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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Rotieren von Objekten, umfassend
zumindest eine Antriebseinrichtung mit einer zumindest teilweise runden
und um eine erste Drehachse drehbaren Antriebswelle und zumindest
eine um eine zweite Drehachse drehbar gelagerte Plattform, wobei
die Antriebswelle mittels eines Getriebes in Wirkverbindung mit
der Plattform steht.
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Messanordnungen
zum Vermessen von Messobjekten sind im Stand der Technik bekannt.
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Die
WO 2005/071350 A1 beschreibt
beispielsweise ein Messsystem zum geometrischen Vermessen eines
Werkstücks, mit einem Koordinatenmessgerät und
einem Drehtisch, wobei das Koordinatenmessgerät bei der
Vermessung die Raumform des auf dem Drehtisch angeordneten Werkstücks
abfühlt und dabei Messwerte erzeugt, wobei die Temperatur
des Drehtischs ermittelt wird und eine der realen Temperatur entsprechende
Korrektur der Messwerte des Werkstücks vornehmbar ist.
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Die
DE 10 2005 033 187
A1 offenbart ein Verfahren und eine Anordnung zum Kalibrieren
einer Messanordnung, welche mittels invasiver Strahlung Durchstrahlungsbilder
von Messobjekten erzeugen soll. Die beschriebene Anordnung umfasst
dabei ein Messobjekt, welches zwischen einer Strahlungsquellen und
einer Detektionseinrichtung auf einem Drehtisch angeordnet ist,
wodurch das Messobjekt um eine vertikale Achse drehbar ist und die
von der Strahlungsquelle ausgehende Strahlung aus unterschiedlichen
Richtungen, bezüglich eines Koordinatensystems des Messobjekts,
einfallen und dieses durchqueren kann.
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Eine
weitere Messanordnung für ein Messobjekt ist aus der
DE 10 2005 039 422
A1 bekannt, wobei das Messobjekt zwischen eine Strahlungsquelle
und einer Detektionseinrichtung auf einer Dreheinrichtung angeordnet
ist, und mittels einer auf der Dreheinrichtung angeordneten Positioniereinrichtung
eine Positionierung des Messobjekts relativ zu der Drehachse der
Dreheinrichtung erfolgen kann.
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Zudem
offenbart die
DE
10 2006 045 283 A1 eine Vorbereitungsanordnung für
eine bildgebende Messvorrichtung, wobei ein Messobjekt zwischen
einer Strahlenquelle und einer De tektionseinrichtung auf einem Drehtisch,
welcher auf einem xyz-Tisch verfahrbar angeordnet ist, angeordnet
werden kann, wodurch ein Messobjekt relativ zu einer feststehenden
Sensiereinrichtung anordnerbar wird.
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Auch
sind im Stand der Technik Antriebsvorrichtungen für Drehtische
bekannt. Beispielsweise beschreibt die
DE 20 2008 001 723 U1 eine
elektrische Direktantriebsvorrichtung, insbesondere für
einen Drehtisch, mit einem rotationssymmetrischen Zentralzylinder
und zwei um dessen Symmetrieachse rotierbare Rotorbauteilen, wobei
jeweils ein elektrischer Direktantrieb zum Antrieb eines Rotorbauteils
vorgesehen ist und jedes Rotorbauteil mittels eines Lagers, relativ
zum Zentralzylinder, rotierbar gelagert ist.
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Weiterhin
ist aus der
DE 33 44
805 A1 eine Hub-Drehtisch-Vorrichtung bekannt, mit einer
nach einem vorgegebenen Bewegungssatz drehantreibbaren Tischplatte,
auf welcher eine Hubvorrichtung angeordnet werden kann. Die offenbarte
Vorrichtung soll Drehhubbewegungen mit einer vorgebbaren Genauigkeit
ausführen, wobei ein auf der drehantreibbaren Tischplatte
drehfest aufgesetzter, in senkrechter Richtung auf- und abbeweglich
geführter Hubschlitten mit einem in senkrechter Richtung
auf- und abbeweglich geführten Indexschlitten in Hubrichtung in
Mitnahmeverbindung steht.
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Die
DE 10 2005 023 467
A1 offenbart eine Vorrichtung zur Drehung eines Körpers
und ein Verfahren zur Überwachung einer lastbedingten Taumelbewegung
eines mit einem Körper belasteten Drehtischs. Dabei werden
unter Drehung des Drehtischs über einen vorgegebenen Winkelbereich
aktuelle Taumelbewegungsdaten ermittelt, aus denen Werte eines Taumelfehlers
abgeleitet werden können, und aus den ermittelten Taumelbewegungsdaten
werden unter Verwendung von Taumelfehlervergleichsdaten die Werte
eines für den unbelasteten Drehtisch ermittelten Taumelfehlers
wiedergegeben, und einen lastbedingten Taumelfehler beschreibende
Daten ermittelt, welcher somit kompensierbar sein soll.
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Auch
sind Vorrichtungen zur Verbindung einer Antriebseinheit mit einer
Antriebswelle sowie der Antriebseinheit mit einer Tragstruktur aus
dem Stand der Technik bekannt. Die
DE 10 2007 005 041 A1 beschreibt
einen Piezomotor mit einer Federungseinrichtung, wobei der Piezomotor
einen Resonator umfasst und dieser Resonator eine Öffnung
aufweist, innerhalb derer ein Piezoelement angeordnet ist, und mit
einer Federungseinrichtung, die den Resonator federnd gegenüber
einem anzutreibenden Element anordnet, wobei die Federungseinrichtung
einen ersten und einen zweiten Endabschnitt aufweist und beide Endabschnitte
an dem Resonator angeordnet sind.
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Nachteilig
an den beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren ist, dass asymmetrische
Belastungen von Vorrichtungen zum Rotieren von Objekten mit einer
Plattform, auch als Drehtisch bezeichnet, in Messsystemen zu ungewollten
Positionsänderungen der Messobjekte während einer
Rotation, insbesondere durch Taumelbewegungen, führen.
Diese können zwar messtechnisch erfasst und durch anschließende
mathematische Operationen zumindest teilweise kompensiert werden,
jedoch ist keine Vorrichtung und kein Verfahren bekannt, um ein
Entstehen einer solchen Taumelbewegung auf konstruktiv einfache
Weise zu vermeiden oder diese zu verringern. Auch ist der Einsatz
von hochpräzisen Antriebseinrichtungen, wie beispielsweise
piezoelektrische Motoren, zum Erzeugen rotatorischer Bewegungen
im Stand der Technik bekannt, jedoch keine Vorrichtung zum spielfreien Übertragen
von erzeugten Drehmomenten auf einen Drehtisch mittels einer Getriebeanordnung,
insbesondere unter Vermeidung eines Nachlaufens der Getriebeanordnung
und somit des Drehtischs, verursacht beispielsweise durch einen
Zahnradspiel.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, die Nachteile
des Stands der Technik zu überwinden, insbesondere eine
Drehmomentübertragungsvorrichtung zu liefern, die geeignet ist,
um spielfrei Drehmomente von einer Antriebseinheit auf eine drehbar
gelagerte Plattform zu übertragen.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,
dass das Getriebe zumindest eine um eine zu der ersten Drehachse
im wesentlichen parallele und zu der ersten Drehachse versetze dritte Drehachse
gelagerte, in einer Ebene senkrecht zu der dritten Drehachse runde
und in direkter Wirkverbindung mit der Antriebswelle stehende erste
Drehmomentübertragungseinrichtung umfasst, wobei die erste
Drehmomentübertragungseinrichtung ferner auf zumindest
einer Trageinrichtung derart gelagert ist, dass die erste Drehmomentübertragungseinrichtung
um eine, in Bezug auf die Trageinrichtung feststehende Drehachse
drehbar gelagert ist und in direkter Wirkverbindung mit zumindest
einer runden, drehbar gelagerten zweiten Drehmomentübertragungseinrichtung
steht und mittels der zweiten Drehmomentübertragungseinrichtung
ein Drehmoment von der Antriebswelle auf die Plattform übertragbar ist
indem sich die erste Drehmomentübertragungseinrichtung
auf der Antriebswelle und der zweiten Drehmomentübertragungseinrichtung
abrollt.
