DE2147351C3

DE2147351C3 - Nivelliergerät

Info

Publication number: DE2147351C3
Application number: DE2147351A
Authority: DE
Inventors: Hiromitsu Urawa Kijima (Japan)
Original assignee: Tokyo Kogaku Kikai KK
Current assignee: Topcon Corp
Priority date: 1970-09-22
Filing date: 1971-09-22
Publication date: 1975-02-20
Also published as: DE2147351A1; DE2147351B2; US3772798A

Description

Die Erfindung betrifft ein Nivelliergerät mit einem auf die zu nivellierende Vorrichtung aufsetzbaren Gehäuse, das um einen der Neigung der zu nivellierenden Vorrichtung entsprechenden Winkel geneigt werden kann. Insbesondere betrifft die Erfindung ein nach dem Aufhängungsprinzip arbeitendes Nivelliergerät, wie es beispielsweise in den sogenannten automatischen Nivelliergeräten Verwendung findet.

Es ist bisher ein Horizontanzeigegerät bekanntgeworden, das nach dem Prinzip der Wasserwaage arbeitet. Auch ist ein Gerät zur Anzeige der Lotrechten bekannt, das nach dem Prinzip des Pendels arbeitet

Die bekannten nach den obengenannten Prinzipien arbeitenden Geräte sind zur Verwendung für tragbare optische Geräte, z. B. für ein automatisches Nivelliergerät, nicht geeignet, und zwar vor allem deswegen, weil die bekannten Vorrichtungen durch Vibration beeinflußt werden, wenn sie auf solchen optischen Geräten angebracht oder in Verbindung mit ihnen benutzt werden. Um die Vibrationen z.u stabilisieren, müssen Vibrationsdämpfer vorgesehen werden; solche vibrationsstabilisierten Geräte sind jedoch im allgemeinen kompliziert und damit auch recht kostspielig·

Aufgabe der Erfindung ist es dementsprechend, die

Nachteile der bekannten Geräte zu vermeiden und auf prinzipiell vollkommen neuer Grundlage Nivelliergeräte bzw. Geräte zur Anzeige der Horizontalen oder Vertikalen zu schaffen, die sich bei einfachster Bauweise vor allem durch eine hervorragende Vibrationsdämpfung auszeichnen.

Zur l-ösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß ein Nivelliergerät mit einem Bezugnahmen bzw. einem Gehäuse vorgeschlagen, gekennzeichnet durch ein mit dem Gehäuse fest verbundenes tragendes Element mit einer gleichmäßig gekrümmten konvexen Oberfläche mit kreisförmigem, den Kriimmungsmittelpunkt umspannenden Querschnitt, durch einen Flüssigkeitsfilm auf der gekrümmten Oberfläche des tragenden Elementes, durch ein getragenes Element mit einer konkaven Oberfläche, die entsprechend der konvexen Fläche des tragenden Elementes gekrümmt ist. wobei der Krümmungsradius der konkaven Fläche des getragenen Elementes praktisch gleich dem Krümmungsradius der konvexen Räche des tragenden Elementes ist und durch eine so bemessene Oberflächenspannung des Flüssigkeitsfilms, daß das an der gekrümmten Fläche des tragenden Elementes gleitend aufgehängte getragene Element mit seiner konkaven Fläche in bündigem Kontakt mit dem Flüssigkeitsfilm auf der konvexen Fläche des tragenden Elementes steht, und daß der Schwerpunkt des getragenen Elementes unterhalb des Krümmungsmittelpunktes seiner konkaven Fläche liegt. Vorzugsweise wird der Flüssigkeitsfilm durch Silikonöle gebildet.

Die konkave bzw. die konvexe Fläche, die durch einen kreisförmigen Querschnitt gekennzeichnet ist, kann dabei sowohl kugelförmig als auch zylindrisch

ausgebildet sein.

Durch die entsprechende Auswal ί des Kriimmungsradiusder gekrümmten Flächen, des Gewichtes des getragenen Elementes und der Viskosität des die Aufhängung vermittelnden Flüssigkeitsfilmes können optische Nivellieraufhängungen bzw. optische Nivelliergeräte mit idealem Dämpfungsverhalten in höchst einfacher bauweise hergestellt werden.

