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DE29805709U1 - Optical measuring and display device, in particular laser device - Google Patents

Optical measuring and display device, in particular laser device

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DE29805709U1
DE29805709U1 DE29805709U DE29805709U DE29805709U1 DE 29805709 U1 DE29805709 U1 DE 29805709U1 DE 29805709 U DE29805709 U DE 29805709U DE 29805709 U DE29805709 U DE 29805709U DE 29805709 U1 DE29805709 U1 DE 29805709U1
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DE
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cable
rotary
display device
display
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DE29805709U
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AUMANN
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AUMANN
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C15/00Surveying instruments or accessories not provided for in groups G01C1/00 - G01C13/00
    • G01C15/002Active optical surveying means
    • G01C15/004Reference lines, planes or sectors

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  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Laser Surgery Devices (AREA)
  • Control Of Indicators Other Than Cathode Ray Tubes (AREA)
  • Lasers (AREA)

Description

Ludwig Aumann Augsburger Straße 86473 ZiemetshausenLudwig Aumann Augsburger Strasse 86473 Ziemetshausen

HerrMister

Jürgen Grötsch Ernst-Mezger-Straße 86316 FriedbergJürgen Grötsch Ernst-Mezger-Strasse 86316 Friedberg

Vertreter: Patentanwälte Representatives: Patent attorneys

Dipl.-Ing. H.-D. Ernicke Dipl.-Ing. Klaus Ernicke Schwibbogenplatz 2b D-8 6153 AugsburgDipl.-Ing. H.-D. Ernicke Dipl.-Ing. Klaus Ernicke Schwibbogenplatz 2b D-8 6153 Augsburg

Datum: 27.03.1998Date: 27.03.1998

Akte: 500-218 er/swFile: 500-218 er/sw

AAl DE-G 298 05 709.3AAl DE-G 298 05 709.3

Anm.: Ludwig Aumann, Jürgen GrötschNote: Ludwig Aumann, Jürgen Grötsch

02.07.1999 er/ge02.07.1999 he/she

BESCHREIBUNG 5DESCRIPTION 5

Optisches Meß- und Anzeigegerät, insbesondere LasergerätOptical measuring and display device, in particular laser device

Die Erfindung betrifft ein optisches Meß- und Anzeigegerät, insbesondere ein Lasergerät, mit den &iacgr;&ogr; Merkmalen im Oberbegriff des Hauptanspruchs.The invention relates to an optical measuring and display device, in particular a laser device, with the &iacgr;&ogr; features in the preamble of the main claim.

Ein solches Lasergerät ist aus der DE-A-44 42 224. Es besitzt einen drehbaren Laserkopf, der von einem Schrittmotor über einen spielfreien Zahnriementrieb mit einer Übersetzung von ca. 2 : 1 gedreht wird.Such a laser device is known from DE-A-44 42 224. It has a rotating laser head that is rotated by a stepper motor via a backlash-free toothed belt drive with a gear ratio of approx. 2:1.

Ein ähnliches Lasergerät offenbart auch die US-A-5,621,975. Der drehbare Laserkopf wird hier von einem Gleichstrommotor über ein hochuntersetzendes und mehrstufiges Riemengetriebe gedreht. In beiden vorbekannten Lasergeräten kann es im rauhen Baustellenbetrieb zu Problemen mit der Positioniergenauigkeit kommen.A similar laser device is also disclosed in US-A-5,621,975. The rotating laser head is rotated by a DC motor via a high-reduction and multi-stage belt drive. In both previously known laser devices, problems with positioning accuracy can arise in rough construction site conditions.

Ein anderes Lasergerät ist aus der EP 0 468 677 A2 bekannt. Es besitzt einen Strahlerzeuger, hier einen Laserkopf, der den Laserstrahl auf einen schwenkbaren Spiegel mit einem motorischen Drehantrieb richtet. Am Spiegel ist eine Meßeinrichtung für dessen Drehbewegungen angebracht. Derartige Lasergeräte mit rotierendem Spiegel sind teuer und aufwendig. Außerdem sind sie empfindlich gegen Stoß und andere Umweltbeeinträchtigungen. Dadurch sind sie wenig baustellengeeignet.Another laser device is known from EP 0 468 677 A2. It has a beam generator, in this case a laser head, which directs the laser beam onto a pivoting mirror with a motorized rotary drive. A measuring device for its rotary movements is attached to the mirror. Such laser devices with a rotating mirror are expensive and complex. They are also sensitive to impact and other environmental influences. This makes them less suitable for construction sites.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein optisches Meß- und Anzeigegerät aufzuzeigen, das für Baustellen und die dort herrschenden BetriebsbedingungenIt is therefore the object of the present invention to provide an optical measuring and display device that is suitable for construction sites and the operating conditions prevailing there.

besser geeignet ist.is more suitable.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen im Hauptanspruch.The invention solves this problem with the features in the main claim.

