DE3644980C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Meßkluppe mit einem Stab und einem
auf dem Stab mittels formschlüssiger Führung längsverschieb
baren Läufer, wobei der Stab und der Läufer mit je einem
rechtwinklig abstehenden Meßschnabel in zueinander paralleler
Anordnung versehen sind, wobei zwischen dem Stab und dem Läufer
mindestens eine Längsmarkierung in Wechselwirkung mit mindestens
einem Längensensor steht und der mindestens einen Längensensor
an am Läufer angeordnete elektronische Schaltmittel zur Aus
wertung von Signalen des Sensors angeschlossen ist, und wobei
ferner zwischen Läufer und Stab ein Positionssensor mit einer
Positionsmarke zusammenwirkt, derart, daß der Positionssensor
bei aneinander anliegenden Meßschnäbeln ein Nullungssignal
für die elektronischen Schaltmittel erzeugt.
Eine derartige Meßkluppe ist aus der US-PS 42 26 024 bekannt.
Meßkluppen sind schiebelehrenähnliche Meßgeräte zum Messen der
Außenabmessungen verhältnismäßig großer Objekte, beispielsweise
zum Vermessen von Schlachtvieh, zum Messen des Durchmessers
von Baumstämmen und dgl. mehr.
Meßkluppen werden daher beispielsweise in Schlachthöfen ein
gesetzt, um z. B. Schweinehälften hinsichtlich des Verhältnisses
von Fett und Muskelgewebe an charakteristischen Punkten aus
zumessen und daraus Klassifizierungsmerkmale, beispielsweise
Muskelfleischprozente, Handelsklassen oder Preise zu bestimmen.
Im fortswirtschaftlichen Betrieb werden Meßkluppen eingesetzt,
um anhand von Reihenmessungen im Wald das Volumen des schlag
baren Holzes eines bestimmten Waldabschnitts zu bestimmen.
Hierbei macht man sich die Tatsache zunutze, daß bei Kenntnis
der Baumart und des Standorts die Messung des Baumstammdurch
messers in einer bestimmten Höhe sehr exakte Rückschlüsse auf
die Höhe des Baums zuläßt, so daß eine separate Höhenmessung
im Rahmen einer hinnehmbaren Toleranz nicht erforderlich ist.
Man kann also mit anderen Worten mittels einer einzigen Messung
an einem genormten Meßort eines Baums dessen nutzbares Holz
volumen mit hinreichender Genauigkeit bestimmen. Auch kann
man mit einer Meßkluppe im fortswirtschaftlichen Bereich auf
relativ einfache Weise das Volumen von bereits geschlagenem
Holz bestimmen, wenn dieses Holz z. B. auf eine Normlänge
abgelängt worden ist. Durch entsprechende Verknüpfung der
Meßwerte mit vorgegebenen Preisen kann man daher auch in diesem
Falle z. B. den Preis einer geschlagenen Holzmenge bestimmen.
Bei der eingangs genannten US-PS 42 26 024 ist auf dem Läufer
der Meßkluppe eine elektronische Auswerteinheit angeordnet,
mit der das Meßergebnis, d. h. der Längenabstand der an einem
Meßobjekt anliegenden Meßschnäbel, elektronisch ausgemessen
werden kann. Hierzu sind auf der Breitseite des Stabes Längs
markierungen eingebracht und zwar diskontinuierlich in Nuten
verteilte magnetische Einsätze. Gegenüber diesen Einsätzen
ist auf dem Läufer ein magnetfeldempfindliches Element, nämlich
eine Feldplatte, vorgesehen. In Längsrichtung gesehen sind
zwei Feldplatten im Längsabstand eines Vielfachen der Teilung
des Längsrasters zuzüglich oder abzüglich eines Viertels der
Teilung hintereinander angeordnet, um die Verschiebungsrichtung
des Läufers aus der Phasenbeziehung der beiden von den Feld
platten erzeugten Meßsignale bestimmen zu können.
Bei der bekannten Meßkluppe sind auf dem Läufer selbst nur
eine Anzeigeeinheit und ein Speicher für den jeweils erfaßten
Meßwert vorgesehen. Zur Weiterverarbeitung dieser Daten,
insbesondere zur Verknüpfung dieser Daten mit vorgegebenen
Parametern, im Anwendungsfall der Forstwirtschaft also bei
spielsweise der Holzart, des Standorts, des bezogenen Volumen
preises und dgl., ist ein gesondertes tragbares Datenterminal
vorgesehen, das seinerseits in Wechselbeziehung zu einem
größeren Rechner treten kann.
