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Vermessungsinstrument mit iforizontiersockel
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Vermessungsinstrumente, insbesondere solche mit Ferarohr, werden
im allgemeinen auf dem Kopf (1) eines Stativs auf stellt undmüssen zum Gebrauch
vorher mehr oder weniger genau horizontiert werden. D. h. ihre vertikal angeordnete
Drehachse, die sog. Stehachse, und die Lotrechte zur Fernrohrachse oder Fernrohrkippachse
müssen durch geeignete jiilfsmittel in die Vertikale gebracht werden.
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iiierzu dienen vorzugsweise Dreifüße, die den Unterbau des Vermessungsixistruments
bilden. Sie bestehen aus einer Platte, in die drei verstellbare Fußschrauben eingesetzt
sind, wobei letztere meist mit einer Aufsetzplatte verbunden sind. Zur Bedienung
müssen die drei Schrauben solange verstellt werden, bis eine Dosenlibelle oder/und
Röhrenlibelle unabhängig von der Orientierung des Instrumenten-Oberteils genau einspielt.
Der Dreifuß ist wegen der Anzahl seiner Einzelteile und der hohen Anforderungen,
die an Spielfreiheit und Genauigkeit der Fußschrauben gestellt werden, ein relativ
kompliziertes, in der Herstellung teures Gebilde, das eine feinfühlige, sorgfältige
Bedienung erfordert. Zu erwähnen ist, daß in Amerika auch Vierfüße verwendet werden
die allerdings in Bauweise und Bedienung komplizierter sind.
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Um den Vorgang der Horizontierung zu vereinfachen und zu Deschleunigen,
sind bisher verschiedene Lösungen gefunden worden.
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Schon im vergangenen Jahrhundert gab es anstelle des Dreiful3es eine
röhrenförmige Anordnung an der Unterseite des Instruments, DCI er ein Zapfen innerhalb
der Röhre an einem Kugelgelenk derart befestigt ist, daß die Röhre und damit das
ganze Instrument in einem gewissen 3ereich nach allen Richtungen gekippt werden
kann.
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Zur Bedienung dienten zwei rechtwinklig zueinander liegende Stellschrauben
mit Gegenfedern.
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Auch bei neueren Lösungen wird auf den Dreifuß verzichtet. In der
Regel wird die Funktion der Ilorizontierung in den Stativkopf
verlagert.
Als Beispiel seien die im Buch "Vermessungskunde" von Kalter Großmann, Band I, Auflage
1976, Seiten 110 und 111, beschriebene lIorizontierstative von Kern und von Ertel
erwähnt. Bei ersterem weist das Stativ eine sphärische Aufsetzfläche auf, auf die
das Instrument. mit einer ringförmigen Unterseite gestellt und auf der es seitlich
verschoben werden kann. Die Verschiebung verursacht eine Kippbewegung, mit deren
Hilfe man die Horizontierung bewerkstelligen kann.
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Das Ertel-Horizontierstativ besitzt einen ebenen Stativteller, der
in einen Kugelgelenk gelagert ist und zum Zweck der Instrumenten-Horizontierung
in die Waagerechte gekippt werden kann.
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ibiese und ähnliche bekanntgewordenen Konstruktionen haben den Nachteil,
daß sie Spezialstative erforderlicn machen. oerap dies wird von der Praxis abgelehnt.
Die meisten normalen Stativ-Elemente sind nämlich in Funktion und Ausführung bei
fast allen Fabrikaten sehr ähnlich, und der Benützer will aus Gründen der einfachen
Verwaltung und Lagerung sowie der Pushilfe bei Ausfällen die Möglichkeit haben,
Instrumente und Stative beliebig zu kombinieren. Es kommt hinzu, d wesentlichte
Stativdaten von der Norm DIN 18720 berührt werden, die u. a. eine ebene Aufsetzfläche
beinhaltet.
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Die vorliegende Erfindung geht von den oben beschriebenen Bedingungen
und dem Stand der Technik aus und versucht, einerseits die Nachteile des aufwendigen
und in der Handhabung komplizierten Dreifußes, andererseits aber auch diejenigen
eines Spezial-Stativs zu vermeiden.
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Ein Aus fiihrungsbeispiel der Erfindung ist in den Abbildungen 1
und 2 vereinfacht dargestellt. Es handelt sich hierbei um ein liivellierinstrument
mit Horizontiersockel. In Abbildung 1 sind die maßgebenden erfindungsgemäßen Bauteile
im Schnitt dargestellt, während in der Abbildung 2 zur Verdeutlichung der Funktion
das gleiche Instrument mit geneigtem Oberteil abgebilcet ist, teilweise in Schnittdarstellung.