Der Drehantrieb für den Strahlerzeuger hat ein spielfreies Seilgetriebe mit einer entsprechend hohen Übersetzung. Die benötigte hohe Auflösung des Gerätes wird über das Seilgetriebe und dessen Spielfreiheit erzielt. Diese Bauform ist besonders robust und kostengünstig. Das erfindungsgemäße Meß- und Anzeigegerät ist dadurch auch besonders wirtschaftlich.The rotary drive for the jet generator has a backlash-free cable gear with a correspondingly high gear ratio. The high resolution required by the device is achieved via the cable gear and its backlash-free nature. This design is particularly robust and cost-effective. The measuring and display device according to the invention is therefore also particularly economical.

Für die gewünschte hohe Auflösung und Meß-, bzw. Anzeigegenauigkeit ist eine große Spielfreiheit von Vorteil. Die besondere Wicklungsform des Seiles an der Motorwelle beseitigt den Schlupf im Antriebsbereich. Andererseits sind ein oder beide Seilenden unter einer geeigneten Vorspannung, z.B. mittels einer Spannfeder, an der Drehhalterung befestigt. Bei der Seilwicklung an der Motorwelle ist es hierbei besonders günstig, wenn das Seil über eine querliegende Bohrung in der Mittellage fixiert wird und wenn die daran beidseits anschließenden Seilwindungen auf der Motorwelle gegenläufig sind. Dadurch ist die Seilabwicklung in beiden Drehrichtungen immer gleich. Die gewünschte Übersetzung wird über die Durchmesserunterschiede zwischen der Motorwelle und der Seilscheibe der Drehhalterung erreicht.A large amount of play is an advantage for the desired high resolution and measurement or display accuracy. The special winding form of the cable on the motor shaft eliminates slippage in the drive area. On the other hand, one or both cable ends are attached to the rotary bracket under a suitable pre-tension, e.g. using a tension spring. When winding the cable on the motor shaft, it is particularly advantageous if the cable is fixed in the middle position via a transverse hole and if the cable windings on both sides of the motor shaft run in opposite directions. This means that the cable is always unwound in both directions of rotation. The desired transmission is achieved via the diameter differences between the motor shaft and the cable pulley of the rotary bracket.

Der Drehantrieb besitzt vorzugsweise einen motorischen Schrittantrieb, vorzugsweise einen elektrischen Schrittmotor. Das erfindungsgemäße Gerät hat einen geringen Stromverbrauch hat und kommt mit einer Batterieversorgung aus. Dies verbessert die Einsatzfähigkeit für den Baustellenbetrieb und macht das Gerät unabhängig von einer örtlichen Spannungsversorgung.The rotary drive preferably has a motorized stepper drive, preferably an electric stepper motor. The device according to the invention has a low power consumption and operates on a battery supply. This improves the usability for construction site operation and makes the device independent of a local power supply.

Das Meß- und Anzeigegerät läßt sich mit mehreren zumindest teilweise verstellbaren Auflagern in Verbindung mit einer geeigneten Nivelliereinrichtung ins Wasser stellen, bzw. in die gewünschten Winkellager ausrichten. Dabei kann das Gerät zur Erhöhung der Einsatzmöglichkeiten ein verstellbares Gestell aufweisen. Es läßt sich dadurch in mindestens in zwei verschiedenen Winkellagen positionieren.The measuring and display device can be placed in the water with several at least partially adjustable supports in conjunction with a suitable leveling device, or aligned in the desired angle position. The device can have an adjustable frame to increase the range of applications. This means that it can be positioned in at least two different angles.

&iacgr;&ogr; Das erfindungsgemäße Meß- und Anzeigegerät hat neben einer geeigneten Anzeige oder einem Display vorzugweise auch eine Eingabevorrichtung, insbesondere eine Tastatur, mit der der Strahlerzeuger, vorzugsweise ein Laserkopf, gesteuert werden kann.&iacgr;&ogr; The measuring and display device according to the invention has, in addition to a suitable display or a screen, preferably also an input device, in particular a keyboard, with which the beam generator, preferably a laser head, can be controlled.

Mit dem erfindungsgemäßen optischen Meß- und Anzeigegerät lassen sich an beliebigen Einsatzstellen, vorzugsweise auf Baustellen, Winkel messen und markieren. Außerdem lassen sich über den sich hin- und herbewegenden Lichtstrahl, insbesondere Laserstrahl, Risse und Strecken anzeigen. Das erfindungsgemäße Gerät kann als Ersatz für sog. Laser-Wasserwaagen und für andere digitale Winkelmeßgeräte ■■· herangezogen werden. Es vereint deren Funktionen in einem Gerät.The optical measuring and display device according to the invention can be used to measure and mark angles at any location, preferably on construction sites. In addition, cracks and distances can be displayed using the moving light beam, in particular the laser beam. The device according to the invention can be used as a replacement for so-called laser spirit levels and for other digital angle measuring devices. It combines their functions in one device.

In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.Further advantageous embodiments of the invention are specified in the subclaims.

-A--A-

Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielsweise und schematisch dargestellt. Im einzelnen zeigen:The invention is illustrated by way of example and schematically in the drawings. In detail:

Figur 1 und 2: Das optische Meß- und AnzeigegerätFigure 1 and 2: The optical measuring and display device

in stehender Position mit einem parallel zur Auflage beweglichen Laserstrahl in Seitenansicht und geklappter Draufsicht,in standing position with a laser beam moving parallel to the support in side view and folded top view,

Figur 3 und 4: das Gerät in liegender PositionFigure 3 and 4: the device in lying position

mit vertikalem Laserstrahl in Seitenansicht und geklappter Draufsicht,with vertical laser beam in side view and folded top view,

Figur 5: eine Unteransicht des Gerätes vonFigure 5: a bottom view of the device from

Figur 1-4 undFigure 1-4 and

Figur 6: eine vergrößerte EinzeldarstellungFigure 6: an enlarged individual representation

des Laserkopfes mit Drehantrieb.of the laser head with rotary drive.