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Dabei
ist besonders bevorzugt, dass die Antriebseinrichtung zumindest
einen Piezo-Motor, zumindest einen Ultraschall-Motor, zumindest
einen Harmonic-Drive-Antrieb, zumindest einen Außenläufermotor,
zumindest einen Innenläufermotor und/oder zumindest einen
elektromagnetischen Motor umfasst.
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Weiterhin
wird vorgeschlagen, dass die erste Drehachse und die zweite Drehachse
im wesentlichen parallel zueinander sind, insbesondere die erste
Drehachse und die zweite Drehachse im wesentlichen identisch sind.
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Erfindungsgemäß ist
besonders bevorzugt, dass das Getriebe zumindest ein Planetengetriebe umfasst,
insbesondere die Antriebswelle ein Sonnenrad, die erste Drehmomentübertragungseinrichtung ein
Planetenrad und/oder die zweite Drehmomentübertragungseinrichtung
ein Hohlrad darstellt.
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Auch
wird mit der Erfindung vorgeschlagen, dass die zweite Drehmomentübertragungseinrichtung
vorzugsweise ringförmig ausgebildet ist und/oder drehbar,
vorzugsweise konzentrisch, zu der ersten Drehachse angeordnet ist
und/oder die zweite Drehmomentübertragungseinrichtung zumindest eine
Mitnahmeeinrichtung umfasst, um ein Drehmoment auf die Plattform
zu übertragen und/oder die zweite Drehmomentübertragungseinrichtung
direkt mit der Plattform, insbesondere mittels zumindest eines Befestigungselements,
verbindbar ist.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung kann dadurch gekennzeichnet
sein, dass die Trageinrichtung einen Planetenradträger
darstellt und/oder um zumindest eine, vorzugsweise zu der ersten
Drehachse, der zweiten Drehachse und/oder der dritten Drehachse
parallele und/oder mit der ersten Drehachse und/oder der zweiten
Drehachse identische, vierte Drehachse drehbar ist.
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Auch
wird vorgeschlagen, dass die dritte Drehachse im wesentlichen ortsfest
relativ zu der ersten Drehachse, der zweiten Drehachse und/oder der
vierten Drehachse ist, vorzugsweise die Trageinrichtung, die erste
Drehmomentübertragungseinrichtung und/oder der Planetenradträger
ortsfest relativ zu der Antriebseinrichtung gelagert ist.
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Mit
der Erfindung ist bevorzugt, dass die Antriebswelle zumindest eine
Antriebsachse und zumindest eine dritte Drehmomentübertragungseinrichtung,
insbesondere in Form zumindest eines ersten Lagers, umfasst, welches
vorzugsweise die Antriebswelle zumindest bereichsweise, vorzugsweise
koaxial, umschließt und/oder drehmitnahmesicher mit der Antriebsachse
verbindbar ist.
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Hierbei
kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Antriebswelle, insbesondere
die dritte Drehmomentübertragungseinrichtung, und die erste
Drehmomentübertragungseinrichtung und/oder die erste Drehmomentübertragungseinrichtung
und die zweite Drehmomentübertragungseinrichtung im Wesentlichen
reibschlüssig miteinander in Wirkverbindung stehen.
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Weiterhin
wird mit der Erfindung vorgeschlagen, dass ein Durchmesser, insbesondere
ein Außendurchmesser, der Antriebswelle, vorzugsweise der
dritten Drehmomentübertragungseinrichtung, und/oder der
zweiten Drehmomentübertragungseinrichtung und/oder ein
Durchmesser, insbesondere ein Innendurchmesser, der zweiten Drehmomentübertragungseinrichtung,
vorzugsweise zur Veränderung eines Übersetzungsverhältnisses
des Getriebes und/oder zur Veränderung einer Reibkraft
zwischen zwei Elementen einer Gruppe, die die Antriebswelle, die
Antriebsachse, die erste Drehmomentübertragungseinrichtung,
die zweite Drehmomentübertragungseinrichtung und die dritte
Drehmomentübertragungseinrichtung umfasst, veränderbar
ist, insbesondere die Antriebsachse mit einer Vielzahl von einen unterschiedlichen
Durchmesser aufweisenden dritten Drehmomentübertragungseinrichtungen
verbindbar ist und/oder eine Vielzahl von einen unterschiedlichen
Durchmesser aufweisenden ersten Drehmomentübertragungseinrichtungen
mit der Trageinrichtung verbindbar ist, wobei die Trageinrichtung
vorzugsweise zumindest zwei in unterschiedlichen radialen Abständen
zu der vierten Drehachse angeordnete Befestigungseinrichtungen,
mittels denen die erste Drehmomentübertragungseinrichtung
drehbar mit der Trageinrichtung verbindbar ist, umfasst.
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Auch
ist bevorzugt, dass die erste Drehmomentübertragungseinrichtung,
die zweite Drehmomentübertragungseinrichtung und/oder die
dritte Drehmomentübertragungseinrichtung zumindest ein zweites
Lager, vorzugsweise in Form eines Festlagers, Sinterlagers, Graphit-Gleitlagers,
Keramiklagers, Steinlagers, Kunststoffgleitlagers, Kugellagers, Linearkugellagers,
Zylinderrollenlagers, Nadellagers, Rollenlagers und/oder Kegelrollenlagers
umfasst, wobei insbesondere das erste Lager und das zweite Lager
in einem ausgebildet ist.
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Eine
bevorzugte Vorrichtung kann dadurch gekennzeichnet sein, dass zumindest
eine Oberfläche, insbesondere zumindest eines Laufrings,
der ersten Drehmomentübertragungseinrichtung, der zweiten
Drehmomentübertragungseinrichtung und/oder der dritten
Drehmomentübertragungseinrichtung eine Härte von
63 Rockwell aufweist und/oder zumindest eine, vorzugsweise Teflon,
eine Keramik, ein Gummi und/oder einen Kunststoff umfassende Be schichtung,
insbesondere zur Einstellung eines Reibkraft zwischen zwei Elementen
einer Gruppe, die die Antriebswelle, die Antriebsachse, die erste
Drehmomentübertragungseinrichtung, die zweite Drehmomentübertragungseinrichtung
und die dritte Drehmomentübertragungseinrichtung enthält, umfasst.
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Weiterhin
kann eine Vorrichtung nach der Erfindung gekennzeichnet sein durch
eine Vielzahl von ersten Drehmomentübertragungseinrichtungen,
wobei insbesondere zumindest zwei, vorzugsweise drei ortsfest drehbar
um jeweils eine zu der ersten Drehachse versetzte und parallele
dritte Drehachse gelagerte runde erste Drehmomentübertragungseinrichtungen,
die insbesondere durch das erste Lager und/oder das zweite Lager
gebildet und/oder um 120° versetzt zueinander angeordnet
sind, vorgesehen sind.
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Besonders
bevorzugt ist, dass das Getriebe, insbesondere die erste, zweite
und/oder dritte Drehmomentübertragungseinrichtung, zumindest
bereichsweise in zumindest einem Gehäuse anordbar ist.
