НИВЕЛИР Российский патент 2009 года по МПК G01C9/00 

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при выполнении работ по выравниванию вертикальных и горизонтальных поверхностей перед их оштукатуриванием, укладкой полов и т.п.

Известен нивелир по патенту РФ №2171449 на изобретение «Нивелир», содержащий корпус, в котором размещены лазер и уровень. Корпус связан с подставкой через осевую систему и имеет возможность поворота. Подставка имеет три регулировочных винта и горизонтальный лимб. На торцевой поверхности корпуса на выходе лазера установлена цилиндрическая линза с поворотным устройством и вертикальным лимбом. В известном нивелире обеспечена возможность горизонтальной развертки луча в плоскость.

Недостатком известного нивелира является ограниченная область его использования - только для определения уклонов и проверки вертикальности и перпендикулярности строительных конструкций.

Задача, решаемая изобретением, - расширение функциональных возможностей нивелира за счет возможности его использования как для проверки уровня вертикальности и перпендикулярности поверхностей, так и для проверки уровня горизонтальности поверхностей. Кроме того, заявляемый нивелир позволяет его использовать при производстве работ по выравниванию вертикальных и горизонтальных поверхностей, углов.

Поставленная задача решается тем, что в нивелире, содержащем лазерный источник, установленный в корпусе, согласно изобретению лазерный источник выполнен в виде лазерного построителя вертикальных и горизонтальных световых плоскостей, нивелир содержит основание, выполненное в форме кольца, консоль, установленную на основании с возможностью поворота вокруг оси вращения, совпадающей с центральной осью симметрии основания, при этом консоль содержит два параллельных прямолинейных участка, на консоли установлена платформа с возможностью перемещения вдоль ее прямолинейных участков, корпус через отверстие, выполненное с одной его стороны, установлен на штативе, жестко соединенном с платформой, с другой стороны в корпусе выполнены напротив друг друга две наклонные сквозные прорези, расположенные под углом 90° по отношению к друг другу и обеспечивающие пропускание светового луча в виде вертикальной световой плоскости, и одна горизонтальная сквозная прорезь, при этом лазер установлен между прорезями таким образом, чтобы было обеспечено прохождение светового луча в виде вертикальной световой плоскости через наклонные сквозные прорези или горизонтальной световой плоскости через горизонтальную прорезь, нивелир содержит измерительные шкалы, первая измерительная шкала выполнена на штативе, две измерительных шкалы выполнены на прямолинейных участках консоли.

Целесообразно по периметру основания выполнить четвертую измерительную шкалу.

В корпусе с возможностью пропускания вертикального светового луча от лазера может быть выполнена третья наклонная сквозная прорезь, расположенная посередине между первыми двумя сквозными наклонными прорезями под углом 90° к ним.

В корпусе с возможностью пропускания горизонтального светового луча от лазера могут быть выполнены дополнительные горизонтальные сквозные прорези.

Основание может быть установлено как минимум на трех винтах с возможностью корректировки положения основания относительно горизонтальной поверхности.

Консоль может быть соединена с основанием посредством котировочного винта, обеспечивающего контроль поворота консоли относительно основания.

В основе всех современных лазерных нивелиров лежит лазерный светодиод, являющийся точечным источником света. В отдельности от прибора светодиод можно соотнести с лазерной указкой или лазерным указателем направления. Применяя лазерный светодиод совместно с разнообразными механическими и оптико-электронными устройствами, добиваются возможности построения направлений и плоскостей, а также приведения их к горизонту или другому рабочему положению. Все лазерные нивелиры можно объединить в две подгруппы: построители направлений, построители плоскостей (www.feslaser.ru/usage/). В изобретении используется лазерный нивелир, представляющий собой статический построитель плоскостей (вертикальных и горизонтальных). В статических построителях плоскостей лазерный луч неподвижен и развернут в плоскость. Лазерный световой луч в этих приборах неподвижен и развернут в плоскость цилиндрической линзой. Приборы снабжены компенсаторами с магнитным демпфированием, что позволяет автоматически устанавливать горизонтальную и вертикальную плоскости. При проецировании на препятствие статические построители плоскостей образуют видимую линию. Лазерный нивелир PLS360 одновременно с горизонтальной плоскостью строит две взаимно перпендикулярные вертикальные плоскости. Видимую длину линии таких приборов определяет угол развертки лазерного луча. При большом угле развертки вертикальные плоскости пересекаются в точке зенита, образуя крест, центр которого находится над точкой стояния прибора. Все приборы этой группы могут устанавливаться на штатив, подвешиваться на стены, устанавливаться на пол. Область применения достаточно широка. Она включает в себя практически все виды работ, выполняемые ротационным построителем плоскостей с видимым диапазоном лазерного луча при работе в помещении. Вместе с тем возможность одновременного построения нескольких плоскостей увеличивает удобство работы и область применения этих приборов. Построение «картинки» пересекающихся линий делает удобным использование этих приборов при производстве плиточных работ, разбивке рабочих горизонтов и монтажных осей вертикальных конструкций. Приборы обладают небольшим весом и маленькими габаритами, пользуются заслуженной популярностью у дизайнеров помещений, монтажников сантехнического и другого оборудования. Они широко применяются при установке коммуникаций связи, электропроводки и даже мебели. Использование приборов ограничено углом развертки лазерного луча и мощностью лазера.

