DE2649211A1

DE2649211A1 - Vorrichtung zum ausrichten eines spiegels fuer ein laser-nivellierungsgeraet

Info

Publication number: DE2649211A1
Application number: DE19762649211
Authority: DE
Inventors: Jean Marie Godot
Original assignee: Essilor International Compagnie Generale dOptique SA
Current assignee: EssilorLuxottica SA
Priority date: 1976-02-16
Filing date: 1976-10-28
Publication date: 1977-08-25
Also published as: GB1532192A; IT1081705B; US4090781A; DE2649211B2; FR2341128A1; CH609771A5; JPS52109964A; FR2341128B1; JPS5629204B2; DE2649211C3

Description

SCHIFF ν. FÜNER STREHL SCHÜ3EL-HOPF £BBINGHAUS

j ■ . MARIAHILFPLATZ 2 4 3, MÖNCHEN 9O

POSTADRESSE: POSTFACH 95 OI 6O. D-8OOO MÖNCHEN Θ3

ESSILOR INTERNATIONAL ' DA/G-17524

Compagnie G6nerale d'Optique 28. "Oktober 1976

VORRICHTUNG ZUM AUSRICHTEN EINES SPIEGELS FUR EIN LASER-NIVELLIERUNGSGERÄT.

(Priorität: 16. Februar 1976 - Frankreich - Nr. 76 04 142)

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum genauen Ausrichten eines Spiegels in Bezug auf eine beispielsweise horizontale oder vertikale vorgegebene Bezugs richtung*

Die Erfindung betrifft insbesondere eine in Verbindung mit einem Laser-Nivellierungsgerät verwendbare Vorrichtung, die es gestattet, das aus diesem Gerät austretende Laser-Strahlenbündel in Bezug auf eine vorgegebene Bezugsrichtung genau auszurichten. ^;

Es ist bekannt» dass,wenn man einen Spiegel um einen Winkel alpha dreht, das durch diesen Spiegel abgelenkte Strahlenbündel um einen doppelt so grossen Winkel, d.h. um einen Ivinkel 2 χ alpha gedreht vird Es ist ebenfalls bekannt, dass im Baugewerbe und bei der Ausführung von Nivellierungsarbeiten die mit der Durchführung dieser Arbeiten beauftragten Geometer als Bezugsgrösse die Neigung verwenden_s. d.h. den Tangens des zwischen dem Bezugs lichtstrahl und der Horizontalen gebildeten Winkels.

Da einserseits der Tangens des Winkels alpha nicht der Hälfte des Tangens des Winkels 2 χ alpha entspricht, und da andererseits der Drehwinkel des vom Spiegel abgelenkten Strahles dem doppelten Drehwinkel des Spiegels gleich ist, ist es erforderlich, dass man über ein Messgerät mit linearer Anzeige verfügt, welches den Tangens des Winkels 2 χ alpha anzeigt und mit dem die Drehung des Spiegels um den Winkel alpha hervorrufenden mechanischen System zusammenwirkt.

' , Die französische Patentschrift N° 2 154 554 beschreibt bereits eine Vorrichtung,, die dazu geeignet ist, diese Bedingung zu erfüllen.

Bei dieser bekannten Vorrichtung ist ein mit einem Spiegel fest verbundener Hebel» der die Drehachse dieses Spiegels schneidender Hebel um die genannte Spiegel drehachse vermittels eines Feineinstellorganes schwenkbar angeordnet.

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Die Länge dieses Hebels ist veränderlich, und der dem Spiegel entgegengesetzt liegende Endpunkt des Hebels bewegt sich längs einer Kreisbahn und wirkt mit einem Messgerät mit linearer Anzeige zusammen.

Diese bekannte Vorrichtung ermöglicht es jedoch nicht, mit Genauigkeit eine Drehung um einen gegebenen Winkel alpha seitens des Spiegels zu erzielen» wenn das Messgerät mit linearer Anzeige auf den Wert des Tangens des Winkels 2 χ alpha eingestellt wird, was mit Hilfe des Feineinstenvorrichtung geschieht.