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Schließlich
wird mit der Erfindung ferner vorgeschlagen, dass die Plattform
zumindest einen Drehtisch umfasst.
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Darüber
hinaus liefert die Erfindung ein Verfahren zur Übertragung
eines Drehmoments mittels einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung wobei ein Übersetzungsverhältnis des
Getriebes dadurch eingestellt wird, dass bei einem vorgegeben Durchmesser
der zweiten Drehmomentübertragungseinrichtung und/oder
des Hohlrads ein Versetzen zumindest einer ersten Drehmomentübertragungseinrichtung und/oder
eines der Planetenräder, vorzugsweise aller vorhandenen
ersten Drehmomentübertragungseinrichtung und/oder Planetenräder
in eine radiale Richtung der ersten Drehachse erfolgt und eine Anpassung
der Durchmesser der ersten Drehmomentübertragungseinrichtung
und/oder des Planetenrads bzw. der ersten Drehmomentübertragungseinrichtungen
und/oder Planetenräder an die geänderte Position
derart durchgeführt wird, dass eine reibschlüssige Wirkverbindung
zwischen der dritten Drehmomentübertragungseinrichtung,
der Antriebswelle und/oder der Antriebsachse einerseits und der
ersten Drehmomentübertragungseinrichtung, dem Planetenrad,
den ersten Drehmomentübertragungseinrichtungen und/oder
den Planetenrädern andererseits und/oder der ersten Drehmomentübertragungseinrichtung, dem
Planetenrad, den ersten Drehmomentübertragungseinrichtungen
und/oder den Planetenrädern einerseits und der zweiten
Drehmomentübertragungseinrichtung und/oder dem Hohlrad
andererseits aufrechterhalten wird.
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Hierbei
kann vorgesehen sein, dass zumindest zwei unterschiedliche Position
der ersten Drehmomentübertragungseinrichtung, dem Planetenrad, den
ersten Drehmomentübertragungseinrichtungen und/oder Planetenräder
vordefinierbar sind und somit bestimmte, vordefinierte Übersetzungsverhältnisse,
insbesondere mittels eines Einsatzes von Normteilen, auswählbar
werden.
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Die
Erfindung betrifft ferner ein Messsystem mit einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung.
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Dieses
Messsystem kann gekennzeichnet sein durch zumindest eine Vorrichtung
zur Verbindung der Antriebseinrichtung mit zumindest einer Tragstruktur,
wobei die Antriebseinrichtung die um zumindest die erste Drehachse
drehbare, Antriebswelle und zumindest ein Gehäuseelement
umfasst, und die Vorrichtung mindestens ein mechanisch zwischen
dem Gehäuseelement und der Tragstruktur angeordnetes Federelement
umfasst, wobei das Federelement in zumindest eine radiale Richtung
der ersten Drehachse eine erste Federkonstante aufweist, in zumindest
eine axiale Richtung der ersten Drehachse eine zweite Federkonstante
aufweist und in einer zirkularen Richtung der ersten Drehachse eine
dritte Federkonstante aufweist und die dritte Federkonstante betragsmäßig
größer als die erste Federkonstante und betragsmäßig
größer als die zweite Federkonstante ist.
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Auch
kann vorgesehen sein zumindest eine mechanisch zwischen dem Gehäuseelement
und der Tragstruktur angeordnete Befestigungseinrichtung, wobei
insbesondere die Befestigungseinrichtung starr ist und/oder die
Befestigungseinrichtung eine im Vergleich zu der ersten Federkonstante,
der zweiten Federkonstante und/oder der dritten Federkonstante vernachlässigbare
Elastizität aufweist.
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Hierbei
ist besonders bevorzugt, dass die Befestigungseinrichtung das Gehäuseelement
zumindest bereichsweise umgibt und/oder relativ zur ersten Drehachse
eine im wesentlichen zylindermantelförmige, kegelförmige,
kegelstumpfförmige, kubusförmige und/oder würfelförmige
Umfangsform aufweist.
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Alternative
Ausgestaltungen der Erfindung sehen vor, dass zumindest ein erstes
Federelement mechanisch zwischen dem Gehäuseelement und
der Befestigungseinrichtung angeordnet ist und/oder zumindest ein
zweites Federelement mechanisch zwischen der Befestigungseinrichtung
und der Tragstruktur angeordnet ist, wobei vorzugsweise das erste
Federelement und das zweite Federelement bezüglich der
ersten Drehachse, insbesondere der axialen Richtung der ersten Drehachse,
versetzt zueinander angeordnet sind.
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Weiterhin
ist bevorzugt, dass das Federelement, insbesondere das erste Federelement und/oder
das zweite Federelement, derartig ausgebildet ist, dass vorzugsweise
die erste Federkonstante, die zweite Federkonstante und/oder die
dritte Federkonstante so gewählt ist bzw. sind, dass die
Lage der ersten Drehachse, insbesondere bei einer Drehung der Antriebswelle,
relativ zu der Tragstruktur im wesentlichen konstant ist und/oder
eine Lageänderung der ersten Drehachse relativ zu dem Gehäuseelement,
insbesondere bei einer Drehung der Antriebswelle und/oder aufgrund
einer Walg- und/oder Taumelbewegung der Antriebswelle relativ zu
dem Gehäuseelement, zu einer Bewegung des Gehäuseelementes
relativ zu der Tragstruktur führt.
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Die
Erfindung sieht auch vor, dass die erste Federkonstante, die zweite
Federkonstante und/oder die dritte Federkonstante, insbesondere
des ersten Federelementes und/oder des zweiten Federelementes, in
der zirkularen Richtung der ersten Drehachse, insbesondere im Wesentlichen über
den gesamten Umfang der ersten Drehachse, im Wesentlichen konstant
ist.
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Ein
erfindungsgemäßes Messsystem kann ferner dadurch
gekennzeichnet sein, dass mittels der Antriebseinrichtung zumindest
eine drehbar gelagerte Plattform, vorzugsweise umfassend zumindest
einen Drehtisch, antreibbar ist, wobei vorzugsweise der Drehtisch,
insbesondere mittels zumindest einer Hubeinrichtung und/oder Verschiebeeinrichtung,
in einer axialen Richtung und/oder radialen Richtung, vorzugsweise
zwei senkrecht zueinander verlaufenden radialen Richtungen, der
ersten Drehachse und/oder zweiten Drehachse, bewegbar ist und/oder das
Messsystem eine, vorzugsweise feststehende, Sensoranordnung umfasst.
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Auch
kann ein Messsystem gemäß der Erfindung dadurch
gekennzeichnet sein, dass die Antriebswelle, insbesondere in einer
Ebene senkrecht zu der ersten Drehachse, eine im Wesentlichen kreisförmige,
ovale, elliptische, dreieckige, quadratische, rechteckige und/oder
mehreckige Querschnittsform aufweist.
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Bevorzugt
ist ferner, dass das Federelement, insbesondere das erste Federelement
und/oder das zweite Federelement, und/oder die Befestigungseinrichtung
zumindest ein Federstahlmaterial umfasst bzw. umfassen und/oder
das Federelement, insbesondere das erste Federelement und/oder das
zweite Federelement, zumindest eine Torsionsfeder, eine Schenkelfeder,
eine Spiralfeder, eine Blattfeder, eine Tellerfeder, eine Evolutfeder,
eine Ringfeder und/oder eine Elastomerfeder umfasst.
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Besonders
bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sehen vor, dass
das Federelement, insbesondere das erste Federelement und/oder das zweite
Federelement, zu der ersten Drehachse symmetrisch und/oder im Wesentlichen
ringförmig ist, vorzugsweise zumindest ein Scheibenelement
umfasst, wobei insbesondere eine Oberflächennormale des
Scheibenelements parallel zu der ersten Drehachse verläuft.