Im folgenden ist die Erfindung in Verbindung mit den Zeichnungen an Hand einiger Ausführungsbeispiele näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellungeines besonders einfachen Ausführungsbeispiels der Erfindung mit horizontaler Lage des Gehäuses,

Fig. 2 die in Fig. 1 gezeigte Ausführungsform bei von der Horizontalen abweichender Laue des Gehäuses,

F i g. 3 eine schematische Darstellung in Seitensicht eines automatischen Nivelliergerätes unter Verwendung des Nivelliergerätes gemäß der Erfindung,

Fig. 4 eine Draufsicht auf das in Fig. 3 gezeigte automatische Nivelliergerät,

F i g. 5 eine schematische Darstellung des optischen Systems eines Theodoliten unter Verwendung des NiveHiergerätes bzw. der Nivelliervorrichtung gemäß der Erfindung bei Übereinstimmung der optischen Ache mit der Vertikalen.

Fig 6 eine schematische Darstellung des optischen Systems des in Fig. 5 gezeigten Theodoliten bei Abweichung der optischen Achse von der Vertikalen,

F i g. 7 eine Seitensicht eines weiteren Ausführungsbeispiels des Nivelliergerätes gemäß der Erfindung,

Fig. H eine Seitensicht nach VIH-VHl in Fig 7.

Fig. 9 eine Seitensicht auf die in Fig. 7 gezeigte Ausführungsform der Erfindung bei von der Horizontalen abweichender Lage des Gehäuses,

Fig. 10 eine Seitensicht nach X-X in Fig. 9,

Fig. 11 A einen Querschnitt durch eine äußerst einfache wasserwaagenähnliche Ausführungsform des Nivelliergerätes gemäß der Erfindung in horizontaler Lage,

Fig. 11 B eine Draufsicht auf die in Fig. 11 A gezeigte Ausführungsform,

Fig. 12 A einen Querschnitt durch die in F i g. 11 A gezeigte Ausführungsform bei Abweichen des Gehäuses von der Horizontalen,

Fig. 12B eine Draufsicht auf die in Fig. 11 A gezeigte Ausführungsform der Erfindung bei der in Fig. 12 A gezeigten Schräglage.

Die in den Figuren verwendeten Bezugszeichen sind für gleiche funktioneile Teile stets gleich gewählt.

In den F i g. 1 und 2 ist ein Ausfuhrungsbeispiel des Nivelliergerätes gemäß der Erfindung gezeigt, dem die Oberkante 11 des mit Füßen versehenen Bezugsrahmens 1 durch geneigtes Aufsetzen der Füße auf ,geneigten Unterlagen geneigt gehalten, oder bei horizontalem Aufsetzen der Füße auf horizontalen Flächen horizontal gehalten werden kann. Mit der Oberkante Ii, bzw. mit den Oberkanten Ii, des Bezugsrahmens 1 ist ein tragendes Element Io mit einer abwärts weisenden konvexen Kugeloberfläche fest verbunden. Die Kugeloberfläche des Elementes la ist mit einem dünnen Flüssigkeitsfilm 2 überzogen. Ein getragenes Element 4, das eine bestimmte träge Masse aufweist, ist an dem tragenden Element 1 α in der Weise aufgehängt, daß eine nach oben offene konkave Kugelinnenfläche des getragenen Elementes 4 gleitend bzw. gleitfähig von der abwärts zeigenden konvexen Kugelaußenfläche des tragenden Elementes la unter Vermittlung des dünnen Flüssigkeitsfihns 2 getragen wird. Dieser Hüssigkeitsfüm kann beispiels-

weise aus SUikonöl bestehen, jedoch ist die Erfindung nicht auf die Verwendung von Silikonöl beschränkt, vielmehr können auch durchaus andere Flüssigkeiten zur Bildung des Films benutzt werden. Der Krümmungsradius der konkaven Kugelinnenfläche des ge-

tragenen Elementes 4 ist praktisch gleich dem Krümmungsradius der konvexen Kugelaußenfläche des tragenden Elementes la oder ist vorzugsweise um ein geringes kleiner als dieser Radius.

Die zentrale Achse des getragenen Elementes 4,

die sowohl durch den Krümmungsradius der nach oben offenen konkaven gekrümmten Fläche als auch durch den Schwerpunkt des getragenen Elementes 4 führt, ist durch die Aufhängung des getragenen Elementes 4 so ausgerichtet, daß sie stets auch durch den

ao Krümmungsmittelpunkt der konvexen Kugelfläche des tragenden Elementes la führt. Eine planare Grundfläche 3 des getragenen Elementes 4 schneidet die vorerwähnte zentrale Achse des getragenen Elementes, wobei die planare Fläche 3 von der zentralen

»5 Achse vorzugsweise symmetrisch geschnitten wird.

