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Die
Erfindung betrifft eine tragbare Nivelliereinrichtung.
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Nivelliereinrichtungen
zur Bestimmung von horizontalen Lagen sind vielfach bekannt. So
sind z.B. klassische Wasserwaagen in unterschiedlichsten Ausführungen
bekannt. Hiermit können
insbesondere ebene Flächen,
wie z.B. Böden,
Bodenplatten oder Streben z.B. aus Holz, Metall daraufhin überprüft werden,
ob diese horizontal ausgerichtet sind. In der Praxis können mit
Wasserwaagen dieser Art auf einfache Weise gute Messergebnisse erzielt werden,
wenn das Gerät
auf eine auszumessende Fläche,
z.B. einen Mauerwerksstein, direkt aufgelegt werden kann.
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Weiterhin
sind Systeme im Einsatz, die auf dem Prinzip des Rotationslasers
beruhen. Wird eine Rotationslasereinrichtung z.B. auf einem Stativ
angebracht, so kann eine horizontale Messebene aufgespannt werden.
Von dieser können
unterschiedliche Höhen-
und Tiefenwerte mit Hilfe herkömmlicher Längenmesseinrichtungen,
wie z.B. einem Gliedermaßstab,
abgeleitet werden. In der Praxis können mit einem System dieser
Art auf einfache Weise gute Messergebnisse erzielt werden, wenn
das Gerät
in der Art einer Referenz ortsfest platziert ist.
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Geräte der obigen
Art sind aber weniger geeignet, Nivellierungen auf der Oberseite
von nicht horizontal orientierten, z.B. annähernd vertikalen, Flächen vorzunehmen.
So sind erhöhtes
Geschick und Aufmerksamkeit erforderlich, um z.B. mit einer Wasserwaage
eine horizontale Linie auf einer schrägen oder vertikalen Fläche auszumessen
und diese gegebenenfalls mit einem Stift zu markieren. Da dabei die
Wasserwaage von der bedienenden Person gegen Herunterfallen gesichert
werden muss, können leicht
Messfehler auftreten bzw. es müssen
Messungen wiederholt werden. Bei besonders ungünstigen Bedingungen ist eine
zweite Person zur Unterstützung
erforderlich.
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Auch
beim Einsatz einer Rotationslasereinrichtung zur Durchführung von
Nivellierungen an nicht annähernd
horizontalen Flächen,
wie z.B. auf Wänden,
treten Schwierigkeiten auf. Eine Änderung z.B. der Höhen- oder
Winkelllage der Rotationslasereinrichtung ist nur mit einem u.U.
erheblichen Umbauaufwand möglich.
Eine Einrichtung dieser Art macht es somit nicht möglich, unterschiedliche
Bereiche z.B. auf einer vertikalen Wand schnell zu nivellieren.
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Demgegenüber liegt
der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Einrichtung anzugeben,
welche einfach hantierbare ist und eine Vornahme von Nivellierungen
auch an nicht horizontalen Flächen, z.B.
auf vertikalen Wänden,
auf schnelle, einfache und präzise
Weise ermöglicht.
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Die
Aufgabe der Erfindung wird mit den Merkmalen der im Anspruch 1 angegebenen
tragbaren Nivelliereinrichtung gelöst.
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Die
erfindungsgemäße tragbare
Nivelliereinrichtung einhält
einen Nivellierprojektor, der eine Projektionseinheit mit Mitteln
zur Erzeugung zumindest einer Projektionslinie aufweist und eine
Lagereinheit für
die Projektionseinheit aufweist, worüber die Projektionseinheit
in zumindest einer Raumrichtung pendelförmig frei schwenkbar ist.
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Die
Erfindung weist den besonderen Vorteil auf, dass die Lagereinheit
eine freie pendelförmige Schwenkbarkeit
der Projektionseinheit im Nivellierprojektor in zumindest einer
Raumrichtung ermöglicht.
Hiermit können
natürliche
Schwankungen, die bei der Hantierung durch eine Person auftreten,
ausgeglichen werden. Das Bild einer von der Projektionseinheit erzeugten
Projektionslinie kann somit annähernd
stationär
eine eingestellte Raumrichtung einnehmen.
