雷射坡度設定裝置的製作方法
2023-05-14 15:41:11 1
專利名稱：雷射坡度設定裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種確定各種土木工程施工基準線的雷射坡度設定裝置。
在進行土木工程施工時必須要有水平基準線或與水平方向傾斜規定角度的基準線，因此，為了確定上述基準線，要設置雷射坡度設定裝置。
比如，在下水管道施工中埋設混凝土管的時候，管道不能形成彎曲狀，另外必須按規定的角度傾斜。
上述混凝土管是作為上下水管道等的、用於使液體通過的通道來設置的，故它要保持一定的坡度，另外不能形成彎曲狀。如果所埋沒的混凝土管沿上下左右方向是蛇形彎曲，則會發生上述液體滯留，堵塞或向土中洩漏的現象，這樣便不能實現其作為通道的功能。因此在埋設上述混凝土管時要設置正確的基準線。
作為上述的基準線，雷射線束很方便，既使遠距離也無象線那樣的鬆弛現象，並且不會出現操作中的障礙，另外操作時，也不會因混凝土管等的幹擾而被切斷。
上述雷射坡度設定裝置就是通過發出雷射線束來形成設置混凝土管用的基準線。
作為以將混凝土管等埋入土中的作業為代表的施工包括下述明挖法，即向下開挖地面，在所開挖的槽中順序放入混凝土管，最後回填土。
下面參照圖5對明挖法進行說明。
雷射坡度設定裝置1沿所定的水平或傾斜方向發出雷射線束，使雷射線束與水平方向保持一致形成水平基準線，相對該水平基準線使雷射線束按規定角度傾斜而形成帶坡度的基準線。
在每個所定直線區段在埋沒混凝土管2的起點形成豎向孔3，其深度大於混凝土管的設置深度，之後從豎向孔3開挖連續的埋設槽4，其深度大於混凝土管的設置深度。
上述雷射坡度設定裝置1在放入豎向孔3中後按坡度角θ發出雷射線束，最後形成基準雷射線束L。對於上述混凝土管2，其軸心與上述基準線重合，這樣該管2便可藉助臺座5設置於埋設槽4內。
當混凝土管2的軸心與上述基準雷射線束L重合時，便可向上述埋設槽4中回填土，從而將混凝土管2埋好。
對於上述雷射坡度設定裝置，必須正確確定其水平位置。從前，雷射坡度設定裝置的水平位置是這樣確定的，在豎向孔3上方設置支承臺6，在該支承臺6上設置經緯儀7，通過該經緯儀7吊下測錘8，並使其與已知點10重合從而將經緯儀7設定好。另外也可在豎向孔3內設置雷射坡度設定裝置，使該測錘8與雷射坡度設定裝置的中心重合，再從雷射坡度設定裝置1吊下測錘9，使該測錘9與上述已知點10相重合。
下面通過圖6、圖7對已有的雷射坡度設定裝置進行說明。
雷射投光器11設置在擺動支架13上，該擺動支架13可相對水平軸12沿中心傾斜，該擺動支架13可沿水平方向在中心繞設於圖中未示出的主支架上的豎向軸14轉動。位於水平軸12上的傾斜杆15可自由擺動，在該傾斜杆15上設有能得到電信號輸出的由電氣泡管等構成的傾斜度傳感器16。
上述擺動支架13連有水平角調整機構17，上述雷射投光器11連有垂直角調整機構18，上述傾斜杆15連有傾斜傳感器傾斜機構19。該機構19設在雷射投光器11的支承件上並可與該雷射投光器11一起傾斜。
上述水平角調整機構17由沿水平方向設置的可自由轉動的第一螺杆20、與該第一螺杆20以螺紋方式連接的第一移動螺母21、插入該螺母21中與擺動支架13連接的銷23、與上述第一螺杆20相連的從動齒輪24、通過驅動齒輪25與從動齒輪24相連的水平角調整馬達26所構成。
