WO2005088256A1 - Wasserwaage - Google Patents

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WO2005088256A1
WO2005088256A1 PCT/EP2005/002607 EP2005002607W WO2005088256A1 WO 2005088256 A1 WO2005088256 A1 WO 2005088256A1 EP 2005002607 W EP2005002607 W EP 2005002607W WO 2005088256 A1 WO2005088256 A1 WO 2005088256A1
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WO
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spirit level
insert
recess
reinforcing
level according
Prior art date
Application number
PCT/EP2005/002607
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English (en)
French (fr)
Inventor
Markus Steffens
Gabriel Kallabis
Original Assignee
STABILA Messgeräte Gustav Ullrich GmbH
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Publication date
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Priority to DE502005005193T priority patent/DE502005005193D1/de
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C9/00—Measuring inclination, e.g. by clinometers, by levels
    • G01C9/18—Measuring inclination, e.g. by clinometers, by levels by using liquids
    • G01C9/24—Measuring inclination, e.g. by clinometers, by levels by using liquids in closed containers partially filled with liquid so as to leave a gas bubble
    • G01C9/26—Details
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C25/00—Manufacturing, calibrating, cleaning, or repairing instruments or devices referred to in the other groups of this subclass
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C9/00—Measuring inclination, e.g. by clinometers, by levels
    • G01C9/02—Details

Definitions

  • the invention relates to a spirit level comprising a plastic spirit level body produced by injection molding thermoplastic material with at least one recess for a position sensor such as a dragonfly.
  • a plastic spirit level is known from AT-U-006 006.
  • the spirit level is sprayed using the internal gas pressure method.
  • a spirit level is known from DE-U-77 04 713, the body of which consists of a plastic profile.
  • plastic profile metal inlays, which are cast or inserted into the plastic profile, extend essentially over the entire length of the spirit level body.
  • the metal inserts being drawn into the body through appropriate nozzles.
  • a hollow box profile is used to form the spirit level body, on the inside of which recesses may be present, into which metal inserts can be introduced.
  • the metal inlays can be cast in during the injection molding of the spirit level body or can be inserted into the aforementioned recesses after the spraying of the spirit level body.
  • a spirit level body is produced by injection molding. To fix a dragonfly, it is held by a metallic frame that can be inserted into an injection mold.
  • a spirit level body made of a thermosetting resin mixed with glass particles is known from DE-T-690 22 596.
  • a spirit level is known from US-A-3,921,306 and US-A-3, 889,353, the body of which is made of high-density urethane foam.
  • the body of which is made of high-density urethane foam.
  • metal inserts which have an average Y-geometry in the area of the work surfaces. Due to the profile geometry and the course of the metal frame, recesses are only provided in the web of the spirit level body to accommodate dragonflies.
  • the present invention is based on the problem of making available a spirit level made of plastic of the type mentioned at the outset, which has sufficient rigidity and therefore dimensional accuracy even in the case of long lengths, without the need for complex manufacturing processes.
  • the invention essentially provides a spirit level comprising a spirit level body produced by injection molding of thermoplastic material with at least one recess for a position sensor such as a dragonfly and a reinforcing insert which is at least partially overmolded by the thermoplastic material and which consists of fiber-reinforced plastic, the reinforcing insert of the Furthermore, at least in regions, it is intimately or materially connected to the spirit level body.
  • the reinforcement insert consists in particular of a glass fiber or carbon fiber reinforced plastic.
  • a fiber-reinforced plastic is used for the reinforcement insert, which has continuous fibers running over the entire length of the insert or sections thereof.
  • rovings or semi-finished textile products such as fabrics or scrims can be used, which are embedded in a plastic matrix.
  • the spirit level body itself likewise preferably consists of glass fiber or carbon fiber reinforced plastic, the fibers also being long fibers e.g. a length of up to 10 mm can act.
  • the spirit level body and the reinforcing insert have the same matrix, which, for. B. consists of or contains polyamide.
  • the reinforcement insert should have a modulus of elasticity with E »70 GPa, in particular E> 200 GPa, preferably E> 400 GPa.
  • a plastic spirit level is made available, which can exceed the usual lengths by far without having to accept losses in terms of measurement accuracy.
  • the reason for this is the reinforcement insert, which extends in the longitudinal direction of the spirit level body, in particular in the upper or lower longitudinal edge region and over the entire length.
  • the at least one reinforcing insert is geometrically designed in such a way that, in the usual way, a recess extends into the narrow side of the spirit level body opposite the measuring sole, into which a spirit level can be inserted.
  • a corresponding recess can also be provided in the measuring sole itself.
  • a plastic spirit level is made available which has comparable strength values to aluminum die-cast spirit levels, without the need for mechanical finishing and coating of the spirit level body.
  • the reinforcing insert is preferably a profile element such as a U or T or E profile. But a rectangular profile is also an option, to name profile geometries only as an example.
  • a further development of the invention provides that viewed in the longitudinal direction of the spirit level body in front of and behind the narrow side of the spirit level body opposite the measuring sole and / or from the measuring sole Recess a first and a second reinforcement insert.
