DE3738954C2 - Laserstrahl - Nivelliergerät - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Laserstrahl-Nivelliergerät mit Mitteln zur Erzeugung eines Laserstrahles und mit drehbaren Reflexionsmitteln, mit welchen der senkrecht ankommende Laserstrahl in die Waagerechte umlenkbar und in einer waagerechten Ebene verschwenkbar ist, wobei Mittel zur selbsttätigen Horizontierung der Laserebene vorhanden sind und diese Laserebene in zwei Achsen neigbar ist.

Laserstrahl-Nivelliergeräte der oben genannten Art dienen dazu, eine waagerechte Ebene, bzw. eine in mindestens einer Richtung um einen gewünschten Prozentsatz geneigte Ebene festzulegen. Dabei wird der meistens unsichtbare aus dem Gerät austretende Laserstrahl durch einen Drehkopf in eine waagerechte Rotation versetzt. Der rotierende Laserstrahl kann dann an beliebiger Stelle rund um das Nivelliergerät von einem Empfänger empfangen und sichtbar gemacht werden. Ein solches Laserstrahl-Nivelliergerät ermöglicht es, eine Vielzahl verschiedenartiger Mess- und Kontrollarbeiten durch­ zuführen. Die hier angesprochene Geräteart, bei der die Laserebene in zwei Achsen neigbar ist, findet vor allem im Tiefbau sowie beispielsweise bei der Nivellierung von großen landwirtschaftlichen Flächen Verwendung. Da sich die vom Laser ausgesendete Bezugsebene in zwei Achsen, d. h. in einem Quer- und in einem Längsgefälle, nach Wunsch neigen läßt, kann eine Bodenfläche, sei es nun für einen Parkplatz, ein Fußballfeld oder ein landwirtschaftliches Feld, beispiels­ weise um die Drainage sicherzustellen, in eine vorbestimmte Quer- und Längsneigung gebracht werden. Hierbei kann entwe­ der mit Hilfe des an einer Meßlatte befestigten Laserstrahl- Empfängers Kontrollarbeit geleistet werden oder noch besser, mittels einem direkt an der Planiermaschine angebrachten Empfänger, die Planierarbeit gesteuert werden.

Bei bisherigen neigbaren Laserstrahl-Nivelliergeräten erfolgt das Neigen der Laser-Bezugsebene meist mittels einem Zwischenstück zwischen Stativ und Gerät. Dabei wird das ganze Gerät geneigt, wobei die Neigung nur in einer Richtung erfol­ gen kann. Um nun auch die Querneigung messen zu können, wird das Gerät auf dem Zwischenstück um 90° gedreht. Bei dieser Drehung führt das Gerät eine pendelartige Bewegung durch, wobei die tiefste Stelle der Pendelbewegung in der Mitte, d. h. bei 45° liegt. Soll aber die Querneigung um einen ande­ ren Wert als die Längsneigung erfolgen, muß am Gerät eine dritte, der tiefsten Stelle der besagten Pendelbewegung ent­ sprechende Neigung eingestellt werden. Je nach den beiden gewünschten Quer- bzw. Längsneigungswerten wird sich dieser dritte Wert nicht mehr in der Mitte des 90°-Winkels, sondern entweder näher beim einen oder beim anderen Ende befinden. Um die jeweils gewünschte Quer- und Längsneigung zu erzielen, muß anhand einer Tabelle errechnet werden in welcher Winkelstellung welcher dritte Hilfs-Neigungswert eingestellt werden muß. Dies ist natürlich etwas umständlich.

Die Erfindung bezweckt ein Laserstrahl-Nivelliergerät zu schaffen, bei dem problemlos eine Quer- und eine Längsneigung eingestellt werden kann und wobei beim Verstellen der einen Neigung die andere unbeeinflußt bleibt.

Das erfindungsgemäße Laserstrahl-Nivelliergerät entspricht dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1.

Nachfolgend wird anhand von vier Zeichnungsfiguren ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Laserstrahl- Nivelliergerätes beschrieben.

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch das Gerät,

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt nach der Linie I-I in Fig. 1,

Fig. 3 zeigt schematisch einen teilweisen Längsschnitt durch das Gelenk,

Fig. 4 zeigt schematisch einen teilweisen Querschnitt durch das Gelenk.

In einem zylinderförmigen Gehäuse 1 sind die wesentlichen Funktionsbestandteile untergebracht. Im unteren Gehäuseteil 2 befinden sich elektrische Batterien als Stromversorgung für das Gerät. Im Deckel 4 des oberen Gehäuseteils 3 führt ein Rohrstück 6 vertikal durch ein mittig angeordnetes Loch. Dieses Rohrstück 6, d. h. die Laser-Rotationsachse, ist im Deckel 4 kardanisch aufgehängt, so daß das Rohrstück 6 mit seinem Ende kreuzweise schwenkbar ist. Die Laserlicht erzeu­ gende Lichtquelle ist im unteren Teil des Rohrstücks 6 unter­ gebracht. Unterhalb des Endes vom Rohrstück 6 befindet sich eine indirekt an dieser befestigte horizontale Meßplatte 7.