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Auch
wird mit der Erfindung vorgeschlagen, dass in dem Scheibenelement
zumindest eine Aussparung, insbesondere zur Einstellung der ersten
Federkonstante, der zweiten Federkonstante und/oder dritten Federkonstante,
vorhanden ist, wobei vorzugsweise die Aussparung zumindest einen,
insbesondere im Wesentlichen kreissegmentförmigen, ersten
Schlitz aufweist, der einen ersten radialen Abstand zu der ersten
Drehachse aufweist, wobei vorzugsweise eine Vielzahl von ersten
Schlitzen vorgesehen ist, und/oder die Aussparung vorzugsweise zumindest
einen, insbesondere im wesentlichen kreissegmentförmigen,
zweiten Schlitz aufweist, der einen im Vergleich zu dem ersten radialen
Abstand betragsmäßig geringeren zweiten radialen
Abstand zu der ersten Drehachse aufweist, wobei vorzugsweise eine
Vielzahl von zweiten Schlitzen vorgesehen ist, und/oder zumindest
ein erster Schlitz und zumindest ein zweiter Schlitz mittels zumindest
eines im Wesentlichen in radialer Richtung der ersten Drehachse
verlaufenden dritten Schlitzes miteinander verbunden sind.
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Bei
der vorgenannten Ausführungsform ist bevorzugt, dass an
einem dem dritten Schlitz gegenüberliegenden Ende des ersten
Schlitzes zumindest ein vierter Schlitz ausgebildet ist, wobei sich
dieser vierte Schlitz in einer radialen Richtung der ersten Drehachse
in Richtung eines weiteren zweiten Schlitzes erstreckt, der vierte
und der weitere zweite Schlitz jedoch getrennt voneinander sind
und/oder an einem dem dritten Schlitz gegenüberliegenden
Ende des zweiten Schlitzes ein fünfter Schlitz ausgebildet ist,
wobei sich dieser fünfte Schlitz in einer radialen Richtung
der ersten Drehachse in Richtung eines weiteren ersten Schlitzes
erstreckt, der fünfte und der weitere erste Schlitz jedoch
getrennt voneinander sind.
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Bei
den beiden vorgenannten Ausführungsformen ist bevorzugt,
dass die Aussparung eine Vielzahl von ersten Schlitzen und/oder
zweiten Schlitzen aufweist, wobei durch den Abstand zweier insbesondere
in der Umfangsrichtung der ersten Drehachse, benachbarter erster
Schlitze und/oder zweier, insbesondere in der Umfangsrichtung der
ersten Drehachse, benachbarter zweiter Schlitze die dritte Federkonstante
einstellbar ist und/oder durch den Abstand des vierten Schlitzes
von dem weiteren zweiten Schlitz und/oder des fünften Schlitzes
von dem weiteren ersten Schlitz die erste und/oder zweite Federkonstante
einstellbar ist.
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Schließlich
wird mit der Erfindung vorgeschlagen, dass eine Vielzahl von Aussparungen kreissymmetrisch
um die erste Drehachse verteilt angeordnet sind.
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Der
Erfindung liegt somit die überraschende Erkenntnis zugrunde,
dass ein Messsystem zum messtechnischen Erfassen eines Objekts,
welches auf einer drehbar gelagerten Plattform mit einer Drehgenauigkeit
von beispielsweise 0,003 mm und einer Positioniergenauigkeit von
zum Beispiel –0,01° angeordnet ist, exaktere Messwerte
liefern kann, wenn eine ortsfeste Sensoreinrichtung eingesetzt wird.
Dabei kann sowohl ein Sensor als auch ein Detektor ortsfest im Raum
angeordnet sein, und ein Messobjekt wird durch eine entsprechende
Ansteuerung der drehbar gelagerten Plattform, auch als Drehtisch
bezeichnet, relativ zu dem Sensorsystem bewegt. Dies bietet den
Vorteil, dass es zu keinen Messungenauigkeiten aufgrund einer ungenauen Bewegung
eines Sensorsystems kommen kann. Dies ermöglicht neben
einer kompakten Bauweise eine genaue Justage des Messsystems. Eine
Lagerung der Plattform kann dabei vorzugsweise mittels einer Pinole,
beispielsweise mit einem Innendurchmesser von ungefähr
80 mm und einem Außendurchmesser von ungefähr
100 mm erfolgen, die vorzugsweise ein Luftlager umfasst, insbesondere
um eine Übertragung von externen Schwingungen an die Plattform
und/oder das Messobjekt zu minimieren.
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Eine
Ausrichtung von Messobjekten kann insbesondere neben einer Rotation
von Messobjekten mittels eines Drehtisches, beispielsweise mit einem
Durchmesser der Auflagefläche von 100 mm oder 200 mm, wobei
eine zentrische Belastung des Drehtischs mit beispielsweise 70 N
oder 100 N möglich ist, auch durch eine Bewegung des Drehtischs mit
einem sich auf diesen befindlichen Messobjekt in eine vertikale
Richtung sowie auch in einer horizontalen Ebene in zwei Dimensionen
möglich sein. Eine Bewegungsmöglichkeit ausschließlich
in vertikale Richtung ist bevorzugt, wenn ein kontaktfreier Sensor,
insbesondere ein visueller bzw. op tischer Sensor verwendet wird,
während eine Bewegung um drei longitudinale Raumachsen
vorgesehen ist, wenn ein taktiler Sensor eingesetzt wird. Bei den
eingesetzten Sensoreinrichtungen kann es sich um einen Röntgensensor,
einen visuellen Sensor und/oder einen taktilen Sensor handeln, mittels
derer eine volumetrische Erkennung und/oder eine Oberflächenerkennung
von Messobjekten durchführbar ist.
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Für
die Durchführung einer exakten messtechnischen Erfassung
eines Messobjekts ist dabei insbesondere eine Genauigkeit eines
Rund- und Planlaufs des Drehtisches sowie eine Positioniergenauigkeit
entscheidend. Um möglichst hohe Genauigkeiten zu erreichen
sind verschiedene Anforderungen von den benötigten Einrichtungen
eines erfindungsgemäßen Messsystems zu erfüllen.
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Eine
Antriebseinrichtung muss ein benötigtes Drehmoment bereitstellen,
um den Drehtisch anzutreiben. Andererseits ist zum Erreichen einer
großen Präzision insbesondere der Einsatz eines
piezoelektrischen Motors innerhalb einer Antriebseinrichtung vorteilhaft,
da dieser exakt einstellbar oder regelbar ist. Die Verwendung eines
piezoelektrischen Motors bietet darüber hinaus den Vorteil,
dass insbesondere bei einem Stillstand des Motors keine thermische
Energie freigesetzt wird und dieser so zum Einsatz in vakuumisierten
Umgebungen einsetzbar ist. Auch wird mit dem Piezomotor ein absoluter
Stillstand des Motors und damit ein absoluter Stillstand des Messobjekts
sowie eine Positioniergenauigkeit um 1 Nanometer möglich,
was die Messgenauigkeit erhöht. Selbstverständlich
kann es auch vorgesehen sein, andere Aktoren in der Antriebseinrichtung
einzusetzen, beispielsweise konventionelle Elektromotoren, Schrittmotoren,
pneumatische Aktoren, Formgedächnislegierungen und/oder
elektroaktive Polymere. Diese weisen jedoch den Nachteil auf, dass zur
Einstellung einer bestimmten Position eine kontinuierliche Nachregelung
der Position notwendig ist, was zur Erzeugung zusätzlicher
thermischer Energie führt. Auch kann ein Harmonic-Drive
eingesetzt werden, die im Vergleich zu Piezomotoren zwar ein großes
Drehmoment bereitstellen können, jedoch eine geringere
Präzision aufweisen. Die Wahl des Aktors einer Antriebseinrichtung
ist dabei nicht beschränkend, da eine Verbesserung von
Messergebnissen mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
abgesehen von den zuvor angeführten Aspekten unabhängig
von diesem erreichbar ist.
