DE10050656C1

DE10050656C1 - Selbstnivellierendes Gerät

Info

Publication number: DE10050656C1
Application number: DE10050656A
Authority: DE
Inventors: Reinhard Waibel; Wilfried Piske; Erwin Buenter
Original assignee: Hilti AG
Current assignee: Hilti AG
Priority date: 2000-10-13
Filing date: 2000-10-13
Publication date: 2002-01-24
Anticipated expiration: 2020-10-14
Also published as: FR2815405B1; JP2002195826A; FR2815405A1; JP3961805B2; US6604291B2; US20020043000A1; CH695629A5

Abstract

Ein selbstnivellierendes Gerät mit einer Modular als zusammenhängende Einheit ausgeführten Aufhängung (1) für einen zumindest in einer Richtung frei pendelnden Messsystemträger (2) eines geneigt aufstellbaren Gehäuses (3) weist zwischen zwei Montagemitteln (4) ein biegeflexibles Befestigungsmittel (5) aus gummielastischem Material auf, welche als kompaktes Bauteil ausgeführt ist und zumindest in einem axialen Biegebereich ein rotationssymmetrisches Flächenbiegemoment ausbildet.

Description

Die Erfindung bezeichnet ein selbstnivellierendes Gerät, vorzugsweise ein optisches Anzeigegerät wie einen Mehrachsen-Laser, ein Nivelliergerät oder einen Rotationslaser, mit einer Aufhängung für ein frei hängendes Pendel.

Bei derartigen, geneigt aufstellbaren Geräten wird bei Pendelsystemen, auf die sich diese Erfindung einschränkt, als Messsystemträger zumindest teilweise ein frei hängendes Pendel verwendet, welches sich nach der Schwerkraft ausrichtet.

Nach der US 5459932 weist ein optisches Anzeigegerät eine, einen sichtbaren Laserstrahl erzeugende, Laserdiode auf, welche gemeinsam mit einem optischen Strahlteiler auf einem frei hängenden, wirbelstromgedämpften Pendel montiert ist, das mittels einer Schraubenfeder über eine biegeelastische Aufhängung befestigt ist. Die Stromzuführung zur Laserdiode erfolgt zumindest über einen, frei durchhängenden, feinen Draht. Bei Erschütterungen führt die Schraubenfeder selbst komplexe Lateral- und Drehschwingungen um ihre Ruhelage aus, weshalb es nahe der Aufhängung einer zusätzlichen Dämpfung bedarf.

Nach der US 5917587 ist bei einem optischen Anzeigegerät das Prisma über eine biegeelas tische und dämpfende Aufhängung in Form eines Gummibandes befestigt.

Nach der DE 198 10 447 A1 wird als biegesteife Aufhängung ein biegeelastisches Filmschar nier oder ein biegeelastisches Band verwendet, welches aus gummielastischem Material besteht. Die Aufhängung besteht aus einer mehrteiligen Rahmenstruktur mit Anschlusszapfen für einen leitfähigen Kontakt zum Gehäuse bzw. zum Messsystemträger des Pendels, wobei zwischen den einzelnen Trägerplatten der Rahmenstruktur ein vorgefertigtes Filmscharnier oder Band mit einem bandartigen Abschnitt und beidseitig angrenzenden Montageabschnitten montiert ist. Das Filmscharnier oder Band integriert Leiterbahnen oder Drähte zur Stromversorgung einer auf dem Pendel als Messsystemträger angeordneten Laserdiode. Die Aufhängung bildet eine zusammenhängende Einheit aus, welche als solche einfach in das Gehäuse einbaubar oder auswechselbar ist. Nachteilig ist, dass es zur Gewährleistung einer allseitig freien lateralen Ausrichtung nach der Schwerkraft zweier, nach der Art eines Kardangelenks axial hintereinander und zueinander rechtwinkelig versetzt angeordneter, Filmscharniere oder Bänder bedarf.

Nach der US 5541727 ist bei einer optischen Ablenkeinheit mit geringerer Präzision die biegeschlaffe und dämpfende Aufhängung als kompaktes, hantelförmiges hochelastisches Bauteil aus Gummi ausgeführt, welches sich radial überstehend beidseitig axial durch Öffnungen erstreckt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Verkleinerung der die Aufhängung ausbildenden Anordnung sowie in der Verringerung der zur Aufhängung benötigten Bauteile.