Die Gleitfähigkeit zwischen der konkaven Fläche

des getragenen Elementes 4 und der konvexen Fläche

des tragenden Elementes la ist so ausgelegt, daß die

auf das getragene Element 4 wirkende Schwere dieses

getragene Element 4 stets in seine tiefstmögliche Lage auf der konvexen Fläche des tragenden Elementes 1 a im Rahmen 1 zieht, und zwar unabhängig von der Aufstellung bzw. der Neigung des Rahmens bzw. Gehäuses 1, wobei lediglich Sorge getragen werden muß,

daß das getragene Element 4 nicht durch Hindernisse, beispielsweise durch die Füße des Bezugsrahmens, an seiner freien Einstellung gehindert wird. Da die tangentiale Ebene der konvexen Kugelfläche des tragenden Elementes la an deren tiefstem Punkt immer die

«0 Horizontale ist, wird auch die zentrale Achse des getragenen Elementes 4 stets vertikal gehalten, so daß die planare Grundfläche 3 des getragenen Elementes 4 unabhängig von der Lage des Gehäuses bzw. Rahmens 1 stets horizontal ist. Die Bewegung des ge-

tragenen Elementes 4 entlang der konvexen Fläche des tragenden Elementes la ähnelt der Bewegung eines an einem Blatt hängenden Wassertropfens, dei sich auch stets an der tiefsten Stelle des Blattes befindet.

Wenn die Oberkante If des mit Füßen versehener Bezugsrahmens 1 aus der in Fig. 1 gezeigten horizontalen Lage in eine in Fi g. 2 gezeigte nicht horizontale Lage geneigt wird, gleitet das getragene Element 4 entlang der konvexen Kugelfläche des tragenden EIe-

mentes so lange, bis das getragene Element 4, wie vorstehend bereits erläutert, seine tiefstmögliche Lage einnimmt. Die tatsächliche Bewegung des getragener Flementes 4 hängt dabei von der Oberflächenspannung und der Viskosität der den Flüssigkeitsfilm 2 bil·

denden Flüssigkeit ab, hängt ferner vom Gewicht de! getragenen Elementes 4, der Kontaktfläche zwischer dem tragenden Element la und dem getragenen EIe ment 4, der Dicke des Flüssigkeitsfilms 2 und von der Krümmungsradien der konvexen Fläche des tragen

den Elementes 1 α und der konkaven Fläche des getf a genen Elementes 4 ab.

Es ist ein wichtiges Ziel der Erfindung, verbesserte Nivelliergeräte zu schaffen, die in der Lage sind, einer

Bezugshorizont anzugeben, wobei diese Nivelliergeräte aus einem Gehäuse bzw. einem Rahmen 1 bestehen, an dem ein tragendes Element la befestigt ist, die weiterhin aus einem getragenen Element 4 bestehen, das gleitbar von dem tragenden Element la an dem Bezugsgehäuse 1 durch Vermittlung eines Flüssigkeitsfilms aufgehängt sind, und ferner aus einer ebenen Bezugsfläche 3 bestehen, die am Boden des getragenen Elementes 4 vorgesehen ist, wobei die ebene Bodenbezugsfläche 3 unabhängig von der aktuellen Lage des Bezugsgehäuses 1 durch die angemessene Wahl der Werte für die vorgenannten Konstanten stets horizontal gehalten wird.

Bei den bekannten Vorrichtungen mußte zur Vermeidung und Unterdrückung von Schwingungen des getragenen Elementes bei einer gleitbaren Aufhängung dieses Elementes an einem Bezugskörper 1 unter Zuhilfenahme von Fäden oder Spannbändern stets noch in irgendeiner Kombination ein geeigneter Dämpfer vorgesehen werden. Bei dieser Art der bekannten Aufhängung muß jedoch eine recht große Stoßempfindlichkeit des Gerätes in Kauf genommen werden. Auch ist die Korrektur der Geometrie und der Elastizität der benutzten Spannfäden oder Bänder nur sehr schwierig zu bewerkstelligen. Dementsprechend durfte bei den bekannten Aufhängungen die Abweichung des Bezugsgehäuses 1 von der Horizontalen höchstens 20 min, d. h. nur etwa '/, Grad, betragen, wenn eine einwandfreie Nivellierung gewährleistet sein sollte. Um diese Schwierigkeiten zu überwinden, wurde bereits vorgeschlagen, eine freie Flüssigkeitsoberfläche zur Erzielung freierer Neigbarkeit des Gehäuses 1 zu verwenden. Die Verwendung freier Flüssigkeitsoberflächen weist jedoch vor allem auch den Nachteil auf, daß solche freien Flüssigkeitsoberflächen zur Wellenbildung neigen, und zwar insbesondere dann, wenn größere Oberflächen verwendet werden, und es ist praktisch ausgeschlossen, solche Wellungseffekte, die beispielsweise durch Erschütterungen hervorgerufen werden können, vollkommen auszuschalten.

