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Die Erfindung betrifft eine Wasserwaage mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.
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Wasserwaagen sind im Gebrauch häufig großen Temperaturschwankungen ausgesetzt. Der Unterschied der Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen einem meist aus Aluminium hergestellten Wasserwaagenkörper und einem in der Regel aus Kunststoff hergestellten Libellenkörper bzw. einer Libellenfassung bewirkt Wärmespannungen und Wärmedehnungen zwischen dem Wasserwaagenkörper und dem Libellenkörper bzw. der Libellenfassung. Besonders nachteilig ist es, wenn die Relativbewegung von Libellenkörper bzw. Libellenfassung und Wasserwaagenkörper zu einem Verlust der Kalibrierungslage der Libelle führt.
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Zur Beherrschung dieses technischen Problems sind Ansätze aus dem Stand der Technik bekannt.
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So zeigt die
WO7900672 eine Wasserwaage, deren Libelle durch eine Justiereinrichtung in einem Aufnahmeraum des Gehäuses relativ zu einer Messfläche verstellbar ist. Indem der die Justiereinrichtung aufnehmende Abschlusskörper als gesonderter Teil vorhanden ist, kann dessen Material und damit dessen Wärmeausdehnungskoeffizient so gewählt werden, dass eine unterschiedliche Wärmeausdehnung zwischen der Libelle und dem Gehäuse kompensiert wird.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Wasserwaage mit gegenüber dem Stand der Technik verbesserter Verträglichkeit gegenüber Temperaturschwankungen und einfacher Bauweise anzugeben.
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Die Aufgabe wird gelöst durch eine Wasserwaage mit den Merkmalen von Anspruch 1. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Indem die Libellenfassung im Wasserwaagenkörper beweglich gelagert ist und die Libellenfassung eine Aussparung aufweist, in welche ein Fixiermittel durch eine Wandung des Wasserwaagenkörpers einführbar ist, wobei das Fixiermittel eine Verschiebung des Libellenfassung parallel zur Längsachse des Wasserwaagenkörpers verhindert und eine Bewegung der Libellenfassung normal zu einer Messfläche des Wasserwaagenkörpers zulässt, wird eine verbesserte Verträglichkeit der Wasserwaage gegenüber Temperaturschwankungen erreicht.
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Unter Verträglichkeit gegenüber Temperaturschwankungen wird hier verstanden, dass die Wasserwaage beim Durchgehen von Temperaturschwankungen eine hohe Genauigkeit bewahrt.
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Es wird zur Beibehaltung einer hohen Genauigkeit der Wasserwaage beim Durchgehen von Temperaturschwankungen also die scheinbar paradoxe Maßnahme gewählt, die Libellenfassung im Wasserwaagenkörper beweglich zu lagern.
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Bei Durchgehen einer Temperaturveränderung treten zwischen Wasserwaagenkörper und Libellenfassung große Spannungen auf, wodurch die Kalibrierungslage der Libelle verloren gehen kann.
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Die Anmelderin hat in Versuchen festgestellt, dass bei einer beweglichen Lagerung der Libellenfassung im Wasserwaagenkörper nur geringe Spannungen zwischen Libellenfassung und Wasserwaagenkörper auftreten und es somit nicht zu einem Verlust einer Kalibrierungslage der Wasserwaage kommt.
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Ungünstig für die Verträglichkeit einer Wasserwaage gegenüber Temperaturschwankungen hingegen sind Befestigungsmethoden durch Kleben oder Verpressen der Libellenfassung im Wasserwaagenkörper. Hier ist nämlich keine Relativbewegung zwischen Libellenfassung und Wasserwaagenkörper möglich.
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Die Aussparung in der Libellenfassung bildet eine Führung für das Fixiermittel, sodass eine Relativbewegung der Libellenfassung im Wasserwaagenkörper entlang einer Richtung normal zur Messfläche des Wasserwaagenkörpers zugelassen wird.
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Das Fixiermittel ist über eine Wandung des Wasserwaagenkörpers einführbar. Dazu ist in wenigstens einer Wandung des Wasserwaagenkörpers eine Öffnung vorgesehen, über die das Fixiermittel durch die Wandung des Wasserwaagenkörpers hindurch in die Aussparung in der Libellenfassung eingeführt werden kann.
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Um die Wasserwaage gegenüber Stößen, wie sie etwa beim Herabfallen einer Wasserwaage auftreten können, unempfindlich zu machen, ist es erforderlich, die Libellenfassung gegenüber einer Verschiebung in Längsachse des Wasserwaagenkörpers zu fixieren.
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Die wenigstens eine Öffnung zur Einführung des Fixiermittels ist bevorzugt an einer Seitenfläche (Wange) des Wasserwaagenkörpers vorgesehen. Damit ist jene Fläche gemeint, welche im Querschnitt des den Wasserwaagenkörper bildenden Profils die Längsseite bildet.
