DE2921273A1

DE2921273A1 - Winkelanzeiger zur anzeige in zwei zueinander rechtwinkligen richtungen

Info

Publication number: DE2921273A1
Application number: DE19792921273
Authority: DE
Inventors: Lars A Bergkvist
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-05-25
Filing date: 1979-05-25
Publication date: 1979-11-29
Also published as: JPS5520486A; AU4740079A; FR2426884A1; CA1126945A; DE2921273C2; ES481380A1; FR2426884B1; AU526682B2; BR7903336A; SE7806036L; GB2023289B; GB2023289A; SE411589B; US4336659A; JPS596364B2

Description

PATENTANWÄLTE

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HELMUTSCHROETER KLAUS LEHMANN

DIPL.-PHYS. DIPL.-INC.

Lars A. Bergkvist no-bk-23

22. 5. 1979 S/Scha

WINKELANZEIGER ZUR ANZEIGE IN ZWEI ZUEINANDER RECHTWINKLIGEN

RICHTUNGEN

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Winkelanzeigei zur Anzeige in zwei zueinander rechtwinkligen Richtungen. Der Winkelanzeiger ist besonders zur Anzeige und Justierung eines Objekts in zwei zueinander rechtwinkligen Richtungen gegenüber der Lotrechten bestimmt.

Ein Objekt kann in einer beliebigen Lage gegenüber der Lotrechten durch Justierung in zwei zueinander rechtwinkligen Richtungen justiert werden. Die Verwendung von optischen Anzeigeinstrumenten wie Nivellierwaagen oder Winkelanzeigeinstrumenten, z. B. nach dem schwedischen Patent 73 07 522-2, erfordert zwei Instrumente. Das gleichzeitige Ablesen beider Instrumente während der Justierung ist jedoch schwierig.

Im Falle von Nivellierwaagen mit einer konzentrisch angeordneten Indikatormarkierung in Form eines Ringes reicht ein Instrument aus. Es muß jedoch von oben beobachtet werden. Oft bietet es keine ausreichende Präzision wegen der Schwierigkeit, es korrekt abzulesen.

Ein Beispiel für eine Justierung dieser Art ist die Justierung von Bohrgestängen (drill booms). Hierbei ist es erforderlich.

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D-7070 SCHWABISCH CMÜND KONTEN: D-8000 MÜNCHEN 70

H. SCHROETER TcU-lon: (071 71) 56 90 Deucsdie ßiik Sdiwjb. Cimund ZCO 535 (BLZ 61J70086.._ K. LEHM ANN Telefon: (089)72520/. Telex: 7 248 86« pagdd Pusisdiedikonio Stult_Kin 540 40-709 (BLZ 600 100 70) Lipmnkysinßc 10 Telex : 5 212 248 p»we J

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ein Instrument zu beobachten, das die Lage in zwei zueinander rechtwinkligen Richtungen in klarer Weise zeigt, und man muß in der Lage sein, schnelle Justierungen mit hoher Präzision durchzuführen.

Durch die vorliegende Erfindung wird ein sehr einfaches Instrument für diese Art Anzeige und Justierung geschaffen, das außerdem extrem einfach mit hoher Präzision abzulesen ist.

Die schwedischen Patente 73 07 577-2 und 76 11 511-2 beschreiben ein Winkelanzeigegerät, das einen ersten Teil, einen Rahmen hat und einen Teil, der gegenüber dem Rahman beweglich ist. Der Rahmen und der bewegliche Teil haben Skalenscheiben oder Bildmusterscheiben mit undurchsichtigen Linien, die durch durchsichtige Zwischenräume voneinander getrennt sind. Die Unterteilung der Skalenscheiben, d. h. die Anzahl undurchsichtiger Linien pro Längeneinheit rechtwinklig zu den undurchsichtigen Linien schwankt hierbei, wodurch ein zusätzliches optisches Interferenzmuster, ein sogenanntes Moire-Muster, entsteht, wenn Licht durch die Skale scheiben fällt.

Das Gerät ist so ausgebildet, daß es einen Winkel gegenüber der Lotrechten anzeigt.