Aus diesem Grund wird in der vorliegenden Erfindung weder auf eine Fadenaufhängung noch wird auf das Verfahren der freien Flüssigkeitsoberfläche zurückgegriffen. Die vorliegende Erfindung macht dagegen von der geeigneten Oberflächenspannung eines Flüssigkeitsfilmes 2 auf einem tragenden Element Gebrauch, um das freie Gleiten eines an einem solchen tragenden Element aufgehängten getragenen Elementes 4 in Abhängigkeit von der Neigung des Körpers 1 zu ermöglichen und zu gewährleisten. Eine Aufhängung dieser Art kann auch über die vermittelnde Halterung durch den Flüssigkeitsfilm hinaas durch magnetische oder pneumatische Mittel, die in den Zeichnungen nicht weiter dargestellt sind, verstärkt werden.

In dem Gerät gemäß der Erfindung ist es gelungen,

mentes4 auch ohne Verwendung irgendwelcher Dämpfer dadurch zu erreichen, daß man eine für die jeweilige Ausgestaltung der Elemente geeignete Kombination der Oberflächenspamreng und Viskosität des Fiüssigkeitsfilmes 2, des Gewwiites des getragenen Elementes 4, der Kontaktfläche zwischen dem getren und dem tragenden Element, der Dicke des Flüssigkeitsfilmes 2 and der Krümmungsradien der zusammenwirkenden konvexen und konkaven Flächen des tragenden und getragenen Elementes bestimmt.

Durch diese Prinzipien der vorliegenden Erfindung ist es auch möglich, die horizontale Bezugsfläche 3 sehr viel breiter zu gestalten, als dies bei herkömmlichen Nivelliergeräten möglich ist.

Darüber hinaus vereinfacht ein Überflüssigwerden der Dämpfer zur Stabilisierung der Bewegung des beweglichen getragenen Elementes gemäß der Erfindung die konstruktive Struktur eines Nivelliergerätes

ίο ganz wesentlich, so daß die Herstellungskosten eines solchen Nivelliergerätes wesentlich gesenkt werden können.

In den Fig. 3 und 4 ist schematisch ein automatisches Nivelliergerät dargestellt, das die in dem in den

Fig. \ und 2 gezeigten Ausführungsbeispiel der Erfindung dargelegten Prinzipien eines Nivelliergerätes verwendet. Wie den F i g. 3 und 4 zu entnehmen ist, ist ein tragendes Element la mit einer nach unten gerichteten konvexen Oberfläche, wie es dem tragen-

ao den Element la in Fig. 1 ähnlich ist, fest mit dem in den Fig. 3 und 4 nicht gezeigten Rahmen des automatischen Nivelliergerätes verbunden, der ferner eine Objektivlinse L₀, ein rechtwinkliges Umlenkprisma P und eine Okularlinse L, trägt. Bei einem Schwingen

»5 oder Verschwenken des nicht gesondert gezeigten Gehäuses des automatischen Nivelliergerätes werden also auch das tragende Element la, das Objektiv L₀, das Umlenkprisma P und das Okular L, miteinander verschwenkt. Ein getragenes Element 4a mit einer

sphärischen oberen Oberfläche und einer planeren unteren Fläche 3a ist in Gleitkontakt mit der konvexen sphärischen Fläche des tragenden Elementes la, wie sie ähnlich in den Fig. 1 und 2 gezeigt wird, so verbunden, daß die planare Grundfläche 3a des getra-

genen Elementes 4a unabhängig von der Lage der sphärischen Oberfläche des tragenden Elementes Ie stets horizontal bleibt. Ein Paar ebener Spiegel m, und Tn₁ sind so an der Grundfläche 3a befestigt, daß die reflektierenden Ebenen der beiden Spiegel stets

vertikal bleiben und im rechten Winkel zueinander stehen. Wie den Fig. 3 und 4 zu entnehmen ist, wird der in das Objektiv L₀ fallende Lichtstrahl auf die Spiegel m, und m₂ geworfen und von dort zu dem Umlenkprisma P reflektiert, von wo er nach doppel-

ter Ablenkung auf das Okular L, trifft. Da> Okular L, erzeugt ein Bild des nicht dargestellten Gegenstandes, der mit dem Nivelliergerät beobachtet wird.

