DE4402347A1 - Drehbarer Nivellierkopf - Google Patents

Description

Die Erfindung richtet sich auf einen drehbaren Nivellier­ kopf, insbesondere für die exakt horizontale Ausrichtung einer Laser-Wasserwaage, mit einer Nivellierplatte, die mittels in einem Dreieck angeordneter, zumindest teilweise höhenverstellbarer Stützstifte auf dem Untergrund, einer Grund- und/oder Stativplatte exakt horizontal justierbar ist, sowie mit einer Halterung für eine Laser-Wasserwaage od dgl., die auf der Oberseite der Nivellierplatte um eine zu dieser lotrechte Achse drehbar angeordnet ist.

Derartige Nivellierköpfe finden vor allem im Rahmen von Ni­ velliervorrichtungen Verwendung. Eine solche Nivelliervor­ richtung besteht aus einem dreibeinigen Baustativ, an des­ sen Oberseite eine etwa horizontale Stativplatte angeordnet ist, sowie einem Nivellierkopf zur Halterung einer Laser- Wasserwaage.

Um den von einer Laser-Wasserwaage parallel zu ihrer Längsachse ausgesandten Laserstrahl exakt horizontal aus­ richten zu können, weist die Wasserwagenhalterung eine von ihrer Drehachse exakt lotrecht durchsetzte Ebene zur plan­ parallelen Auflage der Referenzsseite der Wasserwaage auf. Darüber hinaus verläuft die Drehachse der Wasserwaa­ genhalterung exakt lotrecht zur Nivellierplatte, so daß die Wasserwaage unabhängig vom Drehwinkel der Halterung immer planparallel zur Nivellierplatte justiert ist.

Wenn die Nivellierplatte mit Hilfe einer Dosenlibelle in eine horizontale Ebene einjustiert wird, ist der von der Wasserwaage ausgesandte Laserstrahl ebenfalls waagerecht ausgerichtet und kann durch Verdrehen der Halterung zur Übertragung eines Niveaus auf beliebige Gegenstände in ei­ nem Umkreis übertragen werden, dessen Radius nur von der Reichweite des Laserstrahls begrenzt ist. Aus diesem Grund finden derartige Anordnungen nicht nur bei der Nivellierung innerhalb von Gebäuden Verwendung, sondern beispielsweise auch an Gebäudeaußenseiten sowie in allen Bauabschnitten unterschiedlichster Bauwerke und darüber hinaus in allen Fällen, wo bestimmte Höhen auf entfernte Orte projiziert werden sollen.

Wenn es bei Anwendungsfällen innerhalb von Räumen, bei­ spielsweise zum Ausrichten von Maschinen oder zur Vorgabe einer Referenzlinie für Wandfliesen, noch möglich ist, daß die Bedienperson nach horizontaler Ausrichtung des La­ serstrahls manuell einen gewünschten Drehwinkel einstellt, sodann an der durch den Lichtfleck des Laserstrahls her­ vorgehobenen Stelle eine Markierung anbringt, wieder zum Nivelliergerät zurückgeht, dort einen neuen Drehwinkel ein­ stellt, sich abermals zum Projektionslichtfleck begibt, um eine neuerliche Markierung anzubringen, und sofort, ist dies bei Arbeiten an Gebäudeaußenseiten und/oder bei der Nivellierung von großen Bauwerken nicht mehr zumutbar. Um beispielsweise eine Referenzlinie von 100 m Länge durch Markierungen im Abstand von jeweils 1 m anzuzeichnen, müßte die Bedienperson 100mal zwischen der betreffenden Wand und dem Nivelliergerät hin- und herlaufen. Ein solches Verfah­ ren wird nahezu gänzlich unmöglich gemacht, wenn die Mar­ kierungen in einer Höhe angebracht werden sollen, die nur über ein Gerüst zugänglich ist. Um nicht ständig von dem Gerüst herab und wieder auf das Gerüst hinauf steigen zu müssen, ist in einem solchen Fall eine zusätzliche Bedien­ person erforderlich, welche nichts weiter zu tun hat, als nach Anbringen je einer Markierung am Nivelliergerät einen neuen Drehwinkel einzustellen.

Überdies wird bei jeder Verstellung des Drehwinkels eine äußere Kraft auf das Nivelliergerät ausgeübt, so daß eine Kontrolle der horizontalen Ausrichtung erforderlich ist.

Aus diesen Nachteilen bekannter Nivelliergeräte resultiert das der Erfindung zugrunde liegende Problem, einen drehba­ ren Nivellierkopf zu auszugestalten, daß der Drehwinkel von einer am Projektionslichtfleck des Laserstrahls beispiels­ weise Markierungen anbringenden Person definiert verstellt werden kann, ohne dabei die horizontale Ausrichtung der Ni­ vellierplatte zu beeinträchtigen.