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Die Erfindung stellt ein Vermessungsinstrument mit Horizontiersockel
dar, wobei letzterer anstelle eines Dreifußes den Unterbau des Vermessungsinstruments
bildet und auf einem normgemäß
ausgeführten, ebenen Stativkopf
(1) aufgesetzt und befestigt werden kann. Es ist dadurch gekennzeichnet, daß eine
auf der Unterseite ebene Aufsetzplatte (2) auf ihrer Oberseite eine ringförmige
sphärische Fläche (3) aufweist, auf der eine mit dem Instrumentenoberteil fest verbundene
Kugelkalotte (4) aufliegt, deren Auflagefläche und mit dieser zusammen eine Wandung
bildende Fläche (5) sphärisch ausgeführt sind und den gleichen Krümmungsmittelpunkt
aufweisen wie die Oberseite (3) der Aufsetzplatte (2), und daß diese beiden Slemente
durch eine zentral und mit Radial- sowie Achsialspil angeordnete etwa spulenförmige
Baugruppe (6) unter Einschaltung der Kraft von Federn (7) zusammengehalten werden,
wobei die Baugruppe (6) an ihrer Unterseite ein Innengewinde für die Stativbefestigungsschraube
(8) trägt und durcn eine in einer Nut der Aufsetzplatte (2) geführten Nase (9) gegen
Verdrehen gesicnert ist.
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Bei dem als Beispiel für die Anwendung der Erfindung abgebildeten
Nivellierinstrument sind die bekannten, für die Erfineung nicht maßgebenden Bauelemente
nur angedeutet. Es sind dies ein horizontal gelagertes Fernrohr (10), das mit Hilfe
einer Rönrenlibelle (11) genau horizontiert werden kann. Eine mögliche zusätzliche
Feinhorizontiervorrichtung ist in der Zeichnung vernachlässigt. Die Vorhorizontierung
wird nach einer Dosenlibelle (12) vorgenommen. Zur Vorhorizontierung und, bis zu
einem gewissen Grade, auch zur Feinhorizontierung dient der erfindungsgemäß ausgeführte
Horizontiersockel, der nachfolgend in Aufbau und Funktion näher bescnrieben ist.
Er bildet den Instrumentenunterbau.
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Der Horizontiersockel kann nicht nur, wie im Beispiel, mit einem
Nivellieroberteil, sondern auch mit einem Theodolitoberteil oder dem eines anderen
Vermessungsinstruments, etwa einer Bussole, kombiniert werden. Jedes in dieser Weise
erfindungsgemß aufgebaute Vermessungsinstrument weist die gleichen bautechnischen
und bedienungstechnischen Vorteile auf.
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Der Unterbau des Vermesslmgsinstruments baut sich auf einer Aufsetzplatte
(2) auf, die auf ihrer Unterseite eine ebene Aufsetzfläche hat. Sie kann je nach
Ausbildung des Stativs auf dem
Stativteller seitlich verschoben
werden. Die Aufsetzplatte weist an ihrer Oberseite eine ringförmige sphärische Fläche
(3) auf. Auf dieser liegt ein Bauteil (4)auf, das in seinem entscheidenden Element
eine Kugelkalotte bildet. Es st über eine Montageplatte (13) mit dem Instrumenten-Oberteil
fest verbunden, irn dargestellten Beispiel durcn Schrauben (14).
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Die (untere) Auflagefläche der Kugelkalotte ist spnäriscn, und zwar
mit dem gleichen Radius und Mittelpunkt wie die ringförmige sphärische Fläche (3)
der Aufsetzplatte (2). Sie bildet zusammen mit einer darüber liegenden sphärischen
Flache (5) eine Wandung. In ihrem Zentrum ist eine so große Bohrung vorhanden, daß
die Kugelkalotte auf der Aufsetzplatte verschoben werden kann. Hierbei kippt das
gesamte Instrument über dem gemeinsamen Zentrum der drei sphärischen Flächen, wie
in der AD-bildung 2 verdeutlicht. Dort ist der Kippwinkel mit α angege-Den.
Die Kugelkalotte (4) ist dabei seitlich bis dicht ar die spulenförmige Baugruppe
C6) herangeschoben. Der Verschieze- und damit Kippbereich ist durch den Durchmesser
der Bohrung und den Außendurcnmesser des zylindrischen Teils der Baugruppe (6) begrenzt.
Die Auflagefläche der Kugelkalotte (4) und die mit dieser zusammen eine Wandung
bildende Fläche (5) sind, um den Bewegungsablauf zu ermöglichen, als kugelige Fläche
ausgesiidet, und zwar mit demselben Mittelpunkt wie die Oberseite der Aufsetzplatte.
