DE2028847A1 - Pendel-Neigungsmeßgerät - Google Patents

Description

Johann Meier, Brione s/M (Schweiz)

Pendel-Neigungsmessgerät

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Pendel-Neigungsmessgerät, das insbesondere zur Bestimmung von kleinen Neigungswinkeln geeignet ist.

Die bekannten Neigungsmesser mit Luftblasen weisen die Nachteile auf, dass die Ablesegenauigkeit nicht sehr gross und die Form des Glaskörpers der Libelle * sowie die Grosse der Luftblase bei Temperaturänderungen unerwünscht verändert wird.

Es sind ferner auch Neigungsmesser mit Pendeln bekannt, bei denen der Pendel an zv/ei Blattfedern aufgehängt ist und die Bewegung desselben mechanisch oder durch Veränderung des magnetischen Flusses in Spulenwicklungen elektrisch auf einen über einer Skala angeordneten Zeiger übertragen wird. Auch hier sind die Uebertragungs- und Ablesegenauigkeiten insbesondere zur

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Bestimmung von kleinen Neigungen in der Grössenordnung von 100 u/mm bis lnuii/m zu gering, als dass sie den heute gewünschten Genauigkeiten entsprechen würden. >«

Zweck der Erfindung ist die Schaffung eines handlichen Pendel-Neigungsmessers, welcher diese Nachteile nicht aufweist, höchste Genauigkeit mit Robustheit gegen mechanische und thermische Einflüsse in sich vereint, einlach im Aufbau ist, und sich zur elektronischen Digitalanzeige eignet. "

Das erfindungsgemässe Pendel-Neigungsmessgerät ist dadurch gekennzeichnet, dass das Pendel mit einem Raster verbunden ist, welcher einem fest mit dein Gerät verbundenen zweiten Raster zugeordnet ist, und dass photoelektrische Mittel vorgesehen sind, um eine Verschiebung zwischen den beiden Rastern in elektrische Signale umzuwandeln.

Zur genauen Angabe bei kleinen Neigungswinkeln ist es zweckirässig, dass das Pendel auf Schneiden gelagert ist.

Um eine lineare Anzeige der Neigung zu erhalten, ist es zweckmässig, dass die Rasterstriche der beiden Raster radial bezüglich der Schwenkachse des Pendels verlaufen und dass der eine Raster mit gleichbreiten und gleich v/eit voneinander distanzierten Rasterstrichen, und der andere Raster in der Mitte seines Schwenkbereiches mit einem doppelt so breiten Rasterstrich wie

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BAD ORiGlNAU

der erste Raster, der übrige Teil jedoch mit gleichbreiten und gleich weit voneinander distanzierten Rasterstrichen wie der erste Raster versehen ist, dass auf der einen Seite der beiden Raster eine Lichtquelle und au! der gegenüberliegenden Seite mindestens zwei Photozellen oder -widerstände zur getrennten Urfässung des auf beiden Seiten des doppelt so breiten llasterstriches des zweiten Rasters durchtretenden Lichtanteiles anperrdnet sind.

Nachstehend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen :

Fig. 1 einen Schnitt durch eine beispielsweise Atisführungsform eines erfindungsgemäss ausgebildeten Pendel-Neigungsmessgerätes;

Fig. 2 eine schematische Darstellung der Rasteranordnung des in Figur 1 gezeigten Neigungsmessgerätes,

Fig. 3 ein Diagramm zur Darstellung der Differenz der auf die beiden Photozellen der in Figur 2 dargestellten Rasteranordnung auftreffenden Lichtmenge bei einer Veränderung des Neigungswinkels des Pendels; »»4

Fig. 4 die elektrische Schaltung des in Figur 1 dargestellten Gerätes; und -

Fig. 5 einen verstellbaren Begrenzungsanschlag.

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Das in Figur 1 dargestellte Pendel-Neigungsmessgerät weist ein mit einer Anschlagfläche 1 versehenes Gehäuse 2 auf, innerhalb welchem ein Pendel 3 mittels der Schneidenlager 4 und 5 schwenkbar abgestützt ist. Zur Dämpfung der Schwenkbewegung des Pendels 3 ist innerhalb dem Gehäuse 2 ein Magnet 6 angeordnet, welcher mit einem am Pendel befestigten Blech zusammenwirkt. Da das dargestellte Ausführungsbeispiel eines Neigungsmessgerätes zum Messen von Neigungen im Bereich von +0,5 mm/m dienen soll, wird der Ausschlag des Pendels 3 mittels eines Bolzens 8, welcher sich in eine Aussparung 9 am unteren Ende des Pendels 3 erstreckt, auf diesen Wert begrenzt, um nicht zwei oder mehrdeutige Anzeigen am elektrischen Anzeigeinstrument zu erhalten. .

Das Pendel 3 ist mit einem Raster 10 verbunden, welcher die Form eines Kreisringsegmentes aufweist, dessen Radien dem Abstand zur Schwenkachse des Pendels entsprechen. Der Raster ist einem fest mit dem Gehäuse 2 verbundenen zweiten Raster 11 zugeordnet, und die Rasterstriche beider Raster 10 und verlaufen radial bezüglich der Schwenkachse des Pendels 3.

