FI81202C - Vinkelmaetare som grundar sig pao tyngdkraft. - Google Patents

Description

81202

PAINOVOIMAAN PERUSTUVA KULMANMITTAUSLAITE-VINKELMATARE SOM GRUNDAR SIG PA TYNGDKRAFT

Keksintö kohdistuu kulmanmittausmenetelmään ja -välineeseen , jolla voidaan mitata vectikaalitasossa esiintyviä kulmia tai 5 suuntia niin , että laite ilmaisee jonkun tunnetun suureen avulla mitattavan suunnan tai kulman vertailu- tai lähtöasemaan nähden tai että mittavälineeseen voidaan asettaa ennalta määrätty suunta tai kulma ja mittalaite ilmaisee milloin tämä asento on mittalaitteella saavutettu.

10

Ennestään tunnettuja ratkaisuja on esitetty mm. US-Patentti-julkaisussa n:o 4,320,581 , missä kulmanmittausvälineeseen on sijoitettu pyörimään pääsevä vaakasuoruutta ilmaiseva libelli (15,8) , jonka kanssa yhdessä pyörii asteikolla varustettu 15 kiekko. Näiden pyöritys tapahtuu pienen erillisen käsipyörän välityksellä. Lisäksi mittavälineeseen kuuluu rengasmainen kulma-asteikolla varustettu kiekko , joka voidaan pyörittää ja lukita tarkasti osoittamaan perusasentoa eli mittavälineen mittauskyljen vaakasuoruutta kulma-asennossa 0°. Mittaväli-20 neen mittauskyljen osoittamat kulma-arvot saadaan pyörittämällä käsipyörän avulla libellin sisältävää kiekkoa asemaan , jossa libellin tasapainoelin osoittaa vaakasuoruutta ja kulma-arvo on tällöin luettavissa asteikkokiekolta.

25 US-Patenttijulkaisussa n:o 4,6060,133 on esitetty elektroninen kulmanmittausväline, jossa on painovoimaan perustuva kellukkeella ja vastapainolla varustettu nesteellä täytetyssä kammiossa pyörimään pääsevä tasapainoelin. Painovoiman johdosta kellukekiekko hakeutuu aina tasapainoasemaan ja kellu-30 kekiekon ulkoreunan digitaalisten koodien avulla voidaan välittää kulma-arvo näyttöasemalle.

Edellä esitettyjen nykyisten ratkaisujen huonona puolena on niiden useinkin riittämätön tarkkuus. Käsipyörällä pyöritet-35 tävässä libellin sisältävässä mittalaitteessa mittauksen suorittaja joutuu tarkastamaan sekä libellin kuplan asennon , että asteikon lukeman ja niiden molempien lukemistarkkuus antaa lopputulokseen yhteisvirheen. Lisäksi em. libellillä 2 81202 varustetun mittalaitteen käyttö on hankalaa , koska mittaajan pitää päästä näkemään sekä libelli , että mitta-asteikko ja pystyä pyörittämään säätöpyörää.

5 Keksinnön mukaisella laitteella ja menetelmällä saadaan aikaan ratkaiseva parannus esitetyissä epäkohdissa. Tämän toteuttamiseksi keksinnön mukaiselle laitteelle ja menetelmälle on tunnusomaista se , mitä on esitetty patenttivaatimusten 1 ja 4 tunnusmerkkiosissa.

10

Keksinnön tärkeimpinä etuina voidaan pitää suurta lukematark-kuutta , joka voidaan valita halutuksi sopivalla moottori/ vaihde valinnalla. Mittalaitteella saavutetaan myös ongelmaton lineaarisuus koko 360° mittausalueella. Laite on yksin- 15 kertainen ja varma ja kulma-arvo voidaan digitaalimuodossa helposti siirtää tietokoneelle esim. valvontaan tai hälytykseen . Keksinnön mukaisessa menetelmässä ei ole lepokitkan vaikutusta , koska mittausanturia pyöritetään tasaisella nopeudella ja libellin tasapainoelimen ohittaessa tasapainoase- 20 man , noteerataan ohitustilanne elektronisesti ja sen perusteella ilmoitetaan kulma-arvo. Samoin mittalaitteen laskuri nollautuu jokaisella mittausanturin kierroksella nollausnokan ohittaessa nollauskohdan.