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Die Aufsetzplatte (2) und die mit dem Oberteil verbundene Kugelkalotte
(4) erden erfindungsgemäß durcn eine Baugruppe (6) zusammengehalten. Dadurch sind
die zur Horizontierung diener.-den bauelemente unverlierbar und doch beweglich aneinander
ekoppelt. Das zusammenhaltende Element, das in der praKtiscnen Ausführung aus mindestens
zwei Teilen zusammengesetzt sein wird, hat etwa spulenförmige Gestalt; sein oberer,
pilzförmiger Flansch greift an der oberen sphärischen Fläche (5) der Kugelkalotte
(4) an, während der untere, zylindrisch-ringförmige Flansch die Aufsetzplatte (')
hält. Die Baugruppe (6) dient erfindungsgemäß gleichzeitig als Kraftübertragungselement
bei der 3efestigung des Vermessungsinstruments auf dem Stativkopf (1). Hierzu, wie
auch zur Berücksichtigung von Fertigungstoleranzen muß es Achsialspiel haben. Ebenso
ist erfindungsgemäß Radialspiel vorgesehen, und zwar insbesondere zwischen, der
Bohrung der KsuJelkalotte
(4) und der Baugruppe (6). Damit die
Teile trotz dem der Horizontierfunktion dienendem Spiel nicht völlig frei beweglich
sind und klappern können, ist zwischen te: drei beschriebenen Elementen ein zusammenhaltender
Federdruck vorgesehen. Dieser ist durch mehrere, d. h. mindestens zwei, vorzugsweise
drei Druckfedern (7) bewerkstelligt, wie im azgebildeten Ausführungsbeispiel. Ans-tatt
dessen können aucn aridere federnde Elemente, wie etwa eine ringförmige wellenförmige
Feder oder ein Ring aus elastischem tXlaterialX verwendet werden. Weiter sieht die
Erfindung vor, das Zusammenhaltende Bauelement (6) beim Anziehen der Stativbefestigungsschraube
(8) gegen Verdrehen zu sichern, und zwar durch eine Nase (9), die in einer Nut der
Aufsetzplatte (2) geführt ist.
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Im dagestellten Beispiel ist die Nase als eingepresster znlindrischer
Stift (9) ausgeführt. Beim Anschrauben des Instru-rnents wird der Benützer üblicherweise
den Sockel, d. h. die Aufsetzplatte (2), die er in vielen Fällen vorher zum Zwecke
der Zentrierung des Instruments über einem Fußpunkt seitlich verscicben nat, mit
der Hand festnalten.
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Beim Anziehen der Stativbefestigungsschraube (8) ist nach der vorliegenden
Erfindung eine Doppelfunktion erreicht, nämlich die Anpressung der Kugelkalotte
(4) an die Aufsetzplatte (2) und darnit die Fixierung der Horizontierstellung einerseits
und die Anpressung der Aufsetzplatte (2) auf den Stativkopf (1) w1d damit die grundsätzliche
Befestigung des Instruments und die Fixierung der Zentrierung andererseits.
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Bei der Bedienung des erfindungsgemäßen Vermessungsinstruments wird
das Instrument mit seiner Aufsetzplatte (2) auf den Stativkopf (1) gesetzt und die
Stativbefestigungsschraube (e) zunächst nur lose angezogen. Anschließend wird das
Instrumentenoberteil durch kugelförmig-seitliches Verschieben nach der Dosenlibelle
(12) horizontiert, wobei jede Verschieberichtung möglich und notwendig ist. Anschließend
kann, wenn eine Zentrierung über einem Bodenpunkt gewünscht ist, die Aufsetzplatte
(2) auf dem Stativkopf (1) seitlich verschoben werden. Hierbei gent die Horizontierung,
wenn das Instrument nicht verdreht wird, nicht verloren, da die Federn (7) für ausreichende
Reibung sorgen.
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Zum Schluß wird die Stativschraube (8) festgezogen.
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er Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß der Vorrang der
Horizontierung, der Zentrierung; und der Befestigung am Stativ mit wenigen llandgriffen
in besonders eirifacner und schneller Weise möglich ist, und daß nur wenige unkomplizierte
Bauelemente erforderlich sind. Letztere können fast ausnanmslos als einfach gestaltete,
reine Drehteile ausgeführt werden. Es sind keine kompliziert geformten oder gefesten
Teile nötig. Besonders hervorzuheben ist, daß alle Elemente mit großen Toleranzen
gefertigt werden können. Selbst bei den kugeligen Flächen kommt es wegen der Art
der Befesti-6ung nicht auf hohe Genauigkeit an. Auch die Montage und die Wartung
des Justiersockels ist äußerst einfacn. Hiermit ausgerüstete Vermessungsinstrumente
sind daher billiger in der Herstellung, einfacher und zeitsparender in der Anwendung
und rationeller in der Wartung und sie können auf allen genormten Stativen aufgestellt
werden.