In der in den F i g. 3 und 4 gezeigten Ausf ührungs-

so form der Erfindung ist die Neigung des in den Figuren nicnt gesondert dargestellten Gehäuses des automatischen Nivelliergerät« auf wenige Grade beschränkt. Wie vorstehend bereits beschrieben, wird die ebene Grundfläche 3a des getragenen Elementes Aa unab-

hängig von der Lage des tragenden Elementes la mä der sphärischen Oberfläche stets horizontal gefeaHen. Das führt dazu, daß die beiden Spiegel m. und «j stets vertikal bleiben. Darüber hinaas ist der Abstand zwischen dem Objektiv L₀ und dem Mittelpenkt H

zwischen den beiden Spiegeln m, und m₂ entlang dö optischen Achse des Systems so gewählt, daß er gleich ist der Hälfte der Brn des Objektivs L₉- AoI

der Erfindung gemafi

in dem Ausfühn
«5 Fig. 3 und 4 ^,

1. Die beiden Spiegel m. und m, stehen stets vertikal;

2. der Neigungswinkel des aus dem Objektiv L^

den Spiegeln m,, m₂, dem Umlenkprisma P und Oberflächenspannung des Flüssigkeitsfilmes 2, der dem Okular L_e bestehenden optischen Systems Viskosität der Flüssigkeit, des Gewichtes des getrageist relativ klein, beispielsweise weniger als einige nen Elementes 4c, der Kontaktfläche zwischen dem Grad, und tragenden Element Ic und dem getragenen Element 3. die Entfernung zwischen dem Objektiv L₁, und 5 4c, der Dicke des Flüssigkeitsfilmes 2 und den Krümdem Mittelpunkt H der beiden Spiegel m, und mungsradien der zylindrischen Flächen kann das gem₂ ist gleich der halben Brennweite des Objek- tragene Element 4c sicher an dem tragenden Element tivs L₀. Ic aufgehängt werden. Das im Ausführungsbeispiel Unter diesen Bedingungen kann ein Beobachter, der Fig. 7 dargestellte getragene Element 4c ist einder durch das Okular in das in den F i g. 3 und 4 darge- io stückig, so daß eine Ebene durch und entlang der zenstellte optische System sieht, einen Gegenstand er- tralen Zylinderachse der konkaven Zylinderinnenfläkennen, der sich auf demselben Niveau befindet wie ehe des getragenen Elementes 4c auch durch den das optische System. Beispielsweise kann dei Beob- Schwerpunkt des getragenen Elementes 4c geht. Ferachter einen auf dem gleichen Horizontniveau wie ein ner weist das getragene Element 4c eine ebene im Punkt /,, in dem optischen System angebrachtes 15 Grundfläche 3 auf, die die vorgenannte Ebene durch Fadenkreuz befindlichen Gegenstand betrachten, wo- die zentrale Zylinderachse der konkaven Zylinderbei /_u der Punkt des optischen Systems ist, in dem innenfläche schneidet. Mit der ebenen Grundfläche 3 das von dem Gegenstand erzeugte Bild steht. Wenn des getragenen Elementes 4c ist ein ebener Spiegel 5 das in den F ig. 3 und 4 schematisch dargestellte auto- so verbunden, daß der Spiegel in der vorgenannten matische Nivelliergerät bei der Landvermessung be- *> Ebene liegt, die sowohl durch die zentrale Zylindernutzt wird, kann der Landvermesser eine Meßlatte achse der zylindrischen Fläche des tragenden Elemenbeobachten und genau die Höhe des automatischen tes 1 c als auch durch den Schwerpunkt des getragenen Nivelliergerätes relativ zum Bodenniveau am Punkt Elementes 4c geht. Unter diesen Bedingungen stellt der Meßlatte selbst dann bestimmen, wenn das auto- sich das getragene Element 4c stets so ein, daß es matische Nivelliergerät um einen bestimmten Winkel »5 die tiefstmögliche Lage bezüglich der nach unten koninnerhalb eines vorgegebenen Bereiches von der Ho- vex weisenden Zylinderaußenfläche des tragenden rizontalen abweicht oder um diesen Winkel um die Elementes Ic einnimmt, so daß die ebene Grundflä-Horizontale -.chwankt. ehe 3 horizontal und der Spiegel 5 vertikal bleiben, In den Ausführungsbeispielen der Erfindung, wie und zwar unabhängig von der Lage bzw. der Aufstelsie in den Fig. 1, 2, 3 und 4 gezeigt sind, wird von 30 lung des Rahmens bzw. Gehäuses 1, mit dem das tragekrümmten Flächen des tragenden und des getrage- gende Element Ic verbunden ist.
nen Elementes la und 4 bzw. 4a ausgegangen, die Wenn jetzt das Gehäuse 1 des in Fig. 7 gezeigten kugelförmig sind. Die Erfindung ist jedoch nicht auf Nivelliergerätes um die zentrale Zylinderachse des sphärische Kontaktflächen zwischen dem tragenden tragenden Elementes Ic, wie in Fig. 9 gezeigt, ver- und dem gleitbar mit diesem zusammenwirkenden ge- 35 schwenkt wird, so gleitet das getragene Element 4c tragenen Element beschränkt. Während in den vor- auf der Zylinderfläche des tragenden Elementes Ic stehend beschriebenen Ausführungsbeispielen ein so, daß die ebene Grundfläche 3 des getragenen EIe-Neigen des Nivelliergerätes in beliebige Richtungen mentes 4c unabhängig vom Neigungswinkel des Gedurch die Verwendung kugelförmiger Flächen ermög- häuses 1 stets horizontal bleibt, solange es mit keinem licht wurde, so ist es für andere Geräte durchaus hin- 40 seiner Teile oder mit keinem der mit ihm verbundenen reichend und mitunter sogar vorzuziehen, eine Ein- Teile an einem Teil des Gehäuses 1 anschlägt. Demstcllung bzw. ein Gleiten nur um eine Achse in einer entsprechend bleibt die Ebene des Spiegels 5, wie in bestimmten Richtung zuzulassen. In den Fig. 7 bis denFig. 9und 10 gezeigt, stets vertikal. Darüber hin-1U ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung aus wird die Gleitbewegung des getragenen Elementes beschrieben, das in Geräten verwendet werden kann, 45 4c durch die Viskosität des Flüssigkeitsfilmes 2 so gedie mit ihrem Bezugsgehäuse nur um eine Achse dämpft, daß für die Verwendung besonderer Dampschwenkbar sind. So zeigt beispielsweise Fig. 7 einen fungsvorrichtungen zur Unterdrückung von Vibramit Füßen versehenen Bezugsrahmen, wie er dem in tionen des getragenen Elementes 4c keine Notwen-Fig. 1 gezeigten Rahmen entsprechen kann, an dem digkeit mehr besteht.