В заявляемом изобретении могут использоваться лазерные проекционные нивелиры PLS360 и PLS360E (www.feslaser.ru/usage/), которые используются в качестве геодезического прибора и их можно с полным правом назвать универсальными приборами для задания опорной горизонтальной и/или вертикальной лазерной плоскости. Они весьма удобны при проведении геодезических работ, требующих задания единого горизонтального уровня на большой площади. Наиболее характерные примеры - заливка стяжек и фундаментов, монтаж полов и подвесных потолков, разметка крепежа различных конструкций, нивелировка и планировка поверхности и многое другое.

Одна из конструктивных особенностей геодезических приборов 360-й серии заключается в том, что они «отбивают» горизонтальную плоскость на 360 градусов. Именно поэтому эти геодезические приборы особенно удобны для вышеуказанных работ - они задают единый уровень сразу во всем помещении. Например, довольно трудоемкая процедура по выставлению маяков для заливки стяжки ускоряется многократно.

Заявляемый нивелир содержит лазер - лазерный построитель вертикальных и горизонтальных плоскостей, установленный в корпусе. Лазер испускает световые лучи в виде вертикальных и горизонтальных световых плоскостей. Корпус лазерного нивелира имеет как минимум две наклонные сквозные прорези, расположенные напротив друг друга под углом 90 градусов относительно друг друга. Прорези предназначены для пропускания вертикального светового луча, который, проходя через эти вертикальные прорези, образует вертикальную плоскость, проецирующуюся на две противоположные вертикальные поверхности. Расположение указанных прорезей под углом 90 градусов по отношению друг к другу необходимо для того, чтобы световые лучи в виде вертикальных световых плоскостей, проходя через соответствующие наклонные прорези, пересекались в точке зенита - в точке, находящейся точно над центральной осью лазера. Расположение указанных прорезей напротив друг друга необходимо для того, чтобы вертикальные световые лучи, проходя через них, образовывали единую вертикальную световую плоскость. Таким образом будет обеспечено образование единой вертикальной световой плоскости, позволяющей контролировать вертикальность всей обрабатываемой вертикальной поверхности (стены) от одной стены до другой. Корпус может содержать третью вертикальную сквозную прорезь, размещенную между первыми двумя и расположенную под углом 90 градусов относительно них. Данная прорезь является дополнительной и обеспечивает возможность контроля перпендикулярности при наличии привязок к взаимноперпендикулярным поверхностям. Таким образом, наклонные сквозные прорези предназначены для пропускания через них лазерного луча в виде вертикальной световой плоскости с возможностью проецирования этого луча на препятствия (поверхности стен, пола и потолка).

Корпус также содержит горизонтальную сквозную прорезь, предназначенную для пропускания горизонтального светового луча в виде горизонтальной плоскости с возможностью проецирования этого луча на препятствия - поверхности стен. Для увеличения площади охвата горизонтальным лучом (в виде горизонтальной световой плоскости) по периметру корпуса могут быть выполнены еще горизонтальные прорези, обеспечивающие пропускание лазерного светового луча.

Корпус устанавливается через отверстие, выполненное в нем, на штатив, который жестко связан с платформой. Корпус фиксируется относительно штатива, например, посредством прижимного винта через отверстие, выполненное в корпусе. На штативе нанесена измерительная шкала.