Zur Lösung dieses Problems sieht die Erfindung bei einem drehbaren Nivellierkopf, insbesondere für die exakt hori­ zontale Ausrichtung einer Laser-Wasserwaage, mit einer Ni­ vellierplatte, die mittels in einem Dreieck angeordneter, zumindest teilweise höhenverstellbarer Stützstifte auf dem Untergrund, einer Grund- und/oder Stativplatte exakt hori­ zontal justierbar ist, so wie mit einer Halterung für eine Laser-Wasserwaage od. dgl., die auf der Oberseite der Ni­ vellierplatte um eine zu dieser lotrechte Achse drehbar an­ geordnet ist, vor, daß mit der Nivellierplatte oder der Halterung der Stator eines Antriebsmotors verbunden ist, dessen Rotor mit dem jeweils anderen Element des Nivellier­ kopfs gekoppelt ist. Da der Drehwinkel der Halterung, der mit dem Drehwinkel des Laserstrahls identisch ist, bei ei­ ner derartigen Anordnung nicht mehr manuell verändert wird, greifen an dem Nivellierkopf auch während der Verdrehung des Laserstrahls keine äußeren Kräfte an, so daß ein uner­ wünschtes Kippen der Nivellierplatte nahezu vollständig ausgeschlossen ist. Daher erübrigt sich eine entsprechende Kontrolle, so daß die Handhabung einer erfindungsgemäßen Nivelliervorrichtung beschleunigt wird. Der Antriebsmotor kann entweder durch die Bedienperson gesteuert werden oder aber automatisch gesteuert sein. Hierbei ist es beispiels­ weise denkbar, daß der Antriebsmotor mit einer relativ langsamen Geschwindigkeit den Drehwinkel kontinuierlich verändert, so daß der Projektionslichtfleck allmählich ent­ lang einer horizontalen Linie wandert, wobei die Bedienper­ son genügend Zeit hat, um entsprechende Markierungen vorzu­ nehmen. Für Arbeiten in größerer Entfernung, wo die Ge­ schwindigkeit des Lichtflecks erhöht ist, könnte beispiels­ weise ein anderes Programm vorhanden sein, das den An­ triebsmotor in ganz kleinen Schritten verfährt und an­ schließend für jeweils bestimmte Zeiträume stillsetzt, so daß eine Bedienperson genügend Zeit hat, um im Bereich des während dieser Phasen ruhenden Projektionslichtflecke eine Markierung anzubringen.

Es hat sich als günstig erwiesen, daß die Abtriebswelle des Antriebsmotors parallel zur Drehachse der Halterung ausge­ richtet ist. Hierdurch ergeben sich konstruktiv besonders einfache Verhältnisse, so daß ein eventuell vorhandenes Ge­ triebe mit relativ wenigen Bauelementen auskommt und daher kaum Spiel vorhanden ist. Dadurch kann der Drehwinkel von dem Antriebsmotor besonders präzise eingestellt werden.

Es liegt im Rahmen der Erfindung, daß der Rotor des An­ triebsmotors die Drehachse der Halterung umgibt und/oder mit dieser einstückig ausgebildet ist. Ein solches An­ triebsprinzip ist einerseits höchst einfach, andererseits aufgrund der starren Koppelung zwischen Antriebsmotor und Halterung völlig schlupffrei und erfüllt somit auch höchste Präzisionsanforderungen.

Eine andere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, daß der Antriebsmotor durch ein drehzahlreduzierendes Getriebe mit der Halterung gekoppelt ist. Da die überwiegende Mehr­ zahl im Handel erhältlicher Motoren als Schnelläufer mit Enddrehzahlen von einigen Tausend U/min ausgebildet sind, läßt sich eine optimale Drehzahl der Halterung, welche etwa bei 1-20 U/min liegt, nur vermittels eines drehzahlreduzie­ renden Getriebes erreichen.

Zur Realisierung eines drehzahlreduzierenden Getriebes sieht die Erfindung vor, daß die Kraft des Antriebsmotors durch ein oder mehrere Reibräder auf die Halterung übertra­ gen wird. Das geringe, zur Rotation der Halterung auf zu­ bringende Drehmoment kann ohne weiteres durch Reibschluß übertragen werden; ein Formschluß beispielsweise durch mit­ einander kämmende Zahnelemente ist nicht erforderlich. Reibräder haben den Vorteil völliger Spielfreiheit sowie den Effekt einer Rutschkupplung, so daß beispielsweise bei einem versehentlichen Anstoßen einer Person gegen die hori­ zontal auskragende Laser-Wasserwaage das Getriebe keinen Schaden nehmen kann.

Eine günstige Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß der Antriebsmotor oberhalb der Nivellierplatte sowie innerhalb des etwa zylindrischen Unterteils der Halterung angeordnet ist. Die auf der Nivellierplatte drehbar angeordnete Halterung weist ein etwa zylindrisches Unter­ teil auf, auf dessen Oberseite die eigentliche, aus einem die Laser-Wasserwaage aufnehmenden Schlitz gebildete Halte­ rung angeordnet ist. Eine solche axiale Versetzung des Halterungsschlitzes ist erforderlich, damit die waagerecht auskragenden Arme der Wasserwaage oberhalb der zur horizon­ talen Einjustierung der Nivellierplatte dienenden Verstell­ knöpfe der Stützstifte um 360° verschwenken können. Der un­ tere, etwa zylindrische Teil der Halterung ist demnach weitgehend hohl und eignet sich aus diesem Grund hervorra­ gend zur Aufnahme eines Antriebsmotors sowie gegebenenfalls eines die Antriebskraft übertragenden Getriebes. Innerhalb des Halterungsgehäuses ist der Antriebsmotor sowie die An­ triebsmechanik vor mechanischen Einflüssen als auch vor Spritzwasser od. dgl. geschützt, so daß die erfindungsge­ mäße Anordnung auch bei Regen im Freien verwendet werden kann.