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Der
Nivellierprojektor der erfindungsgemäßen Nivelliereinrichtung kann
ein Gehäuse
aufweisen, welches z.B. in der Art einer Taschenlampe oder eines
so ge nannten „Laser-Pointers" ausgeführt ist. Dieses
kann von einer Person auf einfache Weise in der Hand gehalten und
anwendungsabhängig
ausgerichtet werden.
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Weiterhin
kann eine Person die erfindungsgemäße Nivelliereinrichtung auch
am Körper
oder einem Kleidungsstück
befestigen. So ist z.B. die Anbringung auf der Brust einer Person
an einer Jacke oder dergleichen möglich. Auch Halterungen an
einem Handgelenk oder am Kopf einer Person sind möglich. In
solchen Fällen
ist die Nivelliereinrichtung vorteilhaft mit zusätzlichen Trageinheiten ausgestattet.
Diese können
z.B. im Falle der Halterung am Handgelenk in der Art eines Ohrenbandes
ausgeführt
sein. Bei der Platzierung am oder auf dem Kopf einer Person ist
der Nivellierprojektor vorteilhaft mit einer Kopftrageeinheit verbunden.
Diese kann z.B. in Form eines Gurtzeuges, elastischen Stirnbandes,
einer z.B. muldenförmigen
Tragschale, eines Helmes oder Hutes ausgeführt sein. Auch Anbringungen
an Brillen, z.B. auch an speziellen Schutzbrillen, sind möglich.
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Je
nach Ausführung
und Einstellung können mit
der erfindungsgemäßen Nivelliereinrichtung
z.B. horizontal ausgerichtete Projektionslinien auf annähernd vertikalen
Wänden,
aber auch vertikal ausgerichtete Projektionslinien auf annähernd horizontalen Böden oder
Decken erzeugt werden. Ist die Projektionseinheit im Nivellierprojektor
z.B. horizontal bzw. vertikal ausgerichtet, so bleibt die horizontale
bzw. vertikale Ausrichtung der von ihr z.B. auf einer Wand bzw.
einem Boden oder einer Decke erzeugten Projektionslinie erhalten
oder wird nach einer kurzen pendelförmigen Auslenkung der Projektionseinheit über die
Lagereinheit wieder eingenommen, auch wenn die bedienende Person
z.B. Schwankungen oder Zitterbewegungen ausführen sollte.
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Die
erfindungsgemäße Nivelliereinrichtung weist
eine Fülle
von Einsatzmöglichkeiten
auf. So ist es auf einfache Weise möglich, z.B. die horizontale Ausrichtung
von Elementen oder Markierungen an annähernd vertikalen Flächen, z.B.
Wänden,
vorzunehmen, zu überprüfen oder
zu korrigieren. So kann die horizontale Ausrich tung z.B. von Bildern,
Wandfließen,
Rohrleitungen, Kabelschächten,
Trägern, Holzbauteilen,
Rahmen und vielem mehr ausgemessen werden.
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Bei
entsprechender Ausführung
und Einstellung der Nivelliereinrichtung kann aber auch die relative
Lage von Objekten auf horizontalen Flächen, z.B. die Parallelität von Bodenfließen, Schienen
oder z.B. die Flucht von Sparren in Holzdecken und vielem mehr ausgemessen
werden.
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Vorteilhaft
kann als Projektionseinheit ein Linienlaser eingesetzt werden. Hiermit
kann auf einfache Weise eine optische Projektionslinie auf beliebigen
Flächen
und Wänden
abgebildet werden. Vorteilhaft ist die Projektionslinie horizontal
ausgerichtet. Abhängig
von der Einstellung der Projektionseinheit im Nivellierprojektor
kann die Projektionslinie aber auch jede gewünschte Winkellage einnehmen.
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Gemäß einer
vorteilhaften, weiteren Ausführung
der Erfindung weist die Projektionseinheit Mittel zur Erzeugung
von zwei Projektionslinien mit unterschiedlichen Winkeln auf. Diese
sind vorteilhaft orthogonal zueinander ausgerichtet und überlagern sich
z.B. in Form eines Kreuzes. Die Nivelliervorrichtung erzeugt dann
eine Art Mess- bzw. Rasterkreuz, welches auf vielfältigste
Weise zu Mess-, Aufriss- und Konstruktionszwecken eingesetzt werden
kann.