Aus den Patenten ergibt sich die extrem hohe Präzision, mit der die Justierung beim Gebrauch solcher Instrumente angezeigt werden kann. Darüberhinaus zeigen die Patente, daß eine vorbestimmte Winkelstellung leicht mit einem hohen Grad von Präzision abgelesen werden kann, da das Interferenzmuster sich bei einer extrem kleinen Winkeländerung gegenüber dem vorbestimmten Wert erheblich ändert.

Die vorliegende Erfindung bezieht s.ich demgemäß auf einen

Winkelanzeiger zur Anzeige in zwei zueinander rechtwinkligen

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Richtungen,der zwei Winkelanzeigegeräte, z. B. nach dem schwedischen Patent 76 11 511-2 aufweist, die die im Oberbegriff von Anspruch 1 genannten Merkmale haben.

Die vorliegende Erfindung ergibt sich aus dem kennzeichnen den Teil von Anspruch 1.

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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen beschrieben.

Figur 1 zeigt einen Winkelanzeiger nach der Erfindung von vorn.

Figur 2. ist ein waagerechter Querschnitt nach Linie A-A in Figur 1 .

Figur 3 ist ein schematisierter Querschnitt durch ein Winkelanzeigegerät.

Figur 4 und 5 zeigen zwei Skalenscheiben,

Figur 6 und 7 zeigen zwei unterschiedliche Moire-Muster.

Figur 8 zeigt schematisch einen Winkelanzeiger, der an einem schematisch dargestellten Objekt, z. B. einem Bohrgestänge angebracht ist.

Figur 1 und 3 stellen Anzeigegeräte 1 nach den oben erwähnten Patenten dar.

Figur 3 ist ein Querschnitt durch das Gerät 1. Das Gerät hat einen Rahmen oder eine Basis, z. B. in Form eines rechteckigen oder quadratischen Gehäuses 10. Das Gehäuse 10 hat einen Innenraum 11, der vorzugsweise die Form eines kreiszylindrischen Hohlraumes hat. Im Innenraum 11 ist ein beweglicher Teil 12 um eine Achse 13 drehbar gelagert.. Der Schwerpunkt des beweglichen Teils 12 ist gegenüber der Achse 13 durch einen Teil nach außen versetzt. Der Teil 14 hat eine größere Dichte als der übrige Teil 12 und ist zwischen der Achse 13 und dem Umfang des beweglichen Teils 12 angebracht. Der bewegliche Teil 12 dreht sich daher immer so, daß eine Gerade, die durch seine

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Drehachse und den Schwerpunkt verläuft, mit der Lotrechten zusammenfällt.

Der bewegliche Teil 12 hat die Form einer Skalenscheibe (screen disc) 15, siehe Figur 5, wobei die Skala (screen) aus undurchsichtigen Linien 16 besteht, die der Klarheit halberin dünnen Linien dargestellt sind. Die Wand 17 des Gehäuses 10, die dsm Betrachter zugekehrt -ist, enthält ebenfalls eine Skalenscheibe 18, siehe Figur 4, mit einer Skala, die aus undurchsichtigen Linien 16 besteht. Die Wand 19 des Gehäuses 10, die vom Betrachter abgekehrt ist, ist vorzugsweise durchsichtig. Es liegt im Rahmen der Erfindung, die Struktur der Skalen abzuwandeln. Vorzugsweise haben die undurchsichtigen Linien 16 eine Breite von 0,6 mm und die durchsichtigen Lücken 20 eine Breite von weniger als 0,6 mm. Vorzugsweise hat die Skala 15 des beweglichen Teils 12 eins konstante Teilung, während die Skala 18 der ortsfesten Wand 17 zwei Felder 21, 22 mit unterschiedlichen Teilungen hat. Die Skala wird vorzugsweise durch einen Durchmesser der Skalenscheibe 18 in die beiden Felder 21, 22 unterteilt. Das Feld 21 hat eine dichtere Teilung als die Skala der beweglichen Skalenscheibe 15. Das andere Feld 22 hat eine entsprechend weitere Teilung als die bewegliche Skalenscheibe 15. Die erwähnten Teilungen haben ein Moire-Muster mit breiten, dunklen, zueinander parallelen Streifen 23 (Figur 1), wenn die undurchsichtigen Linien 16 der beiden Skalenscheiben 15 und 18 zueinander parallel verlaufen. Wird der bewegliche Teil 12 im Uhrzeigersinn um einen kleinen Winkel gegenüber dem Gehäuse 10 gedreht, so bilden die undurchsichtigen Linien 16 der beiden Skalenscheiben 15, 18 miteinander diesen Winkel. Infolgedessen wird ein Moire-Muster nach Figur 6 gebildet, bei dem die breiten Streifen 24 gewinkelt sind. Die gewinkelten Streifen stellen Pfeile dar und erscheinen in dem Durchmesser, _der..die Felder 21 und 22 der Skalenscheibe 18 voreinander trennt.

