DE3800154A1 - Winkelmesswaage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Winkelmeßwaage, die unter Ausnutzung der Schwerkraft die Bestimmung von Winkeln im 360°- Bereich insbesondere bei geneigter Lage der Meßebene ermöglicht. In erweiterter Ausführung kann gleichzeitig die Neigung der Meßebene selbst gemessen werden und damit jede in den Raum ragende Linie, sofern diese nicht waagerecht zur Erdanziehungskraft liegt.

Anwendung findet das Instrument bei Zeichen- und Zuschnittarbeiten. Voraussetzung ist die geringfügige Neigung der Arbeitsunterlage. Erweitertes Anwendungsgebiet ist auch überall dort, wo auf Schwerkraft beruhende Wasser- oder Pendelwaagen benutzt werden - insbesondere im Baubereich.

Winkelmesser mit der Schwerkraft folgenden Anzeigeelementen sind in verschiedenen Versionen als Wasser- oder Pendelwaagen bekannt. Bei den Wasserwaagen findet vor allem die bewegliche Luftblase (Libelle) als Bezugselement Anwendung - z. B. in Verbindung mit flüssigkeitsgefüllten (Halb-)Kugeln oder geraden, gekrümmten bzw. ringförmigen Röhrchen. Entsprechend ist die Bestimmung von Winkeln gar nicht, gradausschnittsweise oder für den ganzen 360°-Bereich vorgesehen (bezüglich letzterer Ringwaage: deutsche Patentschrift Nr. P 28 54 685).

Bekannt ist weiterhin eine mit Gradeinteilung versehene Halterung, in der ein drehbares Teil mit einem fest eingelagerten, geraden Libellenröhrchen und einer Strichmarkierung integriert ist. Bei mittlerer Lage der Libelle zeigt die Strichmarkierung den Winkelgrad auf der Halterung an (Universaltafellineal: deutsche Patentschrift Nr. P 26 45 727.2; Gradwasserwaage: deutsche Patentschrift Nr. P 34 13 449.2).

Statt der Wasserlibelle kann auch eine veränderliche Flüssigkeitsoberfläche die Winkelbezugskomponente bilden (Rohr- Winkel-Waage: deutsche Patentschrift Nr. P 28 40 263.3; Winkel-Wasser-Waage: deutsche Patentschrift Nr. P 33 12 376.4). Letztere bezieht auch die Möglichkeit ein, die Anzeige optisch oder akustisch mit Hilfe von Meßelektronen umzusetzen. Zur Winkelbestimmung im 360°-Bereich "in jeder gewünschten Schräge" ist ein Winkel-Lineal (deutsche Patentschrift Nr. P 32 32 595.9) bekannt, das durch Verbindung eines handelsüblichen Zeichenlineals mit einer Pendelwaage gekennzeichnet ist.

Winkelwasserwaagen, die Libellen als anzeigendes Element verwenden, sind ungenau, da dem notwendigen Volumen der Luftblase nur schwer eine Winkelmarkierung zuzuordnen ist. Eine relative Verbesserung wird erzielt mit der oben beschriebenen Messung mittels in einem Drehteil fest eingelagerten, geraden Röhrchenwaage. Die Genauigkeit ist hier abhängig von dem Einpendeln der Libelle zwischen zwei Markierungsstrichen. Nachteilig ist auch das Justieren des Drehteils, wodurch ein sofortiges Ablesen nicht möglich ist. Genauer und schneller ablesbar sind die Waagen, die mit einer Flüssigkeitsoberfläche als Bezugskomponente arbeiten. Allerdings ist die Oberfläche aufgrund ihrer Ausdehnung bei Schräglage der Meßebene nicht mehr den Gradeinteilungsstrichen zuordbar (vgl. insbes. obige Winkel-Wasser-Waage: deutsche Patentschrift Nr. P 33 12 376.4). Probleme bei der Zuordnung ergeben sich hier aus den zur Wirkung kommenden adhäsiven und kohäsiven Kräften. Lediglich die angeführte Pendelwaage macht es sich ausdrücklich zur Aufgabe, Winkel auch in geneigter Lage der Meßebene zu bestimmen. Von Nachteil bei dieser Lösung ist das Ausschwingen des Pendels. Das Stoppen mit einer Bremse erfordert immer noch eine relativ lange Meßzeit.