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Je
nach Ausführung
und gewünschtem
Einsatzzweck der erfindungsgemäßen Nivelliervorrichtung
kann die Lagereinheit so ausgeführt
sein, dass eine pendelförmige,
freie Schwenkbarkeit der Projektionseinheit im Nivellierprojektor
in einer oder auch mehreren Raumrichtungen möglich ist. Ist die Projektionseinheit
an der Lagereinheit horizontal bzw. vertikal ausgerichtet, um z.B.
Messungen an Wänden oder
Böden,
Decken in oder an Gebäuden
vorzunehmen, so wird die Lagereinheit vorteilhaft so eingestellt,
dass diese eine freie pendelförmige
Schwenkbarkeit der Projektionseinheit in zwei Raumrichtungen, also
in einer Ebene, ermöglicht.
Die andere Raumrichtung kann dann durch die bedienende Person vorgegeben
und beeinflusst werden.
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Gemäß einer
weiteren, besonders vorteilhaften Ausführung der Erfindung verfügt die Nivelliereinrichtung
zudem über
eine Kopftrageeinheit. Mit dieser ist der Nivellierprojektor so
verbunden und diese ist so ausgebildet, dass der Nivellierprojektor
auf dem bzw. am Kopf einer Person platzierbar und möglichst in
Sichtrichtung der Person ausrichtbar ist.
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In
dieser Ausführung
stellt die erfindungsgemäße Nivelliereinrichtung
eine Messeinrichtung dar, welche der Gruppe der „hands-free" Geräte zugeordnet
werden kann, und weist diverse Vorteilen auf. So ist eine Person
durch die Einrichtung manuell nicht beeinträchtigt. Mit Hilfe der Kopftrageeinheit
ist eine ungehinderte Beweglichkeit der Einrichtung möglich, so
dass die tragende Person ihre Hände
weiterhin uneingeschränkt
für Tätigkeiten
aller Art einsetzen kann. Trotzdem ist es zu jedem Zeitpunkt möglich, eine
z.B. horizontale Projektionslinie auf eine z.B. vor der Person befindliche
schräge
oder vertikale Arbeitsfläche
zu projizieren. Besonders einfach ist dabei eine Positionierung
und Ausrichtung der Nivelliereinrichtung synchron zu den Körperbewegungen
der tragenden Personen möglich.
Die jeweils gewünschte
Lage der Projektionslinie des Nivellierprojektors kann auf einfache
Weise durch geringfügige
Kopfbewegungen und/oder einer Korrektur des Sitzes der Kopftrageeinheit
erreicht werden.
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Ermöglicht dabei
die Lagereinheit eine freie pendelförmige Schwenkbarkeit z.B. in
zwei Raumrichtungen, so kann eine in der Praxis gut nutzbare Ausrichtung
der mindestens einen Projektionslinie in Sichtrichtung der Person
erzielt werden. Dabei können
z.B. bei einer ersten Einstellung der Lagereinheit seitliche Kippbewegungen
des Kopfes in der Achse der Schultern der Person und Nickbewegungen
des Kopfes über
die Achse Kinn – Nacken
ausgeglichen werden. Dennoch kann die Person in diesem Fall die Lage
der Projektionslinie durch Drehbewegungen des Kopfes beeinflussen
und neu positionieren. Bei einer anderen Einstellung der Lagereinheit
können Kippbewegungen
des Kopfes in der Achse der Schultern der Person und Drehbewegungen
des Kopfes ausgeglichen werden. Dennoch kann die Person in diesem
Fall die Lage der Projektionslinie durch Nickbewegungen des Kopfes über die
Achse Kinn – Nacken
beeinflussen und neu positionieren.
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Weitere
vorteilhafte Ausführungen
der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Die
Erfindung und vorteilhafte Ausführungsformen
derselben werden an Hand der kurz angeführten Figuren nachfolgend näher erläutert. Dabei zeigen
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1a in
einer Draufsicht eine erste beispielhafte Ausführungsform für eine erfindungsgemäße Nivelliereinrichtung,
welche einen Nivellierprojektor mit einer Lagereinheit mit zwei
Freiheitsgraden und einer daran angebrachten, horizontal ausgerichteten
Projektionseinheit mit zwei orthogonalen Linienlasern aufweist,
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1b eine
Schnittdarstellung durch die beispielhafte Ausführungsform der 1a,
und
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2 in
einer perspektivischen Seitenansicht eine weitere beispielhafte
Ausführungsform
für eine
erfindungsgemäße Nivelliereinrichtung,
welche eine zusätzliche
Kopftrageeinheit für
den Nivellierprojektor aufweist, und dieser mit einer horizontal ausgerichteten
Projektionseinheit mit einem Linienlaser und einer Lagereinheit
mit einem Freiheitsgrad ausgerüstet
ist.
