JP2007532919A - 水準器で使用される重ね成形気泡管 - Google Patents

Abstract

水準器（１１）内で使用される気泡管（１０）、及びそのような気泡管（１０）を形成する方法が開示されている。気泡管（１０）は、キャビティ（２２）を画定する内表面（２１）を有するシリンダ（２０）と、シリンダ（２０）の周囲に成形された材料（３０）とを備える。気泡管（１０）は好ましくは、シリンダ（２０）と材料（３０）との間に位置付けられた少なくとも１つのマーカーリング（４０）を備える。本方法は、シリンダ（２０）を設けること、シリンダ（２０）の周囲に材料を成形すること、内表面（２１）を所望状態に機械加工すること、及び気泡（５０）をキャビティ（２２）内に位置付けることを含む。

Description

［発明の分野］
本発明は、幾何学的測定器、特に大工等が使用する水準器（level）（ときには水準器（spirit level）とも呼ばれる）に関する。

［発明の背景］
水準器は、表面が水平、垂直、又は水平に対して特定の角度関係にあることの確認を助けるために、大工、石工、ドライウォール作業者（ｄｒｙｗａｌｌｅｒ）等によって使用される。一般的な水準器は少なくとも２つの気泡管を有し、それぞれ表面が「水平であるか」すなわち水平度、又は「鉛直であるか」すなわち垂直度を確認するためのものである。

水準器の気泡管（vial）は、透明ガラス、又は好ましくは透明プラスチック（たとえばアクリル製）で作製された管を有し、そのたる形キャビティには、ミネラルスピリット等の液体が部分的に充填されている。気泡管は完全には満たされておらず、そのため、気泡管を閉鎖したとき、気泡が形成される。一般的に、キャビティをほぼ等しい長さの３部分に視覚的に分割する位置で、２つのマーカーリングが気泡管の外側に付けられている。水平及び鉛直状態は、マーカーリングに対する気泡の位置に注意することによって確認される。

ほぼ完成した気泡管の成形に伴う１つの問題は、成形気泡管を形成するために主に使用される材料であるアクリルがうまく伸張しないことである。（破損に対する抵抗性のために）厚い壁を有するアクリル気泡管を製造しようとする場合、アクリルの伸張しにくい特性のため、射出成形処理に使用されるコアピンが破損する。他方、薄壁の気泡管の場合、建築業者の水準器は使用の際に荒っぽい扱いを受けるので、非常に破損しやすくなる。

マーカーリングを付けた十分な厚さの気泡管を提供しながら、コアピンの破損を回避する１つの既知の方法は、予備成形品内にたる形内部キャビティを機械加工するものである。通常のスナップリングのようなＣ字形リングを受け取るために、内部溝が内表面に機械加工される。そのようなリングは必然的に外周に不連続部又は開口を有し、それにより、リングは、キャビティ内に挿入するために半径方向に圧縮されることができる。２つのそれぞれの溝の各々に１つのリングがはまる。

そのような構造に伴う問題は、少なくともリングと壁との間（食い付き部）に小さい環状空間が存在するため、Ｃ字形リングと管の内壁との間の表面移行部が平滑にならないことである。言い換えると、気泡管に沿って移動する気泡に対してわずかなエッジが現れ、そのようなエッジに気泡が移動中に「引っ掛かり」、測定が不正確になる可能性がある。さらに、溝内でのマーカーリングの位置付けが正確でない場合が多く、結果的にしばしば不正確な測定になる。

既知の水準器気泡管に伴う別の問題は、外部に付着させたマーカーリングに関連する。そのようなリングは少なくとも或る程度は異物との接触にさらされるので、そのようなリングの一部が時間の経過に伴って摩耗したり、欠けることがある。

頑強で破損しにくい壁を有し、気泡管の気泡が気泡管キャビティに沿って円滑且つ自由に移動できるようにする改良型水準器気泡管は、当該技術における重要な進歩であろう。さらに、単一材料のキャビティ表面を提供するそのような気泡管は、従来技術を大きく改善するであろう。最後になるが、機械加工されたシリンダの上にスリーブを成形して成る改良型気泡管は、従来技術におけるこれらの重大な問題を解決するであろう。