Darüber hinaus wird die Messung in dem Maße ungenau, wie das Gerät sich von der senkrechten Stellung in die Schräglage abneigt. Dies ist dadurch bedingt, daß der Pendel durch sein einseitig gelagertes Gewicht stetig stärker an seiner Aufhängung reibt bzw. klemmt, so daß das Gewicht mit Zeiger nicht mehr genau der Schwerkraft folgen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit Hilfe der Schwerkraft folgenden Anzeigemitteln Winkel von 0°-360° schnell und genau bestimmen zu können. Die Messung soll insbesondere möglich sein in Ebenen, die nur wenige Grade zur waagerechten Ebene bezogen auf die Erdanziehungskraft geneigt ist sowie die gleichzeitige Bestimmung dieser Neigung selbst.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Es sind zwei vorzugsweise runde, transparente Kunststoffteile mit abgewinkelten Randkanten wasserdicht zusammenzufügen. Eine Aussparung z. B. an diesen Kanten ermöglicht das nachträgliche, halbvolle Füllen des Behälters mit Flüssigkeit sowie das Einsetzen eines länglichen Körpers, der drehbar um eine zentrale Achse gelagert ist. Zur besseren Ablesbarkeit kann dieser Körper ein Streifen aus lichtsammelnden Kusntstoff (LISA) sein, das an den Kanten gebündeltes Licht austreten läßt.

Nach Verschluß des Behältnisses wird diese in eine Halterung integriert (z. B. Lineal).

Die Winkelunterteilung bzw. der Behälter ist drehbar angeordnet.

Zur gleichzeitigen Messung zweier Winkel ist der Behälter mit einem zweiten im rechten Winkel stehenden Behälter verbunden, so daß die Flüssigkeitsoberfläche einen kreuzförmigen Körper bewegen kann.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die Meßgenauigkeit und -geschwindigkeit der bisher bekannten Winkelmesser erhöht sowie der Anwendungsbereich erweitert wird. Es lassen sich Winkel im 360°-Bereich bei geneigter Lage der Meßebene und in besonderer Ausführung gleichzeitig die Meßebenenneigungen selbst bestimmen. Der durch die Flüssigkeit getriebene längliche Körper reagiert sofort, ohne "Auspendeln" und ist der Winkelunterteilung genau zuordbar.

So kann die Winkelmeßwaage mit einem Lineal als Halterung die handelsüblichen Zeichenmaschinen unterstützen bzw. ersetzen durch die wesentlich schnellere und flexiblere Handhabung. Neben dem Zeichnen findet das Instrument Anwendung bei z. B. Zuschnitten für Textilien, Kartonagen etc. Auch hier können herkömmliche Hilfsmittel effektiv ergänzt bzw. substituiert werden. Voraussetzung ist die geeignete Arbeitsunterlage.

Durch die Möglichkeit der Justierung auf Bezugslinien mit Drehung der Winkelunterteilung läßt sich das Instrument auf jede, also auch auf zweiseitig geneigte Arbeitsunterlagen ausrichten bzw. schnell Winkel in bezug zu vorgegebenen Linien bestimmen.

Mit entsprechender Halterung ist Einsatzgebiet auch überall dort, wo auf Schwerkraft beruhende Wasser- und Pendelwaagen gegebenenfalls in Verbindung mit sosntigen Konstruktionshilfsmittel benutzt werden wie z. B. im Baubereich. Neben der schnellen und genauen Messung ist hier von Vorteil, daß ohne aufwendige Verfahren Winkel auch bestimmt werden können bei Ebenen, die nicht senkrecht stehen. Die erweiterte Meßvorrichtung - in Form eines zweiten, mit dem ersten im rechten Winkel verbundenen Behälters und kreuzförmig eingelagerte, durch Flüssigkeit bewegliche Körper - ermöglicht gleichzeitig das Erfassen der Meßebenenneigung. Das heißt, mit Ausnahme der waagerecht liegenden kann jede in den Raum ragende Linie mit zwei Winkeln bestimmt werden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 Winkelmeßwaage mit Lineal als Halterung in Aufsicht

Fig. 2 Winkelmeßwaage mit Lineal als Halterung im Querschnitt

Fig. 3 Winkelmeßwaage mit Lineal als Halterung im Querschnitt und in senkrechter, geneigter Lage

Fig. 4 Winkelmeßwaage mti zweitem, im rechten Winkel angeordnetem Behälter in Aufsicht

Fig. 5 Winkelmeßwaage mit zweitem, im rechten Winkel angeordnetem Behälter im Querschnitt.