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Wird der bewegliche Teil 12 entgegen dem Uhrzeigersinne um einen kleinen Winkel gegenüber dem Gehäuse 1D gedreht, so wird das in Figur 7 dargestellte Moire-Muster in entsprechender Weise gebildet. Es hat breite, dunkle Streifen 25, die Pfeilen gleichen aber gegenüber Figur 6 in die entgegengesetzte . Richtung weisen.

Diese Moire-Muster sind sehr empfindlich gegen kleine Winkeländerungen und sind sehr leicht abzulesen, wodurch die Justierung mit Hilfe eines solchen Winkelanzeigers mit hoher Präzision durchgeführt werden kann. Nach der vorliegenden Erfindung werden zwei Winkelanzeigegeräte 1, 2 der oben erwähnten Art verwendet. Vorzugsweise sind es gleiche (identische] Winkelanzeigegeräte.

Jedes Winkelanzeigegerät 1, 2 hat zwei Skalenscheiben 15, 18. Die beiden Paare Skalenscheiben 15, 18 sind nach der vorliegenden Erfindung in zueinander rechtwinkligen Ebenen CFigur 2) angeordnet, wobei jedes der Paare so angeordnet ist, daß es die Lage eines Dbjektes in einer von zwei zueinander rechtwinkligen Ebenen anzeigt.

Um eine gleichzeitige Ablesung beider Anzeigegeräte zu ermöglichen, ist ein Spiegel 26 so angebracht, daß er ein Spiegelbild des zweiten Paares Skalenscheiben, die in dem zweiten Anzeigegerät 2 vorgesehen sind, in. die Ebene des ersten Paares von Skalenscheiben reflektiert. In Figur 2 ist diese Ebene durch die gestrichelte Linie 27 dargestellt.

Beim Betrachten des WinkelanzBigers nach der Erfindung scheinen infolgedessen die von den Anzeigegeräten 1, 2 gebildeten Moire-Muster nebeneinander zu liegen, wie es Figur 1 zeigt, wobei die rechte Anzeige ein Spiegelbild ist.

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Der Spiegel 26 liegt in einer Ebene, die einen Winkel von 45° (Figur 2) mit dem zweiten Paar von' Skalenscheiben bildet, die im zweiten Winkelanzeigegerät 2 untergebracht sind.

Außerdem sind die beiden Winkelanzeigegeräte 1, 2 vorzugsweise zueinander so angeordnet, daß sie sich im wesentlichen mit ihren Rändern berühren.

Der Spiegel 26 ist nach dieser bevorzugten Bauart so angeordnet, daß er von demjenigen Rand des zweiten Winkelanzeigegeräts 2, der vom ersten Winkelanzeigegerät 1 am weitesten entfernt ist, zu der Ebene 27 verläuft, in der das erste Winkelanzeigegerät liegt.

Die Geräte 1, 2 und der Spiegel 26 sind in einem gemeinsamen Gehäuse 28 untergebracht, das zwei im wesentlichen gleich große Öffnungen 29, 3D hat. Die Öffnung 29 dient zur direkten Beobachtung des ersten Anzeigegerätes und die Öffnung 30 zur Beobachtung des Spiegelbildes des zweiten Gerätes.

