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Stand der Technik
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Die
Erfindung betrifft eine Markier- und/oder Nivelliervorrichtung gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1, ein System gemäß Anspruch
8 sowie ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 11.
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Zum Übertragen
von Messpunkten auf eine Wand, beispielsweise um Bilder, Regalsysteme
oder Wandleuchten im geeigneten Abstand in einer Horizontalebene
anzubringen, ist es bekannt, sogenannte Laserwasserwaagen einzusetzen,
die, nachdem sie horizontal ausgerichtet wurden, eine in einer Horizontalebene
liegende Laserlinie auf die Wand (Projektionsebene) projizieren.
Sollen mit bekannten Laserwasserwaagen Messpunkte in zwei parallelen,
in Hochrichtung beabstandeten, Horizontalebenen markiert werden,
so muss die Laserwasserwaage zunächst
in der in Hochrichtung beabstandeten Horizontalebene ausgerichtet
werden, um eine geeignete horizontale Laserlinie auf die Projektionsebene
zu projizieren. Diese Vorgehensweise ist äußerst aufwendig, zumal zuvor
der Abstand zwischen den Horizontalebenen genau aufgetragen werden
muss.
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Weiterhin
ist es bekannt, zum Projizieren von horizontalen Laserlinien auf
eine Projektionsebene Nivelliergeräte mit hochwertigen, meist
magnetisch gedämpften,
Pendelsystemen einzusetzen. Um Abbildungsfehler zu vermeiden, müssen diese Geräte in dem
Höhenbereich
aufgestellt werden, in dem die horizontale Laserlinie auf die Projektionsebene
projiziert werden soll. Insbesondere dann, wenn in unterschiedlichen
Höhenbereichen
Horizontallinien auf die Projektionsebene projiziert werden sollen,
erfordert dies die Verwendung von speziellen Zusatzgeräten wie
höhenverstellbaren
Stativen oder Teleskopstangen und eine Anordnung der gesamten Vorrichtung
in unterschiedlichen Arbeitsbereichen.
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Offenbarung der Erfindung
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Technische Aufgabe
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache Markier- und/oder
Nivelliervorrichtung vorzuschlagen, mit der, ohne die gesamte Vorrichtung,
beispielsweise mit einem Stativ, in unterschiedliche Positionen
verstellen zu müssen,
das Erzeugen von Markierungen auf einer Projektionsebene in unterschiedlichen
Parallelebenen, vorzugsweise Horizontalebenen oder Vertikalebenen,
möglich
ist. Ferner besteht die Aufgabe darin, ein System mit einer solchen
Markier- und/oder Nivelliervorrichtung vorzuschlagen, mittels dem
das Aufbringen von Markierungen in unterschiedlichen Parallelebenen
auf einer Projektionsebene möglich
ist. Weiterhin besteht die Aufgabe darin, ein Verfahren zum einfachen
Projizieren von Markierungen in unterschiedlichen Parallelebenen
auf eine Projektionsebene vorzuschlagen.
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Technische Lösung
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Diese
Aufgabe wird hinsichtlich der Markier- und/oder Nivelliervorrichtung
mit den Merkmalen des Anspruchs 1, hinsichtlich des Systems mit
den Merkmalen des Anspruchs 8 und hinsichtlich des Verfahrens mit
den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen
der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. In den Rahmen der
Erfindung fallen auch sämtliche
Kombinationen aus zumindest zwei von in der Beschreibung, den Ansprüchen und/oder
den Figuren offenbarten Merkmalen. Zur Vermeidung von Wiederholungen
sollen rein vorrichtungsgemäß offenbarte
Merkmale auch als verfahrensgemäß offenbart
gelten und beanspruchbar sein. Ebenso sollen rein verfahrensgemäß offenbarte
Merkmale als vorrichtungsgemäß offenbart
gelten und beanspruchbar sein.
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Die
Erfindung hat erkannt, dass es, um Abbildungsfehler bei dem Erzeugen
von Markierungen in unterschiedlichen Parallelebenen auf einer Projektionsebene
zu minimieren oder bevorzugt zu vermeiden, notwendig ist, einen
Arbeitslichtstrahl zum Erzeugen einer Markierung derart relativ
zu der Projektionsebene auszurichten, dass sich der Arbeitslaserstrahl
in einer senkrecht zur Projektionsebene verlaufenden Ebene befindet.