25 Seuraavassa keksintöä selitetään yksityiskohtaisesti oheisiin piirustuksiin viittaamalla.

Kuvio 1 esittää kaaviollisesti mittalaitteen kulma-anturia. Kuvio 2 esittää mittalaitteen ohjaus- ja toimintakaaviota.

30 Kuviossa 1 on esitetty profii1irunkoon (1) ruuveilla (2) kiinnitetty kulmanmittauslaite , jossa askelmoottori (3) pyörittää vaihteiston (4) avulla akselia (23) , jonka päässä sijaitsee kulmanmittausanturi . Kulmanmittausanturi käsittää nesteellä täytetyn libellin (10) , jossa on kaasukupla ja 35 jonka liikettä tarkkaillaan kondensaattori levyjen (11) ja (9a,9b) muodostamien kondensaattoriparien avulla. Kondensaat-toriparin (11,9a) ja (11,9b) kapasitanssien suuruutta vertaillaan keskenään ja jos kapasitanssit ovat saman suuruiset

II

3 81202 on libellin (10) kaasukupla silloin vaakasuoruutta osoittavassa asennossa tai ohittamassa tämän asennon. Libelli (10) on kiinnitetty liuskan (12) avulla piirilevyyn (7) , jossa sijaitsee elektronisia kuplan aseman määrityskomponentteja 5 (8) ja (13). Piirilevy (7) on kiinnitetty akseliin (23) ja tarvittava jännite piirilevylle tuodaan liukua (6,18) pitkin, sekä akselia (23) pitkin . Jännite liu'ulle (18) tuodaan kyt-kentärasiästä (5) jousiliuskaa (6) pitkin. Välikappaleen (19) avulla on kiinnitetty piirilevy (14) vaihteistoon (4). Piirikö levyllä on sijoitettuna LED-diodi (15) sekä fototransistori (17). Piirilevyyn (7) on kiinnitetty nollausnokka (16) , jonka kiertyminen LED-diodin (15) ja fototransistorin (17) väliin säädetään tapahtuvaksi yht'aikaa libellin (10) kuplan juuri ohittaessa vaakasuoruutta osoittavan keskiasennon , kun ^5 mittausanturi pyörii akselin (23) ympäri.

Kun anturin nollaus on tapahtunut täten , että libellin (10) kupla ohittaa vaakasuoruutta osoittavan tasapainoaseman juuri silloin , kun nollausnokan (16) etureuna osuu fototransisto-2o rin (17) eteen ja aiheuttaa fototransistorilta pulssin ohjauslaitteille kaapelin (21) ja liittimien (22) välityksellä, on askelmoottorin (3) pulssilaskuri myös nollautunut. Kun libellin (10) vaakasuoruus on säädetty mittalaitteen rungon kanssa samaksi , näyttää mittalaitteen rungon peruskylki A 25 vaakasuoruutta pulssilaskurin arvon 0 johdosta.

Kun mittalaitetta käännetään johonkin mitattavaan kulma-asentoon , ei libellin kaasukupla ohitakaan tasapainoasemaansa enää samalla hetkellä laskurin nollauksen kanssa, vaan mitta-30 anturia pitää pyörittää tietyn kulma-arvon verran , kunnes libellin (10) kupla ohittaa tasapainoasemansa . Mitta-anturin pyörittämiseen tarvittava kulma on juuri mitattavan kulman suuruinen. Laskuri laskee mitta-anturin pyörittämiseen käytetyt pulssimäärät nollaushetkestä kuplan tasapainoaseman ohit-35 tamiseen asti ja jos vaihteisto (4) on siten valittu , että yksi libellin kierros vastaa 360 askelmoottorin askelta , on pulssien määrä suoraan kulman arvo asteina. Jos askelmoottori käyttää 36 000 askelta yhtä libellin kierrosta kohti saadaan 4 81202 lukema kahden desimaalin tarkkuudella.

