DE60218886T2 - Verstellbare vorrichtung mit universalgelenken - Google Patents

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine einstellbare Vorrichtung und insbesondere eine einstellbare Vorrichtung, die in einer Position vorübergehend und starr angebracht werden kann.
  • Es ist bekannt, starre und lösbare Positioniervorrichtungen vorzusehen, wobei ein Beispiel solch einer Vorrichtung ein Metallbasiselement mit einem darin ausgebildeten Hohlraum und eine Metallhalbkugel umfasst, die derart eingerichtet ist, dass sie in den Hohlraum passt. Eines von dem Basiselement und der Halbkugel ist magnetisiert, sodass, wenn die Halbkugel in dem Hohlraum innerhalb des Basiselements angeordnet ist, sie in einer Position feststehend ist. Wenn die Halbkugel manuell bezüglich des Basiselements bewegt wird, dann ändern sich die Orientierung und der Winkel der ebenen Fläche der Halbkugel bezüglich des Basiselements. Somit sind, wenn ein Gegenstand auf der ebenen Fläche der Halbkugel angeordnet wäre, die Orientierung und der Winkel dieses Gegenstandes bezüglich des Basiselements als ein Ergebnis dieser Bewegung geändert.
  • Eine Vorrichtung mit einem einstellbaren Gelenk ist in der DE 19 610 248 offenbart, wobei zwei Arme über ein Klemmteil verbunden sind. Zumindest einer der Arme bildet ein Kugelgelenk dem mit Klemmteil, das durch eine Klemmschraube gelöst und festgezogen wird. Ein Ring innerhalb des Klemmteils hält die Kugel und lässt eine Drehung der Kugel zu, wenn die Schraube gelöst wird.
  • Ein alternatives Gelenk ist in der US 4,070,011 offenbart, wobei zwei Arme über ein Klemmteil verbunden sind. Das Klemmteil ist mit Vertiefun gen versehen, die teilweise Kugeln aufnehmen, welche an dem Ende eines jeden Armes befestigt sind. Wenn das Klemmteil gelöst wird, wird eine begrenzte Bewegung der Kugeln innerhalb der Klemme zugelassen, die Länge der Arme wird jedoch beibehalten.
  • Die EP 1 072 228 & US 5 961 516 offenbaren jeweils einstellbare Vorrichtungen zur Verwendung als Wirbelsäulenimplantate. Zwei einstellbare Elemente sind über Kugelgelenke und ein Zwischenverbindungselement verbunden. In der EP 1 072 228 ist das Verbindungselement mit einem Schraubensystem und in der US 5 961 516 mit einem komprimierbaren Element versehen, um lineare Bewegungen des Verbindungselements zu erleichtern.
  • Die US 2 895 314 offenbart ein nicht verriegelbares Universalgelenk, um eine Drehkraft von einem Antriebselement auf ein angetriebenes Element durch abgewinkelt positionierte Einheiten zu übertragen. Die US 6 179 262 offenbart eine Stabilisatoranordnung, die verwendet wird, um eine Schrittmotoranordnung für einen Ultraschalltaster zu positionieren, wobei die Stabilisatoranordnung ein verriegelbares Universalgelenk umfasst.
  • Die genaue Positionierung von Gegenständen ist in einer Anzahl von Fällen erforderlich. Ein Fall ist der, in dem der Gegenstand gemessen werden soll, um eine Form oder eine direkte Kopie des Gegenstandes zu erzeugen. Um genaue Daten bezüglich der dreidimensionalen Struktur des Gegenstands zu erhalten, muss die gesamte Oberfläche des Gegenstandes für eine Messung z. B. durch einen Taster, zur Verfügung stehen. Daher muss der Gegenstand derart positioniert sein, dass die Unterseite von jeglichen überhängenden Gebieten gemessen werden kann, um sicherzustellen, dass es keine einspringenden Punkte gibt.
  • Ein Gegenstand, bei dem einspringende Punkte auftreten können, ist ein Zahn. Es ist wünschenswert, Informationen zu erhalten, die die genaue Form und Konfiguration eines Zahnes genau angeben, da diese Informationen verwendet werden können, um eine Kopie des Zahnes zu erzeugen, die einen beschädigten Zahn ersetzen kann, und es ist offensichtlich, dass, wenn eine Krone oder Brücke aus einem Zahnabdruck hergestellt wird, diese wahrscheinlich besser passt, und für die Person, die die neue Dentalware erhält, angenehmer zu tragen ist.
  • Ein weiterer Fall, in dem eine genaue Positionierung erforderlich ist, ist der, in dem ein Lichtstrahl von einer Quelle zu einem Reflektor und danach einem Detektor gelenkt wird. Ein Beispiel ist bei einem Laserinterferometer, mit dem die relative Bewegung von zwei Gegenständen gemessen werden kann. Es ist wichtig, dass der Lichtstrahl zu allen Zeitpunkten während des Messvorganges detektiert wird, und somit die Ausrichtung des Reflektors bezüglich der Lichtquelle und des Detektors beibehalten werden muss.
  • Demgemäß sieht ein erster Aspekt der Erfindung eine einstellbare Vorrichtung mit zwei relativ umorientierbaren Elementen und einem Verbindungselement vor, wobei das Verbindungselement eine mechanische Verbindung zwischen den beiden relativ umorientierbaren Elementen über zwei verriegelbare Kugelgelenke vorsieht, wenn die Elemente über den Verbinder verbunden sind, wobei zumindest eines der Kugelgelenke ein Mittel aufweist, um eine lineare Bewegung zwischen den beiden relativ umorientierbaren Elementen zu ermöglichen, und wobei die lineare Bewegung zwischen den beiden relativ umorientierbaren Elementen zulässt, dass der lineare Abstand zwischen den Elementen eingestellt werden kann; dadurch gekennzeichnet, dass die Elemente bei jedem eingestellten linearen Abstand verriegelbar sind.
