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Drahtmaß
Für Vermessung großer Längen, z. B. für Grundstückvermessung
oder Geodäsie, werden neben Lattenmaßen aus Holz vielfach Bandmaße aus elastischen
Stahlbändern benutzt, die unmittelbar in Meter und Zentimeter eingeteilt sind und
in vielen Lagen auf eine Bandtrommel aufgewickelt sind. Die Länge dieser Bandmaße
ist beschränkt und beträgt meist nicht mehr als 20 bis 30 m, weil längere Maße ein
zu großes Gewicht und zu großen Umfang des aufgewickelten Bandes haben würden und
dadurch für den praktischen Gebrauch zu unhandlich wären. Auch beeinträchtigt die
Wärmeausdehnung und der Durchhang beim Messen die Genauigkeit der Messung.
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Es ist auch schon vorgeschlagen worden, bei solchen auf einer Rolle
aufwickelbaren Längenmaßen statt eines verhältnismäßig breiten Stahlbandes eine
dünne Meßschnur zu verwenden. Hier wird die von einer \Ntickeltrommel ablaufende
Meßschnur über eine zweite Lauftrommel geleitet, die mit einem Zählwerk in Verbindung
steht, so daß dieses Zählwerk unmittelbar die Länge der über diese Zählwerklauftrommel
abgelaufenen Schnur angibt, vorausgesetzt, daß die Bewegungsübertragung der ablaufenden
Schnur auf das Zählwerk wirklich einwandfrei ohne Schlupf erfolgt.
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Wenn das nicht der Fall ist, ist einjsolches Schnurmaß unbrauchbar
und würde erhebliche Meßfehler zur Folge haben. Auch ist jede Schnur zu sehr dehnbar,
je nach dem Zug, der auf sie ausgeübt wird, und je nach der Feuchtigkeit und der
Temperatur, bei welcher gemessen wird. Hieraus ergeben sich große Meßfehler, die
besonders bei großen Längen untragbar werden.
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Demgegenüber benutzt die vorliegende Erfindung zur Messung großer
Längen einen sehr dünnen Metalldraht, insbesondere Stahldraht, dessen jeweils abgelaufene
Meßlänge auch durch ein Zählwerk bekannter Art gemessen wird. Das erfindungsgemäße
Gerät ist
dadurch gekennzeichnet, daß die Länge einer Windung des
auf der Wickeltrommel in einer einzigen Lage aufgewickelten Meßdrahtes einer ganzzahligen
Angabe des Zählwerkes entspricht. Das Problem, das bei einer derartigen Meßeinrichtung
zu lösen ist, besteht darin, eine Konstruktion zu finden, welche I. eine Über-'
beanspruchung dieses dünnen Drahtes über die Elastizitätsgrenze hinaus, z. B. durch
zu scharfe Krümmungen oder durch zu hohe Zugbelastung beim Messen, vermeidet, 2.
das Zählwerk so anzutreiben gestattet, daß es ohne Schlupf die wirkliche Länge des
abgelaufenen Drahtes genau angibt, 3. die Drahtlänge einer \>v'indung auf der
Wickeltrommel, die das Zählwerk antreibt, regelbar, d. h. genau einstellbar, macht
und 4. die Verschmutzung der Meßeinrichtung beim Feldgebrauch verhindert.
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung in
etwa der Hälfte natürlicher Größe dargestellt. Die Abbildungen zeigen in Abb. I
bis 4 eine Ausführungsform des Geräts in Ansicht und Querschnitt, Abb. 5 eine Ausführung
der Froschklemme und Abb. 6 eine andere Ausführungsform des Geräts.