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Für
eine Übertragung von Drehmoment von der Antriebseinrichtung
zu der drehbar gelagerten Plattform, insbesondere einem Drehtisch,
wird eine Drehmomentübertragungsvorrichtung eingesetzt,
an welche unterschiedliche Motortypen anflanschbar. Dabei ist vorgesehen,
dass die Drehmomentübertragungsvorrichtung vorzugsweise
in Form eines Planetengetriebes ausgeführt ist. Diese Drehmomentübertragungsvorrichtung
bietet den Vorteil, dass eine Über- bzw. Untersetzung einer
Drehbewegung der Antriebseinheit auf den Drehtisch ermöglicht
wird. Im Vergleich zu einem Riemenantrieb können radiale Verspannungen
des Drehtischs vermieden werden und aufgrund einer reibschlüssigen
Verbindung zwischen den Elementen des Planetengetriebes eine spielfreie Übertragung
des Drehmoments sichergestellt werden. Bei einem Riemenantrieb kann
sich ein Spiel aus Walgbewegungen des elastischen Materials des
Riemens ergeben. Auch kann die Antriebseinrichtung koaxial zu der
Drehachse des Drehtischs angeordnet werden, was zu einem noch kompakteren
Aufbau führt. Die Drehmomentübertragungsvorrichtung
umfasst dabei eine Antriebswelle, welche Drehmomente von der Antriebseinheit
bereitstellen kann und vorzugsweise eine Nadellagerhülse,
und somit eine Sonnenrad darstellt, umfasst, welche auf der Antriebswelle
aufgebracht ist.
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Von
der Antriebswelle werden Drehmomente an erste Drehmomentübertragungseinrichtungen, auch
als erste Gruppe von Lagereinrichtungen bezeichnet, im allgemeinen
als Planetenräder bekannt, umfassend zumindest eine, vorzugsweise
drei und/oder fünf Lagereinrichtungen oder Planetenräder,
welche im Abstand von 120° und/oder 72°, konzentrisch
im gleichen Abstand um die Antriebswelle angeordnet sind, übertragen,
insbesondere indem Lagerelement umschließende Laufringe
in reibschlüssiger Verbindung mit der Antriebswelle stehen. Dabei
umfassen alle Lagerelemente eine Drehachse, welche in ihrer Orientierung
zumindest nahezu parallel zu der Antriebsachse ausgerichtet sein
sollte und sind somit zueinander ortfest und optional über
einen Planetenradträger drehbar angeordnet.
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Der
Einsatz von drei und/oder fünf Lager, deren Außenringe
mit der Antriebswelle in Wirkverbindung stehen, hat den Vorteil,
dass auf die Antriebswelle wirkende Kräfte der Lager kompensiert
werden und eine starre bzw. ortsfeste Lagerung der Antriebswelle
möglich ist. Mittels entsprechender Kompensiereinrichtungen
kann jedoch ebenfalls eine Kraftübertragung mit einer und/oder
zwei Lagereinrichtungen, welche in Wirkverbindung mit der Antriebswelle stehen,
erfolgen.
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Erfindungsgemäß ist
dabei vorgesehen, dass Außenringe der ersten Gruppe von
Lagereinrichtungen reibschlüssig mit der Antriebswelle
verbindbar sind. Als Lagerelemente können dabei beispielsweise
Kugellager, aber auch zylindrische Lager, Arial-Rillenkugellager
und/oder Scheibenlager vorgesehen sein. Selbstverständlich
ist auch ein Einsatz anderer Lagerelemente möglich, wie
beispielsweise konische Lagerformen, so dass die genannten Ausführungsformen
der Lagerelemente selbstverständlich beispielhaft zu verstehen
sind, solange eine reibschlüssige Übertragung
der Drehmomente erfolgt.
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Erfindungsgemäß ist
dabei insbesondere vorgesehen, dass eine Beschichtung der Lagerelemente
vorgenommen werden kann, so dass eine gewünschte Traktion
zwischen den verschiedenen Elementen des Getriebes erreichbar ist.
Dabei ist insbesondere vorgesehen, die Lagerelemente umschließende
Laufringe zu beschichten. Mittels der Beschichtung kann ein Reibkoeffizient
beliebig gewählt werden, da beide Reibpartner, also beispielsweise die
Lagerelemente und die Antriebswelle, in ihrer Oberflächenbeschaffenheit,
insbesondere ihrer Rauhigkeit, nahezu frei wählbar werden.
Beispielsweise kann so ein Schlupf zwischen Einzelelementen der Drehmomentübertragungsvorrichtung
vermieden werden. Dies ermöglicht dann ein präzises
Abbremsen der Plattform und des darauf angeordneten Messobjekts
ohne ein Nachlaufen der Plattform beispielsweise aufgrund einer
vergleichsweise großen Massenträgheit des Messobjekts.
So können Messobjekte mit einer Masse von mehr als 5 kg
präzise bewegt werden.
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Von
der ersten Gruppe von Lagereinrichtungen erfolgt eine Übertragung
von Drehmomenten auf einen Innenring eines zweiten Lagers, im allgemeinen
als Hohlrad bezeichnet, wobei der Innenring drehbar gelagert ist
und eine Mitnehmerscheibe umfasst, die für eine Ankopplung
der Plattform oder des Drehtisches geeignet ist. Die Drehmomentübertragung
von der Antriebseinrichtung zu dem Drehtisch erfolgt also dadurch,
dass der Außenbereich einer Antriebswelle, also des Sonnenrad,
Drehmomente von der Antriebseinrichtung auf eine erste Gruppe von
Lagereinrichtungen also die Planetenräder überträgt,
welche drehbar gelagert sind und auf der der Antriebswelle entgegenliegenden
Seite mit einem Innenring einer zweiten Lagereinrichtung, dem Hohlring,
in Wirkverbindung stehen.
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Der
Drehtisch kann dabei sowohl direkt mit der zweiten Lagereinrichtung
verbunden sein und/oder eine eigenständige Lagerung umfassen. Eine
eigenständige Lagerung des Drehtischs kann dabei beispielsweise über
Rillenkugellager, Zylinderkugellager, Luftlager, Magnetlager oder
dergleichen erfolgen, wobei insbesondere eine Pinole umfasst sein
kann.
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Erfindungsgemäß kann
dabei vorgesehen sein, dass die eingesetzten Lagereinrichtungen durch
eine entsprechende Vorwahl von Toleranzen definierte Vorspannungen
erzeugen. Die Vorspannung bestimmt die Kraft, die den Drehtisch
antreibt. Werden unterschiedliche Reibkräfte benötigt,
kann durch eine Änderung der Toleranzen und somit der Vorspannungen
die Kraft, welche den Drehtisch antreibt, angepasst werden. Ein
weiterer Vorteil einer erfindungsgemäßen Drehmomentübertragungsvorrichtung
liegt darin, dass diese unter sicherheitstechnischen Aspekten eine
Rutschkupplung darstellt, und somit eine hohe Arbeitssicherheit
gewährleistet ist.
