DE1423055B1

DE1423055B1 - Optisches Instrument mit einem kugelgelagerten Vertikalachsensystem

Info

Publication number: DE1423055B1
Application number: DE19591423055D
Authority: DE
Inventors: Rudolf Lotzgesell
Original assignee: Continental Elektronidustrie AG
Current assignee: Continental Elektronidustrie AG
Priority date: 1959-08-12
Filing date: 1959-08-12
Publication date: 1969-10-16
Also published as: CH379133A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein optisches Instrument mit einer an einem Stützkörper, welcher um eine vertikale Achse drehbar auf einem Kugellager, das das Drehzentrum in wesentlichem radialem Abstand umfaßt, gelagert ist, befestigten Zielvorrichtung und einem aus Rotor und Stator bestehenden elektromechanischen Meßumformer zur Abbildung der Winkelstellung des Stützkörpers in ein elektrisches Meßsignal, bei dem der Rotor und der Stator des Meßumformers ortsfest am Lager des Stützkörpers angeordnet sind und der Rotor mit seiner Achse über eine spielfreie Kupplung mit einem drehbaren Teil des Stützkörpers verbunden ist zur Übertragung der Drehung des Stützkörpers im Verhältnis 1:1.
An Kinotheodoliten mit einem kugelgelagerten Stützkörper für das Theodolitfernrohr und den dazugehörigen Zielvorrichtungen, bei denen der Stützkörper um eine vertikale Drehachse auf einem Kugel-oder Rollenlager, welches das Drehzentrum in wesentlichem radialem Abstand umfaßt, gelagert ist, treten bei der Kombination des Instruments mit einem Meßumformer zur Abbildung der Winkelstellung des Stützkörpers in ein elektrisches Meßsignal Schwierigkeiten dabei auf, die zentrisch angeordnete Drehachse des Meßumformerrotors mit dem Stützkörper zu kuppeln.
Es ist versucht worden, die Rotorachse des Meßumformers mit einem am Stützkörpermantel angeordneten, das Drehzentrum des Stützkörpers in weitem Abstand umfassenden Laufring über ein Untersetzungsgetriebe derart zu verbinden, daß der Laufring als Antriebselement für die Rotordrehung bei Drehung des Stützkörpers den Rotor des Meßumformers im Verhältnis 1 : 1 verstellt. Diese Maßnahme führt jedoch zur Einführung der Fehler des Getriebes in die Drehbewegung des Rotors und damit zu Meßfehlern.
Es ist deshalb auch bereits vorgeschlagen worden, den Meßumformer mit seinem Rotor und Stator am Lager des Stützkörpers derart anzuordnen, daß eine getriebefreie Verbindung zwischen dem Rotor und dem Stützkörper zur unmittelbaren Übertragung der Drehbewegung mittels einer spielfreien Kupplung durchführbar ist. Es sollte hierzu die Drehachse des Rotors im Drehzentrum des Stützkörpers gelagert und starr mit dem Stützkörper verbunden werden. Die Anordnung erfordert jedoch, daß die Drehachse des Rotors im Drehzentrum des Stützkörpers quer zur Meßrichtung justierbar gelagert wird, um die Achse in das Drehzentrum ausrichten zu können. Derartige Maßnahmen sind höchst umständlich und teuer.
Es war daher Zweck der Erfindung, diese Schwierigkeiten zu beseitigen.
Erfindungsgemäß wird ein optisches Instrument ; der eingangs näher bezeichneten Art vorgeschlagen, welches sich dadurch kennzeichnet, daß der Rotor des Meßumformers mit seinem Lagerzapfen im Drehzentrum des Stützkörpers an dessen Lagerteil angeordnet ist und die Kupplung aus zwei miteinander i verbundenen, gegeneinander geneigt angeordneten elastischen Membranen besteht, von denen die eine im wesentlichen senkrecht zur Rotordrehachse am Rotor und in Richtung der Rotorachse neigbar und die andere im wesentlichen parallel zur Richtung der Drehachse des Rätprserlaufend und quer zur Richtung der Rotorachse rieigbar am Stützkörper befestigt ist. Diese Anordnung vermeidet die justierbare Lagerung des Rotors und vermittelt gleichzeitig einen Ausgleich zwischen etwaigen geringfügigen Pendelbewegungen der Drehachse des Stützkörpers, die auf sein Kugellager zurückgehen, und der starr gelagerten Drehachse des Rotors, ohne daß dabei Unregelmäßigkeiten bei der Übertragung der Drehbewegung auftreten. Die Membrankupplung ist in Drehrichtung völlig steif und in allen senkrecht dazu verlaufenden Richtungen nachgiebig weich ausbildbar.
Die Membranen sind deshalb zweckmäßig zur Vermeidung unstetig verlaufender Formänderungen bei elastischer Beanspruchung mit Lochungen passend gewählter Form versehen. Sie erlauben eine spiel- und spannungsfreie Kupplung zwischen den zu kuppelnden Bauteilen, wobei es auf eine genaue Ausrichtung des Lagers des Meßurnformerrotors in bezug auf die Richtung der Drehachse des Stützkörpers nicht ankommt. Auch geringe, infolge der Ausbildung des Kugellagers unvermeidliche Pendelungen der Achsrichtung der Stützkörperachse um das Drehzentrum werden durch die Kupplung ausgeglichen, und es wird die Drehbewegung des Stützkörpers ohne wesentliche Getriebefehler im Verhältnis 1:1 auf den Rotor des Meßumformers übertragen.
Die Zeichnung erläutert die Erfindung.
Es bezeichnet 5 einen Teil des um eine horizontale Drehachse beweglich gelagerten Teils eines optischen Zielverfolgungsinstruments nach Art der bekannten Kinotheodolite. Die horizontale Drehachse dieses Teils ist in den Fernrohrlagerstützen 6 und 7 gelagert, welche sich in vertikaler Richtung erstrecken und auf dem Stützkörper 8 des Theodolits befestigt sind. Der Stützkörper 8 weist eine Grundplatte 8' auf, auf der der Stützkörper 8 mittels Stiftverbindungen 20 lösbar befestigt ist. Die Grundplatte 8' ist auf einem Kugellagerkranz 11 gelagert, welcher sich andererseits auf einem ortsfesten Lagerteil 9 abstützt. Die Bauteile 6, 7, 8 und 8' sind auf dem Kugellagerkranz 11 um das Drehzentrum 12 gemeinsam drehbar gelagert.
Mit 12' und 13 sind Stator und Rotor eines bekannten elektrischen Meßumformers (vgl. beispielsweise die Zeitschrift »Control Engineering«, April 1959, S. 126 und 128) bezeichnet, welcher zur elektrischen Abbildung der Winkelstellung des Stützkörpers 8 in ein elektrisches Meßsignal dient.
Der Rotor 13 des Meßumformers ist in einer Fassung 14 angeordnet, welche ihrerseits mittels eines in Richtung der Drehachse des Stützkörpers 8 verlaufenden Drehachse 15 im Drehzentrum 12 drehbar gelagert ist. Der Stator 12' ist ortsfest an dem Lagerteil 9 befestigt.
Mit 17 und 19 sind zwei elastische Membranen bezeichnet, welche im wesentlichen senkrecht zueinander angeordnet sind und den Rotor 13, 14, 15 des Meßumformers mit dem Stützkörper 8 kuppeln. Hierzu sind die beiden Membranen über ein Klemmstück 18 miteinander verbunden, und es ist die 19 senkrecht zur Drehachse 15 und die Membran 17 in Richtung dieser Drehachse verlaufend angeordnet. Die Membran 17 ist mittels einer Klemmverbindung 16 an dem Bauteil 8' und die Membran 19 mittels einer Klemmverbindung an dem Klemmstück 18 befestigt.
Die beschriebene Anordnung weist den Vorzug auf, daß Taumelbewegungen, die die Achse des Stützkörpers 8 infolge unvermeidbarer Fertigungsfehler am Kugellager 11 um die Richtung des Drehzentrums 12 ausführt, bei der Übertragung der Drehbewegung des Stützkörpers 8 auf den Rotor des Meßumformers über die elastische Kupplung 17, 19 ausgeglichen werden. Diese Kupplung ist in radialer und axialer Richtung elastisch nachgiebig und in Drehrichtung des Rotors bzw. des Stützkörpers starr und unnachgiebig, wodurch übertragungsfehler vermieden werden.