  • Vorzugsweise umfasst zumindest eines der verriegelbaren Universalgelenke ein Rohr und ein Gelenkteil, das in dem Rohr untergebracht sein kann, wobei das Rohr eine lineare Bewegung zwischen den beiden relativ umorientierbaren Elementen bereitstellt.
  • Vorrichtungen gemäß der Erfindung sehen einen Kardanring mit sechs Achsen mit z. B. einem abgewinkelt drehbaren Verbindungselement zwischen den relativ umorientierbaren Elementen, einer Basis und einer Plattform oder einem Maschinenanschluss und einem Reflektorgehäuse vor. Dieser besitzt den Vorteil, dass er starr ist und die Wahrscheinlichkeit eines potenziellen Versagens auf Grund der reduzierten Anzahl von Verbindungen im Vergleich mit herkömmlichen Kardanringen mit sechs Achsen verringert ist.
  • Vorzugsweise sind die beiden verriegelbaren Gelenke in der Form von Kugelgelenken.
  • Das Rohr kann direkt mit den Kugeln eines jeden verriegelbaren Gelenks verbunden sein oder jede Kugel kann mit einem entsprechenden der relativ umorientierbaren Elemente verbunden sein, wobei die Enden des Rohres die beiden Buchsen bereitstellen.
  • Vorzugsweise werden die beiden verriegelbaren Gelenke unter Verwendung eines Aktuators verriegelt und entriegelt.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform wirkt der Aktuator auf ein Kompressionsmittel, um die verriegelbaren Gelenke entweder unverriegelt oder verriegelt zu lassen.
  • Das Kompressionsmittel kann auf verschiedene Arten arbeiten, es kann die Querschnittsfläche des Rohres an einem Ende oder an beiden Enden reduzieren, es kann entlang der gesamten Länge des Rohres wirken, um zu ermöglichen, dass die relativ umorientierbaren Teile sich in Bezug aufeinander bewegen. Somit bewirkt das Kompressionsmittel eine Änderung der Querschnittsfläche des Rohres über zumindest einen Teil seiner Länge.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung ist eine Vorrichtung für die Simulation der Orientierung einer Probe bezüglich eines Schneidwerkzeuges oder eines Abtast-Tasters vorgesehen, mit:
    einem Ständer mit einem Basisabschnitt und zumindest einer Ausrichthilfe; und
    einer einstellbaren Vorrichtung, wobei die beiden relativ umorientierbaren Elemente der einstellbaren Vorrichtung eine Basis und eine relativ umorientierbare Plattform umfassen, auf der eine Probe angeordnet werden kann,
    wobei die Plattform der einstellbaren Vorrichtung benachbart der Ausrichthilfe angeordnet werden kann, und, wenn sie so angeordnet ist, die Orientierung einer Probe bezüglich eines Schneidwerkzeuges oder eines Abtast-Tasters simuliert wird.
  • Vorzugsweise umfasst der Ständer ferner einen Rückabschnitt, an dem die zumindest eine Ausrichthilfe befestigt ist.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Vorrichtung mit einem Vergrößerungsglas versehen, um das exakte Positionieren eines Gegenstandes bezüglich der zumindest einen Ausrichthilfe zu unterstützen.
  • Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Positionieren einer Probe vor einer Abtastung der Oberfläche der Probe vorgesehen, umfassend die Schritte, dass:
    • (a) ein Ständer mit zumindest einer Ausrichthilfe vorgesehen wird;
    • (b) eine einstellbare Vorrichtung benachbart der Ausrichthilfe angeordnet wird, wobei die einstellbare Vorrichtung zwei relativ umorientierbare Elemente; und ein Verbindungselement umfasst, wobei das Verbindungselement eine mechanische Verbindung zwischen den beiden relativ umorientierbaren Elementen über zwei verriegelbare Kugelgelenke vorsieht, wenn die Elemente über den Verbinder verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der Kugelgelenke ein Mittel besitzt, um eine Linearbewegung zwischen den beiden relativ umorientierbaren Elementen zu ermöglichen;
    • (c) eine Probe an der Plattform der einstellbaren Vorrichtung befestigt wird;
    • (d) die beiden Kugelgelenke entriegelt werden;
    • (e) die Plattform bezüglich der Basis der einstellbaren Vorrichtung eingestellt wird, um die Probe mit der zumindest einen Ausrichthilfe auszurichten; und
    • (f) die beiden Kugelgelenke verriegelt werden, um die Plattform in der Ausrichtposition zu halten, wobei die Schritte (b), (c) und (d) in einer beliebigen Reihenfolge ausgeführt werden können.
  • Es gibt mehrere Arten, auf denen das Oberflächenprofil eines Gegenstandes abgetastet werden kann. Ein bevorzugtes Verfahren ist jenes, bei dem die Abtastvorrichtung entweder ein Laser oder ein LVDT (Linear Vernier Displacement Transducer = linear variabler Differenzialtransformer) ist und es liegt eine Drehung des Gegenstandes bezüglich der Abtastvorrichtung gleichzeitig mit einer relativen vertikalen Verschiebung der Abtastvorrichtung und des Gegenstandes vor. Bei solch einer Abtastvorrichtung ist ein Arbeitsvolumen vorhanden, in dem die Abtastung entweder zum Zweck einer Genauigkeit oder wie durch die Grenzen einer Bewegung der Abtastvorrichtung definiert, ausgeführt werden muss.
  • Gemäß einem vierten Aspekt umfasst die Erfindung eine Vorrichtung zum Arrangieren von Komponenten in einem optischen System, wobei das optische System eine Lichtquelle; einen Reflektor und einen Detektor zur Detektion von Licht von der Lichtquelle umfasst, das von dem Reflektor reflektiert worden ist, wobei die Vorrichtung einen einstellbaren Verbinder nach Anspruch 1 zur Verbindung des Reflektors mit einem Objekt aufweist, das bezüglich der Lichtquelle relativ bewegbar ist.