［発明の目的］
本発明の目的は、従来技術の問題及び欠点の幾つかを克服する改良型水準器気泡管を提供することである。

本発明の別の目的は、正確に位置付けられたマーカーリングを有する水準器気泡管を提供することである。

本発明の別の目的は、気泡管の気泡を妨害しないで移動させることができる改良型水準器気泡管を提供することである。

本発明のさらに別の目的は、リング不連続部をなくしたマーカーリングを有する改良型水準器気泡管を提供することである。

本発明の別の目的は、異物との接触から保護されたマーカーリングを有する水準器気泡管を提供することである。

本発明の別の目的は、透明な熱可塑性物質製であって、比較的厚い壁を有するが、製造中のコアピンの破損をほぼ回避する気泡管を提供することである。

本発明のさらに別の目的は、シリンダとその上に成形されたスリーブとから気泡管を形成する方法を提供することである。

本発明の別の目的は、新規な水準器気泡管を製造する新規な方法を提供することである。

本発明の別の目的は、平滑であるとともに同一の広がりを持った気泡管壁を生じる新規な方法を提供することである。

上記の目的及び他の目的がどのように達成されるかは、以下の説明及び図面から明らかになるであろう。

［発明の概要］
少なくとも１つの実施の形態では、本発明は、水準器内に使用される、精度を改善することができる気泡管である。本発明は、シリンダ及び重ね成形スリーブを含めた新規な要素を提供することにより、現在における技術状態と比べて大幅な進歩を示す。

一実施の形態では、本発明は、水準器内で使用される気泡管を形成する方法であって、キャビティを画定する内表面を有する、第１材料製のシリンダを設けること、シリンダの周囲に第２材料を成形すること、内表面を所望状態に機械加工すること、及び気泡をキャビティ内に位置付けることを含む方法である。

そのような実施の形態では、シリンダは好ましくは成形され、外表面を有しており、本方法は、更に、マーカーリングをシリンダの外表面に埋め込み、それにより、第２材料がマーカーリングの周囲に成形され、マーカーリングが、第１材料及び第２材料によって包み込まれるようにすることを含む。

シリンダ及びマーカーリングをコアピン上に位置付けること、コアピンを金型に挿入すること、第２材料を金型に流し込むこと、及びシリンダ、マーカーリング及び第２材料を金型から突き出すことにより、第２材料をシリンダ及びマーカーリングの周囲に成形することができる。第２材料を加熱して液体の形にし、シリンダを囲むように金型に流し込み、又は注入し、それから固体の形に硬化させることができることが好ましい。

気泡は好ましくは、キャビティを液体で部分的に満たし、且つキャビティをエンドクロージャで密封することによってキャビティ内に位置付けられる。液体は好ましくは、使用中に発生すると予想される温度より低い凍結点を有し、ミネラルスピリットでもよい。気泡は好ましくは、空気である。

一部の実施の形態では、第２材料を液体の形で第１材料の周囲に成形しやすくするために、第１材料が第２材料より高い融点を有することが好ましいであろう。幾つかの好適な実施の形態では、第１材料がボリカーボネートであり、第２材料がアクリルである。

しかしながら、第２材料の成形中に第１材料が冷却される場合、同一材料のアクリルを第１材料及び第２材料の両方に使用することができることがわかっている。これらの実施の形態では、第１材料及び第２材料が同一組成を有し、重ね成形中にシリンダが冷却され、それにより、シリンダは、第２材料をその周囲に成形する間、固体のままである。

マーカーリングは好ましくは、金属であることができるフォイル形材料、熱硬化性材料、第２材料の融点より相当に高い融解温度を有する熱可塑性材料、インク、顔料又は他の材料で形成される。

本方法は、第２材料をシリンダの周囲に成形する前に、シリンダ上に表示を付けることをさらに含むことができる。そのような表示は、ピッチ度、対数情報又は他の関連情報に関するものでもよく、マーカーリングと同じ材料製でもよい。マーカーリング及び／又は表示をシリンダと第２材料との間に置くことにより、シリンダの内表面を第１材料だけで構成することができる。内表面は好ましくは、キャビティがたる形になるように機械加工される。そのような機械加工は、内表面組成が均一であることによって容易である。