Нивелир содержит основание, имеющее форму кольца, имеющего два концентричных участка - наружный и внутренний. При этом уровень наружного участка расположен выше уровня внутреннего участка. На основание на его внутреннем участке установлена консоль, имеющая две параллельные прямолинейные стороны, равные по длине, и две дугообразные стороны, расположенные между ними. Дугообразные стороны образованы дугами, являющимися концентричными по отношению к внутреннему и наружному участкам основания и имеющими диаметр, равный наружному диаметру внутреннего участка основания (или внутреннему диаметру наружного участка). Консоль установлена на внутреннем участке основания с возможностью вращения вокруг своей оси вращения, при этом консоль имеет возможность перемещаться по внутреннему участку основания как по направляющим. По периметру наружного (выступающего) участка кольца нанесена измерительная шкала на 360 градусов. Основание установлено на как минимум трех опорах. Для возможности выравнивания положения нивелира относительно поверхности целесообразно опоры выполнить с возможностью изменения их размера по высоте с целью компенсирования неровностей поверхности, для этого опоры можно выполнить в виде винтов.

Прямолинейные стороны консоли также разделены на два продольных участка, расположенных на разных уровнях, - внутренние участки и наружные, выступающие над внутренними участками (т.е. наружные продольные участки расположены выше внутренних продольных участков). На внутренних продольных участках установлена платформа с возможностью перемещения по внутренним продольным участкам как по направляющим. На наружных продольных участках нанесены измерительные шкалы. Отметки, соответствующие нулевым отметкам на консоли (на измерительных шкалах), также нанесены на боковые стороны платформы, отмечающие начальное положение платформы относительно консоли. Т.е. нулевые отметки на консоли и на платформе визуально попарно совмещены.

Измерительная шкала на штативе используется при определении уровня горизонтальных поверхностей. Горизонтальная сквозная прорезь обеспечивает пропускание горизонтального светового луча, но плоскость луча при этом имеет ограниченные размеры (определяются размером сквозной горизонтальной прорези). Для увеличения площади развертки осмотра, например, при проведении работ по выравниванию горизонтальных поверхностей предусмотрена возможность вращения консоли с платформой относительно основания (по внутреннему кольцевому участку), а для возможности фиксирования угла поворота предусмотрена измерительная шкала на наружном кольцевом участке основания. Ось вращения консоли и вертикальная продольная центральная ось лазера совпадают. Таким образом, при проведении работ по выравниванию горизонтальных поверхностей работают следующие конструктивные элементы нивелира - горизонтальный луч лазера, горизонтальная прорезь в корпусе, консоль, вращающаяся относительно измерительной шкалы на наружном кольцевом участке основания.

При выравнивании вертикальных поверхностей обеспечивают пропускание светового луча (в виде вертикальной плоскости) через две вертикальные сквозные прорези, обеспечивающие пропускание светового луча с возможностью его проецирования на две противоположные вертикальные поверхности, что обеспечивает возможность контроля их уровня вертикальности.

Возможность контроля угла между двумя смежными вертикальными поверхностями (или возможность построения смежной вертикальной поверхности под заданным по отношению к имеющейся стене углом) обеспечивается кольцевой измерительной шкалой на наружном участке основания нивелира.

Измерительная шкала на консоли предназначена для контроля уровня «заваленности» вертикальных поверхностей, предназначенных для обработки (выравнивания, оштукатуривания).

Особенность контроля уровня горизонтальных поверхностей определяется тем, что при выравнивании горизонтальных поверхностей определяют самую высокую точку на обрабатываемой поверхности. Эта точка будет только одна. Уровень превышения («заваленности») этой точки определяется по высоте расположения данной точки. Далее, определив по измерительной шкале на штативе высоту расположения данной точки, установив уровень горизонтального светового луча (световой плоскости) в привязке к данной точке, осуществляют выравнивание горизонтальной поверхности относительно установленного уровня светового луча. Т.е. для выравнивания горизонтальных поверхностей фактически используется только вертикальная измерительная шкала на штативе.

