Brevet FR2609797A1 — publié le 19880722

NIVEAU A FAISCEAU LASER La présente invention concerne un niveau à faisceau laser comportant des moyens pour produire un faisceau laser et des moyens tournants de réflexion grâce auxquels -le faisceau laser, qui arrive verticalement, peut être dévié suivant I'horizontale et peut pivoter dans un plan horizontal, étant précisé qu'il existe des moyens pour maintenir de luimême horizontal le plan du laser et que ce plan du laser peut s'incliner selon deux axes. Les niveaux à faisceau laser du type mentionné ci-dessus servent à définir un plan horizontal ou un plan incliné d'un certain pourcentage désiré dans au moins une direction. Le faisceau laser, qui, généralement, sort invisible de l'appareil, y est entraîné par une tête tournante dans une rotation horizontale..A un endroit quel- conque autour du niveau, le faisceau laser tournant peut être capté par un récepteur et être rendu visible. Un tel niveau à faisceau la- ser permet d'exécuter un grand nombre de travaux de mesure et de con- trôle de tyvpe différents. Le type d'appareil revendiqué ici, dans le- quel le plan du laser peut s'incliner selon deux axes, trouve avant tout son emploi en travaux publics ainsi que par exemple pour le ni- vellement de grandes surfaces agricoles. Du fait que le plan de réfé- rence fourni par le laser peut s'incliner à volonté suivant deux axes, c'est-à-dire suivant une inclinaison transversale ou suivant une in- clinaison longitudinale, on peut amener une surface du sol, qu'il s'agisse d'un emplacement de parc de voitures, d'un terrain de football ou d'un terrain agricole, par exemple pour garantir le drainage, se- lon une inclinaison transversale et longitudinale prédéterminée. On peut alors procéder soit à un travail de contrôle à l'aide du récep- teur de faisceau laser fixé sur une mire soit, encore mieux, commander le travail de nivellement au moyen d'un récepteur directement mon- té sur la niveleuse. Dans le cas des niveaux à faisceau laser inclinables antérieurs, l'inclinaison du plan de référence du laser se fait généralement au moyen d'une pièce intermédiaire entre le sta- tif et l'appareil. C'est tout l'appareil qui s 'incline, étant préci- 2 2609797 sé que l'inclinaison ne peut se faire que dans une direction. Pour pouvoir alors mesurer également l'inclinaison transversale, on tourne l'appareil de 90 sur la pièce intermédiaire. Lors de cette rotation, l'appareil exécute un mouvement pendulaire, la position la plus basse du mouvement pendulaire se situant au milieu, c'est-à-dire à 45 . Mais alors si l'inclinaison transversale doit avoir une autre valeur que l'inclinaison longitudinale, il faut régler sur l'appareil une troi- sième inclinaison, qui correspond à la position la plus basse du mou- vement pendulaire mentionné. Suivant la valeur souhaitée pour l'inclinaison transversale et l'inclinaison longitudinale, cette troisième valeur ne va plus se trouver au centre de l'angle de , mais plus près soit de l'une soit de l'autre extrémité. Pour ob- tenir l'inclinaison transversale et l'inclinaison longitudinale res- pectivement désirées, il faut, à l'aide d'un tableau, calculer selon quelle position angulaire il faut régler la troisième valeur d'incli- naison auxiliaire. Naturellement ceci est assez incommode. L'invention a pour but de créer un niveau à faisceau laser avec lequel on puisse régler sans problème une inclinaison transver- sale et une inclinaison longitudinale et avec lequel, lorsque l'on règle l'une des inclinaisons, l'autre n'est pas influencée. Selon l'invention, on atteint ce but par le fait que, pour incliner le plan du laser dans un plan défini par deux axes perpen- diculaires l'un à l'autre, il existe, au point d'intersection de ces deux axes, une articulation