Wenn die Antriebsmechanik innerhalb des Halterungsunter­ teils untergebracht ist, kann die Antriebskraft beispiels­ weise auf ein die Drehachse der Halterung umgebendes Reibrad übertragen werden. Bei einer solchen Ausführungs­ form ist das Halterungsunterteil als nach unten offener Hohlzylinder ausgebildet, der konzentrisch von der Drehachse durchsetzt wird, welche im oberen Bereich des Hohlzylinders drehfest mit der Halterung verbunden ist. Der Antriebsmotor ist innerhalb des von der zylindrischen Man­ telfläche des Halterungsunterteils umschlossenen Raums so­ wie exzentrisch zur Drehachse angeordnet. Seine Abtriebs­ welle oder ein darauf angeordnetes Reibrad geringen Durch­ messers befindet sich in reibschlüssigem Kontakt mit einem an der Drehachse der Halterung drehfest angeordneten Reibrad. Durch geeignete Wahl des Durchmessers der Reibrä­ der kann die gewünschte Drehzahluntersetzung erreicht wer­ den.

Bei einer demgegenüber etwas abgewandelten Ausführungsform wird die Antriebskraft auf die Innenseite des hohlzylindri­ schen Unterteils der Halterung übertragen. Um eine mög­ lichst große Drehzahluntersetzung zu erreichen, muß der Ra­ dius des mit der Halterung drehfest verbundenen Reibele­ ments möglichst groß sein. Denn der Radius der Abtriebs­ welle eines Antriebsmotors darf aus Stabilitätsgründen einen Minimalwert nicht unterschreiten. Andererseits ist aber der maximale Radius des mit der Halterung drehfest verbundenen Reibrads dadurch begrenzt, daß die Drehachse des Antriebsmotors in einem bestimmten Abstand von der in­ neren Mantelseite des hohlzylindrischen Halterungsunter­ teils beabstandet angeordnet sein muß. Dieses Erfordernis ergibt sich aus dem Umstand, daß der Umfang eines Motors bedeutend größer ist als seine Abtriebswelle, und der Motor dennoch vollständig innerhalb des zylindrischen Hohlraums Platz finden muß. Um eine möglichst große Drehzahlunterset­ zung zu erreichen, was im Hinblick auf eine möglichst ge­ naue Vorgabe des Drehwinkels wichtig ist, kann daher die Innenseite des hohlzylindrischen Unterteils der Halterung direkt verwendet werden. Zur Kraftübertragung ist in diesem Fall ein zusätzliches Reibrad erforderlich, das einerseits mit der Abtriebsachse des Antriebsmotors, andererseits mit der hohlzylindrischen Innenwand des Halterungsunterteils in reibschlüssigem Eingriff steht. Der Radius dieses zusätzli­ chen Reibrads hat dabei keinen Einfluß auf die Getriebeun­ tersetzung. Diese ergibt sich vielmehr ausschließlich aus dem Verhältnis des Durchmessers der Antriebswelle des An­ triebsmotors oder eines darauf angeordneten Reibrads zum Durchmesser der Innenseite des Halterungsunterteils.

Neben der vorbeschriebenen Anordnung der Antriebsmechanik innerhalb der Halterung ist es auch möglich, den Antriebs­ motor unterhalb der Nivellierplatte anzuordnen. In diesem Fall ist der Antriebsmotor mit einem über die Unterseite der Nivellierplatte hinaus verlängerten Achsstummel der Drehachse gekoppelt. Eine solche Anordnung wird dadurch er­ möglicht, daß die Nivellierplatte aufgrund der in einem Dreieck angeordneten Stützstifte einen Abstand von mehreren cm zu der darunter befindlichen Grund- oder Stativplatte aufweist. Innerhalb dieses Zwischenraums findet eine zu­ sätzliche Antriebseinheit problemlos Platz.

Eine solche Anordnung bietet den Vorteil, daß der Antriebs­ motor sowie die gesamte Antriebsmechanik innerhalb eines Anbauteils angeordnet werden kann. Gemäß diesem erfinderi­ schen Merkmal wird die gesamte Antriebseinheit in ein Ge­ häuse integriert, welches lösbar an der Unterseite der Ni­ vellierplatte befestigt ist. Bei einer solchen Erfindungs­ ausbildung ist es möglich, die gekapselte Antriebseinheit als optionales Zusatzteil und/oder als nachträglichen Auf­ rüstsatz anzubieten. Um bei der Grundeinheit entsprechende Schnittpunkte zu einem derartigen Nachrüstsatz zu schaffen, ist neben einer Verlängerung der Drehachse über die Unter­ seite der Nivellierplatte hinaus ausschließlich eine Befe­ stigungsmöglichkeit für das Gehäuse der Antriebseinheit vorzusehen. Bei der Grundausstattung kann an den Befesti­ gungspunkten eine Abdeckplatte für den an der Unterseite der Nivellierplatte hervorstehenden Achsstummel befestigt sein.