Bei der bekannten Meßkluppe ist eine Nullung der elektronischen
Meßmittel bei geschlossenen Meßschnäbeln möglich. Hierzu ist
auf dem Stab und zwar in einer mit der Meßfläche des festen
Meßschnabels ungefähr fluchtenden Position eine halbkugelförmige
Aussparung im Stab vorgesehen. Der Läufer ist hingegen derart
mit den elektronischen Mitteln verbunden, daß eine Platte
dieser elektronischen Mittel über die Meßfläche des verschieb
baren Meßschnabels übersteht. An ihrer dem Stab zu weisenden
Unterseite ist diese Platte mit einer Bohrung versehen, in
der eine federbelastete Kugel läuft. Die Anordnung ist so
getroffen, daß die Kugel bei geschlossenen Meßschnäbeln unter
der Kraft der Feder in die halbkugelförmige Aussparung des
Stabes einfällt. Hierdurch wird ein mit der Kugel verbundener
Stab axial ausgelenkt und schließt einen
elektrischen Kontakt, der auf diese Weise ein Nullungssignal
für die elektronischen Mittel der Meßkluppe erzeugt.
Die bekannte Anordnung hat damit den Nachteil, daß sie aufgrund
ihrer elektromechanischen Ausbildung gegenüber Umwelteinflüssen
besonders empfindlich ist. Wenn die bekannte Meßkluppe im
Wald eingesetzt wird und dabei verschmutzt, kann es leicht
vorkommen, daß die halbkugelförmige Aussparung mit Erde oder
Rindenpartikeln oder dgl. zugesetzt wird, so daß nicht gewähr
leistet ist, daß die Kugel des elektromechanischen Positions
sensors in der Aussparung einfallen kann. Auch kann die Funktion
der Kugel selbst dadurch beeinträchtigt werden, daß Schmutz
partikel in die Lauffläche zwischen Läufer und Stab und damit
auch in die Bohrung geraten, in der die Kugel axial läuft.
Eine weitere Meßkluppe der eingangs genannten Art ist aus der
DE-OS 33 30 396 bekannt.
Bei dieser weiteren bekannten Meßkluppe, die zur Bestimmung
des Durchmessers von Rundhölzern oder dgl. verwendet werden
soll, ist der Meßstab hohl ausgebildet und im hohlen Meßstab
ist ein Linearpotentiometer vorzugsweise in einer Inertgas-
Atmosphäre angeordnet. Am freien Ende des Stabes sind Ein
bauräume für eine elektronische Meßanordnung bzw. für Batterien
vorgesehen, über die Einzelheiten nicht angegeben sind. Eine
Verbindung zu einem externen Rechner sowie eine Möglichkeit
zur Nullung sind bei dieser bekannten Meßkluppe nicht
vorgesehen.
Aus der DE-OS 30 26 906 ist eine weitere Meßkluppe für forst
wirtschaftliche Anwendungen bekannt, bei der auf dem Läufer
ein übliches Rollmaß angeordnet ist, d. h. ein aufgewickeltes
Metallbandmaß, dessen freies Ende mit dem feststehenden Meß
schnabel verbunden ist, so daß beim Verschieben des Läufers
auf dem Stab das Rollemeßband aus- bzw. eingefahren wird. Diese
bekannte Meßkluppe ist zur Erleichterung des Transports demon
tierbar und zwar kann der Stab vom festen Meßschnabel gelöst
werden und auch der bewegliche Meßschnabel ist zusammen mit
dem Läufer als Kompletteinheit demontierbar. Das Rollmeßband
ist jedoch fest auf dem Läufer angeordnet. Bei einer Variante
dieser bekannten Meßkluppe ist zwar eine digitale Meß- und
Anzeigevorrichtung vorgesehen, die im Gehäuse des Rollmeßbandes
untergebracht werden soll, Mittel zum Nullen dieser digitalen
Meßeinrichtung sind jedoch nicht vorgesehen.
Aus der DE-OS 28 32 986 ist eine Schieblehre bekannt, bei der
eine elektronische Abtasteinheit auf dem Läufer mit einem
induktiv abtastbaren Strichmuster auf dem Stab zuammenwirkt.
Auf dem Läufer befindet sich eine Auswerteinheit mit Anzeige
einheit sowie zugehörigen Versorgungsbatterien. Bei dieser
bekannten Schieblehre ist ferner der bewegliche Schenkel
geringfügig um eine senkrecht zur Meßebene angeordnete Achse
verschwenkbar und arbeitet während der Schwenkbewegung mit
einem Druckmeßsystem zusammen. Auf diese Weise sollen die
sogenannten Abbe'schen Meßfehler vermieden werden, die dadurch
auftreten, daß infolge mechanischer Toleranzen der Läufer auf
dem Stab leicht verkantet wird, wenn der bewegliche Meßschnabel
unter hohem Druck an das Meßobjekt angelegt wird. Durch die
geringfügige und selbst bei präziser Fertigung nie völlig
vermeidbare Verkantung des beweglichen Meßschnabels wird ein
Meßfehler erzeugt, weil das Meßobjekt sich nicht in der Ver
längerung des Längenmaßstabes befindet, so daß bei Verkanten
des beweglichen Meßschnabels sich ein Fehler einstellt, der dem
Verkantungswinkel und dem Abstand des Meßobjektes von der
Meßskala entspricht. Bei der bekannten Schieblehre wird daher
ein Meßwert dann abgelesen, wenn mittels des Drucksensors
erkannt wird, daß der bewegliche Meßschnabel sich auszulenken,
d. h. zu verkanten beginnt.