An der einen Rückseite des Gehäuses 26, nämlich derjenigen, die beiden Anzeigegeräten 1, 2 gegenüberliegt, ist eine Öffnung 31 zum Einlaß von Licht 32 vorgesehen. Das Licht fällt zum Teil (Pfeil 33) durch das erste Gerät 1 und zum Teil (Pfeil 34) durch das zweite Gerät und wird dann vom Spiegel 26 reflektiert (Pfeil 35).

Figur 8 zeigt einen Winkelanzeiger nach der Erfindung, der an einem Objekt, z. B. einem Bohrgestänge (drill boom) angebracht ist. In Figur 8 ist das Objekt 36 in lotrechter Lage dargestellt.

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Wenn das Objekt von der Lotrechten z. B. in einer Betrachtungsebene abweicht, die parallel zum ersten Anzeigegerät
liegt, aber mit der Lotrechten in einer Ebene zusammenfällt, die parallel zum zweiten Anzeigegerät liegt, so
zeigt das zweite Anzeigegerät ein Muster entsprechend dem
in Figur 6 oder 7, während das erste ein Muster entsprechend Figur 1 zeigt.

Wenn das Objekt von der Lotrechten in zwei Ebenen abweicht,
die zu den beiden Anzeigegeräten parallel verlaufen, so zeigen beide Geräte Muster nach Figur 6 oder 7.

Wie oben erwähnt, zeigt ein Muster nach Figur 6 oder 7 die
Richtung im Verhältnis zur Lotrechten an, in die das Gehäuse 10, 28 des Anzeigegerätes geschwenkt werden muß, damit eine Lage erreicht wird, in der das Anzeigegerät selbst lotrecht steht und damit ein Muster nach Figur 1 erscheint. Dies macht die
Justierung eines Objektes wesentlich einfacher.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der feste Teil, d. h. die Skala 18, die in der Wand 17 des Gehäuses 10 untergebracht ist, gegenüber dem Gehäuse durch Verdrehung einstellbar. Zu diesem Zweck ist ein Zahnkranz 36 oder
dergleichen am Umfang des festen Teils vorgesehen. Der Zahnkranz 36 kämmt mit einem Zahnrad 37 oder dergleichen, das im Gehäuse 10 drehbar gelagert ist. Der Zahnkranz liegt hierbei in einer kreisförmigen Nut 37 im Gehäuse 10. Vorzugsweise ist ein nicht dargestellter Skalenanzeiger an der Außenseite des Gehäuses vorgesehen. Er zeigt den jeweiligen Winkel zwischen den undurchsichtigen Linien 16 der festen Skalenscheibe 18
und einer Seite des Gehäuses 10 an. Wenn ein Muster nach Fi- ,^l gur 1 auftritt, so steht diese Seite senkrecht zur Lotrechten I oder fällt mit ihr zusammen. ..

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Nach der Erfindung kann also ein Objekt, das unter einem beliebigen Winkel zur Lotrechten steht, in zwei zueinander rechtwinkligen Ebenen dadurch justiert werden, daß zunächst die festen Skalen 18 der beiden Winkelanzeigegeräte so justiert werden, daß ihre Skalenlinien den gewünschten Winkel zu ihren Gehäusen 10 bilden, was z. B. durch den erwähnten Skalsnanzeiger geschieht. Danach wird das Objekt um einen Winkel gegenüber der Lotrechten justiert, so daß beide Anzeigegeräte ein Moire-Muster mit parallelen, dunklen Streifen erzeugen. Dann ist der Winkel des Objekts zur Lotrechten der erwünschte und justierte erwähnte Winkel.

Durch die Erfindung wird also ein sehr leicht ablesbares Instrument für diese Justierung von Objekten geschaffen, durch das ein hoher Grad von Präzision erzielbar ist. Durch die Anordnung der beiden Anzeigegeräte und den Spiegel können die beiden Moire-Muster gleichzeitig beobachtet werden. Dies macht ein schnelles und präzises Ablesen erheblich leichter und damit eine schnelle und präzise Justierung.

