專利名稱：斜面水準(zhǔn)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于確定表面斜度(slope)的裝置，尤其涉及一種上 面設(shè)置有可用于確定表面傾斜角度(angle of a slops)的斜度測(cè)量裝置的斜 面水準(zhǔn)儀(slope level )。
背景技術(shù)：
在施工現(xiàn)場(chǎng)，確定表面的斜度是確保被建造的設(shè)備、物品或結(jié)構(gòu)符合 合適的技術(shù)要求的一項(xiàng)重要技能。例如，為了建造房屋、安裝地板或進(jìn)行 類似工作，建筑工人和木工常常需要確定表面的斜度。如果被支承表面的 傾斜程度不符合規(guī)定的技術(shù)要求，那么結(jié)構(gòu)就達(dá)不到正確的標(biāo)準(zhǔn)，且可能 導(dǎo)致建筑物存在缺陷。例如，確定屋頂?shù)膬A斜度(pitch)在確定屋頂?shù)男?狀和尺寸以及使用的材料量方面是至關(guān)重要的。
當(dāng)前，在市場(chǎng)上已有用于表面斜度精確測(cè)量的昂貴的數(shù)字斜度測(cè)量裝 置。但是，這些裝置要求一定的使用知識(shí)，而且獲得、維修和操作這些裝 置也是非常昂貴的。也有其他一些不太貴的機(jī)械裝置。但是，它們使用起 來很笨重并要求多個(gè)活動(dòng)部分。例如，對(duì)于建筑工人在建筑物屋頂?shù)闹?結(jié)構(gòu)上平衡而言，很難使用鉛垂線。

發(fā)明內(nèi)容
因此，需要一種可相當(dāng)方便地確定表面斜度同時(shí)使用者能以簡(jiǎn)單方式 知道該表面斜度的簡(jiǎn)單的機(jī)械裝置。
根據(jù)本發(fā)明主題的某些方面，提供一種用于測(cè)量表面斜度的斜面水準(zhǔn) 儀。該斜面水準(zhǔn)儀包括具有頂側(cè)和底側(cè)的主體。該主體具有處于頂側(cè)和底 側(cè)之間的前面和背面。底側(cè)限定出第一平坦(planar)測(cè)量表面。在主體上 設(shè)有透明的弧形管。弧形管具有第一末端和第二末端，且在第一末端和第 二末端之間限定出頂點(diǎn)?；⌒喂艿牡谝缓偷诙┒吮软旤c(diǎn)更接近第一平坦 測(cè)量表面?；⌒喂芟薅ǔ鰞?nèi)部空間，該空間內(nèi)容納有液體，在內(nèi)部空間內(nèi)
所述液體中設(shè)有氣態(tài)流體泡。在接近弧形管的位置定位有量規(guī)。該量規(guī)包 括設(shè)置于其上的測(cè)量標(biāo)記以表示斜面的量度。
根據(jù)本發(fā)明主題的另一些方面，提供一種用于測(cè)量表面斜度的斜面水 準(zhǔn)儀。該斜面水準(zhǔn)儀包括具有頂側(cè)和底側(cè)的細(xì)長(zhǎng)主體。主體的長(zhǎng)度長(zhǎng)到足 以抵消被測(cè)表面上的斜度的微小的變化。此外，該主體具有設(shè)置于頂側(cè)和 底側(cè)之間的前面和背面。底側(cè)限定出第一平坦測(cè)量表面。主體上設(shè)有至少 一個(gè)透明的弧形管?；⌒喂芫哂械谝荒┒撕偷诙┒饲以诘谝荒┒撕偷诙?末端之間限定出頂點(diǎn)?；⌒喂芤蚕薅ǔ鰞?nèi)部空間，該空間具有設(shè)于其中的 斜度指示器。斜度指示器可在內(nèi)部空間內(nèi)運(yùn)動(dòng)。在接近弧形管的位置上定 位有量規(guī)。量規(guī)包括設(shè)置在其上的測(cè)量標(biāo)記，用來根據(jù)弧形管內(nèi)部空間內(nèi) 的斜度指示器的位置指示斜面的量度。


下面更全面地公開了本發(fā)明的主題，其包括指導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員實(shí)施、 更具體地列舉于包括附圖在內(nèi)的本說明書的其余部分中的最佳實(shí)施方式。 附圖中
圖1為根據(jù)本發(fā)明主題的斜面水準(zhǔn)儀的一實(shí)施例的透視圖； 圖2為根據(jù)本發(fā)明主題的斜面水準(zhǔn)儀的一實(shí)施例的后視圖； 圖3A為根據(jù)本發(fā)明主題的斜面水準(zhǔn)儀的另一實(shí)施例的局部前視圖，圖
中斜面水準(zhǔn)儀處于水準(zhǔn)面(level surface )上；
圖3B為圖3A所示斜面水準(zhǔn)儀的所述實(shí)施例的局部前視圖，圖中斜面
水準(zhǔn)儀處于傾斜表面上；
圖4為根據(jù)本發(fā)明主題的斜面水準(zhǔn)儀的再一實(shí)施例的局部前視圖； 圖5為根據(jù)本發(fā)明主題的斜面水準(zhǔn)儀的又一實(shí)施例的局部前視圖； 圖6為根據(jù)本發(fā)明主題的斜面水準(zhǔn)儀的另 一 實(shí)施例的橫截面示意圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)參考附圖中示出的 一 或多個(gè)實(shí)例詳細(xì)描述本發(fā)明當(dāng)前的 一 些優(yōu)選實(shí)
一個(gè)實(shí)施例的部分示出或描述的特征也可用于另一實(shí)施例中以再形成又一 實(shí)施例。本發(fā)明的主題力圖涵蓋這些可供選擇的組合、改型和變換。
