DE2950575A1 - Vorrichtung zum hoehenabgleich - Google Patents

Vorrichtung zum hoehenabgleich

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Keuffel and Esser Co
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    • GPHYSICS
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Description

Vorrichtung zum Höhenabgleich
Geodätische Instrumente, wie z.B. Theodolite bzw. Präzisions-Universalinstrumente oder Durchlaufgeräte, werden normalerweise bei der Benutzung in der entsprechenden Technik auf einem Stativ oder ähnlichen Halterungen angebracht. Um die Spindel eines Instrumentenmeßarmes bzw. -visierlineals präzise auf die gegebene Vertikalgröße, z.B. in einem Koordinatensystem, einzustellen, werden gewöhnlich Mittel als einstückiges Teil des geodätischen Instruments oder als eine separate Befestigungsvorrichtung verwendet, mit welcher die Basis des Instruments in zwei orthogonalen Ebenen eingestellt werden kann. Solche Höhenabgleich- bzw. Nivelliereinrichtungen werden gewöhnlich zwischen der Kopfplatte des Stativs und xler Basisplatte des geodätischen Instruments angeordnet und weisen mehrere mit Gewinde versehene Einstellschenkel auf, mit deren Hilfe das Instrument bezüglich des Stativkopfes in jeder der zwei Ebenen gekippt werden kann, um eine Höhengrößenbedingung zu erreichen.
Bekannte Höhenabgleichseinrichtungen für geodätische Instrumente haben die Vierschraubenkombination, wie z.B. in der US-PS 2 746 155 beschrieben ist, oder das Dreischraubensystem, welches allgemein in der US-PS 3 417 394 beschrieben ist. Der Höhenabgleichseinrichtung nach dem Prinzip mit den drei Schrauben äquivalent ist die Einrichtung mit zwei Schrauben und einem dritten, mit dieser zusammenwirkenden stationären Ständer.
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Das Einstellen unter Verwendung des Vierschraubensystems erfordert das gleichzeitige Manipulieren von diametral gegenüberliegenden Schrauben, um die Ilöhenabgleichsbewegung in jeder der zwei Ebenen durchzuführen. Infolgedessen ist es für derartige Vierschraubensysteme nicht unüblich, daß Manipulationsfehler in Kauf genommen werden derart, daß eine oder mehrere der Einstellschrauben gegen die Bewegung einer anderen mit Zwang angespannt wird, so daß sich eine dauernde Beschädigung des Höhenabgleichssystems ergibt. Das System mit den drei Schrauben für den Höhenabgleich eines geodätischen Instrumentes hat zwar nicht unter einem solchen Fehler zu leiden, es hat aber den Nachteil der azimuthalen Instabilität, es sei denn, daß äußerst präzise Einstellschrauben verwendet werden. Auch wegen der Tatsache, daß die Dreipunktsysteme eine einzige mobile Plattform haben, ist die Querkopplung ein damit zusammenhängender Nachteil. Mit anderen Worten wird eine gewünschte Einstellbewegung in einer der zwei Höhenabgleichsebenen nicht zu jener Ebene isoliert, sondern stattdessen wird ein gewisser Bewegungssektor auf die Bewegung in der anderen Ebene übertragen, so daß sich laufend eine Fehljustage oder im besten Falle ein sehr langes Abgleichsverfahren ergibt.
Die Instrumentenhöhenabgleichseinrichtung gemäß der Erfindung weist zwei unabhängige mobile Plattformen auf, und die Kippbewegung jeder Plattform wird durch eine einzige getrennte Einstellschraube gesteuert. Die Bewegungsfreiheit der Plattformen und die Isolation bzw. Trennung der Beweglichkeit oder
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Mobilität der einen gegen die andere schaltet die erwähnten Hauptnachteile der bekannten Ilohenabgleichssysteme aus. Der Aufbau der erfindungsgemäßen Höhenabgleichsplattform- oder der Dreifuß (Zwischenstück zwischen Stativ und Theodolitftribrach]) ist so gestaltet, daß das System als Ganzes einen insbesondere niedrigen Querschnitt behält, durch welchen geodätische Instrumente in höherem Maße vor falschem Lesen bewahrt werden, was sich oft durch die Wirkungen des Windes auf dem gehalterten Instrument ergibt.
