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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Messen eines Winkelversatzes, insbesondere einen verriegelbaren, digitalen Winkelmesser.
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Aus der
DE 32 17 424 A1 ist ein elektronischer Winkelmesser mit einer festen und einer beweglichen Anlagekante bekannt. Als Maßverkörperung für die Winkelwerte dient eine kreisrunde Glasplatte, die mit einer Teilung von 360° versehen ist. Eine Ablese-Einrichtung misst optoelektronisch die relative Winkelbewegung und ein integriertes Display zeigt diese an.
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Aus der
US 6 776 076 B2 ist ein weiterer Winkelmesser mit einem Display zur graphischen Darstellung des gemessenen Winkels bekannt. Ein Drehsensor erfasst dabei einen Winkelabstand zwischen einer Flanke und einem schwenkbaren Riegel und eine Verarbeitungseinheit wandelt die erfasste Größe in eine Anzeige.
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Mechanische, verriegelbare Winkelmesser werden über Zeiger und Skala abgelesen, sodass Fehlablesungen durch das menschliche Auge leicht auftreten können. Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Winkelmesser mit einer direkten und genauen digitalen Sichtanzeige zu schaffen. Der Ablesewert bleibt fixiert, wenn die Einrichtung verriegelt wird.
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Die Erfindung umfasst einen Bogen, einen Arm, eine digitale Einheit mit einer elektronischen Leiterplatte, einem kapazitiven Sensor, einem Baustein für eine Signalverarbeitung, einer digitalen Sichtanzeige und einem Gehäuse, einen Drehzapfen, der an einer Basis des Bogens befestigt ist, und eine Hülse, die auf den Drehzapfen passt und die an einem Ende des Arms befestigt ist. Die Leiterplatte, der Sensor, druckregulierende Schraubenmuttern und das Gehäuse sind auf der Hülse in einer geeigneten Reihenfolge, in einer Ausgestaltung in der vorstehenden Reihenfolge, angeordnet. Der Sensor ist an der Hülse fixiert, während die Leiterplatte relativ zu der Hülse um eine gemeinsame Achse drehbar, d. h. axial drehbar, ist. Der Drehzapfen wird auch als Drehgelenk oder kurz Gelenk bezeichnet. Die Leiterplatte verbleibt mittels des Gehäuses an dem Bogen fixiert. Eine Klemmmutter steht im Eingriff mit dem Einschraubende der Hülse. Die angezeigten Werte bleiben fixiert, solange der Winkel zwischen dem Bogen und dem Arm verriegelt ist. Die digitale Einheit ist in einer Ausgestaltung ein Zukaufteil.
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In einer Ausgestaltung sind eine Dichtungsscheibe, welche die Leiterplatte und den Sensor trennt, und ein Federring, der an der Hülse zwischen der Leiterplatte und der druckregulierenden Mutter angeordnet ist, vorgesehen. Wenn der Sensor sich relativ zu der Leiterplatte dreht, bleibt ein Längsabstand zwischen diesen aufgrund der druckregulierenden Muttern, der Dichtungsscheibe und des Federrings unverändert. Auf diese Weise wird ein Messwert nicht durch den Abstand beeinflusst.
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In einer weiteren Ausgestaltung erstreckt sich der obere Teil der Hülse durch die druckregulierenden Muttern. Dort ist ein Antirotationsteil an dem oberen Einschraubende des Drehzapfens vorgesehen. Ein Antirotationsfederring ist vorgesehen, der mit dem Antirotationsteil unterhalb der Sicherungsmutter und oberhalb der Hülse in Eingriff steht. Eine Klemmmutter klemmt die Hülse und den Drehzapfen und behält einen ausgewählten Winkel zwischen dem Arm und dem Bogen bei.
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In noch einer weiteren Ausgestaltung weist die digitale Sichtanzeige einen Einheitenumrechenschalter und einen Ein/Aus/Null-Schalter an dem Gehäuse auf. Der Ein/Aus/Null-Schalter ist in einem Ausführungsbeispiel durch mehrere Taster realisiert. In vorteilhaften Ausgestaltungen ist nur ein Taster vorgesehen.