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Eine Drahttrommel I dient zum Aufwickeln des Meßdrahtes 10 in einer
einzigen Lage. Die zweckmäßig hohl ausgeführte Trommel aus Eisen oder Rotguß, die
an ihrem offenen Ende durch eine eingeschraubte oder aufgeschraubte Verschlußplatte
I6 abgedeckt, aber auch offen sein kann, ist auf einer Welle 5 feststellbar befestigt,
die an ihren beiden Enden in Lagern eines zweckmäßig aus Flacheisen bestehenden
Lagergerüstes 6 leicht drehbar gelagert ist. Das eine Ende dieser Welle 5 ragt über
das Lagergerüst 6 hinaus und trägt hier ein fest aufgekeiltes Zahnrad 3, das mit
einem auf einer zweiten Welle 4 gelagerten Zahnrad 2 im Eingriff steht. Diese Welle
ist mit einem Gewinde versehen und ebenfalls in dem Lagergerüst 6 leicht drehbar
gelagert. Diese Welle 4 geht an beiden Enden über das Lagergerüst hinaus, trägt
an einem Ende die Antriebskurbel 14 und ist am anderen Ende mit einem auf der äußeren
Seite des Lagergerüstes befestigten Zählwerk 7 im Eingriff. Ein Griff 15 dient zum
Festhalten des ganzen Meßwerkes beim Messen. Ein Blechgehäuse I8, welches das ganze
Meßwerk umschließt, -dient zum Schutz gegen Verschmutzung. Es trägt auf seiner äußeren
Seite das genannte Zählwerk 7, das auch von einem staubdichten Gehäuse umschlossen
ist, und auf der dem Griff I5 gegenüberliegenden Seite eine zum Anlegen -an die
Meßmarke im Gelände dienende Meßplatte I3. Auf diese Meßplatte setzt sich bei völlig
aufgewickeltem Meßdraht eine Meßscheibe 12 mit NIeßring II auf, in welcher der Meßdraht
10 befestigt ist. In dieser Lage hat das Meßwerk seine Nullstellung, der Zähler
hat dementsprechend auch seine Nullstellung und zeigt die Ziffern o, o, o an. Mit
19 ist eine am Umfang der Meßdrahttrommel anliegende Bremsfeder bezeichnet, deren
Bremsdruck durch die Schraube 20 geregelt werden kann.
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Bei einer Umdrehung der Kurbel 14 und damit der Welle 4 und des Zahnrades
2 zeigt das Zählwerk die Zahl 100, d. h. Ioo cm an. Um dies zu erreichen, muß der
Durchmesser der Drahttrommel und das Übersetzungsverhältnis der Zahnräder 2 und
3 so gewählt werden, daß eine Umdrehung des Zahnrades 2 eine Drahtwickellänge von
100 cm ergibt. Bei dem gezeichneten Ausführungsbeispiel ist für den Durchmesser
der Drahttrommel 8,2 cm gewählt, so daß einer Umdrehung derselben eine abgewickelte
Drahtlänge von 25 cm entspricht. Das Übersetzungsverhältnis der Zahnräder 2 : 3
muß demnach 4 sein, so daß eine Umdrehung der Welle 4 eine abgewickelte Drahtlänge
von 100 cm ergibt.
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Zur Erzielung einer hohen Meßgenauigkeit ist es ersichtlich notwendig,
sowohl an den Meßdraht wie auch an die Meßtrommel gewisse Anforderungen sowohl in
bezug auf ihre Bemessung wie auch auf ihre Festigkeits- und sonstigen physikalischen
und chemischen Eigenschaften zu stellen. Es wurde bereits oben erwähnt, daß zu starke
Biegungen des Meßdrahtes über seine e Elastizitätsgrenze hinaus vermieden werden
müssen. Bei zu weichem Drahtmaterial tritt beim Aufwickeln auf die Drahttrommel
eine ungenügend elastische, aber eine bleibende Formänderung ein, die beim Abwickeln
wieder ganz oder teilweise rückgängig gemacht wird. Abgesehen davon, daß dieses
dauernde Ein und Aufbiegen für die Haltbarkeit des Meßdrahtes schädlich ist, wird
auch durch die entstehende Lockenbildung die Meßgenauigkeit nachteilig beeinflußt,
weil dann der Meßdraht beim Ausziehen eine allerdings sehr steile Schraubenlinie
bildet, die nur durch einen sehr starken Zug, der bis zur Zerreißgrenzegehenkann,
in die Gerade übergeführt werden könnte. Es ist daher von Vorteil, einen hartgezogenen
Stahldraht, zweckmäßig von Federhärte, zu verwenden, der sich um die gewählte Drahttrommel
ohne Überschreiten seiner Elastizitätsgrenze herumwickeln läßt. Ein solcher Draht
bildet keine Wickellocken und kehrt nach Abwickeln von der Trommel von selbst in
seine ursprüngliche gerade, gestreckte Form zurück.