本說明書所定義的"斜面水準(zhǔn)儀，，是指一種被放置在表面上以確定該
表面的傾斜角度或傾斜度(pitchofasl叩e)的儀器。
本說明書所定義的"水平地軸線(groundaxis)"是指與地球表面正切、 因而大致與其常規(guī)的地表面相應(yīng)的理論水平軸線。
本說明書所定義的"弧形管，，是指具有通常沿相同方向彎曲的管壁的 管。例如，這種弧形管可具有基本平行于弧形管的曲率半徑的外周邊的壁。
圖1示出了用在屋頂支撐結(jié)構(gòu)24上、總體用IO表示的斜面水準(zhǔn)儀。
水準(zhǔn)儀10包括主體11，斜度測(cè)量裝置30被嵌入主體11內(nèi)。斜面水準(zhǔn)儀10 的主體11可具有前面14和背面(未示出)。如圖所示，背面可與前面相同 或相似，或可設(shè)有如下文將描述的不同的斜度測(cè)量裝置。主體可由金屬、 木材、塑料、復(fù)合材料或它們的組合制成。例如，主體可包括金屬I-梁和設(shè) 置在該I-梁的翼之間的復(fù)合材料。
可從前面14或背面或從前面和背面兩者觀察斜度測(cè)量裝置30。斜面水 準(zhǔn)儀10包括斜度測(cè)量裝置30,該裝置可指示放置有斜面水準(zhǔn)儀10的表面 的傾斜角度或傾斜度。例如，可將斜面水準(zhǔn)儀10放置在屋頂支撐結(jié)構(gòu)24 的表面26上，以確定該表面的斜度。
斜度測(cè)量裝置30包括透明的弧形管32和處于弧形管32內(nèi)的斜度指示 器34。在圖l所示的實(shí)施例中，斜度指示器34是設(shè)置在弧形管32的內(nèi)部 空間內(nèi)的液體中的充有氣態(tài)流體的小珠(bead )。構(gòu)成斜度指示器34的充有 氣態(tài)流體的小珠的密度小于弧形管32的內(nèi)部空間內(nèi)的液體密度。將斜面水 準(zhǔn)儀10以圖1所示方式放置在表面26上時(shí),斜度指示器34沿弧形管32 的外壁浮動(dòng)于弧形管32內(nèi)的液體中以達(dá)到平衡點(diǎn)。在斜度指示器34上的 平衡點(diǎn)指示出上面放置有斜面水準(zhǔn)儀10的表面相對(duì)于水平地軸線的角度。
斜面水準(zhǔn)儀10的主體11還可包括水平和垂直水平儀52、 54。水平的 水平儀(horizontal level) 52確定上面放置有斜面水準(zhǔn)儀的表面的水平狀況， 垂直水平儀54可用來確定該表面的垂直狀況。具體地說，可用水平的水平 儀52來確定上面放置有斜面水準(zhǔn)儀10的表面沿水平方向是否水平。通過 將斜面水準(zhǔn)^義10 ii置在表面上垂直水平4義54可用來確定表面沿垂直方向 是否水平?？捎脗鹘y(tǒng)的酒精水準(zhǔn)儀作為水平的水平儀52和垂直水平儀54。
圖2示出了斜面水準(zhǔn)儀10的另一實(shí)施例。該斜面水準(zhǔn)儀10包括主體11,測(cè)量裝置30被嵌入主體11的背面18內(nèi)。在該實(shí)施例中，在主體11 的前面(未示出)內(nèi)可安置第二測(cè)量裝置。測(cè)量裝置30包括具有第一末端 36和第二末端38的透明弧形管32?；⌒喂?2限定出內(nèi)部空間39,在該內(nèi) 部空間內(nèi)容納有液體35。構(gòu)成氣態(tài)流體泡33的斜度指示器34處于斜度測(cè) 量裝置30的液體35內(nèi)。在所示的實(shí)施例中，包括測(cè)量標(biāo)記42的量規(guī)40 沿弧形管32的外邊緣41被標(biāo)記于主體11上。氣態(tài)流體泡33沿限定出弧形 管32的外邊緣41的壁的內(nèi)部上升。
可將量規(guī)40的測(cè)量標(biāo)記42用來以比例或傾斜度形式(in degree or pitch)表示斜面。傾斜度測(cè)量是木工和建筑工人通用的測(cè)量方式。傾斜度 定義為水平長(zhǎng)度的每十二個(gè)單位升高一個(gè)單位。例如，若在12英寸的水平 長(zhǎng)度范圍，斜面升高l英寸，那么該表面的傾斜度等于1。類似地，如果在 12英寸的水平長(zhǎng)度范圍，斜面升高6英寸，則傾斜度等于6。
若將主體11放置在相對(duì)于地面位置的特定角度處，測(cè)量標(biāo)記42沿弧 形管32的外邊緣41的位置與斜度指示器34的位置相應(yīng)。若斜度指示器4氐 于特定的量度指示器42,每個(gè)指示器42反映的角度是主體11相對(duì)于水平 地軸線的角度?？蓪⒘?見40的測(cè)量標(biāo)記42標(biāo)記或刻劃在斜面水準(zhǔn)儀10的 主體11上?；蛘?，量規(guī)40可以是沿弧形管32的外邊緣41安置的背面有粘 膠的才示記物(sticker )?？蓪y(cè)量標(biāo)記42標(biāo)記在該背面有粘膠的標(biāo)記物上。 在另 一些實(shí)施例中，可將量規(guī)置于弧形管32上或在弧形管32后面。
