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Meßinstrument zur Winkelmessung Die Erfindung bezieht sich auf ein
als Handgerät ausgebildetes, mechanisches Meßinstrument zur Winkelmessung im normal
achsigen System, dessen Gehäuse eine lineare Anlagekante bzw. eine plane Auflagefläche
aufweist. Zur Winkelmessung werden u.a. Prismengeräte, Spiegelgeräte oder Dioptergeräte
verwendet. Diese Gerfite eignen sich nicht fr alle Anwendungsgebiete. Bauhandwerker
benötigen beispielsweise ein einfaches, robustes, leicht zu handhabendes Winkelmeßgerät.
Dasselbe gilt beispielsweise für Installateure, Schreiner, Maschinenbauer und dergleichen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Meßgerät zur i,inkelmessung
der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dai3 es in den genannten Bereichen
einsetzbar ist und die erwähnten, Ir diesen Einsatz erwünschten Eigenschaften aufweist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Masseelement
exzentrisch zu einer im Gehäuse gelagerten chse angeordnet und diese Achse über
einen Zentriwinkel von wenigstens 180°
schwenkbar gelagert ist,
und daß das Masseelement init dem Träger eines Zeigerelementes bzw. dem Träger einer
Winkelskala formschlüssig oder getriebemäßig verbunden ist, der bei Lageänderung
des Gerätes in Korrelation zu der durch die Schwerkraft bestimmten Schwenkbewegung
des Masseelementes schwenkbar ist, wobei das bewegbare Zeigerelement mit der ortsfesten
Winkelskala bzw. die bewegbare Winkelskala mit dem ortsfesten Zeigerelement zusammenarbeitet.
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Zweckmäßigerweise bilden das Masseelement und das Zeigerelement einen
au£ der Achse gelagerten Zeiger mit Anzeigeabschnitt und Masseteil.
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Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Un-Leransprüchen.
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Nachstehend wird die Erfindung an Hand der Zeichnung an einigen Ausführungsbeispielen
erläutert.
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Bs zeigen: Fig. 1 das Gehäuse des iVleßinstrumentes im Längsschnitt,
Fig. 2 das nach Linie II-II quergeschnittene Gehäuse gemäß Figur 1 in perspektivischer
Darstellung, Fig. 3 das Gehäuse gemäß den Figuren 1 + 2 in Draufsicht, Fig. 4 das
Meßinstrument im Längsschnitt, Fig. 5 das Meßinstrument gemäß Figur 4 in Draufsicht,
Fig. 6 das Meßwerkteil gemäß Figur 4 in Draufsicht, Fig. 7 das Meßerkteil gemäß
Figur 6 in Seitenansicht, Fig. 8 einen Teil des Meßinstrumentes gemäß Figur 4 im
Schnitt nach Linie VIII-VIII von Figur 4, Fig. 9 eine Variante des Meßinstrumentes
im LängSschnitt9
Fig. 10 einen Schnitt nach Linie X-X von Figur
9, Fig. 11 eine andere Ausführungsform des aii der Stirnseite des Meßinstrumentes
gemäß Fig. 9 angeordneten weiteren Meßwerkteiles, Fig. 12 einen Schnitt nach Linie
XII-XII von Figur 11, Fig. 13 das Meßinstrument gemäß Figur 9 in Draufsicht, Fig.
14 das in seine Einzelbestandteile zerlegte, in das bis 17 Gehäuse gemäß Figuren
1 bis 3 einsetzbare Meßwerkteil in größerem Iiaßstab, Fig. 18 ein Handgerät, das
zwei miteinander gelenkig ver-und 19 bundene Meßinstrumente umfaßt, Fig. 20 eine
weitere Ausführungsform des Meßinstrumentes zur Erfassung von Winkelgraden, Winkelminuten
und Winkelsekunden, Fig. 21 die Ausführungsform gemäß Figur 20 in Draufsicht.
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Wie aus den Figuren 1 - 3 in Verbidung mit den Figuren 14 - 17 ersichtlich,
umfaßt das Meßinstrument in einer einfachen Ausführungsform ein stabförmiges Profilgehäuse
(1) das eine zentrale, zylindrische Aufnahme (1') für das i,eßwerkteil aufweist.
