DE2934878C2 - - Google Patents

Description

Bei hochpräzisen Wasserwaagen ist es erforderlich, die Libelle sehr genau relativ zu der Bezugsfläche bzw. Meß­ fläche des Gehäuses mit Hilfe von Justiermitteln auszu­ richten. Nur bei Wasserwaagen einer niedrigeren Genauig­ keitsklasse ist es ausreichend, die Libelle nach dem Aus­ richten mittels kleiner Keilstücke, die zwischen die Libelle und einem Gehäusehohlraum eingeschoben werden, durch Eingießen einer sich schnell verfestigenden Masse, z. B. Gips oder flüssigem Schwefel, in den Spaltraum zwischen den Lamellenenden und dem Gehäusehohlraum zu fixieren. Um eine Feinjustierung zu ermöglichen, werden bisher rohr­ förmige Libellen in einem metallischen Hülsenkörper ange­ ordnet und auf ähnliche Weise durch Vergießen in ihm fixiert und anschließend in eine Bohrung des Gehäuses eingesetzt und durch Justiermittel in radialer Richtung ausgerichtet. Der Durchmesser der Gehäusebohrung ist dabei ausreichend größer als der Außendurchmesser des Hülsenkörpers, so daß eine solche Radialjustierung möglich ist. Die Justiermittel bestehen beispielsweise aus mindestens drei Justierschrauben, die mit gleichem Winkelabstand von­ einander ein Hülsenende zwischen sich einschließen. Durch Verdrehen der mit einem Feingewinde versehenen Justier­ schrauben ergibt sich eine Radialverstellung des Endes des Hülsenkörpers in Richtung der jeweils betätigten radial gerichteten Justierschraube, und der Hülsenkörper schwenkt um sein gegenüberliegendes Ende, so daß sich der Winkel gegenüber der Bezugsfläche des Gehäuses so weit ändern läßt, bis die Libellenachse genau parallel oder vertikal zu dieser Bezugsfläche bzw, Meßfläche gerichtet ist. Eine gleichartige Verstellmöglichkeit kann auch am gegen­ überliegenden Ende des Hülsenkörpers vorgesehen sein, falls dort keine zentrierende Lagerung vorgesehen ist.

Die Justierung mittels Justierschrauben, die an mindestens drei Umfangsstellen des Hülsenkörpers angreifen, hat den Nachteil, daß die Größe der durch die Justierschraube erzeugten Kraft unkontrolliert ist. Dabei deformiert sich die Hülse und das Verhältnis zwischen elastischer und plastischer Verformung, zum Teil auch an der Hülsenober­ fläche, ändert sich nach einiger Zeit, insbesondere auch durch Erschütterungen, so daß die Genauigkeit der Wasser­ waage nicht konstant bleibt. Insbesondere ist es durch die unbestimmte Größe der auftretenden Kräfte nicht möglich, auf einen die Libelle einschließenden Hülsenkörper zu verzichten, da die üblicherweise aus Glas bestehenden Libellen nur geringe örtliche Druckkräfte aufnehmen können.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wasserwaage zu finden, die sich mit hoher Genauigkeit auf einfache Weise justieren läßt und eine nahezu konstante Genauigkeit aufweist. Weiterhin soll sie leicht herstellbar sein sowie eine Ausführungsform ermöglichen, durch die eine Justierbarkeit auch um die Längsachse einer röhrenförmigen Libelle gegeben ist.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Wasserwaage entspre­ chend der Definition des Anspruchs 1. Die Unteransprüche definieren vorteilhafte Ausführungsformen dieser Wasser­ waage.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Vertikalschnitt in Richtung der Libellenlängs­ achse durch eine Wasserwaage,

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II der Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt entsprechend der Darstellung in Fig. 2 einer abgewandelten Ausführungsform der prinzipiellen Anordnung nach Fig. 1,

Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Lagerung des Endes einer Röhrenlibelle, das dem mit Justier­ mitteln versehenen Libellenende gegenüberliegt,

Fig. 5 eine weitere Ausführungsform der Lagerung dieses Libellenendes,

Fig. 6 eine weitere Ausführungsform eines Libellenendes, an dem die Justiermittel angreifen,

Fig. 7 einen Teillängsschnitt durch eine Wasserwaage, deren Libelle einerseits unmittelbar an einer Gehäuseinnenwand und andererseits unmittelbar an den Justiermitteln anliegt,

Fig. 8 ein Libellenende mit einem für den Kontakt mit den Justiermitteln ausgebildeten Verschlußstück, und

Fig. 9 einen Teil einer Röhrenlibelle mit einem aufgesetzten Endstück für den Eingriff der Justiermittel.

Die Wasserwaage 2 nach Fig. 1 hat eine rohrförmige Libelle 4 aus Glas mit einem in einem Stück geformten Boden 6. Das dem Boden gegenüberliegende Ende 8 der Libelle ist nach dem Füllen mit z. B. Alkohol zugeschmolzen, wie der Schließ­ zipfel 10 zeigt. An der Oberseite 12 der Libelle befinden sich zwei Skalenbereiche 14, 16, so daß die Position beider in Libellenlängsrichtung einander gegenüberliegender Enden der eingeschlossenen Luftblase 18 ablesbar ist. Diese Luft­ blase hat das Bestreben, an die höchste Stelle einer an der Libelleninnenwand eingeschliffenen Wölbung mit großem Radius zu wandern. Diese Wölbung ist so gering, daß sie in der Darstellung der Fig. 1 nicht sichtbar ist. Diese Darstellung entspricht außerdem nicht einer maßstäblichen Wiedergabe der Größe der Einzelteile, insbesondere ist der Durchmesser der Libelle bei der dargestellten Größe der Wasserwaage üblicherweise wesentlich geringer.

Die Libelle 10 ist in einem Hülsenkörper 20 eingeschlossen und fixiert. Die Fixierung der Libelle in dem Hülsenkörper 20 kann durch Umgießen der Libellenenden mittels einer starren, nicht dargestellten Masse erfolgen, die in den Raum zwischen Libellenaußenwand und Innenwand des Hülsen­ körpers bis zu einem Dichtring 22 eindringt und sich an­ schließend verfestigt.

Der Hülsenkörper 20 ist seinerseits in einer Aufnahmebohrung 24 des Gehäuses 26 der Wasserwaage 2 gehalten und läßt sich durch eine Justiereinrichtung 28 mit hoher Genauigkeit relativ zu der Bezugsfläche 30 der Wasserwaage ausrichten. Um den Blick auf die Skalenbereiche 14, 16 der Libelle 4 zu ermöglichen, ist sowohl in dem Hülsenkörper 20 als auch in dem Gehäuse 26 oben eine längliche Öffnung 32 bzw. 34 vorhanden.

