DD148478A3 - DEVICE FOR MEASURING SMALL TILES - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Messung kleiner Neigungen, die zeitlich schnell veraenderlich sind. Die Messung dient beispielsweise der Kontrolle und Steuerung der Lage von Arbeitswerkzeugen von stetig arbeitenden Straszenbaumaschinen, Draehngeraeten sowie der Aufzeichnung von Laengsprofilen und Querneigungen von Eisenbahngleisen. Ziel der Erfindung ist sowohl ein nahezu konstantes Uebertragungsverhaeltnis fuer alle Frequenzen der zeitlich veraenderlichen Neigung und Unterdrueckung der stoerenden Wirkung von Horizontalbeschleuigungen oberhalb einer bestimmten Fr equenz als auch Gewaehrleistung einer hohen Meszgenauigkeit auch bei sehr kleinen Neigungen. Die Aufgabe wird dadurch geloest, dasz die zur Gewinnung des Neigungssignals dienende Pendelmasse in einem mit viskoser Fluessigkeit gefuellten abgeschlossenen Ringraum angeordnet ist.The invention relates to a device for measuring small inclinations, which are temporally rapidly veraenderlich. The measurement serves, for example, to control and control the position of working tools of continuously operating road construction machines, drafters and the recording of longitudinal profiles and bank railroad tracks. The aim of the invention is both an almost constant Uebertragungsverhaeltnis for all frequencies of temporal veraenderlichen inclination and suppression of the disturbing effect of Horizontalbeschleuigungen above a certain Fr equency as well as ensuring a high Meszgenauigkeit even at very small inclinations. The object is achieved in that the pendulum mass serving to obtain the inclination signal is arranged in a closed annulus filled with viscous fluid.

Description

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Beschreibung der Erfindung Titel der Erfindung DESCRIPTION OF THE INVENTION Title of the Invention

Einrichtung zur Messung kleiner Neigungen Anwendungsgebiet der ErfindungDevice for measuring small inclinations Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Messung kleiner Neigungen, die zeitlich schnell veränderlich sind. Diese Messung dient beispielsweise der Kontrolle und Steuerung der Lage von Arbeitswerkzeugen von stetig arbeitenden Straßenbaumaschinen, Planiergeräten, Grabenbaggern und Drängeräten sov/ie der Aufzeichnung von Längsprofilen und Querneigungen von Eisenbahngleisen.The invention relates to a device for measuring small inclinations, which are rapidly changing in time. This measurement serves, for example, to control and control the position of working tools of continuously operating road construction machines, planers, trenchers and drills as well as the recording of longitudinal profiles and banks of railway tracks.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Bekannt sind eine Vielzahl von Neigungsmeßeinrichtungen auf der Basis von einfachen Pendeln und Plüssigkeitslibellen. Allen diesen Einrichtungen ist gemeinsam, daß der Frequenzbereich für die zu messende zeitlich veränderliche Neigung unterhalb der Eigenfrequenz des Pendels oder der Libelle liegen muß. Störungen durch horizontale Beschleunigungen werden im gesamten Frequenzbereich dem Neigungssignal in voller Größe übertragen. Eine Übersicht über die einschlägigen bekannten technischen Lösungen wird in der sowjetischen Veröffentlichung: Serie: Maschinen und Einrichtungen für Meliorationssysteme " Neue Winkelmeßgeräte für die AutomatisierungCharacteristic of the known technical solutions A large number of inclination measuring devices based on simple pendulums and positive levels are known. All these devices have in common that the frequency range for the measured variable-time inclination must be below the natural frequency of the pendulum or the dragonfly. Horizontal acceleration disturbances are transmitted to the full magnitude tilt signal over the entire frequency range. An overview of the relevant known technical solutions is published in the Soviet publication: Series: MELIORATION SYSTEMS "New angle gauges for automation

von Bau- und Meliorationsmaschinen " Überblicksinformation 15-76-4 Moskau 1976 gegeben. Es wurde das WP 118940 gefunden, in dem vorgeschlagen wird, daß der Störeinfluß horizontaler Beschleunigungen oberhalb eines bestimmten Frequenzbereiches durch Anv/en-Construction and Maturation Engines "Overview Information 15-76-4 Moscow 1976. WP 118940 was found, which proposes that the disturbing influence of horizontal accelerations above a certain frequency range by

