DE2850815A1

DE2850815A1 - Neigungsmessgeraet

Info

Publication number: DE2850815A1
Application number: DE19782850815
Authority: DE
Inventors: Raoul Baud
Original assignee: Siemens Albis AG
Current assignee: Siemens Schweiz AG
Priority date: 1978-02-06
Filing date: 1978-11-23
Publication date: 1979-08-09
Also published as: IT1109893B; US4254334A; BE873971A; FR2416453A1; FR2416453B1; GB2014011A; CH621192A5; IT7919793A0; IE790132L; GB2014011B

Description

SIEMENS-ALBIS AKTIENGESELLSCHAFT Unser Zeichen:

Zürich VPA 78P9802 EGAl/Shi

.3·

Neigungsmessgerät

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Neigungsmessgerät, bei welchem mittels Lichtschranken eine Neigung hinsichtlich eines künstlichen Horizontes gemessen und überwacht wird, der durch die Spiegel ebene einer in einem Gefäss enthaltenden Flüssigkeit bestimmt ist und bei welchem eine einen einstellbaren Betrag überschreitende Abweichung der Lage einer Bezugsebene des Neigungsmessgerätes hinsichtlich des künstlichen Horizontes einen Alarm auslöst.

Ein solches Neigungsmessgerät dient beispielsweise zur Warnung eines Fahrzeugführers bei Gefahr eines Umkippens des Fahrzeugs beim Befahren eines hügeligen Geländes. Es sind zwar .'s Kippwarngeräte ausgebildete Neigungsmessgeräte bekannt, die ein U-förmiges, zum Teil mit einer Flüssigkeit angefülltes Gefäss aufweisen. Die französische Anmeldung Nr. 74 06386 beschreibt beispielsweise ein solches Kippwarngerät mit zwei Schwimmern. Ein solches Kippwarngerät spricht relativ gut an bei einer Kippbewegung in der das U-förnrige Gefäss enthaltenden Ebene, ist jedoch zu wenig genau bei Kippbewegungen in anderen Ebenen.

Zweck der vorliegenden Erfindung ist es nun, ein Neigungsmessgerät zu schaffen, das bei einer Kippbewegung in einer beliebigen vertikalen Ebene gut anspricht und das auch in Krananlagen eingesetzt werden kann. Unter Krananlagen sollen hier Kranfahrzeuge und Kraneinrichtungen aller Art, wie Kranwagen, Liftwagen, Turmdrehkrane usw. verstanden werden.

Ein anderer Zweck der vorliegenden Erfindung besteht darin, den Grad und/oder die Orientierung der Neigung eines Fahrzeuges objektiv beurteilen zu können.

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Das erfindungsgemässe Neigungsinessgerät ist dadurch gekennzeichnet, dass das Gefäss ein Ringgefäss ist, das mindestens teilweise lichtdurchlässige Wandungen aufweist und bezüglich seiner Symmetrieachse zumindest angenähert senkrecht zur Bezugsebene des Neigungsmessgerätes ausgerichtet ist, wobei der Innenraum des Ringgefässes nur teilweise mit einer zumindest angenähert lichtundurchlässigen, viskosen Flüssigkeit angefüllt ist, und dass ein das Ringgefäss teilweise umfassender Hohlringdeckel vorhanden ist, an dessen Innenwandung und Aussenwandung Lichtquellen und Lichtempfanger derart gegenüberliegend angeordnet sind, um das Ringgefäss durchdringende, von der Flüssigkeit unterbrechbare Lichtschranken zu bilden.

Ein solches Neigungsmessgerät spricht in vorzüglicher Weise bei Kippbewegungen in jeder beliebigen vertikalen Ebene an.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können in vorteil hafter Weise die durch die Ansprüche 2 bis 9 angegebenen Regeln zum technischen Handeln im Neigungsmessgerät angewendet werden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand einer Zeichnung beispielsweise näher erläutert.
Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform eines Neigungsmessgerätes im Schnitt und

Fig. 2 Einzelheiten einer weiteren Ausführungsform.