Der erfindungsgemäße Dreifuß weist im wesentlichen drei getrennte Plattformteile auf, die zur unabhängigen Bewegung zueinander sogar derart gehalten bzw. eingespannt sind, daß eine solche Bewegung auf das Kippen in zwei separaten Ebenen um orthogonal angeordnete Achsen beschränkt ist. Bei dem vorliegenden Aufbau weist die untere Plattform eine Einrichtung auf, mit deren Hilfe sie an der Kopfplatte eines Stativs angebracht ist, die zweite Plattform ist auf der Basisplattform mittels zweier Ständer, welche die Achse bilden, und einen dritten einstellbaren Schraubständer angebracht, v/elcher mit den Dauerständern eine erste Kippebene bilden, und eine dritte Plattform ist auf der zweiten angebracht, und zwar mittels zweier permanenter Ständer oder Pfosten und eines dritten einstellbaren Schraubständers, wobei das Paar der permanenten Ständer eine Kippachse der mittleren oder zweiten Plattform bildet.
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Die obere Plattform weist eine Einrichtung auf, durch
welche die Basis eines Theodolit- oder Präzisionsuniversalinstrumentes oder eines anderen geodätischen Instrumentes fest und doch lösbar an dem Dreifußaufbau angebracht werden kann, um gut einen schnellen Wechsel geodätischer Instrumente vorzusehen. Die Dreifußanordnung wird als stabile Einheit durch nachgäsige Federeinrichtungen gehalten, welche jeden der permanenten und einstellbaren Ständer in kinematische Befestigungs- bzw. Sitzflächen an ihren festen bezeichneten Orten drücken.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen, welche eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung darstellen. Es zeigen!
Fig.l die Draufsicht auf die verbesserte Dreifuß-Höhenabgleichseinrichtung gemäß der Erfindung,
Fig.2 eine Schnittansicht entlang der Linie 2-2 der Fig.l,
Fig.3 eine Seitenschnittansicht entlang der Linie 3-3
der Fig.l und
Fig.4 ein schematisches Diagramm, welches gemäß Fig.l ausgerichtet ist und die Einstellebenen zeigt, welche in dem erfindungsgemäßen Dreifuß gebildet werden.
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Der vorliegende Dreifuß weist gemäß Fig.2 eine erste untere Plattform in der Form eines unteren Gußstückteils 21 und eine mit 20 bezeichnete mittlere Plattform auf, die eine obere Platte 12 und eine an dieser angekoppelte untere Platte 22 aufweist, deren Kopplung miteinander mittels eines Ausrundungs- bzw. Ubergangsringes 28 und einer Ausrundungs- bzw. Ubergangsplatte 23 erfolgt, wie z.B. mit den Gewindeschraubbolzen 26 der Kugelschwenkteile 25, 35. Eine dritte obere Plattform in der Form eines oberen Gußstückteils 11 vervollständigt die einzelnen Plattformteile der Dreifußanordnung.
An der unteren Oberfläche der unteren Platte 22 sind gemäß Fig.3 Kugelschwenkteile 35, 36 angebracht, wobei die Mitten der jeweiligen Kugeln dieser Teile in Fig.4 durch die Stellen 45, 46 dargestellt sind. Diese Kugelteile bilden die stationären Ständerstützen für die mittlere Plattform 20. Eine mit Gewinde versehene Spindel 37, die schwenkbar an dem unteren Gußstückteil 21 mittels eines Spindelschwenkstiftes 29 angebracht ist, bildet die dritte Stütze für die Plattform 20.
Die Axialmitte der Spindel 37 ist in Fig.4 bei 47 dargestellt, wo sie mit den Mitten 45, 46 ein Dreieck bildet, welches die Wirkebene der Mittelplattform 20 bildet. Diese Ebene ist ersichtlich um die durch die Dreieckbasis 45-46 gebildete Achse kippbar.