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Es kann alternativ vorgesehen sein, dass die wenigstens eine Öffnung an einer Schmalseite des Wasserwaagenkörpers ausgebildet ist. Die entsprechende Aussparung in der Libellenfassung kann in diesem Fall durch eine Bohrung normal zu einer Messfläche ausgebildet sein. Das Fixiermittel kann als in der Bohrung gleitend ausgebildet sein.
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Indem die wenigstens eine Öffnung mit dem Fixiermittel so toleriert ist, dass dieses in der Öffnung verpresst wird, ist keine weitere Befestigung des Fixiermittels erforderlich.
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Die Messfläche einer Wasserwaage wird von der Außenwandung der Schmalseite des den Wasserwaagenkörper bildenden Profils auf der der Flachlibelle (Horizontallibelle) gegenüberliegenden Seite gebildet. Bei einem gebräuchlichen Rechteck-Querschnitt ist es also eine Schmalseite des Rechteck-Profils.
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Es kann vorgesehen sein, dass das Fixiermittel als Hülse ausgebildet ist. Unter Hülse ist ein Profil mit hohlem Querschnitt zu verstehen.
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Es kann vorgesehen sein, dass das Fixiermittel als Bolzen ausgebildet ist. In dieser Variante weist das Fixiermittel einen gefüllten Querschnitt auf.
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Es kann vorgesehen sein, dass das Fixiermittel in Form eines zweiteiligen Stiftes mit Schnappern ausgebildet ist, wobei die Hälften des zweiteiligen Stiftes durch gegenüberliegende Wandungen des Wasserwaagenkörpers einführbar und durch Verschnappen der Schnapper miteinander fixierbar sind.
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Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Aussparung im Libellenhalter als Langloch ausgebildet ist. Das Langloch dient als Führungselement für das einschiebbare Fixiermittel. Die Längserstreckung des Langlochs verläuft dabei so, dass eine Bewegung des Libellenhalters normal zur Messfläche des Wasserwaagenkörpers ermöglicht wird.
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Es sei erwähnt, dass es zur Fixierung von Libellenfassungen im Wasserwaagenkörper bekannt ist, sogenannte Nagelhülsen zu verwenden.
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Nagelhülsen sind in den Wasserwaagenkörper eingepresste zylinderringförmige Körper, die in eine Bohrung der Libellenfassung eingepresst werden. In Versuchen der Anmelderin hat sich jedoch herausgestellt, dass beim Durchgehen von Temperaturänderungen sich eine Nagelhülse nachteilig auf die Genauigkeit der Wasserwaage auswirkt. Vollführt nämlich die Libellenfassung eine durch thermische Dehnungen hervorgerufene Relativbewegung im Wasserwaagenkörper entlang einer Achse normal zu einer Messfläche der Wasserwaage, so kann eine Nagelhülse als Drehpunkt gegenüber der Libellenfassung wirken und so der durch die Wärmedehnung hervorgerufenen rein translatorischen Bewegung eine Rotationsbewegung hinzufügen. Durch diese Rotation geht die Kalibrierungslage der Libelle verloren.
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Indem jedoch eine Führung vorgesehen ist, welche eine Verschiebung der Libellenfassung parallel zur Längsachse des Wasserwaagenkörpers verhindert und eine Bewegung des Libellenkörpers normal zu einer Messfläche des Wasserwaagenkörpers zulässt, tritt der oben beschriebene negative Effekt bei Wärmedehnungen nicht auf und die Libelle behält ihre Kalibrierungslage bei.
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Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Libellenfassung über wenigstens eine Feder im Wasserwaagenkörper fixiert ist. Die wenigstens eine Feder presst die Libellenfassung an die Innenwandung des Wasserwaagenkörpers. Bevorzugt ist die Libellenfassung im Wasserwaagenkörper zwischen den Schmalseiten des den Wasserwaagenkörper bildenden Profils verspannt. Die Fixierung über eine Feder erlaubt eine Bewegung der Libellenfassung wie weiter oben beschrieben. Die Feder kann beispielsweise als Blattfeder oder als Spiralfeder ausgebildet sein. Es können mehrere Federn vorgesehen sein.
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Die Erfindung ist besonders geeignet für Rundlibellen, das heißt jene Libellen, die zur Ablesung der Vertikalausrichtung der Wasserwaage dienen (Vertikallibellen). Rundlibellen weisen meist eine dosenförmige, also zylindrische Gestalt auf.
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Die Erfindung wird anhand nachfolgender Figuren näher erläutert. Dabei zeigt:
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1 eine Wasserwaage im Schnitt nach Stand der Technik,
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2 eine Wasserwaage in einem ersten Ausführungsbeispiel,
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3 eine Libellenfassung in einem Ausführungsbeispiel,
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4a bis 4c ein Fixiermittel in einem Ausführungsbeispiel.