Es hat sich als günstig erwiesen, daß der Antriebsmotor ein Elektromotor ist. Elektromotoren sind in den vielfälltig­ sten Ausführungsformen und Baugrößen im Handel erhältlich, so daß der passende Antriebsmotor hierbei aus einem sehr weit gefächerten Spektrum ausgewählt werden kann. Darüber hinaus sind Elektromotoren vibrationsarm und völlig umwelt­ freundlich, so daß selbst bei einem Defekt keine das Nivel­ liergerät beschädigende Substanzen austreten können.

Es liegt im Rahmen der Erfindung, daß der Elektromotor von einer oder mehreren Batterien gespeichert wird. Hierdurch ist das erfindungsgemäße Nivelliergerät völlig unabhängig von externen Energieversorgungen und kann daher innerhalb noch nicht elektrifizierter Rohbauten sowie sogar im freien Gelände Verwendung finden.

Eine besonders günstige Erfindungsausbildung ergibt sich dadurch, daß der Elektromotor ein Schrittmotor ist. Mit solchen Motoren lassen sich kleinste Drehwinkel exakt an­ fahren. Bei Verwendung von Schrittmotoren kann darüber hin­ aus durch ständige Beaufschlagung einer bestimmten Spule des Schrittmotors eine Selbsthemmung erreicht werden, die eventuell im Zusammenwirken mit einem drehzahluntersetzten Getriebe zu einer hohen Stabilität der angefahrenen Posi­ tion beiträgt, so daß auch bei plötzlichen Windstößen keine Verdrehung der Wasserwaage zu befürchten ist.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung umfaßt eine Fernsteuerung zur Vorgabe bestimmter Betriebsparameters des Antriebsmotors. Vermittels einer derartigen Fernsteuerung wird die Bedienperson in die Lage versetzt, den Antriebsmo­ tor auch aus größerer Entfernung zu bedienen. Dies hat den Vorteil, daß der Antriebsmotor nicht nach einem vorgegebe­ nen Programm arbeitet, sondern individuell nach den konkre­ ten Anforderungen des Einzelfalls verfahren werden kann.

Die über die Fernsteuerung beeinflußbaren Betriebsparameter des Antriebsmotors können dabei je nach den Anforderungen an die Bedienerfreundlichkeit und dem dazu notwendigen technischen Aufwand unterschiedlich sein. Bei der einfach­ sten Ausführungsform wird der Antriebsmotor über die Fern­ steuerung ausschließlich ein- und ausgeschalten. Eine Dreh­ zahl ist intern fest eingestellt. Auch die Drehrichtung ist konstant und kann beispielsweise über einen Schalter am Ni­ vellierkopf vorgewählt werden, so daß die Bedienperson den Laserstrahl durch kurzzeitiges Einschalten des Antriebsmo­ tors jeweils um ein kurzes Stück weiterdrehen und somit nach und nach entlang einer vorgegebenen Fläche Markierun­ gen anbringen kann.

Bei einer etwas anspruchsvolleren Ausführungsform kann auch die Drehrichtung des Antriebsmotors über die Fernsteuerung vorgegeben werden. Hierdurch ist es möglich, den Projekti­ onslichtfleck relativ genau zu positionieren, da er beim Überschwingen über einen gewünschten Drehwinkel wieder et­ was zurückgefahren werden kann.

Bei einer noch aufwendigeren Ausführungsform kann darüber hinaus die Drehzahl des Antriebsmotors über die Fernsteue­ rung vorgegeben werden. Hierdurch ist es möglich, bei­ spielsweise bei Hausfassaden über Fensterausnehmungen schnell hinweg zu fahren, während an bestimmten Punkten mit Hilfe einer niedrigen Drehzahl eine genaue Positionierung erreicht werden kann. In diesem Zusammenhang ist es bei­ spielsweise denkbar, zwischen einer fest eingestellten, ho­ hen Verfahrdrehzahl und einer ebenfalls fest eingestellten, niedrigen Positionierdrehzahl hin- und herschalten zu kön­ nen.

Die höchste Bedienerfreundlichkeit weist eine Ausführungs­ form auf, bei der der Drehwinkel der Halterung über die Fernsteuerung direkt vorgegeben werden kann. Der angewählte Drehwinkel entspricht hierbei dem Sollwert einer Lagerege­ lung, welchen die Halterung und damit der Laserstrahl selbsttätig anfährt. Zur Erfassung des Istwerts des Dreh­ winkels könnte beispielsweise ein sogenannter Inkremental­ geber verwendet werden, wie er auch bei der Drehzahl­ und/oder Lageregelung größerer Elektromotoren Verwendung findet. Eine einfachere Nachführmöglichkeit besteht darin, die Schritte eines Schrittmotors abzuzählen und hierdurch den aktuellen Drehwinkel zu ermitteln.