Auf dieser Meßplatte 7 sind zwei rechtwinklig voneinander weisende Achsen 8 und 9 angeordnet. Im Schnittpunkt dieser beiden Achsen ist ein Gelenk 10 vorhanden, das im wesentli­ chen aus einem horizontal und um die erste Achse 8 angeord­ neten rohrstückförmigen Mantel 15 besteht. Dieser Mantel 15 ist mindestens oben offen und in ihm ist ein um die zweite Achse 9 drehbares Mittelstück 16 gelagert. Dabei ist der Mantel 15 an der selbsthorizontierenden Meßplatte 7 gelagert und das Mittelstück 16 mit der Laser-Rotationsachse bzw. mit dem Rohrstück 6 verbunden. Die Achse 9 ist am Mantel 15 mittels zweier Flansch-Kugellager kugelgelagert.

An den dem Gelenk 10 entgegengesetzten Enden 12 der beiden Achsen 8 und 9 sind Mittel vorhanden, um die Neigung dieser Achsen im Verhältnis zur Ebene der Meßplatte 7 zu verändern. Diese Mittel bestehen zweckmäßig aus je einer an der Meßplatte 7 gelagerten Gewindestange 13, an der das Achsende 12 vertikal verfahrbar ist. Die beiden Achsen 8 und 9 sind in ihrem jeweiligen Achs-Endstück 12 frei drehbar und in Längs­ richtung verschiebbar gehalten.

Zum richtigen Funktionieren, sollte die Schwenkachse des Gelenk-Mantels 15 gleich sein der Schwenkachse des äußeren beweglichen Kardanringes 5 der kardanischen Aufhängung der Laser-Rotationsachse, bzw. des Rohrstücks 6.

Das Mittelstück 16 des Gelenks 10 ist mittels eines Zapfens 14 und dem Zwischenteil 11 mit dem Rohrstück 6 verbunden, wobei der Zapfen 14 in dem Gelenk-Mittelstück 16 kugel­ gelagert und dadurch das Gelenk-Mittelstück 16 beschränkt um den Zapfen 14 drehbar ist, indem die Löcher 20 im Gelenk- Mittelstück 16, durch welches die zweite Achse 9 durch das Gelenk-Mittelstück 16 und den Zapfen 14 hindurchgeführt ist, in ihrem Durchmesser größer sind, als der Durchmesser der Achse 9 und somit die am Gelenk-Mittelstück 16 befestigte erste Achse 8 gegenüber der zweiten Achse 9 beschränkt schwenkbar ist und dadurch die beim Verstellen der Neigung dieser beiden Achsen 8, 9 auftretende Verschiebung der Lage der beiden Achsen 8, 9 zueinander abgefangen wird. Der Mantel 15 des Gelenks 10 ist kugelgelagert und an senkrechten Schenkeln 17 an der Meßplatte 7 befestigt.

An der Meßplatte 7 sind zwei Wasserwaage-Libellen 18 und 19 im rechten Winkel zueinander angebracht. Diese Libellen sind mit einer den elektrischen Strom leitenden Flüssigkeit ge­ füllt. In jeder Libelle 18 und 19 befinden sich elektrische Kontaktstellen zu Bedienung von zwei Stromkreisen. Der Strom der zwei Stromkreise jeder Libelle läßt je Libelle einen Elektromotor 20 bzw. 21 vor und rückwärts laufen. Diese beiden Elektromotoren 20 und 21 sind auf der Unterseite des Deckels 4 vom oberen Gehäuseteil 3 befestigt. Die Elektro­ motoren 20 und 21 weisen je eine exzentrische Welle auf, welche Wellen mit der Umfangfläche des Rohrstücks 6 in Berührung kommen.

Die Meßplatte 7 soll immer horizontal liegen. Weicht die Meßplatte 7 von der Horizontalen ab, dann sorgt der elektri­ sche Strom über die beiden Libellen 18 und 19 und über die Elektromotoren 20 und 21 dafür, daß die Meßplatte 7 wieder in die Horizontale zurückgebracht wird.

Im oberen Ende des Rohrstücks 6 ist ein weiteres Rohrstück drehbar gelagert, welches an seinem freien Ende einen Kopf 22 mit einem Fenster 23 für den Austritt des Laserstrahles trägt. Im Kopf 22 befindet sich ein Pentagonprisma, um den von unten nach oben vertikal ankommenden Laserstrahl in die Horizontale umzulenken. Das weitere Rohrstück mitsamt dem Kopf 22 ist mittels einem dritten Elektromotor 24 über ein endloses Gummiband in ständige Umdrehung versetzbar. Mit einem Empfänger wird der unsichtbar aus dem Fenster 23 in horizontaler Richtung austretende Laserstrahl sichtbar gemacht.