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In gleicher Weise ist die ein oberes Gußstückteil 11 aufweisende Dreifußplattform gemäß Fig.2 auf Kugelschwenkteilen 24, 25 gelagert sowie der mit Gewinde versehenen Spindel 38, die gemäß Fig.3 mittels eines Spindelschwenkstiftes 39 am oberen Gußstückteil 11 angebracht ist. Diese Stützelemente für die obere Plattform sind in Fig.4 als Kugelschwenkteilzentren 44, 45 und Spindelzentrum 48 dargestellt, welche die wirksame Ebene der um die feste Achse 44-45 kippbaren oberen Plattform bilden. Wie man aus Fig.4 sieht, ist diese Kippachse so angeordnet, daß sie präzise zur Kippachse 45-46 der Mittelplattform der Dreifußanordnung orthogonal ist.
Gemäß Fig.l ist im mittleren Teil des oberen Gießstückteils 11 ein Kanal bzw. ein Schacht 13 gebildet, welcher die Basis eines Theodolits bzw. Universalinstruments aufnimmt, mit welchem die Dreifuß-Höhenabgleichseinrichtung benutzt werden soll. Am Boden des Schachtes sind Steckbolzen 14 im allgemeinen in Dreiecksform angeordnet, welche Gründungsböden darstellen, die die Datumsebene oder Ebene für die gegebene Größe, z.B. im Koordinatensystem, des Theodolitinstruments bilden. Diese Ebene ist in Fig.4 durch das gestrichelte Dreieck zwischen den Böden 14 dargestellt und ist die Hauptdatumsebene des Dreifußes, die durch ein Kippmanipulieren der wirksamen Ebenen der mittleren bzw. oberen Plattformunteranordnungen auf eine präzise Niveaustellung einjustiert ist.
Gemäß Fig.2 beobachtet man, daß gehärtete Einsätze 27, beispielsweise aus nichtrostendem Stahl, in den oberen und
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unteren Gußteilstücken 11, 21 angeordnet sind, um Buchsen zu bilden, in welchen die Kugeln der Schwenkteile 25, 35 jeweils aufgenommen werden. Man kann feststellen, daß die Mitten der betreffenden Kugeln der Teile 25, 35 vertikal in Flucht liegen und in Fig.4 gewöhnlich bei 45 dargestellt sind. Die in den Einsätzen 27 gebildeten Buchsen haben die Form eines Kreiskonus und bewirken dadurch eine genaue Passung an die Kugeln 25, 35. Infolgedessen sind alle drei Plattformen an der Vertikalprojektion der Stelle 45 gegen eine Horizontaltranslation festgemacht.
In ähnlicher Weise sind Buchseneinsätze zur Aufnahme von Kugeln der Teile 24, 36 vorgesehen. Gemäß der Darstellung in Fig.4 haben die Buchsen dieser übrigen Einsatzteile jedoch g^emäß der Darstellung hei 41, 43 die Gestalt eines ovalen Konus, wobei die Hauptachse im wesentlichen parallel zu den betreffenden Basislinien der gezeichneten Kippebenendreiecke liegen. Zweck dieser so verlängerten konischen Buchsen an diesen Stellen ist die Vereinfachung der Anordnung, während sie gegen Verstellen der Kugelmitten 44, 46 um das Zentrum 45 sichergestellt ist. Diesbezüglich schaltet die Verlängerung der Buchsen oder Hülsen 41, 43 die Notwendigkeit aus, die Abstände zwischen den jeweiligen Kugelzentren und Buchsen längs jeder der Basislinien der Kippebenen präzise anzupassen. Die Kombinationen der kreisförmigen und ovalen Buchsen gewährleistet nichtsdestoweniger die Unbeweglichkeit der Basislinien 44 -45 und 45-46 gegen eine axiale und Schwenkbewegung in der Ebene der Fig.4 und bildet
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dadurch präzise Kippachsen der mittleren und oberen Plattform des Dreifußaufbaues bezüglich der unteren Plattform und des Stativkopfes, an welchem sie angebracht ist.
