DE3636420A1 - Hochpraezisions-winkelmessgeraet - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Hochpräzisions-Winkelmeßgerät. Bekannte Winkelmeßgeräte weisen ein frei schwingbares Pendel auf, dessen Auslenkung durch ein kapazitiv, induk­ tiv oder durch Messung des Ohm'chen Widerstands arbeiten­ des Meßgerät gemessen wird. Ferner weisen manche der be­ kannten Winkelmeßgeräte einen Analog-Digital-Wandler auf, um eine Digitalanzeige zu erzeugen. Bekannte Winkelmeß­ geräte haben auch ein der Eichung dienendes Nulleinstel­ lungs-Potentiometer.

Bekannte Winkelmeßgeräte, die ja im Gegensatz zu Wasser­ waagen nicht nur anzeigen sollen, ob eine Linie oder Fläche "im Wasser" verläuft, sondern auch Relativwinkel zwischen zwei Linien oder Flächen anzeigen sollen, arbei­ ten bauart- und systemmäßig bedingt, nicht genau genug, beispielsweise infolge zu hoher Reibung bei der Pendel­ lagerung, was beispielsweise bei der Verwendung von nor­ malen, bisher üblichen Potentiometern oder Kondensatoren gegeben ist. Bei manchen der bekannten Geräte kann man auch nur die Abweichung der Neigung einer Linie oder Fläche von der Waagerechten messen, was aber nicht aus­ reicht, den Meßbereich von ±90° (Altgrad) zu erfassen. Man kann aber nicht, von einer beliebig geneigten Linie oder Fläche ausgehend, relativ zu dieser beliebige Winkel bestimmen bzw. festlegen.

Auch sind bekannte Winkelmeßgeräte, wenn sie die vor­ stehend geschilderten Nachteile ganz oder teilweise ver­ meiden sollen, wegen der dazu erforderlichen aufwendigen Bauelemente recht teuer in der Herstellung.

Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein mit hoher Präzision arbeitendes und universell einsetzbares Winkelmeßgerät, auf der Grundlage der Verwendung eines Pendels und mit genauer Digitalanzeige, zu schaffen, das einfach und billig in der Herstellung ist und das es ge­ stattet, bei Winkelmessungen von beliebigen Ausgangs­ neigungen einer Linie oder Fläche, ob diese nun waage­ recht ist oder nicht, auszugehen und gleichzeitig die Winkelmessungen sowohl in Altgrad, wo bekanntlich der Vollkreis in 360° aufgeteilt ist, als auch in Neugrad, wo der Vollkreis in 400° aufgeteilt ist, durchführen zu können.

Diese Aufgabe wird mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs aufgeführten Mitteln gelöst.

Die neu entwickelten, an sich für andere Anwendungsge­ biete, jedoch nicht für Winkelmeßgeräte, bekannten Konduktiv-Leitplastik-Potentiometer weisen, beispiels­ weise verglichen mit bisher gebräuchlichen Winkel-Meß­ wertaufnehmern, eine extrem niedrige Reibung auf, was naturgemäß die Genauigkeit der Messung überaus positiv beeinflußt. Die bei jedem Geber unvermeidlichen Schwankungen der Ausgangswerte werden bei dem erfindungs­ gemäßen Gerät durch in sehr kurzen Intervallen (mehrere pro Sekunde) erfolgende Abfrage der Pulse und daraus er­ folgende Mittelwertbildung eliminiert. Außerdem ist in dem bei dem Gerät eingebauten integrierten Schalt­ kreis eine Nullkompensation vorhanden, die äußere Ein­ flüsse, wie z. B. Temperaturschwankungen, ausgleicht und damit deren Einfluß auf die Meßanzeige ausschaltet. Der Meßbereich wird durch das Skalenfaktor-Potentiometer zur Einstellung des Skalenendes festgelegt, und dadurch wird gleichzeitig die Möglichkeit geschaffen, die Winkelmessung entweder in Altgraden oder aber in Neugra­ den durchzuführen. Man kann außerdem bei der Winkelmes­ sung entweder von der waagerechten oder aber von der hiervon abweichenden Lage einer Ausgangslinie oder - Fläche ausgehen, wie dies weiter unten noch in Ver­ bindung mit dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung und mit der Schilderung der Arbeitsweise des­ selben beschrieben wird.