In den Zeichnungen Figur 1-5 ist ein optisches Meß- und Anzeigegerät (1) dargestellt, das vorzugsweise als Lasergerät ausgebildet ist. Es erzeugt einen drehbeweglichen Lichtstrahl, vorzugsweise einen Laserstrahl, der in einem Kreisbogen gesteuert hin- und herwandern kann. Über den Laserstrahl (17) und die optisch sichtbaren Auftreffpunkte können Winkel an Gebäuden, Gegenständen etc. gemessen und markiert werden. Der Laserstrahl (17) kann dabei auf bestimmte vorgegebene und am Lasergerät (1) eingestellte Winkel ausgerichtet werden und dem dann zur Markierung dieser Winkel an den genannten Gegenständen mit Bezug auf den Standpunkt des Lasergeräts (1). Umgekehrt können mit dem Laserstrahl (17) auch bestimmte Stellen an entfernt liegenden Gegenständen optisch abgetastet und dann durch Drehen des LaserstrahlsIn the drawings Figures 1-5 an optical measuring and display device (1) is shown, which is preferably designed as a laser device. It generates a rotating light beam, preferably a laser beam, which can move back and forth in a circular arc in a controlled manner. Angles on buildings, objects, etc. can be measured and marked using the laser beam (17) and the optically visible points of impact. The laser beam (17) can be aligned to certain predetermined angles set on the laser device (1) and then used to mark these angles on the objects mentioned with reference to the position of the laser device (1). Conversely, the laser beam (17) can also be used to optically scan certain points on distant objects and then to rotate the laser beam.

(17) der Winkel zwischen dem Markier- und Auftreffpunkt gemessen werden. Der Laserstrahl (17) kann auch permanent hin- und hergedreht werden, wobei er über die Reihe der Auftreffpunkte an den Gegenständen Risse oder auch Strecken mit bestimmter Länge markiert. Desgleichen können solche Strecken auch gemessen werden.(17) the angle between the marking and impact point can be measured. The laser beam (17) can also be rotated back and forth continuously, marking cracks or stretches of a certain length on the objects across the series of impact points. Such stretches can also be measured.

Das Meß- und Anzeigegerät (1) eignet sich vor allem für den Einsatz auf Baustellen, an denen keine externe Stromversorgung zur Verfügung steht und auf denen das Gerät auch einer rauhen Behandlung unterliegt.The measuring and display device (1) is particularly suitable for use on construction sites where no external power supply is available and where the device is subject to rough handling.

Das Lasergerät (1) besitzt ein Gehäuse (2) und ein vorzugsweise verstellbares Gestell (3), welches mit mehreren Auflagern (12,13,14) versehen ist. Am Gehäuse (2) kann eine Nivelliereinrichtung (15) vorhanden sein, die in der gezeigten Ausführungsform z.B. aus (2) rechtwinklig zueinander ausgerichteten Wasserwaagen besteht.The laser device (1) has a housing (2) and a preferably adjustable frame (3) which is provided with several supports (12, 13, 14). A leveling device (15) can be present on the housing (2), which in the embodiment shown consists, for example, of (2) spirit levels aligned at right angles to one another.

Das Gerät (1) läßt sich über das verstellbare Gestell (3) in vorzugsweise (2) oder mehr Winkellagen positionieren. Zu diesem Zweck besteht das Gestell (3) aus zwei horizontalen Auslegern, die gegenüber dem Gehäuse (2) um die Längsachse gedreht werden können. An den Auslegerenden befinden sich jeweils verstellbare Auflager, die z.B. aus Auflageklötzen mit einer Spindel und einem Handdrehrad bestehen. Am Gehäuse (2) sind zwei feste Auflager (12,13) angeordnet, die in der jeweiligen Winkellage den Fixpunkt gegenüber den verstellbaren Auflagern (14) bilden. Dadurch kann das Gerät (1) in den in Figur 1 und 2, bzw. 3 und 4 gezeigten Winkellagen über eine Dreipunktauflage eingerichtet und nivelliert werden. Figur 1 und 2 zeigen das Gerät (1) in stehender Position, wobei der Laserstrahl (17) parallel zur Auflage, bzw. bei entsprechender Nivellierung horizontal ausgerichtet ist. In Figur 3 und hat das Gerät 1 eine liegende Position mit einem quer zur Auflage, bzw. vertikal ausgerichteten Laserstrahl (17) .The device (1) can be positioned in preferably (2) or more angular positions using the adjustable frame (3). For this purpose, the frame (3) consists of two horizontal arms that can be rotated around the longitudinal axis relative to the housing (2). At the ends of the arms there are adjustable supports, which consist, for example, of support blocks with a spindle and a hand wheel. Two fixed supports (12, 13) are arranged on the housing (2), which form the fixed point relative to the adjustable supports (14) in the respective angular position. This means that the device (1) can be set up and leveled in the angular positions shown in Figures 1 and 2, or 3 and 4, using a three-point support. Figures 1 and 2 show the device (1) in a standing position, with the laser beam (17) aligned parallel to the support, or horizontally when leveled accordingly. In Figure 3 and the device 1 has a lying position with a laser beam (17) aligned transversely to the support or vertically.