Schließlich ist aus der DE-OS 31 28 656 noch ein inkrementales
Lage-Meßsystem bekannt, bei dem ebenfalls zwei Längensensoren
hintereinander angeordnet sind und zwar in einem Abstand, der
einem Vielfachen der Teilung des Längsrasters der zugehörigen
Längsmarkierungen zuzüglich oder abzüglich eines Viertels der
Teilung entspricht.
Von den bekannten Meßkluppen weist somit nur diejenige gemäß
der eingangs genannten US-PS 42 26 024 eine Möglichkeit zur
selbsttätigen Nullung auf. Wie weiter oben bereits erläutert,
sind die bei der bekannten Meßkluppe vorgesehenen Mittel jedoch
nicht geeignet, um einen zuverlässigen Langzeitgebrauch am
beabsichtigten Einsatzort, nämlich in einem Wald, sicherzustel
len.
Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine
Meßkluppe der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden,
daß eine zuverlässige und selbsttätige Nullung der Meßkluppe
auch unter rauhen Einsatzbedingungen möglich ist, wie sie
z. B. in einem Wald oder in einem Schlachthof vorliegen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die
Positionsmarke dadurch gebildet wird, daß die Längenmarkierung
ferner mit dem Positionssensor zusammenwirkt und in ihrer
Längsausdehnung derart begrenzt ist, daß bei Anlegen der
Meßschnäbel aneinander der Positionssensor außer Wechselwirkung
mit der Längenmarkierung tritt.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird auf diese
Weise vollkommen gelöst, weil die Position "Meßschnäbel ge
schlossen" in besonders einfacher Weise und vor allem berüh
rungsfrei angezeigt werden kann, da nur in dieser Position
der Positionssensor ein Nullsignal erzeugt, das dann unmittelbar
zum Eichen der Elektronik verwendet werden kann.
Gegenüber dem Stand der Technik mit elektromechanischer Er
zeugung eines Nullungssignales hat dies den Vorteil, daß das
Nullungssignal berührungsfrei erzeugt wird, so daß eine Ver
schmutzung und damit Inaktivierung von mechanisch beweglichen
Elementen nicht zu befürchten ist. Auch hat die erfindungsgemäße
Maßnahme den Vorteil, daß die ohnehin vorhandene Längenmarkie
rung, die zum Ausmessen der Längsposition dient, zusätzlich
herangezogen wird, um auch ein Nullungssignal, d. h. einen
Absolutwert der Position zu erzeugen. Im Gegensatz zum Stand
der Technik muß also daher im Bereich der Markierungen keine
gesonderte Markierung angebracht werden.
Besonders bevorzugt ist bei diesem Ausführungsbeispiel ferner,
wenn die Längsmarkierung als leiterförmiges Gebilde aus ferro
magnetischem Material mit um jeweils eine Teilung in Längsrich
tung versetzten Sprossen ausgebildet ist und der Längensensor
mit einem Dauermagneten sowie einem magnetfeldempfindlichen
Element über die Sprossen des Gebildes hinweg parallel zu dem
Gebilde im Abstand von diesem verschiebbar ist, wenn ferner das
leiterförmige Gebilde auf dem Stab angeordnet ist und in einem
Abstand von dem Meßschnabel des Stabes endet, wobei der Po
sitionssensor auf dem Läufer in einer mit einer Meßkante des
Meßschnabels des Läufers im wesentlichen fluchtenden Lage
angeordnet ist und der Positionssensor mit einem durchgehenden
Holm des Gebildes zusammenwirkt.
Diese Maßnahme hat zunächst den Vorteil, daß bei extrem einfach
ausgebildeter, rein passiver Längsmarkierung der erforderliche
Meßeffekt dadurch erzeugt wird, daß das vom Dauermagneten
erzeugte Magnetfeld beim Verschieben des Läufers durch die
vorbeiwandernden Sprossen moduliert wird und diese Modulation
mittels des magnetfeldempfindlichen Elements erkannt werden
kann.
Diese Maßnahme hat ferner den Vorteil, daß gesonderte Positions
marken nicht mehr erforderlich sind, weil die bereits weiter
oben erläuterte leiterförmige Ausbildung der Längsmarkierung
selbst ausgenutzt werden kann. Der Positionssensor befindet sich
nämlich in allen geöffneten Stellungen der Meßkluppe oberhalb
des durchgehenden Holms der Leiter, so daß er kontinuierlich
ein Signal "Meßkluppe auf" abgibt. Nur im geschlossenen Zustand
der Meßschnäbel entfernt sich der Positionssensor seitlich
von dem in Längsrichtung zuvor endenden Holm des leiterförmigen
Gebildes und zeigt somit nur in dieser Stellung das bereits
erläuterte Nullsignal an.