Claims

Patentansprüche: 1. Optisches Instrument mit einer an einem Stützkörper, welcher um eine vertikale Achse drehbar auf einem Kugellager, das das Drehzentrum in wesentlichem radialem Abstand umfaßt, gelagert ist, befestigten Zielvorrichtung und einem aus Rotor und Stator bestehenden elektromechanischen Meßumformer zur Abbildung der Winkelstellung des Stützkörpers in ein elektrisches Meßsignal, bei dem der Rotor und der Stator des Meßumformers ortsfest am Lager des Stützkörpers angeordnet sind und der Rotor mit seiner Achse über eine spielfreie Kupplung mit einem drehbaren Teil des Stützkörpers zur übertragung der Drehung des Stützkörpers im Verhältnis 1 : 1 verbunden ist, d a d u r c h g e -kennzeichnet, daß der Rotor (13) des Meßumformers (12', 13) mit seinem Lagerzapfen (15) im Drehzentrum (12) des Stützkörpers (8, 8') an dessen Lagerteil (9) angeordnet ist und die Kupplung aus zwei miteinander verbundenen, gegeneinander geneigt angeordneten elastischen Membranen (17, 19) besteht, von denen die eine (19) im wesentlichen senkrecht zur Rotordrehachse am Rotor und in Richtung der Rotorachse neigbar und die andere (17) im wesentlichen parallel zur Richtung der Drehachse des Rotors verlaufend und quer zur Richtung der Rotorachse neigbar am Stützkörper befestigt ist.
2. Optisches Instrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membranen (17, 19) Lochungen aufweisen.