Figur 2 zeigt dabei den Strahlbereich (20) des Laserstrahls (17) , dessen Bogenwinkel vorzugsweise mindestens 180°, z.B. 270° beträgt.Figure 2 shows the beam area (20) of the laser beam (17), the arc angle of which is preferably at least 180°, e.g. 270°.

Am Gehäuse (2) ist außerdem eine Anzeige (16), vorzugsweise ein mehrteiliges Display, vorhanden. Außerdem ist vorzugsweise benachbart eine Eingabevorrichtung (29) am Gehäuse (2) angeordnet. Diese besteht beispielsweise aus einer Folientastatur. Sie kann z.B. vier Tasten zum Ein- und Ausschalten, zur schrittweisen Winkeleingabe nach links und rechts und zur Befehlsausführung besitzen.The housing (2) also has a display (16), preferably a multi-part display. In addition, an input device (29) is preferably arranged adjacent to the housing (2). This consists, for example, of a membrane keyboard. It can have, for example, four buttons for switching on and off, for entering angles in steps to the left and right and for executing commands.

Das Meß- und Anzeigegerät (1) besitzt einen optischen Strahlerzeuger (4), der vorzugsweise als Laserkopf ausgebildet ist. Er kann alternativ auch einen beliebigen anderen optischen Strahl aussenden, der zumindest beim Auftreffen auf einen Gegenstand leuchtet oder auf andere Weise sichtbar wird. Der Laserkopf (4) ist drehbar im Lasergerät (1) gelagert. Er besitzt dazu eine Drehhalterung (8) und einen hoch übersetzenden motorischen Drehantrieb (5). Diese Teile sind in Figur 6 näher dargestellt. Die Drehhalterung (8) und der Drehantrieb (5) besitzen parallele Achsen (18,19) und sind über ein spielfreies Seilgetriebe (9) miteinander gekoppelt.The measuring and display device (1) has an optical beam generator (4), which is preferably designed as a laser head. Alternatively, it can also emit any other optical beam, which at least lights up when it hits an object or is visible in another way. The laser head (4) is rotatably mounted in the laser device (1). For this purpose, it has a rotary holder (8) and a high-ratio motor rotary drive (5). These parts are shown in more detail in Figure 6. The rotary holder (8) and the rotary drive (5) have parallel axes (18, 19) and are coupled to one another via a play-free cable gear (9).

Die Drehhalterung (8) besitzt vorzugsweise am oberen Ende eine zylindrische Seilscheibe (23), über die das Seil (10) des Seilgetriebes (9) geführt wird. An der Unterseite schließt sich eine blockartige Kopfhalterung an, an deren Unterseite der Laserkopf (4) befestigt ist. Die Kopfhalterung kann ebenfalls zylindrisch sein und am Vorderende, wo der Laserstrahl (17) austritt, eine querlaufende Abflachung besitzen.The rotary holder (8) preferably has a cylindrical pulley (23) at the upper end, over which the rope (10) of the rope gear (9) is guided. A block-like head holder is attached to the underside, to the underside of which the laser head (4) is attached. The head holder can also be cylindrical and have a transverse flattening at the front end, where the laser beam (17) emerges.

Der Drehantrieb (5) besitzt einen motorischen Schrittantrieb (6), der vorzugsweise als digitaler, elektrischer Schrittmotor ausgebildet ist. An der vomThe rotary drive (5) has a motorized stepper drive (6), which is preferably designed as a digital, electric stepper motor.

Schrittmotor (6) nach unten vortretenden Motorwelle (7) ist das Seil (10) des Seilgetriebes (9) aufgewickelt. Die Übersetzung wird durch die Durchmesserunterschiede zwischen der Motorwelle (7) und der Seilscheibe (23) bestimmt. Die Übersetzung liegt vorzugsweise bei mindestens 9:1 oder höher und kann vom Schrittantrieb (6) abhängen.The cable (10) of the cable gear (9) is wound around the motor shaft (7) that protrudes downwards from the stepper motor (6). The gear ratio is determined by the diameter differences between the motor shaft (7) and the cable pulley (23). The gear ratio is preferably at least 9:1 or higher and can depend on the stepper drive (6).