Die Aufgabe wird im wesentlichen durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Im wesentlichen weist eine modular als zusammenhängende Einheit ausgeführte Aufhän gung für einen, als durch die Schwerkraft in zumindest eine laterale Richtung frei schwin gendes Pendel ausgebildeten, Messsystemträger eines geneigt aufstellbaren Gehäuses zwischen zwei Montagemitteln ein biegeflexibles Befestigungsmittel aus gummielastischem Material auf, welches als kompaktes Bauteil ausgeführt ist und zumindest in einem axialen Biegebereich ein rotationssymmetrisches Biegewiderstandsmoment ausbildet.

Dadurch wird vom Befestigungsmittel über den axialen Biegebereich zu allen zur Achse senkrechten Richtungen der gleiche Biegewiderstand und ein vergleichbarer Torsionswider stand ausgebildet. Somit entfallen Bauteile zur Ausbildung eines kardanähnlichen Elements und die Anordnung wird axial kleiner. Die Viskoelastizität von gummielastischem Material führt zu einer starken Selbstdämpfung von Schwingungsmoden des Befestigungsmittels. Es bedarf daher keiner zusätzlichen Dämpfung des Befestigungsmittels.

Vorteilhaft ist das Befestigungsmittel rotationssymmetrisch, hantelförmig ausgeführt, wobei eine dünne Taille den Biegebereich ausbildet und die beidseitigen Querschnittsverdickungen zur Befestigung des Befestigungsmittels an den zugeordneten Montagemitteln dienen.

Vorteilhaft weisen die axial beidseitigen Querschnittsverdickungen jeweils radiale Ausnehmungen zum formschlüssigen Eingreifen in axiale Durchgangslöcher der zugeordneten Montagemittel auf.

Vorteilhaft verjüngen sich die axial äusseren Bereiche der Querschnittsverdickungen endseitig, wodurch sie durch leichten axialen Druck durch die Durchgangslöcher gezwängt werden können und dort durch radial überstehende Rastnasen selbständig formschlüssig einrasten.

Vorteilhaft weist die Aufhängung sich über die biegeflexible Befestigung erstreckende elektrische Verbindungen auf, welche über zumindest zwei leitende Strompfade das Messsystem in einen elektrischen Stromkreis im restlichen Gehäuse einbinden.

Vorteilhaft sind die elektrischen Verbindungen mit Kontaktflächen an den beidseitig dem Befestigungsmittel zugeordneten Montagemittel verbunden, über die ein elektrischer Kontakt vom Gehäuse zum Messsystemträger des Pendels realisierbar ist.

Vorteilhaft sind die elektrischen Verbindungen als feine biegeflexible Drähte oder Litzen ausgeführt, welche durchhängend das Befestigungsmittel überbrücken und weiter vorteilhaft dessen Taille nahe des Schwingungsmittelpunktes zumindest über einen Halbraum um schlingen.

Alternativ sind die elektrischen Verbindungen durch das zumindest im Biegebereich koaxial hohle Befestigungsmittel hindurch geführt und weiter vorteilhaft zur Aufnahme von axialen Zugkräften mit diesem zugfest verbunden.

Alternativ ist zumindest eine elektrische Verbindung koaxial spiralförmig um das biegeflexible Befestigungsmittel angeordnet.

Alternativ sind mehrere, weiter vorteilhaft umfänglich gleichverteilte, radial um das biegeflexible Befestigungsmittel angeordnete elektrische Verbindungen jeweils spiralförmig ausgebildet.

Alternativ sind die elektrischen Verbindungen als Leiterbahnen auf der Manteloberfläche des Befestigungsmittels ausgeführt, welche weiter vorteilhaft diesen wendelförmig umlaufen und weiter vorteilhaft in Ausnehmungskontaktstellen innerhalb der Ausnehmungen übergehen, die mit zugeordneten Kontaktflächen der zugeordneten Montagemittel elektrisch verbindbar sind.