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dung eines lenkergeführten Zweimassensysteras vom Neigungssignal ferngehalten v/erden kann. Der Mangel dieser Einrichtung ist jedoch, daß auch das Neigimgssignal nur in einem nach oben durch die Eigenfrequenz beschränkten Frequenzbereich übertragen werden kann, und im übertragenen Neigungsfrequenzbereich das störende Beschleunigungssignal ebenfalls voll übertragen wird.can be kept away from the tilt signal by a handlebar-guided dual mass system. The lack of this device, however, is that even the Neigimgssignal can be transmitted only in a frequency range limited upwards by the natural frequency, and in the transmitted tilt frequency range, the disturbing acceleration signal is also fully transmitted.

Es wurden weiterhin das franz. Pat. Nr. 1525230 und die BRD-OS 01 177 gefunden, in dem erfindungsgemäß vorgeschlagen wird, das Neigungssignal zwischen einem Pendel und dem Gehäuse der Einrichtung abzunehmen, wobei die Lage des Pendels durch eine schwere, ausgewuchtete Ausgleichsmasse stabil gehalten wird, die mit dem Pendel durch eine viskose Kopplung verbunden ist. Eine derartige Anordnung gewährleistet die Messung der zeitlich veränderlichen Weisung für alle Frequenzen mit einem nahezu konstanten Übertragungsverhältnis. Die störende Wirkung von Horizontalbeschleunigungen wird oberhalb der Eigenfrequenz des Pendels unterdrückt. Der Mangel dieser Einrichtungen liegt darin, daß ein erheblicher Meßfehler bei sehr kleinen Neigungen der Coulombschen Reibung in den verschiedenen notwendigen Lagern unvermeidlich ist.There were still the franz. Pat. No. 1525230 and BRD-OS 01 177 found in the invention is proposed to remove the inclination signal between a pendulum and the housing of the device, the position of the pendulum is kept stable by a heavy, balanced balancing mass, which with the Pendulum is connected by a viscous coupling. Such an arrangement ensures the measurement of the time-varying instruction for all frequencies with a nearly constant transmission ratio. The disturbing effect of horizontal accelerations is suppressed above the natural frequency of the pendulum. The deficiency of these devices is that a significant measurement error is inevitable at very small slopes of Coulomb friction in the various necessary bearings.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist eine Lösung, die den bekannten technischen Lösungen anhaftenden Mangel beseitigt und eine Einrichtung zur Messung kleiner Neigungen schafft, die sowohl alle Frequenzen der zeitlich veränderlichen Neigung ein nahezu konstantes Übertragungsverhältnis aufweist und die störende Wirkung von Horizontalbeschleunigungen oberhalb einer bestimmten Frequenz unterdrückt, als auch eine hohe Meßgenauigkeit auch bei sehr kleinen Neigungen gewährleistet.The aim of the invention is a solution which eliminates the deficiencies inherent in the known technical solutions and provides a device for measuring small inclinations, which has an almost constant transmission ratio and suppresses the disturbing effect of horizontal accelerations above a certain frequency, as well as all frequencies of the time-varying inclination also ensures a high accuracy, even with very small inclinations.

Darlegung des V/esens der ErfindungStatement of the invention

Es besteht die Aufgabe, die zur Erzielung des geforderten dynamischen Verhaltens bei den bekannten Lösungen eingesetzten Mittel, nämlich Pendel und Ausgleichsmasse, bei denen unvermeidlich Goulornbsche Reibung und damit ein Meßfehler auftritt, durch geeignete Mittel au ersetzen,It is the object of the means used to achieve the required dynamic behavior in the known solutions, namely pendulum and balancing mass, which inevitably Goulornbsche friction and thus a measurement error occurs, replace by suitable means au,