  • a third and a fourth reinforcement insert such as a strip can be extrusion-coated around the top and / or below and on both sides of the recess or recess, the third and fourth reinforcement insert optionally being connected to the first and second reinforcement insert as are welded.
  • first and second reinforcing strips are arranged at least in one longitudinal region, preferably in both longitudinal regions of the spirit level body and along the sides of the recess. In the case of two reinforcement strips, these should be connected via further reinforcement strips running transversely to these.
  • the spirit level body preferably has the geometry of an I-profile with an upper and lower flange, with a reinforcement insert which can have a profile geometry like that of a T being arranged at least in one, preferably in the respective flange and running in the longitudinal direction thereof.
  • the middle leg of the T-profile can run along the web reducing the flanges of the I-profile.
  • the reinforcing insert extends along the longitudinal axis of the spirit level body and over its entire or almost entire length, in particular along the upper and / or lower longitudinal edge region, which is delimited on the outside by the measuring sole or the narrow side of the spirit level body opposite this, whereby - in the longitudinal direction of the Spirit level body considered - in front of and behind the recess for the position sensor starting from the narrow side, a first reinforcement insert is preferably injected into the spirit level body in the form of a T-profile and the first reinforcement insert with at least one second reinforcement insert running to the side of the recess and / or below the recess connected is.
  • first reinforcing inserts are connected via a second reinforcing insert which extends below an upwardly displaced, ie displaced in the direction of the outer narrow side.
  • the spirit level should be constructed symmetrically with regard to the arrangement of the reinforcement inserts.
  • FIG. 1 is a perspective view of a spirit level body with associated reinforcing insert in an exploded view, 2 - 6 cross sections of reinforcing inserts in the area of a flange of a spirit level,
  • FIG. 11 is a perspective view of a portion of another embodiment of a reinforcing insert
  • FIG. 12 shows the reinforcement insert according to FIG. 11 in a different representation
  • FIG. 13 shows a section through a spirit level with a spirit level body according to FIG. 1.
  • a body 10 of a spirit level is shown, which is made by injection molding thermoplastic material which is reinforced by glass or carbon fibers.
  • Polyamide is preferably used as the plastic as the matrix, in which short fibers or long fibers are embedded, for example up to a length of 10 mm.
  • the body 10 has an I or double T profile geometry with a web 12 and from its ends and flanges 14, 16 running perpendicularly to this. Reinforcing ribs 18, 20 extending between the flanges 14, 16 can also be formed along the web 12.
  • a recess 22 is provided in the upper flange 14, in which a dragonfly can be inserted or via which a dragonfly can be optically detected.
  • the recess 22 consequently starts from the outer surface 23 of the upper narrow side of the spirit level body 10, which lies opposite the measuring sole 17.
  • the measuring sole 17 is the outer surface of the lower web 12.
  • recesses 24, 26 serving as handles and recesses 28, 29, 30 also receiving dragonflies are also formed.
  • the web 12 can also have a wave geometry in order to achieve a higher torsional rigidity with the same wall thickness.
  • the corrugation geometry results in a section parallel to the flanges 14, 16. In the case of a corrugated web, the ribs 18, 20 are then basically no longer required.
  • a cutout corresponding to the cutout 22 can also emanate from the measuring sole 17 in order to be able to insert a vial or to detect it visually.
  • the spirit level body 10 has one or more reinforcing inserts which are at least partially, but preferably completely overmolded by the thermoplastic material ,
  • the reinforcement insert is made of fiber-reinforced plastic, in particular polyamide, which is the matrix for the fibers.
  • fibers are used as fibers that extend over the entire length of the reinforcement insert or the respective sections that are connected to form the reinforcement insert.
  • the fibers can be present in the matrix in the form of rovings or semi-finished textiles such as woven or non-woven fabrics.
  • FIG. 1 shows an exploded illustration of a corresponding reinforcing insert 32 which extends along the body 10 and is to be overmolded in the upper flange 14.
  • the reinforcement system 32 actually consists of four sections, namely the parallel to and in the flange 14 flat sections 29 and 31 and the shorter flat sections 34, 35, which sections 29, 31 in the area of the cutout 22, so that the cutout 22 is freely accessible as a result and a spirit level is accordingly optically detectable.
  • the reinforcing insert 32 which - as will be explained with reference to the following figures - can also have other geometries. Independently of this, the insert should extend over the entire length of the spirit level body 10, as can also be seen in FIG. 1. 1, the reinforcement system 32 is only shown in the area of the upper flange 14, there is also the possibility without further ado of inserting a corresponding insert in the spirit level body 10 in the area of the lower flange 16, that is to say overmolding the insert.
  • FIGS. 2 to 6 depict inserts which run in the region of the upper flange 14 from which the web 12 of the spirit level body 10 extends.
  • a reinforcing insert 33 can have a rectangular geometry according to FIG. 2.
  • a reinforcing insert can also have the shape of a U-profile 39 (FIG. 5) or a T-profile 41 (FIG. 6).
  • a reinforcing bar can consist of two sections 44, 46, which extend in front of and behind the recess 22 in the longitudinal direction of the spirit level body 10 when viewed.