上述垂直角調整機構18由沿水平方向設置的可自由轉動的第二螺杆27、與該第二螺杆27以螺紋方式連接的第二移動螺母28、插入該螺母28中與上述雷射投光器11連接的銷29、與上述第二螺杆27相連的從動齒輪30、通過驅動齒輪25與從動齒輪30相連的垂直角調整馬達32所構成。
上述傾斜傳感器傾斜機構19由沿垂直方向設置的可自由轉動的第三螺杆33、與該第三螺杆33以螺紋方式連接的第三移動螺母34、插入該螺母34與上述傾斜杆15連接的銷35、與第三螺杆33連接的從動齒輪36、通過驅動齒輪37與從動齒輪36連接的坡角設定馬達38所構成，該馬達38採用脈衝馬達。
從圖7可知，標號39表示雷射發光體，從該雷射發光體39發出的雷射線束通過瞄準鏡40以平行光線射出。
下面根據圖8，圖9對已有雷射坡度設定裝置的動作，使其相對水平基準線接所規定的角度θ傾斜的過程進行說明。
設置雷射坡度設定裝置，通過該裝置上設置的長條形氣泡管(圖中未示出)將裝置調整至水平狀態。在管等構件中沿圓周方向移動(圖8A)。
然後，在雷射投光器11水平的狀態下，把相當於設定傾斜角度θ的脈衝數輸入給坡度設定馬達38，從而驅動該坡度設定馬達38，通過驅動齒輪37、從動齒輪36、第三螺杆33使第三移動螺母34向上移動，最後使上述傾斜杆15沿設定角度θ的逆時針方向傾斜(參見圖8B)。
驅動垂直角度調整馬達32，通過驅動齒輪31、從動齒輪30、第二螺杆27使第二移動螺母28移動，通過銷29使雷射投光器11及傾斜杆15一起發生傾斜。驅動垂直角調整馬達32直至傾斜傳感器16測出的角度變為基準位。上述基準位是電信號為零的設定值[圖8C]。
在傾斜傳感器16變為基準位的狀態下把雷射投光器11傾斜設定為設定角θ。在上述角度設定後，驅動從動齒輪24，通過水平角調整機構17確定雷射投光器11所發出的雷射光束的水平方向。
在上述已有雷射坡度設定裝置中，上述傾斜杆15的角度設定變為藉助脈衝馬達操作的開環。
上述藉助脈衝馬達的開環控制的優點是利用較簡單的結構對位置或轉數進行控制，但是存在與輸入給脈衝馬達的脈衝數成比例的脈衝馬達的旋轉，或要以在轉動傳動線路中不會出現誤差為前提，這樣如果由於切斷油路、汙物等而使脈衝馬達的平滑動作遭受阻礙，則會發生脫調現象，進而使脈衝數與轉動數不對應。另外，如帶有減速機及螺杆，則脈衝馬達的動作不能正確地傳遞。因此，在上述依據脈衝數的已有雷射坡度設定裝置中會出現不能正確設定傾斜角的現象。另外因為沒有修正所產生的誤差的功能，故還會現出誤差累積起來的現象。
針對上述情況，近年來有將工作口間的距離加長的傾向，再加上施工時坡度精度要求越來越高，因此上述已有雷射坡度設定裝置就會存在與上述精度要求提高不相適應的問題。
本發明的目的在於針對上述情況，提高確定雷射基準位時傾斜角的設定精度，本發明的雷射坡度設定裝置包括可沿中心繞豎直軸轉動的擺動支架；通過該擺動支架上的支持體可相對水平軸沿中心傾斜設置的雷射投光器；與上述雷射器分開的可沿中心繞上述水平軸轉動設置的傾斜傳感器；可與該傾斜傳感器一起轉動的編碼器；可使上述支承體傾斜的垂直角調整器；設於支承體上可使上述傾斜傳感器傾斜的傾斜傳感器傾斜器。
