專利名稱：用于水平儀的覆蓋模制的柱管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及幾何儀器，并且更具體地涉及由木匠等所使用的水平儀(有時(shí)也稱為“氣泡水平儀”)。
背景技術(shù)：
水平儀由木匠、石工、干砌墻工人等使用，以幫助他們確定表面是否水平、垂直、或與水平面成一特定角度。典型的水平儀包括至少兩個(gè)玻璃管，一個(gè)用于確定表面是否為“水平面”即是否水平，或者是否為“鉛垂面”即是否垂直。
水平儀柱管(vial)包括由透明玻璃或優(yōu)選為透明塑料(例如丙烯酸樹脂)制成的管子，管子的桶形腔部分地裝有液體，例如礦物油精。該柱管并非完全裝滿，因而當(dāng)該柱管封閉時(shí)，便形成一氣泡。典型地，在該柱管外部的適當(dāng)位置處作用上兩個(gè)標(biāo)記環(huán)，以將所述腔直觀地劃分為大致相等長度的三個(gè)部分。水平和垂直狀態(tài)可通過觀察氣泡相對(duì)于所述標(biāo)記環(huán)的位置而確定。
模制基本完成的柱管的一個(gè)問題是，用于制造模制柱管的主要材料丙烯酸樹脂不具備良好的延展性。如果試圖制造具有厚壁(以防止破裂)的丙烯酸樹脂柱管，丙烯酸樹脂的抗延展性將導(dǎo)致用于注射成型工藝的芯棒破裂。另一方面，薄壁柱管更容易破裂—建筑工人的水平儀在使用中經(jīng)常受到粗暴的對(duì)待。
一種公知的防止芯棒破裂同時(shí)提供具有理想厚度的帶有標(biāo)記環(huán)的柱管的方法是，加工所述桶形內(nèi)腔使之預(yù)成型。在內(nèi)表面上加工內(nèi)槽以接收諸如普通扣環(huán)(snap rings)的C形環(huán)。這些環(huán)必要地具有不連續(xù)性或在周邊上具有開口，從而該環(huán)可以被徑向壓縮以插入所述腔中。兩個(gè)槽中的每個(gè)都安裝有一個(gè)環(huán)。
這種結(jié)構(gòu)的一個(gè)問題是，至少由于在所述環(huán)和壁之間存在一很小的環(huán)形空間(在倒角處)，而使C形環(huán)和管子內(nèi)壁之間的表面過渡不光滑。換句話說，氣泡會(huì)在沿柱管移動(dòng)時(shí)出現(xiàn)一微小的凸邊，并且該凸邊可能導(dǎo)致氣泡的移行“中斷”，從而產(chǎn)生不精確的指示。此外，標(biāo)記環(huán)在所述槽中的的定位經(jīng)常是不準(zhǔn)的，并且經(jīng)常導(dǎo)致不準(zhǔn)確的指示。
公知的水平儀柱管的另一問題涉及外部作用的標(biāo)記環(huán)。由于這種環(huán)至少會(huì)稍微地接觸到外面的物體，從而隨著時(shí)間的推移，該環(huán)的一部分可能會(huì)磨損或切掉。
一種改進(jìn)的具有堅(jiān)固的、抗破裂的壁并且允許柱管氣泡平滑和自由地沿柱管腔移動(dòng)的水平儀在本領(lǐng)域中將會(huì)是一重要的進(jìn)步。此外，這種提供了單一材料的腔表面的柱管相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)將會(huì)是明顯的改進(jìn)。最后，這種包括機(jī)加工圓筒及模制于機(jī)加工圓筒之上的套筒的改進(jìn)型柱管將解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題。
發(fā)明目的本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種可以克服現(xiàn)有技術(shù)的問題和缺陷的改進(jìn)型水平儀柱管。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種具有精確定位的標(biāo)記環(huán)的水平儀柱管。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種允許柱管氣泡無阻礙移動(dòng)的改進(jìn)型水平儀柱管。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種具有無環(huán)的中斷的標(biāo)記環(huán)的改進(jìn)型水平儀柱管。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種具有被保護(hù)而不與外界物體接觸的標(biāo)記環(huán)的水平儀柱管。