Der Schrittmotor (6) wird von digitalen Signalen gesteuert, die Stromimpulse in die Motorwicklungen schicken und durch geeignetes Umschalten der Motorstränge den Motor (6) jeweils um einen festen kleinen Winkel drehen. Mit diesen Motoren sind Positionieraufgaben mit hoher Präzision und Zuverlässigkeit durchführbar. Der Schrittmotor (6) kann z.B. einen Schrittwinkel von 1,8° oder 0,9° im Vollschrittbetrieb haben. Bei den genannten 200 bzw. 400 Schritt/Umdrehung gibt es noch die Möglichkeit der Halbschrittsteuerung, was zu einer Verdoppelung der Schrittzahl führt. Die Schrittmotoren (6) mit 200, bzw. 400 Schritt/Umdrehung haben bei der Betrachtung der Anzahl der Schritte/Sekunde fast identische Kennlinien. Sie erreichen betriebssicher ca. 4.000 Schritte/Sekunde. Dies sind beim 200er Motor 20 Umdrehungen/Sekünde und beim 400er Motor 10 Umdrehungen/Sekünde. Bei diesen Drehzahlen ist sichergestellt, daß die angelegten Schrittimpulse auch ausgeführt werden, auch wenn die Drehmomentcharakteristik eines Schrittmotors mit steigender Drehzahl abnimmt.The stepper motor (6) is controlled by digital signals that send current pulses to the motor windings and, by switching the motor strands appropriately, rotate the motor (6) by a fixed small angle. These motors can be used to carry out positioning tasks with high precision and reliability. The stepper motor (6) can, for example, have a step angle of 1.8° or 0.9° in full-step mode. With the 200 or 400 steps/revolution mentioned, there is also the option of half-step control, which leads to a doubling of the number of steps. The stepper motors (6) with 200 or 400 steps/revolution have almost identical characteristics when considering the number of steps/second. They reliably achieve around 4,000 steps/second. This is 20 revolutions per second for the 200 motor and 10 revolutions per second for the 400 motor. At these speeds it is ensured that the applied step pulses are also executed, even if the torque characteristics of a stepper motor decrease with increasing speed.

Bei einer angenommenen Genauigkeit von ca. + 1 mm/m. Reichweite wird eine Auflösung auf 0,1 Winkelgrad gewonnen. Dies ist ein praxisnaher Wert und liegt gleich oder besser als andere bekannte Geräte. Durch Einsatz eines Laserstrahls, der auf 10 m noch gut erkennbar und scharf abgebildet ist, ergibt sich hier eine Positioniergenauigkeit von 2*r*p/360*10. Dadurch ergibt sich bei einem Kreis von 10 m Durchmesser eine kleinsteWith an assumed accuracy of approx. + 1 mm/m. range, a resolution of 0.1 angular degrees is achieved. This is a practical value and is equal to or better than other known devices. By using a laser beam that is still clearly visible and sharply imaged at 10 m, a positioning accuracy of 2*r*p/360*10 is achieved. This results in a smallest

abzubildende Strecke mit einer Länge von 17,5 mm. Die dabei auftretenden Fehler sind nicht addierend. Teilungsund Rundungsfehler in der Software sind ebenfalls nicht addierend, so daß die genannte Genauigkeit bei jedem Winkel beibehalten wird.The distance to be mapped is 17.5 mm long. The errors that occur are not additive. Division and rounding errors in the software are also not additive, so that the accuracy mentioned is maintained at every angle.

In der bevorzugten Ausführungsform wird über das verwendete Seilgetriebe (9) eine entsprechende Übersetzung zum Erreichen der Auflösung von 3.600 Positionen für 360° bewerkstelligt. Bei Schrittmotoren mit 200 Schritt/Umdrehungen wird eine Übersetzung von 18:1 und bei 400er Motoren von 9:1 beispielsweise eingesetzt. Bei der bevorzugten Ausführungsform wird ein 400er Motor mit einer Übersetzung von 10:1 benutzt. Damit ergibt sich eine sichere Positionierung im 1/10° Bereich. Ungerade Übersetzungsverhältnisse, wie sie bei jeder Fertigung auftreten können, werden im Calibriermode der Software mitgeteilt und sind in der endgültigen Displayanzeige berichtigt. Die erreichte Geschwindigkeit von 1 Sekunde für 3 60° ist praxisgerecht und'"ausreichend. Der Laserkopf 4 überstreicht vorzugsweise ca. 270° Bogenwinkel, wobei in der Praxis meistens kleinere Winkel im- Bereich bis zu 100° gefahren werden. Bei dieser Ausführung von Schrittmotor (6) und Seilgetriebe (9) ergeben sich relativ kleine und gut handhabbare Durchmesser für Motorwelle (7) und Drehhalterung (8).In the preferred embodiment, the cable gear (9) used achieves a corresponding gear ratio to achieve a resolution of 3,600 positions for 360°. For stepper motors with 200 steps/revolutions, a gear ratio of 18:1 is used, and for 400 motors, 9:1, for example. In the preferred embodiment, a 400 motor with a gear ratio of 10:1 is used. This results in reliable positioning in the 1/10° range. Odd gear ratios, which can occur in any production process, are reported in the software's calibration mode and are corrected in the final display. The achieved speed of 1 second for 3 60° is practical and sufficient. The laser head 4 preferably covers an arc angle of approx. 270°, although in practice smaller angles in the range of up to 100° are usually used. This design of stepper motor (6) and cable gear (9) results in relatively small and easily manageable diameters for the motor shaft (7) and rotary holder (8).