Das Neigungsmessgerät in Fig. 1 weist ein hermetisch verschliessbares Ringgefäss 1 mit einem angepassten offenen Hohlringdeckel 2 auf. Das Ringgefäss 1 besteht aus einer zylindrischen Aussenwandung 11, einer zylindrischen Innenwandung 12, einer Bodenscheibe und einem Deckel ring 14 und weist einen Rechteckquerschnitt auf, wobei die Bodenscheibe 13 auf einer Bodenplatte 131 fest montiert ist. Die zylindrischen Wandungen 11 und 12 des Ringgefässes 1, die vorzugsweise rund sein können, sind strahlungsdurchsichtig. Das Ringgefäss ist teilweise mit einer strahlungsundurchsichtigen Flüssigkeit 3 gefüllt. Der Hohlringdeckel 2 weist eine Trägerscheibe 20 auf, mit der senkrecht zu derselben eine zylindrische Aussenwandung 21 und eine zylindrische Innenwandung 22 konzentrisch verbunden sind, zwischen denen das Ringgefäss 1 eingeschoben werden kann.

Die Aussen- und Innenwandungen 21, 22 des Hohlringdeckels 2 sind, um jeweils die Bildung einer Lichtschranke zu ermöglichen, an verschiedenen Stellen paar- oder gruppenweise durchbohrt, sodass eine

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Strahlung beispielsweise durch eine Bohrung 41 an der Aussenwandung des Hohlringdeckels 2, durch die zwei strahlungsdurchsichtigen Wandungen 11 und 12 des Ringgefässes 1 und durch die Bohrung 51 der Innenwandung 22 des Hohlringdeckels 2 oder in der umgekehrten Richtung hindurchtreten kann.

Zur Bildung der verschiedenen Lichtschranken sind vorzugsweise mittels je einer Fassung jeweils je eine in der einen Bohrung, z.B. 51 untergebrachtes Infrarotlicht emittierende Halbleiterdiode und je ein in der gegenüberliegenden Bohrung, z.B. 41 untergebrachter, auf das emittierte Infrarotlicht der zugehörigen Halbleiterdiode ausgerichteter Infrarotlicht-Empfänger, beispielsweise ein Fototransistor, vorhanden. Auch Normal!ient emittierende Dioden oder andere Lichtquellen können selbstverständlich hierzu verwendet werden.

Das Neigungsmessgerät gemäss Fig. 1 weist eine Anzahl η verschiedener, zumindest angenähert in einem Winkeioc= 360/n gegeneinander

versetzter Lichtschranken 1,2, η auf, die den flüssigkeitsfreien

Raum des Ringgefässes 1 durchdringen, und von denen jede zudem zumindest angenähert senkrecht zur Symmetrieachse des Ringgefässes 1 verläuft. Zum Beispiel werden bei η = 12 Lichtschranken 12 Bohrungen an der Aussenwandung 21 und 12 Bohrungen an der Innenwandung 22 des Hohlringdeckels 2 benötigt.

Auf dem Hohlringdeckel 2 des Neigungsmessgerätes ist eine gedruckte Schaltung 26 befestigt, auf welcher Anzeigelämpchen und die für die Steuerung der Lichtschranken notwendigen Bauteile montiert sein können. Dabei können für jede Lichtschranke ein oder mehrere Anzeigelämpchen vorgesehen sein. In Fig. 1 sind nur je zwei dieser Anzeigelämpchen 271, 277 und dieser Bauteile 281, 287 dargestellt.

Der Hohlringdeckel 2 und das Ringgefäss 1 nach Fig. 1 sind mit einem Fixiermechanismus 6 verbunden, mit dem das Ringgefäss 1 mehr oder weniger tief innerhalb des Hohlraums des Hohlringdeckels gehalten und mit dem die Eindringungstiefe des Ringgefässes eingestellt werden kann.

Dieser Fixiermechanismus 6 weist eine Spindel 61, bestehend aus einem zum Teil mit einem Gewinde versehenen Spindel hals 62 und einem Spindel körper 63 mit einem grosseren Durchmesser, auf. Der Spindelhals 62. der Spindel 61 dringt durch die Lager-Bohrung eines ersten Kugellagers 64, durch eine Bohrung an der Trägerscheibe 20 und durch die

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Lager-Bohrung eines zweiten Kugellagers 65 hindurch, das mit zwei Muttern 66 und 67 gegen die Stirnrandfläche des Spindel körpers 63 gedrückt wird, welcher mit einer schraubenförmigen Einkerbung 68 versehen ist, und welcher in den inneren Hohlraum eines zylindrischen Ringelementes 69 gleitend eingefügt ist. Dieses Ringelement 69 weist zwei radiale, in der Längsrichtung um den halben Schraubengang der Einkerbung 68 versetzte Bohrungen 70 und 71 auf, durch welche je eine Kugel 72 und 73 gegen die Einkerbung gedrückt wird. Das Ringelement ist mit der Bodenplatte 131 des Ringgefässes 1 fest verbunden. Die Bodenplatte 131 ist ringförmig und weist einen Innendurchmesser auf, der etwas grosser ist als der Aussendurchmesser des Spindel körpers 63; damit wird ein Herausragen der Spindel aus dem Ringelement 69 unterhalb der Bodenplatte 131 ermöglicht.