4+面水準(zhǔn)儀10的主體11具有頂側(cè)12和底側(cè)16，而頂側(cè)12具有平坦 測(cè)量表面22，底側(cè)16具有平坦測(cè)量表面20。在圖2所示的實(shí)施例中，第 二斜度測(cè)量裝置可處于與背面18相對(duì)的壁上的前面(未示出)上。與背面 18上的斜度測(cè)量裝置30相比，可將在前面上的斜度測(cè)量裝置倒置。在這種 方式下，將平坦測(cè)量表面20放置在需測(cè)量的表面上時(shí)，可用處于前面上的 斜度測(cè)量裝置指示該表面的斜面量度。反之，將平坦測(cè)量表面22放置在需 測(cè)量的表面上時(shí)，在背面18上的斜度測(cè)量裝置30將指示該表面的斜度。 在這種方式下，主體11的頂側(cè)12和底側(cè)16均可用作平坦測(cè)量表面，因此 提高了斜面水準(zhǔn)儀10的多適用性。
在這樣的一個(gè)實(shí)施例中，在一個(gè)面上的一個(gè)斜度測(cè)量裝置可包括表示 比例(degree)的測(cè)量標(biāo)記的量規(guī)，而在另 一面上的斜度測(cè)量裝置上的量規(guī) 可具有表示傾斜度的測(cè)量標(biāo)記。在這種方式下，斜面水準(zhǔn)儀可給出對(duì)于木
工和建筑工人兩者都有用的兩種不同測(cè)量制式的斜度的量度。
在另一些實(shí)施例中，斜度測(cè)量裝置可在前面和背面上具有相同的方4立，
以<更不以同一平》旦觀'J量表面為基石出(based off the same planar measurement surface)進(jìn)行一些測(cè)量。例如，可將斜度測(cè)量裝置30定位于背面18和前面 上，致使頂側(cè)12及其平坦測(cè)量表面22被置于需測(cè)量的表面上時(shí)進(jìn)行測(cè)量。 再者，在這樣的實(shí)施例中，用于量規(guī)40的測(cè)量標(biāo)記42可以比例或傾斜度 的方式測(cè)量角度?；蛘撸谝粋€(gè)面上的一個(gè)斜度測(cè)量裝置可具有以比例方 式測(cè)量角度的測(cè)量標(biāo)記，而在另 一面上的斜度測(cè)量裝置的量規(guī)的測(cè)量標(biāo)記 可測(cè)量?jī)A斜度。
在圖2所示的實(shí)施例中，弧形管32的末端36、 38被定位在沿與平坦 測(cè)量表面22平行走向的同一平面P上?；⌒喂?2具有定位在第一末端36 和第二末端38之間的二分之一處的頂點(diǎn)37。頂點(diǎn)37位于弧形管32的一點(diǎn) 上，在該點(diǎn)處弧形管32的正切平面T的走向平行于平坦測(cè)量平面22。在所 示的實(shí)施例中，第一和第二末端36、 38比頂點(diǎn)37更接近平坦測(cè)量表面22。 若斜度指示器34停留于頂點(diǎn)37處，平坦測(cè)量表面22則停留于不傾斜的表 面上且正切平面T與水平地軸線平行。由于被測(cè)表面沒有斜度，對(duì)于傾刮-度和比例兩者而言，在頂點(diǎn)37處的量度指示器42讀數(shù)將為零("0")。
可用頂點(diǎn)37任意一側(cè)弧形管32的部分來測(cè)量與所述表面和斜面水準(zhǔn) 儀10的方位有關(guān)的斜度。在主體11的左側(cè)13的位置高于主體11的右側(cè) 15的位置時(shí)，弧形管32的左側(cè)45上的測(cè)量標(biāo)記42可指示^皮測(cè)表面的向下 的斜度(從左到右測(cè)量時(shí))。或者，在左側(cè)13的位置低于主體11的右側(cè)15 的位置時(shí)，弧形管32的右側(cè)46上的測(cè)量標(biāo)記42可指示^C測(cè)表面的向上的 斜度。由于第一末端36和第二末端38沿平行于正切平面T的平面P #皮定 位在離頂點(diǎn)37相等距離的位置，可在頂點(diǎn)37的各側(cè)設(shè)置測(cè)量標(biāo)記42的相 等數(shù)值。在這種情況下，在這樣的實(shí)施例中不需要將斜面水準(zhǔn)儀10的主體 11翻轉(zhuǎn)就可以相同的比例測(cè)量向下斜度的角度或向上斜度的角度。但是， 頂點(diǎn)37的各側(cè)上弧形管32的這種相等測(cè)量標(biāo)記或相等的長(zhǎng)度不是必需的。
主體11的長(zhǎng)度L足以提供適當(dāng)?shù)钠教箿y(cè)量表面20、 22以便提供對(duì)需 測(cè)量表面的斜度進(jìn)行測(cè)量的合適基礎(chǔ)。長(zhǎng)度L應(yīng)足夠長(zhǎng)以抵消被測(cè)量表面 上的斜度的微小變化。換句話說，長(zhǎng)度L還應(yīng)足夠長(zhǎng)以使被測(cè)結(jié)構(gòu)的表面 上的微小變化的影響最小。例如，對(duì)于長(zhǎng)度不合適的斜面水準(zhǔn)儀來說，粗
糙的表面可能具有在表面內(nèi)產(chǎn)生錯(cuò)誤讀數(shù)的斜度。在某些實(shí)施例中，主體 11的長(zhǎng)度L可在約一英尺和約五英尺之間。例如，長(zhǎng)度可為四英尺。對(duì)于 某些用途來說，另一些實(shí)施例，例如，對(duì)于鋪設(shè)地板而言，可使用較小的