Das Seilgetriebe (9) ist spielfrei und überträgt die Motordrehungen ohne Schlupf und mit der vorgegebenen Übersetzung auf die Drehhalterung (8) und den LaserkopfThe cable gear (9) is free of play and transmits the motor rotations without slip and with the specified gear ratio to the rotary bracket (8) and the laser head

(4) . Die Spielfreiheit wird durch eine spielfreie Wicklung des Seiles (10) an der Motorwelle (7) und durch eine entsprechende Festlegung der Seilenden (24) an der Seilscheibe (23) erzielt.(4) . The absence of play is achieved by winding the rope (10) on the motor shaft (7) without play and by securing the rope ends (24) to the rope pulley (23).

— Q ——Q—

In der bevorzugten Ausführungsform hat das Seil (10) eine endliche Länge. Die Seilenden (24) sind um die Seilscheibe (23) herumgelegt und in Winkelmittelstellung an dem der Motorwelle (7) gegenüberliegenden Seilscheibenende fixiert. Dabei sind ein oder beide Seilenden (24) mit einem Spannelement (21), vorzugsweise einer Spannfeder, verbunden, die das Seil (10) strafft und spielfrei an der Seilscheibe (23) hält. Das hoch dehnungsfeste Seil (10) ist vorzugsweise als Drahtseil ausgebildet, kann alternativ aber auch in beliebig anderer Weise gestaltet sein. Es kann sich z.B. auch um ein Band, einen Riemen oder ein anderes beliebig geeignetes biegeelastisches und dabei zugfestes Zugelement handeln.In the preferred embodiment, the cable (10) has a finite length. The cable ends (24) are laid around the cable pulley (23) and fixed in the middle angle position to the cable pulley end opposite the motor shaft (7). One or both cable ends (24) are connected to a tensioning element (21), preferably a tension spring, which tightens the cable (10) and holds it to the cable pulley (23) without play. The highly stretch-resistant cable (10) is preferably designed as a wire cable, but can alternatively be designed in any other way. It can also be, for example, a band, a belt or any other suitable flexible and tensile element.

An der anderen Seite ist das Seil (10) mehrfach um die Motorwelle (7) gewickelt. Dabei wird das Seil vorzugsweise durch eine querlaufende Bohrung (22) in der Motorwelle (7) gesteckt und hieran anschließend nach beiden Seiten über mehrere Windungen (2 6,27) entlang der Motorwelle (7) aufgewickelt. Die Windungen (26,27) sind dabei gegenläufig gewickelt. In Mittelstellung des Laserkopfes (4) sind die Windungen (26,27) gleich groß. Durch die gegenläufige Wicklung werden bei einer Drehbewegung des Laserkopfes (4), bzw. der Drehhalterung (8) auf der einen Windung (26,27) genausoviel Drahtlänge aufgewickelt, wie andererseits auf der gegenüberliegenden Windung (27,26) abgewickelt werden. Dadurch entsteht bei einer Rechts- und Linksdrehung der Drehhalterung (8) keine Seillängenänderung zwischen Motorwelle (7) und SeilscheibeOn the other side, the cable (10) is wound several times around the motor shaft (7). The cable is preferably inserted through a transverse hole (22) in the motor shaft (7) and then wound up on both sides over several turns (26,27) along the motor shaft (7). The turns (26,27) are wound in opposite directions. In the middle position of the laser head (4), the turns (26,27) are the same size. Due to the opposite winding, when the laser head (4) or the rotary holder (8) rotates, the same amount of wire is wound up on one turn (26,27) as is unwound on the opposite turn (27,26). This means that when the rotary holder (8) is rotated to the right or left, there is no change in the cable length between the motor shaft (7) and the cable pulley.

(23) . Unterschiedliche Seilspannungen oder Seildurchhang werden zuverlässig vermieden.(23) . Different rope tensions or rope sag are reliably avoided.

Zur Messung, bzw. Steuerung der Drehbewegungen ist der Schrittantrieb (6)' mit einer Meß- und Anzeigevorrichtung (25) verbunden. Diese kann z.B. ein oder mehrere mit der Motorwelle (7) verbundene Drehgeber zur Messung, bzw. Einstellung der Winkelpositionen besitzen. DerTo measure or control the rotary movements, the stepper drive (6)' is connected to a measuring and display device (25). This can, for example, have one or more rotary encoders connected to the motor shaft (7) for measuring or setting the angular positions. The

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vorzugsweise digitale Schrittmotor (6) läßt sich mit der vorgegebenen Teilung schrittgenau ansteuern und positionieren. Durch die Übersetzung des Seilgetriebes (9) ist eine hohe Auflösung gewährleistet.Preferably a digital stepper motor (6) can be controlled and positioned with the specified pitch in steps. The transmission of the cable gear (9) ensures a high resolution.

Die Meß- und Auswerteeinrichtung (25) ist vorzugsweise mit einem oder mehreren Mikroprozessoren und entsprechenden Speichern für Daten, Programme etc. ausgerüstet. Als Stromversorgung (28) ist eine Batterieeinheit vorhanden,The measuring and evaluation device (25) is preferably equipped with one or more microprocessors and corresponding memories for data, programs, etc. A battery unit is provided as the power supply (28),

&iacgr;&ogr; die sowohl die Meß- und Auswertevorrichtung (25), wie auch den Schrittantrieb (6) speist. Das Gerät (1) ist dadurch von einer externen Stromversorgung zumindest zeitweise unabhängig. Die Batterie (28) kann wieder aufgeladen werden.&iacgr;&ogr; which supplies both the measuring and evaluation device (25) and the stepper drive (6). The device (1) is therefore at least temporarily independent of an external power supply. The battery (28) can be recharged.