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1 zeigt eine Wasserwaage 1 nach Stand der Technik. Die Wasserwaage 1 weist zwei planparallele Messflächen 9 auf. Eine Libellenfassung 4 ist durch Übermaß gegenüber dem Wasserwaagenkörper 2 in diesem verklemmt und gegebenenfalls zusätzlich verklebt. Die Libellenfassung 4 wird hier durch eine Nagelhülse 21 gegen eine Verschiebung in Längsachse im Wasserwaagenkörper 2 gesichert. Angedeutet ist auch die Libelle 3, hier als Rundlibelle ausgeführt, welche in die Libellenfassung 4 eingesetzt ist. Beim Durchgehen von Temperaturschwankungen besteht die Gefahr, dass die Libelle 3 ihre Kalibrierungslage verliert, da ein Kippmoment bezüglich der Nagelhülse 21 auftreten kann.
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2 zeigt eine erfindungsgemäße Wasserwaage 1 in einem ersten Ausführungsbeispiel. Die Libellenfassung 4 ist über eine Feder 19 (hier als Blattfeder ausgeführt) gegenüber der Innenwandung des Wasserwaagenkörpers 2 verspannt.
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Eine Aussparung 23 in der Libellenfassung 4 ist als Langloch ausgebildet. In die Aussparung 23 ist durch die Wandungen des Wasserwaagenkörpers 2 ein Fixiermittel 8 eingeführt. Somit kann bei Auftreten von Wärmedehnungen zwischen Wasserwaagenkörper 2 und Libellenfassung 4 eine Relativbewegung der Libellenfassung 4 entlang der aus Aussparung 23 und Fixiermittel 8 gebildeten Führung stattfinden, ohne dass ein Kippmoment auf die Libellenfassung 4 aufgeprägt wird. Die Bewegungsrichtung der Libellenfassung 4, wie sie durch Wärmedehnungen innerhalb des Wasserwaagenkörpers 2 verursacht werden kann, ist durch einen schwarzen Blockpfeil angedeutet. Der Vollständigkeit halber ist ein Schnitt A-A durch den Wasserwaagenkörper 2 gezeigt, der im vorliegenden Beispiel ein rechteckiges Hohlprofil aufweist.
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3 zeigt eine mögliche Ausgestaltung der Libellenfassung 4. Die Libellenfassung 4 weist eine erste Ausnehmung 18 zur Aufnahme einer Libelle 3 auf. Weiters ist an der Libellenfassung 4 eine Aufnahme 20 für eine oder mehrere Federn 19 (hier nicht dargestellt) vorgesehen. Über die Feder bzw. die Federn 19 ist die Libellenfassung 4 gegen die Innenwandung eines Wasserwaagenkörpers 2 verspannbar. Im vorliegenden Beispiel ist die Aufnahme 20 zum Einlegen einer Blattfeder ausgestaltet. Ein Wasserwaagenkörper 2 ist strichliert angedeutet, um die Einbaulage der Libellenfassung 4 zu verdeutlichen.
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In die Aussparungen 23 sind in der Einbaulage der Libellenfassung 4 durch entsprechende Öffnungen im Wasserwaagenkörper 2 Fixiermittel 8 (hier nicht gezeigt) einsetzbar. Die Aussparungen 23 sind als Langlöcher ausgeführt, wobei die Längsachse der Aussparung 23 quer zur Längsachse des Wasserwaagenkörpers 2 steht. Auf diese Weise gelingt eine Lagerung der Libellenfassung 4 im Wasserwaagenkörper 2, die eine freie Bewegung der Libellenfassung 4 bei Wärmedehnungen erlaubt (Bewegungsrichtung durch schwarzen Blockpfeil angedeutet) und gleichzeitig die Libellenfassung 4 gegen eine Verschiebung in Längsrichtung der Wasserwaage 1 sichert (etwa bei Stößen).
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Da die zu erwartenden Bewegungen aufgrund thermischer Dehnung sehr gering sind (wenige 1/10 Millimeter), kann die Längsausdehnung der Aussparungen 23 nur wenig größer als ihre Breite sein.
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Die Feder bzw. Federn 19 sind bevorzugt aus Metall, vorzugsweise Stahl ausgeführt. Gegenüber Federn aus Kunststoff weisen metallische Federn eine bessere Langzeitstabilität und Aufrechterhaltung der Federkraft auf.
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Eine Justage einer Libelle 3 im Libellenhalter 4 kann vor oder nach dem Einbau erfolgen.
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4a bis 4c zeigen verschiedene Ansichten eines als zweiteiliger Stift 12 ausgeführten Fixiermittels 8. Gezeigt ist jeweils eine Stifthälfte. Die Stifte 12 bilden im gezeigten Ausführungsbeispiel zudem eine Abdeckung 17 für die Libelle 3.
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Die Stifte 12 sind über entsprechende Öffnungen im Wasserwaagenkörper 2 in die Aussparung 23 (siehe dazu beispielsweise 3) einführbar und über Schnapper 13 miteinander verbindbar.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Wasserwaage
- 2
- Wasserwaagenkörper
- 3
- Libelle
- 4
- Libellenfassung
- 8
- Fixiermittel
- 9
- Messfläche
- 12
- Stift
- 13
- Schnapper
- 17
- Abdeckung
- 18
- Ausnehmung
- 19
- Feder
- 20
- Aufnahme
- 21
- Nagelhülse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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