  • Der einstellbare Verbinder kann zwischen einer ersten Position, in der der einstellbare Verbinder sich in einer feststehenden Position bezüglich des Objekts befindet, und einer zweiten Position, in der der einstellbare Verbinder bezüglich des Objekts bewegbar ist, betätigt werden. Dies ermöglicht es, den an dem Objekt über den einstellbaren Verbinder befestigten Reflektor mit der Lichtquelle und einem Detektor zu arrangieren.
  • Die Lichtquelle und der Detektor können separate Komponenten oder in einem Gehäuse kombiniert sein. Der Reflektor kann ein Spiegel oder ein Rückstrahler sein. Eine detailliertere Erläuterung eines optischen Systems, das einen einstellbaren Verbinder verwendet, ist in unserer gleichzeitig anhängigen Anmeldung WO 02/04 890 offenbart.
  • Ausführungsformen der Erfindung werden nun beispielhaft und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
  • 1 eine Explosionsdarstellung einer Vorrichtung gemäß der Erfindung zeigt;
  • 2a und 2b isometrische Darstellungen einer Vorrichtung gemäß der Erfindung, die an einem Ständer befestigt ist, zeigen;
  • 2c eine Explosionsdarstellung der Vorrichtung von 2a zeigt;
  • 3 einen Querschnitt einer Vorrichtung gemäß der Erfindung zeigt;
  • 4 eine Seitenansicht einer alternativen Vorrichtung gemäß der Erfindung ist;
  • 5 eine isometrische Darstellung einer Vorrichtung gemäß der Erfindung ist;
  • 6 eine Querschnittsdarstellung der in 5 gezeigten Vorrichtung ist;
  • 7 eine isometrische Darstellung einer Vorrichtung zeigt, die an einem Ständer befestigt ist;
  • 8 eine isometrische Darstellung einer Vorrichtung zeigt, die an einem alternativen Ständer befestigt ist;
  • 9a und 9b isometrische Darstellungen einer Vorrichtung zeigen, die an einem weiteren Ständer befestigt ist; und
  • 10a und 10b Querschnitte durch alternative Ausführungsformen der Erfindung zeigen.
  • 1 ist eine Explosionsdarstellung einer Vorrichtung 1. Die Vorrichtung 1 umfasst einen länglichen Körper 2 mit einem ersten und einem zweiten Ende, die teilkugelförmige Formen 3 bzw. 4 beschreiben. Dieser längliche Körper und die Enden können als ein Verbinder bezeichnet werden. Eine erste Halterung 5 ist schalenförmig auf einer Seite, um das erste Ende 3 unterzubringen, und die entgegengesetzte Seite bildet eine Basis 6. Eine zweite Halterung 7 ist schalenförmig auf einer Seite, um das zweite Ende 4 unterzubringen, und bildet auf der entgegengesetzten Seite eine drehbare oder einstellbare Plattform 8. Ein Fuß 9, auf dem ein Gegenstand befestigt werden kann, ist auf der Plattform 8 kinematisch angeordnet 10. Ein Hebel 11 weist einen Schnappmechanismus auf, um eine ebene Feder 12, die in Längsrichtung bezüglich des länglichen Körpers orientiert ist, zu betätigen. Die erste Halterung 5 umfasst ferner einen ersten Schlitz 15, der ausgebildet ist, um einen Dorn (nicht gezeigt) aufzunehmen, der sich von dem ersten Ende 3 des länglichen Körpers 2 weg erstreckt, und einen zweiten, breiteren Schlitz 16, der dem ersten Schlitz 15 annähernd diametral entgegengesetzt ist, und den Hebel 11 aufnimmt.
  • Der längliche Körper 2 besitzt einen normalen oder nicht komprimierten Zustand, in dem die Enden 3, 4 eine Querschnittsfläche aufweisen, die die gleiche wie oder größer als die Halterungen 5, 6 ist, in denen er untergebracht werden kann. Somit sind in diesem normalen Zustand die beiden Enden des länglichen Körpers starr innerhalb der entsprechenden Halterung aufgenommen und dazwischen erfasst, wodurch die entsprechenden Positionen der beiden Halterungen 5, 6 verriegelt werden. Der längliche Körper 2 besitzt einen zweiten oder komprimierten Zustand, in dem die Enden eine Querschnittsfläche aufweisen, die kleiner als die Halterungen 5, 6 ist, in denen er untergebracht werden kann. Somit sind in diesem zweiten Zustand die beiden Enden des länglichen Körpers innerhalb ihrer jeweiligen Halterungen bewegbar.
  • Der längliche Körper 2 besteht im Wesentlichen aus zwei Teilen, die durch die ebene Feder 12 verbunden sind. Die ebene Feder ist zwischen den Schlitzen 13, 14 gebildet, die durch die Dicke des länglichen Körpers 2 hindurch auftreten. Jeder Schlitz beginnt von einem entsprechenden Ende des länglichen Körpers und verläuft an der Mitte der Länge des länglichen Körpers vorbei, um somit ein zentrales oder Brückengebiet bereitzustellen, in dem beide Schlitze auftreten, wobei die Fläche zwischen den Schlitzen in diesem zentralen Bereich die ebene Feder umfasst. Eine ebene Feder lässt zu, dass die Kompressionswirkung über die gesamte Länge des länglichen Körpers durch die Einführung von nur einer Feder erzielt werden kann. Das Brückengebiet sorgt günstigerweise auch für eine starre Scherverbindung zwischen den beiden Teilen des länglichen Körpers.