jedoch im Gegensatz zu dem in F ig. 1 gezeigten Rah- 50 I" den Fig. 5 und 6 ist ein Theodolit gezeigt, in men ein tragendes Element Ic mit zylindrischer Fla- dem ein Nivelliergerät gemäß der Erfindung so eingeche befestigt ist. Die Zylinderaußenfläche des tragen- baut ist, daß jede Schwankung des optischen Systems den Elementes Ic ist konvex nach unten gekrümmt. automatisch korrigiert wird. In Fig. S ist mit D die Die Zylinderachse des tragenden Elementes Ic, die zusammen mit dem Teleskop T des Theodoliten senkrecht auf der Zeichenebene des tragenden EIe- 55 drehbare Teilerscheibe bezeichnet. Ein drehbares mentes Ic, die senkrecht auf der Zeichenebene der Gehäuse H trägt das Teleskop T. Wenn die zentrale Fi g. 7 steht, wird praktisch horizontal gehalten. Ein Längsachse C-C des Gehäuses H durch den Mitteldünner Flüssigkeitsfilm 2 bedeckt die Zylinderfläche punkt der Teilungsscheibe D vertikal gehalten wird, des tragenden Elementes Ic. Die konkave, nach oben während das Teleskop Γ horizontal ist, hegt die NufloffeneZybnderirmenfläche des getragenen Elementes 60 gradlinie der Teilungsscheibe D auf der vertikal ge-4c steht in Gleitkontakt mit dem Flüssigkeitsfilm 2 haltenen Achse C-C. In dem hier beschriebenen Ausauf der Zylinderaußenfläche des tragenden Elementes fühningsbeispiel ist eine plankonvexe linse Xb an 1 c, wenn das getragene Bement 4c, wie in Fi g. 1 dem Gehäuse H in Ausrichtung zur zentralen Achse gezeigt, an dem tragenden Element Ic aufgehängt ist. C-C so befestigt, daß fine konvexe Fläche abwärts Der Krümmungsradius der Zylinderfläche des tragen- 65 weist. Die plankonvexe Linse 16 dient als tragendes den Elementes Ic ist praktisch dem Krümmungsra- Element, auf deren konvexer Oberflächt der in den dius der konkaven Zylinderinnenfläche des getrage- figuren nicht besonders hervorgehobene Hussignen Elementes 4c gleich. Durch geeignete Wahl der keitsfilm aufgebracht wird, so daß die konvexe Ober-