  • the sections 44, 46 can each have a profile geometry, as corresponds in particular to FIGS. 2, 5 and 6.
  • strip-shaped elements 48, 50 can run laterally along the recess 22, which, in accordance with the plan view according to FIG Overlap reinforcement insert.
  • rod-shaped reinforcing strips 56, 58 extend along the flange 14, which may correspond to those in FIGS. 3 and 4, wherein at least in the region of the cutout 22 there are transverse struts 60, 62, 64, 66, which connect the reinforcement strips 56, 58 to one another.
  • This ensures a high degree of dimensional accuracy when spraying, with the result that the spirit level body 10 has a high degree of dimensional accuracy.
  • 11 and 12 show a section and a perspective representation of a section of a further embodiment of a reinforcing strip 68 which has a T-profile geometry. The reinforcing strip is interrupted in the area of the recess 22.
  • FIG. 13 shows a section along the line XIII-XIII of a spirit level having the spirit level body 10, that is to say in the region of the recess 22 through which a spirit level 37 is visible.
  • the spirit level body 10 preferably consists of a long fiber such as glass or carbon-containing thermoplastic material.
  • Carbon fiber reinforced plastic or glass fiber reinforced plastic are to be mentioned as preferred materials for the reinforcement inserts, whereby the secondary condition should be fulfilled that the elastic modulus (elastic modulus) is considerably greater than that of aluminum.
  • the teaching according to the invention is particularly suitable for spirit levels with a length between 600 mm and 2000 mm.
  • a preferred length is 1200 mm.

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Wasserwaage umfassend einen durch Spritzgiessen thermoplastischen Materials hergestellten Wasserwaagenkörper (10) mit zumindest einer Aussparung (22) für eine Libelle. Um den Wasserwaagenkörper (10) lang ausbilden zu können, ohne dass ein Verzug auftritt, ist vorgesehen, das in dem Wasserwaagenkörper (10) eine Verstärkungseinlage (32) aus faserverstärktem Kunststoff umspritzt ist.

Description

Beschreibung
Wasserwaage
Die Erfindung bezieht sich auf eine Wasserwaage umfassend einen durch Spritzgießen thermoplastischen Materials hergestellten Wasserwaagenkörper aus Kunststoff mit zumindest einer Aussparung für einen Lagesensor wie Libelle.
Eine aus Kunststoff bestehende Wasserwaage ist aus dem AT-U- 006 006 bekannt. Um eine diesbezügliche Wasserwaage relativ lang auszubilden, ohne dass ein unzulässiger Verzug in Kauf zu nehmen ist, wird die Wasserwaage nach dem Gasinnendruckverfah- ren gespritzt.
Auch ist es bekannt, Wasserwaagen durch Schaumspritzgussverfahren herzustellen, um den Verzug zu minimieren. Nachteilig dieses Verfahrens ist es jedoch, dass eine mindere Oberflächenqualität gegeben ist, so dass grundsätzlich eine Nachbearbeitung erforderlich ist.
Aus der DE-U-77 04 713 ist eine Wasserwaage bekannt, deren Körper aus einem Kunststoffprofil besteht. In dem Kunststoffprofil erstrecken sich im Wesentlichen über die gesamte Länge des Wasserwaagenkörpers Metalleinlagen, die in das Kunststoffprofil eingegossen oder eingesetzt sind. Auch besteht die Möglichkeit, den Wasserwaagenkörper durch Extrudieren herzustellen, wobei die Metalleinlagen durch entsprechende Düsen in den Körper eingezogen werden. In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird zum Ausbilden des Wasserwaagenkörpers ein Hohlkastenprofil benutzt, an dessen Innenseiten Ausnehmungen vorhanden sein können, in die Metalleinlagen einbringbar sind. Die Metalleinlagen können beim Spritzgießen des Wasserwaagenkörpers mit eingegossen oder nach dem Spritzen des Wasserwaagenköφers in vorgenannte Ausnehmungen eingeschoben werden.
Nach der DE-T-699 05 557 wird ein Wasserwaagenkörper durch Spritzgießen hergestellt. Um eine Libelle zu fixieren, wird diese von einem metallischen Rahmen aufgenommen, der in ein Spritzgießwerkzeug einsetzbar ist.
Ein Wasserwaagenkörper aus einem mit Glaspartikeln versetzten wärmeaushärtbaren Harz ist aus der DE-T-690 22 596 bekannt.
Aus der US-A-3,921,306 bzw. US-A-3, 889,353 ist eine Wasserwaage bekannt, dessen Körper aus hochdichtem Urethanschaum hergestellt ist. Entlang der Arbeitsflächen der Wasserwaage bis zu deren Kanten hin erstrecken sich aus Metall bestehende Einlagen, die im Bereich der Arbeitsflächen im Schnitt eine Y-Geometrie aufweisen. Durch die Profilgeometrie und den Verlauf des Metallrahmens bedingt sind ausschließlich im Steg des Wasserwaagenkörpers Aussparungen zur Aufnahme von Libellen vorgesehen.