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Der Arm und der Sensor sind an der Hülse befestigt, sodass diese sich nicht relativ zu der Hülse bewegen. Eine Spielpassung ist zwischen der Hülse und der Dichtungsscheibe, der Leiterplatte und dem Federring vorgesehen. Die Leiterplatte ist von dem Gehäuse, das an dem Bogen befestigt ist, umgeben, sodass diese relativ zu der Hülse rotiert. Wenn sich der Arm gelenkig relativ zu dem Bogen dreht, dreht sich der Sensor ebenfalls relativ zu der Leiterplatte. Dieses bewirkt ein elektronisches Signal, welches durch den Baustein in einen Rotationswinkel konvertiert wird, der an der Flüssigkristall(LCD)-Anzeige der Sichtanzeige angezeigt wird. Ein Festziehen der Klemmmutter erhöht die Reibung zwischen dem Antirotationsfederring und der Endseite der Hülse. Dieses verhindert eine Rotation der Hülse (einschließlich des Arms und des Sensors, die an der Hülse fixiert sind), wobei der axiale Abstand zwischen dem Sensor und der Leiterplatte unverändert bleibt, um eine feststehende, stabile Messanzeige zu erhalten. Der Einheitenumrechenschalter realisiert das Umrechnen zwischen Dezimalen und Grad/Minuten/Sekunden. Die Sichtanzeige kann mittels des Ein/Aus-Schalters und des Null-Schalters an jeder Stelle aktiviert und auf Null gestellt werden.
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Die Messwerte können zu einem Computer mittels einer Datenschnittstelle übertragen werden.
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Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen sind in den Unteransprüchen angegeben oder ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von mindestens einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, welches in den Figuren schematisch dargestellt ist. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Zeichnungen hervorgehenden Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktive Einzelheiten, räumliche Anordnungen und Verfahrensschritte können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.
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In den Figuren ist Folgendes dargestellt:
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1 zeigt in einer perspektivischen Ansicht einen digitalen Winkelmesser gemäß der vorliegenden Erfindung,
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2 zeigt in einer Explosionsansicht einen digitalen Winkelmesser gemäß der vorliegenden Erfindung,
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3 zeigt in einer Ansicht den Bogen und den Drehzapfen, um deren Verbindung miteinander zu verdeutlichen,
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4 zeigt in einer Ansicht die Hülse und alle darauf angeordneten Komponenten,
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5 zeigt in einer Explosionsansicht die Hülse und alle darauf angeordneten Komponenten,
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6 zeigt in einer Ansicht die Verbindung der Hülse und des Drehzapfens,
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7 zeigt in einer Ansicht die digitale Sichtanzeige mit dem Gehäuse,
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8 zeigt in einer Ansicht die Befestigung des Gehäuses und
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9 zeigt in einer Ansicht einen Klemmmechanismus.
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Gemäß 1 und 2 umfasst die vorliegende Erfindung einen Bogen 1, einen Arm 2, eine digitale Einheit 8 mit einer elektronischen Leiterplatte 4, einem kapazitiven Sensor 3, einem Baustein für eine Signalverarbeitung 5, einer digitalen Sichtanzeige 6 und einem Gehäuse 7, einen Drehzapfen 9, dessen eines Ende mit der Basis des Bogens 1 vernietet ist, und dessen anderes Ende, das Einschraubende, einen Antirotationsteil 20 aufweist, eine Hülse 10, die ein Schraubgewinde an ihrem oberen Ende aufweist und die an einem Ende des Arms 2 gesichert ist, wobei die Hülse 10 auf den Drehzapfen 9 passt und frei um den Drehzapfen 9 drehbar ist, wobei eine Dichtungsscheibe 11, die Leiterplatte 4, das Gehäuse 7, ein Federring 12 und zwei druckregulierende Mutter 13, aufeinanderfolgend auf der Hülse 10 angeordnet sind. Der Sensor 3 ist an der Hülse 10 fixiert, während die Dichtungsscheibe 11, die Leiterplatte 4 und der Federring 12 relativ zu der Hülse 10 um eine gemeinsame Drehachse rotierbar sind. Die Leiterplatte 4 ist von dem Gehäuse 7 umgeben, das mittels vier Schrauben 14 an dem Bogen 1 montiert ist. Der Antirotationsfederring 15 steht mit dem Antirotationsteil des Drehzapfens 9 oberhalb des oberen Endes der Hülse 10 in Eingriff. Eine Klemmmutter 16 steht im Eingriff mit dem Einschraubende des Drehzapfens 9.