Um die Laserebene zu neigen, werden die beiden Gewinde­ stangen 13 unabhängig voneinander gedreht, wobei sich die Achsen 8 und 9 um das der Drehung entsprechende Maß mit ihren Enden 12 nach unten oder oben bewegen. Die Drehung der Gewindestangen 13 kann dabei mittels je eines hier nicht dargestellten Elektromotors erfolgen, der über eine Tastatur am Gehäuse 1 angesteuert wird. Es kann nun für jede der beiden Achsen 8 und 9 separat der gewünschte Neigungswert, meist zwischen 0 und 10%, eingegeben werden. Die Neigung der Achsen 8 und 9 überträgt sich auch auf die Meßplatte 7. Die Meßplatte 7 wird aber, durch die vorgehend beschriebene selbsttätige Horizontierung, immer in der Waagerechten ge­ halten. Die gewünschte Neigung wird also schlußendlich über die Laser-Rotationsachse 6 auf die vom rotierenden Laser aus­ gesendete Bezugsebene übertragen. An dieser, beispielsweise in ein Längsgefälle von 5% und in ein Quergefälle von 3% ausgerichteten Laserebene, kann nun Bezug genommen werden und die zu bearbeitende oder zu kontrollierende Bodenfläche daran verglichen werden.

Die beschriebene Gelenk-Konstruktion gewährleistet, daß beim verstellen der einen Neigungsachse, die andere Neigungs­ achse in ihrer Neigung und Richtung unbeeinflußt und stabil bleibt. Da die einzelnen Bauteile immer kraftschlüssig mit­ einander verbunden sind, können Erschütterungen beim Trans­ port des Gerätes weder zur Veränderung der eingegebenen Werte noch zur Beschädigung oder Abnützung der Bauteile führen. Da das Gelenk 10 seitlich neben der Laser-Rotationsachse an­ geordnet ist, ist die Laserlichtquelle leicht zugänglich und kann problemlos ausgewechselt werden.

Claims (7)

1. Laserstrahl-Nivelliergerät mit Mitteln zur Erzeugung eines Laserstrahles und mit drehbaren Reflexionsmitteln, mit welchen der senkrecht ankommende Laserstrahl in die Waagerechte umlenkbar und in einer waagerechten Ebene verschwenkbar ist, wobei Mittel zur selbsttätigen Horizontierung der Laserebene vorhanden sind und diese Laserebene in zwei Achsen neigbar ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zur Neigung der Laserebene in zwei recht­ winklig voneinander weisende Achsen (8, 9), im Schnitt­ punkt dieser beiden Achsen ein Gelenk (10) vorhanden ist, das im wesentlichen aus einem horizontal und um die erste Achse (8) angeordneten Mantel (15) besteht, welcher min­ destens oben offen ist und in dem ein um die zweite Achse (9) drehbares Mittelstück (16) gelagert ist, wobei der Mantel (15) entweder an der selbsthorizontierenden Meßplatte (7) oder an der Laser-Rotationsachse (6) ge­ lagert ist und umgekehrt das Mittelstück (16) entweder mit der Laser-Rotationsachse (6) oder mit der selbst­ horizontierenden Meßplatte (7) verbunden ist.

2. Laserstrahl-Nivelliergerät nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Gelenk-Mittelstück (16) mittels einem Zapfen (14) und einem Zwischenteil (11) mit der Laser-Rotationsachse (6) verbunden ist, wobei der Zapfen (14) in dem Gelenk-Mittelstück (16) kugelgelagert und dadurch das Gelenk-Mittelstück (16) beschränkt um den Zapfen (14) drehbar ist, indem die Löcher (20) im Gelenk- Mittelstück (16), durch welches die zweite Achse (9) durch das Gelenk-Mittelstück (16) und den Zapfen (14) hindurchgeführt ist, in ihrem Durchmesser größer sind, als der Durchmesser der Achse (9) und somit die am Gelenk-Mittelstück (16) befestigte erste Achse (8) gegen­ über der zweiten Achse (9) beschränkt schwenkbar ist und dadurch die beim Verstellen der Neigung dieser beiden Achsen (8, 9) auftretende Verschiebung der Lage der beiden Achsen (8, 9) zueinander abgefangen wird.

3. Laserstrahl-Nivelliergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den, dem Gelenk (10) entgegen­ gesetzten Enden der beiden Achsen (8, 9), Mittel vor­ handen sind, um die Neigung dieser Achsen im Verhältnis zur Ebene der Meßplatte (7) zu verändern.

4. Laserstrahl-Nivelliergerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel aus je einer an der Meßplatte (7) gelagerten Gewindestange (13) bestehen, an der das Achsenende (12) vertikal verfahrbar gelagert ist.

5. Laserstrahl-Nivelliergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Laser-Rotationsachse (6) kardanisch am Geräte-Gehäuse aufgehängt ist.

6. Laserstrahl-Nivelliergerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkachse des Gelenk-Mantels (15) gleich ist, der Schwenkachse des äußeren beweglichen Kardanringes.

7. Laserstrahl-Nivelliergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gelenk-Mantel (15) kugelgelagert an senkrechten Schenkeln (17) an der Meßplatte (7) befestigt ist.