ίο

fläche die an ihr aufgehängte plankonkave Linse 46 frei gleitbar tragen kann. Die optische Achse der plankonkaven Linse 4b befindet sich ebenfalls in Übereinstimmung mit der zentralen Achse C-C. Die senkrecht zur optischen Achse der plankonkaven Linse liegende ebene Fläche 3b wird dabei, wie beispielsweise im Zusammenhang mit der ebenen Grundfläche 3 in F i g. 1 beschrieben, stets horizontal gehalten. Außerdem ist an dem Gehäuse H, wie in Fig. 5 gezeigt, eine abbildende Linse L ebenfalls auf die zentrale Achse C- C ausgerichtet so befestigt, daß das Bild der Nullinie der Teilungsscheibe D auf einem Punkt der optischen Zentralachse C-C abgebildet wird. Eine Beobachtungsscheibe mit einer Bezugslinie / ist an dem Gehäuse H im Bildpunkt der zentralen optischen Achse C-C senkrecht zu dieser Achse so befestigt, daß sie das Bild des jeweiligen Teiles der Teilungsscheibe D, der sich gerade im Bereich der optischen Achse C-C befindet, wie das im unteren Teil der Fig. 5 gezeigt ist, wiederzugeben vermag.

Wenn das Teleskop Γ des Theodoliten auf einen Gegenstand mit der Winkelhöhe β gerichtet wird, wie das durch strichpunktierte Linien in F i g. 5 angedeutet ist, wird das Bild der Teilung β auf der Teilungsscheibe D mit der Bezugslinie / auf dem Schauglas A übereinstimmen.

Fig. 6 zeigt den in Fig. 5 gezeigten Theodoliten in einer Stellung, in der die optische Zentralachse C- C des Gehäuses H um einen Winkel Θ von der durch den Mittelpunkt der Teilungsscheibe D gehenden Vertikalen v-v abweicht. Wenn in diesem Falle die Kombination des tragenden Elementes \b und des getragenen Elementes 4b nicht vorgesehen wäre, würde die Teilung θ auf dem Schauglas A abgebildet werden. Dadurch würde es schwierig werden, den genauen Erhebungswinkel des zu vermessenden Gegenstandes zu bestimmen. Unter Ausnutzung der Niveilierungsvorrichtung gemäß der Erfindung wird aber die Bezugsgrundfläche 3b der plankonkaven Linse 4b durch die gleitende Bewegung der Linse 4b entlang der Oberfläche der Linse \b stets horizontal gehalten.

Auf diese Weise wirkt die plankonkave Linse 4b als Prisma, deren optische Achse um einen Winkel gebeugt wird, der der Abweichung Θ des Gehäuses H von der Vertikalen entspricht. Der Ablenkungswinkel

des Prismas, das aus der plankonvexen Linse Ib und der plankonkaven Linse 4b zusammengesetzt ist, stellt sich dabei stets so ein, daß die Nullgradlinie der Teilungsscheibe D, wie im unteren Teil der Fig. 6 gezeigt, stets in Übereinstimmung mit der Bezugslinie /

ίο auf dem Schauglas A abgebildet wird. Mit anderen Worten sieht der Betrachter die Nullgradlinie auf dem Schauglas A so lange in Koinzidenz mit der Bezugslinie /, wie das Teleskop T unabhängig von der Neigung der optischen Achse C-C des Gehäuses H des

Theodoliten entlang der Horizontalen h-h ausgerichtet ist.

In den Fig. 11 A und 11 B ist eine einfache wasserwaagenähnliche Nivelliervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Ein nicht durchsich-

ao tiges getragenes Element 4d ist als getragenes Element an einer durchsichtigen und als tragendes Element fungierenden plankonvexen Linse \d gleitfähig aufgehängt. Ein beispielsweise eingefärbter Kreisring 8 ist so auf der planaren Oberfläche der nach

as unten konvexen plankonvexen Linse Id angebracht, daß bei horizontaler Lage der planen Oberfläche der plankonvexen Linse Id die Projektion des getragenen Elementes 4d auf die plane Oberfläche der plankonvexen Linse konzentrisch mit dem Kreisring 8 ist.