Hierdurch können erhebliche Fehlmessungen hervorgerufen werden, wenn der Abstand zwischen dem Gerät und dem angezielten Punkt verhältnismässig gross ist, wie dies in den meisten Fällen bei Nivellierungsarbeiten der Fall ist.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung gestattet es, diesen erheblichen Nachteil abzustellen und den Spiegel mit absoluter Genauigkeit, ohne dass man sich mit Annäherungswerten begnügen müsste, um einen gegebenen Winkel alpha zu drehen.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung weist einfache, zuverlässig arbeitende und billige mechanische Teile auf und gestattet es, das Laserstrahlenbündel unter einem Winkel austreten zu lassen, der genau demjenigen Winkel entspricht, dessen Tangens an der linearen Anzeigevorrichtung eingestellt worden ist, die mit der den Spiegel drehenden mechanischen Vorrichtung zusammenwirkt.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung weist eine optische Ablenkungseinrichtung (bzw. optisches Ablenkungssystem) auf, sowie einen Spiegel auf, der um eine in der Spiegelebene gelegene Achse, die ortsfest angeordnet ist, drehbar ist, ferner einen an einem seiner Enden mit dem Spiegel fest verbundenen Spiegelhebel, und eine Feineinstelleinrichtung , die die Drehbewegung des Spiegels reguliert und eine axial Bewegliche Messtaste

besitzt, wobei die genannte Vorrichtung sich im Wesentlichen dadurch auszeichnet, dass sie einen Bedienungshebel aufweist, der drehbar an einer zweiten ortsfesten, zur Drehachse des Spiegels parallelen Achse angeordnet ist und zwischen seinen Enden einen eine zylindrische Rotationskörperoberfläche besitzt, deren Achse zu den genannten ortsfesten Achsen parallel ist,

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sowie einen mit der axial beweglichen Messtaste zusammenwirkenden ebenen parallel zur Drehachse des Bedienungshebels angeordneten Oberflächenteil, wobei der Spiegelhebel an seinem dem Spiegel entgegengesetzten freien Ende eine ebene Oberfläche aufweist, welche parallel zu der durch die Spiegel drehachse und die Drehachse der zylindrischen Oberfläche definierten Ebene angeordnet ist, und wobei diese ebene Oberfläche der genannten zylindrischen Oberfläche gegenüberliegt und elastische Rückhol mittel mit dem Spiegelhebel zusammenwirken, um die vorgenannte ebene Oberfläche mit der zylindrischen Oberfläche in Berührung zu halten, während die Feineinstellvorrichtung derart ausgestaltet ist, dass sie auf den Bedienungshebel einwirkt und die Drehachse dieses Bedienungshebels mit einem Abstand von - der Spiegeldrehachse angeordnet ist, der dem Abstand zwischen der Bedienungshebel drehachse und der Drehachse der vorgenannten zylindrischen Oberfläche gleich ist.

Nachstehend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Figuren beschrieben, welche mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindug darstellen.

Fig. 1 zeigt teilweise im Aufriss und teilweise im Schnitt in einer senkrechten Ebene eine erste Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung.

Fig. 2 ist eine andere Ansicht dieser ersten Ausführungsform, teilweise im Aufriss und teilweise im senkrechten Schnitt dargestellt.

Fig. 3 stellt im senkrechten Schnitt eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung dar.

Fig. 4 und 5 sind schematische Darstellungen des Wirkungsprinzips der erfindungsgemässen Vorrichtung.

In den beiden in Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsformen weist die erfindungsgemässe Vorrichtung ein ortsfestes optisches Ablenkungssystem 2, einen beweglichen Spiegel 3, einen ersten mit dem Spiegel verbundenen Hebel 4 auf, der drehbar angeordnet ist und nachstehend als "Spiegelhebel" bezeichnet wird, sowie einen zweiten, ebenfalls drehbar angeordneten, nachstehend als "Bedienungshebel" bezeichneten Hebel 5, ferner eine Feineinstellvorrichtung 6 und eine Messvorrichtung mit linearar Anzeige 7, wobei die Vorrichtungen 6 und 7 mit dem Bedienungshebel 5 zusammenwi rken.

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Die Bezugsnummer 1 bezeichnet den einfallenden Laserstrahl (bzw. Laserstrahlenbündel), der in den dargestellten Ausführungsbeispielen vertikal verläuft, während die Bezugsnummer 8 den durch das optische System 2 abgelenkten Strahl bezeichnet; die Bezugsnummer 9 bezeichnet den durch den beweglichen Spiegel 4 umgelenkten Strahl. Entsprechende Bauelemente bzw. Baueinheiten der beiden dargestellten Ausführungsbeispiele sind durch gleiche Bezugsnummern bezeichnet.

