Neigungsmessgerät
Die Erfindung behandelt ein Neigungsmessgerät mit einer mechanisch arbeitenden Feinableseeinrichtung.
Die üblichen Neigungsmessgeräte bzw. Winkellibellen für mechanische Feinmessungen sind meistens mit einem gradunterteilten Glasring versehen, an dem sich mittels einer überdeckenden Feinteilung und eines kleinen Messmikroskops die Werte ablesen lassen. Ein solches Messgerät mit einer optischen Ableseeinrichtung benötigt jedoch einen verhältnismässig grossen Teilring, womit es für manche Messungen unhandlich wird oder überhaupt nicht angewendet werden kann. Ausserdem ist die Messwertermittlung durch das Mikroskop, besonders für die Werkstatt, sehr unpraktisch und wirkt bei Kontrollarbeiten im dauernden Gebrauch durch den kleinen, abgeschlossenen Blickfeldwinkel auf die Augen ermüdend.
Es sind ferner auch Messgeräte bekannt, an denen sich über eine pendelnde Masse ein Nonius einstellt bzw. seine senkrechte Lage einhält und der Winkelwert auf einer sich drehenden, gradunterteilten Trommel ersichtlich ist. Das direkte Ablesen am Nonius gestaltet sich aber sehr schwierig oder schränkt eine feine Unterteilung desselben bedeutend ein. Zudem wird infolge der Lagerreibung die Richtigkeit des angezeigten Wertes nicht immer gewahrt.
Man hat bereits schon Neigungsmessgeräte mit einer Zahnradübersetzung vorgeschlagen, die ihre Feinmesswerte auf eine separate Trommel oder Skalenscheibe übertragen. Durch das tJbersetzungsmo- ment und die -reibung ergibt sich jedoch hierbei ein gewisser Trägheitswtiderstand, welcher kleine Feinmesswertschwankungen beträchtlich übersteigt, woraus das Übersetzungsverhältnis sehr niedrig bleiben müsste.
Im Aufbau waren die bisherigen Geräte mit einer mechanischen Feinteilung immer nur für ihren speziellen Einsatzbereich geeignet.
Das erfindungsgemässe Neigungsmessgerät ist gekennzeichnet durch eine drehbar gelagerte Pendelmasse, durch Mittel, um die Lage der Masse gegen über einer Bezugsebene zu kontrollieren und durch Einstellmittel zum Nachregulieren dieser Lage.
Das Eingliedern einer Kontrollbezugsebene ist deshalb unbedingt erforderlich, weil die Einpendelung durch die Schwerkraft einem gewissen Trägheitsmoment unterliegt, das durch die Gleit- und Rollreibung sowie durch die Massenträgheit bedingt ist.
Den grössten Teil der Reibung, die an der Pendelmassenlagerung auftritt, kann man zwar mit Hilfe von kleinen Wälzlagern herabsetzen. Da der Reibungswiderstand nach einer längeren Betriebszeit infolge des Alterns des Schmiermittels und einer hinzukommenden Verunreinigung eher zunimmt, ist es notwendig, eine Flüssigkeitslibelle oder eine sonstige Lotmesseinrichtung nach aussen sichtbar einzugliedern. Für eine eventuelle Nachjustierung lässt sich die Libelle mit einer üblichen Kippverstellung versehen.
Zeigt nun die Libelle eine Abweichung von der Lotrechten an, so wird die Pendelmasse über das Einstellelement von aussen nachreguliert. Mit dem Einstellelement kann jedoch ein bestimmter Winkelwert festgehalten bzw. im voraus eingestellt werden.
Das Messgerät wird danach zweckmässig beim Über- tragen des Wertes so lange geschwenkt, bis die Libelle sich wieder einspielt bzw. ihre eingeschlossene Luftblase die Mittellage einnimmt.
Im Grundaufbau besteht das Neigungsmessgerät vorteilhaft aus einer Neigungsmessuhr, die einer Längenmessuhr ähnlich ist und ohne technische Schwie rigkeiten bis zur Grösse einer Taschenuhr verkleinert werden kann.