Das Neigungsmessgerät nach Fig. 1 weist auch zwei Führungsstäbchen 75 und 76 auf, die senkrecht auf der oberen Stirnrandfläche des Ringelementes 69 stehen und mit diesem fest verbunden sind. Diese Führungsstäbchen 75 und 76 sind gleitend in entsprechende Bohrungen an der Trägerscheibe 20 eingeführt und erlauben eine Bewegung des Hohlringdeckels 2 nur in Längsrichtung.

Das Neigungsmessgerät gemäss Fig. 1 ist zudem mit einem zylindrischen Gehäuse 8 versehen, auf dessen oberer Stirnfläche ein Fenster in der Form einer durchsichtigen Ringscheibe 81 montiert ist, durch welche zumindest das Licht aus den brennenden .Anzeigelämpchen 271...277 sichtbar ist. Die Spindel 61 ist solidarisch drehbar mit dem Drehknopf 82. Die untere Stirnseite des Drehknopfs 82 ist mit einer Halterungsscheibe 83 verbunden. Zwischen der Eckkante des Drehknopfs und der durchsichtigen Ringscheibe 81 ist eine Ringscheibe 84 mit einer eingezeichneten Skala eingesetzt. Um die Eichung zu erleichtern ist die Ringscheibe 84 mit der durchsichtigen Ringscheibe 81 an einer geeigneten Stelle solidarisch verbunden. Dabei ist der Drehknopf mit einer Markierung versehen, die auf der Skala den Neigungsbereich des Neigungsmessgerätes angibt. Eine weitere Ringscheibe 85 ist frei zwischen den Reibungsflächen der durchsichtigen Ringscheibe 81 und der Halterungsscheibe 83 drehbar. Die Bodenplatte 131 des Ringgefässes 1 liegt etwas aufgesetzt über dem Boden 86 des zylindrischen Gehäuses 8, um eine Bewegung der Spindel 61 durch die Innenbohrung der Bodenplatte 131 zu ermöglichen. Das Ringgefäss 1 weist eine mit einem Deckel 30

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versehene Oeffnung 31 auf, die das Einfüllen einer Flüssigkeit 3 erlaubt.

Das Neigungsmessgerät nach Fig. 1 funktioniert nun folgendermassen:

Das Neigungsmessgerät ist in der Weise auf oder an einem Fahrzeug befestigt, dass die Symmetrieachse des Ringgefässes 1 zumindest angenähert senkrecht zur Fahrbahn des Fahrzeuges bzw. zur Arbeitsebene der Krananlage verläuft. Der Flüssigkeitsspiegel 32 verläuft somit immer dann senkrecht zu den Wandungen 11 und 12 des

TO Ringgefässes 1 und zu den Wandungen 21, 22 des Hohlringdeckels 2, wenn sich das Fahrzeug auf einer horizontalen Fläche befindet. Der Flüssigkeitsspiegel 32 wird derart von den verschiedenen Lichtschranken überwacht, dass bei einer seitlichen Neigung des Fahrzeugs diese mindestens von einem Anzeigelämpchen angezeigt wird, wobei der Grad und/oder die Orientierung der jeweiligen Neigung durch die Anzahl und die Positionen der Anzeigelämpchen angegeben wird, die auf die Neigung ansprechen. Dabei kann das Ansprechen der Anzeigelämpchen entweder durch Ein- oder durch Ausschalten derselben gedeutet werden. Gleichzeitig kann, sobald ein Anzeigelämpchen verlöscht,ein Alarm ausgelöst werden. Die Empfindlichkeit dieses Neigungsmessgerätes kann durch den Drehknopf 82 geändert werden, da eine Drehung desselben eine Bewegung des Hohlringdeckels 2 in axialer Richtung bewirkt, wodurch der Abstand zwischen dem Lichtstrahl 51 — 41 einer Lichtschranke und dem Flüssigkeitsspiegel 32 verstellt wird.