Bei der in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform ist der mit dem Spiegel 3 fest verbundene Spiegelhebel 4 drehbar an einer ortsfesten, in der Spiegel ebene liegenden Achse 10 angeordnet und weist an seinem Ende 4a eine zur Achse 10 parallele ebene Stützfläche auf. Der Bedienungshebel 5 ist drehbar an einer zur Achse 10 parallelen ortsfesten Achse 12 angeordnet; die Achsen 10 und 12 sind durch einen Abstand D von einander getrennt.

Der Bedienungshebel 5 v/eist an seinem Ende 5a eine zur Achse 12 parallele ebene Stützfläche 13 auf. Eine um ihre Drehachse 15 drehbar angeordnete Rolle 14 mit zylindrischer Umfangsflache und einem Durchmesser _d ist durch eine mit dem Hebel 5 fest verbundene Achse 25 mit diesem Hebel 5 verbunden. Die Drehachse 15 ist zu den Achsen 10 und 12 parallel und im Abstand D von der Achse 12 angeordnet.

Die Feineinstellvorrichtung 6 besitzt eine Hikrometer-schraube 16, die sich mit ihrem ihrem Bedienungsende gegenüberliegenden Ende auf dem Bedienungshebel 5 bzw. auf der der ebenen Stützfläche 13 gegenüberliegenden Fläche abstützt. Eine mit ihren beiden Enden einerseits am Gehäuse 17 der Vorrichtung und andererseits am Hebel 4 befestigte Rückholfeder 20 dient dazu, die Stützfläche 11 ununterbrochen mit der Rolle 14 und flog!ich den Hebel 5 mit dem Ende 16a der Sch raube 16 in Berührung zu halten.Die Messvorrichtung mit linearer Anzeige 7 v/eist eine axial bewegliche Messtaste 18 und ein Zifferblatt 19 auf, durch welches die Bewegung der Messtaste 18 in Bezug auf deren Bezugsstellung angezeigt wird. . Das Ende 18a der Messtaste 18 wirkt mit der ebenen Fläche 13 des Bedienungshebels zusammen.

In der zweiten, in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung weist das ortsfeste optische Ablenksystem 2 ein fünfseitiges Prisma 21 und einen Spiegel 22 auf. Der Bedienungshebel 5 besitzt zwei wesentlich rechtwinklig zueinander aneordnete Arme 23,

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Eine zylindrische Rolle 14 mit einem Durchmesser jd ist um seine Drehachse 15 drehbar am Ende des Armes 23 angeordnet und wirkt mit der ebenen Fläche 11 des Spiegelhebels 4 zusammen.

Die mit der Taste 18 der Messvorrichtung zusammenwirkende ebene Stützfläche 13 ist am Ende 24a des Armes 24 vorgesehen.

Die Mikrometerschraube 16 stützt sich mit ihrem Ende 16a auf dem Arm 24 des Bedienungshebels 5 zwischen der Fläche 13 und der Achse ab.

Eine einerseits am Gehäuse 17 und andererseits am Arm 23 des Hebels 5 befestigte Rückholfeder 20 ist derart ausgestaltet, dass sie ununterbrochen die Fläche 11 an die Rolle 14 andrückt und folglich den Arm 24 mit dem Ende 16a der Schraube 16 in Berührung hält.

Bei den beiden dargestellten Ausführungs-Formen ist die Stellung der ebenen Stützfläche 11 auf dem Spiegel hebel derart gewählt, dass bei ganz gleich welcher Stellung des genannten Hebels die Fläche 11 zu der durch die parallelen Achsen 10 und 15 bestimmten Ebene parallel ist und sich von dieser Ebene in einem Abstand d/2 befindet.

Wie aus Fig. 1 bis 3 hervorgeht, liegt die Drehachse 15 der zylindrischen Rolle 14 in der durch die Achsen 10 und 12 definierten Ebene.P.

