DD236168A1

DD236168A1 - ARRANGEMENT FOR DISPLAYING TILT ANGLES

Info

Publication number: DD236168A1
Application number: DD27490185A
Authority: DD
Inventors: Otto Juenemann; Wolfgang Seidel; Horst Petereit
Original assignee: Zeiss Jena Veb Carl
Priority date: 1985-04-04
Filing date: 1985-04-04
Publication date: 1986-05-28

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Anzeige der Neigung von Geraeten, Fahrzeugen, Ladungen o. ae. zum Vektor der Erdbeschleunigung. Ziel der Erfindung ist eine derartige Anordnung, die bei geringem technischem Aufwand mit hoher Betriebssicherheit und ausreichender Genauigkeit arbeitet. Es liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Ermittlung von Neigungen zu schaffen, die eine schwere Masse aufweist, deren Anzeige nicht von Stoerbeschleunigungen beeinflusst wird und die ohne Hilfsenergie arbeitet. Die Aufgabe wird dadurch geloest, dass der Massekoerper stabfoermig mit zwei sich schneidenden Symmetrieachsen (Symmetrielaengsachse, Symmetriequerachse) ausgefuehrt und aus Material mit inhomogener Dichte gefertigt ist, wobei sein Schwerpunkt auf der Symmetrielaengsachse, jedoch nicht im Schnittpunkt mit der Symmetriequerachse angeordnet ist, dass der Massekoerper von einem nichtfesten Medium umgeben ist, dass das Medium mit dem Massekoerper in einem radialsymmetrischen Gehaeuse eingeschlossen ist und dass der Massekoerper in seinem Schwerpunkt um eine parallel zur Radialsymmetrieachse des Gehaeuses ausgerichtete Pendelachse relativ zum Gehaeuse drehbar gelagert ist. Fig. 1The invention relates to an arrangement for displaying the inclination of equipment, vehicles, loads o. Ae. to the vector of gravitational acceleration. The aim of the invention is such an arrangement that works with low technical complexity with high reliability and sufficient accuracy. It is the object of the invention to provide an arrangement for determining inclinations, which has a heavy mass whose display is not influenced by interference accelerations and which operates without auxiliary power. The object is achieved by the fact that the mass is stabfoermig with two intersecting axes of symmetry (Symmetrielaengsachse, symmetry transverse axis) executed and made of material with inhomogeneous density, with its center of gravity on the Symmetrielaengsachse, but not at the intersection with the transverse axis of symmetry is arranged that the ground is surrounded by a non-solid medium, that the medium is enclosed with the ground body in a radially symmetrical housing and that the mass body is rotatably mounted relative to the housing in its center of gravity about a parallel to Radialsymmetrieachse of Gehaeuses aligned axis. Fig. 1

Description

Anordnung zur Anzeige von NeigungswinkelnArrangement for indicating inclination angles

Anwendungsgebiet field of use der the Erfindunginvention

Die Erfindung betrifft eine Anordnung, die zur Anzeige der Neigung von Geräten, Bauteilen, Fahrzeugen o.a. in einer Richtung, bei entsprechender Modifizierung auch zur Bestimmung von Fläche neigungen im Raum geeignet ist. Dabei können sich die Meßobjekt in Ruhe oder auch in beschleunigter Bewegung befinden. Die Meßergebnisse sind zu beliebigen Zeiten abrufbar oder können kontinuierlich angezeigt werden.The invention relates to an arrangement which o.a. to display the inclination of equipment, components, vehicles. in one direction, with appropriate modification also for the determination of surface inclinations in the room is suitable. In this case, the measurement object can be at rest or in accelerated motion. The measurement results are available at any time or can be displayed continuously.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Passive Neigungsmesser benutzen in der Regel zur Ermittlung von Neigungen ein Schwerkraftpendel oder eine senkrecht zum Vektor der Erdbeschleunigung ausgerichtete FlüssigkeitsoberflächePassive inclinometers typically use a gravity pendulum or a liquid surface oriented perpendicular to the vector of gravitational acceleration to determine inclinations

Libellen weisen eine Gasblase auf, die unter einer gekrümmten Dragonflies have a gas bubble under a curved

