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Linienmessgerät
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Linienmessgerät Gegenstand der Erfindung ist ein Linienmessgerät,
insbesondere Kurvenmesser für Landkarten, mit einem auf das zu vermessende Objet
aufsetzbaren Gehäuse, einem mit diesem auf dem Objekt verschiebbaren Nachfahrindikator,
einem im Gehäuse angeordneten, beim Ausmessen einer Strecke angetriebenen Abrollorgan
und einer im oder am Gehäuse angeordneten Anzeigevorrichtung für das Ablesen der
Länge der durch das Verschieben des Gerätes abgetasteten Strecke.
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Bis heute sind normalerweise sog. Kurvenmesser im Gebrauch, bei welchen
beim Ausmessen einer Strecke ein kleines Messrädchen der zu messenden, mehr oder
weniger gekrummten Linie entlang gerollt wird. Diese Drehbewegung wird über Zahnräder
direkt auf einen Zeiger übertragen, der mit einer den üblichen Landkartenmassstäben
angepassten Skala zusammenwirkt. Ein solches Instrument ist zwar einfach und handlich.
Nachteilig ist dagegen der Umstand, dass das Nessrädchen immer genau die Richtung
der zu messenden Linie einhalten muss. Das ganze Instrument muss somit bei Krümmungen
der Linie jeweils gedreht werden, was die Handhabung sehr umständlich gestaltet
und Zeitverluste mit sich bringt. Zudem wird mit dem Messrädchen und dem ganzen
Instrument auch die Sicht auf die auszumessende Linie erschwert und oft praktisch
verunmöglicht. Eine weitere Unzulänglichkeit liegt schliesslich in der Unmöglichkeit,
einen Messvorgang, beispielsweise zwecks Notierung irgendwelcher Informationen od.
dgl., zu unterbrechen. Das Instrument muss während der ganzen Messoperation in einer
gegenüber der Unterlage möglichst senkrechten Stellung gehalten werden.
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Eine ideale Messung ist mit einem solchen Gerät nicht durchführbar.
Es hat sich gezeigt, dass die auftretenden Messfehler auch bei Anwendung einer besonderen
Sorgfalt sehr beachtlich und in vielen Fällen unzulässig gross sind.
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Es existiert bereits ein Vorschlag für ein Linienmessgerät der eingangs
umschriebenen Ausführung. Im Falle dieses Gerätes (vgl. '!Kurvenabtaster", DER GROSSE
BROCKHAIJS,
16. Aufl., Band 6, 1955, S. 739) ist ein flaches Gehäuse
mit einem Fenster und einem auf diesem angebrachten Fadenkreuz ausgestattet. Eine
beim Abtasten sich drehende Messrolle ist mit der Skala versehen. Das ganze Gerät
muss beim Ausmessen einer Strecke jeweils entsprechend dem Verlauf derselben verdreht
werden. Die Bedienung erfordert somit viel Aufmerksamkeit. Ausserdem ergeben sich
beim Ausmessen einer kurvenreichen Strecke, infolge der Tatsache, dass zwischen
Fadenkreuz und Messrolle ein gewisser Abstand vorhanden ist, unzulässige Nessfehler.
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Das der Erfindung zugrunde liegende Problem liegt in der Schaffung
eines Gerätes mit einem auf die Landkarte oder ein sonstiges zu vermessendes Objekt
(z.B, Architekturpläne) auflegbaren Gehäuse und einem Nachfahrindikator (insbes.
ein fadenkreuz), wobei das Ganze derart ausgebildet sein soll, dass beim Ausmessen
einer gekrümmten Linie ein Verdrehen des Instrumentes entsprechend dem Kurvenverlauf
nicht notwendig ist. Ein weiteres Ziel liegt in der Verbesserung der Messgenauigkeit
gegenüber den bekannten Geräten. Es soll also ein handliches, leicht zu bedienendes
Fräzisionsmessgerät hergestellt werden, dem die Mängel der bisher vorgeschlagenen
Konstruktionen nicht mehr anhaften.
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Erfindungsgemäss lässt sich diese Vorstellung dadurch verwirklichen,
dass das Abrollorgan als mit der Anzeigevorrichtung gekoppeltes Schlepprad mit einer
zu seiner Drehachse senkrecht stehenden, gegen diese jedoch versetzten Schwenkachse
ausgebildet ist, und dass auf die Anzeigevorrichtung einwirkende Anzeigefehlerkorrekturmittel
vorgesehen sind, die ein bei Schwenkbewegungen des Schlepprades angetriebenes, diese
Schwenkbewegungen mechanisch gleichrichtendes Getriebe aufweisen.
