CH449278A - Vorrichtung zur Vermeidung des Klebens oder Haftens eines Pendels an den seinen Ausschlag begrenzenden Anschlägen - Google Patents

Description

  
 



  Vorrichtung zur Vermeidung des Klebens oder Haftens eines Pendels an den seinen Ausschlag begrenzenden Anschlägen
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Vermeidung des Klebens oder Haftens eines Pendels an den seinen Ausschlag   begrenzenden    Anschlägen.



   Pendel sind im Messgerätebau vor allem als Bestandteile von geodätischen Instrumenten bekanntgeworden. Sie dienen dort dazu, die fehlerhafte Horizontierung von Bauteilen oder ganzen Instrumenten zu messen oder aber zu kompensieren. Im ersten Falle haben sie denselben Zweck wie Libellen und werden im allgemeinen Neigungsmesser genannt, während sie im zweiten Falle durch geeignete Steuerung optischer oder mechanischer Bauteile den Einfluss einer   fehler    haften Horizontierung eliminieren sollen und gewöhnlich Kompensatoren genannt werden.



   Allen diesen Konstruktionen ist gemeinsam, dass das Pendel nur in einem begrenzten Bereich frei schwingen kann. Dies bedeutet aber kein messtechnischer Nachteil. Geräte, wie Theodolite oder Nivelliere, bei welchen solche Pendel Verwendung finden, werden ohnehin beim Bereitstellen vorhorizontiert. Mit den Pendeln sind deshalb nur Neigungen gegen die Horizontale von wenigen Bogenminuten zu messen oder zu kompensieren. Bei praktisch ausgeführten Konstruktionen liegt   deshalb der Arbeitsbereich fast durchwegs    zwischen   +    10 und + 20 Bogenminuten.



   Aber zugleich mit der Einschränkung des Arbeitsbereiches des Pendels kann eine Steigerung der Messgenauigkeit erreicht werden. Die Pendelaufhängungen bestehen in der Regel aus federelastischen Elementen.



  Bekanntlich ist die Auslenkung einer Feder kein streng   reversibler Vorgang.    Je nach Grösse und Richtung der vorangegangenen Auslenkung nimmt die Feder eine andere Ruhelage ein. Der Grund ist in der jedem Federmaterial eigenen Hysterese zu suchen.



   Die Einschränkung des Arbeitsbereiches eines Pendels durch Anschläge kann nun aber nachteilige Folgen haben. Es kann vorkommen, dass das Pendel beim praktischen Gebrauch dazu neigt, an diesen Anschlägen kleben zu bleiben, anstatt in seine Ruhelage einzuschwingen. Dieser Haft- oder Klebeeffekt hat mannigfaltige Ursachen. Mangelnde Sauberkeit der Anschläge, absorbierte Feuchtigkeit, elektrostatische Aufladungen sind nur als Beispiele zu nennen. Da die Rückstellkräfte der Pendel - des kleinen Arbeitsbereiches   wegen - ausserordentlich    klein sind, genügen schon sehr kleine Haftkräfte, um ein Kleben zu erzeugen.



   Bisher begnügte man sich damit, etwa durch leichtes Klopfen an das Stativ oder das Instrument, das Pendel im Falle des Klebens vom Anschlag loszubekommen.



  Es sind auch Konstruktionen bekanntgeworden, bei denen ein optischer Strahlengang, der ein pendelndes Element enthält, abgeblendet wird, wenn das Pendel am Anschlag liegt. Hier wird das Kleben aber nur angezeigt und nicht vermieden.



   Die Erfindung ermöglicht die Beseitigung des Klebens oder Haftens des Pendels an seinen Anschlägen überhaupt. Dies wird dadurch erreicht, dass Mittel vorgesehen sind, mit deren Hilfe vor dem jeweiligen mit einer Messung verbundenen Einschwingen des Pendels in seine Ruhelage das Pendel gegen den einen, der seinen Ausschlag begrenzenden Anschläge gedrückt werden kann, und dass bei Entfernung der diesen Druck erzeugenden Wirkung von diesem Anschlag her ein Impuls auf das Pendel wirkt, der das Pendel von diesem Anschlag trennt, und somit die zwischen Anschlag   und pevndel    vorhandenen Klebe oder Haftkräfte unwirksam macht, wodurch erreicht werden kann, dass das Pendel unabhängig vom Vorhandensein und der Grösse solcher Haftkräfte in seine jeweilige Ruhelage einschwingen kann.