Damit sind auch an kleinen Werkstücken oder Flächen direkte Winkelmessungen ausführbar, welche sich vordem nur begrenzt im Projektionsverfahren ermitteln liessen. Ein senkrechtes Ablesen der übereinander angeordneten Grad- und Feinmesswerte bringt aber auch für grössere Geräte wesentliche Vorteile, indem der Messvorgang weitestgehend fehlerfrei wird und sich die aufgewendete Zeit bei einer kleineren geistigen Anstrengung verringert. Da sich gleichzeitig zusammen mit dem Messwert die lotrechte Lage der Pendelmasse kontrollieren lässt, wird eine ungenaue Einstellung bzw. Anzeigung in jedem Fall vermieden.
An der Gehäuserückwand der Neigungsmessuhr ist zweckmässig eine sich selbst zentrierende, senkrecht ausgerichtete Aufnahme für einen Messständer, eine Spannklammer, in die runde Teile eingeklemmt werden können oder für einen Spezialträger angeordnet.
Die Ausbildung als Messuhr mit einem lösbaren Halter ermöglicht einen höchst universalen Anwendungsbereich. Mit dem Neigungsmessgerät können Sinusplatten, Maschinentische, radiale Teilungen an runden Werkstücken und Zahnrädern eingestellt sowie kleine Winkelflächen, ebene oder schräge Prismaführungen, Flankenwinkel an grösseren Gewinden und dergleichen gemessen bzw. geprüft werden.
Anhand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert. Die Figur zeigt im Schnitt ein Neigungsmessgerät mit einem Ständer.
Mit zwei einseitig angeformten Nasen wird das Gehäuse 1 an dem jeweiligen Aufnahmeträger bzw.
-ständer mittels einer Rändelmutter angeschraubt.
Während einer schwenkenden Bewegung des Ständers bzw. Gehäuses hält das Pendel 2 seine senkrechte Lage nahezu ein, die sich über das Umlenkprisma 4 durch die Flüssigkeitslibelle 6 nachprüfen lässt. Zur Aufhellung des Lichtfeldes der Libelle ist über ihr ein Leitprisma 8 angeordnet. Um einen freien Durchblickausschnitt für das Umlenkprisma 4 zu bekommen, ist der Gradskalenring 7 mit segmentartigen Ausbrüchen versehen, die durch drei radiale Stege begrenzt werden. Sein äusserer Rand ist in dem Verstellring 3 zentriert. Falls hierbei gewünscht wird, den Skalenring 7 auf einen bestimmten Wert einzustellen, so muss an dem Verstellring 3 in der entsprechenden Richtung gedreht werden.
Der nach oben und unten weisende Zeiger 9 sitzt an dem Befestigungswinkel 10, der über das Leitprisma 8 gleichzeitig die Libelle 6 gegen ihre elastische untere Auflage 5 drückt. Nach unten gibt der Zeiger 9 die ganzen Grade oder Gradstufen auf dem Skalenring 7 und nach oben auf der umlaufenden Skalenscheibe 12 die Feinmesswerte an. Die beiden Skalen sind durch das Deckglas 11 nach der Aussenseite geschützt. Es ist ebenfalls in dem Verstellring 3 eingespannt und hat im Zentrum eine runde Öffnung für den hindurchragenden Einstellknopf 15, der auf das Skalenrad 13 aufgedrückt ist.
Damit sich die Reibung vermindert, läuft das Pendel 2 auf der elinseitig frei tragenden Achse 14 in zwei kleinen Kugellagern 16.
Der Antrieb der Feinwertskalenscheibe 12 erfolgt durch das an der Gehäuserückwand fest anliegende Zahnrad 18. Mit ihm lässt sich auch über den axial arretierten Gewindestift 17 die Nullage der Skalenscheibe 12 durch eine kleine Drehbewegung gegen über dem Gehäuse ein- und nachstellen. Durch das Zahnrad 18 setzt sich das kleine Zahnritzel 19, welches am Pendel in einem Steg gelagert ist, mit einer erhöhten Winkelgeschwindigkeit in Drehung, die von dem gegenseitig drehfest verbundenen Zahnrad 20 übernommen wird. Letzteres treibt wieder mit einer Übersetzung das Zahnritzel bzw. das Skalenrad 13 an, auf dem die Skalenscheibe 12 eingeklemmt ist, woraus sich ein vervielfachter Winkelweg als der ursprüngliche ergibt, der die Feinwertmarkierungen auf dieser ermöglicht.