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Weitere
Vorteile ergeben sich aus einer sehr flexiblen Baugröße
der Antriebsanordnung und der Drehmomentübertragungsvorrichtung
für einen Drehtisch sowie der Möglichkeit eines
Einsatzes eines piezoelektrischen Motors zum Erzeugen rotatorischer
Bewegungen für einen Drehtisch, indem die Drehmomentübertragungsanordnung
durch eine nahezu beliebige Auswahl an Übersetzungsmöglichkeiten
eine gewünschte Kraft und ein gewünschtes Drehmoment
auf den Drehtisch übertragen kann. So können beispielsweise Übersetzungsverhältnisse von
1:3 oder 1:5 eingestellt werden. Auch wird verhindert, dass die
Antriebswelle bei einem Einsatz von beispielsweise drei und/oder
fünf ersten Lagereinrichtungen Radial- und/oder Axialkräften
ausgesetzt wird.
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Durch
den Einsatz von Normteilen kann bei einer einfachen Montage eine
kostengünstige Drehmomentübertragungsvorrichtung
realisiert werden, die im Falle von runden, insbesondere gehärteten, Normteilen
nahezu spielfrei arbeiten kann.
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Insbesondere
ist dabei vorgesehen, dass bei einem vorgegebenen Hohlraddurchmesser
eine Übersetzung des Getriebes derart festgelegt werden kann,
indem neben einer Anpassung des Durchmessers des Sonnenrades die
Versetzung der Planetenräder in radialer Richtung zur Drehachse
der Antriebswelle durch eine entsprechende Änderung der Distanz
zwischen der, zu der Drehachse der Antriebswelle nahezu parallelen
Drehachse der Planetenräder erfolgt und eine reibschlüssige
Wirkverbindung zwischen Sonnenrad, Planetenrad und Hohlrad durch
eine adäquate Anpassung des Durchmessers der Planetenräder
erreicht wird. Die reibschlüssige Kraftübertragung
bietet ferner den Vorteil, dass im Vergleich zum Einsatz beispielsweise
von Zahnrädern ein Spiel minimiert werden kann sowie ein gleichmäßigeres
Laufverhalten und minimalste Drehwinkelschwankungen, wenn nicht
sogar keine Drehwinkelschwankungen erreicht werden können.
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Eine
weitere Quelle für Messungenauigkeiten bei den aus dem
Stand der Technik bekannten Messsystemen bzw. Antriebssystemen liegt
darin, dass eine Ankopplung einer Motorwelle an die beschriebene
Drehmomentübertragungsanordnung mit Walgbewegungen verbunden
sein kann, was Nachreglungen der Position des Drehtisches mittels
der Antriebseinrichtungen notwendig werden lassen kann. Auch können
asymmetrische Belastungen durch ein Messobjekt auf dem Drehtisch
zu Taumelbewegungen führen, welche die Genauigkeit eines Rund-
und/oder Planlaufes ebenso beeinträchtigen können
wie ein Wellenschlag.
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Um
eine Reduzierung solcher unerwünschten Bewegungen zu erreichen
und damit einhergehend die Genauigkeit des Rund- und/oder Planlaufs sowie
einer Positioniergenauigkeit zu erhöhen, ist erfindungsgemäß vorgesehen,
dass eine Motoraufhängung Federelemente umfasst, welche
in axialer bzw. radialer sowie zirkularer Richtung der Drehachse
der Antriebswelle, wobei eine zirkulare Richtung in jedem Punkt
des Umfangs der Drehachse senkrecht zur axialen und radialen Richtung
steht, unterschiedliche Federkonstanten aufweisen. Eine Federkonstante oder
Direktionskonstante korreliert als Proportionalitätsfaktor
die Auslenkung einer Feder mit der daraus resultierenden Zug- oder
Druckkraft. Mittels der erfindungsgemäßen Motoraufhängung
kann sowohl eine Befestigung des Motors an der Aufhängung
als auch eine Befestigung der Aufhängung an einem Gehäuse ermöglicht
werden. Ein solches Federelement, welches vorzugsweise ringförmig
ausgebildet ist, wird vorzugsweise mittels Laserschweißen
aus einen ringförmigen Federstahl hergestellt.
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Insbesondere
ist dabei vorgesehen, ein erfindungsgemäßes erstes
Federelement zwischen der Antriebseinrichtung und einem Befestigungselement anzuordnen
und/oder ein zweites erfindungsgemäßes Federelement
zwischen dem Befestigungselement der Antriebseinrichtung und einer
Tragstruktur anzuordnen.
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Dies
hat den Vorteil, dass die Antriebswelle vorzugsweise in starrer
Verbindung mit der Antriebseinrichtung stehen kann und eine Taumel-
und/oder Walkbewegung dieser Elemente der zu einer Bewegung eines
Gehäuses der Antriebseinrichtung führt, während
die Ausrichtungsachse der Antriebswelle im Wesentlichen raumfest
bleibt. Es wird also eine Bewegung des Gehäuses der Antriebseinrichtung
relativ zu der Tragestruktur ermöglicht, während
die Drehachse ihre Raumlage relativ zu der Tragstruktur nicht ändert,
was zu einem Rund- und/oder Planlauf des Drehtischs führt.
Weiterhin kann eine zusätzliche Kompensation von Taumel-
und/oder Walgbewegungen über eine Kompensation solcher
Bewegungen durch den Einsatz des ersten und zweiten Federelements
erfolgen.
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Durch
den Einsatz zumindest eines erfindungsgemäßen
Federelements kann somit bereits eine ortsfeste Lagerung der Drehwelle
der Antriebseinrichtung im Bereich des Getriebes erreicht werden.
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Dabei
ist vorzugsweise vorgesehen, ein erfindungsgemäßes
Federelement mittels Strukturveränderungen eines, insbesondere
zu der Drehachse der Antriebswelle symmetrischen, ringförmigen Scheibenelements,
vorzugsweise einen Federstahl umfassend, zu erreichen, in dem durch
Fräsen, Laserschweißen oder dergleichen unterschiedliche
radiale, und axiale und zirkulare Federkonstanten mit einer hohen
Genauigkeit erzeugt werden können.
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Dabei
ist insbesondere vorgesehen, dass die zirkulare Federkonstante betragsmäßig
größer als die beiden anderen Federkonstanten,
also diejenige in radiale und axiale Richtung ist.
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Unter
der Federkonstante in radialer Richtung und in axialer Richtung
im Sinne der Erfindung wird, insbesondere gemäß dem
Hookschen Gesetz, eine Größe verstanden, die abhängt
von einem Quotienten aus der von dem Federelement aufgebauten Federkraft,
bei einer Weglängenverschiebung eines Kraftangriffspunktes
entgegen der Kraftrichtung des Federelementes, und der Weglängenverschiebung des
Kraftangriffspunktes. Unter der Federkonstanten in die zirkulare
Richtung wird im Sinne der Erfindung analog eine Größe
verstanden, die von dem Quotienten aus der von dem Federelement
aufgebauten Federkraft und der Weglängenverschiebung des
Kraftangriffspunktes abhängt, allerdings der Weglängenverschiebung
entlang der zirkularen Kreisbahn des Kraftangriffspunktes. Auch
ist erfindungsgemäß hiermit um fasst, dass die
Federkonstante auch ein, insbesondere hinsichtlich einer absoluten
Weglängenverschiebung des Kraftangriffspunkts aus einem Punkt,
in dem das Federelement keine Kraft aufbaut, nicht-lineares Verhalten,
insbesondere ein progressives oder degressives Verhalten, aufweisen
kann und/oder von weiteren Variabeln, wie einer Position der Weglängenverschiebung
und/oder einem Anfangs- und/oder Endpunkt einer Bewegungsbahn des
Kraftangriffspunkts abhängt.