  • Eine einstellbare Vorrichtung wie hierin beschrieben ist geeignet für das Positionieren von Gegenständen zur Vorbereitung für ein Abtasten der Oberfläche dieser Gegenstände. Der Fuß 9, auf dem ein Gegenstand wie z. B. ein Zahnteil angebracht wird, kann in eine Anzahl verschiedener Orien tierungen und Positionen bewegt werden, um zu ermöglichen, dass verschiedene Aspekte des Gegenstandes betrachtet werden können. Sobald eine geeignete Position für das Zahnteil erhalten ist, kann die einstellbare Vorrichtung temporär in dieser Position, bereit für eine Abtastung der Oberfläche des Zahnteiles, angebracht werden.
  • Wenn der Gegenstand an dem Fuß befestigt werden soll, kann dies auf mehrere Arten erreicht werden, und der Gegenstand kann entweder entfernbar oder dauerhaft angebracht werden. Das Anbringungsverfahren ist abhängig von dem Zweck, zu dem der Gegenstand angebracht wird, und den Bedingungen, denen der Gegenstand unterworfen wird. Beispiele verschiedener Arten zum Anbringen des Gegenstandes umfassen die Verwendung eines Zements, Klebers, Kitts oder Gummis, auch wenn für den Fachmann weitere offensichtlich sein werden. Der Fuß kann dann auf eine lösbare Weise, z. B. durch Magneten, kinematisch, oder auf eine dauerhaftere Weise wie z. B. durch Kleben an der Plattform befestigt werden.
  • Um die Teile der in 1 gezeigten Vorrichtung anzuordnen, wird der Hebel 11 betätigt, was eine Kompression der ebenen Feder 12 bewirkt. Dies führt zu einer Verringerung der Querschnittsfläche des länglichen Körpers 2 entlang seiner Länge und ermöglicht es, die teilkugelförmigen Enden 3, 4 innerhalb der Halterungen 5 bzw. 6 unterzubringen. In diesem komprimierten Zustand kann der längliche Körper gehandhabt werden, um die/den gewünschte/n Orientierung und Winkel der drehbaren oder einstellbaren Plattform 8 bezüglich der Basis 6 zu erhalten. Sobald die gewünschte Position erreicht ist, wird der Hebel 11 betätigt, um die Feder zu dekomprimieren, was zum Ergebnis hat, dass der längliche Körper in seinen normalen Zustand zurückkehrt, d. h., seine Querschnittsfläche vergrößert sich zurück zu seiner ursprünglichen oder normalen Größe und die Enden des länglichen Körpers sind in dieser Position verriegelt.
  • Der Schlitz 15 und ein Dorn (nicht gezeigt), der sich von dem ersten Ende 3 des länglichen Körpers weg erstreckt, stellen sicher, dass ein Gegenstand, der auf der Plattform gehalten ist, nicht in der Ebene der Plattform gedreht wird, d. h., der Dorn ordnet das erste Ende bezüglich der ersten Halterung an. Der Schlitz 15 stellt ferner sicher, dass der Hebel 11 in dem breiteren Schlitz 16, der den Hebel 11 aufnimmt, zentriert ist.
  • Die in 1 gezeigte Vorrichtung weist eine erste Halterung 5 mit einer deutlich größeren Tiefe als das erste Ende des länglichen Körpers 2 auf. Dies ermöglicht es, sowohl die Höhe der Vorrichtung als auch den Winkel und die Orientierung der Plattform einzustellen. Der Fachmann wird einsehen, dass eine Vergrößerung der Höhe der Vorrichtung über einen Punkt hinaus, an dem die Kontaktfläche zwischen dem Ende des länglichen Körpers und der Halterung abzunehmen beginnt, zu einer instabilen Anbringung der Position der Plattform führen kann, und dass eine Verringerung der Höhe, sodass das Ende des länglichen Körpers unter der Kante der Halterung liegt, innerhalb der er aufgenommen ist, in einer reduzierten Winkelbewegung resultiert.
  • Eine Höheneinstellung ist auch durch den breiteren Schlitz 16 erleichtert, der den Hebel 11 aufnimmt, da er zulässt, dass die Höhe der Vorrichtung über den Punkt hinaus, an dem der Hebel 11 von dem länglichen Körper 2 vorragt, verringert werden kann. Der Schlitz 16 kann, wenn er breiter als der Durchmesser des länglichen Körpers 2 ist, zulassen, dass der längliche Körper 2 weiter kippt, wenn der längliche Körper in Richtung des Schlitzes gedreht wird, was einen größeren Bewegungsfreiheitsgrad in dieser Richtung ermöglicht. Dies ist deshalb der Fall, da der Schlitz den länglichen Körper 2 aufnimmt, was zulässt, dass der längliche Körper durch die Wand der ersten Halterung 5 hindurch gelangt.
  • Ob die Plattform bezüglich der Basis 6 als drehbar oder einstellbar betrachtet wird, ist unter anderem von der relativen Bewegung eines jeden Endes 3, 4 des Verbindungsabschnitts der Vorrichtung 1 innerhalb ihrer jeweiligen Halterung 5, 7 abhängig.
  • Die 2a und 2b zeigen eine Vorrichtung 20, die an einem Ständer 21 befestigt ist. Die Vorrichtung 20 umfasst einen zusätzlichen Fuß 22 für einen Gegenstand, der an der Oberseite der drehbaren oder einstellbaren Plattform 27 positioniert ist. Der Ständer besitzt einen Basisabschnitt 23 und einen Rückabschnitt 24, der sich im Wesentlichen rechtwinkelig zu dem Basisabschnitt erstreckt. Ausrichthilfen 25, 26 sind an dem Rückabschnitt 24 in einem Abstand von dem Basisabschnitt 23 befestigt, der z. B. durch die erforderliche Höhe der Plattform 27 oder eines daran befestigten Gegenstandes (nicht gezeigt) bestimmt ist, um eine Abtastung der Oberfläche des Gegenstandes durchzuführen. Eine Ausrichthilfe 25 ist ein/e vorragende/s Stange oder Element mit einer Spitze 28. Die andere Ausrichthilfe 26 ist ein Streifen mit zwei Abschnitten 26a und 26b, die unterschiedliche Höhen von dem Rückabschnitt 24 des Ständers aufweisen.