Es versteht sich, daß als magnetfeldempfindliche Elemente
handelsübliche Differentialelemente, vorzugsweise eine Differen
tial-Feldplatte oder ein Differential-Hall-Element in Brücken
schaltung eingesetzt werden kann, um Schwankungen der Meßbe
dingungen, insbesondere Temperaturschwankungen, effektiv zu
kompensieren.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung
und der Zeichnung.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung
dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine Draufsicht, teilweise vereinfacht, teilweise
aufgebrochen und abgebrochen, eines Ausführungs
beispiels einer erfindungsgemäßen Meßkluppe;
Fig. 2 eine vereinfachte Schnittdarstellung entlang der
Linie II-II von Fig. 1;
Fig. 3 eine Darstellung ähnlich Fig. 2 in vergrößertem
Maßstab und im Ausschnitt;
Fig. 4 eine abgebrochene Draufsicht auf einen Stab, wie er
beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 verwendet
wird;
Fig. 5 eine noch weiter vergrößerte Ausschnitts-Schnitt
darstellung zur Erläuterung des verwendeten Meß
effekts;
Fig. 6 eine Draufsicht auf einen Ausschnitt der Anordnung
gemäß Fig. 5, von oben;
Fig. 7 und 8 Alternativen zur Darstellung gemäß Fig. 5;
Fig. 9 eine ausschnittsweise Darstellung, in stark vergröß
ertem Maßstab, der freien Enden zweier Meßschnäbel
zur Erläuterung eines weiteren Ausführungsbeispiels
der Erfindung;
Fig. 10 einen stark schematisierten Stromlaufplan zur
Erläuterung eines erfindungsgemäß verwendeten
Kleinrechners.
In den Fig. 1 und 2 bezeichnet 10 insgesamt eine Meßkluppe,
d. h. ein schieblehrenähnliches Meßinstrument zur Messung der
Außenabmessung verhältnismäßig großer Meßobjekte, beispiels
weise des Durchmessers von Baumstämmen, der Abmessungen von
Schlachtvieh und dergleichen.
Auf einem im Querschnitt doppelprismatisch ausgebildeten
Stab 11 ist ein Läufer 12 längsbeweglich angeordnet. Der
Stab 11 ist an seinem einen Ende mit einem rechtwinklig
abstehenden ersten Meßschnabel versehen, dem in paralleler
Ausrichtung ein zweiter Meßschnabel 14 am rechten Ende des
Läufers 12 (in der Darstellung von Fig. 1) gegenübersteht.
An ihren einander zu weisenden Meßkanten sind die Meß
schnäbel 13, 14 mit Edelstahlbelägen 15, 16 versehen, um
deren mechanische Festigkeit zu erhöhen, wenn die Meß
schnäbel 1, 14 immer wieder harte Meßobjekte zwischen sich
einschließen.
Wie man aus der Schnittdarstellung von Fig. 2 erkennen kann,
umschließt der doppelprismatische Stab 11 einen Hohlraum 17.
Der Stab 11 wird auf fünf der insgesamt acht Außenflächen
der Doppelprismenform von einem Führungsteil 20 des Läufers
12 umgeben. Die übrigen drei Oberflächenabschnitte werden
von einer Halteplatte 12 umgeben, auf die ein Kleinrechner
23 aufsetzbar ist. An der Oberseite des Führungsteils 20 ist
eine Nut 24 zu erkennen, in die der zweite Meßschnabel 14
eingesetzt ist.
Der Kleinrechner 23 ist auf seiner vorzugsweise pultförmig
ansteigenden Oberfläche mit zahlreichen Anzeige- und Be
tätigungselementen versehen. Eine Ziffernanzeige 25 kann
beispielsweise den momentanen Abstand D zwischen den Meß
kanten der Meßschnäbel 13, 14 anzeigen. Kontrollelemente 26
können z. B. die Betriebsbereitschaft oder die jeweilige
Anzahl der bereits getätigten Messungen anzeigen. Mit einer
Tastatur 27 können z. B. Meßparameter, beispielsweise Code
zahlen für bestimmte Arten von Meßobjekten (im Falle des
Ausmessens von Baumstämmen beispielsweise die Baumart oder
der Fuderpreis oder der Standort) eingegeben werden.
Um den Läufer 12 auf dem Stab 11 mechanisch präzise, gleich
zeitig aber auch leichtgängig und verkantungsfrei zu führen,
ist eine formschlüssige Führung 30, 30 a, 30 b . . . nur an den
seitlichen Rändern des Läufers 12, in Längsrichtung gesehen,
vorgesehen. Man erkennt aus Fig. 1 deutlich, daß die
Führungen 30, 30 a, 30 b sich nur über einen verhältnismäßig
kleinen Abschnitt x der Länge des Läufers 12 erstrecken,
während zwischen diesen Abschnitten x ein Freiraum y ver
bleibt, in dem der Läufer 12 nicht geführt ist. Bei einem
praktischen Ausführungsbeispiel beträgt das Längenverhältnis
y : x beispielsweise etwa 10 : 1 und es kann der freie Raum y
z. B. in der Praxis 150 mm lang sein.