Fläche auf einer Flüssigkeit schwimmt und auf Grund der Auftriebskraft stets den höchsten Ort unter der gekrümmten Fläche einnimmt. Das gemeinsame Prinzip dieser Neigungsgeber beruht darauf, daß sie Massen benutzen, die sich in Abhängigkeit vom Vektor der Erdbeschleunigung ausrichten. Diese Ausrichtung derSurface floats on a liquid and always occupies the highest place under the curved surface due to the buoyancy. The common principle of these inclinators is that they use masses that align with the vector of gravitational acceleration. This orientation of

schweren Masse wird jedoch durch Beschleunigung der ließanordnun senkrecht zur Erdbeschleunigung (Störbeschleunigung) beeinflußt da Erdbeschleunigung und Störbeschleunigung Kräfte hervorrufen, die sich überlagern und auf die schwere Masse einwirken.However, heavy mass is affected by acceleration of the perpendicular to the gravitational acceleration (acceleration due to acceleration) since acceleration due to gravity and disturbing acceleration produce forces which overlap and act on the heavy mass.

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Der wesentliche Nachteil der genannten Prinzipien besteht also darin, daß unter dem Einfluß von Beschleunigungen neben der Erdbeschleunigung Fehlmessungen auftreten. In einem Fahrzeug z.B. das beschleunigt bewegt wird, läßt sich die Neigung gegen den Vektor der Erdbeschleunigung nur ungenau ermitteln.The main disadvantage of the above principles is that under the influence of accelerations in addition to the acceleration of gravity erroneous measurements occur. In a vehicle e.g. which is accelerated, the slope against the vector of gravitational acceleration can be determined only inaccurate.

Auf Grund dieser Tatsache wird zur Neigungsmessung in bewegten Objekten das Kreiselprinzip genutzt. Hier wird der Rotor ausgerichtet und verharrt während des Rotierens in seiner Lage. Die durch Beschleunigung verursachten Lagefehler sind gering und die Langzeitstabilität der eingestellten Lage kann optimiert werden. Nachteil dieser Lösung ist der hohe materielle Aufwand für Herstellung und Wartung.Due to this fact, the gyro principle is used for measuring the inclination in moving objects. Here the rotor is aligned and remains in its position during rotation. The positional errors caused by acceleration are low and the long-term stability of the set position can be optimized. Disadvantage of this solution is the high material costs for production and maintenance.

Ziel der ErfindungZ iel the invention Fiction

Ziel der Erfindung ist eine Anordnung zur Anzeige der Neigungen von Geräten, Bauteilen, Fahrzeugen o. ä., die mit geringem technischen Aufwand realisierbar ist und bei hoher Betriebssicherheit zuverlässig und mit ausreichender Genauigkeit arbeitet.The aim of the invention is an arrangement for indicating the inclinations of equipment, components, vehicles o. Ä., Which can be realized with little technical effort and works reliably and with sufficient accuracy at high reliability.

Wesen der Erfindung Essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Ermittlung von Neigungen zu schaffen, die eine sich in Abhängigkeit vom Vektor der Erdbeschleunigung ausreichende schwere Masse aufweist, deren Anzeige nicht von Beschleunigungen beeinflußt wird, die außer der Erdbeschleunigung wirken und deren Betrieb ohne Zuführung von Hilfsenergie möglich ist.The invention has for its object to provide an arrangement for determining inclinations, which has a sufficient gravity depending on the vector of the gravitational mass whose display is not affected by accelerations acting in addition to the gravitational acceleration and their operation without supply of auxiliary energy is possible.

Diese Aufgabe wird für eine Anordnung zur Anzeige von Neigungswinkeln mit einem Massekörper, der in seiner Betriebslage eine definierte Ausrichtung zum Vektor der Erdbeschleunigung aufweist, dadurch gelöst, daß der Massekörper stabförmig mit zwei sich orthogonal schneidenden Symmetrieachsen, einer Symmetrielängs- und einer Symmetriequerachse, ausgeführt und aus Material mit inhomogener Dichte gefertigt ist, wobei sein Schwerpunkt auf der Symmetrielängsachse, jedoch nicht im Schnitt· punkt mit der Symmetriequerachse angeordnet ist,This object is achieved for an arrangement for displaying angles of inclination with a mass body, which has a defined orientation to the vector of gravitational acceleration in its operating position, characterized in that the mass body rod-shaped with two orthogonally intersecting symmetry axes, a Symmetrielängs- and a symmetry transverse axis, running and is made of material with inhomogeneous density, its center of gravity being arranged on the symmetry longitudinal axis, but not in the intersection point with the symmetry transverse axis,