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Ein weiterer Erfindungsgedanke, der nicht unbedingt an die soeben
definierte Konzeption gebunden ist, liegt darin, dass das Gehäuse derart verschwenkbar
in einem dieses seitlich mindestens teilweise umgebenden Rahmen aufgehängt ist,
dass es sich beim Auflegen des Rahmens auf eine Unterlage um eine zu dieser Unterlage
parallele Achse verschwenken lässt und sich unter Wirkung seines Gewichts auf die
Unterlage legt. Diese
Ausbildung hat zur Folge, dass - falls der
Benützer das Gerät beim Verschieben mit seiner Hand am Rahmen festhält - der Anpressdruck
des Abrollorgans auf der Unterlage praktisch konstant ist. Tatsächlich hängt dieser
vom Gewicht des Gehäuses inklusive der von diesem getragenen Teile und ferner von
der Lage des Abrollorgans ab. Durch Versuche wurde erwiesen, dass der Gedanke des
konstanten Anpressdrucks des Abrollorgans bei einem Instrument mit einem Schlepprad
bedeutungsvoll ist und nicht unwesentlich dazu beiträgt, die angestrebte Wirkungsweise
möglichst vollkommen zu erreichen.
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Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der
Zeichnung beschrieben. Es stellen dar: - Fig. 1 eine gemäss der Schnittlinie 1-1
nach Fig. 2 geschnittene Seitenansicht des Gerätes, - Fig. 2 eine Aufsicht auf das
Gerät, - Fig. S einen Schnitt durch das Gerät entsprechend der in Fig. 2 eingezeichneten
Schnttlinie 3 jedoch ohne Rahmen, - Fig. 4 einen gegenüber der Fig. 3 vergrösserten,
nur teilweise wiedergegebenen Schnitt durch das Gerät gemäss Linie 4-4 nach Fig.
5, wobei die zum Verständnis nicht erforderlichen Getriebeteile weggelassen sind.
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Das Gerät hat eine grundsätzlich flache Form, also eine Form, die
sich zum Auflegen auf eine Landkarte, einen Plan u.s.w. besonders gut eignet. Es
unfasst u.a. ein Gehäuse 1, das an zwei Zapfen 2 an einem das Gehäuse seitlich umgebenden
Rahmen 3 schwenkbar gelagert ist, und zwar so, dass sich das Gehäuse 1 um eine zur
Rahmenebene parallele Achse kippen lässt. Dies hat zur Folge, dass sich das in Fig.
1 erkennbare Abrollorgan 28 mit konstanter Kraft auf die Unterlage legt, wenn das
Gerät am Rahmen 3, der in gewissen Fällen ein offener, nur einen Teil des Gehäuses
umschliessender rahmen sein könnte, festgehalten und zwecks messung translatorisch
verschoben wird. Das Gehäuse 3 ist iw gereiche der Kippachse abgesetzt und mit einem
Fenster 4 versehen, in das ein Fadenkreuz 5 eingeritzt ist. Die Gesamtansichten
nach Fig. 1 und 2
lassen noch eine abnehmbare Haube 21 mit einer
daran befestigten Skala 22 und einen dieser Skala gegenüberliegenden Zeiger 26 erkennen.
Der Rahmen 3 und das Gehäuse 1 können etwa aus Spritzguss oder Kunststoffgefertigt
sein.