Die Niveaueinstellung bzw. der Höhenabgleich bei dem erfindungsgemäßen Dreifuß, der einen Bereich von + 7 für jede Ebene abdeckt, erfolgt mittels Einstellrädern 17, 18, die jeweils mit den Spindeln 37, 38 in Gewindeeingriff stehen. Die mit Innengewinde versehene Kugelnabe jedes Einstellrades ist im wesentlichen durch kugelige Hülsenteile der mittleren Plattform 20 umfangen, z.B. die Teile 62, 63, die in den Platten 12, 22 gebildet sind. Der bevorzugte Kunststoff mit niedriger Reibung, aus welchem das Einstellrad besteht, bildet eine leicht bewegliche Kugel- und Hülsenschwenkstelle, welche für eine leichte Drehung des Einstellrades sorgt und ein Kippen der Spindel erlaubt, um die Einstellbewegung der betreffenden Plattform zu kompensieren bzw. auszugleichen.
Ferner stellt die Tatsache, daß die Vertikalkraft, welche von der Spindel 37 an der Umfangsgrenzfläche der Nabe des Rades 17 und der Buchse 62 und an den zwei B-rührungslinien entstanden ist, die gemäß Darstellung der Fig.2 durch Entlastung oder Aussparung des Spindelschwenkstiftes 29 gebildet ist, sicher, daß die wirksame Ebene der Mittenplattform fest bzw. in konsequenter Weise an der untersten Stelle zur Ruhe kommt, und zwar durch die Höhe des Einstellrades 17 ermöglicht. Das Bedürfnis nach teuren Teilen, z.B. dem Spindelgewinde, kann somit ausgeschaltet werden, weil die Uberein-
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Stimmung bzw. Folgerichtigkeit der Einstellung einer Kippplattform gemäß der Erfindung nicht eine Funktion der Präzision der Teile ist, sondern stattdessen eine Funktion der Art und Weise ist, wie die beschriebene Anordnung folgerichtig die unterste zur Verfügung stehende Stellung sucht und sich in dieser setzt.
In ähnlicher Weise ist die das obere Gießstückteil 11 aufweisende obere Plattform durch die primäre Kugelverbindungsschwenkstelle gelagert, welche ein Kugelelement des Teils 25 aufweist, das in der in Fig.4 bei 42 dargestellten Büchse mit kreisförmigen Konus sitzt. Mit dem Kugelschwenkelement 24 und der länglichen Büchse 41 mit ovalem Konus bzw. Kegel legt diese primäre Schwenkstelle die Kippachse 44-4 5 der wirksamen Ebene der oberen Plattform fest. Eine Einstellung der Kippung dieser Ebene erfolgt durch Manipulation an dem Einstellrad 18, dessen Kugelnabe in Buchsenteilen 72, 73 der Platten 12, 22 der Mittenplattform 20 gehalten ist. Die längs der Achse der Spindel 38 aufgebrachte Vertikalkraft wird von der Grenzfläche des Büchsenteils 73 und der Kugelnabe des Rades 18 längs der Kontaktlinien in dem entlasteten bzw. ausgenommenen Schwenkstift 39 getragen bzw. geführt. Wie oben beschrieben, veranlaßt die Abwärtskraft, welche sich aus dsm Gewicht des Universalinstruments (des Theodolits) ergibt, die Spindel 38 und die Nabe des Rades 18, einen stabilen zentralen Ort in der Büchse 73 zu finden und zu halten,■ wodurch die Konstanz bzw. Beständigkeit des in Fig.4 angexigten Ortes des Schwenkzentrums 48 bewirkt wird.
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" Λ. *J
In der Praxis werden die Schwenkstellen der vorliegenden Dreifußanordnung in festem Eingriff mit ihren entsprechenden Büchsen gehalten, und zwar unter dem Gewicht des Prä-t zisionsuniversalinstruments (Theodolit) oder eines anderen geodätischen Instruments, welches die Anordnung stützt. Bei der bevorzugten Ausführungsform der in den Zeichnungen dargestellten Anordnung halten jedoch zwei Federn 74, welche sich zwischen zwei Ankerstiften 75, 76 erstrecken, die in Ausnehmungen in den oberen und unteren Gußstückteilen 11, 21 angeordnet sind, die Einheit der Anordnung, sei es, daß der Dreifuß in Benutzung ist oder vom Stativpfosten getrennt gelöst ist. Die Instandhaltung der Einheit der Anordnung wird weiterhin unterstützt durch Manschettenplatten 33, welche die Halsteile der Kugelschwenkteile umfassen und mittels Kappenschrauben 34 an den jeweiligen Gußteilstücken 11, 21 festgemacht sind. Da es außerdem wichtig ist, die Umgebung der Hülsen und Kugelverbindungen staubfrei zu halten, sind die Umfangskanten der Platten 12, 22 der Mittenplattform 20 zur Bildung hochstehender Ränder gedreht, die in Kombination mit den dicht daneben angeordneten Umfangskanten der entsprechenden oberen und unteren Gußstückteile 11, 21 eine zufriedenstellende Staubabdichtung bilden. Ein weiterer Schutz für die Kugel- und Buchsenverbindungen der Einstellräder 17, 18 ist durch Ringe 71 geschaffen, welche Labyrinthdichtungen um die kugelförmigen Naben der Einstellräder gemäß Fig.3 und Übergangsring 28 bilden, welcher die mittig angeordneten Zugangslöcher der Platten 12, 22 isoliert.