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die diese ungünstige Wirkung nicht aufweisen. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die zur Gewinnung des Dieigungssignals dienende Pendelmasse, die mit Lenkerfedern in dem Gehäuse aufgehängt ist, in einem mit viskoser Flüssigkeit gefüllten abgeschlossenen Ringraum angeordnet ist. Die Länge der Lenkerfedern verhält sich erfindungsgemäß zum mittleren Mius des Pd.ngraumes wie die Summe aus der Rückstellkraft der Lenkerfedern und der Rückstellkomponente der Schwerkraft der Pendelmasse zur Rückstellkomponente der Schwerkraft der Pendelmasse. Das Verhältnis der Massendifferenz zwischen der Pendelraasse und der von dieser verdrängten Masse der viskosen Flüssigkeit zur Masse der gesamten in dem Ringraum enthaltenen viskosen Flüssigkeit ist kleiner oder gleich 1:10.which do not have this unfavorable effect. According to the invention the object is achieved in that the serving for obtaining the Mitigungssignals pendulum mass, which is suspended by handlebar springs in the housing, is arranged in a filled with viscous liquid enclosed annular space. The length of the control springs behaves according to the invention to the middle Mius of Pd.ngraumes as the sum of the restoring force of the control springs and the return component of the gravity of the pendulum mass to the restoring component of the gravity of the pendulum mass. The ratio of the mass difference between the pendulum and the displaced mass of the viscous liquid to the mass of the total contained in the annulus viscous liquid is less than or equal to 1:10.

Die äußere Form der Pendelmasse ist so an den Ringraum angepaßt, daß zwischen diesen beiden ein mit viskoser Flüssigkeit gefüllter Spalt besteht.The outer shape of the pendulum mass is adapted to the annulus that there is a filled with viscous fluid gap between these two.

Zur Messung wird das Gehäuse starr mit dem Meßobjekt verbunden. Das Neigungssignal wird von einem bekannten berührungslosen Wegaufnehmer zwischen der Pendelmasse und dem Gehäuse aufgenommen. Goulombsche Reibung und ein dadurch bedingter Meßfehler können an keiner Stelle entstehen. Die Lage der Pendelmasse wird sowohl bei Drehbewegungen jeder Frequenz als auch bei Horizontalbewegungen oberhalb der Eigenfrequenz der Pendelmasse durch die Massenträgheit der viskosen Flüssigkeit im Raingraum weit gehend stabil gehalten.For measurement, the housing is rigidly connected to the DUT. The tilt signal is received by a known non-contact transducer between the pendulum mass and the housing. Goulombic friction and a resulting measurement error can occur at any point. The position of the pendulum mass is kept largely stable both in rotational movements of each frequency and in horizontal movements above the natural frequency of the pendulum mass by the inertia of the viscous liquid in the Raingraum.

Dabei wird mit zunehmender Frequenz infolge des Spaltes zwischen Ringraum und Pendelmasse diese Lage von der viskosen Flüssigkeit im Keingraum bestimmt, bei noch höheren Frequenzen, die oberhalb der Eigenfrequenz der Pendelraasse liegen, von der Trägheit der Pendelmasse selbst. Unterhalb der Eigenfrequenz der Pendelrnasse stellt sich eine quasistatische Gleichgewichtslage ein, die durch die Schwerkraft der Pendelmasse, vermindert um deren Auftrieb in der viskosen 'Flüssigkeit und durch die Nachgiebigkeit der Lenkerfedern bestimmt wird. Durch die angegebene Libienrionierung der Länge und der Steifigkeit der LenkexrE" sdern in Abhängigkeit von demThis position is determined by the viscous fluid in the Keingraum with increasing frequency due to the gap between the annulus and pendulum mass, at even higher frequencies that are above the natural frequency of the pendulum, the inertia of the pendulum itself. Below the natural frequency of Pendelrnasse a turns quasi-static equilibrium position, determined by the gravity of the pendulum mass, reduced by its buoyancy in the viscous fluid and by the resilience of the control springs. Due to the stated Libienrionierung the length and the rigidity of the LenkexrE "sdern depending on the

