DE2402308A1 - Messinstrument zur winkelmessung - Google Patents

Description

• Heinrich Plomitzer, 7130 Mühlacker, Luiss-Schröder-Str. 3 Valentin Ondruch, 7130 Mühlacker, Luise-Schröder-Str. 5 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 Geräte eignen sich nicht für alle Anwendungsgebiete. Bauhandwerker benötigen beispielsweise ein einfaches, robustes, leicht zu handrad bendes Winkelmeßgerät. Dasselbe gilt beispielsweise fEr Installateure, Sohreiner, Maschinenbauer und dergleichen.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Meßgerät zur Winkelmessung der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß es in den genannten Bereichen einsetzbar ist und die erwähnten, für diesen Einsatz erwünschten Eigenschaften aufweist.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Masseelement exzentrisch zu einer im Gehäuse gelagerten Achse angeordnet und diese Aohse über einen Zentriwinkel von wenigstens 180° schwenkbar gelagert ist, und daß das Masseelement mit dem Träger eines Zeigerelementes bzw. dem Träger einer Winkelskala formschlüssig oder getriebemäßig verbunden ist, der bei Lageänderung des Gerä-tes 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.
• Zweckmäßigerweise bilden das Masseelement und das Zeigerelement einen auS der Achse gelagerten Zeiger mit Anzeigeabschnitt und Masseteil.
• Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
• Nachstehend wird die Erfindung an Hand der Zeichnung ah einigen Ausführungsbeispielen erläutert.
• Bs zeigen: Fig. 1 das Gehäuse des Meßinstrumentes 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 Meßwerkteil 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 eins Variante des Meßinstrumentes im Längs schnitt, Fig. 10 einen Schnitt nach Linie X-X von Figur 9, Fig. 11 eine andere Ausführungsform des an der Stirnseite des Meßinstrumentes gemäß Fig. 9 angeordneten weiteren Meßwerkteiles, Fig. 12 einen Schnitt nach Linie XII-XII von Figur 41, Fig. 19 das Meßinstrument gemäß Figur 9 in Draufsicht, Fig. 14 bis 17 das in seine Einzelbestandteile zerlegte, in das Gehäuse gemäß Figuren 1 bis 3 einsetzbare IießwerL-teil in größerem Maßstab, Fig. 18 und 19 ein Handgerät, das zwei miteinander gelenkig verbundene Meßinstrumente umfaßt, Fig. 20 eine weitere Ausführungsform des Meßinstrument zur Erfassung von Winkelgraden, Winkelminuten und Winkelsekunden, Fig. 21 die Ausführungsform gemäß Figur 20 in Draufsicht.
• Wie aus den Figuren 1 - 3 in Verbindung 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 Meßwerkteil aufweist.
• Die Bauteile des in das Gehäuse (1) gemäß den Figuren 1 - 3 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 Aufnahme (1') fixierbar ist. Die Krümmung des gebogenen Skalenbandes (v) entspricht der Krümmung des Mantels (2') des zylindrischen Gehäuses (2). Die oflene 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 Lagersapfon gebildet, die beim zusammengebauten Meßwerkteil vom Aufnahmeraum (11) des Kugellagers (4) und dem im Lagerring (10) gelagerten Lagereinsatz der Skalenscheibe (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 Sereich seines Zeigerelementes (6') durch die Skala hindurch sichtbar ist.
• Das Meßinstrument 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 Masseelement (7) enzentrisch zu der im Gehäuse (2) gelagerten Achse (16) des Zeigers (7, 9) angeordnet und um diese Achse über einen Zentriwinkel von wenigstens 180° schwenkbar gelagert ist, nimmt das Zeigerelement (6') des Zeigers stets eine vertikale Position ein.