In Fig. 1 erkennt man ferner eine auf die Breitseite des
Stabes 11 aufgebrachte magnetische Längsmarkierung 33. Auf
dem Läufer 12 sind oberhalb der Längsmarkierung 33 Längen
sensoren 34, 34 a angeordnet und am rechten Rand des Läufers
12 ist noch ein Positionssensor 35 zu erkennen. Schließlich
zeigt der zweite Meßschnabel 14 in der Nähe seiner Meßkante
noch einen Kraftsensor 36. Die Funktionsweise dieser Senso
ren 34, 34 a, 35, 36 wird weiter unten noch ausführlich
erläutert werden.
In Fig. 3 erkennt man in der vergrößerten Schnittdarstellung
nochmals den doppelprismatischen Stab 11, der über einen
mittleren rechteckförmigen Abschnitt sowie jeweils trapez
förmige Ober- bzw. Unterabschnitte verfügt. Die Schräg
flächen dieser trapezförmigen Abschnitte sind mit 40 be
zeichnet. Nur in diesen schrägen Abschnitten 40 wird der
Stab 11 formschlüssig durch die ihn umgebenden Elemente des
Läufers 12 geführt. Hierzu sind beim Ausführungsbeispiel der
Fig. 3 am Führungsteil 20 Laufflächeneinsätze 41 angeordnet
und an der Halteplatte 22 ist ein entsprechender Lauf
flächeneinsatz 42 vorgesehen. Die Laufflächeneinsätze 41, 42
bestehen bevorzugt aus Metall, insbesondere einem Buntmetall
wie Messing oder Bronze oder dergleichen mit geschliffener
oder polierter Oberfläche. Wenn der Stab 11 aus einem Kunst
stoff, insbesondere aus einem Kohlefaser-Epoxid-Verbund
(CFK) besteht, ergibt dies eine besonders leichtgängige und
trotzdem mechanisch sichere formschlüssige Führung.
Vorzugsweise bestehen der Läufer 12 und die Meßschnäbel 13,
14 aus massivem CFK während der Stab 11 als CFK-Hohlprofil
ausgebildet ist.
Wie man aus Fig. 3 weiter erkennt, ist die Halteplatte 22 am
rechten oberen Ende mittels einer lösbaren Schwenkverbindung
45 am Führungsteil 20 eingehängt. Die Halteplatte 22 kann
dann in Uhrzeigerrichtung um die Schwenkverbindung 45 herum
geschwenkt werden, bis ein elastischer Haken 46 um eine
zugehörige Nase 47 des Führungsteils 20 greift. Auf diese
Weise kann die Halteplatte 22 mit einem Griff am Führungs
teil 20 eingeklipst werden. Zusammen mit diesem Einklipsvor
gang kann bei Bedarf eine bei 48 angedeutete elektrische
Steckverbindung geschlossen werden, sofern eine solche zum
Verbinden der Teile auf der Halteplatte 22 mit den Teilen am
Führungsteil 22 oder an sonstigen Elementen des Läufers
erforderlich sein sollte, wie dies weiter unten noch be
schrieben wird.
In Fig. 3 ist ferner zu erkennen, daß die Anordnung der
Längsmarkierung 33 am Stab 11 auf mannigfaltige Weise vor
genommen werden kann. Mit 33 ist eine Längsmarkierung be
zeichnet, die einem Längensensor 34 an der Unterseite der
Halteplatte 22 gegenübersteht, so daß der Längensensor 34
unmittelbar mit dem auf der Halteplatte fest angeordneten
Kleinrechner 23 verbunden werden kann. Mit 33 a ist jedoch
angedeutet, daß die Längenmarkierung sich auch auf der
gegenüberliegenden Breitseite und zwar deren Außenseite des
doppelprismatischen Stabes 11 befinden kann, wobei dann der
Längensensor 34 a dieser Längsmarkierung 33 a gegenübersteht.
Mit 33 b ist angedeutet, daß die Längsmarkierung auch an der
Schmalseite, d. h. dem flachen Teil des trapezförmigen Ab
schnittes des doppelprismatischen Stabes 11 angeordnet sein
kann und zwar auf dessen Innenseite, so daß sich die Längs
markierung 33 b im oder am Hohlraum 17 befindet. Natürlich
kann auch bei dieser Positionierung die Längsmarkierung an
der Außenseite des Stabes 11 angeordnet sein, wie mit 33 c
angedeutet.