Der vorliegenden Erfindung liegt das Problem zu Grunde, eine Wasserwaage aus Kunststoff der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, die auch bei großen Längen eine hinreichende Steifigkeit und damit Maßgenauigkeit aufweist, ohne dass aufwendige Herstellungsverfahren erforderliche sind.
Zur Lösung des Problems sieht die Erfindung im Wesentlichen vor eine Wasserwaage umfassend einen durch Spritzgießen thermoplastischen Materials hergestellten Wasserwaagenkörper mit zumindest einer Aussparung für einen Lagesensor wie Libelle sowie einer von dem thermoplastischen Material zumindest bereichsweise umspritzten Verstärkungseinlage, die aus faserverstärktem Kunststoff besteht, wobei die Verstärkungseinlage des Weiteren zumindest bereichsweise innig bzw. stoffschlüssig mit dem Wasserwaagenkörper verbunden ist. Dabei besteht die Verstärkungseinlage insbesondere aus einem glasfaser- oder kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff. Insbesondere wird ein faserverstärkter Kunststoff für die Verstärkungseinlage benutzt, der über die gesamte Länge der Einlage oder Abschnitte dieser verlaufende ununterbrochene Fasern aufweist. So können Rovings oder textile Halbzeuge wie Gewebe oder Gelege benutzt werden, die in einer Kunststoffmatrix eingebettet sind.
Der Wasserwaagenkörper selbst besteht ebenfalls bevorzugterweise aus glasfaser- oder kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff, wobei es sich bei den Fasern auch um Langfasern z.B. einer Länge von bis zu 10 mm handeln kann.
Unabhängig hiervon ist insbesondere vorgesehen, dass der Wasserwaagenkörper und die Verstärkungseinlage die gleiche Matrix aufweisen, die z. B. aus Polyamid besteht oder dieses enthält.
Die Verstärkungseinlage sollte ein E-Modul mit E » 70 GPa, insbesondere E > 200 GPa, vorzugsweise E > 400 GPa aufweisen.
Aufgrund der erfindungs gemäßen Lehre wird eine Kunststoffwasserwaage zur Verfügung gestellt, die bisher übliche Längen bei weitem überschreiten kann, ohne dass in Bezug auf die Messgenauigkeit Einbußen hingenommen werden müssen. Ursächlich hierfür ist die Verstärkungseinlage, die sich in Längsrichtung des Wasserwaagenkörpers, insbesondere im oberen oder unteren Längsrandbereich und über die gesamte Länge erstreckt. Dabei ist die zumindest eine Verstärkungseinlage derart geometrisch ausgebildet, dass in üblicher Weise von der der Messsohle gegenüber liegender Schmalseite des Wasserwaagenkörpers eine Aussparung ausgeht, in die eine Libelle einsetzbar ist. Auch in der Messsohle selbst kann eine entsprechende Aussparung vorgesehen sein.
Erfindungsgemäß wird eine Kunststoffwasserwaage zur Verfügung gestellt, die vergleichbare Festigkeitswerte wie Aluminium-Druckguss-Wasserwaagen aufweist, ohne dass es einer mechanischen Nachbearbeitung und Beschichtung des Wasserwaagenkörpers bedarf. Bevorzugterweise handelt es sich bei der Verstärkungseinlage um ein Profilelement wie U- oder T- oder E-Profil. Aber auch ein Rechteckprofil kommt in Frage, um nur beispielhaft Profilgeometrien zu nennen.
Um auch im Bereich der den Lagesensor aufnehmenden Aussparung dem Wasserwaagenkörper eine hinreichende Steifigkeit zu verleihen, ist in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass in Längsrichtung des Wasserwaagenkörpers betrachtet vor und hinter der von der der Messsohle gegenüber liegenden Schmalseite des Wasserwaagenkörpers und/oder von der Messsohle ausgehenden Aussparung eine erste und eine zweite Verstärkungseinlage verlaufen. In Weiterbildung können ober- und/oder unterhalb und zu beiden Seiten der Aussparung oder Ausnehmung eine dritte und eine vierte Verstärkungseinlage wie -leiste von dem thermoplastischen Material umspritzt sein, wobei gegebenenfalls die dritte und die vierte Verstärkungseinlage mit der ersten und der zweiten Verstärkungseinlage verbunden wie verschweißt sind. Auch besteht die Möglichkeit, zumindest in einem Längsbereich, vorzugsweise in beiden Längsbereichen des Wasserwaagenkörpers und entlang der Seiten der Aussparung erste und zweite Verstärkungsleisten anzuordnen. Bei zwei Verstärkungsleisten sollten diese über quer zu diesen verlaufende weitere Verstärkungsleisten verbunden sein.