Um ein derartiges Ausrichten des Arbeitslichtstrahls, insbesondere
eines Arbeitslaserstrahls, auf einfache Weise zu realisieren, ist
es mit einer nach dem Konzept der Erfindung ausgebildeten Markier-
und/oder Nivelliervorrichtung möglich, einen
zu dem Arbeitslichtstrahl parallelen Hilfslichtstrahl, insbesondere
einen Hilfslaserstrahl, zu erzeugen. Bevorzugt ist der Hilfslichtstrahl
dabei punkt- und/oder linienförmig
ausgebildet. Unter einem punkt- und/oder linienförmigen Lichtstrahl wird ein Lichtstrahl
verstanden, dessen Querschnittsfläche punkt- und/oder linienförmig ausgebildet ist. Durch das
Justieren des Hilfslaserstrahls derart, dass dieser in einer zur
Projektionsebene orthogonalen Ebene angeordnet ist, wird automatisch
der zum Hilfslichtstrahl parallele Arbeitslichtstrahl in eine orthogonal
zur Projektionsebene verlaufende Ebene justiert. Zum Ausrichten
des Hilfslichtstrahls und damit des Arbeitslichtstrahls wirkt der
Hilfslichtstrahl bevorzugt mit einem Spiegelelement zusammen, das
parallel zur Projektionsebene anordnenbar ist. Bevorzugt ist das
Spiegelelement für
den Fall, dass es sich bei der Projektionsebene um eine (vertikale)
Wand handelt, an dieser im Arbeitsbereich des Hilfslaserstrahls
aufgehängt.
Zum Ausrichten des Hilfslichtstrahls wird die Markier- und/oder
Nivelliervorrichtung bzw. eine die Lichtquelle zum Erzeugen des
Hilfslichtstrahls aufweisende Funktionseinheit derart relativ zu
der Projektionsebene ausgerichtet, dass der Hilfslichtstrahl auf
das Spiegelelement auftrifft und ein von diesem zurückreflektierter
Lichtstrahl in einer orthogonal zu der Projektionsebene verlaufenden
Ebene zum Liegen kommt. Für
den Fall, dass der Hilfslaserstrahl (im Querschnitt) punktförmig ist,
kann dies dadurch erreicht werden, dass der von dem Spiegelelement
zurückreflektierte
Lichtstrahl mit dem Hilfslichtstrahl zur Deckung kommt. Es ist jedoch
ausreichend, wenn der zurückreflektierte
Lichtstrahl auf eine mit Abstand zu dem Hilfslichtstrahl angeordnete Markierung
auf der Markier- und/oder Nivelliervorrichtung auftrifft, wobei
diese Markierung in einer den Hilfslichtstrahl aufnehmenden, senkrecht
zur Projektionsebene verlaufenden, Ebene angeordnet sein muss. Besonders
einfach ist eine Ausrichtung des Hilfslichtstrahls, wenn dieser
(im Querschnitt) linienförmig
ist. Der Hilfslichtstrahl und damit der Arbeitslichtstrahl sind
dann korrekt ausgerichtet, wenn ein von der Spiegelebene zurückreflektierter
(im Querschnitt) linienförmiger
Lichtstrahl mit dem Hilfslichtstrahl zur Deckung kommt, oder auf
eine Markierung der Markier- und/oder Nivelliervorrichtung trifft,
die in einer senkrecht zur Projektionsebene verlaufenden, den Hilfslichtstrahl
aufnehmenden, Ebene angeordnet ist.
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Bevorzugt
befindet sich die Markierung lotrecht ober- und/oder unterhalb einer Hilfslichtstrahlquelle
bzw. dem Austrittspunkt des Hilfslichtstrahls auf der Markier- und/oder Nivelliervorrichtung und/oder
in einer dazu senkrecht verlaufenden Ebene.
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Insbesondere
dann, wenn ein (im Querschnitt) linienförmiger Hilfslichtstrahl zum
Ausrichten des Arbeitslichtstrahls eingesetzt wird, müssen, um mit
der Markier- und/oder Nivelliervorrichtung nivellierte horizontale
oder vertikale Markierungen auf die Projektionsebene in unterschiedlichen
Horizontal- bzw. Vertikalebenen möglichst abbildungsfehlerfrei aufbringen
zu können,
Mittel vorgesehen werden, um die jeweilige Schwenkachse, um die
der Arbeitslichtstrahl verschwenkt werden muss, horizontal bzw. vertikal
ausrichten zu können.