長(zhǎng)度。凍牛面水準(zhǔn)儀10的主體11還具有寬度W。寬度W應(yīng)能在主體11的 前面或背面14、 18的至少之一中容納弧形管32。弧形管32的尺寸將根據(jù) 被斜度測(cè)量裝置所測(cè)量的角度或傾傾斜度的范圍和弧形管32的曲率半徑來 決定。凍+面水準(zhǔn)4義10的主體11的長(zhǎng)度和寬度應(yīng)使斜面水準(zhǔn)儀10在各部4立 都可方便地使用并可精確測(cè)量斜度。
圖3A和3B示出了^f"面水準(zhǔn)^義10的一部分，該部分包括主體11和釗-度測(cè)量裝置30。圖3A示出了在斜度為零("0")的表面29上的斜面水準(zhǔn) 儀10。圖3B示出了在具有角度為a的斜度的表面上的斜面水準(zhǔn)儀10。 4牛 度測(cè)量裝置30包括具有壁31的弧形管32。壁31可由一個(gè)單一的連續(xù)壁構(gòu) 成或由與弧形管32的橫截面形狀有關(guān)的一系列連接側(cè)面構(gòu)成。弧形管32 在第一末端36處被帽56覆蓋，在第二末端38處被帽58覆蓋?；⌒喂?2 的壁31限定出處于兩個(gè)蓋帽的末端36、 38之間的內(nèi)部空間39。內(nèi)部空間 39裝有液體35,氣態(tài)流體泡33處于液體中起斜度指示器34的作用。斜度 測(cè)量裝置30也可包括具有測(cè)量標(biāo)記42的量規(guī)40。
用于密封弧形管32的內(nèi)部空間39內(nèi)的液體35的帽56、 58可防止液 體35泄漏，這種泄漏可能引起氣泡33的尺寸增大，因此降低斜度測(cè)量裝 置30的準(zhǔn)確度。此外，帽56、 58有利于防止由于溫度或其他環(huán)境變化所 引起的影響到斜面水準(zhǔn)儀10的氣泡33的尺寸變化或使這種變化最小。例 如，帽56、 58可以是隨液體膨脹和收縮而膨脹和收縮的壓力帽，以使液體 35內(nèi)的氣泡33保持通常的恒定的尺寸。在這種情況下，溫度變化對(duì)于斜度 測(cè)量裝置30的影響較小。
頂點(diǎn)37處于弧形管32的第一末端36和第二末端38之間，該頂點(diǎn)與 正切平面T接觸的弧形管32的外邊緣41的點(diǎn)重合。正切平面T沿與主體 11的底側(cè)16上的平坦測(cè)量表面20平行地走向。在頂點(diǎn)37處，量規(guī)40具 有"0"傾斜度的測(cè)量標(biāo)記，由此表示將斜度指示器定位于該處時(shí)平坦測(cè)量 表面20所處的表面沒有斜度。圖3A示出了處于具有零("0")傾斜度的表 面29上、即表面29沒有斜度的斜面水準(zhǔn)儀10。
測(cè)量標(biāo)記42還提供在頂點(diǎn)的任意一側(cè)上的從1到12的傾斜度量度。
由斜度測(cè)量裝置30測(cè)量的傾斜度或角度的范圍能根據(jù)最終使用改變。在所
示的實(shí)施例中，傾斜度的量度可高達(dá)12,這與大約45度的角度相關(guān)?；⌒?管具有曲率半徑R,該曲率半徑是從軸線45到穿過弧形管22的中間的中心 線44所測(cè)得的。橫貫弧形管22的曲率半徑R是一致的。
由斜度測(cè)量裝置測(cè)量的角度范圍和測(cè)量標(biāo)記42的精度影響主體11的 寬度以及弧形管32的曲率半徑R。曲率半徑R越大，斜度測(cè)量裝置30的 測(cè)量越準(zhǔn)確。同時(shí)，必須考慮主體11的寬度W以確保其寬度是為了方便地 使用斜面水準(zhǔn)儀10而可控制的寬度。根據(jù)能被斜面水準(zhǔn)儀10測(cè)得的角度 范圍和需要的精度等級(jí)，可增大或減少曲率半徑R，同時(shí)還可提供方便使用 斜面水準(zhǔn)儀10的主體11的寬度W。例如，為了在任意一側(cè)提供高達(dá)12的 傾斜度的量度，在寬度約為2^英寸的主體11上可使用約為5/8英寸的曲率 半徑R。這樣的寬度便于工作于屋頂或其他不穩(wěn)定位置上的建筑工人或木工 使用。
對(duì)于要求精度更精密的較小斜度的測(cè)量，可使用較大的曲率半徑R， 這樣可使用較小間隔的測(cè)量標(biāo)記。例如，使磚瓦水平(leveling tile )時(shí)，可 使用能允許測(cè)量到1/10度的角度或微小傾斜度、測(cè)量能力(measurement capabilities )的范圍較、的斜面水準(zhǔn)儀10 。
圖3B示出了圖3A所示的斜面水準(zhǔn)儀10的具有其平坦測(cè)量表面20處 于抵靠需測(cè)量的表面28的那部分。當(dāng)弧形管32的內(nèi)部空間39中的液體35 穩(wěn)定時(shí)，氣態(tài)流體泡33形式的斜度指示器34沿弧形管32的外邊緣41運(yùn) 動(dòng)。通過使用具有測(cè)量標(biāo)記42的量規(guī)40,斜度指示器34停留的位置表示 表面28相對(duì)于水平地軸線G延伸的角度oc (以傾斜度的方式進(jìn)行測(cè)量時(shí))。 在斜度指示器34停留在與沿平行于水平地軸線G延伸的正切平面T！的點(diǎn) 相應(yīng)的點(diǎn)處，沿弧形管32的外邊緣41的點(diǎn)通過弧形管32的外邊緣41。再 者，該點(diǎn)可與表面28相對(duì)于水平地軸線G延伸的角度oc相關(guān)。在圖3B所 示的實(shí)施例中，斜度指示器34表示斜度角度a具有約5.33的傾斜度，這大 約是20度。