本発明はまた、水準器で使用される気泡管の改良であって、気泡管が、キャビティを画定する内表面を有するシリンダを備え、気泡管が、シリンダの周囲に成形されたスリーブを有し、且つマーカーリングが、シリンダ及びスリーブによって囲まれるようにした改良として説明される。幾つかの実施の形態では、シリンダ及びスリーブは、同一のアクリル組成を有する。

改良の一実施の形態では、気泡管は、外表面上に位置付けられた表示を有し、この表示は、シリンダ及びスリーブによって囲まれる。表示は、シリンダの外表面に熱間スタンプされるか、レーザ印刷されるか、他の方法で埋め込まれる、又はその上に配置されることができるが、マーキングリングのように内表面を貫通することはない。

本発明はまた、水準器で使用される気泡管であって、キャビティを画定する内表面を有して第１端部から第２端部まで延在するシリンダと、シリンダの周囲に成形されて、第１端部から第２端部まで延在するスリーブとを備える気泡管を有する。幾つかの実施の形態では、気泡管はさらに、第１端部に第１エンドクロージャを、また第２端部に第２エンドクロージャを備え、気泡管は、液体及び気泡を封入している。気泡管はまた、シリンダ及びスリーブによって囲まれた少なくとも１つのマーカーリング又は表示を有することができ、マーカーリング又は表示は、スリーブをシリンダに成形する前に、シリンダの外表面上に熱間スタンプされるか、印刷されるか、他の方法で配置される。

本発明はまた、水準器で使用される気泡管であって、キャビティを画定する内表面を有するシリンダを設けること、シリンダの周囲に第２材料（スリーブ）を成形すること、内表面を所望状態に機械加工すること、及び気泡をキャビティ内に位置付けることによって形成される気泡管を備える。シリンダは成形され、外表面を有しており、少なくとも１つのマーカーリングをシリンダの外表面上に配置するか、又はそれに埋め込み、それにより、第２材料が少なくとも１つのマーカーリングの周囲に成形され、マーカーリングが、第１材料及び第２材料によって包み込まれるようにすることが好ましい。最も好ましくは、２つのマーカーリングをキャビティの最大直径の予定位置から等距離に設ける。

スリーブは好ましくは、シリンダ及びマーカーリングをコアピン上に位置付けること、コアピンを金型に挿入すること、第２材料を金型に流し込むこと、及びシリンダ、マーカーリング及び第２材料を金型から突き出すことにより、シリンダ及びマーカーリング（複数可）の周囲に成形される。気泡は好ましくは、キャビティを液体で部分的に満たし、且つキャビティをエンドクロージャで密封することによってキャビティ内に位置付けられる。シリンダの内表面は好ましくは、キャビティがたる形になるように機械加工される、すなわち内表面が曲線状に機械加工され、最大直径を有する断面を有する。第２材料の成形中にシリンダが溶解することを防止するために、シリンダをその融解温度より低く保つためにコアピンを冷却することが好ましい。

［好適な実施形態の詳細な説明］
図１は、３つの気泡管１０を有する水準器１１の斜視図である。図示のように、気泡管１０は、水準器の測定表面に対して所定の角度関係で配置されている。

図２は、気泡管１０を形成するために使用されるシリンダ２０及びマーキングリング４０の正面図である。シリンダ２０は、第１端部２４から第２端部２５まで延在し、キャビティ２２を画定する内表面２１（図３を参照）を有する。シリンダ２０は、好ましくは透明プラスチック、最も好ましくはポリカーボネートである。図３に示されているように、マーキングリング４０は、シリンダ２０の外表面２３内に埋め込まれている。リング４０は、シリンダ２０内に熱間スタンプされたフォイル、シリンダ２０上に印刷されたインク又は顔料、又は他の方法によって外表面２３上に位置付けられた他の材料で構成されてもよい。リング４０は、内表面２１を貫通していない。リング４０は、金属から成るフォイル、熱硬化性材料又は高い融解温度を有する熱可塑性材料、或いはインク、顔料又は他の材料でもよい。