Soll rückläufig ein bestimmter Winkelwert mittels des Einstellknopfes 15 festgehalten werden, dann drückt man durch ein Drehen der Rändelschraube 23 den Klemmschuh 25 gegen den ringförmigen Kranz 21 am Pendel. Für ein nur momentanes Andrücken ist die Rändelschraube in einem konischen Mutterstück 24 geführt, das durch die Blattfeder 22 gegen die konische Boh- rung im Gehäuse gedrückt wird.
Für eine wasser- bzw. staubdichte Ausführung lässt sich der Einstellknopf in dem Deckglas zentrieren und zur Verstellung gegen die Feinwertskalenscheibe bzw. das Skalenrad schieben, wobei er sich mittels einer angefügten Stirnverzahnung einkuppelt.
Es ist hierbei auch möglich, dass die Einstellung bzw. Nachregulierung der Lotrechten ab mittlerer Gerätegrösse selbständig mit Hilfe einer elektromagnetisch betätigten Einrichtung oder dergleichen bewirkt wird.
Eine günstige Anordnung für eine elektrische Lotregulierung erhält man damit, indem man an dem Pendel zwischen zwei isolierten Metallplättchen mit einem dünnen Silberdraht eine kleine elektrisch geladene Silberkugel aufhängt. Sobald dlie Kugel bei einer fehlerhaften Pendelstellung aus ihrer Mittellage herausschwingt, ändert sich die Kapazität in den Plättchen in einem gegenseitigen, annähernd quadratisch umgekehrten Verhältnis. Mit diesem zu verstärkenden Steuerstrom wird nun das Pendel je nach der Stromrichtung durch kleine elektromagnetische Impulse oder einen andauernden magnetischen Fluss so lange nach einer Seite bewegt, bis die Silberkugel wieder ihre Mittellage einnimmt. Zur Vermeidung einer Fehlanzeigung kann der elektrische Einpendelvorgang durch ein Lämpchen angezeigt werden.
Das Neigungsmessgerät lässt sich ausserdem an Maschinen oder Vorrichtungen mit schwenkbarer Spann- oder Messauflage befestigen oder gegebenenfalls fest einbauen.
Inclinometer
The invention concerns an inclinometer with a mechanically operating precision reading device.
The usual inclination measuring devices or angle vials for mechanical precision measurements are usually provided with a graduated glass ring on which the values can be read by means of an overlapping precision graduation and a small measuring microscope. Such a measuring device with an optical reading device, however, requires a relatively large partial ring, which makes it unwieldy for some measurements or cannot be used at all. In addition, the determination of measured values by the microscope is very impractical, especially for the workshop, and is tiring for control work in constant use due to the small, closed corner of the field of view on the eyes.
Furthermore, measuring devices are also known on which a vernier is set via a pendulous mass or maintains its vertical position and the angular value can be seen on a rotating, graduated drum. The direct reading on the vernier is very difficult or restricts a fine subdivision of the same significantly. In addition, due to bearing friction, the correctness of the displayed value is not always guaranteed.
Inclination measuring devices with a gear ratio have already been proposed which transmit their fine measurement values to a separate drum or dial. However, the transmission torque and the friction result in a certain inertial resistance which considerably exceeds small fluctuations in fine measurement values, which means that the transmission ratio should remain very low.
In terms of structure, the previous devices with a mechanical fine division were only ever suitable for their specific area of application.
The inclinometer according to the invention is characterized by a rotatably mounted pendulum mass, by means to control the position of the mass with respect to a reference plane and by adjusting means for readjusting this position.
The inclusion of a control reference plane is absolutely necessary because the leveling due to gravity is subject to a certain moment of inertia, which is caused by the sliding and rolling friction as well as the inertia.
Most of the friction that occurs on the pendulum mass bearing can be reduced with the help of small roller bearings. Since the frictional resistance tends to increase after a longer period of operation as a result of the aging of the lubricant and additional contamination, it is necessary to incorporate a liquid level or some other plumb-line measuring device that is visible from the outside. For a possible readjustment, the level can be provided with a conventional tilt adjustment.
If the level now shows a deviation from the vertical, the pendulum mass is readjusted from the outside via the adjustment element. With the setting element, however, a certain angle value can be fixed or set in advance.
When transferring the value, the measuring device is then swiveled until the dragonfly settles in again or its enclosed air bubble assumes the central position.