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Diese
Einstellung der Federkonstanten stellt sicher, dass eine präzise
Drehmomentübertragung von der Antriebseinrichtung an den
Drehtisch ohne ein durch das Federelement hervorgerufenes Spiel möglich
ist und gleichzeitig Relativbewegungen der Drehachse der Antriebswelle
in radiale und axiale Richtung ausgeglichen werden.
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Bei
der Strukturveränderung des Scheibenelements wird zumindest
eine Aussparung, insbesondere zur Einstellung der axialen, radialen
und/oder zirkularen Federkonstante, erzeugt, welche einen vorzugsweise
kreissymatförmigen ersten Schlitz aufweist, der einen radialen
Abstand zu der Drehachse der Antriebswelle aufweist. Auch sind in
radialer Richtung verlaufende, insbesondere schlitzförmige Aussparungen
vorgesehen, wobei eine beliebige Anzahl dieser radialen zweiten
Schlitze erzeugbar ist. Dabei ist offensichtlich, dass die ersten
und zweiten Schlitze in beliebiger Länge und mit einem
beliebigen Abstand zur Drehachse der Drehwelle anordbar sind und
beliebig miteinander verschachtelt werden können.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung
anhand von schematischen Zeichnungen beispielhafter erläutert
sind. Dabei zeigt:
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1 eine
Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Messsystems;
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2a und 2b Darstellungen
einer erfindungsgemäßen Anordnung von Drehmomentübertragungseinrichtungen;
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3 eine
Darstellung von Anordnungsmöglichkeiten von Planetenrädern
-
4 eine
Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Verbindungseinrichtung;
und
-
5a und 5b weitere
Darstellungen einer erfindungsgemäßen Verbindungseinrichtung;
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6 eine
Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Messsystems;
und
-
7, 7a, 7b und 7c weitere Schnittansichten
eines erfindungsgemäßen Messsystems.
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In 1 ist
ein erfindungsgemäßes Messsystem 1 dargestellt.
Das Messsystem 1 umfasst eine Plattform 2, welche
mittels einer Pinole 3 über Luftlager 4 drehbar
gelagert ist und einen Drehtisch darstellt, wobei nicht gezeigte
Messobjekte auf der Plattform 2 anordbar sind. Das Messsystem 1 umfasst
weiterhin eine Antriebseinrichtung 5 umfassend beispielsweise
einen Piezo-Motor, einen Ultraschallmotor, einen Harmonic-Drive-Antrieb
oder dergleichen, welche in Wirkverbindung mit einer Hubeinrichtung 6 steht
und welche dazu geeignet ist, Drehmomente auf die Plattform 2 zu übertragen.
Mittels der Hubeinrichtung 6 kann eine vertikale Bewegung
der Plattform 2 erfolgen, so dass die nicht gezeigten Messobjekte
ebenfalls vertikal zu einer Sensoreinrichtung 7, umfassend
eine Strahlungsquelle 8, die eine invasive Strahlung emittiert,
insbesondere Röntgenstrahlung oder Terrahertzstrahlung,
und eine Detektionsein richtung 9 anordbar sind. Eine Sensoranordnung
umfasst somit die Strahlungsquelle 8 und die Detektionseinrichtung 9.
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Selbstverständlich
kann es ebenfalls vorgesehen sein, anstelle einer Strahlungsquelle 8 andere Sensoren,
wie beispielsweise visuelle bzw. optische Sensoren, Ultraschallsensoren,
taktile Sensoren und/oder dergleichen einzusetzen. Ebenfalls ist
es ersichtlich, dass im Falle eines Einsatzes, beispielsweise eines
taktilen Sensors, auch eine Bewegung der Plattform in horizontaler
Ebene in zwei Dimensionen mittels einer nicht gezeigten weiteren
Antriebseinrichtung ermöglicht werden kann.
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Eine Übertragung
von Drehmoment von der Antriebseinrichtung 5 zu der Plattform 2 kann
dabei insbesondere über eine in den 2a und 2b dargestellte
Getriebeeinrichtung 10 erfolgen.
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Die
Getriebeeinrichtung 10 ist dabei vorzugsweise innerhalb
eines Befestigungselements 15 angeordnet und umfasst eine
um eine erste Drehachse drehbare Antriebswelle 20, welche
vorzugsweise von einem Nadellager 22 oder eine Nadellagerhülse in
Form eines Sonnenrads, auch dritte Drehmomentübertragungseinrichtung 22 genannt,
umschließbar ist, zur Erzeugung rotativer Bewegungen der
Plattform 2 aus 1 um eine zweite Drehachse,
welche mit der ersten Drehachse identisch sein kann. Dabei ist selbstverständlich
auch eine Einsatz eines alternativen Sonnenrads vorgesehen und das
beschriebene Nadellager 22 ist beispielhaft zu verstehen. Weiterhin
umfasst die Getriebeeinrichtung 10 drei erste, um zu der
ersten Drehachse im Wesentlichen parallele und radial versetzte
dritte Drehachsen gelagerte, erste Drehmomentübertragungseinrichtungen 24.
Die ersten Drehmomentübertragungseinrichtungen 24 bilden
Planetenräder umfassen und sind vorzugsweise symmetrisch
alle 120° im gleichen Abstand um die Antriebswelle 20 angeordnet
und stehen mit der Drehachse so in direkter Wirkverbindung. Dabei
sind die Drehmomentübertragungseinrichtungen 23 als
Rollenlager ausgebildet und sind auf einer Trageinrichtung 25,
die einen Planetenradhalter darstellt, um jeweilige Drehachsen die
ortsfest relativ zu der Trageinrichtung 25 liegen drehbar
gelagert.
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Für
eine reibschlüssige Übertragung eines Drehmoments
von der Antriebswelle 20 auf die erste Drehmomentübertragungseinrichtungen 24 kann vorteilhafterweise
ein Einsatz von Laufringen 26 vorgesehen sein. Die Laufringe 26 können
dabei derart beschichtet werden, dass eine reibschlüssige
Wirkverbindung mittels eines gewählten Reibkoeffizienten
eine gewünschte Kraftübertragung ermöglicht.
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Auf
der der Antriebswelle 20 gegenüberliegenden Seite
der ersten Drehmomentübertragungseinrichtungen 24 ist
eine zweite Drehmomentübertragungseinrichtungen 28,
insbesondere in Form eines Hohlrads, angeordnet, welche vorzugsweise
kreisförmig ausgebildet ist und die einen Innenring 30 umfasst.
Der Innenring 30 ist dabei ebenso wie die Laufringe beschichtbar
und daher mit einem gewünschten Reibkoeffizient versehbar.
Auch ist die Drehmomentübertragungseinrichtung 28 konzentrisch
zu der ersten Drehachse angeordnet und kam eine Mitnahmeeinrichtung 32,
beispielsweise in Form einer Mitnehmerscheibe, umfassen, welche
in direkter Wirkverbindung mit der Plattform 2 aus 1 stehen kann.
Alternativ ist es ebenfalls vorgesehen, die Plattform 2 aus 1 fest,
insbesondere mittels eines nicht gezeigten Befestigungselements,
mit der zweiten Drehmomentübertragungseinrichtungen 28 zu
verbinden.
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In 3 ist
eine Antriebswelle 20 mit einem ein Sonnenrad bildenden
Nagellager 22 dargestellt, welches auch als dritte Drehmomentübertragungseinrichtung 22 bezeichnet
ist. Um ein Übersetzungsverhältnis der Getriebeeinrichtung 10 und/oder
eine Reibkraft zwischen den nicht gezeigten ersten Drehmomentübertragseinrichtungen 24 und/oder
den zweiten Drehmomentübertragungseinrichtung 28 aus 2 und/oder dem Sonnenrad zu ändern,
können eine Vielzahl von nicht gezeigten ersten Drehmomentübertragungseinrichtungen 24 mit
unterschiedlichen Durchmessern an den ersten Lagerorten 34, 34', 34'' auf
der Trageinrichtung 25, den zweiten Lagerorten 36, 36', 36'' und/oder
den dritten Lagerorten 38, 38', 38'' angeordnet
sein.