図４は、典型的なコアピン６０上に位置付けられ、典型的な金型７０に挿入された、マーキングリング４０付きのシリンダ２０の断面図であって、シリンダ２０の周りに材料３０が流れ、それにより、シリンダ２０に重ねて成形されたスリーブ３１を形成することができる。理解されるように、材料３０は、ポート７１を通して金型７０とシリンダ２０及びリング４０との間の空間に注入されるか、他の方法で押し込まれる。材料３０は、好ましくは加熱されて、冷却及び硬化する前にそのような空間に流れ込み、それにより、スリーブ３１を形成する。スリーブ３１及びシリンダ２０は、ともに好ましくは透明アクリルであって互いに結合され、それにより、その間の境界面は見分けがつかない。

好適な方法では、最初にシリンダ２０が、好ましくはコアピン及び第１金型で形成される。次に、マーキングリング４０又は表示４１をシリンダ２０の外表面２３に熱間スタンプするか、印刷するか、他の方法で埋め込む、又はその上に位置付けることができる。リング又は表示をそのように付着させた後、シリンダ２０をコアピン６０上に位置付けて、第１金型より大きい金型７０内に入れる。次に、加熱アクリル等の流動性材料３０を金型７０とシリンダ２０及びリング４０、又は外表面２３上にあれば表示４１との間の空間に注入する。シリンダ２０は好ましくはコアピン６０によって冷却され、それにより、材料３０との接触によってシリンダ２０がその融点に達することが防止される。シリンダ２０及び材料３０が同一のアクリル組成を有することが好ましい。注入後、材料３０が冷えて硬化し、シリンダ２０の周囲にスリーブ３１を形成する。この時点で、重ね成形された２成分気泡管１０は、破断の危険を伴わないで機械加工を行うのに十分な厚さを有し、したがって、気泡管１０をコアピン６０から取り外し、シリンダ２０の内表面２１を機械加工し、それにより、キャビティ２２を所望形状に、具体的には曲線状又はたる形にすることができる。

２成分気泡管１０ではきわめて明らかなように、マーキングリング４０はキャビティ２２にも、外部環境にも露出していない。この構造により、シリンダ２０内にキャビティ２２の所望形状を生じるために、第１材料及びマーキングリングの両方を機械加工する特殊な機械加工が必要ない。さらに、リング４０は、水準器１１の通常の使用中に破損することはあり得ない。

本方法はまた、スタンピング処理は気泡管上にリングを安定的に位置付けるので、マーキングリングを気泡管内の適当な位置に置く際のヒューマンエラーを回避する。

図５は、金型７０及びコアピン６０から取り外された後、液体５１で部分的に満たして蓋をした完成状態の重ね成形気泡管１０の断面図である。内表面２１は、キャビティ２２が最大直径を有する所望のたる形を形成するように機械加工されている。成形工程中に第１エンドクロージャ１２が形成されている。次に、キャビティを液体５１で部分的に満たして、その端部２５を第２エンドクロージャ１３で締め切り、それにより、キャビティ２２を密封する。マーキングリング４０の間の最大直径位置に気泡５０が示されている。

したがって、本発明によれば、上記の目的及び利点を十分に満たす、水準器で使用される気泡管が提供されていることは明らかである。

本発明をその特定の実施形態に関して説明してきたが、多くの代替、修正及び変更が当業者には明らかであることは明白である。したがって、添付の特許請求の範囲の精神及び広い範囲に入るそのような代替、修正及び変更をすべて包含するものとする。

３つの気泡管を有する水準器の斜視図である。 本発明の一実施形態の原理に従ったシリンダ及びマーキングリングの正面図である。 図２のシリンダの上部分の拡大断面図である。 コアピン上に位置付けられて金型に挿入されたマーキングリング付きシリンダであって、本発明の一実施形態の原理に従って第２材料がシリンダの上に重ねて成形されている、マーキングリング付きシリンダの断面図である。 本発明の一実施形態の原理に従った気泡管の断面図である。

Claims (20)