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Daraus geht auch hervor, daß das Verhältnis von Drahtdurchmesser zu
Trommeldurchmesser eine gewisse Größe nicht überschreiten darf, die von den elastischen
Eigenschaften des Drahtes abhängt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist ein Drahtdurchmesser
von o,I6 bis 0,20 mm und ein Trommeldurchmesser von 82 mm gewählt, so daß also hier
der Meßdraht einen Durchmesser von etwa In'400 bis I/500 des Durchmessers der Trommel
besitzt. Um das Rosten des Drahtes zu vermeidenlmuß für seine ständige Emfettung
oder Einölung gesorgt werden, oder er kann auch aus einem geeigneten nicht rostenden
Materiale, Messing, Bronze, rostfreier Stahl, bestehen. Vorteilhaft kann auch eine
Speziallegierung von sehr großer Zugfestigkeit und geringer Dehnung verwendet werden.
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Es muß aber weiterhin dafür gesorgt werden, daß der Meßdraht unter
stets gleicher Spannung und bei stets gleicher Wickellage auf der Trommel aufgewickelt
wird. Dazu wird der Draht über eine Drahtführungsklemme 23 geleitet, die auf einer
von der Welle 4 angetriebenen Mutter 22 sitzt, so daß bei einer Umdrehung der mit
Gewinde versehenen Welle 4 die Mutter und damit die Führungsklemme 23 lim den Betrag
der Steigung des Gewindes verschoben wird.
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Die Mutter wird dabei durch eine Führungsstange 24 geführt. Bei einem
Drahtdurchmesser von 0,20 mm würde diese Steigung des Gewindes bei einer Über-
setzung
von 1 : 4 demnach 4 x 0,20 = 0,80 mm betragen, wobei vorausgesetzt ist, daß sich
die einzelnen Drahtwindungen ohne Spiel auf der Trommel scharf nebeneinanderlegen.
Dann ist für eine Drahtlänge von so m eine Trommellänge von 40 mm, für eine Drahtlänge
von 100 m eine solche von tWo mm erforderlich. Um dies zu erreichen, muß der Meßdraht
unter einer gewissen gleichbleibenden Spannung auf die Trommel aufgewickelt werden.
Dazu wird eine sog.
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Froschklemme 23 benutzt, die in Abb. 5 in etwa natürlicher Größe dargestellt
ist. Diese Klemme mit den beiden um Ach sen 23a schwingbaren Klemmbacken bewirkt,
daß der Meßdraht beim Abziehen von der Trommel fast reibungslos durch die Froschklemme
hindurchgeht, dagegen beim Aufwickeln auf die Trommel durch seine Reibung an den
Klemmbacken diese von selbst zusammenzieht und so eine gewisse gleichbleibende Spannung
des aufzuwickelnden l)rabtes hervorruft. Diese Spannung ist notwendig, um stets
eine gleichbleibende Länge des Drahtes je Wicklung zu erzielen. Bei loser Wicklung
geht mehr Draht auf die Trommel als bei fester Wicklung. Deshalb und auch doshalb,
weil bei erheblich verschiedenen Meßtomperaturen der Trommeldurchmesser etwas schwankt,
ist es auch vorteilhaft, den Trommeldurchmesser in gewissem Grade regelbar zu machen.