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種由透明的熱塑性材料制成的柱管，并且該柱管具有相對(duì)較厚的壁，并且還可以基本避免芯棒在制造過程中破裂。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種由圓筒和模制在該圓筒上的套筒形成柱管的方法。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種制造新型水平儀柱管的新方法。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種可以產(chǎn)生光滑和同時(shí)延伸的柱管壁的新方法。
根據(jù)下文的說明和附圖，將會(huì)清楚地看到這些和其它目的是如何實(shí)現(xiàn)的。

發(fā)明內(nèi)容
在至少一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明是一種用于提供改進(jìn)精度的用于水平儀的柱管。本發(fā)明通過提供新穎的元件，包括圓筒和覆蓋模制的套筒，具有比本領(lǐng)域現(xiàn)有技術(shù)顯著的進(jìn)步。
在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明是一種形成用于水平儀的柱管的方法，該方法包括提供一個(gè)由第一材料構(gòu)成的并且具有限定了一空腔的內(nèi)表面的圓筒；圍繞所述圓筒模制第二材料；加工所述內(nèi)表面至一期望的狀態(tài)；和將氣泡定位在所述空腔中。
在這樣一個(gè)實(shí)施例中，該圓筒被優(yōu)選地模制并具有一外表面，并且該方法還包括將標(biāo)記環(huán)埋入圓筒的外表面，從而圍繞所述標(biāo)記環(huán)模制第二材料，該標(biāo)記環(huán)被所述第一材料和第二材料包圍。
所述第二材料可通過下述步驟模制在所述圓筒和標(biāo)記環(huán)周圍將圓筒和標(biāo)記環(huán)定位在一芯棒上；將芯棒插入模具中；將第二材料注入模具中；從所述模具中取出所述圓筒、標(biāo)記環(huán)和第二材料。優(yōu)選地，所述第二材料被加熱為液態(tài)并流入或注射入所述模具中圍繞著所述圓筒，并且然后硬化為固態(tài)。
所述氣泡優(yōu)選地通過在所述腔中部分地填充液體并通過端蓋封閉所述腔而被定位在所述腔內(nèi)。所述液體優(yōu)選地具有低于在使用中可能遇到的溫度的凝固點(diǎn)，并且可以是礦物油精。所述氣泡優(yōu)選地為空氣。
在一些實(shí)施例中，優(yōu)選地，所述第一材料具有高于第二材料的熔點(diǎn)，以有利于圍繞著所述第一材料模制液態(tài)的第二材料。在特定優(yōu)選的實(shí)施例中，所述第一材料是聚碳酸酯而所述第二材料是丙烯酸樹脂。
但是，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，如果在模制所述第二材料過程中冷卻所述第一材料，則相同的材料即丙烯酸脂，可以同時(shí)用于所述第一和第二材料。在這些實(shí)施例中，所述第一材料和第二材料具有相同的成分，并且所述圓筒在覆蓋模制過程中被冷卻，從而在第二材料圍繞圓筒模制時(shí)，該圓筒保持固態(tài)。
所述標(biāo)記環(huán)優(yōu)選地由箔片型材料制成，它可以是金屬、熱固性材料、熔化溫度基本高于第二材料熔化溫度的熱塑性材料、墨、涂料，或其它材料。
所述方法還可以包括在第二材料繞圓筒模制之前在圓筒上設(shè)置標(biāo)識(shí)。這種標(biāo)識(shí)可以涉及傾斜度數(shù)、對(duì)數(shù)信息、或其它相關(guān)信息，并且可以由與標(biāo)記環(huán)相同的材料制成。在所述圓筒和第二材料之間的標(biāo)記環(huán)和/或標(biāo)識(shí)的布置允許圓筒的內(nèi)表面只由第一材料構(gòu)成。所述內(nèi)表面被優(yōu)選地加工為使所述空腔為桶形。這種加工因內(nèi)表面成分的均勻性得以簡化。
本發(fā)明還被描述為一種對(duì)于用于水平儀的柱管的改進(jìn)，其中，所述柱管包括一具有限定了一空腔的內(nèi)表面的圓筒；該柱管包括圍繞所述圓筒模制的套筒和被所述圓筒和套筒包圍的標(biāo)記環(huán)。在特定實(shí)施例中，所述圓筒和套筒具有相同的丙烯酸樹脂成分。