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Die digitale Sichtanzeige 6 weist einen Einheitenumrechenschalter 17 und einen Ein/Aus/Null-Schalter 18 an dem Gehäuse 7 und eine staubdichte Scheibe 19 auf.
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Wie in 3 dargestellt, ist das Drehzapfen 9 mit der Basis des Bogens 1 vernietet.
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Wie in 4 und 5 dargestellt, sind der Arm 2, der Sensor 3, die Dichtungsscheibe 11, die Leiterplatte 4, der Federring 12 und die zwei Muttern 13 nacheinander an der Hülse 10 angeordnet. Der Arm 2 und der Sensor 3 sind an der Hülse 10 fixiert, wohingegen die Dichtungsscheibe 11, die Leiterplatte 4 und der Federring 14 sich gelenkig relativ zu der Hülse 10 drehen können und die druckregulierenden Muttern 13 im Eingriff mit dem Gewindeteil der Hülse 10 stehen. Ein Anziehen der unteren Mutter 13 bewirkt ein moderates Spannen des Federrings 12. Der Abstand zwischen dem Sensor 3 und der Leiterplatte 4 hängt von der Dicke der Dichtungsscheibe 11 ab und wird mittels des Federrings 12 stabil gehalten. Ein Anziehen der oberen Mutter 13 verhindert ein Lösen der unteren Mutter 13.
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Wie in 6 dargestellt, kann sich die Hülse 10 frei relativ zu dem Drehzapfen 9 um eine gemeinsame Achse drehen.
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Wie in 7 dargestellt, ist das Gehäuse 7 mit dem Einheitenumrechenschalter 17, dem Ein/Aus/Null-Schalter 18 und der staubdichten Scheibe 19 an der richtigen Stelle fixiert.
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Wie in 8 dargestellt, ist das Gehäuse 7 mittels vier Schrauben 14 an dem Bogen 1 befestigt, wobei die Leiterplatte 4 von dem Gehäuse 7 umgeben ist.
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Wie in 9 dargestellt, steht der Antirotationsfederring 15 im Eingriff mit dem Antirotationsteil des Drehzapfens 9, der sich durch das obere Ende der Hülse 10 erstreckt. Die Klemmmutter 16 steht im Eingriff mit dem Einschraubende des Drehzapfens 9, wodurch der Gesamtzusammenbau komplett abgeschlossen ist.
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Der Arm 2 und der Sensor 3 sind an der Hülse 10 befestigt, sodass diese sich nicht relativ zu der Hülse 10 drehen. Eine Spielpassung ist zwischen der Hülse 10 und der Dichtungsscheibe 11, der Leiterplatte 4 und dem Federring 12 vorgesehen. Die Leiterplatte 4 ist von dem Gehäuse 7 umgegeben, welches an dem Bogen 1 montiert ist, sodass diese sich relativ zu der Hülse 10 dreht. Wenn der Arm 2 um eine Achse relativ zu dem Bogen 1 rotiert, rotiert der Sensor 3 ebenfalls relativ zu der Leiterplatte 4. Dies bewirkt, dass ein elektronisches Signal durch den Baustein 5 in einen Rotationswinkel konvertiert wird, welcher an der digitalen Sichtanzeige 6 angezeigt wird. Das Anziehen der Klemmmutter 16 erhöht lediglich die Reibung zwischen dem Antirotationsfederring 15 und der Endseite der Hülse 10. Dieses verhindert eine Rotation der Hülse 10 (einschließlich des Arms 2 und des Sensors 3, die an der Hülse 10 fixiert sind), wohingegen der axiale Abstand zwischen dem Sensor 3 und der Leiterplatte 4 nicht beeinträchtigt wird, um eine stabile Messanzeige zu erhalten.
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Um die vorliegende Erfindung für eine Messung einzusetzten, wird der Arm 2 parallel zu der Basis des Bogens 1 gedreht und der Ein/Aus- und Null-Schalter 18 wird gedrückt. Dann wird der Arm 2 relativ zu der Basis des Bogens 1 in einen zu messenden Winkel gedreht, der an der Sichtanzeige 6 angezeigt wird. Der Einheitenumrechenschalter 17 realisiert das Umrechnen zwischen Dezimalen und Grad/Minuten/Sekunde. Durch Anziehen der Klemmmutter 16 kann den Winkel zwischen dem Arm 2 und dem Bogen 1 fixiert werden, wobei der Ablesewert unverändert bleibt.