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Eine beispielsweise Einrichtung dafür ist in Abb. 4 dargestellt. l)
azu ist ein Teil des Trommelumfanges an einer oder an zwei gegenüberliegenden Stellen
durch besondere in der Trommel I gleitbare Segmente 9 herausgeschnitten. Diese Segmente
sind an zwei parallelen Geoenkarmen 21 an einer auf der Welle 5 aufgeschraubten
Hülse 8 befestigt. Wenn man den mittleren Trommcldurch messer verändern will, löst
man zunächst die Gegenmutter I7 auf der Trommel oder eine entsprechende andere Feststellvorrichtung
und verdreht dann die Trommel um einen gewissen Regelbetrag gegen ihre Welle 5.
Dadurch tritt eine Längsverschiebung der Hülse 8 gegen die Trommelwelle und damit
eine Verstellung der Arme 21, z. B. in die in Abb. 4 gezeigte gestrichelte Lage,
ein und bewirkt damit eine Verschiebung der Trommelsegmente 9 nach innen oder außen.
Durch diese Einrichtung ist es möglich, die jeweilige Meßdrahtlänge je Windung genauesreng
einzustellen und damit jederzeit die Meßdrahtlange genau mit dem 3- oder 4-stelligen
Zählwerk in Übereinstimmung zu bringen. l)er Antrieb der Meßvorrichtung durch die
Kurbel 14 kann sowohl durch die Welle 4, wie gezeichnet, als auch durch die Welle
5 der Trommel geschehen. Man Kann auch z. B. beide Wellen mit je einem hervorstehenden
Vierkant versehen, so daß man nach Belieben die eine oder die andere Welle beim
aufweickeln des Drahtes antreiben kann.
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In Abb. 6 ist eine abgeänderte zweite Ausführungsform der Meßvorrichtung
dargestellt. An Stelle des Antriebes der Drahttrommel druch das Zahnradvorgelege
2, 3 wird hier die Drahttrommel durch die aufgesteckte Kurbel 14 direkt angetrieben
und ein entsprechendes Zahnradvorgelege 28, 29 lediglich zum Antrieb des auf der
Außenseite des Schutzkastens 18 sitzenden Zählwerkes über die Achse 30 benutzt.
Es ist dann aber notwendig. die Drahtführung 22, 23, 24 parallel zur Trommelwelle
5 durch eine Schraubenwelle 27 anzutreiben, die mit Hilfe der beiden gleichgroßen
Zahnräder 25 und 26 mit derselben Drehzahl wie die Trommelwelle 5 in Umdrehung versetzt
wird.
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Dabei muß die Steigung der Gewindewelle 27 natürlich dem Durchmesser
des Meßdrahtes von 0,20 mm gleich sein so daß hier also ein sehr feines Gewinde
erforderlich ist. Bei Änderung des Übersetzungsverhältnisses der beiden Zahnräder
25, 26 kann man natürlich auch eine größere Steigung der Gewindewelle 27 anwenden.
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An Stelle eines Drahtes kann man natürlich auch ein aus sehr dünnen
Drähten bestehendes verdrilltes oder verflochtenes Drahtseil verwenden.
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Bei geringeren Meßlängen oder geringeren Anforderungen an die Meßgenauigkeit
kann man natürlich auch auf die Regeleinrichtung 8, 9, 2I für den mittleren Trommeldurchmesser
verzichten. Es genügt dann eine genaue Abdrehung der Drahttrommel auf ein für einen
bestimmten Drahtdurchmesser durch Versuch ermitteltes Maß.
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Der Schlitz in der Abdeckhaube I8 braucht natürlich nur die Breite
des Drahtdurchmessers zu haben und kann auch durch ein weicheres Material, wie Leder,
Gummi, Hartgummi; Kunstharz, oder ein weicheres ATetall ausgefüttert sein und verschließt
dann die Meßvorriehtung staubdicht. Ebenso kann auch die Froschklemme 23 mit einem
derartigen Material ausgefüttert sein.
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Es ist ersichtlich, daß die beschriebene Meßeinrichtung eine außerordentliche
einfache Messung großer Längen ermöglicht. Es genügt das Ausziehen des Meßdrahtes
auf die Meßlänge und ein einfaches Ablesen des Zählwerkes. Die Meßarbeit wird hierdurch
sehr vereinfacht und beschleunigt.