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- .1.4 -
Entsprechend einer bevorzugten Art zum Halten einer Theodolitbasis bzw. einer Instrumentenbasis in dem Schacht oder der Einsenkung 13 der Dreifußanordnung sowie für eine feste Berührung mit den Gründungsböden 14 sind um den Umfang des Schachtes herum und über einem Paar solcher Böden liegend zwei feste Theodolitbasisankerblöcke 15 vorgesehen, deren einwärts angeordnete Flächen abgeschrägt sind, um sich an die Schräge der Theodolitbasis anzupassen, die in Fig.3 bei 77 mit gestrichelten Linien gezeigt ist. Über dem dritten Boden 14 liegt eine geschwenkte Sperrzunge 16, deren einwärts angeordnete Fläche in ähnlicher Weise an die Form der abgeschrägten Theodolitbasis angepaßt ist. Eine nicht dargestellte Torsionsfeder drückt die Sperrzunge 16 in Gegenuhrzeigerrichtung (Fig.3) und veranlaßt die Zunge, normalerweise aus dem Eingriff mit der Theodolitbasis zurückgezogen zu werden. Auf der Zunge 16 ruht bzw. drückt das kugelförmige Ende der Gewindestange 31, welche durch die zusammenwirkende Bohrung in dem oberen Gießstückteil mittels des von außen zugänglichen Sperr- bzw. Verriegelungs· knopfes 19 vorbewegt werden kann. Die Vorwärtsbewegung oder das Zurückziehen der Gewindestange 31 drückt ersichtlich die Sperrzunge 16 in Eingriff mit derTheodolitbasis oder erlaubt ein Schwenken der Zunge um den Stift 32 aus der Berührung mit der Basis fort, um ein Lösen des Instrumentes von der Dreifußstütze zu erlauben.
Um eine Einrichtung entsprechend dem allgemein akzeptierten Verfahren zum Befestigen einer Dreifußvorrichtung am Kopf
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einer Stativstütze vorzusehen, weist das untere Gießstückteil 21 der vorliegenden Anordnung Fußvorsprünge 78 und eine mittig angeordnete Gewindebohrung 79 auf, um die mit Gewinde versehene Spindel aufzunehmen, die normalerweise eine Stativkopfanordnung aufweist. Um eine Anpassung voraisehen an die verschiedenen einzelnen Formen und Typen von Theodolitbasen in der Praxis in der ganzen Technik wird erwartet, daß Zubehörteile, die in der Lage sind, mit solchen Basen in Eingriff zu kommen und die Außenform der konisch schräg zulaufenden Basis haben, wie in Fig.3 allgemein bei 77 gezeigt ist, zur Verfügung gestellt werden, damit die Dreifußvorrichtung zum Köhenabgleich, wie hier beschrieben, universell verwendet werden kann. Nivellierwaa?en gehören normalerweise als Teil eines geodätischen Instrumentes dazu und werden in den meisten Fällen benutzt, um während des Höhenabgleichs bzw. des Nivellierens die notwendige Stellungsanzeige vorzusehen. Als Zusatz zur Schaffung einer weiteren Benutzung, beispielsweise als Höhenausgleichsplattform oder für ein überwachungsgerät, wie z.B. Auftreffplatten, Stäbe, Prismen, Reflektoren, Visiervorrichtungen oder dergleichen, kann auf dem hier beschriebenen Dreifuß eine Nivellier ungs vor rieht ung 10 mit zwei Ebenen oder wie ein "Bullauge" vorgesehen werden, die an die Kauptdatumsebene 14-14 der Flg.4 angepaßt ist.