圖1為表示本發明一個實施例的主要部分側面圖；圖2為上述實施例局部剖開的主要部分側面圖；圖3A-3C為上述實施例的動作說明圖；圖4為上述實施例的動作流程圖；圖5為採用雷射坡度設定裝置的明挖法的說明圖；圖6為表示已有裝置實例的主要部分側面圖；圖7為上述已有裝置實例局部剖開的主要部分側面圖；圖8A-C為上述已有裝置實例的動作說明圖；圖9為上述已有裝置實例的動作流程圖。
下面參照
本發明的一個實施例。
在圖1、2中以及圖6、7中，相同的部件採用相同的標號。
雷射投光器11設在可沿中心相對水平軸12發生傾斜的擺動支架13上，該擺動支架13可沿水平方向在中心繞設於圖中未示出的主體支架上的豎向軸14轉動。上述水平軸12上設有傾斜盤42，該傾斜盤42上連有傾斜杆15，另外在該傾斜盤42上還設有可顯示水平狀態的由氣泡管等構成的傾斜傳感器16。上述水平軸12上設有可與上述傾斜傳感器16一起轉動的編碼器43，該編碼器43可測出上述水平軸12的旋轉角，即上述雷射投光器11的傾斜角。把從上述編碼器43發出的信號輸入給圖中未示出的控制器中。
上述擺動支架13與水平角調整機構17相連，上述雷射投光器11與垂直角度調整機構18相連，上述傾斜杆15與傾斜傳感器傾斜機構19相連。上述傾斜傳感器傾斜機構19設於雷射投光器11的支承體上，並與雷射投光器11一起發生傾斜。
上述水平角調整機構17由沿水平方向設置的可自由轉動的第一螺杆20、與該第一螺杆以螺紋方式相連接的第一移動螺母21、插於上述第一移動螺母21中與擺動支架相連的銷23、固定於上述第一螺杆20上的從動齒輪24、通過驅動齒輪2 5與從動齒輪24相連的水平角調整馬達26所構成。
上述垂直調整機構18由沿水平方向設置的可自由轉動的第二螺杆27、與該第二螺杆27以螺紋方式相連中的第二移動螺母28、插於該第二移動螺母28上與上述雷射投光器11相連的銷29、與第二螺杆27相連的從動齒輪30、通過驅動齒輪31與從動齒輪30相連的垂直角調整馬達32所構成。
上述傾斜傳感器傾斜機構19由沿豎直方向設置的可自由轉動的第三螺杆33、與該螺杆33以螺紋方式相連的第三移動螺母34、插入該第三移動螺母34與上述傾斜杆15相連的銷35、固定於第三螺杆33上的從動齒輪36、通過驅動齒輪37與從動齒輪36相連的坡度設定馬達38所構成。
上述的圖中未示出的控制器用來對上述水平角調整馬達26、垂直角調整馬達32、坡度設定馬達38進行控制並驅動。
下面針對管導的設置，參照圖3、4對使基準線相對水平方向傾斜所定角度θ的設定過程進行說明。
首先設置雷射坡度設定裝置，通過設於該雷射坡度設定裝置本體上面的長條形氣泡管(圖中未示出)將管的圓周方向調整至基本水平的狀態。
之後，雷射投光器11把設定傾斜角θ輸入給控制器(圖中未示出)，通過該控制器驅動上述坡度設定馬達38。通過驅動齒輪37、從動齒輪36、第三螺杆33使第三移動螺母34向上移動，並使上述傾斜杆15沿逆時針方向傾斜設定角度θ(圖3B)。上述傾斜杆15與傾斜盤42一起轉動，通過編碼器43測出該傾斜盤42的轉角，將該測出轉角反饋給圖中未示出的控制器。當上述編碼器43的測出角度等於設定角度時使坡度設定馬達38停止工作。