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Die Bauteile des in das Gehäuse (1) gemäß den Figuren 1 -einsetzbaren
Meßwerkteiles sind in den Figuren 14 - 17 in größerem Maßstab dargestellt. Figur
14 zeigt das zylindrische Gehäuse (2) des Meßwerkteiles mit stationärem Skalenband
(3) das in der Aufnalime (1') fixierbar ist. Die Krümmung des gebogenen Skalenbandes
(3) entspricht der Krümmung des Mantels (2') des zylindrischen Gehäuses (2). Die
offene Seite des Meßwerkteilgehäuses (2) ist mit einer Skalenscheibe (5) abdeckbar,
welche Lagerringe (10) für einen nicht gezeichneten Lagereinsatz aufweist. Die Figuren
16 und
17 zeigen den durch ein Masseelement (7), ein Zeigerelement
(6') sowie ein Lagerstück (9) gebildeten Zeiger des Meßwerkteiles, die Achse (16)
dieses Zeigers ist durch Lagerzapfen gebildet, die beim zusammengebauten Meßwerkteil
vom Aufnahmeraum (11) des Kugellagers (4) und dem im Lagerring (10) gelagerten Lagereinsatz
der Slralenscheibe (5) aufgenommen sind. Die Skala (3) ist aus einem optisch durchlässigen
Werkstoff gebildet, so daß der unterhalb der Skala (3) schwenkbar gelagerte Zeiger
( 6,7,9) im Bereich seines Zeigerelementes (6') durch die Skala hindurch sichtbar
ist.
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Das Iießinstrument gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figuren 1 - 3
und 14 - 17 arbeitet wie folgt: Das Meßinstument wird mit seiner Auflagefläche (1")
auf diejenige Fläche des Balkens bzw. der Wand bzw. des Werkstückes und dergleichen
aufgelegt, dessen Winkellage gemessen werden soll. Da das iqasseelement (7) exzentrisch
zu der im Gehäuse (2) gelagerten Achse (16) des Zeigers (7, 9) angeordnet und um
diese Achse über einen Zentriwinkel von wenigstens 1800 schwenkbar gelagert ist,
nimmt das Zeigerelement (6') des Zeigers stets eine vertikale Position ein.
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Das Zeigerelement (6') arbeitet mit der stationären Skala (3) und
der scheibenförmigen Skala (5) zusammen, die mit dem Gehäuse (1) fest verbunden
und deren Lagen im Raum daher an der Position des in Meßstellung befindlichen Meßinstrumentes
orientiert sind. Verläuft beispielsweise die zu messende Fläche horizontal, so weist
das Zeigerelement (6 - 9) dank der Schwerkraft des Masseelementes (7) in vertikale
Richtung auf eine Ausgangsmarke der symmetrisch aufgebauten Skala, die 0° bzw. 900
oder im Falle einer Doppelskala beide genannten Grade aufweist; denn die Skala (
3, 5) ist derart am Gehäuse (2 bzw.1) befestigt, daß sich ihre 0°- bzw. 90Q Marke
bei horizontaler Lage des Meßinstrumentes im Zenit befindet. Schließt die zu messende
Fläche gegenüber der Horizontalen einen Winkel von 450 ein, so weist das Zeigerelement
(6')
des Zeigers (6-9) demzufolge auf den 45°-Winkel beider Skalen (3, 5) wobei im Falle
der Skala (3) von 0° her bemessen und im Falle der Skala (5) von 900 aus gemessen
ist.
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Im Ausführungsbeispiel der Figuren 4 - 8 ist ein Meßinstru -ment zeichnerisch
dargestellt, dessen Meßwerkteil kardanisch gelagert ist. Das Gehäuse (1) weist eine
zentrale Aufnahme (1') auf. In der Aufnahme (1') ist ein Lagerring (13) mittels
Zapfen (16) im Gehäuse (1) um eine Achse (a-a) schwen@ bar gelagert. Ein Zeiger
( 7, 6', 9) ist durcll das Hasseelement (7), das Zeigerelement (6') und den Träger
(9) gebildet, welcher seinerseits auf der Achse (16) sitzt. Der Träger (9) weist
weitere senkrecht zum Zeigerelement (6') verlaufende Zeigerelementabschnitte (6",
6"') auf. Der Zeiger (6', 7, 9) ist mittels Zapfen (16) , die senkrecht zu den Lagerzapfen
(14) stehen,in dem Lagerring (13) schwenkbar gel@-gert. Die aus Figur 6 ersichtliche
Doppelskala ist im Schnitt entsprechend dem Radius der zentralen Aufnahme (1') gekrümmt
und im Bereich des in Figur 5 ersichtlichen Fensters (10) an@@-ordnet, um mit dem
Zeigerelement (6', bzw. 6" bzw.6"') zus@@-menarbeiten zu können. Die Skala ist aus
einem durchsichtigen Werkstoff. Die kardanische Lagerung gemäß den Figuren 4 - @
stellt sicher, daß das Meßinstrument auch dann ohne Beeinträchtigung arbeiten kann,
wenn die zu messende Fläche in beide Richtungen des Raumes gegen die Norizontale
geneigt ist, indem sich das Zeigerelement (6') unabhängig von der jeweiligen Lage
des Meßinstrumentes ohne wesentliche Behinderung durch Reibung in den Achslagern
in vertikale Stellung einpendeln kann.