Weiterhin ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung
durchaus auch möglich, die Längsmarkierung am Läufer, insbe
sondere am Führungsteil 20 oder an der Halteplatte 22 anzu
bringen und Sensoren am Stab 11 anzuordnen, wobei dann der
Kleinrechner mit Elementen des Stabes 11 verbunden werden
kann oder das Sensorsignal wieder auf den Läufer 12 zurück
geführt werden kann, je nach dem, wie dies im Einzelfall
vorteilhaft sein sollte.
Fig. 4 zeigt in einer Seitenansicht die Einzelheiten eines
Ausführungsbeispiels einer magnetischen Längsmarkierung 33.
Die Längsmarkierung 33 ist in diesem Falle als leiter
förmiges Gebilde ausgestaltet, bei dem zwischen zwei Holmen
50 Sprossen 51 sich mit den Zwischenräumen 52 abwechseln.
Bei einem praktischen Ausführungsbeispiel kann hierzu ein
ca. 12 mm breites und 0,5 mm dickes Metallband verwendet
werden, das mit hoher Präzision so gestanzt werden kann, daß
der Abstand von Sprosse 51 zu Sprosse 51, d. h. die Teilung T
etwa 2 mm (mit hoher Reproduzierbarkeit) beträgt. Die Breite
der Sprossen 51 kann z. B. 30% der Teilung T betragen. Die
Breite der Holmen 50 kann mit ca. 2 mm bemessen werden.
Die weiter vergrößerte Darstellung der Fig. 5 zeigt im
seitlichen Schnitt die Sprossen 51, 51 a, 51 b, 51 c, 51 d,
51 e . . . im Stab 11, wobei diese Sprossen 51 . . . versenkt, d. h.
unterhalb der Oberfläche des CFK-Verbundes angeordnet sind.
Im Abstand oberhalb der Sprossen 51 . . . befindet sich ein
Längensensor 34, der bei diesem Ausführungsbeispiel aus
einem magnetfeldempfindlichen Element 60, beispielsweise
einer Feldplatte, einem Hallelement oder dergleichen be
steht. Neben dem magnetfeldempfindlichen Element 60 befindet
sich ein Dauermagnet 61, dessen Feldlinien mit 62 angedeutet
sind. Wie man leicht erkennen kann, werden die Feldlinien 62
durch die Sprossen 51 . . . bei Bewegung des Führungsteils 20
in der mit 63 angedeuteten Richtung verzerrt, so daß die das
magnetfeldempfindliche Element 60 durchsetzenden Feldlinien
62 im Takte des Vorbeiwanderns der Sprosse 51 . . . moduliert
werden.
Im seitlichen Längenabstand von dem Längensensor 34 ist bei
diesem Ausführungsbeispiel ein weiterer Längensensor 34 a zu
erkennen, der ebenfalls aus einem magnetfeldempfindlichen
Element 60 a sowie einem Dauermagneten 61 a besteht. Der
Abstand des weiteren Längensensors 34 a vom Längensensor 34
beträgt 3 1/4 Teilungen, allgemein ausgedrückt: n Teilungen
zuzüglich oder abzüglich 1/4 Teilung. Auf diese an sich
bekannte Weise ist es möglich, sowohl die Verschieberichtung
des Führungsteils 20 gegenüber dem Stab 11 zu ermitteln wie
auch die Auflösung der Längenmessung auf 1/4 Teilung zu
erhöhen.
Die in Fig. 6 dargestellte Draufsicht auf die Meßanordnung
des Längensensors 34 der Fig. 5 zeigt, daß auch statt eines
einzigen magnetfeldempfindlichen Elementes 60 deren zwei,
60′ und 60′′ eingesetzt werden können, um mit dieser Differ
ential-Feldplatte oder diesem Differential-Hallelement eine
entsprechende Brückenschaltung zur Kompensation von
Temperatur und dergleichen aufzubauen.
Bei der Variante der Fig. 7 ist das magnetfeldempfindliche
Element 60 alleine auf dem Führungsteil 20 angeordnet. Auf
dem Stab 11 befindet sich eine Längsmarkierung in Gestalt
axial versetzter Dauermagnete, die mit jeweils abwechselnd
entgegengesetzten Polen an die Oberfläche des Stabes 11 oder
dessen Nähe reichen. Auf diese Weise entsteht ein ein akti
ves, magnetisch diskontinierliches Längenprofil auf dem
Stab 11, das mittels des magnetfeldempfindlichen Elementes
60 ohne weitere Hilfsmittel abgetastet werden kann.
Entsprechendes gilt für die weitere Variante gemäß Fig. 8,
bei der lediglich Dauermagnete 66 ohne axialen Abstand
eingebaut sind, wobei jeweils gleichnamige Pole der Dauer
magnete 66 in die oder an die Oberfläche des Stabes 11
reichen. Auch in diesem Falle wird ein aktives, magnetisch
diskontinuierliches Längsprofil erzeugt, das mittels des
magnetfeldempfindlichen Elementes 60 abgetastet werden kann.