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mittleren Radius des Ringraumes wird eine von der Neigungsfrequenz unabhängige Lage des Pendels bewirkt.middle radius of the annulus is independent of the pitch frequency position of the pendulum causes.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausfülirungsbeispiel näher erläutert werden, das in der Figur dargestellt ist. Das Gehäuse 1 ist in geschlossener Bauweise ausgeführt. Es umschließt den mit viskoser Flüssigkeit gefüllten Ringraum 4. Der innerhalb des Ringraumes 4 verbleibende Teil des Gehäuses 1 ist an seiner Unterseite mit dem Ringraum 4 verbunden und ebenfalls mit viskoser Flüssigkeit gefüllt. In diesen Verbindungsstellen sind die Lenkerfedern 5 angeordnet, mit denen die Pendelmasse 2 am Gehäuse 1 aufgehängt ist. Der innerhalb des Ringraumes 4 liegende Teil des Gehäuses 1 ist durch eine Trennwand б geteilt, so daß die viskose Flüssigi keit sich nur innerhalb des Ringraumes 4 bewegen kann. Die Pendelmasse 2 hat die gleiche kreisringförmige Form wie der Ringraum 4» so daß zwischen beiden ein mit viskoser Flüssigkeit gefüllter Spalt besteht. Der berührungslose Wegaufnehmer 3 zur Erzeugung des Neigungssignals wird zweckmäßig als eine aus zwei Spulen bestehende Brückendrosselschaltung realisiert.The invention will be explained in more detail below with reference to an exemplary embodiment which is illustrated in the FIGURE. The housing 1 is designed in a closed design. It encloses the filled with viscous fluid annulus 4. The remaining within the annular space 4 part of the housing 1 is connected at its bottom to the annulus 4 and also filled with viscous liquid. In these joints, the handlebar springs 5 are arranged, with which the pendulum mass 2 is suspended on the housing 1. The lying within the annular space 4 part of the housing 1 is divided by a partition б, so that the viscous fluidity can only move within the annulus 4. The pendulum mass 2 has the same annular shape as the annular space 4 »so that there is a gap filled with viscous fluid between the two. The non-contact position transducer 3 for generating the tilt signal is expediently implemented as a two-coil bridge reactor circuit.

Die beiden Spulen des berührungslosen Wegaufnehmers 3 sind am Gehäuse 1 befestigt und rnescen die Verschiebung der Pendelmasse 2, indem sie gegenüber den unteren Enden der Lenkerfeder 5 angeordnet sind, deren Auslenkung mit der der Pendelmasse übereinstimmt.The two coils of the non-contact transducer 3 are secured to the housing 1 and rnescen the displacement of the pendulum mass 2 by being arranged opposite the lower ends of the control spring 5, whose deflection coincides with that of the pendulum mass.

Claims (3)

-s- 2 0 4 7 7 Erfindungsanspruch-s 2 0 4 7 7 Invention claim 1. Einrichtung zur Messung kleiner Neigungen, bestehend aus einer an einem Gehäuse Ί aufgehängten Pendelmasse 2. ^und einem berührungslosen Wegaufnehmer J , der zwischen dem Gehäuse ή und der PendelmasseX angeordnet ist, gekennzeichnet dadurch, daß die Pendelmasse (2) in einem vollständig mit viskoser Flüssigkeit1. A device for measuring small inclinations consisting of a suspended on a housing Ί pendulum mass 2. ^an d a non-contact displacement sensor J which ή between the housing and the PendelmasseX is arranged, characterized in that the pendulum mass (2) in a fully with viscous liquid gefüllten abgeschlossenen Ringraum (4) angeordnet ist und mit Lenkerfedorn (5) in dem Gehäuse (1) aufgehängt ist, deren Länge sich zum mittleren Radius des Ringraumes (4) verhält wie die Summe аиз der Rückstellkraft der Lenkerfedern und der Rückstellkomponente der Schwakraft der Pendelmasse (2) zur Rückstellkomponente 'der Schwerkraft der Pendelmasse (2).filled with closed annular space (4) and is suspended with handlebar pin (5) in the housing (1) whose length to the average radius of the annular space (4) behaves as the sum of the restoring force of the control springs and the return component of the Schwakraft the pendulum mass (2) to the return component 'of the gravity of the pendulum mass (2). 2. Einrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Verhältnis der Massendifferenz zwischen der Pendelmasse (2) und der von dieser verdrängten Masse der viskosen Flüssigkeit zur Masse der gesamten in dein Ringraum enthaltenen viskosen Flüssigkeit kleiner oder gleich 1:10 ist.2. Device according to item 1, characterized in that the ratio of the mass difference between the pendulum mass (2) and the displaced mass of this viscous liquid to the mass of the total contained in the annulus viscous liquid is less than or equal to 1:10. 3. Einrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die äußere Form der Pendelmasse (2) so an den Ringraum (4) angepaßt ist, daß zwischen diesen beiden ein mit viskoser Flüssigkeit gefüllter Spalt besteht.3. Device according to item 1, characterized in that the outer shape of the pendulum mass (2) is adapted to the annulus (4) that there is a filled with viscous liquid gap between these two. Hierzu 1 Seite ZeichnungenFor this 1 page drawings