Bevorzugterweise weist der Wasserwaagenköφer die Geometrie eines I-Profils mit oberem und unterem Flansch auf, wobei zumindest in einem, vorzugsweise in jeweiligem Flansch und in dessen Längsrichtung verlaufend eine Verstärkungseinlage angeordnet ist, die eine Profilgeometrie wie die eines T aufweisen kann. Dabei kann der Mittelschenkel des T-Profils entlang dem die Flansche des I-Profils vermindernden Stegs verlaufen. Insbesondere ist vorgesehen, dass sich die Verstärkungseinlage entlang Längsachse des Wasserwaagenköφers und über dessen gesamte oder nahezu gesamte Länge insbesondere entlang oberem und/oder unterem Längsrandbereich erstreckt, der außenseitig von der Messsohle bzw. dieser gegenüberliegenden Schmalseite des Wasserwaagenköφers begrenzt ist, wobei - in Längsrichtung des Wasserwaagenköφers betrachtet - vor und hinter der von der Schmalseite ausgehenden Aussparung für den Lagesensor jeweils eine erste Verstärkungseinlage vorzugsweise in Form eines T-Profils in den Wasserwaagenköφer eingespritzt ist und die erste Verstärkungseinlage mit zumindest einer seitlich der Aussparung und/oder unterhalb der Aussparung verlaufenden zweiten Verstärkungseinlage verbunden ist.
Insbesondere sind die ersten Verstärkungseinlagen über eine unterhalb einer nach oben versetzten, also in Richtung der außen liegenden Schmalseite versetzten Libelle verlaufenden zweiten Verstärkungseinlage verbunden. Durch diese Maßnahmen erhält der Wasserwaagenköφer eine hohe Verbindungssteifigkeit, ohne dass in Bezug auf die Anordnung der Libellen im Vergleich zu bekannten aus Metall bestehenden Wasserwaagenköφer nutzungsmäßige Veränderungen erfolgen müssen.
Des Weiteren sollte die Wasserwaage in Bezug auf die Anordnung der Verstärkungseinlagen symmetrisch aufgebaut sein.
Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmalen -für sich und/oder in Kombination-, sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung von der Zeichnung zu entnehmenden bevorzugten Ausführungsbeispielen.
Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung ein Wasserwaagenköφer mit zugeordneter Verstärkungseinlage in Explosionsdarstellung, Fig. 2 - 6 Querschnitte von Verstärkungseinlagen im Bereich eines Flanschs einer Wasserwaage,
Fig. 7 - 10 Abschnitte von Verstärkungseinlagen im Bereich einer Aussparung einer Wasserwaage und im Längsschnitt,
Fig. 11 eine perspektivische Darstellung eines Abschnitts einer weiteren Ausführungsform einer Verstärkungseinlage,
Fig. 12 die Verstärkungseinlage gemäß Fig. 11 in anderer Darstellung, und
Fig. 13 einen Schnitt durch eine Wasserwaage mit einem Wasserwaagenköφer gemäß Fig. 1.
In Fig. 1 ist ein Köφer 10 einer Wasserwaage dargestellt, der durch Spritzgießen thermoplastischen Materials hergestellt ist, das durch Glas- oder Kohlenstofffasern verstärkt ist. Bevorzugterweise wird als Kunststoff Polyamid als Matrix verwendet, in der Kurzfasern oder Langfasern z.B. bis zu einer Länge von 10 mm eingebettet sind. Um die zu verarbeitende Kunststoffmenge zu reduzieren, weist der Köφer 10 eine I- oder Doppel - T-Profilgeometrie mit Steg 12 und von dessen Enden und senkrecht zu diesem verlaufenden Flanschen 14, 16 auf. Entlang des Stegs 12 können des Weiteren zwischen den Flanschen 14, 16 verlaufende Verstärkungsrippen 18, 20 ausgebildet sein. Ferner ist im oberen Flansch 14 eine Aussparung 22 vorgesehen, in der eine Libelle einsetzbar bzw. über die eine Libelle optisch erfassbar ist. Die Aussparung 22 geht folglich von der Außenfläche 23 der oberen Schmalseite des Wasserwaagenköφers 10 aus, die der Messsohle 17 gegenüberliegt. Die Messsohle 17 ist Außenfläche des unteren Stegs 12. Im Steg 12 sind ferner als Griffe dienende Aussparungen 24, 26 sowie ebenfalls Libellen aufnehmende Aussparungen 28, 29, 30 ausgebildet. Insoweit wird jedoch auf übliche Wasserwaagen-Konstruktionen verwiesen. Alternativ kann der Steg 12 auch eine Wellengeometrie aufweisen, um bei gleicher Wandstärke eine höhere Verwindungssteifigkeit zu erzielen. Die Wellengeometrie ergibt sich in einem Schnitt parallel zu den Flanschen 14, 16. Im Falle eines wellenförmig verlaufenden Stegs bedarf es sodann der Rippen 18, 20 grundsätzlich nicht mehr.
Auch kann von der Messsohle 17 eine der Aussparung 22 entsprechende Aussparung ausgehen, um eine Libelle einzusetzen bzw. optisch erfassen zu können.
Um den Wasserwaagenköφer 10 in großer Länge wie z. B. 600 mm bis 2000 mm spritzen zu können, ohne dass insbesondere in der Abkühlphase ein unzulässig starker Verzug auftritt, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Wasserwaagenköφer 10 eine oder mehrere Verstärkungseinlagen aufweist, die von dem thermoplastischen Material zumindest bereichsweise, vorzugsweise jedoch vollständig umspritzt sind.