在所述改進(jìn)的一個(gè)實(shí)施例中，所述柱管包括位于外表面上的標(biāo)識(shí)，該標(biāo)識(shí)被所述圓筒和套筒包圍。該標(biāo)識(shí)可以被熱印、激光打印或通過其它方式埋入或定位在圓筒的外表面上，但是和標(biāo)記環(huán)一樣，它并不延伸穿過內(nèi)表面。
本發(fā)明還包括用于水平儀的柱管，該柱管包括一個(gè)具有限定了一空腔的內(nèi)表面的圓筒，并且該圓筒從第一端延伸到第二端；一套筒，所述套筒圍繞所述圓筒模制并從所述第一端延伸到所述第二端。在特定實(shí)施例中，該柱管還包括位于第一端處的第一端蓋和位于第二端處的第二端蓋，該柱管封入液體和氣泡。該柱管還可以包括至少一個(gè)由所述圓筒和套筒包圍住的標(biāo)記環(huán)或標(biāo)識(shí)，在所述套筒被模制到圓筒上之前，所述標(biāo)記環(huán)或標(biāo)識(shí)通過熱印、印刷或其它方式定位到所述圓筒的外表面上。
本發(fā)明還包括用于水平儀的柱管，該柱管的形成步驟是提供一個(gè)具有限定了一空腔的內(nèi)表面的圓筒；圍繞所述圓筒模制第二材料(套筒)；將內(nèi)表面加工成期望的狀態(tài)；和將氣泡定位在該空腔內(nèi)。優(yōu)選地，所述圓筒被模制并且具有一個(gè)外表面，至少一個(gè)標(biāo)記環(huán)被定位在該外表面上或埋入該外表面中，以便圍繞所述至少一個(gè)標(biāo)記環(huán)模制所述第二材料，從而該標(biāo)記環(huán)被所述第一材料和第二材料包圍。最優(yōu)選地，提供兩個(gè)與空腔的最大直徑的預(yù)期位置等距離的標(biāo)記環(huán)。
優(yōu)選地通過下列步驟圍繞所述圓筒和一個(gè)(多個(gè))標(biāo)記環(huán)模制所述套筒將圓筒和標(biāo)記環(huán)定位在一芯棒上；將所述芯棒插入模具；將第二材料澆入所述模具；從所述模具中取出所述圓筒、標(biāo)記環(huán)和第二材料。優(yōu)選地，通過在空腔內(nèi)部分地裝入液體并用端蓋封閉該空腔而將所述氣泡定位在所述空腔中。所述圓筒的內(nèi)表面優(yōu)選地被加工成使所述空腔為桶形，即該內(nèi)表面被加工為曲線形狀并且包括一個(gè)具有最大直徑的截面。為了防止圓筒在模制第二材料的過程中熔化，優(yōu)選使所述芯棒冷卻，以將所述圓筒保持在其熔點(diǎn)溫度以下。


圖1是具有三個(gè)柱管的水平儀的透視圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的原理的圓筒和標(biāo)記環(huán)的正視圖。
圖3是圖2中圓筒頂部的放大的橫截面視圖。
圖4是具有標(biāo)記環(huán)的圓筒的橫截面視圖，根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的原理，該圓筒被定位在芯棒上并且插入模具中，第二材料模制在該圓筒上。
圖5是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的原理的柱管的橫截面視圖。
具體實(shí)施例方式
圖1是具有三個(gè)柱管10的水平儀11的透視圖。如圖所示，柱管10相對(duì)于水平儀的測(cè)量表面以預(yù)定的角度關(guān)系布置。
圖2是用于形成柱管10的圓筒20和標(biāo)記環(huán)40的正視圖。圓筒20從第一端24延伸至第二端25并且包括限定了空腔22的內(nèi)表面21(見圖3)。圓筒20優(yōu)選為透明塑料，最優(yōu)選為聚碳酸酯。如圖3中所示，標(biāo)記環(huán)40被埋入圓筒20的外表面23。環(huán)40包括熱壓在圓筒20上的箔片、印刷到圓筒20上的墨或涂料或通過其它方法定位在外表面23上的其它材料。環(huán)40不穿透內(nèi)表面21。環(huán)40可以是一種箔片，該箔片包括金屬、具有高熔點(diǎn)的熱固性材料或熱塑性材料或墨、涂料或其它材料。
圖4是具有標(biāo)記環(huán)40的圓筒20的橫截面視圖，其中，該圓筒被定位在典型的芯棒60上并插入典型的模具70中，材料30流到圓筒20周圍，以形成模制在圓筒20上的套筒31?？梢岳斫獾氖牵牧?0通過注射或在其它外力作用下穿過端口71進(jìn)入位于模具70與圓筒20及環(huán)40之間的空間。材料30優(yōu)選地被加熱并且在冷卻之前流入上述空間，然后硬化以形成套筒31。套筒31和圓筒20都優(yōu)選地為透明的丙烯酸樹脂并且結(jié)合在一起，從而兩者之間的交界面不明顯。