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In
den 1a und 1b wird
eine erste beispielhafte Ausführungsform
für eine
erfindungsgemäße Nivelliereinrichtung
an Hand einer Draufsicht und einer Schnittdarstellung erläutert.
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Der
dargestellte Nivellierprojektor 2 weist eine Projektionseinheit 24 auf,
die vorteilhaft „zweiachsig" ist, d.h. Mittel
zur Erzeugung von zwei Projektionslinien mit unterschiedlichen Winkeln
enthält.
Im dargestellten Beispiel sind diese Mittel in Form von zwei annähernd horizontal
nebeneinander auf einer Pendeltragplatte 241 angeordneten
Linienlasern 244, 245 ausgeführt. Diese sind beispielhaft
horizontal ausgerichtet und somit, wie oben bereits erläutert wurde,
zur Erzeugung von Projektionslinien z.B. an vertikalen Wänden besonders
geeignet. Vorzugsweise sind die Laseroptiken der Linienlaser 244, 245 so ausgerichtet,
dass diese zwei Projektionslinien erzeugen, die zueinander orthogonal
ausgerichtet sind und sich kreuzförmig schneiden. In der Schnittdarstellung
ist die Laseroptik 246 des Linienlasers 245 und
damit der Laseraustrittsbereich zu erkennen. Im rechten hinteren
Bereich ist ein elektrisches Anschlusskabel 247 vorhanden.
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Die
Projektionseinheit 24 weist vorteilhaft eine Pendeltragplatte 241 auf.
Im Bereich 243 befindet sich ein Pendeldrehlager 248,
das auch als ein Verbindungspunkt zur darüber angeordneten Lagereinheit 25 dient.
Im unteren Bereich 242 ist die Pendeltragplatte 241 vorteilhaft
verbreitert und dient als Halterung für die beiden annähernd horizontal
nebeneinander angeordneten Linienlaser 244, 245.
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Im
Beispiel der 1a, 1b weist
die Lagereinheit 25 des Nivellierprojektors 2 eine
zweifache Lagerung auf. Die angehängte Projektionseinheit 24 ist
somit in zwei Raumrichtungen pendelförmig frei schwenkbar. Wird
die Nivelliereinrichtung z.B. am Kopf einer Person angebracht und
in deren Blickrichtung ausgerichtet, so kann die Lagereinheit 25 seitliche
Kippbewegungen des Kopfes in der Achse der Schultern der Person
und Nickbewegungen des Kopfes über
die Achse Kinn – Nacken
ausgleichen. Dagegen kann die Person die Lage der kreuzförmigen Projektionslinien
durch Drehbewegungen des Kopfes beliebig neu ausrichten.
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Im
Beispiel der 1a, 1b weist
die Lagereinheit 25 einen ersten Lagerbogen 251 auf.
Dieser ist vorzugsweise im Inneren eines Gehäuses 21 des Nivellierprojektors 2 fest
angebracht. Zwischen zwei gegenüber
liegenden Bogenschenkeln 252 des ersten Lagerbogens 251 ist
ein zweiter Lagerbogen 254 um 90 Grad versetzt gelagert.
Mit Hilfe von zwei Spannschrauben 253 wird eine pendelförmige freie Schwenkbarkeit
des zweiten Lagerbogens 254 in einer Raumrichtung ermöglicht.
Auch der zweite Lagerbogen 254 weist zwei gegenüber liegende
Bogenschenkel 255 auf, zwischen denen die Pendeltragplatte 221 wiederum
um 90 Grad versetzt über
denen Pendeldrehlager 248 gelagert ist. Mit Hilfe von zwei weiteren
Spannschrauben 256 wird eine pendelförmige freie Schwenkbarkeit
der Pendeltragplatte 221 in einer weiteren Raumrichtung
ermöglicht.