Dies kann im einfachsten Fall durch das Vorsehen mindestens einer
Libelle, vorzugsweise durch das Vorsehen von mindestens zwei rechtwinklig
zueinander angeordneten Libellen, realisiert werden. Dadurch, dass
eine nach dem Konzept der Erfindung ausgebildete Markier- und/oder Nivelliervorrichtung
nach dem Ausrichten des Arbeitslichtstrahls relativ zur Projektionsebene durch
einfaches Verschwenken um eine parallel zur Projektionsebene verlaufende
Schwenkachse Markierungen in unterschiedlichen Parallelebenen auf der
Projektionsebene aufbringen kann, kann auf aufwendige Stative oder
Teleskopstangen zum Positionieren der Markier- und/oder Nivelliervorrichtung
in unterschiedlichen Hoch- und/oder Querpositionen verzichtet werden.
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In
Weiterbildung der Erfindung ist mit Vorteil vorgesehen, dass zum
Erzeugen des Arbeitslichtstrahls und zum Erzeugen des Hilfslichtstrahls
jeweils eine Lichtquelle, vorzugswei se jeweils eine Laserlichtquelle,
vorgesehen ist. Alternativ dazu ist es denkbar, den Hilfslichtstrahl
durch eine geeignete Optik (Strahlenleiter) aus dem Arbeitslichtstrahl
abzuzweigen und zu diesem (fest) parallel auszurichten. Beim Vorsehen
zweier separater Lichtquellen ist darauf zu achten, dass diese derart
zueinander ausgerichtet werden, dass der Hilfslichtstrahl parallel zum
Arbeitslichtstrahl verläuft.
Zur Minimierung von Abbildungsfehlern ist es vorteilhaft, wenn die
beiden Lichtquellen in einem relativ geringen Abstand zueinander
angeordnet sind.
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Zum
erleichterten Ausrichten des Hilfslichtstrahls relativ zur Projektionsebene
und zum Verschwenken des Arbeitslichtstrahls, vorzugsweise zusammen
mit dem Hilfslichtstrahl, relativ zur Projektionsebene zum Erzeugen
von Markierungen in unterschiedlichen Parallelebenen, ist eine Ausführungsform
von Vorteil, bei der die Markier- und/oder Nivelliervorrichtung
eine Schwenkeinrichtung mit drei rechtwinklig zueinander verlaufenden
Schwenkachsen aufweist. Für
den Fall, dass Markierungen in unterschiedlichen Horizontalebenen
auf der Projektionsebene erzeugt werden sollen, muss die quer zur Projektionsebene
verlaufende Y-Achse in einer horizontalen Ebene liegen und parallel
zur Projektionsebene verlaufen. Analog muss zum Erzeugen von Markierungen
in unterschiedlichen Vertikalebenen die Z-Achse (Hochachse) parallel
zur Projektionsebene ausgerichtet sein und in einer Vertikalebene verlaufen.
Von besonderem Vorteil ist eine Ausführungsform, bei der die mindestens
eine Schwenkachse realisierende Schwenkeinrichtung lösbar an
einer Funktionseinheit festlegbar ist, die die Mittel zum Erzeugen
des Arbeitslaserstrahls und die Mittel zum Erzeugen des Hilfslaserstrahls
aufnimmt. Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn eine um 90° gedrehte Zuordnung
zwischen der Schwenk einrichtung und der Funktionseinheit möglich ist.
Diese Ausführungsform
ist besonders dann von Vorteil, wenn der Arbeitslichtstrahl und/oder
der Hilfslichtstrahl (im Querschnitt) linienförmig ausgebildet sind/ist.
Durch die mögliche
Anordnung der Funktionseinheit in zwei um 90° zueinander versetzten Befestigungspositionen an
der Schwenkeinrichtung ist auf einfache Weise der Wechsel zwischen
horizontalen und vertikalen Markierungen möglich.
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Wie
zuvor erwähnt,
ist es, um in parallelen Horizontal- bzw. Vertikalebenen liegende Markierungen
auf der Projektionsebene aufbringen zu können, notwendig, die Y-Achse
bzw. die Z-Achse parallel zur Projektionsebene auszurichten und
in einer Horizontalebene bzw. Vertikalebene anzuordnen. Bevorzugt sind
hierzu geeignete Mittel an der Schwenkeinrichtung bzw. der Funktionseinheit,
beispielsweise in Form von Libellen, angeordnet. Um die Markier- und/oder
Nivelliervorrichtung entsprechend ausrichten zu können, ist
dieser bevorzugt ein Stativ, beispielsweise ein Dreibeinstativ mit
mindestens einem längenveränderlichen
Stativbein, zugeordnet.
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Von
besonderem Vorteil ist eine Ausführungsform,
bei der an der Vorrichtung mindestens eine Markierung vorgesehen
ist, die derart angeordnet ist, dass, falls ein von dem Spiegelelement
reflektierter Lichtstrahl auf dieser auftrifft, der Hilfslaserstrahl
in einer senkrecht, d. h. orthogonal, zur Projektionsebene angeordneten
Ebene aufgenommen, d. h. die Markier- und/oder Nivelliervorrichtung
ausgerichtet ist.