Das eine Ende des Hülsenkörpers 20 liegt mit seinem Umfangs­ rand 36 an dem kugelförmig ausgebildeten Ende 38 der Gehäuse­ aufnahmebohrung 24 an und ist somit schwenkbar gelagert und zentriert. Im Bereich des anderen Endes des Hülsenkörpers 20 befindet sich ein konischer oder in Libellenlängsrichtung gewölbter Innenrand 40, an dem das konische Ende 42 min­ destens einer Justierschraube 44 (Fig. 2) bzw. 46, 48 (Fig. 3) sowie das gekrümmte Ende 50 eines Federstabes 51 bzw. 53 anliegt. Dabei befindet sich die Kontaktstelle des Federstabes genau der Justierschraube 44 oder den Justierschrauben 46, 48 gegenüberliegend, so daß die radial gerichtete Federkraft des Federstabes der radial zum Hülsen­ körper 20 gerichteten Stellkraft der Justierschraube 44 ent­ gegenwirkt. Im Beispiel nach Fig. 3 wirkt der radialen Ver­ stellkraft beider Justierschrauben 46, 48 eine entgegenge­ richtete Komponente der Kraft des Federstabes 53 entgegen. Auf diese Weise wird erreicht, daß die Stellkraft der Justierschrauben nicht größer sein kann als die Federkraft des Federstabes und folglich eine Formveränderung des Hül­ senkörpers durch radiale und axiale Kräfte von Justier­ schrauben verhindert wird. Diese Federkraft bleibt auch nach langer Zeit unverändert, so daß auch bei Schlagein­ wirkungen keine Veränderung der Justierung auftritt. Die Begrenzung der Stellkraft der Justierschrauben macht schließlich auch die Verwendung eines Hülsenkörpers 20 überflüssig, da die auftretenden Stellkräfte auch durch die Libelle 4 aufgenommen werden können. Entsprechende Ausfüh­ rungsformen der Erfindung sind in den Fig. 4 bis 9 gezeigt.

Die Stellschrauben 44, 46, 48 sind mit einem Feingewinde jeweils in ein Gewindeloch eines zylindrischen Abschluß­ körpers 52 eingeschraubt, der in einem erweiterten Teil 54 der Gehäusebohrung eingesetzt und durch eine in eine um­ laufende Kerbe 56 eingreifende Andruckschraube 58 in seiner Lage gesichert ist. In dem Körper 52 ist außerdem der Federstab 51 bzw. 53 gehalten, der verschiedene Querschnitts­ formen, z. B. rund, rechteckförmig usw., aufweisen kann.

Vorzugsweise ist in dem Innenrand 40 des Hülsenkörpers 20 eine Vertiefung 60 vorgesehen, in der das Ende 50 des Feder­ stabes anliegt. Auf diese Weise wird erreicht, daß eine Ver­ drehung des Abschlußkörpers 52 um seine Achse auf den Hülsen­ körper 20 übertragen wird und eine Justierung der Winkelposi­ tion der Libelle um ihre Längsachse möglich ist. Die verschie­ denen Verdrehpositionen des Abschlußkörpers 52 lassen sich durch die Andruckschraube 58 fixieren.

Für eine Begrenzung der Justierbewegung der Justierschrauben sind diese mit einem Kopf 62 versehen, der durch eine Senk­ bohrung 64 des Abschlußkörpers 52 aufgenommen wird. Am Rand der Senkbohrung können skalenartige Markierungen vorgesehen sein, und eine Markierung am Schraubenkopf ermöglicht ein ge­ naues Einstellen einer bestimmten Justierbewegung der Justier­ schraube.

Durch das Feingewinde der Justierschrauben und den Konus­ winkel des Schraubenendes ergibt sich ein großes Über­ setzungsverhältnis von der Drehbewegung der Schraube auf die Radialbewegung des Endes des Hülsenkörpers 20 und eine entsprechend genaue Justiermöglichkeit. Das Schraubenende 42 kann statt konisch auch in Längsrichtung konvex oder konkav gekrümmt sein, und das gleiche gilt für den konischen oder in Längsrichtung gewölbten Innenrand 40 des Hülsen­ körpers 20. Dabei wird die Formgebung möglichst so ge­ wählt, daß sich trotz der Verstellung der Justierschrauben in ihrer axialen Richtung der Kontaktpunkt zwischen dem Schraubenende 42 und dem Innenrand 40 des Hülsenkörpers in der gleichen Radialebene befindet wie der Kontaktpunkt zwischen dem Ende 50 des Federstabes und dem Innenrand 40, so daß auf den Hülsenkörper keine Biegekräfte einwirken.