qui est essentiellement constituée d'une pièce extérieure qui est disposée horizontalement et autour du pre- mier axe, qui est ouverte au moins en haut et dans laquelle est mon- tée une pièce médiane qui peut tourner autour du second axe, étant précisé que la pièce extérieure a sa portée soit sur le plateau, qui se maintient de lui-même horizontal, soit sur l'axe de rotation du faisceau laser et qu'inversement la pièce médiane est liée soit à l'axe de rotation du faisceau laser soit au plateau de référence qui se maintient de lui-même horizontal. On va décrire ci-dessous, à l'aide de quatre figures, un exemple d'exécution du niveau à faisceau laser conforme à l'invention. La figure 1 représente une coupe longitudinale de l'appareil. 3 2609797 La figure 2 représente une coupe selon la ligne I-I de la figure 1, La figure 3 représente schématiquement une coupe longitudi- nale partielle par l'articulation. La figure 4 représente schématiquement une coupe transver- sale partielle par l'articulation. Dans un bottier de forme cylindrique 1,sont logés les com- posants fonctionnels essentiels. Dans la partie inférieure 2 du boter, se trouvent des batteries électriques constituant l'alimentation en conurar de l'appareil. Dans le couvercle 4 de la partie supérieure 3 du bce- tier, une pièce tubulaire 6 passe verticalement à travers un trou disposé dans l'axe. Cette pièce tubulaire 6, c'est-à-dire l'axe de ro- tation du laser, est suspendue au couvercle 4 par un joint universel à la cardan, de sorte que la pièce tubulaire 6 peut pivoter en croix à son extrémité. La source lumineuse,qui produit le faisceau laser, est logée dans la partie inférieure de la pièce tubulaire 6. Sous l'extrémité de la pièce tubulaire 6,se trouve un plateau horizontal 7 qui lui est fixé indirectement. Sur ce plateau 7,sont disposés deux axes 8 et 9 perpendiculaires l'un à l'autre. Au point d'intersection de ces deux axes, est prévue une articulation 10 qui est essentielle- ment constituée d'une pièce extérieure 15, de forme tubulaire, dispo- sée horizontalement et autour du premier axe 8. Cette pièce extérieure est ouverte au moins en haut et c'est en elle qu'est portée une pièce médiane 16 qui peut tourner autour du second axe 9. La pièce ex- térieure 15 a sa portée sur le plateau 7, qui se maintient de lui- même horizontal, et la pièce médiane 16 est liée à l'axe de rotation du laser ou à la pièce tubulaire 6. L'axe 9 a sa portée sur la pièce extérieure 15 au moyen de deux roulements à billes à bride. Sur les extrémités 12, opposées à l'articulation 10, des deux axes 8 et 9, sont prévus des moyens pour modifier l'inclinaison de ces axes par rapport au plan du plateau 7. Avantageusement, ces moyens sont constitués chacun d'une tige filetée 13 qui a sa portée dans le plateau 7 et sur laquelle porte, avec possi- bilité de déplacement vertical, l'extrémité 12 de l'axe. Les deux axes 8 et 9 sont maintenus dans leur pièce d'extrémité respective 12 avec 4 2609797 possibilité de tourner librement et de coulisser dans la direction longitudinale. Pour fonctionner correctement, l'axe de pivotement de la pièce extérieure 15 de l'articulation devrait être identique à l'axe de pivotement de la couronne extérieure mobile 5 de la suspension à la cardan de l'axe de rotation du laser ou de la pièce tubulaire 6. La pièce médiane 16 de l'articulation 10 est liée à la pièce tubulaire 6,au moyen d'une broche 14 et de la pièce intermé- diaire 11, étant précisé que la broche 14 porte, par des roulements à billes, dans la pièce médiane 16 de l'articulation et que, de ce fait, la pièce médiane 16 de l'articulation peut tourner, d'un angle limité,autour de la broche, grace au fait que les trous 20 qui sont prévus dans la pièce médiane 16 de l'articulation et