Fig. 9 zeigt in vergrößerter Detaildarstellung ein zwischen
den freien Enden der Meßschnäbel 13, 14 eingeschlossenes
verformbares Meßobjekt 69. Wenn das Meßobjekt 69 so weich
ist, daß es bereits bei den Kräften verformt wird, wie sie
üblicherweise beim Schließen der Meßschnäbel 13, 14 aufge
bracht werden, so ist naturgemäß das Meßergebnis nicht
reproduzierbar. Aus diesem Grunde ist beim Ausführungsbei
spiel gemäß Fig. 9 die Meßkante des zweiten Meßschnabels 14
als in Längsrichtung beweglicher Meßbalken 70 ausgebildet,
der in nur schematisch angedeuteten seitlichen Führungen 71
läuft. Unterhalb des Meßbalkens 70 befindet sich der oder
befinden sich die mehreren Kraftsensoren 36, 36 a mit denen
meßbar ist, welche Kraft durch die Meßschnäbel 13, 14 auf
das Meßobjekt 69 ausgeübt wird.
Die in Fig. 10 dargestellte Auswerteschaltung des Klein
rechners 23 ist in einem wasserdichten Gehäuse 80 unterge
bracht. Kernstück der Auswerteschaltung ist ein Mikrocompu
ter 81, der zum einen mit einem eingebauten Betriebspro
grammspeicher 82 und zum anderen mit einem auswechselbaren
Anwenderprogrammspeicher 83 verbunden ist. Der Anwenderpro
grammspeicher 83 enthält beispielsweise Meßprogramme für
verschiedene Einsatzbereiche, beispielsweise die bereits
ausführlich geschilderten Einsatzbereiche im Forstbetrieb
oder in einem Schlachthof.
Weitere Eingangssignale werden dem Mikrocomputer 81 über
eine Uhr 84 zur Dokumentation des Meßzeitpunktes, über eine
Tastatur 85 zur Eingabe von Meßparametern sowie von einer
Meßelektronik 86 zugeführt, mit der Meßwerte der Sensoren
aufbereitet werden.
Die Meßelektronik 86 ist z. B. an eine Schaltung mit der
Funktion eines UND-Gatters 87 angeschlossen, wobei das
UND-Gatter 87 mit zwei Eingängen mit Brückenverstärkern 88
der Längensensoren 34, 34 a verbunden ist. Ein weiterer,
invertierter Eingang des UND-Gatters 87 führt auf eine
Schwellwertstufe 89, die ihrerseits mit dem Kraftsensor 36
beaufschlagt ist. Schließlich ist ein weiterer Eingang der
Meßelektronik 86 noch an den Positionssensor 35 ange
schlossen.
Ausgangsseitig ist der Mikrocomputer 81 mit einer genormten
Schnittstelle 90, beispielsweise einer RS 232 Schnittstelle
verbunden, die eine Kommunikation des Mikrocomputers 81 mit
einer externen Datenverarbeitungsanlage möglich macht.
Eine LCD-Anzeige 91 die zur Anzeige momentaner Meß- oder
errechneter Kennwerte. Eine Heizung 92 sorgt für eine Er
wärmung der LCD-Anzeige 91, falls die Außentemperatur unter
einen vorbestimmten, z. B. 10°C Wert absinkt.
Schließlich können die Meßwerte oder daraus bereits er
rechnete Kennwerte auch in einem externen Speicher 93 abge
legt werden, der vorzugsweise als mit UV-Licht löschbares
Speicherelement ausgebildet ist.
Die Wirkungsweise der Schaltung gemäß Fig. 10 ist wie folgt:
Zunächst setzt der Anwender der Meßkluppe einen für den
speziell vorgesehenen Anwendungsfall vorbereiteten Anwender
programmspeicher 83 in den Kleinrechner 23 ein.
Durch Schließen der Meßschnäbel 13, 14 wird nun die Meß
elektronik zunächst genullt. Hierzu ist der in Fig. 1 ge
zeigte Positionssensor 35 vorgesehen, der ähnlich wie die
Längensensoren 34, 34 a ausgebildet sein kann, sich jedoch
oberhalb des Holmens 50 des leiterförmigen Gebildes gemäß
Fig. 4 befindet. In allen geöffneten Positionen der Meß
kluppe erzeugt der Positionssensor 35 somit ein kontinuier
liches "Ein"-Signal.
Wie nun Fig. 1 deutlich zeigt, endet die Längsmarkierung 33
in einem Abstand z vor der Meßkante des ersten Meßschnabels
13. Andererseits ist der Positionssensor 35 am rechten Rand
des Läufers 12 angeordnet. Dies bedeutet, daß bei Erreichen
der geschlossenen Stellung der Meßschnäbel 13, 14 und nur
bei Erreichen dieser Stellung der Positionssensor 35 sich
außerhalb des Einflußbereiches des Holmens 50 befindet und
somit ein "Aus"-Signal abgibt, das zum Nullen der Meßelek
tronik gemäß Fig. 10 verwendet werden kann.