Kuviossa 2 on esitetty kulmanmittauslaitteen ohjauskaavio , missä oskillaattori (24) antaa pulsseja askelmoottorin (3) 5 ohjaimelle (25), moottori (3) pyörittää vaihteiston (4) avulla jatkuvasti mittausanturia . Mittalaitteen rungon (1) muodostama kulma tai suunta on sama kulma, minkä verran mittaus-anturia on pyöritettävä nollaushetkestä siihen hetkeen , kunnes kupla libellissä (10) ohittaa tasapainoaseman. Laskuri 10 laskee tähän käytetyt pulssit . Virtalähteen , laskurin ja elektronisen näytön ohjauksen sisältävä laite (27) ilmaisee pulssien lukumäärän avulla näytöllä (28) kulman suuruuden. Johtimet (29) ja (30) ovat jännitteen syöttölinjoja , ja osa (26) sisältää laitteet , joilla annetaan impulssi laskurin 15 nollaamiseksi.

Lisäksi mittalaitteella voidaan mitata menetelmällä , missä näytölle (28) asetellaan ertyisillä säätimillä haluttu kulma-arvo. Tämän jälkeen mittalaite voidaan asettaa mittaamaan 20 aseteltua kulmaa ja kun se saavutetaan ilmoittaa mittalaite ääni- tai valomerkein sanotun kulma-asennon. Edelleen , jos esiintyy toistuvasti saman kulma-arvon mittaamista , voidaan menetellä seuraavasti: Kun kulma-arvoa ensimmäisen kerran mitataan ja se saadaan näkyviin näytölle (28) , tämä arvo luki-25 taan näytölle erityisellä lukituskytkimellä , jonka jälkeen sama kulma-arvo voidaan mitata toistuvasti uudelleen ja mittalaite ilmaisee kulma-asennon toteutumisen valo- tai ääni-merkein.

30 Keksintö ei ole rajoittunut selityksessä ja piirustuksissa esitettyyn suoritusmuotoon , vaan sitä voidaan muunnella oheisten patenttivaatimusten puitteissa. Mittauslaitteen pyö-ritysmoottorina voidaan käyttää mm. vakionopeutta pyörivää sähkömoottoria ja mitattava kulman arvo voidaan johtaa siitä 35 ajasta , minkä moottori käyttää mittausanturin pyörittämiseen nollaushetkestä siihen hetkeen , kun libellin kupla ohittaa tasapainoaseman.

li

Claims (8)

1. Menetelmä painovoiman avulla tapahtuvan kulman tai suunnan mittaamiseksi, missä mittalaite käsittää rungon (1), siihen kiinnitetyn pyöritettävän mitta-anturin, jossa on tasapainoelimellä, kuten kaasukuplalla varustettu libelli (10) ja että libellin vaakasuoruutta osoittava tasapainoasema säädetään osoittamaan mittalaitteen rungon (1) valittua perussuuntaa tunnettu siitä , että kaikki muut mittalaitteen rungon (1) oleellisesti pystytasossa olevat kulma-asennot mitataan pyörittämällä moottorin (3) avulla libellillä (10) varustettua mittausanturia vakionopeudella akselin (23) ympäri , jolloin joka kierroksella libellin saavuttaessa hetkellisesti vaakasuoruutta osoittavan tasapainoaseman , mittausanturin pyörittämiseen tarvittu moottorille (3) annettu pyörimisliikkeen määrä sanotusta perussuunnasta lähtien mitataan ja muunnetaan kulman tai suunnan ilmaisevaksi lukuarvok-s i .