Gleichzeitig erhöhen die Einlagen dauerhaft die Steifigkeit des Wasserwaagenköφers 10. Die Verstärkungseinlage besteht dabei aus faserverstärktem Kunststoff, insbesondere aus Polyamid, das die Matrix für die Fasern ist. Als Fasern werden insbesondere solche benutzt, die sich über die gesamte Länge der Verstärkungseinlage bzw. den jeweiligen Abschnitten, die zu der Verstärkungseinlage verbunden werden, erstrecken. So können die Fasern in Form von Rovings oder textilen Halbzeugen wie Gewebe oder Gelege in der Matrix vorliegen.
Unabhängig hiervon erfolgt beim Umspritzen der Verstärkungseinlage durch das faserverstärkte Kunststoffmaterial des Wasserwaagenköφers 10 ein stoffflüssige Verbindung zwischen dem Wasserwaagenköφer und der Verstärkungseinlage. Dabei ist bevorzugterweise vorgesehen, dass die Matrix des Wasserwaagenköφers 10 mit der der Verstärkungseinlage übereinstimmt. Die Erfindung wird jedoch nicht verlassen, wenn der die Matrix bildende Kunststoff des Wasserwaagenköφers 10 nicht mit dem der Verstärkungseinlage übereinstimmt. Rein beispielhaft ist in Fig. 1 in Explosionsdarstellung eine entsprechende sich entlang des Köφers 10 erstreckende und im oberen Flansch 14 zu umspritzende Verstärkungseinlage 32 dargestellt. Wie die zeichnerische Darstellung der Fig. 1 verdeutlicht, besteht die Verstärkungsanlage 32 in eigentlichem Sinne aus vier Abschnitten, nämlich den parallel zu und in dem Flansch 14 verlaufenden flachen Abschnitten 29 und 31 sowie den kürzeren flachen Abschnitten 34, 35, die die Abschnitte 29, 31 im Bereich der Aussparung 22 verbinden, so dass in Folge dessen die Aussparung 22 frei zugänglich und entsprechend eine Libelle optisch erfassbar ist.
Die Verstärkungseinlage 32, die - wie anhand der nachfolgenden Figuren erläutert wird - kann auch andere Geometrien aufweisen. Unabhängig hiervon sollte sich die Einlage über die gesamte Länge des Wasserwaagenköφers 10 erstrecken, wie gleichfalls aus der Fig. 1 ersichtlich wird. Ist in Fig. 1 die Verstärkungsanlage 32 nur im Bereich des oberen Flansches 14 dargestellt, so besteht ohne Weiteres auch die Möglichkeit im Bereich des unteren Flansch 16 eine entsprechende Einlage in dem Wasserwaagenköφer 10 einzubringen, also die Einlage zu umspritzen.
Verschiedene Ausfuhrungsformen von Verstärkungseinlagen sind den nachfolgend beschriebenen Figuren zu entnehmen, wobei in den Fig. 2 bis 6 Einlagen dargestellt sind, die im Bereich des oberen Flansches 14 verlaufen, von dem der Steg 12 des Wasserwaagenköφers 10 ausgeht.
Eine Verstärkungseinlage 33 kann entsprechend der Fig. 2 eine Rechteckgeometrie aufweisen. Eine Verstärkungseinlage kann aber auch die Form eines U-Profils 39 (Fig. 5) oder eines T-Profils 41 (Fig. 6) besitzen.
Es besteht gleichfalls die Möglichkeit, zwei gesonderte im Schnitt rechteckige oder o- valförmige Profilelemente 36, 38 bzw. 40, 42 als Verstärkungseinlagen zu benutzen, die insbesondere in dem unteren Flansch 16, gegebenenfalls auch in dem oberen Flansch 14 umspritzt werden. Bodenseite bzw. -fläche des unteren Flansches 16 ist im Ausfuhrungsbeispiel die Messsohle 17 der Wasserwaage. Der Abstand zwischen den parallel zueinander verlaufenden die Verstärkungseinlagen bildenden Profilelemente 36, 38 bzw. 40, 42 ist dabei derart gewählt, dass die Profilelemente 36, 38, 40, 42 seitlich entlang der Aussparung 22 verlaufen.
Erstreckt sich die Verstärkungseinlage mit einem Profil entsprechend der Fig. 2, 5 und 6 weitgehend über die Breite des Flansches 14, so sind Maßnahmen zu treffen, dass die Aussparung 2 nicht verschlossen wird. Diesbezügliche konstruktive Möglichkeiten sind den Fig. 7 bis 10 zu entnehmen. So kann eine Verstärkungsleiste aus zwei Abschnitten 44, 46 bestehen, die sich vor und hinter der Aussparung 22 in Längsrichtung des Wasserwaagenköφers 10 betrachtet erstrecken. Die Abschnitte 44, 46 können dabei jeweils eine Profilgeometrie aufweisen, wie diese insbesondere den Fig. 2, 5 und 6 entsprechen.
Um im Bereich der Aussparung 22 gleichfalls eine gewünschte Stabilität des Wasserwaagenköφers 10 sicherzustellen, können nach dem Ausfuhrungsbeispiel der Fig. 9 seitlich entlang der Aussparung 22 leistenformige Elemente 48, 50 verlaufen, die entsprechend der Draufsicht gemäß Fig. 9 randseitig die Abschnitte 44, 46 der Verstärkungseinlage überlappen.