In der Zeichnung ist, soweit wie möglich schematisiert, ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.

Fig. 1 zeigt in Stirnansicht die Vorderseite des Aus­ führungsbeispiels des Präzisions-Winkel­ meßgeräts nach der Erfindung.

Fig. 2 ist ein Schnitt entlang der in Fig. 1 eingetrage­ nen Linie II-II.

Das Gehäuse des Geräts ist insgesamt mit 1 bezeichnet. Es weist eine vordere Deckelplatte 2 und eine hintere Deckelplatte 3 auf. Die beiden seitlichen Außenflächen 4 und 5 verlaufen exakt unter einem Winkel von 90° zu der unteren Außenfläche 6 des Gehäuses 1; die obere Außen­ fläche 18 verläuft ebenfalls genau rechtwinklig zu den beiden Außenflächen 4 und 5, so daß man das Gerät auch zur Messung von Winkellagen durch Anlage an einem Gegen­ stand, z. B. einem Trägerbalken, von unten verwenden kann. An der hinteren Deckelplatte 3 des Gehäuses 1 ist ein Konduktiv-Leitplastik-Potentiometer 7 angebracht, in dem die Schwenkwelle 8 des Pendels 9 frei schwingbar ge­ lagert ist. Am freien Ende des Pendels 9 kann erforder­ lichenfalls ein Zusatzgewicht 10 und gegebenenfalls eine Dämpfungsvorrichtung angebracht sein. An der vorderen Deckelplatte 2 des Gehäuses 1 ist ein Nullstellungs- Potentiometer 11 und ein Skalenfaktor-Potentiometer 12 angebracht. Außerdem weist diese vordere Deckelplatte 2 eine Sichtaussparung 13 für die LED- oder LCD-Anzeige 14 auf. Diese Anzeige 14 wird von einer Platine 15 getragen, die am Gehäuse 1 befestigt ist und außerdem eine Steuereinheit 16 trägt, die einen integrierten Schalt­ kreis (IC) umfaßt, der in Kurzintervallen die Ausgangs­ werte des Potentiometers 7 abfragt und daraus einen zur Anzeige dienenden Mittelwert bildet, und außerdem auch eine Nullkompensation, z. B. zum Ausgleich von Temperatur­ schwankungen, durchführt. An der vorderen Deckelplatte 2 ist außerdem ein Ein-Aus-Schalter 17 für das normaler­ weise mit Batterien oder Akkus betriebene Gerät vorge­ sehen.

Das Winkelmeßgerät nach der Erfindung kann außer zur Er­ zeugung einer Digitalanzeige auch zur Abgabe eines Regel­ impulses zur Einhaltung einer bestimmten Winkellage be­ nutzt werden, beispielsweise zum Anschluß an einen Computer zur Steuerung von Arbeitsvorgängen.

Nachfolgend wird die Arbeits- und Bedienungsweise des Winkelmeßgeräts nach der Erfindung beschrieben.

Wenn die Winkelmessung in bezug auf eine nicht unbedingt waagerecht verlaufende Linie oder Fläche, d. h. also in bezug auf eine mehr oder weniger schräg stehende Linie oder Fläche, erfolgen soll, dann wird das Gerät einfach mit seiner unteren Gehäuse-Außenfläche 6 auf diese Fläche aufgelegt, und die Anzeige 14 wird mittels des Nullstellungs-Potentiometers 11 auf den Wert Null einge­ stellt. Sodann wird das Gerät um eine der Endkanten die­ ser unteren Außenfläche 6 auf die Gehäuse-Außenfläche 4 oder 5 um 90° gekippt, und anschließend wird an dem Skalenfaktor-Potentiometer 12 die Anzeige 14 auf ent­ weder 90,0° oder 100,0°, je nachdem ob in Alt- oder Neu­ grad gemessen werden soll, einjustiert. Dann wird das Gerät wieder auf seine untere Außenfläche 6 zurückge­ kippt, und nunmehr können, von der Fläche, auf der die untere Außenfläche 6 aufliegt, ausgehend die gewünsch­ ten Winkelmessungen durchgeführt werden.