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daß der Massekörper von einem nichtfesten Medium umgeben ist, dessen Dichte etwa der mittleren Dichte des Massekörpers entspricht, daß das Medium mit dem Massekörper in einem radialsymmetrischen Gehäuse eingeschlossen ist und daß der Massekörper in seinem Schwerpunkt um eine parallel zu seiner Symmetriequerachse und zur Radialsymmetrieachse des Gehäuses ausgerichtete Pendelachse relativ zum Gehäuse drehbar gelagert ist, wobei in einer Position des Massekörpers der Schnittpunkt seiner Symmetrieachsen mit dem geometrischen Mittelpunkt des eingeschlossenen Mediums identisch ist.that the mass body is surrounded by a non-solid medium whose density corresponds approximately to the average density of the mass body, that the medium is enclosed with the mass body in a radially symmetrical housing and that the mass body in its center of gravity about a parallel to its symmetry transverse axis and the Radialsymmetria axis of the housing aligned pendulum axis is rotatably mounted relative to the housing, wherein in a position of the mass body of the intersection of its axes of symmetry with the geometric center of the enclosed medium is identical.

Am Gehäuse kann eine Einrichtung zur Maßverkörperung der Neigung des Gehäuses gegenüber dem Massekörper angeordnet sein.On the housing, a device for measuring the inclination of the housing relative to the mass body can be arranged.

Es ist vorteilhaft, wenn der Abstand der Pendelachse zur Radialsymmetrieachse in Abhängigkeit vom Neigungswinkel mit Hilfe einer Verstelleinrichtung variierbar ist.It is advantageous if the distance between the pendulum axis and the radial symmetry axis can be varied as a function of the angle of inclination with the aid of an adjusting device.

Die wesentlichen Vorteile dieser Lösung bestehen darin, daß die erfindungsgemäße Anordnung mit geringem technischen Aufwand realisierbar ist und bei hoher Betriebssicherheit zuverlässig und mit ausreichender Genauigkeit arbeitet. Dabei wird die Anzeige des Neigungswertes nicht von Beschleunigungen beeinflußt, die außer der Erdbeschleunigung auf die Anordnung einwirken, d. h. die Meßobjekte können sich in relativer Ruhe oder auch in beschleunigter Bewegung befinden, ohne daß eine Verfälschung der Meßergebnisse eintritt« Die Meßergebnisse sind zu beliebi— gen Zeiten abrufbar oder können kontinuierlich angezeigt werden. Die Auswertung kann elektronisch erfolgen.The main advantages of this solution are that the arrangement according to the invention can be realized with little technical effort and works reliably and with sufficient accuracy with high reliability. In this case, the display of the slope value is not affected by accelerations, which act in addition to the gravitational acceleration on the arrangement, d. H. the measured objects can be in relative quiet or in accelerated motion without a falsification of the measuring results occurring. "The measuring results can be called up at any time or can be displayed continuously. The evaluation can be done electronically.

Ausführungsbeispie1

Die Erfindung soll nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel erläi tert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen: Figur 1; die Vorderansicht der erfindungsgemäßen AnordnungThe invention will be erläi below an embodiment tert. In the accompanying drawings: Figure 1; the front view of the arrangement according to the invention

Figur 2: die Seitenansicht der erfindungsgemäßen AnordnungFigure 2: the side view of the arrangement according to the invention