• Das Zeigerelement (6') arbeitet mit der stationären Skala (3) und der scheibenförmigen Skala (5) zusammen, die mit de@ Gehäuse (1) fest verbunden und deren Lagen im Raum dah@r an der Position des in Meßstellung befindlichen Meßinstrumentes orientiert sind. Verläuft beispielsweise die zu Messende Fläche horizontal,so weist das Zeigerelement (6 - 9) da@' der Schwerkraft des Kasseelementes (7) in vertikale Richtung auf eine Ausgangsmarke der symmetrisch aufgebauten Skala, die 0° bzw. 90° 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. 90° Marke bei horizontaler Lage des Meßinstrumentes im Zenit befindet. Schließt die zu messende Fläche gegenüber der Morizontalen einen Winkel von 45° 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 00 her gemessen und im Falle der Skala (5) von 900 aus gemessen ist.
• Im Ausführungsbeispiel der Figuren 4 - 8 ist ein Meßinstru -ment zeichnerisch dargestollt, dessen Meßwerkteil kardanisch gelagert ist. Das Gehäuse (1) weist eine zentrale Aufnahme (1') auf. In der Aufnahme (1') ist ein Lagerring (13) mitteils Zapfen (16) im Gehäuse (1) um eine Achse (a-a) schwenkbar gelagert. Fin Zeiger ( 7, 6', 9) ist durch das Masseelement (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 (6t, 7, 9) iso mittels Zapfen (16) , die senkrecht zu den Lagerzapfen (14) stehen,in dem Lagerring (13) schwenkbar gelagert. Die aus Figur 6 ersichtliche Doppelskala ist im Schnitt entsprechend dem Radius der zentralen Aufnahme (1') gekrümmt und im Bereich des in Figur 5 ersich-tlichen Fensters ( 8) angeordnet, um mit dem Zeigerelement (6', bzw. 6" bzw.6"') zusammenarbeiten zu können. Die Skala ist aus einem durchsichtigen Werkstoff. Die kardanische Lagerung gemäß den Figuren 4 - 8 stellt sicher, daß das Meßinstrument auch dann ohne Beeinträchtigung arbeiten kann, wenn die zu messende Fläche in beide Richtungen des Raumes gegen die Horizontale 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.
• Das in den Figuren 9. 10 und 13 gezeigte Meßinstrument 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, dessen Zeiger um eine Achse zu schwingen vermögen, die senkrecht zur Achse (16) des Zeigers (6, 7, 9) liegt.
• Wie aus Figur 10 ersichtlich, verlaulen die Achsen (20) zweier Zeiger (21, 22) parallel zueinander und können durch ein Fenster (25) des Gehäuses (1) abgelesen werden, das senkrecht zu dem Fenster (18) steht. Die Ableitung an beiden Zeigerelementen (21, 22) bedeutet eine statistische @rhöhung der Meßgenauigkeit. Selbstverständlich kann das stirnseitige Meßinstrument auch nur mit einem einzigen Zeiger ausgerüstet sein, wie aus den Figuren 11 und 12 ersichtlich.
• Mit dem Meßinstrument gemäß den Figuren 9 - 13 sind demzufolge die Winkellagen von Flächen meßbar, die in zwei Richtungen des Raumes gegen die Horizontale geneigt sind.
• In den Figuren 18 und 19 ist ein Ausführungsbeispiel angedeutet, bei welchem die Anlagefläche (1") einer mit dem Gehäuse (27) eines Meßinstrumentes verbundenen Platte (26) über eine Schwenkachse (28) mit der Anlagefläche (1") einer weiteren Platte als Träger für ein zeichnerisch nicht dargestelltes weiteres Meßinstrument verbunden ist. Das Mandgerät gemäß den Figuren 18 und 19 eignet sich insbesondere zur gleichzeitigen Messung von Konstruktionsknotenpunkten mit zwei aneinanderstoßenden Flächen,die in unterschiedliehem Winkel zueinander verlaufen.
• In den Figuren 20 und 21 ist ein Meßinstrument dargestellt, mit welchem es möglich ist, Winkelgrade und Winkelminuten und gegebenenfalls auch noch Winkelsekunden abzulesen.
• Die Arbeitsweise ergibt sich aus der schematischen Darstellung Anstelle des Zeigers der bisher beschriebenen Ausführungsbeispiele tritt eine mittels Achse (30) im Gehäuse schwenkbar gelagerte Massenscheibe (31) bei welcher der Schwerpunkt der hasse 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 seincr 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) verbunden, die schwenkbar um eine Achse (35) gelagert ist, welche parallel zur Achse (30) der Massenscheibe verläuft.
• Die aus ihrem stabilen Gleichgowicht gebrachte Massenscheibe (51) 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 Winkelminuton abgelesen werden. Auf der über ein Zwischenrad (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.