Durch eine konstruktive Massnahme kann dem Neigungsmessgerät auch dadurch eine grössere Empfindlichkeit gegeben werden, dass rundum an der inneren Wand der Aussenwandung 21 des Hohlringdeckels 2 ein enger mit den Bohrungen 41...47... zentrierten Schlitz 9 eingebracht wird. Durch einen solchen Schlitz wird das Licht in einem engen Streuwinkel empfangen. Da der Schlitz aber in der horizontalen Ebene durchgehend breit ist, wird eine grössere Menge Licht empfangen, als wenn Bohrungen mit einem entsprechend gleichen Durchmesser vorhanden wären. Ein solches Neigungsmessgerät erlaubt in vorteilhafter Weise eine Horizont!erung von Krananlagen in allen Richtungen mit Hilfe der η Anzeigelämpchen. Eine geeignete Schaltung kann bei erfolgter Horizontierung die η Anzeigelämpchen mittels eines Schalters ausser Betrieb setzen und bei Kippgefahr Alarmierungen und/oder Sicherheits-

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Steuerungen betätigen.

Dieses Neigungsmessgerät bringt ausserdem den Vorteil mit sich, unabhängig von der Ursache der Kippgefahr anzusprechen, die beispielsweise durch eine Bodensenkung und/oder Windeinflüsse und/oder Lasteinflüsse bedingt sein kann.

Im Neigungsmessgerät nach Fig. 1 sind die Lichtempfänger 41...47... in einer einzigen Ebene untergebracht. Es ist jedoch auch möglich, die Lichtempfänger auf mehrere, senkrecht zur Symmetrieachse des Hohlringdeckels 200 ausgerichtete Ebenen 401...407, 431...437, 451...457....... zu verteilen, wie es in Fig. 2 gezeigt ist. In einem solchen Fall können die Lichtempfänger beispielsweise mit Hilfe von Schaltern 95 und 96 nach Wunsch entweder individuell oder in Ebenen oder auch gruppenweise in Funktion der Orientierung des Neigungsmessgerätes eingeschaltet werden. Dabei kann es genügen,

mit Lichtsendern 551 557... in nur einer Ebene zu arbeiten. Eine

solche Anordnung hat den Vorteil, dass der Fixiermechanismus vereinfacht werden oder ganz entfallen kann, da die Ansprech-Empfindlichkeit elektrisch statt mechanisch einstellbar ist.

In einem Neigungsmessgerät nach Fig. 2 kann der Fixiermechanismus derart vereinfacht werden, dass dieser beispielsweise mit nur einigen Schrauben und wenigstens einer Positionierungs-Unterlage realisiert werden kann. Somit ergibt sich im zentralen Innenraum 600 im Bereich der Achse des Hohlringdeckels genügend Platz, um dort wenigstens eine Lichtquelle, beispielsweise eine Glühlampe, anzuordnen. In diesem Fall sind, sofern der Hohlringdeckel oder zumindest dessen Innenwandung nicht bereits aus lichtdurchlässigem Material besteht, an der Innenwandung des Hohlringdeckels Oeffnungen 501...507, ... vorhanden, durch welche das von der Lichtquelle abgegebene Licht zu den Lichtempfängern 401...407..., 431...437..., 451...457... an der Aussenwandung des Hohlringdeckels gelangt. Diese Oeffnungen können im Falle einer einzigen zentralen Lichtquelle und einer mindestens teilweise nicht lichtdurchlässigen Innenwandung auch schräg in der Innenwandung des Hohlringdeckels, d.h. in Strahlenrichtung von der Lichtquelle zu den Lichtempfängern verlaufen. An oder in diesen Oeffnungen können zusätzlich Fokussierelemente oder Lichtleiter vorhanden und gegebenenfalls bis zur Lichtquelle reichend eingeführt sein, um mit einer Lichtquelle kleinster Leistung auskommen zu können.