Особенность обработки (выравнивания) вертикальных поверхностей состоит в том, что при наличии смежных вертикальных поверхностей или каких-либо привязок (например, к оси здания) «заваленность» поверхности необходимо контролировать как относительно горизонтальных поверхностей (пола и/или потолка), так и относительно смежных вертикальных поверхностей. Для этого на вертикальной обрабатываемой поверхности определяют две «заваленные» точки. При этом, перемещая платформу по консоли вдоль измерительных шкал консоли и одновременно поворачивая консоль с платформой относительно кольцевой измерительной шкалы, пользователь имеет возможность оптимальным образом установить вертикальный световой луч (вертикальная световая плоскость) относительно двух «заваленных» точек, устанавливая таким образом уровень, относительно которого будет осуществляться обработка вертикальной поверхности.

Дополнительная наклонная сквозная прорезь, расположенная под углом 90 градусов по отношению к первым двум, используется, например, для контроля перпендикулярности при наличии соответствующих привязок (двух смежных вертикальных поверхностей, между которыми необходимо соблюсти угол 90 градусов).

В нивелире может быть предусмотрен так называемый котировочный винт, с помощью которого обеспечивается контролируемый поворот консоли на небольшой угол, что имеет важное значение при обработке больших поверхностей, т.к. поворот консоли на небольшой угол вызовет значительное смещение проекции луча на поверхности на дальнем расстоянии.

Основание нивелира может быть установлено на как минимум трех винтах, что обеспечивает возможность корректировки положения нивелира на неровных горизонтальных поверхностях.

Заявляемый нивелир обладает существенными преимуществами по сравнению с известными по следующим основаниям:

- нивелир позволяет контролировать как вертикальность, так и горизонтальность поверхностей, а также контролировать угол между двумя смежными вертикальными поверхностями или относительно каких-либо привязок;

- нивелир обеспечивает возможность использования совместно с ним различных специальных строительных реек (правил и т.п.), положение которых контролируется по уровню, заданному нивелиром;

- нивелир прост по конструкции и надежен в работе, т.к. в нем отсутствуют конструктивные элементы, подверженные поломкам или значительным нагрузкам при эксплуатации.

Заявляемый нивелир поясняется чертежами.

На фиг.1 изображен заявляемый нивелир, вид сверху.

На фиг.2 изображен заявляемый нивелир, вид сбоку.

На фиг.3 изображена схема установки заявляемого нивелира при выравнивании горизонтальных поверхностей.

На фиг.4 изображен вид сверху схемы установки заявляемого нивелира при выравнивании горизонтальных поверхностей.

На фиг.5 изображена схема установки заявляемого нивелира при выравнивании вертикальных поверхностей.

Нивелир содержит лазер 1, представляющий собой лазерный построитель вертикальных и горизонтальных плоскостей, - лазерный проекционный нивелир PLS360 (www.feslaser.ru/usage/), корпус 2, основание 3, консоль 4, платформу 5. Корпус 2 через отверстие 6, выполненное с одной стороны корпуса 2, установлен на штативе 7, жестко соединенном с платформой 5. Корпус 2 выполнен с полостью 8, в которой установлен лазер 1. В корпусе 2 выполнены три сквозные наклонные прорези 9 и горизонтальные прорези 10. Лазер 1 установлен в полости 8 таким образом, чтобы было обеспечено пропускание вертикального светового луча (в виде вертикальной световой плоскости) через прорези 9 и пропускание горизонтального светового луча (в виде горизонтальной световой плоскости) через прорези 10.

Основание 3 выполнено в форме кольца, разделенного по периметру на два участка: наружный участок 11 и внутренний участок 12, расположенные на разных уровнях, наружный участок 11 расположен выше участка 12, таким образом, в сечении основание имеет Z-образную форму.

Консоль 4 установлена на внутреннем участке 12 основания 3 с возможностью поворота относительно основания 3. При этом ось 13 вращения консоли 4 совпадает с центральной осью симметрии основания 3, совпадающей, в свою очередь, с центральной продольной осью симметрии лазера 1. Для удобства установки консоли 4 она выполнена с двумя противолежащими дугообразными сторонами 14, радиус которых совпадает с большим радиусом участка 12 основания 3. Т.е. консоль 4 установлена на основании 3 посредством дугообразных сторон 14 на участке 12, что обеспечивает надежность установки консоли 4 на основании 3 и возможность ее поворота относительно основания 3 по участку 12 как по направляющим без применения иных специальных конструктивных элементов.