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Das in den Figuren 9. 10 und 13 gezeigte Heßinstrument entspricht
dem Ausführungsbeispiel gemäß der Figuren 1 - 3, 14 - 17 mit dem Unterschied, daß
in einer Stirnseite (1"') des Gehäuses (1) ein weiteres Meßinstrument angebaut ist,
aessen
Zeiger um eine Achse zu schwingen vermögen, die senkrecht
zur Achse (16) des Zeigers (6, 7, 9) liegt.
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Wie aus Figur 10 ersichtlich, verlaufen die Achsen (20) zweier Zeiger
(21, 22) parallel zueinander und können durch ein Fenster (23) des Gehäuses (1)
abgelesen werden, das senkrecht zu dem Fenster (18) steht. Die Ableitung an beiden
Zeigerelementen (21, 22) bedeutet eine statistische Erhöhung der Meßgenauigkeit.
Selbstverständlich kann das stirmseitige Meßinstrument auch nur mit einem einzigen
Zeiger ausgerüstet sein, wie aus den Figuren 11 und 12 ersichtlich.
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Mit dem Meßinstrument gemäß den Figuren 9 - 13 sind demzufolge die
Winkellagen von Flächen meßbar, die in zwei Richtungen des Raumes gegen die @orizontale
geneigt sind.
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In den Figuren 18 und 19 ist ein Ausführungsbeispiel angedeutet, bei
welchem die Anlagefläche (1") einer mit den Gehäuse (27) eines Meßinstrumentes verbundenen
Platte (26) über eine Schwenkachse (2U) Nit der Anlagefläche (1") einer weiteren
Platte als Träger für ein zeichnerisch nicht dargestelltes weiteres Meßinstrument
verbunden ist. Das Handgerät gemäß den Figuren 18 und 19 eignet sich insbesondere
zur gleichzeitigen Nessung von Konstruktionsknotenpunkten mit zwei aneinanderstoßenden
Flächen,die in unterschiedlichem Winkel zueinander verlaufen.
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In den Figuren 20 und 21 ist ein Meßinstrument dargestellt, mit welchem
es möglich ist, Winkelgrade und Winkelminuten und gegebenenfalls auch noch Winkelsekunden
abzulesen.
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Die Arbeitsweise ergibt sich aus der schematischen Darstellung.
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Anstelle des Zeigers der bisher beschriebenen Ausführungsbeispiele
tritt eine mittels Achse (30) im Gehäuse schwenkbar gelagerte Hassenscheibe (31)
bei welcher der Schwerpunkt der Masse exzentrisch zur Achse (30) liegt. Diese Massenscheibe
(31) pendelt sich immer in eine Position stabilen Gleichgewichtes ein, die aus Figur
20 ersichtlich ist.Wird das Meßinstrument zur Winkelmessung einer Fläche in seiner
Lage
verändert, so hat der Masseteil (7') der Massenscheibe das
Bestreben, sich wiederum so im Raume zu orientieren, wie aus Figur 20 ersichtlich.
Die Massenscheibe (31) ist über ein Getriebe (32, 33) mit einer Scheibenskala (34)
verounden, die scliweiücbar um eine Achse (35) gelagert ist, welche parallel zur
Achse (30) der Massenscheibe verläuft.
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Die aus ihrem stabilen Gleichgewicht gebrachte Massenscheibe (31)
bildet solange einen antrieb für die Skalenscheibe (34) bis sie wieder dieses Gleichgewicht
erreicht hat, wobei der Winkel der zu messenden Fläche mit Hilfe der Skalenscheibe
an einer festen Marke des Gehäuses ablesbar ist. Soweit auf der Skalenscheibe (34)
die Winkelgrade ablesbar sind, können auf der mit der Skalenscheibe (34) getriebemäßig
verbundenen weiteren Skalenscheibe (36) die Winkelminuten abgelesen werden. Auf
der über ein Zeischenrad (38) getriebemäßig mit der Skalenscheibe (36) verbundenen
Skalenscheibe (37) können die Winkelsekunden abgelesen werden. Die Skalenscheibe
(36) wird über die konzentrisch zur Skalenscheibe liegende Antriebsscheibe (39)
angetrieben.