圖4示出了 一種可供選擇的斜面水準(zhǔn)儀110的一部分的示例性實(shí)施例。 斜面水準(zhǔn)儀IIO具有主體lll,該主體具有頂側(cè)112和底側(cè)116以及前面114 和背面。底側(cè)116具有抵靠需測(cè)量的表面放置的平坦測(cè)量表面120。
斜面水準(zhǔn)儀110也包括斜度測(cè)量裝置130。斜度測(cè)量裝置130具有位于
斜面水準(zhǔn)儀110的主體111的前面114上的弧形管132?；⌒喂?32具有第 一末端136和第二末端138。如上所述，弧形管132具有位于第一末端136 和第二末端138之間的頂點(diǎn)137。頂點(diǎn)137與弧形管132的外邊緣141上、 平4亍于平坦測(cè)量表面120的正切平面T3經(jīng)過的點(diǎn)相應(yīng)。
弧形管132限定出內(nèi)部空間139,該空間內(nèi)設(shè)置有實(shí)心球狀小珠160 形式的斜度指示器134。優(yōu)選實(shí)心球狀小珠160由金屬構(gòu)成。例如，所述小 珠可由鋁、不銹鋼、鈦等材料構(gòu)成?；蛘?，可用如水銀之類的重的液滴代 替球狀小珠?；⌒喂?32被定位在主體111上，致使可從前面114或背面的 至少之一觀察到弧形管132。第一末端136和第二末端138比頂點(diǎn)137更遠(yuǎn) 離平坦測(cè)量表面120，這樣與圖3A和3B所示的孤形管32相比，該弧形管 132處于相反位置。在某些實(shí)施例中，內(nèi)部空間139可包含帶有球形小J朱 160的液體，該球形小珠由密度比所述液體的密度大的材料構(gòu)成。例如，所 述液體可以是礦物油。在這樣的實(shí)施例中，液體可減小珠160運(yùn)動(dòng)的格格 聲并緩沖小珠160的運(yùn)動(dòng)。當(dāng)在弧形管132中使用液體時(shí)，在液體中可包 括小空氣泡，以允許液體因所使用的液體的溫度變化而收縮和膨脹。
具有測(cè)量標(biāo)記142的量規(guī)140沿弧形管132的外邊緣141延伸。每一 測(cè)量標(biāo)記142處于將平坦測(cè)量表面120放置在具有與特定測(cè)量標(biāo)記142的 傾斜角度相應(yīng)的表面上時(shí)小珠160停留的點(diǎn)處。
弧形管132可具有較大的曲率半徑或較小的曲率半徑。例如，在某些 實(shí)施例中曲率半徑可為12英寸或更大。在另一些實(shí)施例中，曲率半徑可小 到約1英寸。弧形管132具有一致的曲率半徑。將斜面水準(zhǔn)儀110放置成 貼靠需測(cè)量的表面時(shí)，斜度指示器134停留的點(diǎn)是平行于水平地軸線的正 切平面經(jīng)過的點(diǎn)。因此，頂點(diǎn)137出現(xiàn)在平行于平坦測(cè)量表面120的正切 平面上，這意味著所指示的部位沒有斜度。因此，位于頂點(diǎn)137處的量度 指示器142表示傾斜度為零("0")。
在圖4所示的實(shí)施例中， 一旦平坦測(cè)量表面120貼靠需測(cè)量的表面放 置而主體111傾斜時(shí)，重力的作用沿弧形管132的外邊緣141拉動(dòng)球形小珠 160。而球形小珠160停留的位置直接與被測(cè)表面相對(duì)于水平地軸線的角度 相關(guān)。
如上所述，斜面水準(zhǔn)儀的長(zhǎng)度對(duì)于操作斜面水準(zhǔn)儀110而言是很重要 的。長(zhǎng)度應(yīng)足夠大以抵消被測(cè)表面上的斜度的微小變化。例如，主體111 的長(zhǎng)度應(yīng)足夠長(zhǎng)以使木工或建筑工人在具有粗糙表面的結(jié)構(gòu)上使用水準(zhǔn)^義 110。例如，長(zhǎng)度可在從約l英尺到約5英尺的范圍。斜面水準(zhǔn)儀的深度也 應(yīng)使斜面水準(zhǔn)儀在不需要另外的支撐的情況下能貼靠被測(cè)量的表面。深度
(見圖6的橫截面圖)應(yīng)能使得將斜面水準(zhǔn)儀110放置在需測(cè)量的表面上 時(shí)不會(huì)翻倒。
圖5示出了再一示例性實(shí)施例的斜面水準(zhǔn)儀210。斜面水準(zhǔn)儀210包4舌 主體211,該主體具有前面214和背面(未示出)以及頂側(cè)212和底側(cè)216。 底側(cè)216具有可貼靠需測(cè)量表面放置的平坦測(cè)量表面220。
斜面水準(zhǔn)儀210包括斜度測(cè)量裝置230,該裝置具有弧形管232和測(cè)量 標(biāo)記242的量規(guī)240。在所示的實(shí)施例中，測(cè)量標(biāo)記42以比例的形式表示 傾斜的角度。管232的弧度具有較大的曲率半徑并提供允許測(cè)量有限的傾 斜角度的范圍的外邊緣241。由于曲率半徑較大，量規(guī)240的測(cè)量標(biāo)記242 的測(cè)量詳細(xì)程度可提高。例如，被測(cè)角度可達(dá)十分之一度。在這種情況下， 用這種裝置可更準(zhǔn)確地確定能測(cè)到的在傾斜角度范圍內(nèi)的坡度(grade)或 傾斜度的微小變化。