   Im nachfolgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es stellen dar:
Fig. 1 ein Pendel als Bestandteil eines Nivellierinstrumentes,
Fig. 2 ein Pendel, das an seinem Anschlag klebt,
Fig. 3 eine erfindungsgemässe Vorrichtung,  
Fig. 4 den Einschwingvorgang eines aperiodisch gedämpften Pendels,
Fig. 5 den Einschwingvorgang eines aperiodisch gedämpften Pendels, das mit der erfindungsgemässen Vorrichtung ausgerüstet ist.



   Fig. 1 zeigt z. B. ein Pendel als Bestandteil eines Nivellierinstrumentes. Der Strahlengang des Beobachtungsfernrohres wird in an sich bekannter Weise über den pendelnden Spiegel 1 geführt. Das schwingende System ist im Beispiel als   HolweckLejay-Pendel    ausgeführt. Es ist durch die Blattfeder 2 mit dem Instrumentengehäuse verbunden. Sein Arbeitsbereich ist durch den Stift 3 und die Anschläge 4 und 5 definiert. Mit der Libelle 6 und den Fussschrauben 7 wird das Instrument vorhorizontiert.



   In Fig. 2 ist ein Pendel dargestellt, bei dem der Stift 3 am Anschlag 5 klebt. Die Klebekraft K überwiegt hierbei das Richtmoment R, das von der Blattfeder 2 ausgeübt wird, so dass das Pendel daran gehindert wird, in seine Ruhelage einzuschwingen.



   Fig. 3 zeigt hingegen die erfindungsgemässe Vorrichtung zur Vermeidung des Klebens oder Haftens.



  Analog Fig. 2 ist hier angenommen, dass das Pendel am Anschlag 9 klebt. Betätigt man nun den Knopf 11 durch Verschiebung in axialer Richtung, so kommt die flexible Feder 10 in Kontakt mit dem Pendel. Durch die ausgeübte Kraft wird das Pendel zuerst vom Anschlag 9 losgerissen und sodann gegen den Anschlag 8 gedrückt. Der Anschlag 8 ist nachgiebig   ausgeführt.   



  Dies wird zum Beispiel erreicht durch eine schwache Blattfeder 13, die bei Druck auf den Anschlag 8 um ein entsprechendes Mass nachgibt. Selbstverständlich sind auch andere Ausführungen für den nachgiebigen Anschlag möglich. So ist z. B. daran gedacht worden, eine eingespannte Saite als Anschlag zu benützen.



   Nimmt man nun den Druck auf den Knopf 11 weg, so drückt die kräftige Feder 12 diesen sehr schnell in seine Ausgangslage zurück. Damit verschwindet auch die von der Feder 10 auf das Pendel ausgeübte Kraft.



  Die wegen der vorhergehenden Auslenkung der Feder 13 vom Anschlag 8 her auf das Pendel ausgeübte Kraft gibt nun einen Impuls an das Pendel ab. Dieser Impuls bewirkt, dass das Pendel in jedem Falle, auch bei Vorhandensein eines Klebe- oder Hafteffektes, vom Anschlag 8 weggetrieben wird und in seine Ruhelage einschwingt. Die Dämpfeinrichtung 14 sorgt für eine dem Verwendungszweck des Pendels angepasste Einschwingcharakteristik und verhindert insbesonders, dass das Pendel beim Einschwingen wieder in Kontakt mit dem Anschlag 9 kommt.



   Die geschilderte Wirkung wird ebenso erzielt wenn das Pendel am Anschlag 8 klebt oder haftet.



   Es ist Sache der   ritchtigon    Abstimmung der Federn 10, 12 und 13, den wegtreibenden Impuls so zu   wäh-    len, dass das Kleben unter allen denkbaren Umständen vermieden wird.