  • Der Ständer 21 kann abhängig davon, welche Alternative die einfachste Betrachtung des zu positionierenden Gegenstandes bereitstellt, entweder auf dem Basisabschnitt oder dem Rückabschnitt ruhen.
  • Die erste Ausrichthilfe 25 ist eine vorragende Stange mit einer Spitze 28. Die erste Ausrichthilfe ragt von dem Ständer im Wesentlichen parallel zu dem Basisabschnitt 23 des Ständers vor und ist benachbart der einstellbaren Vorrichtung bei einer Höhe positioniert, die durch die gewünschte Höhe für entweder die Plattform 27 oder einen auf der Plattform angeordneten Gegenstand bestimmt ist. Wenn sich ein Gegenstand auf der Platt form befindet, kann die Ausrichthilfe verwendet werden, um sicherzustellen, dass sich keine einspringenden Punkte an diesem Gegenstand befinden, wenn er in einer bestimmten Position fixiert wird, oder dass in dem Fall einer Abtastung einer Innenfläche der Taster Zugang zu dem Hohlraum haben kann. Dies wird erreicht, indem eine Seite des Gegenstandes mit der vorragenden Stange verglichen wird. Für eine genaue vertikale Positionierung kann die Spitze derart platziert werden, dass sie die Oberfläche eines korrekt positionierten Gegenstandes berührt. Die Spitze 28 befindet sich in der Mitte eines Kreises, der von der Basis der Vorrichtung beschrieben wird. Somit kann die Ausrichthilfe 25 verwendet werden, um einen Gegenstand auf der Vorrichtung 20 im Hinblick auf eine Höhe und die Mitte des durch die Basis der Vorrichtung definierten Kreises zu positionieren.
  • Die Spitze 28 sollte dieselbe Größenordnung wie die Spitze einer Kontaktabtastvorrichtung oder des kleinsten annehmbaren Einsprunges aufweisen. Wenn ein einspringender Punkt detektiert wird, kann die Position des Zahnmodells geändert werden, indem der Hebel 11 betätigt wird, der eine relative Bewegung der Plattform 27 bezüglich der Basis 6, 23 ermöglicht. Das Zahnmodell wird dann erneut auf Einsprünge überprüft.
  • Die zweite Ausrichthilfe 26 ist ein Streifen über die Basis der vorragenden Stange, der zwei Gebiete 26a und 26b aufweist. Das Gebiet 26a befindet sich auf dem Rückabschnitt 24 des Ständers und das Gebiet 26b befindet sich bei einer Höhe von 0,5 cm über diesem. Dieser Höhenunterschied erlaubt es einer Person, wiederholt sein Auge 29 an derselben Position bezüglich der ersten Ausrichthilfe 25 zu positionieren. Dies ist dann der Fall, wenn keine Parallaxe zwischen den beiden Streifengebieten 26a und 26b zu sehen ist. Der Streifen kann jede beliebige Farbe aufweisen, die einen ausreichenden Kontrast gegen sowohl den Rückabschnitt des Ständers als auch der Basis der vorragenden Stange bereitstellt, um so zu ermöglichen, dass beide Gebiete des Streifens gesehen werden.
  • 2c zeigt eine Explosionsdarstellung der in den 2a und 2b gezeigten Vorrichtung. Die Vorrichtung 20 und die Ausrichthilfe 25 sind an dem Ständer 21 über kinematische Stellen 29 bzw. 30 angebracht. Dies ermöglicht ein genaues Repositionieren auf dem Ständer sowohl der Vorrichtung als auch der Ausrichthilfe nachfolgend auf eine Entfernung von dem Ständer. Um die Vorrichtung 20 weiter anzubringen, kann eine Befestigungsschraube 31 verwendet werden, um die Vorrichtung an der Basis zu befestigen. Ein Fuß 32 oder Fuß 22 für einen zusätzlichen Gegenstand ist ebenfalls an der Plattform 27 kinematisch angeordnet 33.
  • Ein Ständer mit einer Ausrichthilfe ist besonders nützlich, wenn versucht wird, einen Gegenstand zum Abtasten zu positionieren. Dies deshalb, da die Ausrichthilfe eine genaue Positionierung eines auf der Plattform angeordneten Gegenstandes in allen drei Dimensionen ermöglicht. Der Fachmann wird einsehen, dass die Vorrichtung am stabilsten ist, wenn die Plattform (und somit ein Gegenstand) rechtwinkelig über der Basis der Vorrichtung angeordnet ist. Die Spitze einer Ausrichthilfe kann somit nicht nur bei der richtigen Höhe für die Oberfläche eines Gegenstandes, der abgetastet werden soll, positioniert werden, sondern auch so, dass sie sich an der Mitte des durch die Basis der Plattform beschriebenen Kreises und vorteilhafterweise des Arbeitsvolumens der Abtastvorrichtung befindet.
  • Die Ausrichthilfe kann an dem Ständer auch magnetisch oder kinematisch 33 angebracht sein. Dies ist besonders nützlich, wenn ein Satz von Gegenständen mit ähnlichen Abmessungen, z. B. Zähne, wiederholt positioniert werden sollen, da sie sicherstellt, dass die Ausrichthilfe in dem richtigen Abstand von der Basis der einstellbaren Vorrichtung platziert ist. Es bedeutet auch, dass die Ausrichthilfe vorübergehend entfernt werden kann, um dabei zu unterstützen, wenn eine Vorrichtung auf dem Ständer entfernt oder angeordnet wird, oder wenn ein Gegenstand an die Vorrichtung angebracht wird.