在所示的實(shí)施例中，弧形管232具有限定出內(nèi)部空間239的壁231。內(nèi) 部空間239充有液體235并容納有斜度指示器234,該斜度指示器是充有氣 態(tài)流體的中空小珠262。中空小珠262的密度小于流體235的密度?；⌒喂?232具有第一末端236和第二末端238及頂點(diǎn)237,頂點(diǎn)與平行于平坦測(cè)量 表面222的正切平面通過的點(diǎn)相應(yīng)。頂點(diǎn)237與由零("0")斜度測(cè)量指示 器242表示的零("0")斜度相應(yīng)。將主體211及其測(cè)量平坦表面222放置 成貼靠需測(cè)量的表面時(shí)，中空的球形小珠262在外邊緣241上移動(dòng)到停留 位置。該停留位置與被測(cè)量的表面的傾斜角度相關(guān)。傾斜角度可根據(jù)中空 球形小珠262停留處的最靠近的測(cè)量指示器242讀出。
圖6示意地示出了斜面水準(zhǔn)儀310的另一實(shí)施例的橫截面。斜面水準(zhǔn) 儀310包括主體311。在所示的實(shí)施例中，主體311由形成基底的金屬I-梁 352構(gòu)成。填充材料350填充了形成在I-梁的任意一側(cè)上的在I-梁的翼之間 的空間，以給出主體311的常規(guī)矩形橫截面。填充材料350可為木材、合 成樹脂、塑料等。主體311具有頂側(cè)312和底側(cè)316。平坦測(cè)量表面320形 成在底側(cè)316上。主體311具有深度D，該深度允許將其方便地貼靠需測(cè)量 的表面放置而不必考慮翻倒的情況。深度D允許斜面水準(zhǔn)儀在不需要另外
的支撐的情況下直立于其測(cè)量位置。因此，使用者不必站立和保持斜面水
準(zhǔn)儀310豎直。
主體具有嵌入到前面314內(nèi)的測(cè)量裝置330和嵌入到主體311背面318 內(nèi)的第二測(cè)量裝置330，。每一測(cè)量裝置330、 330，包括透明的弧形管332、 332，以及如上所述的量規(guī)(未示出)。每一弧形管332、 332，被嵌入到切進(jìn)填 充材料350內(nèi)的凹槽329、 329，內(nèi)。透明覆敷部分354在各凹槽329、 329， 內(nèi)側(cè)包圍弧形管332、 332，。覆敷部分354可為清澈透明的環(huán)氧樹脂、丙蹄 酸等。覆敷部分354保護(hù)弧形管332、 332，不被物理損壞以及某些程度的熱 變化。
每一弧形管332、332，分別限定出裝有液體335、335，的各內(nèi)部空間339、 339，，在每一弧形管332、 332，中，包括有分別停留于流體335、 335，中的 氣態(tài)流體泡333、 333，的斜度指示器334、 334，。在所示的實(shí)施例中，帶測(cè) 量標(biāo)記的用于每一測(cè)量裝置330、330，的量規(guī)(未示出W皮標(biāo)記在弧形管332、 332，上或被標(biāo)記于填充材料354上。或者，測(cè)量標(biāo)記量規(guī)可設(shè)于主體311上。 例如，可沿各凹槽329、 329，的外邊緣326、 326，標(biāo)記出測(cè)量標(biāo)記。在另一 些實(shí)施例中，可沿各凹槽329、 329，的后壁328、 328，標(biāo)記測(cè)量標(biāo)記。
可將斜面水準(zhǔn)儀的斜度測(cè)量裝置設(shè)于斜面水準(zhǔn)儀主體的前面或背面或 設(shè)于前面和背面兩者上?；蛘?，可通過置于斜面水準(zhǔn)儀主體的中部的相應(yīng) 孔內(nèi)的單個(gè)弧形管從兩側(cè)觀看到斜度測(cè)量裝置。在一些實(shí)施例中，可在斜 面水準(zhǔn)儀主體的同一面上安置多個(gè)斜度測(cè)量裝置。例如，將可測(cè)量大到約 90°的傾斜角度的第一斜度測(cè)量裝置設(shè)于前面，并將可測(cè)量大到約10°的 第二斜度測(cè)量裝置設(shè)于相同的面上。
上面描述的這些實(shí)施例中所使用的弧形管可由玻璃、塑料、或其他透 明材料構(gòu)成?；⌒喂芸梢允莿傂缘幕蛞部墒侨嵝缘摹？蓪⒒⌒喂苤糜谇懊?或背面或兩者上的主體內(nèi)的凹槽中。可將弧形管后面的凹槽部分遮蔽或涂 上顏色以提高區(qū)別和定位斜度指示器的能力?；⌒喂芸删哂袌A形的外橫截 面以及圓形內(nèi)部空間。在一些實(shí)施例中，外部結(jié)構(gòu)可以是正方形形狀，而 內(nèi)部空間可具有圓形橫截面。此外，弧形管可具有其他對(duì)稱形狀的橫截面， 只要該形狀不妨礙斜度指示器的移動(dòng)從而使斜度指示器能夠準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)被 測(cè)表面的斜度。
如上所述，在弧形管^l嵌入到斜面水準(zhǔn)儀的主體內(nèi)的那些實(shí)施例中，
靠近弧形管的主體的區(qū)域以及弧形管可被清澈透明(clear )的覆敷部分覆蓋， 以便保護(hù)斜度測(cè)量裝置的弧形管。這種清澈透明的覆敷部分可以很厚以有 助于弧形管與沖擊和溫度變化的隔離。同時(shí)，清澈透明的覆敷部分有助于 放大斜度測(cè)量裝置從而便于獲取測(cè)量讀數(shù)。例如，覆敷部分可以是清澈透 明的環(huán)氧樹脂、丙烯酸等。例如，如果采用清澈透明的環(huán)氧樹脂、環(huán)氧樹 脂起保護(hù)弧形管的作用；同時(shí)也有助于放大斜度測(cè)量裝置從而可方便地識(shí) 別出斜度指示器在弧形管內(nèi)的位置。