Die in Fig. 1-3 dargestellte Winkelmeßwaage mit Lineal 10 als Halterung besteht aus einem vorzugsweise runden, transparenten Behälter 1 mit Winkelunterteilung 6, der eingelagerten Flüssigkeit 4 und länglichem Körper 8. Der Abstand der Seitenwände 2, 3 des Behälters 1 zueinander und zur Breite des länglichen Körpers 8 ist so bemessen, daß kohäsive Kräfte die Ausdehung bzw. das "Wegfließen" der Flüssigkeitsoberfläche 5 auch bei Schräglage α (vgl. Fig. 3) des Behälters 1 verhindern. Der Abstand zwischen äußerem Ringbereich und Länge des Körpers 8 ist so bemessen, daß die adhäsive Aufwölbung 7 am Randbereich zurückgehalten wird. So kann auch bei extremster Schräglage α des Behälters 1 der längliche Körper 8 als Anzeigeelement gleichmäßig von der Flüssigkeit 4 um die zentrale Achse 9 bewegt werden. Die Drehbarkeit der Winkelunterteilung 6 ermöglicht das Justieren auf eine Bezugslinie in der Meßebene oder die Vorwahl eines Winkels. Die Ausgangsstellung zur Winkelmessung bezogen auf die Erdanziehungskraft wird bestimmt durch eine 0°-180°-Linie 11, die auf dem Lineal 10 und parallel zu dessen Meßkante 12 verlaufend angebracht ist.

In Fig. 4 und 5 ist der Behälter 1 der Winkelmeßwaage erweitert um einen zweiten Behälter 1′ mit transparenten Seitenwänden 2′, 3′ zur gleichzeitigen Messung zweier Winkel in bevorzugter Version dargestellt. Die kreuzförmig gelagerte Flüssigkeitsoberfläche 5 bewegt einen kreuzförmigen Körper 8, 8′. Der längliche Körper 8 gibt in Verbindung mit der Winkelunterteilung 6 den Winkel in der Meßebene an, der längliche Körper 8′ in Verbindung mit der Winkelunterteilung 6′ den Winkel der Meßebenenneigung an.

Claims (11)

1. Winkelmeßwaage mit einem kreisrunden flachen Behälter (1), von dessen beiden Seitenwänden (2, 3) mindestens eine durchsichtig ist und der teilweise mit Flüssigkeit (4) gefüllt ist, deren Oberfläche (5) einen Schenkel des zu messenden Winkels bewegt und der durchsichtigen Seitenwand (2) eine Winkelunterteilung (6) zugeordnet ist, die den anderen Schenkel des zu messenden Winkels bildet, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Seitenwänden (2, 3) und auf der Flüssigkeitsoberfläche ein durch die Mitte des Behälters (1) verlaufender länglicher Körper (8) angeordnet ist, der zwischen sich und den Wänden (2, 3) des Gehäuses (1) schmale Spalten frei läßt und die Breite dieses Körpers (8) beziehungsweise der Abstand der Seitenteile (2, 3) voneinander im Hinblick auf die Flüssigkeit (4) so bemessen ist, daß auch bei starker Schräglag (α) des Behälters (1) die Flüssigkeitsoberfläche (5) sich nicht oder nur unwesentlich ausdehnt und die Länge dieses Körpers (8) so bemessen ist, daß die adhäsive Aufwölbung (7) der Flüssigkeit (4) am äußeren Ringbereich zurückgehalten wird.

2. Winkelmeßwaage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der längliche Körper (8) ein auf der Flüssigkeit schwimmender Hohlzylinder ist.

3. Winkelmeßwaage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der längliche Körper (8) einfach auf der Flüssigkeitsoberfläche (5) aufliegender Streifen aus lichtsammelndem Kunststoff (LISA) ist, dessen Kante einen Schenkel des zu messenden Winkels bildet.

4. Winkelmeßwaage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der längliche Körper (8) um eine zentrale Achse (9) drehbar im Behälter (1) gelagert ist.

5. Winkelmeßwaage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der flache Behälter (1) an einem Lineal (10) angebracht ist.

6. Winkelmeßwaage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der flache Behälter (1) in eine Ausnehmung des Lineals (10) eingesetzt ist.

7. Winkelmeßwaage nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die 0°-180°-Linie (11) auf dem Lineal (10) angebracht ist und parallel zur Meßkante (12) des Lineals (10) verläuft.

8. Winkelmeßwaage nach einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, daß die Winkelunterteilung (6) drehbar zur 0°-180°-Linie (11) ist.

9. Winkelmeßwaage nach einem der Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter, zur Hälfte mit Flüssigkeit gefüllter flacher Behälter (1′) mit transparenten Seitenwänden (2′, 3′) vorgesehen ist, dessen Mittelebene im rechten Winkel zur Mittelebene des ersten flachen Behälters (1) steht und dessen Seitenwände (2′, 3′) mit einer Winkelunterteilung (6′) versehen sind.

10. Winkelmeßwaage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und zweite Behälter (1, 1′) in einem im Querschnitt kreuzförmigen Behälter integriert sind.

11. Winkelmeßwaage nach Anspruch 9 und 10, gekennzeichnet durch einen kreuzförmigen Körper (8, 8′).