  • 3 zeigt einen Querschnitt durch eine Vorrichtung 40. Die Vorrichtung umfasst einen länglichen Körper 42 mit einem ersten und einem zweiten Ende, die teilkugelförmige Formen 43, 44 beschreiben. Eine erste schalenförmige Halterung 45 mit einer Basis 46 beherbergt das erste Ende 43. Eine zweite schalenförmige Halterung 47 bildet eine Plattform 48 und beherbergt das zweite Ende 44. Ein Fuß 49, auf dem ein Gegenstand angebracht werden kann, ist an der Plattform 48 angeordnet. Eine ebene Feder 50 ist zwischen zwei Hälften des länglichen Körpers 42 gebildet, wo zwei Schlitze 51a, 51b, die jeweils von einem entsprechenden Ende des länglichen Körpers beginnen, in dem mittleren Gebiet des länglichen Körpers 42 überlappt sind. In diesem mittleren Gebiet ist ein weiteres Kompressionsmittel 52 vorgesehen. Dieses weitere Kompressionsmittel 52 besitzt eine Anzahl von Paaren von Tellerfedern 53 mit einer äußeren flachen Unterlegscheibe (nicht gezeigt), wobei eine an jedem Ende der Tellerfedern angeordnet ist. Ein Paar Flachkopf-Gewindestifte 54, 55 wirkt auf die flachen Unterlegscheiben (nicht gezeigt) und ist von der Außenseite des länglichen Körpers 42 einstellbar. Ein Hebel 56 weist einen Schnappmechanismus auf, um das weitere Kompressionsmittel 52 und die ebene Feder 50 zu betätigen. Ein Dorn 57, der sich von dem ersten Ende 43 des länglichen Körpers 42 weg erstreckt, ist in einem Schlitz (nicht gezeigt) innerhalb der ersten Halterung 45 angeordnet. Ein zweiter Schlitz 58 in der ersten Halterung 45 ist im Wesentlichen dem ersten Schlitz (nicht gezeigt) diametral entgegengesetzt.
  • Wenn der Hebel 56 betätigt wird, werden die Tellerfedern 53 flachgedrückt. Dies zwingt die Schlitze dazu, sich zusammenzudrücken, was zum Ergebnis hat, dass die Querschnittsfläche des länglichen Körpers 42 verringert wird. Somit wirkt dieses Vorspannmittel durch die Dicke des länglichen Körpers hindurch. Die Enden 43, 44 des länglichen Körpers 42 können innerhalb der Halterungen 45, 47 frei bewegt werden, was das Repositionieren der Plattform 48 bezüglich der Basis 46 ermöglicht. Wenn das Repositionieren beendet ist, wird der Hebel 56 in seine erste Position zurückgesetzt, dies löst den Druck auf die Tellerfedern und lässt zu, dass die Schlitze sich wieder öffnen, was bewirkt, dass die Querschnittsfläche des länglichen Körpers 42 in ihren Normalzustand zurückkehrt, wobei die Enden 43, 44 des länglichen Körpers 42 in der repositionierten Orientierung gehalten werden.
  • Das weitere Kompressions- oder Vorspannmittel kann eine Druckfeder umfassen, die an jedem Ende des länglichen Körpers als eine Alternative oder zusätzlich zu einer zentral angeordneten Druckfeder angeordnet sein kann. Wenn solch ein Vorspannmittel vorgesehen ist, kann eine deutlichere Abgrenzung zwischen dem Punkt, an dem die Enden des länglichen Körpers innerhalb der Halterungen gehalten oder freigegeben werden, erreicht werden. Dies kann eine ungewollte Bewegung der Enden des länglichen Körpers innerhalb der Halterungen, bevor diese innerhalb der Halterungen starr angebracht sind, verhindern.
  • Das Paar Flachkopf-Gewindestifte 54, 55 ermöglicht es, die Querschnittsfläche des länglichen Körpers 42 einzustellen. Dies bedeutet, dass die Enden 43, 44 des länglichen Körpers 42 in Halterungen aufgenommen und gehalten werden können, die geringfügig unterschiedliche Größen auf Grund eines Verschleißes der Vorrichtung oder Schwankungen während der Herstellung aufweisen.
  • Eine alternative Ausführungsform des Verbinders wird nun unter Bezugnahme auf 4 beschrieben. Eine erste Halterung 60 beherbergt eine erste Kugel 62 des einstellbaren Verbinders innerhalb einer Buchse. An dem distalen Ende des Verbinders befindet sich eine zweite Kugel 70, die durch ein Rohr 78 mit der ersten Kugel 62 verbunden ist. Die zweite Kugel 70 liegt innerhalb der Bohrung 68 der zweiten Haltevorrichtung 66.
  • Die Kugeln 62 und 70 des einstellbaren Verbinders können eine nur teilkugelförmige Fläche an dem Abschnitt der Kugel in Kontakt mit der Fläche der Bohrung, die in diesem Fall zylindrisch ist, aufweisen.
  • Die erste Kugel 62 kann durch einen begrenzten Winkel bezüglich des Rohres eingestellt werden, um zu ermöglichen, dass sie in der Buchse 64 der ersten Halterung 60 in Eingriff gelangt. Die Kugel wird in der Buchse 64 auf bekannte Weise gehalten, indem Magneten (nicht gezeigt) in der Kugel 62, der Buchse 64 oder beiden vorgesehen sind.