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Claims (3)

  1. Patentansprüche
    Vorrichtung zum Höhenabgleich mit einer Grundplattform zur Bildung einer festen Grundebene, einer oberen, auf der Grundplattform befestigten Plattform, die bezüglich dieser gekippt werden kann und mit einer Einstelleinrichtung zum Kippen der oberen Plattform um mindestens sehr kleine Beträge, d a d u r ch gekennzeichnet, daß die Höhenabgleichsvorrichtung ferner eine Zwischenplattform (20) aufweist, welche eine erste Kippebene bildet, die auf der Grund- bzw. Basisplattform (21) durch eine Einrichtung befestigt ist, die ein Paar von festen Ständern (35, 36) aufweist, die in im wesentlichen
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    PoKtdieifc: Frankfurt/Main 67 63-602
    Bank: Ditsdner Bank AG, Wiesbaden, Konto-Nr. 276 107
    ORIGINAL INSPECTED
    kugelförmigen Oberflächen münden, und ein Paar von Buchsen (27) aufweist, die so angeordnet sind, daß sie jeweils darin die jeweilige kugelförmige Oberfläche aufnehmen und mit dieser eine Schwenkstelle bilden, daß die Krümmungszentren der kugelförmigen Oberflächen jedes Ständerpaares (35, 36) eine erste feste Kippachse (45-46) bilden, die im wesentlichen parallel zu der Grundebene (21) aisgerichtet ist, und um welche die erste Kippebene (22) bezüglich der Grundebene (21) kippbar ist, daß die Vorrichtung eine erste Einstelleinrichtung (17, 18) aufweist zum Aufbringen von mindestens kleinen Kippbeträgen auf die erste Kippebene (22), daß die obere Plattform (11) eine zweite Kippebene bildet, die auf der Mitten- bzw. Zwischenplattform (20) durch eine Einrichtung angebracht ist, welche ein Paar von festen Ständern (24, 25) aufweist, die in im wesentlichen kugelförmigen Oberflächen münden, und ein Paar von Buchsen (27) aufweist, die jeweils so angeordnet sind, daß sie darin die jeweilige kugelförmige Oberfläche aufnehmen und mit diesen eine Schwenkstelle (44, 45) bilden, daß die KrümmungsZentren der kugelförmigen Oberflächen jedes Ständerpaares (24, 25) eine zweite feste Kippachse (44-45) bilden, die im wesentlichen orthogonal zu der ersten Kippachse (45-46) ausgerichtet ist und um welche die zweite Kippebene bezüglich der ersten Kippebene (22) kippbar ist, daß die Vorrichtung zweite Einstelleinrichtungen (17 bzw. 18) aufweist zum Aufbringen von mindestens kleinen Kippgrößen auf die zweite Kippebene (12) und daß eine Einrichtung vorgesehen ist, welche die obere Plattform (11) aafweist, welche
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    eine Hauptdatumsebene bzw. Ebene für eine gegebene Größe, z.B. in einem Koordinatensystem, bildet, wobei die zusammenwirkende Manipulation der ersten und der zweiten Einstelleinrichtung die Hauptdatumsebene in einer gewünschten stabilen, festen Stellung bezüglich der Basis- bzw. Grundebene ausrichtet.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Kippeinstelleinrichtung eine mit einem Gewinde versehene Spindel (37, 38) und ein Einstellrad (17, 18) aufweist, deren Nabe mit der Spindel in Gewindeeingriff steht, und daß die Spindel und die Radnabe auf getrennten Plattformen geführt sind, zwischen denen eine Relativkippung aufzubringen ist.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die die Plattform stützenden Teile der Spindel und des Rades an den Scheitelpunkten gleichschenkliger Dreiecke angeordnet sind, welche sie mit dem Paar von Ständern (24, 25; 35, 36) bilden, wobei die betreffenden Kippachsen gebildet werden.
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DE19792950575 1978-12-20 1979-12-15 Vorrichtung zum hoehenabgleich Ceased DE2950575A1 (de)

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