Vorteilhaft besteht das Befestigungsmittel aus einem leitfähigen gummielastischen Material wie bspw. Polyanilin, Polypyrol oder einem mit Graphit- und/oder leitfähigem Russgehalt gefüllten Elastomeren, wodurch zumindest ein Strompfad des Stromkreises durch das Befestigungsmittel selbst ausgebildet wird.

Die Erfindung wird bezüglich eines vorteilhaften Ausführungsbeispiels näher erläutert mit:

Fig. 1 als selbstnivellierendes Gerät mit Aufhängung für ein frei hängendes Pendel

Fig. 2 als zweite Ausführungsvariante des Befestigungsmittels

Fig. 3 als dritte Ausführungsvariante des Befestigungsmittels

Fig. 4 als vierte Ausführungsvariante des Befestigungsmittels

Fig. 5 als fünfte Ausführungsvariante des Befestigungsmittels

Nach Fig. 1 weist eine modular als zusammenhängende Einheit ausgeführte Aufhängung 1 für einen, als durch die Schwerkraft längs der Achse A in zumindest eine laterale Richtung frei schwingendes Pendel ausgebildeten, Messsystemträger 2 eines geneigt aufstellbaren Gehäuses 3 in Form eines Mehrachsen-Lasers zwischen zwei Montagemitteln 4, 4' ein biegeflexibles Befestigungsmittel 5 aus gummielastischem Material mit einer Härte kleiner 30 Shore A auf, welches als kompaktes Bauteil rotationssymmetrisch, hantelförmig ausgeführt ist, wobei eine ca. 2 mm dünne Taille 6 den ca. 8 mm langen Biegebereich ausbildet und beidseitige ca. 5 mm dicke Querschnittsverdickungen 7 zur Befestigung des Befestigungsmittels 5 an den zugeordneten Montagemitteln 4, 4' dienen. Die axial beidseitig angeordneten Querschnittsverdickungen 7 bilden jeweils radiale Ausnehmungen 8 zum formschlüssigen Eingreifen in axiale Durchgangslöcher 9 der zugeordneten Montagemittel 4, 4' aus, wobei die axial äusseren Bereiche der Querschnittsverdickungen 7 endseitig verjüngende, radial überstehende Rastnasen 10, 10' ausbilden. Die Aufhängung 1 weist zwei sich über das Befestigungsmittel 5 erstreckende elektrische Verbindungen 11 für einen Stromfluss von ca. 100 mA auf, die mit Kontaktflächen 12 an den beidseitig dem Befestigungsmittel 5 zugeordneten Montagemitteln 4, 4' verbunden sind und über die ein elektrischer Kontakt von einem Gehäuse 3 des Gerätes zum Messsystemträger 2 besteht. Dabei sind die elektrischen Verbindungen 11 als feine biegeflexible Litzen ausgeführt, welche das Befestigungsmittel 5 durchhängend überbrücken und dessen Taille 6 nahe des Schwingungsmittelpunktes O zumindest über einen Halbraum umschlingen.

Nach Fig. 2 sind in einer zweiten Ausführungsvariante des Befestigungsmittels 5 die elektrischen Verbindungen 11 durch die zumindest im Biegebereich koaxial hohle Taille 6 hindurch geführt und mit dem Befestigungsmittels 5 zugfest verbunden, wobei die elektrischen Verbindungen 11 an den Querschnittsverdickungen 7 innerhalb der Ausnehmung 8 jeweils Ausnehmungskontaktstellen 13 ausbilden, die nach der Vormontage einen elektrischen Kontakt zu dem nicht dargestellten zugeordneten Kontaktflächen der vormontierten Montagemittel 4, 4' ausbilden.

Nach Fig. 3 sind in einer dritten Ausführungsvariante die elektrischen Verbindungen 11 als auf der Oberfläche abgeschiedene dünne Leiterbahnen 14 auf der Manteloberfläche des Befestigungsmittels 5 ausgeführt, welche diesen mehrgängig wendelförmig umlaufen und in Ausnehmungskontaktstellen 13 übergehen, die mit nicht dargestellten zugeordneten Kontaktflächen der zugeordneten Montagemittel elektrisch verbindbar sind.

Nach Fig. 4 ist in einer vierten Ausführungsvariante eine als feine biegeflexible Litze ausgeführte elektrische Verbindung 11 koaxial spiralförmig um das aus leitfähigem Elastomeren ausgebildete biegeflexible Befestigungsmittel 5 angeordnet.