在斜度測(cè)量裝置內(nèi)的液體中使用充有氣態(tài)流體的小珠可根據(jù)小珠停留 于測(cè)量標(biāo)記下方的位置提供準(zhǔn)確而精確的定點(diǎn)測(cè)量。同樣，對(duì)于液體內(nèi)的 氣態(tài)流體泡斜度指示器而言，氣泡越小則被測(cè)表面的斜度的測(cè)量越準(zhǔn)確和 測(cè)量位置越精確。當(dāng)然，氣態(tài)流體泡的尺寸應(yīng)使其有益于方便地讀取傾斜 角度。氣泡內(nèi)的氣態(tài)流體可以是空氣、氧氣、氟、氯、溴、氮、或氫。此 外，氣態(tài)流體可為惰性氣體，例如，氦、氖、氬、氙、氡等。與在該位置 使用充有空氣的小珠相比，使用氣態(tài)流體泡可使弧形管內(nèi)的液體更容易膨 脹和收縮。
在所示的實(shí)施例中使用的液體可包括水、防凍液、酒精、礦物油、合 成有機(jī)流體、硅基流體等?？墒褂玫囊环N合適的液體是由Whitehall, Pennsylvania的Dynalene Transfer Fluids生產(chǎn)的Dynalene-HC。 Dynalene-HC 具有膨脹和收縮最小的有利的熱性能?？墒够⌒喂軆?nèi)使用的液體具有顏色， 以使在氣泡和流體之間的反差更鮮明?；蛘?，如果使用小珠，可使小珠具 有顏色，而液體可以是比較透明的。
附圖中示出的和在上面所描述的本發(fā)明的那些實(shí)施例闡述了可在本發(fā) 明的范圍內(nèi)實(shí)施的多個(gè)實(shí)施例的示例?？梢灶A(yù)料的是，可釆用很多其他結(jié)
料和尺寸。簡(jiǎn)而言之，申請(qǐng)人力圖使本申請(qǐng)的保護(hù)的范圍只由所附權(quán)利要 求的范圍限制。
權(quán)利要求
1.一種用于測(cè)量表面斜度的斜面水準(zhǔn)儀，所述斜面水準(zhǔn)儀包括具有頂側(cè)和底側(cè)的主體，該主體具有設(shè)置在所述頂側(cè)和所述底側(cè)之間的前面和背面，所述底側(cè)限定出第一平坦測(cè)量表面；設(shè)于所述主體上的透明弧形管，該弧形管具有第一末端和第二末端，所述弧形管限定出處于所述第一末端和所述第二末端之間的頂點(diǎn)；所述弧形管的所述第一和第二末端比所述頂點(diǎn)更接近所述第一平坦測(cè)量表面；所述弧形管限定出的內(nèi)部空間，該內(nèi)部空間內(nèi)容納有液體，所述弧形管還具有設(shè)置在所述內(nèi)部空間內(nèi)、所述液體中的氣態(tài)流體泡；及被定位于靠近所述弧形管的量規(guī)，所述量規(guī)包括設(shè)置在其上的用來指示斜面量度的測(cè)量標(biāo)記。
2. 如權(quán)利要求1所述的斜面水準(zhǔn)儀，其中，所述頂點(diǎn)停留在所述弧形 管的正切平面內(nèi)，所述正切平面平行于所述第一平坦測(cè)量表面。
3. 如權(quán)利要求1所述的斜面水準(zhǔn)儀，其中，所述氣態(tài)流體泡被包含于 小珠內(nèi)。
4. 如權(quán)利要求1所述的斜面水準(zhǔn)儀，其中，還包括限定在所述頂側(cè)上 的第二平坦測(cè)量表面以及設(shè)置在所述主體的所述背面的第二透明弧形管。
5. 如權(quán)利要求4所述的斜面水準(zhǔn)儀，其中，所述第二弧形管具有第一 末端和第二末端，所述第二弧形管在這兩末端之間限定出頂點(diǎn)，所述第二 弧形管的所述第 一和第二末端比所述頂點(diǎn)更接近所述第二平坦測(cè)量表面， 所述第二弧形管限定出內(nèi)部容納有液體的內(nèi)部空間，所述第二弧形管還具 有設(shè)置在所述液體內(nèi)的氣態(tài)流體泡以及沿所述第二弧形管的外部邊緣定位 地設(shè)置在所述第一末端和所述第二末端之間的量規(guī)，所述量規(guī)包括設(shè)于其 上、用來表示斜面量度的測(cè)量標(biāo)記。
6. 如權(quán)利要求1所述的斜面水準(zhǔn)儀，其中，所述弧形管具有的曲率半 徑允許在所述頂點(diǎn)的任意一側(cè)測(cè)量約0度和至少約45度之間的斜面。
7. 如權(quán)利要求1所述的斜面水準(zhǔn)儀，其中，所述弧形管具有的曲率半 徑允許在所述頂點(diǎn)的任意一側(cè)測(cè)量約0度和約至少約5度之間的斜面。
8. 如權(quán)利要求1所述的斜面水準(zhǔn)儀，其中，還包括處于所述主體的所 述前面上的第二弧形管，該第二弧形管能測(cè)量與所述第 一弧形管的傾斜角 度范圍不同的傾斜角度范圍。
9. 如權(quán)利要求1所述的斜面水準(zhǔn)儀，其中，所述氣態(tài)流體泡包括空氣。
10. 如權(quán)利要求1所述的斜面水準(zhǔn)儀，其中，所述氣態(tài)流體泡包括氦、 氖、氬、氪、氙、氡、氧、氟、氯、溴、氮、或氫中的至少一種。
11. 如權(quán)利要求1所述的斜面水準(zhǔn)儀，其中，還包括至少一個(gè)設(shè)置在 所述主體上的水平裝置，該至少一個(gè)水平裝置能確定表面沿水平方向或垂 直方向中至少之一是否水平。