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Die Fig. 3 und 4 lassen den Aufbau und die Wirkungsweise der Messapparatur
genauer erkennen. Das Gehäuse 1 ist in nicht näher dargestellten Weise mit dem die
beweglichen Teile aufnehmenden Apparategrundkörper 7 fest verbunden. Dieser Grundkörper
kann je nach dem erwünschten Anpressdruck des weiter unten beschriebenen Abrollorgans
aus Kunststoff gepresst sein oder aus einem Metall mit einem mehr oder weniger hohen
spezifischen Gewicht bestehen. Die obere Seite des Grundkörpers 7 ist durch eine
durchsichtige Platte 8 aus Glas, Acryl od. dgl. abgeschlossen. Im Zentrum dieser
Abdeckung sitzt eine Trägerhülse 9. Diese dient als Sitz für zwei Kugellager 10
und 11, die auf der Innenseite eine drehbar gelagerte Hülse 12 tragen. Der zylindrische
Hohlraum der Hülse 12 ist von einem konzentrischen Rohr 13 durchdrungen, dessen
Aussendurchmesser - wie in Fig. 4 gut erkennbar ist - kleiner ist als der Innendurchmesser
der Hülse 12. Damit sich das Rohr 13 in einem gewissen Ausmass gegenüber der Hülse
12 verschwenken lässt, sitzen am Rohr 13 zwei quer zu dessen Idngsachse verlaufende
Lagerzäpfchen 14, deren konisch ausgebildete Enden mit Hilfe von Lagerkugeln in
einander gegenüberliegenden Ausnehmungen der Hülse 12 gelagert sind. Das Rohr kann
sich somit drehen und ist imstande, gleichzeitig eine allerdings nur geringe Schwenkbewegung
auszuführen, wobei die Schwenkebene von der momentanen Drehstellung des Rohrs 13
abhangt.
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Das Rohr 13 nimmt eine diesem gegenüber drehbar gelagerte Welle 17
auf. Diese besitzt eine Schulter 18, an die sich ein Abschnitt 19 anschliesst. Auf
der unteren Seite der Welle 17 sitzt ein Zahnrad 24. Eine fest mit dem Wellenabschnitt
19 verbundene Montagehülse 20 dient zum abnehmbaren Aufstecken einer Haube 21, welche
eine mit verschiedene Massstäbe darstellende Graduierungen bedruckte Skala 22 festhält.
Die Skala kann also beispielsweise zwecks Rückführung in die Ausgangsstellung ohne
Schwierigkeit von Hand verdreht werden. Ausserdem gestattet
diese
Konstruktion ein einfaches Auswechseln von Skalen mit verschiedenen Nassstabsgraduierungen.
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Am Rohr 13 ist eine Scheibe 25 mit einem auf dieser aufgedruckten
oder sonst angebrachten Zeiger 26 drehbar gelagert, Der Zeiger ist durch die Glasplatte
8 sichtbar und gestattet in Verbindung mit der Skala 22 das Ablesen der ausgemessenen
Strekke.
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Als Abrollorgan wird, wie bereits erwähnt, ein Schlepprad benützt.
Dieses ist mit 28 bezeichnet. Seine Drehachse verläuft in Prinzip senkrecht zur
Schleppradschwenkachse (geometrische Achse der Welle 17); sie ist dieser gegenüber
jedoch leicht versetzt, damit sich der Schleppradeffekt einstellt. Die Versetzungsdistanz
ist in Fig. 4 mit "a" angedeutet. Das Schlepprad 28 kann auf einer Welle 29 frei
drehen, die ihrerseits in an einer Erägerplatte 30 angebrachten Pföstchen 31 gelagert
ist.
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Die Drehung des Schlepprades 28 wird über Kegelräder 33 und 34 sowie
weitere, nicht näher bezeichnete Zahnräder auf das an der Welle 17 sitzende Zahnrad
24 übertragen. Somit bewirkt das Abrollen des Schlepprades beim Ausmessen einer
Strecke eine dem Abrollwinkel proportionale Verdrehung der Skala 22.
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Die Verwendung eines Schlepprades ergibt grundsätzlich Ansteigefehler,
da das Schlepprad insbesondere beim Ausmessen von Linien mit engen Kurven einen
kürzeren Weg zurücklegt. Aus diesem Grunde wird die Ablesung der Skala 22 nicht
im Vergleich zu einer ortsfesten Marke vorgenommen, sondern gegenüber einem Zeiger
26, dessen Position in Abhängigkeit der Schwenkbewegungen des Schlepprades 28 verstellt
wird. Die Bewegung des Zeigers 26 muss also so sein, dass der durch die Skalenverstellung
angezeigte Wert vergrössert wird, und zwar unabhängig von der Schwenkrichtung des
Schlepprades 28. Um dieses zu ermöglichen, sind die nachfolgend beschriebenen, mechanisch
gleichrichtenden Getriebemittel vorgesehen.