Es liegt im Rahmen der Erfindung, daß die Übertragung der Steuersignale über ein die Eingabeeinheit mit dem Nivel­ lierkopf verbindendes Kabel erfolgt. Eine solche Anordnung eignet sich insbesondere für Anwendungsfälle mit kürzerer Reichweite, also beispielsweise bei Handwerkern, welche vornehmlich innerhalb von Räumen tätig sind. Ein spezielles Anwendungsgebiet wäre beispielsweise das Verlegen von Wand­ fliesen in geschlossen Räumen. Diese Ausführungsform ist technisch höchst einfach zu realisieren und daher preisgün­ stig.

Andererseits ist es auch möglich, daß die Übertragung der Steuersignale von der Eingabeeinheit zum Nivellierkopf drahtlos erfolgt. Bei größeren Reichweiten von mehr als etwa 20 m ist das Kabel störend, da es sich an Gegenständen verfangen kann und/oder um im Weg stehende Gegenstände her­ umgeführt werden muß. Darüber hinaus besteht die Gefahr, daß bei unvorsichtigtem Ziehen an dem Kabel das Stativ um­ gerissen und dabei beschädigt wird. Zur Vermeidung dieser nachteiligen Effekte kann eine drahtlose Fernbedienung ein­ gesetzt werden.

Eine besonders günstige Anordnung ergibt sich dadurch, daß die Übertragung der Steuersignale durch Infrarotlicht er­ folgt. Im Gegensatz zum Funk ist die Reichweite einer In­ frarot-Fernsteuerung auf den optischen Nahbereich be­ schränkt. Aus diesem Grund sind keinerlei Störungen durch andere Geräte zu befürchten. Daher können sämtliche Nivel­ liergeräte auf ein- und derselben Infrarot-Wellenlänge ar­ beiten, ohne daß sich auf nahegelegenen Baustellen einge­ setzte Geräte gegenseitig stören würden. Eine Störung der Infrarotübertragung durch den Laserstrahl ist nicht zu be­ fürchten, da dieser mit einer konstanten Frequenz arbeitet, welche im Gegensatz zum Infrarotlicht im sichtbaren Bereich liegt. Wenn die Sendefrequenz der Infrarotfernsteuerung in einem engen, fest vorgegebenen Frequenzbereich liegt, lie­ gen sämtliche durch Modulation mit der Frequenz des Laser­ strahls entstehenden Seitenfrequenzen weit außerhalb des durch den Empfänger selektierten Frequenzbereichs. Schließ­ lich erfordert eine Infrarot-Fernsteuerung aufgrund der sehr begrenzten Reichweite keine Postzulassung, so daß der Betrieb auch auf ausländischen Baustellen möglich ist, ohne auf eine vorherige Zulassung bei der Post angewiesen zu sein.

Schließlich liegt es im Rahmen der Erfindung, daß der In­ frarotempfänger an der Unterseite der Nivellierplatte oder des Anbauteils angeordnet ist. Da die Nivellierplatte nur über die in einem Dreieck angeordneten Stützstifte mit der darunter befindlichen Grund- oder Stativplatte verbunden ist, ist ein optischer Winkel von 360° vorhanden, so daß ein einziger Empfänger ausreicht, um das Sendesignal aus jeder beliebigen Richtung empfangen zu können. Darüber hin­ aus treten in vielen Anwendungsfällen Reflexionen an spie­ gelnden und/oder metallischen Oberflächen auf, die eine Be­ dienung auch um einzelne, im Wege befindliche Gegenstände herum ermöglichen, beispielsweise um einen der Stützstifte.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung auf der Basis der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform sowie anhand der Zeichnungen. Hierbei zeigen:

Fig. 1 ein Nivelliergerät mit einem erfindungsgemäßen Ni­ vellierkopf,

Fig. 2 eine vergrößerte, perspektivische Darstellung des Nivellierkopfs gem. Fig. 1 mitsamt der Stativplatte und einer in die Halterung eingesetzten Laser-Was­ serwaage sowie

Fig. 3 einen Schnitt durch die Fig. 1 entlang der Linie III-III, teilweise abgebrochen.

Fig. 1 zeigt ein Nivelliergerät 1, das zum Festlegen eines konstanten Niveaus innerhalb und außerhalb von Gebäuden verwendet werden kann. Es besteht aus einem Baustativ 2 mit drei in ihrer Länge verstellbaren Füßen 3, an deren unterem Ende je ein Bodendorn 4 angeordnet ist. Die Füße 3 sind im Bereich ihrer oberen Enden 5 ausschwenkbar aneinander ange­ lenkt und tragen eine zur Mittelachse eines Stativs etwa lotrechte Stativplatte 6.