驅動垂直角調整馬達32，通過驅動齒輪31、從動齒輪30、第二螺杆27使第二移動螺母產生移動，通過銷29雷射投光器11與傾斜杆15一起發生傾斜。驅動垂直角調整馬達32，直至傾斜傳感器16測出的角度為零，從而雷射投光器11發生傾斜。
通過雷射投光器11，傾斜杆15和傾斜盤42使傾斜傳感器16傾斜，當控制器檢測到來自傾斜傳感器16的基準位時，使垂直角調整馬達停止工作，之後確定出雷射投光器11所發出的雷射光束設定角度θ(圖3C)。在角度設定之後，驅動從動齒輪24，通過水平角調整機構17對雷射投光器11所發出的雷射光線束進行水平方向的設定。
通過雷射坡度設定裝置設定完某一坡度後，在再次設置雷射坡度設定裝置時，不必把雷射投光器重新設置成水平狀態。無論主體設置成什麼角度，因為以前設定的角度可由編碼器獲得，所以通過計算可求出和新設定的角度之間的差，當傾斜傳感器達到基準位時，便形成新設定的角度。
眾所周知，坡度設定馬達38可使用脈衝馬達、直流馬達、伺服馬達等類型的馬達，另外編碼器43最好與傾斜盤42成機械連接，它可通過軸接頭連接在水平軸12上，也可通過齒輪等動作傳遞件連接。因為由編碼器43測出實際的傾斜角，故也可在雷射坡度設定裝置所安設置的部位安裝的坡度設定表示器來表示度。另外，傾斜傳感器16可設在傾斜盤42上也可設在傾斜杆15或與該傾斜杆15成一起傾斜的部位上。
另外編碼器43也可是光學式、磁氣式中的任一種。
根據如上所述的本發明，因為採用了以通過直接檢測雷射投光器的傾斜度而得出檢測結果作為設定角的控制閉環方式，故機構方面的誤差起因不會帶來影響，坡度設定精確度較高，另外即使反覆使用也不會產生累積誤差。
權利要求
1.一種雷射坡度設定裝置，它包括可沿中心繞豎直軸轉動的擺動支架；通過在該擺動支架上的支承體可沿中心相對水平軸傾斜設置的雷射投光器；與上述雷射投光器分開的可沿中心繞水平軸轉動設置的傾斜傳感器；可與該傾斜傳感器一起轉動的編碼器；可使上述支承體傾斜的垂直角調整器；設於上述支承體上可使上述傾斜傳感器傾斜的傾斜傳感器傾斜器。
2.根據權利要求1所述的雷射坡度設定裝置，其特徵在於還包括根據傾斜傳感器和編碼器發生的信號使上述垂直角調整器和傾斜傳感器傾斜器動作的控制器。
3.根據權利要求1或2所述的雷射坡度設定裝置，其特徵在於使傾斜傳感器傾斜從而使編碼器測出的傾斜角與設定坡度一致，使傾斜傳感器與雷射投光器一起傾斜從而使傾斜傳感器處於水平狀態。
全文摘要
一種雷射坡度設定裝置，它包括可沿中心繞豎直軸轉動的擺動支架；通過在該擺動支架上的支承體可沿中心相對水平軸傾斜設置的雷射投光器；與上述雷射投光器分開的可沿中心繞上述水平軸轉動設置的傾斜傳感器；可與該傾斜傳感器一起轉動的編碼器；可使上述支承體傾斜的垂直角調整器；設於該支承體上可使傾斜傳感器傾斜的傾斜傳感器傾斜器。從而使編碼器測出的傾斜角與設定坡度一致，使傾斜傳感器與雷射投光器一起傾斜從而使傾斜傳感器處於水平狀態。
文檔編號G01C15/00GK1128860SQ9511712
公開日1996年8月14日 申請日期1995年8月30日 優先權日1994年8月30日
發明者小川洋平, 西澤裕之 申請人:株式會社拓普康