par lesquels le second axe 9 passe à travers la pièce médiane 16 de l'articulation et à travers la broche 14, sont d'un diamètre supérieur au diamètre de l'axe 9 et qu'ainsi le premier axe 8, fixé à la pièce médiane 16 de l'articulation, peut pivoter, d'un angle limité, par rapport au second axe 9 et que, de ce fait, le décalage de la position de ces deux axes 8, 9 qui apparaît lors du réglage de l'inclinaison des deux axes 8, 9 est repris l'un par rapport à l'autre. La pièce extérieure 15 de l'ar- ticulation 10 est montée sur roulements à billes et fixée à des gous- sets verticaux 17 se dressant sur le plateau 7. Sur le plateau 7, deux niveaux à bulle 18 et 19 sont dispo- sés à angle droit l'un par rapport à l'autre. Ces niveaux à bulle sont remplis d'un liquide conducteur du courant électrique. Dans cha- que niveau à bulle 18 et 19,se trouvent des points de contact électri- que desservant deux circuits électriques. Le courant qui passe dans les circuits électriques de chaque niveau fait tourner en avant et en arrière, pour chaque niveau, un moteur électrique 20 ou 21. Ces deux moteurs électriques 20 et 21 sont fixés à la face inférieure du couvercle 4 de la partie supérieure 3 du bottier. Les moteurs électri- ques 20 et 21 présentent chacun un arbre excentrique, ces arbres ve- nant en contact avec la surface périphérique de la pièce tubulaire 6. Le plateau 7 doit toujours rester horizontal. Si le plateau 7 s'écarte de l'horizontale, alom le courant électrique qui passe par 2609797 les deux niveaux 18 et 19 et par les moteurs électriques 20 et 21 fait en sorte que le plateau 7 soit à nouveau ramené à l'horizontale. Dans l'extrémité supérieure de la pièce tubulaire 6, touril- lonne une autre pièce tubulaire qui porte,à son extrémité libre,une tête 22 avec une fenêtre 23 pour la sortie du faisceau laser. Dans la tête 22,se trouve un prisme pentagonal pour dévier selon l'horizon- tale le faisceau laser qui arrive verticalement de bas en haut. L'au- tre pièce tubulaire, avec la tête 22, peut être entraînée en rotation continue! au moyen d'un troisième moteur électrique 24 et par l'inter- médiaire d'une courroie caoutchouc sans fin. Un récepteur rend visi- ble le faisceau laser qui sort, invisible, de la fenêtre 23 en direc- tion horizontale. Pour incliner le plan du laser, on fait tourner, indépenda- ment l'une de l'autre, les deux tiges filetées 13, les axes 8 et 9 se déplaçant alors vers le bas ou vers le haut, par leurs extrémités 12, de la valeur correspondant à la rotation. La rotation des tiges file- tées 13 peut s'y faire au moyen de, respectivement, un moteur électri- que qui n'est pas représenté ici et que l'on commande au moyen d'un clavier sur le boitier 1. On peut alors entrer séparément pour chacun des deux axes 8 et 9 la valeur d'inclinaison désirée, généralement en- tre O et 10%. L'inclinaison des axes 8 et 9 se transmet alors aussi au plateau 7. Mais, du fait de son maintien automatique, décrit ci- dessus, en position horizontale, le plateau 7 revient toujours en po- sition horizontale. Finalement, l'inclinaison désirée est donc trans- mise, par l'intermédiaire de l'axe de rotation 6 du laser, au plan de référence fourni par le laser tournant. On peut alors prendre réfé- rence sur ce plan du laser, aligné par exemple sur une pente longitu- dinale de 5% et sur une pente transversale de 3%,' et comparer la surface du sol à travailler ou à contr6ler à ce plan. La construction décrite de l'articulation garantit que, lors du réglage de l'un des axes d'inclinaison, l'autre axe d'incli- naison reste non influencé et stable dans son inclinaison et sa direc- tion. Du fait que les différents composants sont toujours liés les uns aux autres de par la force, les vibrations lors du transport de l'ap- pareil ne peuvent conduire ni a une modification des valeurs introduites 6 2609797 ni à un dommage ou une usure des composants. Du fait que l'articula- tion 10 est disposée latéralement à côté de l'axe de rotation du la- ser, la source lumineuse du laser est facilement accessible et peut être changée sans problème. 