In its basic structure, the inclinometer advantageously consists of an inclinometer, which is similar to a length dial and can be reduced to the size of a pocket watch without any technical difficulties.
This means that direct angle measurements can also be carried out on small workpieces or surfaces, which previously could only be determined using the projection method to a limited extent. A vertical reading of the degree and fine measurement values, which are arranged one above the other, also has significant advantages for larger devices, as the measurement process is largely error-free and the time spent is reduced with less mental effort. Since the vertical position of the pendulum mass can be checked at the same time as the measured value, an imprecise setting or display is avoided in any case.
A self-centering, vertically aligned receptacle for a measuring stand, a clamp into which round parts can be clamped or for a special carrier is expediently arranged on the rear wall of the housing of the inclinometer.
The training as a dial gauge with a detachable holder enables a highly universal area of application. With the inclinometer, sine plates, machine tables, radial divisions on round workpieces and gear wheels can be set, and small angular surfaces, flat or inclined prism guides, flank angles on larger threads and the like can be measured or checked.
An exemplary embodiment of the invention is explained with the aid of the drawing. The figure shows in section an inclinometer with a stand.
With two noses molded on one side, the housing 1 is attached to the respective mounting carrier or
-Stand screwed on with a knurled nut.
During a pivoting movement of the stand or housing, the pendulum 2 almost maintains its vertical position, which can be checked via the deflecting prism 4 through the liquid level 6. A guide prism 8 is arranged above it to brighten the light field of the dragonfly. In order to get a clear cutout for the deflecting prism 4, the graduated dial ring 7 is provided with segment-like outbreaks, which are limited by three radial webs. Its outer edge is centered in the adjusting ring 3. If it is desired here to set the scale ring 7 to a certain value, the adjustment ring 3 must be turned in the corresponding direction.
The pointer 9 pointing up and down is seated on the mounting bracket 10, which simultaneously presses the level 6 against its elastic lower support 5 via the guide prism 8. Downwards, the pointer 9 indicates the whole degrees or degrees on the scale ring 7 and upwards on the rotating dial 12 the fine measurement values. The two scales are protected on the outside by the cover glass 11. It is also clamped in the adjusting ring 3 and has a round opening in the center for the adjusting knob 15 which protrudes through and which is pressed onto the scale wheel 13.
In order to reduce the friction, the pendulum 2 runs in two small ball bearings 16 on the freely supporting axle 14 on the Elin side.
The precision dial 12 is driven by the gear 18 firmly attached to the rear wall of the housing. With it, the zero position of the dial 12 can also be set and readjusted via the axially locked threaded pin 17 by a small rotary movement relative to the housing. Due to the gear 18, the small pinion 19, which is mounted on the pendulum in a web, starts rotating at an increased angular velocity, which is taken over by the mutually non-rotatably connected gear 20. The latter again drives the pinion or the scale wheel 13 on which the scale disk 12 is clamped, which results in a multiplied angular path than the original, which enables the fine value markings on this.
If, in reverse, a certain angular value is to be fixed by means of the setting knob 15, then by turning the knurled screw 23, the clamping shoe 25 is pressed against the annular rim 21 on the pendulum. For only momentary pressure, the knurled screw is guided in a conical nut piece 24 which is pressed by the leaf spring 22 against the conical bore in the housing.
For a watertight or dustproof design, the setting knob can be centered in the cover glass and pushed against the precision dial or the dial wheel for adjustment, whereby it engages by means of an attached spur toothing.
It is also possible here that the setting or readjustment of the verticals from a medium-sized device is effected independently with the aid of an electromagnetically operated device or the like.
A favorable arrangement for electrical solder regulation is obtained by hanging a small, electrically charged silver ball on the pendulum between two isolated metal plates with a thin silver wire. As soon as the ball swings out of its central position in the event of a faulty pendulum position, the capacitance in the platelets changes in a reciprocal, approximately square inverse relationship. With this control current to be amplified, the pendulum is now moved to one side, depending on the direction of the current, by small electromagnetic impulses or a continuous magnetic flux until the silver ball is again in its central position. To avoid false display, the electrical leveling process can be indicated by a lamp.
The inclinometer can also be attached to machines or devices with swiveling clamping or measuring supports or, if necessary, be permanently installed.