  • Zwei Schlitze 74, 76 erstrecken sich von entgegengesetzten Enden des einstellbaren Verbinders entlang seiner Längsachse bis ganz knapp an seine Mitte und lassen nur einen kleinen Brückenabschnitt 78 übrig, der die zwei Abschnitte des einstellbaren Verbinders miteinander verbindet. Eine Sicherungsschraube 80 ist in der ersten Halterung 60 vorgesehen, die, wenn sie festgezogen wird, gegen die Kugel 62 schiebt, wodurch die Kugel 62 innerhalb der Buchse 64 fixiert wird und auch die beiden Hälften der Kugel 62 zusammengeschoben werden. Der Brückenabschnitt 78 des einstellbaren Verbinders wirkt als ein Gelenk und, wenn die beiden Hälften der Kugel 62 zusammengeschoben werden, werden die beiden Hälften der Kugel 70 auseinander und gegen die Seiten der zylindrischen Bohrung 68 geschoben, wodurch diese in ihrer Position fixiert wird. Dieser Verbinder besitzt somit den Vorteil, dass eine Betätigung beide Kugeln verriegelt.
  • Ein Beispiel einer Verwendung für solch einen Verbinder ist ein Arrangieren von Teilen eines optischen Messsystems. In solch einem optischen System muss Licht von einer Quelle auf einen Reflektor, der an einem relativ bewegbaren Objekt befestigt ist, und zurück zu einem Detektor gelenkt werden. Damit das Licht detektiert wird, muss der Reflektor genau an dem Detektor ausgerichtet sein. Ein optisches Messsystem kann bei der Kalibrierung von Maschinen mit relativ bewegbaren Teilen, z. B. einem Koordinatenmessgerät (CMM) oder einer Werkzeugmaschine, wo ein Taster oder ein Werkzeug innerhalb eines Arbeitsvolumens bewegbar ist, verwendet werden. Für einen Kalibrierprozess würde ein Reflektor an einer Maschinenspindel anstelle des Tasters oder Werkzeugs befestigt sein, und die Bewegung der Spindel auf Genauigkeits-, Ausricht- und andere geometrische Fehler überprüft werden.
  • Sobald ein Quellengehäuse korrekt ausgerichtet ist, um einen Lichtstrahl entlang z. B. einer der Maschinenachsen wie z. B. der X-Achse zu lenken, kann ein Reflektorgehäuse auf einen kinematischen Sitz an der Vorderfläche des Quellengehäuses gesetzt werden und wird automatisch mit dem Strahl von der Lichtquelle und dem Detektor ausgerichtet. Magneten werden verwendet, um die zwei Gehäuse an dem kinematischen Sitz zusammenzuzwingen.
  • Um auf jeden Versatz einer Position zwischen einer Maschinenspindel 60 und dem Reflektorgehäuse 82 zu achten, während eine Ausrichtung mit der Quelle beibehalten wird, ist das Reflektorgehäuse mit einer begrenzten Nachgiebigkeit versehen, indem der einstellbare Verbinder verwendet wird, mit dessen Hilfe das Gehäuse mit der Spindel der Maschine verbunden werden kann.
  • Das Reflektorgehäuse 82 ist mit dem einstellbaren Verbinder über einen kinematischen Sitz 72 an der zweiten Halterung verbunden. Die erste Halterung 60 ist entweder an einer Maschinenspindel befestigt oder zweckmäßigerweise ist sie die Maschinenspindel, was eine direkte Verbindung zwischen der Maschinenspindelbuchse 64 und der ersten Kugel 62 des Verbinders ermöglicht.
  • Sobald das Quellengehäuse (nicht gezeigt) mit einer Achse der Maschine ausgerichtet worden ist, kann das an der Maschinenspindel befestigte Reflektorgehäuse 82 nach oben zu dem Quellengehäuse gebracht werden. Mit gelöster Sicherungsschraube 80 ist der einstellbare Verbinder frei genug, um sich zu drehen, sodass das Reflektorgehäuse 82 in dem kinematischen Sitz mit dem Quellengehäuse sitzt. Durch dieses Mittel kann eine automatische Ausrichtung des Quellengehäuses und des Reflektorgehäuses 82 sichergestellt werden. Sobald es in dem kinematischen Sitz sitzt, wird die Sicherungsschraube festgezogen, um die Orientierung des Gehäuses 82 beizubehalten.
  • Es ist wünschenswert, dass man in der Lage ist, das Quellengehäuse mit weiteren Maschinenachsen auszurichten. Bei dem oben beschriebenen Beispiel ist das Quellengehäuse idealerweise kinematisch auf einer Basisplatte befestigt. Das Quellengehäuse kann dann andere Sätze von kinematischen Elementen an seiner unteren Fläche oder an anderen seiner orthogonalen Flächen aufweisen. Durch dieses Mittel kann es über 90° in verschiedenen Ebenen gedreht werden und in verschiedenen Orientierungen wieder auf den kinematischen Sitz auf der Basisplatte gesetzt werden, wobei der Lichtstrahl von der Quelle entlang von verschiedenen Maschi nenachsen gelenkt wird. Das Reflektorgehäuse sitzt weiter in demselben kinematischen Sitz 18 an dem Quellengehäuse, sodass es mit den verschiedenen Achsen ausgerichtet ist.
  • Die 5 und 6 zeigen eine Vorrichtung 100 mit einem Verbinder 102, der einen ähnlichen Aufbau wie der in 4 gezeigte aufweist. Der Verbinder 102 weist einen länglichen Körper mit teilkugelförmigen Endabschnitten 104, 106 und zwei längs gerichteten Schlitzen 103, 107 mitverschiedenen Längen auf, die auf der Längsachse des Verbinders liegen und durch einen Brückenabschnitt 105 getrennt sind. Somit steht der Brückenabschnitt im Wesentlichen rechtwinkelig zu der Längsachse des länglichen Körpers. Die teilkugelförmigen Endabschnitte weisen nicht denselben Durchmesser auf. Der größere der beiden Endabschnitte 104 ist lösbar in einer Basis 108 gehalten, die den größeren Endabschnitt unvollständig umgibt und beherbergt, d. h., es besteht ein Spalt 118 in dem Umfang der Basis.