Auf der Stativplatte 6 stützt sich eine Nivellierplatte 7 mit in einem etwa gleichseitigen Dreieck angeordneten Stützstiften 8 ab. Um die Nivellierplatte 7 in eine exakt horizontale Lage einjustieren zu können, sind zwei der drei Stützstifte 8 als kreiszylindrische, mit einem Außengewinde 10 versehene Bolzen ausgeführt, die in entsprechende Aus­ nehmungen 11 der Nivellierplatte 7 eingeschraubt sind. Durch Verdrehung von Stellknöpfen 12, welche endseitig an den mit Außengewinde 10 versehenen Stützstiften angeordnet sind, läßt sich der Abstand zwischen der Nivellierplatte 7 und der darunter befindlichen Stativplatte 6 im Bereich der Stützstifte 8 verändern. Hierdurch ist es möglich, die hö­ henverstellbaren Stützstifte 13 im Verhältnis zu dem unver­ längerbaren Stützstift 14 so einzustellen, daß die Nivel­ lierplatte 7 exakt horizontal ausgerichtet ist. Diese Ju­ stierung wird durch eine Dosenlibelle 15 an der Oberseite 16 der Nivellierplatte 7 erleichtert, welche eine zweidi­ mensional bewegliche Luftblase sowie einen mittigen Ju­ stierkreis enthält.

Auf der Oberseite 16 der Justierplatte 7 ist eine Wasser­ waagenhalterung 17 um eine zur Justierplatte 7 lotrechte Achse 18 in Richtung der Pfeile 19 verdrehbar angeordnet. Die (in Fig. 2 nicht sichtbare) zur Längsachse der zumin­ dest in ihrem unteren Bereich 20 kreiszylindrischen Halte­ rung 17 konzentrische Drehachse ist in zwei in die Nivel­ lierplatte 7 eingelassenen und/oder an deren Stirnseiten 16, 21 befestigten Kugellagern spielfrei aufgenommen.

Im Oberteil 22 der Halterung 17 ist ein Aufnahmeschlitz 23 für eine Laser-Wasserwaage 24 vorgesehen. Die untere Begrenzungsfläche 25 des Schlitzes 23 ist ebenfalls exakt lotrecht zur Rotationsachse 18 orientiert und bildet da­ durch eine Referenzfläche für die Bezugsfläche 26 der La­ ser-Wasserwaage 24. Bei planparallelem Aufliegen der Längs­ seite 26 der Wasserwaage 24 auf der Grundseite 25 des Aufnahmeschlitzes 23 wird somit gleichzeitig mit der Ju­ stierung der Nivellierplatte 7 die Wasserwaage 24 horizon­ tal ausgerichtet. Zur Überprüfung und gegebenenfalls ge­ ringfügigen Korrektur ist in der Laser-Wasserwaage 24 eine zusätzliche Libelle 27 angeordnet. Sobald die Justierplatte 7 gem. Dosenlibelle 15 und Wasserwaage 24 gem. Libelle 27 horizontal justiert sind, wird die Klemmschraube 28 festge­ zogen und die Wasserwaage 24 dadurch in dem Aufnahmeschlitz 23 festgeklemmt.

An einer Stirnseite 29 der Wasserwaage 24 befindet sich eine batteriebetriebene Laserdiode 30, die mit einem Schal­ ter 31 aktiviert werden kann. Der Diodenlaser 30 ist werks­ seitig so eingestellt, daß der Laserstrahl 32 exakt paral­ lel zur Bezugsfläche 26 der Wasserwaage 24 verläuft. Durch Drehung 19 kann die Wasserwaage 24 um 360° verschwenkt wer­ den, wobei der Projektionslichtfleck des Laserstrahl 32 un­ abhängig von der Entfernung der Drehachse 18 immer das selbe Nivau aufweist wie die Laserdiode 30. Hierdurch ist es möglich, ein vorgegebenes Nivau auf Hauswände oder der gleichen zu projizieren und hierdurch Referenzlinien bei­ spielsweise zum lotrechten Verlegen von Wandfliesen an zu­ bringen.

Um einen bestimmten Drehwinkel 19 auch bei widrigen Umge­ bungsverhältnissen z. B. starker Zugluft konstant halten zu können, ist eine Feststellschraube 33 vorgesehen, die in eine zur Rotationsachse 18 parallele Gewindebohrung in der Halterung 17 eingeschraubt ist und im festgeklemmten Zu­ stand gegen die Oberseite 16 der Nivellierplatte 7 drückt, so daß ein eingestellter Drehwinkel 19 durch Reibschluß fi­ xiert ist.

An der Unterseite 21 der Nivellierplatte 7 befindet sich eine Antriebseinheit 34 zur Veränderung des Drehwinkels 19 von Halterung 17 und Wasserwaage 24. Die Antriebseinheit 34 ist in ein kreiszylindrisches Gehäuse 35 eingebaut, welches etwa den Durchmesser des unteren Bereichs 20 der Halterung 17 aufweist und dessen Höhe deutlich kleiner ist als die Länge des unverlängerbaren Stützstifts 14, so daß das Ge­ häuse 35 auch bei größeren Neigungswinkeln zwischen Nivel­ lierplatte 7 und Stativplatte 6 nicht auf letzterer auf­ sitzt.