Diese Lage der Achse wurde deshalb gewählt, damit die Darstellung der verschiedenen Organe und Bauelemente vereinfacht v/erden könne, aber sie stellt keineswegs ein wesentliches Merkmal der Vorrichtung dar, und ist nicht erforderlich, um eine befriedigende Wirkungsweise derselben zu gewährleisten. Die Lage der Achse 15 in Bezug auf die Ebene Π kann beliebig gewählt werden, wenn das austretende Strahlenbündel 9 sich in seiner Bezugsstellung befindet, wie nachstehend anhand der Fig. 5 näher beschrieben.

Eine der wesentlichen Bedingungen der befriedigenden Wirkungsweise der erfindungsgemässen Vorrichtung hängt mit der Stellung der Messvorrichtung mit linearer Anzeige 7 in Bezug auf den Bedienungshebel 5 zusammen, wenn der letztere sich in seiner Bezugsstellung befindet. Um den Tangens des Drehwinkels alpha des Bedienungshebels genau zu messen, ist es in der Tat erforderlich, dass sich die Messtaste 18 senkrecht zu der durch die in ihrer Bezugsstellung befindlichen Fläche 13 bewegt.

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Folglich iiids? dis Me.-istaste 18 senkrecht zur ebenen 'Stützfläche 13 stehen, wenn die verschiedenen Organe der Vorrichtung sich in ihrer Bezugsstellung befinden.

Der Abstand zwischen dem Ende 18a der Messtaste 18 in Bezugsstellung und der Achse 12 ist mit dem Buchstaben U bezeichnet. Dieser Abstand U stellt eine Konstante der Vorrichtung dar.

Der Buchstabe T bezeichnet die Länge des vom Ende 18a der Messtaste 18 durchlaufenen Weges, der einer Drehung des Bedienungshebels 5 um einen Winkel alpha in Bezug auf die Bezugsstellung dieses Hebels entspricht.

Der Tangens des Winkels alpha ist gleich dem Verhältnis T/U, wobei T und U beispielsweise in Millimeter ausgedrückt sind. Vorteilhafterweise kann man der Grosse U einen vorbestimmten Wert geben, z.B. 100 mm. In diesem Fall ist tang alpha gleich 100 T und der Wert von tang alpha kann dann bei Verwendung einer geeigneten Gradeinteilung unmittelbar auf dem Zifferblatt 19 abgelesen werden.

Nachstehend wird unter Bezugnahme auf Fig. 1 bis 5 die Wirkungsweise der erfindungsgemässen Vorrichtung beschrieben.

Der austretende Laserstrahl 9 soll in Bezug auf seine Bezugsrichtung, beispielsweise auf die Horizontale, .um einen Winkel alpha abgelenkt werden, und der Wert des Tangens dieses Winkels alpha ist bekannt.

Man dreht die Mikrometerschraube 16 im entsprechenden Drehsinn, wodurch der Bedienungshebel 5 um seine Drehachse 12 gedreht wird, und man prüft den auf dem Zifferblatt 19 des Messgerätes 7 angezeigten Wert. Wenn dieser Wert gleich tang,alpha ist, hat sich der Bedienungshebel 5 um den Winkel alpha gedreht.

Unter der Wirkung der Rolle 14 wird der Spiegelhebel 4 und folglich auch der Spiegel 3 um einen Winkel alpha/2 gedreht. In der Tat geht aus Fig. 4 hervor, dass das durch die Schnittpunkte der Achsen 10, 12 und 15 gebildete Dreieck ein gleichschenkliges Dreieck ist, da der Abstand zwischen den Achsen 10 und 12 gleich dem Abstand zwischen den Achsen 12 Und 15 ist.

Hieraus ergibt sich, dass, wenn sich der Bedienungshebel 5 um einen Winkel alpha dreht, der Spiegelhebel 4 und der Spiegel 3 eine Drehbewegung von alpha/2 ausführen. Folglich wird der austretende Laserstrahl 9 in Bezug auf seine. Bezugsrichtung um einen Winkel alpha verdreht bzw. abgelenkt. .

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Gemäss Fig. 4 fallen die Ebenen P und Π zusammen, wenn alle Bauteile der Vorrichtung sich in ihrer Bezugsstellung befinden.

Gemäss Fig. 5 ist die Ebene II von der Ebene P verschieden, wenn alleBauteile sich in ihrer Bezugsstellung befinden. Bei dieser Stellung steht die Messtaste 18 senkrecht zur Ebene fi, wie vorstehend vermekt. ■ Wenn der Bedienungshebel 5 um einen Winkel alpha gedreht wird, dreht sich der Spiegelhebel um einen Winkel alpha/2, wobei das vorstehend erwähnte Dreieck gleichschenklig bleibt.