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Die
Erfindung führt
auch auf ein System, umfassend eine zuvor beschriebene Markier-
und/oder Nivelliervorrichtung so wie ein parallel zu der Projektionsebene
anordnenbares Spiegelelement.
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Von
besonderem Vorteil ist eine Ausführungsform,
bei der das Spiegelelement in oder an der Projektionsebene aufhängbar ist.
Es ist auch denkbar, das Spiegelelement als Bestandteil der Markier- und/oder
Nivelliervorrichtung auszubilden.
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Weiterhin
führt die
Erfindung auf ein Verfahren zum Projizieren von, insbesondere punkt-
oder linienförmigen,
Markierungen auf einer Projektionsebene, vorzugsweise unter Einsatz
eines zuvor beschriebenen Systems bzw. unter Einsatz einer zuvor beschriebenen
Markier- und/oder Nivelliervorrichtung.
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Gemäß dem Konzept
des Verfahrens sind mindestens zwei Lichtstrahlen, nämlich ein
Arbeitslichtstrahl zum Erzeugen der Markierungen und ein parallel
zu diesem verlaufender Hilfslichtstrahl, vorgesehen, die vorzugsweise
in einem geringen Abstand zueinander angeordnet sind. Der Hilfslichtstrahl
wird so lange relativ zu der Projektionsebene verstellt, bis ein
von einer parallel zur Projektionsebene verlaufenden Spiegelebene
zurückreflektierter Lichtstrahl
entweder mit dem Hilfslichtstrahl zur Deckung kommt und/oder auf
eine Markierung an der Markier- und/oder Nivelliervorrichtung trifft,
die in einer senkrecht zur Projektionsebene verlaufenden, den Hilfslichtstrahl
aufnehmenden, Ebene angeordnet ist. Nach einem derartigen Ausrichten
des Lichtstrahls und damit des Arbeitslichtstrahls, ggf. nach einem
zusätzlichen
vertikalen bzw. horizontalen Ausrichten einer Schwenkachse, wird
der Arbeitslichtstrahl, vorzugsweise zusammen mit dem Hilfslichtstrahl,
um diese Schwenkachse relativ zur Projektionsebene verschwenkt.
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Von
besonderem Vorteil ist eine Ausführungsform,
bei der der Hilfslichtstrahl (im Querschnitt) punktförmig ausgebildet
ist. Die Markier- und/oder Nivelliervorrichtung ist (zumindest teilweise)
ausgerichtet, wenn der an der Spiegelebene zurückreflektierte Lichtstrahl
mit dem Hilfslaserstrahl zur Deckung kommt.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
sowie anhand der Zeichnung. Diese zeigt in der einzigen
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1:
ein System, umfassend eine Markier- und/oder Nivelliervorrichtung
sowie ein parallel zu einer Projektionsebene angeordnetes Spiegelelement.
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Ausführungsform der Erfindung
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In 1 ist
ein System, umfassend eine Markier- und/oder Nivelliervorrichtung 1 sowie
ein Spiegelelement 2, gezeigt. Das Spiegelelement 2 spannt
eine Spiegelebene 3 auf, die parallel zu einer Projektionsebene 4 angeordnet
ist, auf der in diesem Ausführungsbeispiel
eine linienförmige
Markierung 5 aufgebracht werden soll.
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Die
Markier- und/oder Nivelliervorrichtung 1 umfasst eine Funktionseinheit 6 mit
nicht näher
dargestellten Mitteln 7 zum Erzeugen eines (im Querschnitt)
linienförmigen
Arbeitslichtstrahls 8 sowie Mittel 9 zum Erzeugen
eines in diesem Ausführungsbeispiel
(im Querschnitt) punktförmigen
Hilfslichtstrahls 10. Die Mittel 7, 9 sind
derart relativ zueinander angeordnet, dass der Arbeitslichtstrahl 8 und
der Hilfslichtstrahl 10 parallel zueinander verlaufen.
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Die
Markier- und/oder Nivelliervorrichtung 1 umfasst neben
der Funktionseinheit 6 eine Schwenkeinrichtung 11 zum
Verschwenken der Funktionseinheit 6 um drei rechtwinklig
zueinander angeordnete Schwenkachsen, nämlich um eine X-Achse, eine Y-Achse
und eine Z-Achse. Die Funktionseinheit 6 ist zum einen
in der gezeigten Befestigungsposition lösbar mit der Schwenkeinrichtung 11 als
auch in einer um 90° hierzu
versetzten Befestigungsposition an der Schwenkeinrichtung 11 festlegbar.