Wenn dagegen die plane Oberfläche der plankonvexen Linse Id aus der Horizontalen geneigt wird, driftet die Projektion des getragenen Elementes 4d aus der konzentrischen Position zum Kreisring 8 heraus, wie das in den Fig. 12 A und 12 B dargestellt ist. In

einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann der Raum 9 unter dem tragenden Element Id mit irockner Luft oder irgendeinem geeigneten Inertgas, beispielsweise mit Stickstoff, vorzugsweise bei Unterdruck gefüllt und gegen die Außenwelt herme-

tisch abgeschlossen sein. Auch kann dieser Raum unter Vakuum verschlossen werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Nivelliergerät mit einem auf die zu nivellierende Vorrichtung aufsetzbaren Gehäuse, das um einen der Neigung der zu nivellierenden Vorrichtung entsprechenden Winkel geneigt werden kann, gekennzeichnet durch ein mit dem Gehäuse fest verbundenes tragendes Element mit einer gleichmäßig gekrümmten konvexes Ober- "> fläche mit kreisförmigem, den Krümmungsmittelpunkt umspannenden Querschnitt, durch einen Flüssigkeitsfilm auf der gekrümmten Oberfläche des tragenden Elementes, durch ein getragenes Element mit einer konkaven Oberfläche, die ent- »5 sprechend der konvexen Fläche des tragenden Elementes gekrümmt ist, wobei der Krümmungsradius der konkaven Fläche des getragenen Elementes praktisch gleich dem Krümmungsradius der konvexen Fläche des tragenden Elementes ist ao und durch eine so bemessene Oberflächenspannung des Flüssigkeitsfilms, daß das an der gekrümmten Fläche des tragenden Elementes gleitend aufgehängte getragene Element mit seiner konkaven Fläche in bündigem Kontakt mit dem »5 Flüssigkeitsfilm auf der konvexen Fläche des tragenden Elementes steht, und daß der Schwerpunkt des getragenen Elementes unterhalb des Krümmungsmittelpunktesseiner konkaven Fläche liegt.

2. Nivelliergerät nach Anspruch !, dadurch gekennzeichnet, daß die gekrümmte konvexe Oberfläche des tragenden Elementes eine abwärts weisende Kugelaußenfläche und daß die konkave Fläche des getragenen Elementes eine nach oben offene Kugelinnenflachc bildet.

3. Nivelliergerät nach Anspruch !, dadurch gekennzeichnet, daß die gekrümmten Flächen eine Zylinderaußen- bzw. eine Zylinderinnenfläche bilden.

4. Nivelliergerät nach Anspruch 2. dadurch ge- 4<> kennzeichne?, daß das tragende Element eine plan-konvext Linse und das getragene Hlement eine plan-konkave Linse ist, wobei die plan-konvexe und die an ihr aufgehängte plan-konkave Linse ein Prisma bilden, so daß ein auf dieses Prisma fallender Lichtstrahl um einen Winkel abgelenkt wird, der der Abweichung der plan-konvexen Linse von der Vertikalen gleich ist.

5. Nivelliergerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die plane, horizontal gehaltene untere Fläche der au der plan-konvexen Linse aufgehängten plan-konkaven Linse verspiegelt ist und daß ein auf das so gebildete Prisma auffallender Lichtstrahl reflektiert und um einen Winkel abgelenkt wird, der der Auslenkung der F.bene der plan-konvexen Linse aus der Horizontalen bzw. der Neigung der plan-konvexen linse gegen die Vertikale entspricht.

6. Nivelliergerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das tragende Element eine durchsichtige plan-konvexe Linse und das getragene Element undurchsichtig ist, wobei die senkrechte Projektion des getragenen Elementes auf eine horizontale Ebene ein Kreis ist, dessen Radius kleiner ist als der Radius der plan-konvexen Linse und daß ein Kreisring, dessen Innenradius praktisch gleich dem Kreisradius der senkrechten Projektion des getragenen Elementes ist, konzentrisch auf der oberen Oberfläche der plan-konvexen linse angebracht ist, so daß sich das Gehäuse in 4er Horizontalen befindet, wenn die Projektion des getragenen Elementes auf die plan-konvexe Linse konzentrisch mit dem Kreisring ist.