生旋转，并提供该光源所需的电能，使光源发出的准直光束形成一平面光。

本发明的水平仪，其中该第三马达还包括：

一可转动的一转子；

一第一导线、第二导线，彼此绝缘设置并贴附于该旋转部的一导电轴；

其中，由该转子驱动该导电轴转动，使得该第一导线、第二导线伴随转动，并且该第一导线、第二导线与上述光源电性连结；以及

一第一、第二电刷，分别与上述第一、第二导线接触，其中，电源经由该第一电刷输入，导通该光源，并经由该第二电刷输出。

本发明的有益效果为：

本发明提供一种水平仪，包括一光源发射器、一万向轴承、一主轴、及一主轴调制机构。主轴穿过万向轴承并连接光源发射器，其中光源发射器绕主轴旋转。又，上述光源发射器平行于主轴。此外，主轴调制机构与之接触并带动主轴以及光源发射器绕万向轴承中心点旋转。

此外，本发明的水平仪还包括一第三马达，一第一电刷以及一第二电刷，其中第一电刷电性连接外部正电极，第二电刷电性连接外部负电极。

此外，前述主轴具有一导电轴，又导电轴与主轴电性隔绝，其中导电轴与第一电刷电性接触，且主轴与第二电刷电性接触。特别地是，上述导线依序连接导电轴、光源发射器以及主轴，并与外部正电极以及外部负电极形成一回路，以驱动光源发射器发射光线，同时使主轴带动光源发射器旋转。

本发明的一水平仪，可自动校正并调整投射光线的姿态以产生一精准的水平基准面，然而水平仪亦可倒卧90°而变换提供一铅垂方向的基准面。本发明不仅构造简单，不需要反射镜的设计即可提高精度且成本低廉，此外透过本发明不仅可改善熟知当水平仪置放于不平的地面时所产生的误差，并可克服不同的地形地物而适用于各种不同的环境。

附图说明

图1a、图1b为表示本发明的水平仪示意图；

图2为表示主轴20与光源发射器10绕万向轴承30的中心点301转动及倾摆的示意图；

图3为表示主轴调制机构T与突出部22连动的示意图；

图4为表示本发明中第三马达50结构的示意图。

图中符号说明：

1-壳体

10-光源发射器

20-主轴

21-旋转部

22-突出部

30-万向轴承

41-XY轴传感器

42-Z轴传感器

50-第三马达

71-第一马达

72-第二马达

81-第一导杆

810-第一移动杆

82-第二导杆

820-第二移动杆

S1-第一导槽

S2-第二导槽

T-主轴调制机构

24-第一导线

25-第二导线

26-转子

211-导电轴

51-第一电刷

52-第二电刷

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明，但并非用以限定本发明的范围。

首先请参阅图1a以及图1b，该二图为表示本发明的水平仪示意图。如图所示，本发明的水平仪主要系包括一壳体1、一主轴调制机构T、一光源发射器10、一主轴20、一万向轴承30、一第三马达50，其中万向轴承30与主轴调制机构T为固接于一壳体1，主轴20具有一旋转部21，可由万向轴承30任意地转动与倾摆(如图2所示)。此外，上述旋转部21是穿过万向轴承30并连接上述光源发射器10，透过第三马达50驱动旋转部21转动而使得光源发射器10可绕Z轴360°旋转。本发明由光源发射器10发射一垂直于主轴20的雷射光线，并透过光源发射器10于旋转时投影所造成的视觉残留影像，可定义出一垂直于铅垂线的水平扫描轨迹。

如图1a、图1b图所示，主轴20下方具有两突出部22，又突出部22，平行于主轴20，和下方的主轴调制机构T连动。如此，当主轴调制机构T带动突出部22，可连动主轴20的旋转部21带动光源发射器10绕着万向轴承30中心点301转动(如图2所示)的同时并作倾摆，以适当地改变光线投射的角度，而达成校正的目的。

接着请参阅图2，该图为表示主轴20与光源发射器10绕万向轴承30的中心点301转动及倾摆的示意图。如图所示，本发明是可透过使旋转部21绕万向轴承30的中心点301转动以及连动突出部22而调整主轴20的姿态，以校正光源发射器10投射光线的方向及角度。如图2所示，当光源发射器10处于不同姿态时，分别于目标物P上产生不同的投影位置(P0、P1以及P2)。

本发明由上述的机构设计，光线可直接由光源发射器10投射于目标物P，避免因透过反射镜反射所产生的误差偏折，同时机构更为简单；此外，于该水平仪上具有一XY轴传感器41以及一Z轴传感器42，校正时可透过传感器41、42侦测光线投射的水平度或垂直度，并传送一控制讯号至主轴调制机构T，以校正光源发射器10的投射姿态。举例而言，当水平仪放置于不平坦的地面时，可透过主轴调制机构T带动主轴20一端的突出部22，使光源发射器10绕万向轴承30转动而调整其投射姿态，以校正并确保投射出的雷射光线保持水平。