Die Fig. 4 bis 6, 8 und 9 zeigen Ausführungsbeispiele der Wasserwaage, bei denen statt eines Hülsenkörpers 20, in dem die Libelle befestigt ist, an den Enden des Libellen-Glas­ körpers Halterungsstücke 66, 68, 70, 72 bzw. 74 befestigt sind. Diese Ausführungsformen sind möglich, da der Glas­ körper der Libelle die an einem Ende auftretenden Justier­ kräfte auf das andere Ende bzw. das gegenüberliegende Halterungsstück übertragen kann. Im Beispiel nach Fig. 9 wird ein Libellenkörper entsprechend der Darstellung in Fig. 1 verwendet, der durch die Glaswand an beiden Enden geschlossen ist. Die Libellenenden, von denen in Fig. 9 nur eines dargestellt ist, werden hierbei in einem Fassungsteil 76 starr gehalten, indem sie in diesem einge­ klebt oder durch eine Gießmasse befestigt sind. Das äußere Ende des Halterungsstückes 74 ist mit einem konischen Innen­ rand 40′ versehen entsprechend dem Innenrand 40 des Ausfüh­ rungsbeispieles nach Fig. 1.

Bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 4 bis 6 und 8 dient das Halterungsstück 66, 68, 70, 72 gleichzeitig als Verschlußkörper für jeweils ein Ende eines Glasrohres 78, 80, 82, 84, das zusammen mit seinen beiden Verschluß­ körpern eine Libelle bildet. Die Verschlußkörper greifen entweder in das Glasrohr ein, wie in den Beispielen nach Fig. 4, 5 und 8, oder umschließen es mit einem Fassungs­ rand 86 wie im Beispiel nach Fig. 6. Für eine zuverlässige Abdichtung ist zwischen den Kontaktflächen ein dichtendes Klebematerial 88 vorgesehen. Der für den Kontakt mit dem Ende 42′ einer Justierschraube 44′ vorgesehene Innenrand 90 des Halterungsstückes 68 nach Fig. 3 ist konvex ge­ wölbt und ebenfalls mit einer Vertiefung 92 für den Ein­ griff eines nicht dargestellten Federstabes versehen.

Die Fig. 4 und 5 zeigen weitere Ausführungsbeispiele der schwenkbaren und zentrierenden Lagerung des einen Libellen­ endes, wobei ein Kugelkörper 94 bzw. 96 mit einer konischen Fläche 98 bzw. 100 zusammenwirkt. Im Beispiel nach Fig. 4 ist der Kugelkörper 94 am Ende eines zylindrischen Lager­ körpers 102 vorgesehen, der durch eine Andruckschraube 104 gesichert am Ende der Gehäusebohrung 106 gehalten ist.

Der Teilschnitt nach Fig. 7 zeigt eine weitere Ausführungs­ form der Wasserwaage, bei der sowohl ein Hülsenkörper 20 als auch Halterungsstücke an den Enden eines Glasrohres vermieden werden, indem der Innenrand 106 für die Anlage des Endes 108 mindestens einer Justierschraube sowie ein konischer Endrand 110 am anderen Ende der Libelle unmittel­ bar an einem Glasrohr 112 angeformt sind, das die Libelle bildet. Die Libellenflüssigkeit ist zwischen zwei Dicht­ körpern 114, 116 eingeschlossen, die in die Enden des Glasrohres 112 eingeschoben und mit seiner Innenwand dicht verbunden sind.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Ende 108 der Justier­ schraube mit einer Umfangsfläche versehen, die in Richtung der Schraubenlängsachse konvex gekrümmt ist, während der Innenrand 106 konisch ausgebildet ist. Das andere Ende 110 des Glasrohres 112 liegt an einer Kugelfläche 118 im Boden der Aufnahmebohrung 120 des Gehäuses an.

Da die Libelle aufgrund ihrer Herstellung aus einem durch­ sichtigen Material wie Glas, Kunststoff u. dgl. besteht und in der Regel einen anderen Wärmeausdehnungskoeffizienten als das Gehäuse 26 aufweist, würden sich bei Temperaturschwan­ kungen Änderungen der eingestellten Justierposition ergeben. Indem jedoch der Abschlußkörper 52 als gesonderter Teil vor­ handen ist, kann dessen Material und damit dessen Wärmeaus­ dehnungskoeffizient so gewählt werden, daß die unterschied­ liche Wärmeausdehnung zwischen der Libelle und dem Gehäuse kompensiert wird.