Nach Fig. 5 sind in einer dritten Ausführungsvariante mehrere, umfänglich gleichverteilte, radial um das biegeflexibles Befestigungsmittel angeordnete, als feine biegeflexible Litzen ausgeführte, elektrische Verbindungen jeweils spiralförmig ausgebildet.

Claims

1. Selbstnivellierendes Gerät mit einer modular als zusammenhängende Einheit ausgeführ ten Aufhängung (1) für einen zumindest in einer Richtung frei pendelnden Messsystemträger (2) innerhalb eines geneigt aufstellbaren Gehäuses (3), welches zwischen zwei Montagemitteln (4, 4') ein biegeflexibles Befestigungsmittel (5) aus gummielastischem Material aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungsmittel (5) als kompaktes Bauteil ausgeführt ist und dass das Befestigungsmittel (5) zumindest in einem axialen Biegebereich ein rotationssymmetrisches Biegewiderstandsmoment ausbildet.

2. Selbstnivellierendes Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Befesti gungsmittel (5) rotationssymmetrisch ausgeführt ist und optional in einem axialen Biegebereich einen kreisförmigen Querschnitt aufweist.

3. Selbstnivellierendes Gerät nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine dünne Taille (6) den Biegebereich des Befestigungsmittels (5) ausbildet und beidseitige Querschnittsverdickungen (7) zur Befestigung des Befestigungsmittels (5) an den zugeordneten Montagemitteln (4, 4') dienen.

4. Selbstnivellierendes Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die axial beidseitigen Querschnittsverdickungen (7) jeweils radiale Ausnehmungen (8) zum formschlüssigen Eingreifen in axiale Durchgangslöcher (9) der zugeordneten Montagemittel (4, 4') aufweisen.

5. Selbstnivellierendes Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich die axial äusseren Bereiche der Querschnittsverdickungen (7) endseitig verjüngen.

6. Selbstnivellierendes Gerät nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeich net, dass die Aufhängung (1) zumindest eine, sich über das Befestigungsmittel (5) erstre ckende, elektrische Verbindung (11) aufweist.

7. Selbstnivellierendes Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die elektri schen Verbindungen (11) mit Kontaktflächen (12) an den beidseitig dem Befestigungsmittel (5) zugeordneten Montagemitteln (4, 4') verbunden sind, über die ein elektrischer Kontakt von dem Gehäuse (3) zum Messsystemträger (2) realisierbar ist.

8. Selbstnivellierendes Gerät nach Anspruch 6 oder Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Verbindungen (11) als feine biegeflexible Drähte oder Litzen ausgeführt sind, welche durchhängend das Befestigungsmittel (5) überbrücken und optional dessen Taille (6) nahe des Schwingungsmittelpunktes (O) zumindest über einen Halbraum umschlingen.

9. Selbstnivellierendes Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die elektri schen Verbindungen (11) durch das zumindest im Biegebereich koaxial hohle Befestigungs mittel (5) hindurch geführt sind und optional zur Aufnahme von axialen Zugkräften mit diesem zugfest verbunden sind.

10. Selbstnivellierendes Gerät nach Anspruch 6 oder Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Verbindungen (11) als Leiterbahnen (14) auf der Manteloberfläche des Befestigungsmittels (5) ausgeführt sind, welche optional diesen wendelförmig umlaufen und weiter optional in Ausnehmungskontaktstellen (13) innerhalb der Ausnehmungen (8), übergehen, die mit zugeordneten Kontaktflächen (12) der zugeordneten Montagemittel (4, 4') elektrisch verbindbar sind.

11. Selbstnivellierendes Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungsmittel aus einem leitfähigen gummielastischen Material besteht und dass optional zumindest ein Strompfad des Stromkreises durch das Befestigungsmittel selbst ausgebildet wird.

12. Selbstnivellierendes Gerät nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine elektrische Verbindung (11) koaxial spiralförmig um das biegeflexible Befestigungsmittel (5) angeordnet ist.

13. Selbstnivellierendes Gerät nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere, optional umfänglich gleichverteilte, radial um das Befestigungsmittel (5) angeordnete elektrische Verbindungen (11) jeweils spiralförmig ausgebildet sind.