Fig. 3 zeigt eine Draufsicht auf die Unterseite 21 der ab­ gebrochenen Nivellierplatte 7 bei entfernter Abdeckhaube 35 der Antriebseinheit 34. Man erkennt die über die Unterseite 21 der Nivellierplatte 7 hinaus verlängerte Drehachse 36 der Halterung 17, die in zwei nicht dargestellten Radialla­ gern in der Nivellierplatte 7 spielfrei geführt ist. Kon­ zentrisch auf diesem Achsstummel der Drehachse 36 ist ein Reibrad 37 angeordnet, dessen Mantelfläche 38 von einem Reibbelag 39 mit hohem Reibungskoeffizienten umgeben ist.

Exzentrisch zur Symmetrieachse 18 der Halterung 17 ist ein Elektromotor 40 angeordnet, dessen Abtriebswelle 41 paral­ lel zur Drehachse 36 ausgerichtet ist. Der Stator 42 des Elektromotors 40 ist an der Unterseite 21 der Nivellier­ platte 7 unverrückbar festgelegt. Auf der Abtriebswelle 41 des Antriebsmotors 40 ist ein Reibrad 43 konzentrisch sowie drehfest aufgeschoben, dessen Mantelfläche 44 von einem Reibbelag 45 mit hohem Reibungskoeffizienten umschlossen wird.

Die Summe der Radien der beiden Reibräder 37, 43 ist gleich oder geringfügig größer als die Exzentrizität der Abtriebs­ welle 41 bezüglich der Rotationsachse 18 der Halterung 17, so daß die beiden Reibbeläge 39, 45 unter leichtem Druck aneinander anliegen. Wird der Antriebsmotor 40 in Bewegung gesetzt, überträgt sich dessen Drehbewegung 46 auf das Reibrad 37 und führt schließlich zu einer Verdrehung 19 der Drehachse 36 und der damit verbundenen Halterung 17 und Wasserwaage 24.

Der Antriebsmotor 40 ist ein mit Gleichstrom betriebener Elektromotor, der von einer oder mehreren, innerhalb des Gehäuses 35 untergebrachter Batterien gespeist wird. Seine Leistung liegt etwa bei 10 Watt, die Nenndrehzahl etwa bei 2000 U/min. Durch Veränderung des Verhältnisses des Radius 47 des Reibrads 37 zum Radius 48 des Reibrads 43 kann eine unterschiedliche Übersetzung zwischen der Drehbewegung 46 des Antriebsmotors 40 und der Verdrehung 19 konstruktiv vorgegeben werden.

Es hat sich als günstig erwiesen, eine Drehzahluntersetzung vorzunehmen, um einerseits die relativ hohe Nenndrehzahl im Handel erhältlicher Gleichstrommotoren 40 zu reduzieren und darüber hinaus das Drehmoment aufzusetzen. In der Praxis günstige Verhältnisse des Radius 48 zum Radius 47 liegen etwa zwischen 1 : 10 und 1 : 50. In besonders extremen Fällen kann das Reibrad 43 vollständig weggelassen und der Reibbe­ lag 45 direkt auf der Abtriebswelle 41 des Antriebsmotors 40 angeordnet sein.

Die Antriebseinheit 34 wird vermittels einer Fernbedienung 49 von einer Bedienperson gesteuert, um die Verdrehung 19 des Laserstrahls 32 definiert verstellen zu können. Die Fernbedienung 49 weist eine Infrarotsendediode zum Außen­ den von durch das Steuersignal moduliertem Infrarotlicht 50 auf. An dem Gehäuse 35 befindet sich eine Infra­ rotempfangsdiode, welche das Modulationssignal des Infra­ rotlichts 50 in ein dazu etwa proportionales, elektrisches Signal umsetzt, welches sodann von einer ebenfalls in dem Gehäuse 35 eingebauten Elektronikbaugruppe in Steuersignale für den Antriebsmotor 40 umgewandelt wird. Die Übertragung des Steuersignals mittels Infrarotlicht ist für diesen Anwendungsfall besonders geeignet, weil die Bedienperson sich fast immer im Bereich des Projektionslichtflecks des Laserstrahls 32 befindet, um dort Markierungen anzubringen. Aus diesem Grund ist immer gewährleistet, daß zwischen der Fernbediehnung 49 und dem Nivelliergerät 1 eine Sichtverbind­ dung besteht. Auch die Reichweiten des von einer Laserdiode 30 ausgesandten Laserstrahls 32 sowie des von einer Infra­ rotdiode ausgesandten Infrarotlichts 50 liegen in der sel­ ben Größenordnung, so daß ein einwandfreies Funktionieren der Fernbedienung 49 gewährleistet ist. Um einen Empfangs­ winkel von etwa 360° zu ermöglichen, kann die Infrarotempfangsdiode an der Unterseite 51 des Gehäuses 35 der Antriebseinheit 34 geringfügig hervorstehend angeordnet sein.

Die Fernbedienung 49 weist Tasten, Schalter und/oder Poten­ tiometer zur Eingabe bestimmter Betriebsparameter für den Antriebsmotor 40 auf. Änderungen in der Stellung dieser Eingabeelemente der Fernbedienung 49 werden von einer inte­ grierten Elektronikbaugruppe kodiert. Das Ausgangssignal dieser Elektronikbaugruppe steuert die Infrarotsendediode an. In der Antriebseinheit 34 ist der Infrarotempfangsdiode eine Auswerteschaltung nachgeordnet, welche über Leistungs­ transistoren und/oder Relais die Versorgungsspannung des Antriebsmotors 40 kontrolliert.