图3为表示本发明中主轴调制机构T与突出部22连动的示意图。如图所示，主轴调制机构T为包括一第一马达71、一第二马达72、一第一导杆81、一第二导杆82、一第一移动杆810以及一第二移动杆820。其中第一移动杆810跨设于第一导杆81，透过第一马达71驱动第一导杆81可控制第一移动杆810于第一轴方向上移动。此外，第二移动杆820跨设于第二导杆82，透过第二马达72驱动第二导杆82可控制第二移动杆820于第二轴方向上移动。

如图所示，主轴调制机构T更设有第一导槽S1与第二导槽S2，上述第一移动杆810以及第二移动杆820的一端分别穿设于导槽S内，以精确地于一包含第一轴与第二轴的平面上移动。此外，两突出部22分别设置于第一移动杆810与第二移动杆820的两侧。这样，主轴调制机构T可于包含第一轴与第二轴的平面上任意方向上与两突出部22连动，进而适当地调整光源发射器10的姿态，以达成校正的目的。

接着再请参阅图4，该图为表示本发明中第三马达50结构的示意图。如图所示，主轴20的旋转部21穿设于第三马达50中央，其中第三马达50内部具有一第一电刷51以及一第二电刷52，又第一电刷51与第二电刷52分别连接一外部电源的正电极V+以及负电极V-。特别地是，旋转部21中央具有一导电轴211，与上述第一电刷相接触，而第二电刷则与旋转部21本体下方相接触。

此外，导电轴211透过一内层绝缘体(未图示)与主轴20电性隔绝，第一导线24以及第二导线25分别连接上述导电轴211以及旋转部21。其中，透过第一导线24、第二导线25与上方光源发射器10连接并形成一回路，不仅可驱动旋转部21转动，同时可提供光源发射器10发射雷射光线的所需电能。又，由于第一导线24、第二导线25穿设于转子26中，因此当旋转部21转动时，第一导线24、第二导线25以及转子26与旋转部21同步转动，因此可有效地避免旋转时导线缠绕纠结的情形发生。

Claims (10)

1.一种水平仪，其特征在于包括：

一壳体；

一光源发射器，旋转地投射出平面光；

一主轴，与该光源发射器结合，并垂直于该平面光，其一端具有一旋转部，另一端具有一对突出部；

一万向轴承，设于该壳体，可供该主轴旋转地及倾摆地穿设其中；

一水平传感器，用以感测该平面光与水平面的夹角，并输出一调整讯号；以及

一主轴调制机构，设置于该壳体，包含交叉设置的一第一移动杆及一第二移动杆，其中该第一移动杆推动该主轴的一突出部沿着一第一轴方向移动以及该第二移动杆推动该主轴的另一突出部沿着一第二轴方向移动，且该第一轴方向大体垂直于该第二轴方向。

2.如权利要求1所述的水平仪，其特征在于所述的主轴调制机构还具有一第一导槽与一第二导槽，所述的第一移动杆的一自由端穿设于该第一导槽内以及所述的第二移动杆的一自由端穿设于该第二导槽内。

3.如权利要求1所述的水平仪，其特征在于所述的第一移动杆与第一轴夹一第一角度且沿着该第一轴方向移动，所述的第二移动杆与第二轴夹一第二角度且沿着该第二轴方向移动，使得该第一移动杆与该第二移动杆保持在该第一轴与该第二轴构成的平面上移动。

4.如权利要求1所述的水平仪，其特征在于所述的一对突出部，设置于第一移动杆与第二移动杆的两侧。

5.如权利要求1或3所述的水平仪，其特征在于所述的主轴调制机构还包括：

一第一导杆，平行于第一轴方向，且第一移动杆的一端套设于该第一导杆，这样，第一导杆带动第一移动杆沿着第一轴方向移动；以及

一第二导杆，平行于第二轴方向，且第二移动杆的一端套设于该第二导杆，这样，第二导杆带动第二移动杆沿着第二轴方向移动。

6.如权利要求5所述的水平仪，其特征在于第一导杆、第二导杆为一螺杆且第一移动杆、第二移动杆具有跨设于该第一导杆、第二导杆的齿部，分别通过转动第一导杆、第二导杆带动第一移动杆、第二移动杆移动。

7.如权利要求1所述的水平仪，其特征在于所述的第一移动杆与所述的第二移动杆是互相垂直的。

8.如权利要求5所述的水平仪，其特征在于所述的主轴调制机构还包括根据调整讯号驱动第一导杆转动的一第一马达，及根据调整讯号驱动第二导杆转动的一第二马达。

9.如权利要求1所述的水平仪，其特征在于还包括：

一第三马达，提供电源使旋转部产生旋转，并提供光源所需的电能，使光源发出的准直光束形成一平面光。

10.如权利要求9所述的水平仪，其特征在于所述的第三马达还包括：

一可转动的一转子；

一第一导线、第二导线，彼此绝缘设置并贴附于旋转部的一导电轴；转子驱动导电轴转动，使得第一导线、第二导线伴随转动，并且第一导线、第二导线与所述光源电性连结：以及

一第一电刷、第二电刷，分别与第一导线、第二导线接触，其中，电源经由第一电刷输入，导通光源，并经由第二电刷输出。

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