-
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.
-
Messanordnungen zum Vermessen von Messobjekten sind im Stand der Technik bekannt.
-
Die
WO 2005/071 350 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.
-
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.
-
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.
-
Zudem offenbart die
DE 10 2006 045 283 A1 eine Vorbereitungsanordnung für eine bildgebende Messvorrichtung, wobei ein Messobjekt zwischen einer Strahlenquelle und einer Detektionseinrichtung auf einem Drehtisch, welcher auf einem xyz-Tisch verfahrbar angeordnet ist, angeordnet werden kann, wodurch ein Messobjekt relativ zu einer feststehenden Sensiereinrichtung anordnerbar wird.
-
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.
-
Weiterhin ist aus der
DE 3344805 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.
-
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.
-
Auch sind Vorrichtungen zur Verbindung einer Antriebseinheit mit einer Antriebswelle sowie der Antriebseinheit mit einer Tragstruktur aus dem Stand der Technik bekannt. Die
DE 18 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.
-
Ferner ist in der
DE 32 05 446 C2 eine mit einer Planscheibe versehene Werkzeugmaschine beschrieben. Diese weist zwei getrennte wahlweise einschaltbare Antriebsmotoren für die Planscheibe als Planscheiben-Hauptantrieb und als Drehtisch-Vorschubantrieb auf. Ferner ist eine einheitliche, ein geschlossenes Aggregat bildende Antriebs- und Vorschub-Getriebeanordnung vorgesehen. Die Drehachsen der Aggregate sind dabei parallel zu der Lagerwelle der Planscheibe.
-
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.
-
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.
-
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 Drehmomentübertragungsenrichtung abrollt.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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 Drehmamentübertragungseinrichtung und/oder der Planetenradträger ortsfest relativ zu der Antriebseinrichtung gelagert ist.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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 Beschichtung, 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.
-
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.
-
Besonders bevorzugt ist, dass das Getriebe, insbesondere die erste, zweite und/oder dritte Drehmomentübertragungseinrichtung, zumindest bereichsweise in zumindest einem Gehäuse anordbar ist.
-
Schließlich wird mit der Erfindung ferner vorgeschlagen, dass die Plattform zumindest einen Drehtisch umfasst.
-
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.
-
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.
-
Die Erfindung betrifft ferner ein Messsystem mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
Weiterhin ist bevorzugt, dass dass 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 Gehäseelement, 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.
-
Die Erfindung sieht auch vor, dass die erste Federkonstante, die zweite Federkonstante und/oder die dritte Federkonstante, insbesondere das 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.
-
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 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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
Schließlich wird mit der Erfindung vorgeschlagen, dass eine Vielzahl von Aussparungen kreissymmetrisch um die erste Drehachse verteilt angeordnet sind.
-
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.
-
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. optischer 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.
-
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.
-
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 Positioniergeauigkeit 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.
-
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 kaut 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.
-
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.
-
Der Einsatz von drei und/oder fünf Lagern, 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.
-
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.
-
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 Messobjektes. So können Messobjekte mit einer Masse von mehr als 5 kg präzise bewegt werden.
-
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 Drehmomentübetragung 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.
-
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.
-
Erfindungsgemäß kann dabei vorgesehen sein, dass die eingesetzten Lagereinrichtungen durch eine entspreche de 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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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 Motaraufhängung 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.
-
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.
-
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 Planlanf 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.
-
Durch den Einsatz zumindest eines erfindungsgemäßen Federelements kann somit bereits eine ortsfeste Lagerung der Drehwelle der Antriebseinrichtung im Bereich des Getriebes erreicht werden.
-
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.
-
Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass die zirkulare Federkonstante betragsmäßig größer als die beiden anderen Federkonstanten, also diejenige in radiale und axiale Richtung ist.
-
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 umfasst, 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.
-
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.
-
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.
-
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
-
1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Messsystems;
-
2a und 2b Darstellungen einer erfindungsgemäßen Anordnung von Drehmomentübertragungseinrichtungen;
-
3 eine Darstellung von Anordnungsmöglichkeiten von Planetenrädern
-
4 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Verbindungseinrichtung; und
-
5a und 5b weitere Darstellungen einer erfindungsgemäßen Verbindungseinrichtung;
-
6 eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Messsystems; und
-
7, 7a, 7b und 7c weitere Schnittansichten eines erfindungsgemäßen Messsystems.
-
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 Detektionseinrichtung 9 anordbar sind. Eine Sensoranordnung umfasst somit die Strahlungsquelle 8 und die Detektionseinrichtung 9.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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 kann 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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
Die Federelemente sind dabei vorzugsweise aus einem ein Federstahl umfassendes Scheibenelement gebildet.
-
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.
-
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.
-
6 zeigt eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Messsystems, wobei eine Plattform 2 in einer Pinole 70 gelagert ist. Eine Antriebseinrichtung 40 steht mittels einer erfindungsgemäßen Getriebeeinrichtung 10 in Wirkverbindung mit der Plattform 2. Die Antriebseinrichtung 40 ermöglicht mittels der Federelement 54, 56 einen Ausgleich von Walg- und/oder Taumelbewegungen.
-
Die 7a und 7b zeigen eine weitere Schnittansicht des erfindungsgemäßen Messsystems. 7c zeigt eine Aufsicht der Getriebeeinrichtung aus den 2a, 2b bzw. 3.
-
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.
-
Bezugszeichenliste
-
- 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