Wenn dagegen vor Beginn der Winkelmessungen die Bezugs­ linie oder - Fläche zuerst ins Wasser, d. h. also in genau waagerechter Lage, gebracht werden soll, dann wird folgendermaßen vorgegangen: Zuerst wird, wie auch im ersten Anwendungsfall, das Gerät mit der unteren Außen­ fläche 6 des Gehäuses 1 auf die Linie bzw. Fläche aufge­ legt, und an dem Nullstellungs-Potentiometer 11 werden entweder null Grad oder ein in der Nähe von null Grad liegender positiver oder negativer Wert eingestellt. Nun wird das gesamte Gehäuse in aufrechter Lage horizon­ tal um 180° herumgeschwenkt, wobei es auf der unteren Außenfläche 6 aufliegen bleibt; die vordere Deckelplatte 2 kommt hierbei also, in der Blickrichtung nach Fig. 1 gesehen, auf die Rückseite des Geräts zu liegen. Nun wird die dortige Anzeige abgelesen, und zwischen der ersten und dieser zweiten Anzeige wird der arithmetische Mittelwert gebildet. Ein Beispiel: Wenn die erste Anzei­ ge plus 0,8° und die zweite Anzeige minus 0,6° beträgt, dann ist die Summe dieser beiden Anzeigen gleich plus 0,2°, und der arithmetische Mittelwert beträgt plus 0,1°. Auf diesen Wert wird mittels des Nullstellungs-Potentio­ meters die Anzeige eingestellt, und nun bringt man durch Schwenken der Auflagefläche die Anzeige auf den Wert Null Grad. Jetzt ist diese Fläche genau im Wasser. Anschließend erfolgt nur noch, wie bei dem ersten Bei­ spiel beschrieben, mittels des Skalenfaktor-Potentio­ meters 12 die Einstellung des Skalenendes, entweder auf 90° oder auf 100°.

• Liste der verwendeten Bezugsziffern  1 Gehäuse
   2 vordere Deckelplatte
   3 hintere Deckelplatte
   4 seitliche Außenfläche von 1
   5 andere seitliche Außenfläche von 1
   6 untere Außenfläche von 1
   7 Konduktiv-Leitplastik-Potentiometer
   8 Schwingwelle von 9
   9 Pendel
  10 Zusatzgewicht von 9
  11 Nullstellungs-Potentiometer
  12 Skalenfaktor-Potentiometer
  13 Sichtaussparung
  14 LED- oder LCD-Anzeige
  15 Platine
  16 Steuereinheit
  17 Ein-Aus-Schalter
  18 obere Außenfläche von 1

Claims (1)

1. Hochpräzisions-Winkelmeßgerät, mit einem frei schwing­ baren Pendel und durch einen Analog-Digital-Wandler er­ zeugter Digitalanzeige, und mit einem Nulleinstellungs- Potentiometer, dadurch gekennzeichnet, daß das Pendel (9) in einem an sich bekannten Konduktiv-Leitplastik-Potentio­ meter (7) gelagert ist, dessen Ausgangswerte einer Steuer­ einheit (16) zugeleitet werden, die einen Analog-Digital- Wandler für die Digitalanzeige (14) und einen integrier­ ten Schaltkreis (IC) umfaßt, der in Kurzintervallen die Ausgangswerte des Potentiometers (7) abfragt und daraus einen Mittelwert bildet und eine Nullkompensation, z. B. zum Ausgleich von Temperaturschwankungen, durchführt, und daß ferner zusätzlich zu dem Nullstellungs-Potentio­ meter (11) ein Skalenfaktor-Potentiometer (12) zur Ein­ stellung des Skalenendes (90° Altgrad oder 100° Neugrad) vorgesehen ist und das Gerätegehäuse (1) zwei bzw. drei aneinander angrenzende oder alle vier, exakt unter einem Winkel von 90° zueinander verlaufende Außenflächen (4, 5, 6, 18) zur Auf- bzw. Anlage an der zu messenden Fläche aufweist.