Между дугообразными сторонами 14 консоли 3 расположены две параллельные прямолинейные стороны 15, имеющие в сечении также Z-образную форму. Прямолинейные стороны 15 имеют два смежных продольных участка, расположенных на разных уровнях относительно друг друга, наружный участок 16 расположен выше внутреннего участка 17. На внутреннем участке 17 установлена платформа 5, имеющая возможность перемещения вдоль сторон 15 по участку 17 как по направляющим.

Основание 3 установлено на трех винтах 18, обеспечивающих корректировку положения основания 3 на горизонтальной поверхности в случае ее неровности. Корпус 2 прижат к штативу 7 посредством винта 19.

Нивелир содержит измерительные шкалы: на штативе - шкала 20, по периметру основания на участке 11 - шкала 21, вдоль прямолинейных сторон 15 консоли 4 на участках 16 - шкала 22. На боковых сторонах платформы 5 делаем отметки, совпадающие с нулевыми отметками на шкалах 22 (шкалы 22 - идентичные, т.е. соответствующие деления одинаково идентифицируют расстояния от деления до поверхности, относительно которой осуществляется измерение). При совмещении нулевых отметок совмещаются оси нивелира и основания.

Работа с заявляемым нивелиром осуществляется следующим образом.

При выравнивании горизонтальных поверхностей, например полов (фиг.3, 4), нивелир используют следующим образом.

Нивелир устанавливается в то место, откуда обеспечивается максимальный круговой обзор обрабатываемой горизонтальной поверхности 23. Включают лазер 2 на проецирование горизонтального светового луча 24, представляющий собой световую горизонтальную плоскость. Далее путем замера с помощью линейки находят самую высокую по отношению к уровню горизонтального светового луча 24 точку «X». Определяют превышение b уровня расположения точки «X» по отношению к нулевой отметке на шкале 20. Поднимают корпус 2 с лазером 1 по штативу 7 на величину b от нулевого уровня. Фиксируют винтом 19 корпус 2 относительно штатива 7 на данной высоте. Далее на горизонтальную поверхность 23 наносят раствор 25, из которого формируются дорожки, причем первая дорожка формируется вдоль стены, следующая - параллельно первой на определенном расстоянии, зависящем от длины выравнивающей рейки 26. Дорожки формируются так, что их высота превышает требуемую высоту стяжки пола на 10-50 мм. Далее на дорожки сверху устанавливаются параллельно друг другу направляющие рейки 27, уровень расположения которых контролируют относительно светового луча 24 (световой плоскости). Между направляющими рейками 27 наносят раствор 25 и рейкой 26 осуществляют выравнивание поверхности 23 по уровню, заданному относительно светового луча 24. Удобство использования нивелира проявляется в том, что относительно горизонтального луча 24 устанавливаются направляющие рейки 27 и уровень их установки четко задан по всей их длине, т.е. выполнив на рейках 27 опорные направляющие участки, по которым будет скользить выравнивающая рейка 26, будет обеспечено четкое соблюдение горизонтальности выравниваемой поверхности, при этом исключается использование уровневых маяков, установка которых представляет собой отдельный сложный технологический процесс, при этом точность уровня горизонтальности гораздо ниже, чем при использовании заявляемого нивелира.

При выравнивании вертикальных поверхностей, например стен, работу с заявляемым нивелиром осуществляют следующим образом (фиг.5).

Нивелир устанавливают в правый или левый угол обрабатываемой стены 28, при этом наружный край основания 3 должен быть прижат к стене 28. Расстояние от стены 28 до проекции вертикального светового луча 29 (вертикальной световой плоскости) на смежную со стеной 28 стену 30, рядом с которой установлен нивелир, - расстояние «а», которое определяется диаметром основания 3. Далее путем кругового вращения консоли 4 относительно основания 3 устанавливаем положение вертикального светового луча 29 так, чтобы в противоположном углу от стены 28 расстояние «а'» от луча 29 было равным расстоянию «а». Далее с помощью линейки просматриваем вертикальную линию над нивелиром и ищем на стене 28 точку, расположенную к вертикальному лучу 29 более близко, чем точка «а». Если такая точка находится, обозначаем ее точкой «b». Определяем значение «у»=«а»-«б». Перемещаем платформу 5 вдоль шкал 22 на расстояние «у» от нулевой отметки. Далее просматриваем противоположный край стены и находим наиболее приближенную к лучу 29 точку «b¹», после чего путем поворота консоли 4 относительно шкалы 21 перемещаем луч 29 на расстояние «а» в точке «b¹». Далее просматриваем всю стену, если находим на стене превышение относительно точки «а», то находим расстояние «d»=«а»-«b»+«с», где с - слой выравнивающей штукатурки (в соответствии с техническими требованиями). Перемещаем луч по шкале 22 на расстояние «d».