2. Menetelmä painovoiman avulla tapahtuvan kulman tai suunnan mittaamiseksi, missä mittalaite käsittää rungon (1), siihen kiinnitetyn pyöritettävän mitta-anturin, jossa on tasapainoelimellä, kuten kaasukuplalla varustettu libelli (10) ja että libellin vaakasuoruutta osoittava tasapainoasema säädetään osoittamaan mittalaitteen rungon (1) valittua perussuuntaa tunnettu siitä , että ohjausyksikön (27) avulla annettu valitusta perussuunnasta poikkeava suunnan tai kulman lukuarvo talletetaan mittalaitteeseen ja mittalaite muuttaa sen vakionopeudella mittausanturia pyörittävän moottorin (3) pyörimisliikemääräksi , joka vastaa mittausanturin pyörähdystä rungon perussuunnasta annetun suuntaeron tai kulman verran ja mittalaite ilmaisee valo- tai äänimerkein, milloin runko on olennaisesti pystytasossa kääntyneenä sanotun kulman verran perussuuntaan nähden.

3. Patenttivaatimuksen 1. ja 2. mukainen menetelmä tunnettu siitä , että libellin (10) vaakasuoruutta osoittava kaasukuplan tasapainoasento antaa kondensaattoreille (11 6 81202 ja 9a) ja (11 ja 9b) oleellisesti samansuuruisen kapasitans-siarvon.

4. Laite patenttivaatimusten 1. ja 2. mukaisen menetelmän toteuttamiseksi tunnettu siitä , että se käsittää pyöritettävälle akselille (23) kiinnitetyn libellin (10) , jonka yhteyteen on sovitettu elimet (11) , (9a) ja (9b) libellin vaakasuoruutta osoittavan tasapainoelimen tarkkailemiseksi, sekä sanotun akselin mukana pyörivän levymäisen elimen (7) , johon on sovitettu ainakin yksi laitteisto (6,18) jännitteen syöttämiseksi sanotulle elimelle ja siihen sovitetuille sähköisille komponenteille (8,13) ja että laite käsittää sähköisesti tai mekaanisesti toimivan tunnistinosan (26) , joka voidaan säätää niin , että levymäisessä elimessä (7) olevan osan (16) saapuminen tunnistinosaan (26) tapahtuu samanaikaisesti kun libellissä oleva kaasukupla ohittaa vaakasuoran tasapainoaseman sekä mittalaitteen rungon (1) pe-ruskylki on vaakasuorassa , jolloin ohjauslaitteessa (27) oleva laskuri nollautuu ja että laite käsittää vaihteiston (4) sekä sähkömoottorin (3) akselin (23) pyörittämiseksi ja ohjauslaitteet (25) moottorin (3) ohjaamiseksi ja muunto-laitteet ohjauslaitteessa (27) moottorin (3) pyörimismäärän muuntamiseksi kulma-arvoksi ja näyttölaitteet (28) kulma-arvon ilmaisemiseksi.

5. Patenttivaatimuksen 4. mukainen laite tunnettu siitä , että sähkömoottori (3) on askelmoottori.

5 81202

6. Patenttivaatimuksen 4. tai 5. mukainen laite tunnet-t u siitä , että libelli (10) on sijoitettu kondensaattori-levyjen (11,9a,9b) muodostamaan sähköiseen kenttään.

7. Patenttivaatimusten 4.-6. mukainen laite tunnettu • · siitä , että tunnistinosan (26) muodostavat valoa lähettävä elin (15), joka on LED-diodi ja valoa vastaanottava elin (17), joka on fototransistori. li 7 81202

8. Patenttivaatimusten 4.- 7. mukainen laite tunnettu siitä, että se käsittää valo- ja/tai äänimerkinantolaitteet, jotka ilmaisevat mittalaitteen rungon (1) peruskyljen suunnan tai peruskyljen ja jonkun lähtösuunnan välisen kulma-arvon olevan halutun suuruisen. 8 81202