在優(yōu)選的方法中，圓筒20優(yōu)選地通過芯棒和第一模具被最先形成。然后標(biāo)記環(huán)40或標(biāo)識(shí)41可通過熱印、印刷或其它方法被埋入或定位在圓筒20的外表面23上。在作用上環(huán)或標(biāo)識(shí)之后，圓筒20被定位在芯棒60上并被定位在比第一模具更大的模具70內(nèi)?？闪鲃?dòng)的材料30，例如加熱后的丙烯酸樹脂，接著被注射入位于模具70與圓筒20和環(huán)40或標(biāo)識(shí)41之間的空間，如果該環(huán)40或標(biāo)識(shí)41呈現(xiàn)在外表面23上的話。圓筒20優(yōu)選地通過芯棒60冷卻以防止它與材料30接觸之后到達(dá)其熔點(diǎn)。優(yōu)選地，圓筒20和材料30具有相同的丙烯酸樹脂成分。注射之后，材料30接著冷卻、硬化并形成圍繞著圓筒20的套筒31。這時(shí)，該覆蓋模制(overmolded)的雙組分柱管10具有可被加工的足夠厚度，而沒有破裂的風(fēng)險(xiǎn)；因此，將柱管10從芯棒60處取出，然后將圓筒20的內(nèi)表面21加工成使空腔22具有預(yù)期的形狀，尤其是曲線形或桶形。
很顯然，在雙組分柱管10中，標(biāo)記環(huán)40既不暴露于空腔22，也不暴露于外部環(huán)境。由于這種設(shè)計(jì)，圓筒20內(nèi)空腔22的預(yù)期形狀的形成不再需要專門的加工，即第一材料和標(biāo)記環(huán)都被加工。此外，環(huán)40在水平儀11的正常使用過程中不會(huì)被破壞。
由于打印記的工序可以始終如一地將所述環(huán)定位到柱管上，所以該方法還避免了在將標(biāo)記環(huán)放置到柱管中的適當(dāng)位置時(shí)的人為誤差。
圖5是從模具70和芯棒60中取出、部分地填充液體51并封口后的完成的覆蓋模制的柱管10的橫截面視圖。內(nèi)表面21被加工以形成預(yù)期的桶形，其中空腔22具有最大直徑。第一端蓋12已經(jīng)在模制工序中形成。該空腔已經(jīng)部分地填充了液體51并且其端部25被第二端蓋13封閉以密封該腔22。氣泡50出現(xiàn)在標(biāo)記環(huán)40之間的最大直徑處。
因此，顯然，根據(jù)本發(fā)明提供了一種用于水平儀的柱管，它完全符合前述的目的和優(yōu)點(diǎn)。
盡管本發(fā)明是結(jié)合特定的實(shí)施例加以說明的，但是對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，各種替換、修改和變化都是很明顯的。因此，本發(fā)明包括所有這些落入所附權(quán)利要求的精神和寬的范圍之內(nèi)的所有替換、修改和變化。
權(quán)利要求
1.一種用于水平儀的柱管的制造方法，該方法包括如下步驟·提供一圓筒，所述圓筒具有限定了一空腔的內(nèi)表面；·將一種材料模制在所述圓筒周圍；·加工所述內(nèi)表面至期望的形狀；和·將氣泡定位在所述空腔內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述圓筒被模制并且具有外表面，該方法還包括將標(biāo)記環(huán)定位在圓筒的外表面上，從而將所述材料模制在所述標(biāo)記環(huán)周圍并且所述標(biāo)記環(huán)被所述圓筒和所述材料包圍。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述材料通過下列步驟模制在所述圓筒和標(biāo)記環(huán)周圍·將所述圓筒和標(biāo)記環(huán)定位在芯棒上；·將該芯棒插入模具中；·將所述材料澆入所述模具；和·從所述模具中取出所述圓筒、標(biāo)記環(huán)和材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，通過將液體部分地填充所述空腔并用端蓋封閉該空腔，將所述氣泡定位在該空腔內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括在將所述材料模制在所述圓筒周圍之前，將標(biāo)識(shí)設(shè)置在該圓筒上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述圓筒和所述材料是丙烯酸樹脂。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述內(nèi)表面被加工以使所述空腔為桶形。