Zur photoelektrischen Auswertung der Relativlage der beiden Raster 10 und 11 zueinander ist im Innern des Gehäuses 2 eine Glühlampe 12, und zwischen dieser und dem schwenkbaren Raster 10 eine Linse 13 angeordnet, um mindestens angenähert achs-

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parallel gerichtetes Licht auf die beiden Raster zu werfen. In der Zeichnung auf der rechten Seite des fest mit dem Gehäuse 2 verbundenen Rasters 11 sind zwei Photozellen 14 und 15 zur Bestimmung der Relativlage der beiden Raster 10 und 11 zueinander ebenfalls fest mit dem Gehäuse 2 verbunden. -

Wie aus Figur 2 ersichtlich, ist der fest mit dem Gehäuse 2 verbundene Raster Il mit gleichbreiten und gleich weit voneinander distanzierten Rasterstrichen 16, und der schwenkbare Raster 10 in der Mitte seines Schwenkbereiches mit einem doppelt so breiten Rasterstrich 17 wie der erste Raster 11, der übrige Teil jedoch mit gleichbreiten und gleich weit voneinander distanzierten Rasterstrichen 18 wie der erste Raster 11 versehen.

Auf der einen Seite der beiden Raster 10 und 11 ist die Lichtquelle 12 und auf dar gegenüberliegenden Seite zwei Photo-

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zellen 14 und 15 zur getrennten Erfassung des auf beiden Seiten des doppelt so breiten Rasterstriches 1? des schwenkbaren Raster« 10 durchtretenden Lichtanteiles angeordnet. Die beiden Strahlungsflussänderungen Δ ψ% und Ji <φ± verlaufen •omit bei einer Relativversehiebun$ vom Raster IQ gegenüber dem Raster Il einander entgegengesetzt.

Dadurch ergibt sich wie aus Figur 3 ersichtlich, ein angenähert

auf U verstärkt und mit Hilfe eines Messinstrumentes angezeigt. Eine Bereichswahl kann durch eine VerstMrkungsumschaltung (R2 + R3 bzw. R4 + R5) erfolgen. Die Diode Dl kompensiert den Spannungsabfall zwischen Basis und Emitter des Transistors T 1. Ll und L2 werden von eines konstanten Streulichtanteil beleuchtet, wodurch der Messwert Δ Φ nicht beeinflusst wird.

T Nützt man z.B. nur etwa 50% des Rasterbereiches aus, d.h. + —jr- (T=Teilung des Rasters), so kann die Nichtlinarität von £ JL s f { ff ) auch für hohe Ablesegenauigkeiten vernachlässigt werden.

Um den Ausschlag des Pendels 3 auf den Messbereich zu beschränken, ist es auch möglich, am unteren Ende des Pendels 3 wie aus Figur •rsichtlich, einen Bolzen 25 anzuordnen» welcher in einen mit einer kegelförmigen Aussparung 26 versehenen Begrenzungeanschlag 27 hineinragt, so dass durch einfache· Drehen des mit einem. Gewindebolzen 28 versehenen Anschlages 27 dieser in seiner Höhe verstellt und dadurch der Ausscblagbereich in seiner Grosse verändert wird» ...

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Claims (6)

Patentansprüche

1.j Pendel-Neigungsmessgerät, insbesondere zur Bestimmung von kleinen Neigungswinkeln, dadurch gekennzeichnet, dass das Pendel (3) mit einem Raster (10) verbunden ist, welcher einem fest mit dem Gerfit verbundenen zweiten Raster (11) zugeordnet ist, und dass photoelektrische Mittel (12-15) vorgesehen sind, um eine Verschiebung zwischen den beiden Rastern (10,11) in elektrische Signale umzuwandeln.

2. Messgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es mit zwei Pendeln versehen ist, die in zwei senkrecht aufeinanderstellenden Ebenen zueinander schwenkbar sind.

3. Messgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Pendel.auf Schneiden (4,5) gelagert ist.

4. Messgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass

die Rasterstriche (16-18) der beiden Raster (10-11) radial |

bezüglich der Schwenkachse des Pendela (3) verlaufen.

5. Messgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der eine Raster (11) «it gleichbreiten und gleich weit voneinander distanzierten Rasterstrichen (16) und der andere Rüster (10) in der Mitte seines Schwenkbereiches mit eines doppelt so breiten Rasterstrich (17) wie der erste Raster(11), der übrige Teil jedoch »it gleichbreiten und gleich weit

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voneinander distanzierten Rasterstrichen (18) wie der erste Raster (11) versehen ist, dass auf der einen Seite der beiden Raster (10,11) eine Lichtquelle (12) und auf der gegenüberliegenden Seite mindestens zwei Photozellen oder -widerstände (14,15) zur getrennten Erfassung des auf beiden Seiten des doppelt so breiten Rasterstriches (17) des zweiten Rasters (10) durchtretenden Lichtanteiles angeordnet sind.

6. Messgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausschlag des Pendels (3), z.B. durch einen Anschlagbolzen, derart begrenzt ist, dass die höchstzulässige Relativbewegung zwischen den beiden Rastern (10,11) dem Abstand

zwischen zwei benachbarten Rasterstrichen entspricht.

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