Bei den in Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsformen wird ein um seine Drehachse 15 drehbares zylindrisches Element, nämlich die drehbare Rolle 14 verwendet. In einer abgeänderten Ausführungsform kann jedoch auch eine feststehende zylindrische Rolle oder auch eine zylindrische Rotationskörper-Teil oberfläche verwendet werden, deren Drehachse der Achse 15 entspricht und die von dieser Achse im Abstand d/2 angeordnet ist.

Gemäss einer weiteren Abänderung bestehen die dargestellten Einrichtungen 6 und 7 - d.h. die Feineinstellungsvorrichtung zum Verdrehen des Spiegels und die Messvorrichtung mit linearer Anzeige - aus einer einzigen Einstell= und Messvorrichtung.

Diese Einstell= und Messvorrichtung kann beispielsweise in an sich bekannter Weise aus einer Mikrometerschraube bestehen, die einen z.B. eine Gradeinteilung von 0 bis 100 besitzenden Nonius aufweist und mit einer Drehzahlmesseinrichtung zusammenwirkt.

Die genannte Einstell= und Messvorrichtung kann ebenfalls in an sich bekannter Weise aus einer Mikrometerschraube bestehen, die mit einem Widerstands= oder Kapazitäts-Verstellungsmess-System zusammenwirkt, wobei die durch dieses Mess-System erzeugten Signale auf elektronischem Wege ausgewertet werden, um eine vorzugsweise numerische Anzeigedes Tangens des Drehwinkels des Laserstrahlenbündels zu liefern.

Die Erfindung ist keinesfalls auf die vorstehend beschriebenen und in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt; der Fachmann kann zahlreiche Abänderungen vornehmen, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE %

1.- Vorrichtung zum Ausrichten eines Spiegels für ein Laser-Nivellierungsgerät, mit einem optischen Ablenksystem, einem um eine feststehende Achse drehbaren Spiegel, wobei die genannte Achse in der Ebene des Spiegels liegt, sowie mit einem an einem seiner Enden mit dem Spiegel fest verbundenen Spiegelhebel und mit einer Feineinstellvorrichtung für die Verdrehung des Spiegels, die eine axial bewegliche Messtaste aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner einen um eine zur Spiegel drehachse parallele zweite feststehende Achse drehbaren Bedienungshebel aufweist, der zwischen seinen beiden Enden einen zylindrischen Rotationskörper-Oberflächenteil mit einer zu den genannten feststehenden Achsen parallelen Achse, sowie einen mit der Messtaste zusammenwirkenden, zur Drehachse des Bedienungshebels parallelen ebenen Oberflächenteil besitzt, während der Spiegelhebel'an seinem dem Spiegel entgegengesetzten freien Ende eine ebene Oberfläche aufweist, die zu dem durch die Spiegel drehachse und die Achse des zylindrischen Oberflächenteiles bestimmten Ebene parallel ist und dem genannten zylindrischen Oberflächenteil gegenüberliegt, wobei elastische Rückholmittel mit dem Spiegelhebel derart zusammenwirken, dass sie die genannte ebene Oberfläche und den zylindrischen Oberflächenteil miteinander in Berührung halten, und wobei die Feineinstellvorrichtung auf den Bedienungshebel einwirkt, dessen Drehachse in einem Abstand von der Spiegel drehachse angeordnet ist, welcher dem Abstand zwischen der genannten Bedienungshebel-Drehachse und der Achse des zylindrischen Oberflächenteiles gleich ist.

2.- Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die axial bewegliche Messtaste bei einer vorbestimmten Bezugsstellung der Bauteile der Vorrichtung zu der mit dieser Messtaste zusammenwirkenden ebenen Oberfläche senkrecht steht.

3.- Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen dem Berührungspunkt der Messtaste und der ebenen Oberfläche, mit welcher die Taste zusammenwirkt, und der Drehachse des Bedienungshebels, in einer zu dieser Bedienungshebel-Drehachse senkrechten Richtung gemessen, einen vorbestimmten Wert von 100 mm besifet, wenn sich die Bauelemente der Vorrichtung in einer vorbestimmten Bezugsstellung befinden.

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ORIGINAL INSPBC«