8.一種用于水平儀的柱管，該柱管包括至少一個(gè)標(biāo)記環(huán)，改進(jìn)之處在于·該柱管包括一圓筒，所述圓筒具有限定了一空腔的內(nèi)表面；·該柱管包括套筒，該套筒模制在所述圓筒周圍；和·所述至少一個(gè)標(biāo)記環(huán)被所述圓筒和套筒包圍。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的柱管，其中，所述圓筒和套筒的材料是丙烯酸樹脂。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的柱管，其中，所述圓筒具有外表面，并且該柱管包括定位于該外表面上的標(biāo)識(shí)，所述標(biāo)識(shí)被所述圓筒和套筒包圍。
11.一種用于水平儀的柱管，該柱管包括圓筒和套筒，所述圓筒具有限定了一空腔的內(nèi)表面，該圓筒從第一端延伸至第二端，所述套筒模制在所述圓筒周圍并且從所述第一端延伸至所述第二端。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的柱管，還包括位于第一端的第一端蓋和位于第二端的第二端蓋，該柱管封閉著液體和氣泡。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的柱管，還包括至少一個(gè)被所述圓筒和套筒包圍的標(biāo)記環(huán)或標(biāo)識(shí)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的柱管，其中，所述至少一個(gè)標(biāo)記環(huán)或標(biāo)識(shí)被熱印到所述圓筒上。
15.一種用于水平儀的柱管，該柱管通過下列步驟形成·提供由第一材料構(gòu)成的圓筒，該圓筒具有限定了一空腔的內(nèi)表面；·圍繞著所述圓筒模制第二材料；·將所述內(nèi)表面加工至期望的狀態(tài)；和·將氣泡定位在所述空腔內(nèi)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的柱管，其中，所述第一和第二材料是相同的丙烯酸樹脂材料，當(dāng)所述第二材料圍繞所述圓筒模制時(shí)，所述圓筒被冷卻。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的柱管，其中，所述圓筒被模制且具有外表面，至少一個(gè)標(biāo)記環(huán)被埋入在所述圓筒的外表面中，從而所述第二材料被模制在所述至少一個(gè)標(biāo)記環(huán)周圍，并且該標(biāo)記環(huán)被所述第一材料和第二材料包圍。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的柱管，其中，通過下述步驟圍繞圓筒和標(biāo)記環(huán)模制所述第二材料·將圓筒和標(biāo)記環(huán)定位在芯棒上；·將該芯棒插入模具中；·將第二材料澆入所述模具；和·從所述模具中取出所述圓筒、標(biāo)記環(huán)和第二材料。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的柱管，其中，通過將液體部分地填充所述空腔并用一端蓋封閉該空腔，將所述氣泡定位在所述空腔內(nèi)。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柱管，其中，所述內(nèi)表面被加工成使所述空腔為桶形。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于水平儀(11)的柱管(10)和形成這種柱管(10)的方法。該柱管(10)包括一個(gè)圓筒(20)和圍繞所述圓筒(20)模制的材料(30)，所述圓筒具有限定了一空腔(22)的內(nèi)表面(21)。柱管(10)優(yōu)選地包括至少一個(gè)標(biāo)記環(huán)(40)，標(biāo)記環(huán)(40)放置在圓筒(20)和材料(30)之間。該方法包括提供所述圓筒(20)；繞所述圓筒(20)模制一材料；將所述內(nèi)表面(21)加工為預(yù)期形狀；和將氣泡(50)定位在所述空腔(22)內(nèi)。
文檔編號(hào)G01C9/10GK1961196SQ200580011464
公開日2007年5月9日 申請(qǐng)日期2005年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月16日
發(fā)明者T·P·福倫 申請(qǐng)人:帝國水平儀制造公司