Sind nach dem Ausfuhrungsbeispiel der Fig. 9 die leistenförmigen Elemente 48, 50 und die Abschnitte 44, 46, die zusammen die Verstärkungsleiste an sich bilden, beabstandet zueinander angeordnet, so besteht nach dem Ausführungsbeispiel der Fig. 10 auch die Möglichkeit, die Abschnitte 44, 46 sowie entlang der Aussparung 22 verlaufende leistenformige Elemente 52, 54 miteinander zu verbinden wie zu verschweißen. Durch diese Maßnahmen ist ein einfaches Umspritzen möglich.
Nach dem Ausführungsbeispiel der Fig. 8 erstrecken sich entlang des Flansches 14 stab- formige Verstärkungsleisten 56, 58, die denen der Fig. 3 und 4 entsprechen können, wobei zumindest im Bereich der Aussparung 22 Querverstrebungen 60, 62, 64, 66 vorhanden sind, die die Verstärkungsleisten 56, 58 miteinander verbinden. Hierdurch ist eine hohe Maßhaltigkeit beim Spritzen gewährleistet mit der Folge, dass der Wasserwaagenköφer 10 eine hohe Maßgenauigkeit aufweist. Den Fig. 11 und 12 sind im Ausschnitt und in perspektivischer Darstellung ein Abschnitt einer weiteren Ausführungsform einer Verstärkungsleiste 68 zu entnehmen, die eine T-Profilgeometrie aufweist. Im Bereich der Aussparung 22 ist die Verstärkungsleiste unterbrochen. Die vor und hinter der Aussparung 22 verlaufenden Abschnitte, die denen der Fig. 7 vom Verlauf prinzipiell entsprechen, sind sodann über Stäbe oder Leisten 70, 72 verbunden, die mit den Seitenrändern oder mit den Unterseiten des Querschenkels 74 verbunden wie verschweißt sind, wie sich aus den Fig. 11 und 12 ergibt.
In der Fig. 13 ist ein Schnitt entlang der Linie XIII-XIII einer den Wasserwaagenköφer 10 aufweisenden Wasserwaage dargestellt, also im Bereich der Aussparung 22, durch die eine Libelle 37 sichtbar ist.
Wie die Schnittdarstellung verdeutlicht, verlaufen senkrecht zu den Flanschflächen 17, 23 die Abschnitte 34, 35 der Verstärkungseinlage 32, die die Abschnitte 29, 31 verbinden. In der Schnittdarstellung der Fig. 13 ist des Weiteren im Bereich des unteren Flansches 16 eine entsprechende Verstärkungseinlage eingezeichnet.
Der Wasserwaagenköφer 10 besteht vorzugsweise aus einem Langfasern wie Glasoder Kohlenstofffasern enthaltenden thermoplastischen Material. Als bevorzugte Materialien für die Verstärkungseinlagen sind kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff oder glasfaserverstärkter Kunststoff zu nennen, wobei die Nebenbedingung erfüllt sein sollte, dass das Elastizitätsmodul (E-Modul) erheblich größer als das von Aluminium ist.
Des Weiteren ist darauf hinzuweisen, dass es nicht zwingend erforderlich ist, dass die Verstärkungseinlage in jedem Flansch des Wasserwaagenköφers 10 verläuft, also in diesem Bereich umspritzt ist, gleichwenn dies als bevorzugt anzugeben ist.
Eine hinreichende Maßgenauigkeit ergibt sich bereits dann, wenn nur in einem der Flansche eine Verstärkungseinlage umspritzt ist, wobei bevorzugterweise derjenige zu wählen ist, in der die Libelle eingesetzt ist. Ferner ist die erfindungsgemäße Lehre nicht auf Wasserwaagenköφer beschränkt, die die Geometrie eines I-Profils aufweisen. Kunststoffwasserwaagen anderen Profils können gleichfalls entsprechend der Erfindung Verstärkungseinlagen aufweisen, die jedoch erwähntermaßen über die gesamte oder nahezu gesamte Länge des Wasserwaagenkörpers sich erstrecken und von dem Kunststoffmaterial umspritzt sein sollten.
Die erfindungsgemäße Lehre ist für Wasserwaagen einer Länge zwischen 600 mm und 2000 mm besonders geeignet. Eine bevorzugte Länge ist 1200 mm.

Claims

PatentansprücheWasserwaage
1. Wasserwaage umfassend einen durch Spritzgießen thermoplastischen Materials hergestellten Wasserwaagenköφer (10) mit zumindest einer Aussparung (22) für einen Lagesensor wie Libelle (37) sowie einer von dem thermoplastischen Material zumindest bereichsweise umspritzten Verstärkungseinlage (29, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 38, 39, 40, 41, 42, 44, 46, 48, 50, 52, 54, 56, 58, 60, 62, 64, 66, 68), die aus faserverstärktem Kunststoff besteht und zumindest bereichsweise stoffschlüssig mit dem Wasserwaagenköφer verbunden ist.