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Vorteilhaft
können
die Spannschraubenpaare 253, 256 und deren Eingriffe
z.B. in die Oberflächen
des zweiten Lagerbogens 254 und der Pendeltragplatte 221 bei
Bedarf auch so eingestellt werden, dass eine geringe Dämpfungswirkung
erzielbar ist. Sind z.B. die Spitzen der Spannschrauben mit einer Kunststoffoberfläche belegt,
so können
Reibungswirkungen erzielt werden, welche dämpfend auf Pendelungen des
zweiten Lagerbogens 254 und der Pendeltragplatte 221 in
den entsprechenden Raumrichtungen wirken.
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2 zeigt
in einer perspektivischen Seitenansicht eine weitere beispielhafte
Ausführungsform einer
erfindungsgemäßen Nivelliereinrichtung.
Deren Nivellierprojektor 2 ist mit einer zusätzlichen
Kopftrageeinheit 1 ausgerüstet. Diese ist vorteilhaft
in der Art eines Gurtzeuges ausgeführt und weist beispielhaft einen
Obergurt 11 und zwei Seitengurte 12, 13 auf. Die
Gurte ermöglichen
eine Plazierung des Nivellierprojektors 2 vorzugsweise
an der Kopfvorderseite einer tragenden Person, insbesondere an deren
Stirn. Die anderen Enden der Gurte sind über eine Verbindungseinheit 14 zusammengehalten,
welche vorzugsweise auf der Kopfrückseite der tragenden Person
platziert sein kann.
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Der
Nivellierprojektor 2 weist ein Gehäuse 21 mit einem Aufnahmetopf 211 auf,
der einen z.B. zylinderförmigen
Aufnahmeraum für
die Projektionseinheit 22 und die Lagereinheit 23 bereitstellt.
Auf der Außenseite
des Gehäuses 21 sind
Haltemittel 213, z.B. Halteösen, für die Enden der Ober- und Seitengurte 11, 12, 13 der
Kopftrageeinheit 1 angebracht. Vorteilhaft ist weiterhin
der Boden des Aufnahmetopfes 211, welcher als eine Auflagefläche 214 auf
der Stirn einer tragenden Per son dienen kann, gepolstert ausgeführt. Die
Frontseite des Aufnahmetopfes 211 ist zum Schutze der dahinter
liegenden Projektions- und Lagereinheit 22, 23 durch
ein Frontglas 215 abgedeckt.
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Die
Projektionseinheit 22 des Nivellierprojektors 2 ist
auch im Beispiel der 2 horizontal ausgerichtet. Diese
weist einen Linienlaser 224 auf, der bevorzugt zur Erzeugung
einer Projektionslinie auf vertikalen Wänden und Flächen geeignet und im unteren
Bereich 222 einer Pendeltragplatte 221 montiert
ist. Die Pendeltragplatte ist im oberen Bereich 223 über ein
Pendeldrehlager 232 an einem Haltestift 231 drehbar
gelagert, welcher im Beispiel der 2 die eigentliche
Lagereinheit 23 darstellt. Eine Lagereinheit dieser Art
verfügt über nur
einen Freiheitsgrad, da auf Grund der einfachen Lagerung am Haltestift 231 eine
pendelförmige
freie Schwenkbarkeit der Projektionseinheit 22 in nur einer
Raumrichtung möglich
ist. Wird der Nivellierprojektor 2 vorteilhaft auf der
Stirn einer Person platziert, so können hiermit seitliche Kippbewegungen
des Kopfes in der Achse der Schultern der Person ausgeglichen werden.
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Schließlich ist
im Beispiel der 2 die Verbindungseinheit 14 zusätzlich als
ein Träger 141 für Speicherelemente
von elektrischer Energie, wie z.B. Batterien oder Akkumulatoren,
ausgeführt.
Der Träger
kann z.B. die Form einer Tasche bzw. Box aufweisen und mit einem
Schalter 142 zur Zu- und Abschaltung des Linienlasers 224 ausgerüstet sein.
Der Träger 141 kann über Stromkabel,
welche z.B. auf einem oder mehreren Gurten der Kopftrageeinheit 1 aufgelegt
oder in diese integriert sind, mit dem Nivellierprojektor 2 elektrisch
leitend verbunden sein. Schließlich sind
die Gurte 11, 12, 13 über Halteösen 143 an der Verbindungseinheit 14 angebracht.