An der Fernbedienung 49 befindet sich ein Taster "Drehung nach rechts", ein Taster "Drehung nach links" sowie ein Wahlschalter "hohe Drehzahl/niedrige Drehzahl". Mit Hilfe dieser Eingabelemente ist die Bedienperson in der Lage, den Laserstrahl mit Hilfe der hohen Drehzahl in beiden Dreh­ richtungen grob vorzugeben und sodann mit der niedrigen Drehzahl genau einzujustieren.

Claims (22)

1. Drehbarer Nivellierkopf (7, 17), insbesondere für die exakt horizontale Ausrichtung einer Laser-Wasserwaage (24), mit einer Nivellierplattenelement (7), die mittels in einem Dreieck angeordneter, zumindest teilweise höhenverstellbarer Stützstifte (8) auf dem Untergrund, einer Grund- und/oder Stativplatte (6) exakt horizontal justierbar ist, sowie mit einem Halterungselement (17) für eine Laser-Wasserwaage (24) od. dgl., die auf der Oberseite (16) des Nivellierplattenelements (7) um eine zu dieser lotrechte Achse (18) drehbar angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Nivellierplattenelement (7) oder dem Halterungselement (17) der Stator (42) eines Antriebsmotors (40) verbunden ist, dessen Rotor (41) mit dem jeweils anderen Element (17, 7) des Nivellierkopfs gekoppelt ist.

2. Nivellierkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtriebswelle (41) des Antriebsmotors (40) parallel zur Drehachse (36) der Halterung (17) ausge­ richtet ist.

3. Nivellierkopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor des Antriebsmotors die Drehachse der Halterung umgibt und/oder mit dieser einstückig ausge­ bildet ist.

4. Nivellierkopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor (40) durch ein drehzahlreduzie­ rendes Getriebe (34) mit der Halterung (17) gekoppelt ist.

5. Nivellierkopf nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraft des Antriebsmotors (40) durch ein oder mehrere Reibräder (37, 43) auf die Halterung (17) übertragen wird.

6. Nivellierkopf nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Antriebsmotor (40) oberhalb der Nivellierplatte (7) sowie innerhalb des etwa zylindri­ schen Unterteils (20) der Halterung (17) angeordnet ist.

7. Nivellierkopf nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebskraft auf ein die Drehachse der Halte­ rung umgebendes Reibrad übertragen wird.

8. Nivellierkopf nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebskraft auf die Innenseite des hohlzy­ lindrischen Unterteils (20) der Halterung (17) über­ tragen wird.

9. Nivellierkopf nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Antriebsmotor (40) unterhalb der Nivellierplatte (7) angeordnet ist.

10. Nivellierkopf nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor (40) innerhalb eines Anbauteils (35) angeordnet ist.

11. Nivellierkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor (40) ein Elektromotor ist.

12. Nivellierkopf nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich­ net, daß der Elektromotor von einer oder mehreren Bat­ terien gespeist wird.

13. Nivellierkopf nach Anspruch 11 oder 12, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Elektromotor ein Schrittmotor ist.

14. Nivellierkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Fernsteuerung (49) zur Vor­ gabe bestimmter Betriebsparameter des Antriebsmotors (40).

15. Nivellierkopf nach Anspruch 14, dadurch gekennzeich­ net, daß der Antriebsmotor (40) über die Fernsteuerung (49) ein- und ausgeschalten werden kann.

16. Nivellierkopf nach einem der Ansprüche 14 oder 15, da­ durch gekennzeichnet, daß die Drehrichtung (46) des Antriebsmotors (40) über die Fernsteuerung (49) vorge­ geben werden kann.

17. Nivellierkopf nach einem der Ansprüche 14 bis 16, da­ durch gekennzeichnet, daß die Drehzahl des Antriebs­ motors (40) über die Fernsteuerung (49) vorgegeben werden kann.

18. Nivellierkopf nach einem der Ansprüche 14 bis 17, da­ durch gekennzeichnet, daß der Drehwinkel (19) der Halterung (17) über die Fernsteuerung (49) vorgegeben werden kann.

19. Nivellierkopf nach einem der Ansprüche 14 bis 18, da­ durch gekennzeichnet, daß die Übertragung der Steuer­ signale über ein die Eingabeeinheit mit dem Nivellier­ kopf verbindendes Kabel erfolgt.

20. Nivellierkopf nach einem der Ansprüche 14 bis 18, da­ durch gekennzeichnet, daß die Übertragung der Steuer­ signale von der Eingabeeinheit (49) zum Nivellierkopf drahtlos erfolgt.

21. Nivellierkopf nach Anspruch 20, dadurch gekennzeich­ net, daß die Übertragung der Steuersignale durch In­ frarotlicht (50) erfolgt.

22. Nivellierkopf nach Anspruch. 21, dadurch gekennzeich­ net, daß der Infrarotempfänger an der Unterseite (21; 51) der Nivellierplatte (7) oder des Anbauteils (35) angeordnet ist.