   Der Knopf 11 ist in Fig. 3 so dargestellt, dass seine Bedienung manuell vorgenommen wird.   Selbstverständ-    lich sind auch andere Arten der Bedienung möglich.



  So kann es z. B. zweckmässig sein, ein elektrisches Relais hierfür vorzusehen, wenn das Gerät, welches das Pendel enthält, an einem unzugänglichen Ort eingesetzt werden soll. Dies kann z. B. bei Neigungsmessern der Fall sein.



   Die Verwendung der erfindungsgemässen Vorrichtung ist in Zusammenwirkung mit allen Pendelkonstruktionen möglich.



   Betätigt man vor jeder Messung den Knopf 11, so wird immer ein Kleben oder Haften des Pendels an seinen Anschlägen vermieden. Zugleich wird erreicht, dass die Einschwingrichtung des Pendels immer die gleiche ist, wodurch der Einfluss der in der Lagerung des Pendels auftretenden coulombschen Reibung bzw. der bei federelastischen Lagerungselementen vorhandenen Hysterese unterdrückt wird, was zur Folge hat, dass sich die Einstellgenauigkeit des Pendels und damit die Messgenauigkeit des Gerätes, dessen Bestandteil das Pendel ist, erhöht.



   In Fig. 4 ist gezeigt, wie   dlrr    Einschwingvorgang eines aperiodisch gedämpften Pendels verläuft. al und   a2    sind hierbei die durch Anschläge begrenzten Ausschläge des Pendels, bezogen auf die Symmetrielage. Es ist bekannt, dass die Ruhelage, die das Pendel einnimmt, von der vorausgegangenen Auslenkung abhängt. Dies ist bei Spitzen- oder Schneidenlagerungen durch die coulombsche Reibung, bei Federlagerungen durch die Hysterese des Federmaterials begründet.



   Der Auslenkung al ist also die Ruhelage   a'l,    der Auslenkung a2 die Ruhelage   a'    zugeordnet. Die Differenz   a'r-a';    entspricht dem Einfluss der coulombschen Reibung bzw. der Hysterese.



   Wird nun das Pendel durch die erfindungsgemässe Vorrichtung vor jeder Messung an den Anschlag   X    gedrückt, so schwingt es immer von derselben Richtung her ein.



   Dies ist veranschaulicht in Fig. 5. Bei aperiodischer Dämpfung des Pendels nimmt dieses nach einer vorhergegangenen Auslenkung aS jeweils die Ruhelage   a':    ein.



  Der Einfluss der   coulomhschen    Reibung bzw. der Hysterese wird also vollkommen unterdrückt.



   Mit der erfindungsgemässen Vorrichtung lässt sich deshalb eine wesentliche Erhöhung der   Einstellgenauig-    keit eines   Pendels    erreichen.   

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Vorrichtung zur Vermeidung des Klebens oder Haftens eines Pendels an den seinen Ausschlag begrenzenden Anschlägen (8 und 9 in Fig. 3), dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, mit deren Hilfe vor dem jeweiligen Einschwingen des Pendels in seine Ruhelage dieses gegen den einen der seinen Ausschlag begrenzenden Anschläge (8 in Fig. 3) gedrückt werden kann, und dass bei Aufhebung der diesen Druck er- zeugenden Wirkung vom erwähnten Anschlag her ein Impuls auf das Pendel wirkt, der das Pendel von diesem Anschlag trennt.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Vorrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erreichung einer immer gleichen Einschwingcharakteristik eine Dämpfung (14 Fig. 3) vorgesehen ist.

   2. Vorrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die das Pendel gegen seinen Anschlag drückende Kraft durch eine Feder (10 Fig. 3) aufgebracht wird, die bei Betätigung eines Druckknopfes (11 Fig. 3): am Pendel angreift.

   3. Vorrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der das Pendel von seinem Anschlag trennende Impuls von einem federnden Element (8 Fig. 3) aufgebracht wird.

   4. Vorrichtung nach Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das federnde Element (13 Fig. 3) eine gespannte Saite ist.