1. 水準器内で使用される気泡管を形成する方法であって、
   キャビティを画定する内表面を有するシリンダを設けること、
   前記シリンダの周囲に材料を成形すること、
   前記内表面を所望状態に機械加工すること、及び
   気泡を前記キャビティ内に位置付けること
   を含む方法。
2. 前記シリンダは、成形され、外表面を有しており、前記方法は、更に、マーカーリングを前記シリンダの前記外表面上に位置付けることであって、それにより、前記材料が前記マーカーリングの周囲に成形され、該マーカーリングが、前記シリンダ及び前記材料によって包み込まれるようにすることを含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記シリンダ及び前記マーカーリングをコアピン上に位置付けること、
   前記コアピンを金型に挿入すること、
   前記材料を前記金型に流し込むこと、及び
   前記シリンダ、前記マーカーリング及び前記材料を前記金型から突き出すこと
   により、前記材料が前記シリンダ及び前記マーカーリングの周囲に成形されるようにした、請求項２に記載の方法。
4. 前記キャビティを液体で部分的に満たし、且つ該キャビティをエンドクロージャで密封することによって、前記気泡は、該キャビティ内に位置付けられる、請求項３に記載の方法。
5. 前記材料を前記シリンダの周囲に成形する前に、表示を該シリンダ上に付けることをさらに含む、請求項１に記載の方法。
6. 前記シリンダ及び前記材料は、アクリルである、請求項１に記載の方法。
7. 前記内表面は、前記キャビティがたる形であるように機械加工される、請求項１に記載の方法。
8. 少なくとも１つのマーカーリングを有する、水準器で使用される気泡管において、
   前記気泡管は、キャビティを画定する内表面を有するシリンダを備え、
   前記気泡管は、前記シリンダの周囲に成形されたスリーブを有し、且つ
   前記少なくとも１つのマーカーリングは、前記シリンダ及び前記スリーブによって囲まれるようにした、改良を有する気泡管。
9. 前記シリンダ及び前記スリーブは、アクリルである、請求項８に記載の気泡管。
10. 前記シリンダは、外表面を有し、前記気泡管は、前記外表面上に位置付けられる表示を有し、該表示は、前記シリンダ及び前記スリーブによって囲まれる、請求項８に記載の気泡管。
11. 水準器で使用される気泡管であって、キャビティを画定する内表面を有して第１端部から第２端部まで延在するシリンダと、該シリンダの周囲に成形されて、前記第１端部から前記第２端部まで延在するスリーブとを備える気泡管。
12. 前記第１端部に第１エンドクロージャを、また前記第２端部に第２エンドクロージャをさらに備え、前記気泡管は、液体及び気泡を封入している、請求項１１に記載の気泡管。
13. 前記シリンダ及び前記スリーブによって囲まれた少なくとも１つのマーカーリング又は表示をさらに有する、請求項１１に記載の気泡管。
14. 前記少なくとも１つのマーカーリング又は表示は、前記シリンダ上に熱間スタンプされる、請求項１３に記載の気泡管。
15. 水準器内で使用される気泡管であって、
    第１材料から成り、キャビティを画定する内表面を有するシリンダを設けること、
    該シリンダの周囲に第２材料を成形すること、
    前記内表面を所望状態に機械加工すること、及び
    気泡を前記キャビティ内に位置付けること
    によって形成される気泡管。
16. 前記第１及び第２材料は、同一のアクリル材料であり、前記シリンダは、前記第２材料が該シリンダの周囲に成形されるときに冷却される、請求項１５に記載の気泡管。
17. 前記シリンダは、成形され、外表面を有しており、少なくとも１つのマーカーリングが前記シリンダの前記外表面に埋め込まれ、それにより、前記第２材料が前記少なくとも１つのマーカーリングの周囲に成形され、且つ該マーカーリングが前記第１材料及び前記第２材料によって包み込まれるようにした、請求項１６に記載の気泡管。
18. 前記シリンダ及び前記マーカーリングをコアピン上に位置付けること、
    前記コアピンを金型に挿入すること、
    前記第２材料を前記金型に流し込むこと、及び
    前記シリンダ、前記マーカーリング及び前記第２の材料を前記金型から突き出すこと
    により、前記第２の材料が前記シリンダ及び前記マーカーリングの周囲に成形されるようにした、請求項１７に記載の気泡管。
19. 前記気泡は、前記キャビティを液体で部分的に満たし、且つ該キャビティをエンドクロージャで密封することによって該キャビティ内に位置付けられる、請求項１８に記載の気泡管。
20. 前記内表面は、前記キャビティがたる形であるように機械加工される、請求項１に記載の気泡管。
    

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