Nachdem dieser Eichvorgang abgeschlossen ist, der selbstver
ständlich zwischen einzelnen Messungen beliebig häufig
wiederholt werden kann, wird über die Längensensoren 34, 34 a
mit entsprechender Brückenbeschaltung ein Signal erzeugt,
das dem Abstand D der Meßschnäbel 13, 14 voneinander ent
spricht. Die Erzeugung dieses Meßsignals ist an sich be
kannt, beispielsweise aus der eingangs genannten US-PS
42 26 024 und braucht daher hier im einzelnen nicht erläu
tert zu werden.
Wenn die Meßkluppe 10 entsprechend der Darstellung der
Fig. 9 mit einem Kraftsensor 36 zur Berücksichtigung der
Verhältnisse bei weichen Meßobjekten versehen ist, so tritt
die Schwellwertstufe 89 dann in Aktion, wenn ein vorgege
bener Referenzkraftwert überschritten wurde. In diesem Falle
spricht die Schwellwertstufe 89 an und erzeugt ein positives
Signal, das über den invertierten Eingang des UND-Gatters 87
die Weitergabe von Längensignalen des Brückenverstärkers 88
sperrt. Die Messung wird also mit anderen Worten dann abge
brochen, wenn die Zudrückkraft der Meßschnäbel 13, 14 einen
vorgegebenen Schwellwert überschreitet, der z. B. im Anwen
derprogrammspeicher 83 oder mittels Betätigen von Tasten der
Tastatur 85 vorgegeben werden kann.
Die so ermittelten Meßwerte werden über die Meßelektronik 86
dem Mikrocomputer 81 zugeführt, der diese Meßwerte entweder
unmittelbar in dem externen Speicher 93 ablegt bzw. über die
Schnittstelle 90 an einen externen Rechner weitergibt oder
aber es werden zunächst noch in Abhängigkeit von mittels der
Tastatur 85 eingegebenen Parametern Kennwerte aus den Meß
werten errechnet, beispielsweise das Volumen eines Baumstam
mes in Abhängigkeit von dem Baumstammdurchmesser in defi
nierter Höhe, dem Standort und der Baumart und auf diese
Kennwerte können in der genannten Weise abgespeichert oder
weitergegeben werden.
Claims (2)
1. Meßkluppe mit einem Stab (11) und einem auf dem Stab
(11) mittels formschlüssiger Führung (30) längsverschieb
baren Läufer (12), wobei der Stab (11) und der Läufer
(12) mit je einem rechtwinklig abstehenden Meßschnabel
(13, 14) in zueinander paralleler Anordnung versehen
sind, wobei zwischen dem Stab (11) und dem Läufer (12)
mindestens eine Längsmarkierung (33) in Wechselwirkung
mit mindestens einem Längensensor (34) steht und der
mindestens eine Längensensor (34) an am Läufer (12)
angeordnete elektronische Schaltmittel zur Auswertung
von Signalen des Sensors (34) angeschlossen ist, und
wobei ferner zwischen Läufer (12) und Stab (11) ein
Positionssensor (35) mit einer Positionsmarke zusammen
wirkt, derart, daß der Positionssensor (35) bei aneinan
der anliegenden Meßschnäbeln (13, 14) ein Nullungssignal
für die elektronischen Schaltmittel erzeugt, dadurch
gekennzeichnet, daß die Positionsmarke dadurch gebildet
wird, daß die Längenmarkierung (33) ferner mit dem
Positionssensor (35) zusammenwirkt und in ihrer Längs
ausdehnung derart begrenzt ist, daß bei Anlegen der
Meßschnäbel (13, 14) aneinander der Positionssensor
(35) außer Wechselwirkung mit der Längenmarkierung
(33) tritt.
2. Meßkluppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Längsmarkierung (33) als leiterförmiges Gebilde
(50, 51, 52) aus ferromagnetischem Material mit um
jeweils eine Teilung (T) in Längsrichtung versetzten
Sprossen (51, 51 a . . .) ausgebildet ist, daß im Abstand
von dem Gebilde (50, 51, 52) der Längensensor (35) mit
einem Dauermagneten (61) sowie einem magnetfeldempfind
lichen Element (60) über die Sprossen (51, 51 a . . .)
des Gebildes (50, 51, 52) hinweg parallel zu dem Gebilde
(50, 51, 52) verschiebbar ist, daß das leiterförmige
Gebilde (50, 51, 52) auf dem Stab (11) angeordnet ist
und in einem Abstand (z) von dem Meßschnabel (13) des
Stabes (11) endet, daß der Positionssensor (35) auf
dem Läufer (12) in einer mit einer Meßkante des Meß
schnabels (14) des Läufers (12) im wesentlichen fluchten
den Lage angeordnet ist und daß der Positionssensor
(35) mit einem durchgehenden Holm (50) des Gebildes
(50, 51, 52) zusammenwirkt.
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