Der Rechner (25) ist mit der Anzeige (16) und mit der Tastatur (29) verbunden. Er kann darüberhinaus weitere Schnittstellen zur Ein- und Ausgabe von Daten aufweisen, z.B. eine serielle Schnittstelle zur Verbindung mit einem externen Rechner, einem Datenspeicher oder dergleichen. Außerdem kann über eine solche Schnittstelle auch eine Fernsteuerung realisiert werden. Die genannten Schnittstellen sind der Übersichtlichkeit wegen nicht dargestellt.The computer (25) is connected to the display (16) and to the keyboard (29). It can also have additional interfaces for input and output of data, e.g. a serial interface for connection to an external computer, a data storage device or the like. In addition, remote control can also be implemented via such an interface. The interfaces mentioned are not shown for the sake of clarity.

In der gezeigten Ausführungsform ist der Laserkopf (4) im unteren Gehäuseteil in einer Kammer angeordnet, die an der Stirnseite die große Gehäuseöffnung (30) besitzt. An diese Gehäuseöffnung (30) grenzen seitliche Schlitze (11) an, durch die der Laserstrahl (17) bei der Drehhalterung (8) treten kann. Durch diese Gehäusegestaltung ist der Laserkopf (4) mit seiner Drehhalterung (8) von vorn für Wartungs-, Montage- und Einstellungsarbeiten zugänglich. Andererseits ist er weitgehend durch die Gehäusewände gegen Stoß, Verschmutzung und andere Beeinträchtigungen weitgehend geschützt. An der Unterseite kann das Gehäuse (2) zusätzlich noch eine Öffnung, z.B. einenIn the embodiment shown, the laser head (4) is arranged in the lower housing part in a chamber which has the large housing opening (30) on the front side. This housing opening (30) is bordered by lateral slots (11) through which the laser beam (17) can pass at the rotary holder (8). This housing design means that the laser head (4) with its rotary holder (8) is accessible from the front for maintenance, assembly and adjustment work. On the other hand, it is largely protected by the housing walls against impact, dirt and other impairments. The housing (2) can also have an opening on the underside, e.g. a

Kreisausschnitt (vergleiche Figur 5) aufweisen, über den das Seilgetriebe (9) und die Motorwelle (7) zugänglich sind. In einer alternativen Bauform kann das Gehäuse (2) auch weitgehend geschlossen sein, wobei lediglich umlaufende Schlitze (11) für den Laserstrahl (17) freigelassen sind. Die benötigten Gehäuseöffnungen können dann durch Deckel oder dergleichen verschlossen sein.Circular cutout (see Figure 5) through which the cable gear (9) and the motor shaft (7) are accessible. In an alternative design, the housing (2) can also be largely closed, with only circumferential slots (11) left free for the laser beam (17). The required housing openings can then be closed by covers or the like.

Abwandlungen der gezeigten Ausführungsform sind in &iacgr;&ogr; verschiedener Weise möglich. Zum einen kann das Gehäuse (2) mit dem Gestell (3) und dessen Teilen beliebig ausgebildet sein. Ferner kann auch der Schrittantrieb (6) in beliebig geeigneter anderer Weise ausgebildet sein.Modifications of the embodiment shown are possible in various ways. Firstly, the housing (2) with the frame (3) and its parts can be designed in any way. Furthermore, the stepper drive (6) can also be designed in any other suitable way.

- 12 BEZUGSZEICHENLISTE - 12 REFERENCE SYMBOL LIST

1 Meß- und Anzeigegerät, Lasergerät1 measuring and display device, laser device

2 Gehäuse 3 Gestell2 Housing 3 Frame

4 Strahlerzeuger, Laserkopf4 beam generators, laser head

5 Drehantrieb5 Rotary drive

6 Schrittantrieb, Schrittmotor6 Stepper drive, stepper motor

7 Welle7 Wave

8 Drehhalterung8 Rotating bracket

9 Seilgetriebe9 Cable gear

10 Seil10 Rope

11 Schlitz11 Slot

12 Auflager, fest 13 Auflager, fest12 Support, fixed 13 Support, fixed

14 Auflager, verstellbar, Spindel14 supports, adjustable, spindle

15 Nivelliereinrichtung, Wasserwaage15 Levelling device, spirit level

16 Display16 Display

17 Laserstrahl17 Laser beam

18 Drehachse, Laserkopf18 Rotary axis, laser head

19 Drehachse, Antrieb19 Rotary axis, drive

20 Strahlbereich20 Beam area

21 Spannelement, Spannfeder21 Tensioning element, tension spring

22 Bohrung22 Bore

23 Seilscheibe23 Pulley

24 Seilende24 Rope end

25 Meß- und Auswerteeinrichtung, Rechner 2 6 Windung25 Measuring and evaluation device, computer 2 6 winding

27 Windung27 winding

28 Stromversorgung, Batterie28 Power supply, battery

2 9 Eingabevorrichtung, Tastatur2 9 Input device, keyboard

30 Gehäuseöffnung30 Housing opening

Claims (17)