Claims (7)

1. Wasserwaage mit einer in einem Gehäuse (26) angeordneten zylindrischen Libelle (4) und mindestens eine Justierschrau­ be aufweisenden Justiermitteln (28) zum Feinjustieren der Libelle relativ zu der Bezugsfläche (30) des Gehäuses, wobei die Libelle an einer Seite schwenkbar gehalten ist und die Justiermittel an einer dieser Seite gegenüberliegenden Seite der Libelle angreifen, wobei die Justiermittel min­ destens eine Justierschraube (44, 46, 48) mit einer koni­ schen oder in Schraubenlängsrichtung gewölbten Umfangsfläche (42, 42′, 108) aufweisen, die an der Libelle (4, 112) oder einem starr mit ihr verbundenen Teil (20, 68, 72, 74) an­ liegt und der Justierkraft der Schraube (44, 46, 48) die Federkraft eines Federorgans (51, 53) entgegengerichtet ist, das mit Abstand von der Kontaktstelle der Schraubenumfangs­ fläche (42, 42′, 108) an der Libelle unmittelbar oder einem starr mit ihr verbundenen Teil unter Federvorspannung an­ liegt, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Justierschraube (44, 46, 48) mindestens angenähert achs­ parallel zu der Libelle (4) verläuft und ihre Umfangsfläche (42, 42′, 108) und das Federorgan im Bereich einer Umfangs­ fläche (40, 40′, 90, 106) der Libelle oder eines starr mit ihr verbundenen Teiles (20, 68, 72, 74) anliegt, dessen Durchmesser größer ist als der Innendurchmesser der Libelle, wobei die Justierschraube und das Federorgan (51, 53) in einem gemeinsamen Körper (52) gehalten sind, der um eine mit der Libellenachse gleich verlaufende Achse drehbar und in verschiedenen Drehpositionen durch Feststellmittel (58) fixierbar ist.

2. Wasserwaage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Federorgan die Form eines Biegestabes (52, 54) hat.

3. Wasserwaage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß das Federorgan (51, 53) in eine Vertiefung (60) der zur Libelle fixierten Umfangsfläche (40, 40′, 90, 106) eingreift, so daß die Winkelposition der Libelle, bezogen auf ihre Längsachse, durch das Federorgan fixiert ist.

4. Wasserwaage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die zur Libelle fixierte Umfangsfläche (40, 40′, 90, 106) an einem konischen oder in Richtung der Libellen­ achse gekrümmten Innenrand vorgesehen ist.

5. Wasserwaage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das an der zur Libelle fixierten Um­ fangsfläche (40, 40′, 90,106) anliegende Ende (50) des Biegestabes (51) gekrümmt ist, wobei sich die Kontaktstelle des Stabendes mit der Umfangsfläche an der Krümmungsaußen­ seite befindet.

6. Wasserwaage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das dem mit der Justiereinrichtung versehenen Ende gegenüberliegende Ende der Libelle durch eine Kugelfläche (38, 94, 96, 118) schwenkbar zentriert ist, die sich in dem Gehäuse (Fig. 1 u. 7) oder der Libelle oder einem an ihr fixierten Teil (70) befindet.

7. Wasserwaage nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeich­ net, daß die Libelle aus einem mindestens an einer Seite durch ein Halterungsstück (66, 68, 70, 72, 74) verschlossenen Glasrohr (78, 80, 82, 84) besteht, an dem sich eine Kontakt­ fläche für die schwenkbare und zentrierende Lagerung eines Libellenendes oder die zur Libelle fixierte Umfangsfläche (90) befindet.