Abwandlungen liegen im Rahmen der Erfindung. Z. B. kann dsr Spiegel durch mehrere Spiegel ersetzt werden. Die Skalen können andere Unterteilungen als die oben erwähnte haben. Die Anzeigegeräte können modifiziert werden.

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Claims

PATENTANWÄLTE HELMJTSCHROETER KLAUS LEHMANN 2921273 KLAUS LEHMANN DlPL-PHYS. DIPL.-INC. no-bk-23 22. 5. 1979 S/Scha PATENTANSPRÜCHE

1.)Winkelanzeiger zur Anzeige in zwei zueinander rechtwinkli- ^— gen Richtungen mit zwei Winkelanzeigegeräten, von denen jedes zwei Skalenscheiben Coder Bildmusterscheiben) hat, wobei jede Skalenscheibe undurchsichtige Linien aufweist, die durch durchsichtige Zwischenräume voneinander getrennt sind und wobei Skalenscheiben parallel zueinander angeordnet sind, so daß Interferenzmuster, sogenannte Moire-Muster gebildet werden, wenn Licht durch jede der Skalenscheibeneinheiten fällt und wobei die erste Skalenscheibe fest angeordn^r t und die andere in eine vorbestimmte Lage gegenüber der Lotrechten frei drehbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Paar Skalenscheiben (1, 2) in zueinander senkrechten Ebenen angeordnet sind und daß ein Spiegel C26) so angeordnet ist, daß er ein Spiegelbild des zweiten Skalenscheibenpaares (2) in eine Ebene (27) projiziert, in der das erste Skalenscheibenpaar (1) liegt, und zwar neben das erste Paar (1), wodurch bei Betrachtung des Winkelanzeigers die beiden Moire-Muster, die von den Winkelanzeigegeräten gebildet werden, nebeneinander zu liegen scheinen.

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D-7070 SCHWABISCH CMOND KONTEN: D-βΟΟΟ MÖNCHEN 7O

H. SCHROETER Telefon: (07171) 56 90 Deutsche Bank Schwab. Gmünd 200535(BLZ 61370086; K.LEHMANN Telefon: (089) 725 20 71 BocksgüM 49 Telex: 7 24S 868pagdd Postscheckkonto Stuttgart 540 40-7Ov IBLZ600 10070) Lipowikystrigc 10 Telex: 5 212 248 p»we d

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2. Winkelanzeiger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spiegel (263 in einer Ebene liegt, die mit dem zweiten Paar (2) von Skalenscheiben des zweiten Winkelanzeigegerätes einen Winkel von 45 einschließt.

3. Winkelanzeigsr nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Winkelanzeigegeräte (1, 2) im wesentlichen Kante an Kante zueinander angeordnet sind und daß der Spiegel (26) von derjenigen Kante des zweiten Winkelanzeigegerätes (2), die vom ersten Winkelanzeigegerät (1) am weitesten entfernt ist, im wesentlichen zu der Ebene (27) verläuft, in der das erste Winkelanzeigegerät (1) liegt.

4. Winkelanzeiger nach Anspruch 2 oder 3, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die beiden Winkelanzeigegeräte (1, 2) und der Spiegel (26) in einem gemeinsamen Gehäuse (28) untergebracht sind, das zwei im wesentlichen gleich große öffnungen aufweist, von denen die eine (29) zur direkten Betrachtung des ersten Anzeigegeräts (1) dient und die zweite (30) zur Betrachtung eines Spiegelbildes des zweiten Anzeigegeräts (2) .

5. Winkelanzeiger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Skalenscheiben (15, 18) in einem oder beiden Anzeigegeräten (1, 2) so ausgebildet sind, daß die eine Skalenscheibe (15) eine Unterteilung hat und daß die andere Skalenscheibe (18) parallel zu den Skalenlinien (16) in zwei Felder (21, 22) unterteilt ist und daß das eine Feld (22) eine weitere und das andere Feld (21) eine engere Unterteilung hat als die erstgenannte Skalenscheibe (15).

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6. Winkelanzeiger nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die feste Skalenscheibe C15) durch Drehung gegenüber dem Gehäuse (10) des Winkelanzeigegerätes justierbar ist.

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