Claims (7)

P a t e n t a n s p r ü c h e

1. Als handgerät ausgebildetes, mechanisches Meßinstrument zur Winkelmessung im normalachsigen System, dessen Gehäuse eine lineare Anlagekante bzw. eine plane Auflagefläche aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Masseelement (7) exzentrisch zu einer im Gehäuse gelagerten Achse (16) angeordnet und um diese Achse über einen Zentriwinkel von wenigstens 180° schwenkbar gelagert ist und daß das Masseelement mit dem Träger (9) eines Zeigerelementes (6 im Ausführungsbeispiel der Figuren 1 - 3; 14 - 17; 5 - 8; 9) bzw. dem Träger (34, 36, im Ausführungsbeispiel der Figuren 20, 21) einer Winkelskala formschlüssig oder getriebemößig verbunden ist, der bei Lageänderung des Gerätes in Korrelation zu der durch Schwerkraft bestimmten Schwenkbewegung des Masseelementes (7) schwenkbar ist,wobei das bewegbare Zeigerelement (6) mit der ortsfesten Winkelskala (3, 5) bzw. die bewegbare Winkelskala ( 34,36, 37) mit einer ortsfesten Marke zusammenarbeitet.

2. Winkelmeßinstrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnot, daß Masseelement (7) und Zeigerelement (6') einen auf der Achse (16) gelagerten Zeiger mit Anzeigeabschnitt (6') und Masseteil bilden. (Fig. 4 - 17).

3. Winkelmeßinstrument nach Anspruch 2, dadurch gekannzeichnet, daß der Zeiger zusätzlich lotrecht zur Zeigoraciisc verlaufende Zeigerarme ( 6", 6"') aufweist ( Fig. 4, 7; 10,11).

4. Winkelmeßinstrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (16) im Gehäuse (1) kardanisch gelagert ist (Fig. 4 - 8).

5. Winkelmeßinstrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwei rechtwinklig zueinanderstehende Einzelgeräte in einem Gehäuse ( 1, 1"') miteinander vereinigt sbid (Fig.

9,10,11,13).

6. Winkelmeßinstrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Masseelement (7) Bestandteil einer auf der Achse (16) drehbar gelagerten Scheibe (31) ist, die Getriebemäßig mit wenigstens einer auf einer parallelen Achse (35) gelagerten Skalenscheibe ( 35, 36,37 in Fig. 20, 21j oder einer auf einer parallelen Achse gelagerten, das Zeigerelement tragenden Scheibe (nicht gezeichnet) verbunden ist, wobei die Skalenscheibe (35 bzw. 36 bwz.37) mit einer ortsfesten Marke oder das Zeigerelement mit einer ortsfesten Winkelskala zusammenarbeitet.

7. Winkelmeßinstrument nach einem der vorhergehendon Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlagekante bzw. die Anlagefläche (1") Bestandteil eines Stabes bzw. einer Platte (20) ist, der schwenkbar mit einem Stab bzw. einer Platte (30) verbunden ist, welche ihrerseits eine Anlagekante oder eine Anlagefläche aufweist und Träger eines zweiten Meßinstrumentes (nicht gezeichnet) ist (Fig. 18,19).