- 13 SCHUTZANSPRÜCHE- 13 CLAIMS FOR PROTECTION 1.) Optisches Meß- und Anzeigegerät, insbesondere Lasergerät, welches einen Strahlerzeuger mit einem Drehhalterung, einem motorischen Drehantrieb und einem spielfreien Getriebe sowie eine Meßeinrichtung für die Drehbewegung und eine Anzeige aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehantrieb (5) ein spielfreies, hochübersetzendes Seilgetriebe (9) mit einem dehnfesten Seil (10) mit endlicher Länge aufweist, welches um die Motorwelle (7) gewickelt und dessen Seilenden (24) an der Drehhalterung (8) des Strahlerzeugers (4) mit einem Spannelement (21) befestigt sind.1.) Optical measuring and display device, in particular a laser device, which has a beam generator with a rotary holder, a motorized rotary drive and a backlash-free gear as well as a measuring device for the rotary movement and a display, characterized in that the rotary drive (5) has a backlash-free, high-ratio cable gear (9) with a stretch-resistant cable (10) of finite length, which is wound around the motor shaft (7) and whose cable ends (24) are attached to the rotary holder (8) of the beam generator (4) with a tensioning element (21). 2.) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Seil (10) als Drahtseil ausgebildet ist.2.) Device according to claim 1, characterized in that the rope (10) is designed as a wire rope. 3.) Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Seilgetriebe (9) eine Übersetzung von 9:1 oder größer aufweist.3.) Device according to claim 1 or 2, characterized in that the cable gear (9) has a gear ratio of 9:1 or greater. 4.) Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehantrieb (5) einen Schrittantrieb (6) aufweist.4.) Device according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the rotary drive (5) has a step drive (6). 5.) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schrittantrieb (6) einen digitalen elektrischen Schrittmotor aufweist.5.) Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the step drive (6) has a digital electric stepper motor. 6.) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schrittantrieb (6) eine batteriebetriebene Stromversorgung (28) aufweist.6.) Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the step drive (6) has a battery-operated power supply (28). - 14 -- 14 - 7.) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Motorwelle (7) einen geringeren Durchmesser als die Seilscheibe (23) der Drehhalterung (8) aufweist. 57.) Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the motor shaft (7) has a smaller diameter than the pulley (23) of the rotary holder (8). 5 8.) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Seil (10) auf der Motorwelle (7) mehrfach gewickelt und spielfrei gehalten ist.8.) Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the rope (10) is wound several times on the motor shaft (7) and is held free of play. 9.) Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Seil (10) auf der Motorwelle (7) durch eine querlaufende Bohrung (22) und mehrere beidseits der Bohrung (22) angeordnete Windungen (2 6,27) gehalten ist.9.) Device according to claim 8, characterized in that the cable (10) is held on the motor shaft (7) by a transverse bore (22) and several windings (26,27) arranged on both sides of the bore (22). 10.) Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Windungen (26,27) gegenläufig gewickelt sind.10.) Device according to claim 8 or 9, characterized in that the turns (26, 27) are wound in opposite directions. 11.) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Schrittantrieb (6) mit einer Meß- und Auswerteeinrichtung (25) und einer Anzeige (16) verbunden ist.11.) Device according to one of claims 1 to 10, characterized in that the step drive (6) is connected to a measuring and evaluation device (25) and a display (16). 12.) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Meß- und Anzeigegerät (1) ein Gestell (3) mit mehreren zumindest teilweise verstellbaren Auflagern (12,13,14) aufweist.12.) Device according to one of claims 1 to 11, characterized in that the measuring and display device (1) has a frame (3) with several at least partially adjustable supports (12, 13, 14). 13.) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Meß- und Anzeigegerät (1) ein verstellbares Gestell (3) aufweist und in mindestens zwei verschiedenen Winkellagen positionierbar ist.13.) Device according to one of claims 1 to 12, characterized in that the measuring and display device (1) has an adjustable frame (3) and can be positioned in at least two different angular positions. - 15 - - 15 - 14.) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Meß- und Anzeigegerät (1) eine in ein oder mehreren Achsen anzeigende Nivelliereinrichtung (15) aufweist.14.) Device according to one of claims 1 to 13, characterized in that the measuring and display device (1) has a leveling device (15) that displays in one or more axes. 15.) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14,15.) Device according to one of claims 1 to 14, dadurch gekennzeichnet, daß der &iacgr;&ogr; Strahlerzeuger (4) als Laserkopf ausgebildet ist.characterized in that the beam generator (4) is designed as a laser head. 16.) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlerzeuger (4) in einem Gehäuseteil mit einer stirnseitigen Gehäuseöffnung (30) und angrenzenden seitlichen Schlitzen (11) angeordnet ist.16.) Device according to one of claims 1 to 15, characterized in that the jet generator (4) is arranged in a housing part with a front housing opening (30) and adjacent side slots (11). 17.) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Meß- und Anzeigegerät (1) eine Eingabevorrichtung (29), insbesondere eine Tastatur, aufweist.17.) Device according to one of claims 1 to 16, characterized in that the measuring and display device (1) has an input device (29), in particular a keyboard.
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