12. 如權(quán)利要求1所述的斜面水準(zhǔn)儀，其中，所述量規(guī)包括用于以比 例或傾斜度的至少 一種方式測(cè)量的測(cè)量標(biāo)記。
13. 如權(quán)利要求1所述的斜面水準(zhǔn)儀，其中，所述管被嵌入所述主體 內(nèi)，所述弧形管具有至少?gòu)乃銮懊婊蛩霰趁婵捎^察到的至少 一部分。
14. 如權(quán)利要求13所述的斜面水準(zhǔn)儀，其中，所述可觀察到的部分被 透明覆敷層包覆。
15. 如權(quán)利要求14所述的斜面水準(zhǔn)儀，其中，所述透明覆敷層是環(huán)氧 樹脂或丙烯酸中的至少一種。
16. 如權(quán)利要求1所述的斜面水準(zhǔn)儀，其中，所述量規(guī)沿設(shè)置在所述 第 一末端和所述第二末端之間的所述弧形管的外邊緣定位。
17. 用于測(cè)量表面斜度的斜面水準(zhǔn)儀，所述斜面水準(zhǔn)儀包括細(xì)長(zhǎng)主體，其具有頂側(cè)和底側(cè)并具有足夠長(zhǎng)的長(zhǎng)度以抵消被測(cè)表面上 的斜度的微小變化，所述主體具有設(shè)置在所述頂側(cè)和所述底側(cè)之間的前面 和背面，所述底側(cè)限定出第一平坦測(cè)量表面；設(shè)于所述主體上的至少 一個(gè)透明弧形管，該弧形管具有第 一末端和第 二末端，該弧形管限定出處于所述第 一末端和所述第二末端之間的頂點(diǎn)；所述弧形管限定出的內(nèi)部空間，該內(nèi)部空間具有設(shè)置在所述弧形管的 所述內(nèi)部空間內(nèi)的斜度指示器，所述斜度指示器可在所述內(nèi)部空間內(nèi)移動(dòng)； 及定位于靠近所述弧形管的量規(guī)，所述量規(guī)包括設(shè)置在其上的測(cè)量標(biāo)記， 該標(biāo)記根據(jù)所述斜度指示器在所述弧形管的所述內(nèi)部空間內(nèi)的位置指示斜 面的量度。
18. 如權(quán)利要求17所述的斜面水準(zhǔn)儀，其中，所述頂點(diǎn)停留在所述弧 形管的正切平面內(nèi)，所述頂點(diǎn)的所述正切平面與所述第 一平坦測(cè)量表面平行。
19. 如權(quán)利要求17所述的斜面水準(zhǔn)儀，其中，所述弧形管的所述第一 和第二末端比所述頂點(diǎn)更接近所述第 一平坦測(cè)量表面，所述內(nèi)部空間中容 納有液體，所述斜度指示器包括氣態(tài)流體泡。
20. 如權(quán)利要求17所述的斜面水準(zhǔn)儀，其中，所述頂點(diǎn)比所述弧形管的所述第一和第二末端更靠近所述平坦測(cè)量表面，所述斜度指示器包括可 沿最靠近所述量規(guī)的所述弧形管的部分移動(dòng)的重于空氣的材料。
21. 如權(quán)利要求20所述的斜面水準(zhǔn)儀，其中，所述斜度指示器是球形 小珠。
22. 如權(quán)利要求21所述的斜面水準(zhǔn)儀，其中，所述球形小珠包括金屬。
23. 如權(quán)利要求17所述的斜面水準(zhǔn)儀，其中，所述量規(guī)包括用于測(cè)量 比例或傾斜度中的至少 一種的測(cè)量標(biāo)記。
24. 如權(quán)利要求17所述的斜面水準(zhǔn)儀，其中，所述沐形管具有的曲率 半徑允許在所述頂點(diǎn)的任意一側(cè)測(cè)量約為O度和約至少約為5度之間的斜 度。
25. 如權(quán)利要求17所述的斜面水準(zhǔn)儀，其中，所述弧形管具有的曲率 半徑允許在所述頂點(diǎn)的任意一側(cè)測(cè)量約為0度和至少約為45度之間的斜 度。
26. 如權(quán)利要求17所述的斜面水準(zhǔn)儀，其中，所述長(zhǎng)度在約為1英尺 和約為5英尺之間。
27. 如權(quán)利要求17所述的斜面水準(zhǔn)儀，其中，所述量規(guī)沿設(shè)置在所述 第 一末端和所述第二末端之間的所述弧形管的外邊緣定位。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于測(cè)量表面斜度的斜面水準(zhǔn)儀。該斜面水準(zhǔn)儀包括具有前面和背面、并限定出第一平坦測(cè)量表面的主體。主體上設(shè)有透明弧形管?；⌒喂芫哂械谝荒┒撕偷诙┒饲以诘谝荒┒撕偷诙┒酥g限定出頂點(diǎn)?；⌒喂芟薅ǔ鰞?nèi)部空間，內(nèi)部空間中設(shè)有斜度指示器。斜度指示器可在內(nèi)部空間中移動(dòng)。量規(guī)被定位在靠近弧形管之處。量規(guī)包括設(shè)置在其上的測(cè)量標(biāo)記，該測(cè)量標(biāo)記根據(jù)弧形管內(nèi)部空間內(nèi)的斜度指示器的位置指示斜面的量度。
文檔編號(hào)G01C9/00GK101365923SQ200680051216
公開日2009年2月11日 申請(qǐng)日期2006年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月16日
發(fā)明者馬修·蒙哥馬利 申請(qǐng)人:馬修·蒙哥馬利