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Es ist bereits erläutert worden, dass das Rohr 13, das die Zeigerscheibe
25 trägt und die als Halterung von Schlepprad 28 und Schleppradgetriebe wirksame
;ilrägerplatte 30 festhält, sich
um einen geringen Betrag verschwenken
3äste, Die Schwenkachse des Rohrs 13 liegt parallel zur Schleppradebene. Wenn das
Schlepprad 28 aus seinem Grundstellung herausgeschwenkt wird (Ausmessen einer Kurve),
entsteht an diesem eine seitliche Kraft, die ein Kippen des Rohrs 13 mit der von
diesem getragenen Geräteteile im einen oder anderen Sinne verursacht. An dieser
kaum feststellbaren Kippbewegung nehmen also auch die Zeiger.ncheibe 25, die Trägerplatte
30 und die an dieser montierten Getriebeelemente teil.
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Damit die Position der Zeigerscheibe 25 beim Ausmessen einer gekrümmten
Linie immer im gleichen Sinne korrigiert wird, weisen im beschriebenen Beispiel
die Anzeigefehlerkorrekturmittel ein Korrekturrädchen 36 mit einem Abschnitt grösseren
Durchmessers und einem Abschnitt kleineren Durchmessers auf. Je nach Kipprichtung
des Schlepprades 28 legt sich das Korrek-t;usrädchen 36 entweder mit seinem grösseren
Durchmesser gegen eine konkave Abrollbahn 37 oder mit seinem kleineren Durchmesser
gegen eine konvexe Abrollbahn 38 an. Das Korrekturrädchen 36 wird daher immer im
gleichen Sinne in Drehung versetzt, solange eine gekrümmt Linie abgetastet wird,
und zwar unabhängig davon, wie die Krümmung der Linie verläuft. Das Ganze hat somit
die Funktion eines gleichrichtenden Getriebes. Die Abrollbewegung des Korrekturrädchens
findet statt, solange der Abtastvorgang einer gekrümmten Linie andauert.
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Die Drehbewegung des Korrekturrädchens 36 wird über mehrere in Fig.
3 ersichtliche, nicht näher bezeichnete Zahnräder auf ein Zahnrad 40 übertragen,
das mittels einer in der rägerplatte 30 gelagerten Welle 41 mit einem Zahnrad 42
fest verbunden ist. Letzteres kämmt mit einem an der Zeigerscheibe 25 angebrachten
Zahnrad 43. Bei geeigneter Bemessung der verschiedenen Getriebeteile lässt sich
eine Verstellung des Zeigers 26 in einem derartigen Ausmass erreichen, dass der
sich durch den unerwünschten Schleppradeffekt ergebende Anzeigefehler praktisch
vollständig kompensiert wird. Man erkennt aus Fig. 3, dass die Trägerplatte 30 den
Schwenkbewegungen des Schlepprades 28 folgt, während die Zeigerscheibe 25 bei jedem
Durchlaufen einer Kurve zusätzlich in einer vorbestimmten Richtung verstellt wird.
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Die beschriebene Apparatur ist eine der im Rahmen der Erfindung möglichen
Ausführungsformen. Andere Konstruktionen sind denkbar. So könnte beispielsweise
ein Schlepprad benützt werden, das beim Verschwenken keine Kippbewegung ausführt,
sondern um eine geringe Distanz achsial verschoben wird und auf diese Art eine Umschaltung
der mechanisch gleichrichtenden Mittel herbeiführt. Möglich ist grundsätzlich auch
eine direkte Ausnützung der Verschwenkung des Schlepprades unter Verwendung von
zwei Freilaufsperren, wie dies in mechanischen Uhren mit einem automatischen Aufzug
üblich ist (zwecks Ausnützung der Bewegungen in beiden Drehrichtungen der Rotormasse
für den Aufzug). Ferner könnte man bei Anwendung des Korrekturrädchenprinzips mit
Abrollbahn auch zwei bezogen auf die geometrische Achse des Rohrs 13 einander gegenüberliegende
Korrekturrädchen vorsehen, von denen je nach der Schwenkrichtung des Schlepprades
das eine oder andere mit einer einzigen Abrollbahn in Kontakt gebracht wird.
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Auch die Anzeigevorrichtung, die im oder am Gehäuse angeordnet ist,
könnte verschieden gestaltet sein. So wäre es etwa möglich, die Drehbewegung des
Schlepprades in eine Drehung des Zeigers umzusetzen und beim Verschwenken des Schlepprades
die Winkelstellung der Skala zu korrigieren.