Hierzu ist sowohl an der in der Zeichnungsebene unteren Seite 12 der
Funktionseinheit 6, als auch in einer um 90° hierzu angewinkelten
Seite 13 der Funktionseinheit 6 jeweils eine längliche,
gerundete Aussparung 14, 15 zum Umschließen einer
konzentrisch zur Y-Achse verlaufenden
Schwenkhalterung 16 der Schwenkeinrichtung 11 vorgesehen.
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Die
Stromversorgung der Mittel 7, 9 zum Erzeugen des
Arbeitslichtstrahls 8 und des Hilfslichtstrahls 10 wird
mittels eines nicht gezeigten Akkumulators sichergestellt.
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Sollen
mit der gezeigten Vorrichtung 1 waagerechte, nicht nivellierte,
Markierungen 5 auf der Projektionsebene 4 in unterschiedlichen
Parallelebenen erzeugt werden, so muss die Funktionseinheit 6 zunächst derart
um die X-Achse und die Z-Achse ausgerichtet werden, dass auf Grund
des Anstrahlens der Spiegelebene 3 mittels des Hilfslichtstrahls 10 von
der Spiegelebene 3 ein Lichtstrahl 17 in Richtung
der Markier- und/oder Nivelliervorrichtung 1 zurückge strahlt
wird, der so ausgerichtet ist, dass er entweder mit dem Hilfslichtstrahl 10 zur
Deckung kommt oder auf eine Markierung 18 auf der Funktionseinheit 6 trifft.
Dabei ist die Markierung 18 in einer den Hilfslichtstrahl 10 aufnehmenden,
senkrecht zur Projektionsebene 4 verlaufenden Ebene angeordnet. Nach
einem derartigen Ausrichten der Funktionseinheit 6 relativ
zur Projektionsebene 4 kann die Funktionseinheit 6 und
damit der Arbeitslichtstrahl 8 um die Y-Achse verschwenkt werden, wodurch in
beliebigen Parallelebenen im Arbeitsbereich (Schwenkbereich) der
Markier- und/oder
Nivelliervorrichtung 1 Markierungen auf der Projektionsebene
erzeugt werden können.
Anstelle des (im Querschnitt) punktförmigen Hilfslichtstrahls 10 kann
auch ein (im Querschnitt) linienförmiger Hilfslichtstrahl eingesetzt
werden, der vorzugsweise orthogonal zu der von dem linienförmigen Arbeitslichtstrahl 8 aufgespannten
Ebene verläuft.
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Sollen
Markierungen in nivellierten, parallelen Horizontalebenen auf die
Projektionsebene 4 projiziert werden, muss die Funktionseinheit 6 zum
einen, wie zuvor beschrieben, ausgerichtet werden, wobei zusätzlich mit
Hilfe einer Libelle 19 die Funktionseinheit 6 so
ausgerichtet werden muss, dass die Y-Achse in einer Horizontalebene
liegt.
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Sollen
mit der gezeigten Markier- und/oder Nivelliervorrichtung 1 senkrecht
ausgerichtete Markierungen 5 auf der Projektionsebene 4 erzeugt
werden, muss die Funktionseinheit 6 relativ zu der Schwenkeinrichtung 11 um
90° gedreht
und mit der Seite 13 in der Zeichnungsebene nach unten
weisend an der Schwenkeinrichtung 11 festgelegt werden.
Daraufhin wird die Funktionseinheit 6 relativ zur Projektionsebene 4 derart
ausgerichtet, dass der (im Querschnitt) punktförmige reflektierte Strahl 17 mit dem
Hilfslicht strahl 10 zur Deckung kommt oder auf die Markierung 18 auftrifft.
Anstelle eines (im Querschnitt) punktförmigen Hilfslichtstrahls 10 kann
auch ein (im Querschnitt) linienförmiger Hilfslichtstrahl eingesetzt
werden. Nach dem beschriebenen Ausrichten des Hilfslichtstrahls 10 und
damit des Arbeitslichtstrahls 8 kann die Funktionseinheit 6 um
die Z-Achse verschwenkt werden.
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Um
nivellierte Markierungen in parallelen Vertikalebenen der Projektionsebene 4 erzeugen
zu können,
muss die Funktionseinheit 6 zusätzlich mit Hilfe der Libelle 20 derart
ausgerichtet werden, dass die Z-Achse in einer Vertikalebene liegt.