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Claims

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Patentansprüche

Neigungsmessgerät, bei welchem mittels Lichtschranken eine Neigung hinsichtlich eines künstlichen Horizontes gemessen und überwacht wird, der durch die Spiegel ebene einer in einem Gefäss enthaltenden Flüssigkeit bestimmt ist und bei welchem eine einen einstellbaren Betrag überschreitende Abweichung der Lage einer Bezugsebene des Nei gungsmessgerätes hinsichtlich des künstlichen Horizontes einen Alarm auslöst, dadurch gekennzeichnet, dass das Gefäss ein Ringgefäss (1) ist, das mindestens teilweise lichtdurchlässige Wandungen aufweist und bezüglich seiner Symmetrieachse zumindest angenähert senkrecht zur Bezugsebene des Neigungsmessgerätes ausgerichtet ist, wobei der Innenraum des Ringgefässes (1) nur teilweise mit einer zumindest angenährt lichtundurchlässigen, viskosen Flüssigkeit (3) angefüllt ist, und dass ein das Ringgefäss (1) teilweise umfassender HohTnngdeckel (2) vorhanden ist, an dessen Innenwandung (22) und Aussenwandung (21) Lichtquellen (51, 57) und Lichtempfänger (41...47...) derart gegenüberliegend angeordnet sind, um das Ringgefäss (1) durchdringende, von der Flüssigkeit unterbrechbare Lichtschranken zu bilden.
2. Neigungsmessgerät, bei welchem mittels Lichtschranken eine Neigung bezüglich eines künstlichen Horizontes gemessen und überwacht wird, der durch die Spiegelebene einer in einem Gefäss enthaltenden Flüssigkeit bestimmt ist und bei welchem eine einen einstellbaren Betrag überschreitende Abweichung der Lage einer Bezugsebene des Neigungsmessgerätes hinsichtlich des künstlichen Horizontes einen Alarm auslöst, dadurch gekennzeichnet, dass das Gefäss ein Ringgefäss ist, das mindestens teilweise lichtdurchlässige Wandungen aufweist und bezüglich seiner Symmetrieachse zumindest angenähert senkrecht zur Bezugsebene des Neigungsmessgerätes ausgerichtet ist, wobei, der Innenraum des Ringgefässes nur teilweise mit einer zumindest angenähert lichtundurchlässigen, viskosen Flüssigkeit angefüllt ist, und dass ein das Ringgefäss teilweise umfassender Hohlringdeckel (200) vorhanden ist, in dessen zentralem Innenraum (600) eine Lichtquelle und in dessen Innenwandung mindestens eine lichtdurchlässige Oeffnung enthalten ist und in dessen Aussenwandung Lichtempfänger (401...407, 431...437...) derart angeordnet sind, um das Ringgefäss durchdringende, von der Flüssigkeit unterbrechbare

³^ Lichtschranken zu bilden.
3. Neigungsmessgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in den Oeffnungen der Innenwandung Fokussierelemente für die Strah-

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lengänge der Lichtquelle vorhanden sind.
4. Neigungsmessgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtempfänger (401...407..., 431...437...,...) auf mehrere, senkrecht zur Symmetrieachse des Hohlringdeckels (200, Fig. 2) ausgerichtete Ebenen verteilt sind und gruppenweise über Schalter (95, 96) abfragbar sind.
5. Neigungsmessgerät nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlringdeckel (2) eine Trägerscheibe (20) mit einer senkrecht zu derselben verlaufenden zylindrischen Aussenwandung (21) und einer zu dieser konzentrischen Innenwandung (22) aufweist, dass das Ringgefäss (1) von der Innen- und Aussenwandung teilweise umschlossen ist, und dass die die Lichtschranken bildenden Lichtquellen/Lichtempfänger-Gruppen (51, 41) an der Innen- und Aussenwandung (22, 21) des Hohlringdeckels (2) angeordnet sind.
6. Neigungsmessgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl η der Lichtschranken einer Ebene, deren Unterbrechung eine Anzeige und/oder einen Alarm bewirken, zumindest angenähert in einem Winkelet= 360/n gegeneinander versetzt und senkrecht zur Symmetrieachse des Hohlringdeckels (2) angeordnet sind.
7. Neigungsmessgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass jeder einzelnen Lichtschranke einer Ebene ein optisches Anzeigeelement (271, 277) fest angeordnet ist, und dass diese Anzeigeelemente auf dem Hohlringdeckel (2) in zumindest angenähert einem Winkeloo = 360/n gegeneinander versetzt fixiert sind.
8. Neigungsmessgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der das Ringgefäss (1) teilweise umfassende Hohlringdeckel (2) gegenüber demselben axial verschiebbar gelagert und mittels eines Fixiermechanismus (6) fixierbar ist,
9. Neigungsmessgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erhöhung von dessen Ansprech-Empfindlichkeit an der Innenseite der Aussenwandung (21) des Hohlringdeckels (2) eine schlitzförmige Verengung den Streulichtwinkel des vom Lichtempfänger empfangenen Lichtes einschränkt.

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