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Um
einen konstanten Durchmesser des Hohlrades (nicht gezeigt) zu ermöglichen,
wird das Sonnenrad 22 in seinem Durchmesser entsprechenden
geometrischen Anforderungen, welche durch die variierenden Durchmesser
der ersten Drehmomentübertragungseinrichtung 24 sowie
des gewählten ersten, zweiten oder dritten Lagerortes 34, 34', 34'', 36, 36', 36'', 38, 38', 38'' bedingt
sind, angepasst. Ein Unter- bzw. Übersetzungsverhältnis
wird dabei durch die relativen Durchmesser der ersten Drehmomentübertragungseinrichtung 24 und
des Sonnenrades 22 festgelegt.
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In 4 sowie
der 5a und 5b ist eine
Vorrichtung zur Verbindung einer Antriebseinrichtung 40 mit
einer Tragstruktur (nicht gezeigt) dargestellt, wobei die Antriebseinrichtung 40 ein
Gehäuseelement 42 und eine um eine Drehachse gelagerte Antriebswelle 52 umfasst.
Zwischen dem Gehäuseelement 42 und der nicht gezeigten
Tragstruktur ist eine Befestigungseinrichtung 41 angeordnet,
wobei die Befestigungseinrichtung 41 vorzugsweise starr
ist und die Befestigungsvorrichtung 41 das Gehäuseelement 42 zumindest
bereichsweise umgibt. Ein erstes Federelement 54 ist mechanisch
zwischen dem Gehäuseelement 42 und der Befestigungseinrichtung 41 angeordnet
und ein zweites Federelement 56 ist mechanisch zwischen
der Befestigungseinrichtung 41 und der Tragstruktur angeordnet.
Mittels der Federelemente 54, 56 kann eine ortsfeste
Lagerung der Antriebswelle 52 im Bereich der Getriebeeinrichtung 10 aus 2a/2b bzw. 3 erreicht
werden, wobei Walg- oder Taumelbewegungen der Antriebswelle relativ
zu dem Gehäuseelement 42 zu einer Bewegung des
Gehäuseelements 42 relativ zu der Tragstruktur
(nicht gezeigt) mittels der Federelemente 54, 56 führen.
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Die
Federelemente sind dabei vorzugsweise aus einem ein Federstahl umfassendes
Scheibenelement gebildet.
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Das
Scheibenelement umfasst zumindest eine Aussparung 58, wobei
mittels den Aussparungen 58 eine radiale, eine axiale und/oder
eine zirkulare Federkonstante festgelegt bzw. eingestellt werden
kann. Die Aussparung 58 umfasst dabei einen, im Wesentlichen
kreissegmentförmigen, ersten Schlitz 60, der einen
ersten radialen Abstand zu der Drehachse der Antriebswelle 52 aufweist
und einen im Wesentlichen kreissegmentförmigen zweiten Schlitz 62,
der einen im Vergleich zum ersten radialen Abstand betragsmäßig
geringeren zweiten radialen Abstand zu der ersten Drehachse aufweist.
Dabei ist es offensichtlich, dass eine beliebige Anzahl von ersten
und/oder zweiten Schlitzen 60, 62 vorgesehen werden
können.
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Weiterhin
kann das Scheibenelement einen dritten Schlitz 64 umfassen,
welcher im Wesentlichen in radialer Richtung bezogen auf die Drehachse
der Antriebswelle 52 verläuft. Dabei sind der
erste Schlitz 60 und der zweite Schlitz 62 mittels
des dritten Schlitzes 64 miteinander verbunden. Auf einem
dem dritten Schlitz 64 gegenüberliegenden Ende
des ersten Schlitzes 60 ist ein vierter Schlitz 66 ausgebildet,
wobei sich der vierte Schlitz 66 in einer radialen Richtung
der Drehachse der Antriebswelle 52 in Richtung eines weiteren
zweiten Schlitzes 62' erstreckt. Dabei sind der vierte
Schlitz 66 und der weitere zweite Schlitz 62' jedoch
nicht miteinander verbunden, es existiert jedoch am gegenüberliegenden
Ende des zweiten Schlitzes 62 ein fünfter Schlitz 68,
der sich ebenfalls in einer radialen Richtung der ersten Drehachse
der Antriebswelle 52 in Richtung eines weiteren ersten
Schlitzes 60' erstreckt. Dabei sind der fünfte
Schlitz 68 und der weitere erste Schlitz 60' jedoch nicht
miteinander verbunden. Durch eine Wahl des Abstands der Schlitze 60, 60', 62, 62', 64, 66, 68 von der
Antriebswelle 52 und relativ zueinander können, mit
einer optional einhergehenden Längenänderung der
Schlitze 60, 60', 62, 62', 64, 66, 68,
beliebige axiale, radiale und zirkulare Federkonstanten eingestellt werden.
Dabei ist insbesondere die dargestellte Verzahnung der Schlitze 60, 60', 62, 62', 64, 66, 68 zueinander
förderlich.
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6 zeigt
eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Messsystems,
wobei eine Plattform 2 in einer Pinole 70 gelagert
ist. Eine Antriebseinrichtung 40 steht mittels einer erfin dungsgemäßen
Getriebeeinrichtung 10 in Wirkverbindung mit der Plattform 2.
Die Antriebseinrichtung 40 ermöglicht mittels der
Federelement 54, 56 einen Ausgleich von Walg- und/oder
Taumelbewegungen.
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Die 7a und 7b zeigen
eine weitere Schnittansicht des erfindungsgemäßen
Messsystems. 7c zeigt eine Aufsicht der Getriebeeinrichtung
aus den 2a, 2b bzw. 3.
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Die
in der voran stehenden Beschreibung, den Ansprüchen sowie
Zeichnungen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl
einzeln als auch in jeder beliebigen Kombination für die
Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen
wesentlich sein.
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- 1
- Messsystem
- 2
- Plattform
- 3
- Pinole
- 4
- Luftlager
- 5
- Antriebseinrichtung
- 6
- Hubeinrichtung
- 7
- Sensoreinrichtung
- 8
- Strahlungsquelle
- 9
- Detektionseinrichtung
- 10
- Getriebeeinrichtung
- 15
- Befestigungselement
- 20
- Antriebswelle
- 22
- Nadellager
- 24
- Drehmomentübertragungseinrichtung
- 25
- Trageinrichtung
- 26
- Laufring
- 28
- Drehmomentübertragungseinrichtung
- 30
- Innenring
- 32
- Mitnahmeeinrichtung
- 34,
34', 34''
- Lagerorte
- 36,
36', 36''
- Lagerorte
- 38,
38', 38''
- Lagerorte
- 40
- Antriebseinrichtung
- 41
- Befestigungseinrichtung
- 42
- Gehäuseelement
- 52
- Antriebswelle
- 54
- Federelement
- 56
- Federelement
- 58
- Aussparung
- 60,
60', 62, 62', 64, 66, 68
- Schlitz
- 70
- Pinole
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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-
Zitierte Patentliteratur
-
- - WO 2005/071350
A1 [0003]
- - DE 102005033187 A1 [0004]
- - DE 102005039422 A1 [0005]
- - DE 102006045283 A1 [0006]
- - DE 202008001723 U1 [0007]
- - DE 3344805 A1 [0008]
- - DE 102005023467 A1 [0009]
- - DE 102007005041 A1 [0010]