На следующем этапе работ осуществляют установку направляющих реек с распорными узлами (например, по патенту на полезную модель №60108). Обеспечивают расстояние от луча 29 до торцевой поверхности выравнивающей рейки 30, равное «а». Выравнивающие рейки 30 устанавливают так, чтобы луч 29 визуально совместился с линией рейки, рейки 30 фиксируются с помощью распорных узлов. Для того чтобы рейки 30 не закрывали проекцию луча 29, установку реек следует начинать с самой дальней от нивелира направляющей рейки 31.

Нивелир содержит лазерный источник, основание, выполненное в форме кольца, консоль, установленную на основании, корпус через отверстие, выполненное с одной его стороны, установлен на штативе, жестко соединенном с платформой, с другой стороны в корпусе выполнены напротив друг друга две наклонные сквозные прорези и одна горизонтальная сквозная прорезь. Нивелир содержит измерительные шкалы, первая шкала выполнена на штативе, две измерительные шкалы выполнены на прямолинейных участках консоли. Изобретение относится к строительству и может быть использовано при выполнении работ по выравниванию вертикальных и горизонтальных поверхностей перед их оштукатуриванием, укладкой полов и т.п. Задача, решаемая изобретением, - расширение функциональных возможностей нивелира за счет возможности его использования как для проверки уровня вертикальности и перпендикулярности поверхностей, так и для проверки уровня горизонтальности поверхностей. Кроме того, заявляемый нивелир позволяет его использовать при производстве работ по выравниванию вертикальных и горизонтальных поверхностей, углов. 5 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Нивелир, содержащий лазерный источник, установленный в корпусе, отличающийся тем, что лазерный источник выполнен в виде лазерного построителя вертикальных и горизонтальных световых плоскостей, нивелир содержит основание, выполненное в форме кольца, консоль, установленную на основании с возможностью поворота вокруг оси вращения, совпадающей с центральной осью симметрии основания, при этом консоль содержит два параллельных прямолинейных участка, на консоли установлена платформа с возможностью перемещения вдоль ее прямолинейных участков, корпус через отверстие, выполненное с одной его стороны, установлен на штативе, жестко соединенном с платформой, с другой стороны в корпусе выполнены напротив друг друга две наклонные сквозные прорези, расположенные под углом 90° по отношению к друг другу и обеспечивающие пропускание светового луча в виде вертикальной световой плоскости, и одна горизонтальная сквозная прорезь, при этом лазер установлен между прорезями таким образом, чтобы было обеспечено прохождение светового луча в виде вертикальной световой плоскости через наклонные сквозные прорези или горизонтальной световой плоскости через горизонтальную прорезь, нивелир содержит измерительные шкалы, первая измерительная шкала выполнена на штативе, две измерительных шкалы выполнены на прямолинейных участках консоли.2. Нивелир по п.1, отличающийся тем, что по периметру основания выполнена четвертая измерительная шкала.3. Нивелир по п.1, отличающийся тем, что в корпусе с возможностью пропускания вертикального светового луча от лазера выполнена третья наклонная сквозная прорезь, расположенная посередине между первыми двумя сквозными наклонными прорезями под углом 90° к ним.4. Нивелир по п.1, отличающийся тем, что в корпусе с возможностью пропускания горизонтального светового луча от лазера выполнены дополнительные горизонтальные сквозные прорези.5. Нивелир по п.1, отличающийся тем, что основание установлено как минимум на трех винтах с возможностью корректировки положения основания относительно горизонтальной поверхности.6. Нивелир по п.1, отличающийся тем, что консоль соединена с основанием посредством юстировочного винта, обеспечивающего контроль поворота консоли относительно основания.