7 2609797 REVENDICATIONS 1. Nivcau à faisceau laser comportant des moyens pour pro- duire un faisceau laser et des moyens-tournants de réflexion grâce a.:- quels le faisceau laser, qui arrive verticalement, peut gtre dévié suivant l'horizontale et peut pivoter dans un plan horizontal, étant précisé qu'il existe des moyens pour maintenir de lui-même horizon- tal le plan du laser et étant précisé que ce plan du laser peut s'in- cliner selon deux axes, caractérisé en ce que, pour incliner le plan du laser dans un plan défini par deux-axes (8, 9) perpendiculaires l'un à l'autre, il existe,au point d'intersection de ces deux axes, une articulation (10) qui est essentiellement constituée d'une pièce extérieure (15) qui est disposée horizontalement et autour du premier axe (8), qui est ouverte au moins en haut et dans laquelle est mzn- tée une pièce médiane (16) qui peut tourner autour du second axe (9), étant précisé que la pièce extérieure (15) a sa portée soit sur le plateau (7), qui se maintient de lui-même horizontal, soit sur l'axe de rotation (6) du faisceau laser et qu'inversement la pièce médiane (16) est liée soil à l'axe de rotation (6) du faisceau laser scit au plateau de référence (7) qui se maintient de lui-même horizontal. 2. Niveau à faisceau laser selon la revendication 1, carac- térisé en ce que la pièce médiane (16) de l'articulation est liée-à l'axe de rotation (6) du faisceau laser au moyen d'une broche (14) et d'une pièce intermédiaire (11), étant précisé que la broche (14) porte, par des roulements à billes, dans la pièce médiane (16) de l'articulation et que, de ce fait,la pièce mdiane(16)de l'articulation peut tourner, d'un angle limité, autour de la broche (14), par le fait que les trous (20),qui sont prévus dans la pièce médiane (16) de l'articulation et par lesquels le second axe (9) passe à travers la pièce médiane (16) de l'articulation et à travers la broche (14), sont d'un diamètre supérieur au diamètre de l'axe (9) et qu'ainsi le pre- mier axe (8), fixé à la pièce médiane (16) de l'articulation, peut pivoter, d'un angle limité, par rapport au second axe (9) et que, de ce fait, le décalage de la position de ces deux axes (8, 9),qui appa- rait lors du réglage de l'inclinaison des deux axes (8, 9),est repris l'un par raprort-à l'autre. 8 2609797 3. Niveau à faisceau laser selon la revendication 1, carac- térisé en ce qu'aux extrémités, opposées à l'articulation (10), des deux axes (8, 9), existent des moyens pour modifier l'incl!naison de ces axes par rapport au plan du plateau (7). 4. Niveau à faisceau laser selon la revendication 3, carac- térisé en ce que ces moyens sont constitués chacun d' une tige filetée (13) qui a sa portée sur le plateau (7) et sur laquelle porte, avec possibilité de déplacement vertical, l'extrémité (12) de l'axe. 5. Niveau à faisceau laser selon la revendication 1, carac- térisé en ce que l'axe de rotation (6) du faisceau laser est suspen- du au bottier du niveau par un joint universel à la cardan. 6. Niveau à faisceau laser selon la revendication 5, carac- térisé en ce que l'axe de pivotement de la pièce extérieure (15) de l'articulation est identique à l'axe de pivotement de la couronne mo- bile extérieure du joint à la cardan. 7. Niveau à faisceau laser selon la revendication 1, carac- térisé en ce que la pièce extérieure (15) de l'articulation est fixée, par roulements à billes, à des goussets verticaux (17) fixés au pla- teau de référence (7).