2. Wasserwaage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungseinlage (29, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 38, 39, 40, 41, 42, 44, 46, 48, 50, 52, 54, 56, 58, 60, 62, 64, 66, 68) aus einem kohlenstoff- oder glasfaserverstärkten Kunststoff, insbesondere einem Kunststoff mit Fasern wie Rovings oder textilen Halbzgeugen besteht, die sich als Einheit über die gesamte oder nahezu gesamte Länge der Verstärkungseinlage erstrecken.
3. Wasserwaage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Verstärkungseinlage (29, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 38, 39, 40, 41, 42, 44, 46, 48, 50, 52, 54, 56, 58, 60, 62, 64, 66, 68) entlang Längsachse des Wasserwaagenköφers (10), und über dessen gesamte oder nahezu gesamte Länge und insbesondere entlang oberem und/oder unterem Längsrandbereich erstreckt, der außenseitig von Messsohle (17) des Wasserwaagenköφers (10) begrenzt ist.
. Wasserwaage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserwaagenköφer (10) aus einem faserverstärkten wie kurz- oder langfaserverstärktem Kunststoff besteht, wobei vorzugsweise der Kunststoff des Wasserwaagenköφers dem Kunststoff der Verstärkungseinlage (29, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 38, 39, 40, 41, 42, 44, 46, 48, 50, 52, 54, 56, 58, 60, 62, 64, 66, 68) entspricht.
5. Wasserwaage nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Längsachsenrichtung des Wasserwaagenköφers (10) betrachtet vor und hinter der insbesondere von der der Messsohle gegenüberliegenden Fläche ausgehenden Aussparung (22) eine erste und eine zweite Verstärkungseinlage (44, 46) oder Abschnitte einer Verstärkungseinlage verlaufen.
6. Wasserwaage nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ober- und/oder unterhalb und zu beiden Seiten der Aussparung (22) dritte und vierte Verstärkungseinlagen in dem Wasserwaagenköφer (10) verlaufen.
7. Wasserwaage nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste bzw. die zweite Verstärkungseinlage (44, 46) mit der dritten bzw. vierten Verstärkungseinlage (48, 50) verbunden wie verschweißt ist.
8. Wasserwaage nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte bzw. vierte jeweils seitlich entlang der Aussparung (22) verlaufende Verstärkungsleiste zumindest abschnittsweise in Längsrichtung des Wasserwa- genköφers (10) die erste und zweite Verstärkungsleiste (44, 46) überlappen.
. Wasserwaage nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsleiste zwei in Längsachsenrichtung und seitlich entlang jeder Seite der Aussparung (22) verlaufende erste Abschnitte (56, 58) aufweist, die mit quer zu diesen verlaufenden zweiten Abschnitten (60, 62, 64, 66) verbunden sind.
10. Wasserwaage nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserwaagenköφer (10) eine Geometrie eines I-Profils mit oberem und unterem Flansch (14, 16) und die Flansche verbindendem Steg (12) aufweist und dass zumindest in einem Flansch eine Verstärkungseinlage (32) verläuft.
11. Wasserwaage nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Längsrichtung des Wasserwaagenköφers (10) betrachtet vor und hinter der von gegenüber der Messsohle (17) verlaufenden Außenfläche (23) der Schmalseite des Wasserwaagenköφers ausgehenden Aussparung (22) für den Lagesensor jeweils eine erste Verstärkungseinlage (68) vorzugsweise in Form eines T-Profils in den Wasserwaagenköφer eingespritzt ist und dass die ersten Verstärkungseinlagen zumindest mit einer seitlich der Aussparung und/oder unterhalb der Aussparung verlaufenden zweiten Verstärkungseinlage (70, 72) verbunden sind.
12. Wasserwaage nach zumindest Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Verstärkungseinlage unterhalb der in Richtung der Außenfläche (23) versetzt angeordneten und in der Ausnehmung (22) eingesetzten Libelle verläuft.
13. Wasserwaage nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungseinlage (29, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 38, 39, 40, 41, 42, 44, 46, 48, 50, 52, 54, 56, 58, 60, 62, 64, 66, 68) ein E-Modul mit E » 80 GPa, insbesondere E > 200 GPa, vorzugsweise E > 400 GPa aufweist.
14. Wasserwaage nach zumindest Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der die Flansche (14, 16) verbindende Steg (12) im Schnitt entlang der Flansche eine wellenförmige Geometrie aufweist.
15. Wasserwaage nach zumindest Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungseinlage (29, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 38, 39, 40, 41, 42, 44, 46, 48, 50, 52, 54, 56, 58, 60, 62, 64, 66, 68) und der Wasserwaagenköφer (10) die gleiche Matrix insbesondere aus Polyamid bestehend oder enthaltend aufweist.
16. Wasserwaage nach zumindest Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserwaage in Bezug auf die Anordnung der Verstärkungseinlagen (29, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 38, 39, 40, 41, 42, 44, 46, 48, 50, 52, 54, 56, 58, 60, 62, 64, 66, 68) symmetrisch aufgebaut ist.
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