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In Figur 1 ist ein Massekörper 1 stabförmig mit zwei sich orthogonal scheidenden Symmetrieachsen, einer Symmetrielängsachse 2 und einer Symmetriequerachse 3, ausgeführt und aus Material mit inhomogener Dichte so gefertigt, daS sein Schwerpunkt 4 auf der Symmetrielängsachse 2, jedoch nicht im Schnittpunkt äer Symmetriequerachse 3 angeordnet ist. Das wird im Ausführungsbeispiel durch einen mit Gas gefüllten Hohlraum 6 im oberen Teil des Massekörpers 1 erreicht. Der Massekörper ist von einem flüssigen Medium umgeben, dessen Dichte kleiner als die Dichte des Stoffes, aus dem der Massekörper 1 gefertigt ist, jedoch größer als die Dichte des Gases im HoÜLraum 6 ist. Das Medium 7 ist mit dem Massekörper 1 in einem radialsymmetrischen Gefäß 8 eingelagert, und zwar um eine Pendelachse 9, die parallel zu seiner Symmetrieachse 3 und .zur Radialsymmetrieachse 10 des Gehäuses 8 ausgerichtet ist. Dabei ist der Massekörper 1 im Gehäuse 8 so angeordnet, daß in einer Position seiner Bewegung um die Pendelachse 9 der Schnittpunkt des eingeschlossenen Mediums 7 identisch ist. An der unteren Hälfte des Gehäuses 8 ist eine Skala zum Ablesen der Neigungswerte vorgesehen. Hier können jedoch auch Einrichtungen z.B. zum optoelektronischen Abtasten der Stellung des Gehäuses 8 zur Position des Massekörpers 1 vorgesehen sein.In Figure 1, a mass body 1 is rod-shaped with two orthogonal outgoing symmetry axes, a Symmetrielängsachse 2 and a Symmetriequerachse 3, made and made of material with inhomogeneous density daS focus 4 on the symmetry longitudinal axis 2, but not arranged at the intersection of symmetry transverse axis 3 is. This is achieved in the embodiment by a gas-filled cavity 6 in the upper part of the mass body 1. The mass body is surrounded by a liquid medium, the density of which is smaller than the density of the substance from which the mass body 1 is made, but which is greater than the density of the gas in the quiescent space 6. The medium 7 is incorporated with the mass body 1 in a radially symmetrical vessel 8, namely about a pendulum axis 9, which is aligned parallel to its axis of symmetry 3 and. Radial symmetry axis 10 of the housing 8. In this case, the mass body 1 is arranged in the housing 8 so that in a position of its movement about the pendulum axis 9, the intersection of the enclosed medium 7 is identical. At the lower half of the housing 8, a scale for reading the inclination values is provided. However, devices may also be provided here, for example for optoelectronic scanning of the position of the housing 8 relative to the position of the mass body 1.

Das Gehäuse ist fest mit dem Meßobjekt (Fahrzeug^ Schiffsladung o. ä.) verbunden. Die Neigung des Meßobjektes gegenüber dem Vektor der Erdbeschleunigung kann an der Skala abgelesen werden.The housing is firmly connected to the object to be measured (vehicle ^ shipload o. Ä.). The inclination of the object of measurement with respect to the vector of gravitational acceleration can be read on the scale.

Da die durch die Massen oberhalb und unterhalb der Pendelachse bei Beschleunigung verursachten Drehmomente gleich sind, verharrt der Massekörper 1 in seiner Lage parallel zum Vektor der Erdbeschleunigung.Since the torques caused by the masses above and below the pendulum axis during acceleration are the same, the mass body 1 remains in position parallel to the vector of gravitational acceleration.

Zur Erhöhung der Meßgenauigkeit ist es günstig, eine Stelleinrichtung vorzusehen, die in Abhängigkeit von der Neigung den Abstand a zwischen Pendelachse 9 und Radialsymmetrieachse 10 verändert, und zwar so, daß a kleiner wird, je größer die Neigung ist.To increase the accuracy of measurement, it is advantageous to provide an adjusting device which varies the distance a between the pendulum axis 9 and Radialsymmetrieachse 10 as a function of the inclination, in such a way that a is smaller, the greater the inclination.

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Claims

- 5 invention claim

1 · Arrangement for displaying inclination angles with a mass body, which has a defined orientation to the vector of gravitational acceleration in its operating position, characterized in that the mass body rod-shaped with two itself
orthogonal intersecting symmetry axes, a Symmetrielängs- and a symmetry transverse axis, and is made of material with inhomogeneous density, with its center of gravity is arranged on the symmetry longitudinal axis, that the mass body is surrounded by a non-solid medium whose density corresponds approximately to the average density of the mass body , that this
Medium is enclosed with the mass body in a radially symmetrical housing, and that the mass body in its center of gravity about a parallel to its axis of symmetry and the radial axis of symmetry of the housing aligned pendulum axis relative
is rotatably mounted to the housing, wherein in a position of
Mass body of the intersection of its axes of symmetry with the
geometric center of the enclosed medium ide.ntisc is.

2. Arrangement for indicating inclination angles according to item 1, characterized in that the device is arranged on the housing for Maßverkör the inclination of the housing relative to the mass body. , _ ..

3. Arrangement for indicating inclination angles according to items 1 and 2,
characterized in that the distance of the pendulum axis to the radial axis of symmetry in dependence on the inclination angle by means of an adjusting device is variable.

For this 1 sheet drawings.

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