  • Der kleinere der beiden Endabschnitte 106 ist lösbar in einer Unterseitenausnehmung einer Plattform 110 gehalten, an der ein Objekt (nicht gezeigt) befestigt werden kann. Ein Hebel 112 kann zwischen zwei Positionen betätigt werden, offen wenn der Verbinder 102 bewegbar bezüglich sowohl der Plattform 110 als auch der Basis 108 ist, und geschlossen (wie in den Zeichnungen gezeigt), wenn die Endabschnitte 104, 106 des Verbinders innerhalb der Basis 108 bzw. der Plattform 110 gehalten sind. Die Orientierung der Plattform bezüglich der Basis ist in dieser gehaltenen Position fixiert, bis der Hebel 112 in die offene Position bewegt wird, wobei bei diesem Punkt die entsprechenden Orientierungen geändert werden können.
  • Das Verfahren des Betriebs wird nun erklärt. Der Hebel 112 ist mit einer Welle (nicht gezeigt) verbunden, an der Lager befestigt sind. Ein mittleres Lager 114 (es wird einzusehen sein, dass ein Minimum von drei Lagern notwendig ist) weist einen exzentrischen Durchmesser auf, sodass es um zumindest einen Teil seines Umfangs im Vergleich mit den anderen Lagern versetzt ist. Ein Verlängerungsstück 116 liegt gegen das mittlere Lager 114 an und ragt in den Spalt 118 in der Basis 108 vor. An dem Ende des Verlängerungsstücks 114 befindet sich eine kleine Konkavität, in der ein entsprechend bemessenes Kugellager 120 befestigt ist. Das Kugellager und das Verlängerungsstück sind durch einen Gewindestift 122, der von der gegenüberliegenden Wand der Basis, die den Spalt 118 definiert vorragt, über den Spalt in Position gehalten. Somit liegen das Verlängerungsstück 114 und das Kugellager 116 gegen zwei Flächen an und überbrücken den Spalt 118.
  • Es wird bevorzugt, dass dem Spalt 118 diametral entgegengesetzt ein taillierter Abschnitt in der Basis vorgesehen ist, der einen Gelenkpunkt für eine Bewegung der Vorrichtung zwischen offenen und geschlossenen Hebelpositionen bereitstellt.
  • Wenn der Hebel 112 sich in seiner geschlossenen Position befindet (wie gezeigt), ist der Durchmesser der Basis 108 nahezu am kleinsten oder am kleinsten, und somit ist in dieser Position der Endabschnitt 104 in der Basis 108 gehalten und, durch eine entgegengesetzte Reaktion zu der Kompression des in der Basis 108 gehaltenen Endabschnittes 104, dehnt sich der kleinere Endabschnitt 106 innerhalb der Unterseitenausnehmung der Plattform 110 aus, was zum Ergebnis hat, dass beide Enden des Verbinders 102 in Position verriegelt sind.
  • Wenn der Hebel 112 in die offene Position bewegt wird, drehen sich die Welle und die Lager, und wenn dies geschieht, beginnt das exzentrische Teil des mittleren Lagers 114 mit dem Verlängerungsstück 116 in Eingriff zu treten, was mehr Kraft über das Kugellager 120 auf den Gewindestift 122 bewirkt. Dies bewirkt, dass der Durchmesser der Basis 108 zunimmt, bis das Maximum an Exzentrizität erreicht ist.
  • Der größere Endabschnitt 104 wird somit schrittweise dekomprimiert, bis er sich frei innerhalb der Basis 108 bewegen kann, und durch die Gelenkwirkung des Brückenabschnitts 105 verringert sich der Durchmesser des kleineren Endabschnittes 106 schrittweise, bis er frei ist, um sich bezüglich der Plattform 110 zu bewegen.
  • Um den Verbinder 102 bezüglich der Basis 108 anzuordnen, kann ein Dorn 124 zweckmäßigerweise während der Herstellung vorgesehen sein, der in dem Schlitz 103, welcher durch den größeren Endabschnitt 104 verläuft, angeordnet ist. Eine Möglichkeit, den Dorn innerhalb des Schlitzes 103 anzuordnen, besteht darin, ihn unter Verwendung einer Hutschraube und eines Paares von Fixierpunkten an einer Wand des Schlitzes 103, anzubringen. Die Fixierpunkte können durch eine Ausnehmung in der Wand gebildet sein.
  • In einer bevorzugten Vorrichtung sind das Verlängerungsstück 116 und die größeren und kleineren Größen des Spalts 118 derart konstruiert, dass, sobald der Verbinder gelöst ist, das Verbindungsstück über den Totpunkt springt und den Verbinder in dem gelösten Zustand hält, bis eine Zwangswirkung auftritt. Die Größe des Spalts kann unter Verwendung des Gewindestiftes 122 eingestellt werden. In dieser bevorzugten Ausführungsform wirkt das Kugellager 120, das auf den Gewindestift 122 wirkt, als ein Drehpunkt.
  • Als Hilfe für eine Person, die versucht, die Plattform 110 bezüglich der Basis 108 zu positionieren, kann der Hebel 112 eine Zugfeder umfassen, die zulässt, dass der Hebel bis nahe an die geschlossene Position zurückkehrt, etwa 20° von der geschlossenen Position ist ideal, bereit, um den Verbinder bezüglich der Basis und Plattform mit einem leichten Klopfen mit einem Finger auf den Hebel zu fixieren. Eine Möglichkeit, dies zu erreichen, besteht darin, dass das Kippmerkmal vorgesehen ist, und dass zugelassen wird, dass sich der Hebel, unabhängig von zumindest dem mittleren Lager 114, ohne den Kniehebel auszurücken, unter der durch die Zugfeder bereitgestellten Vorspannung in Richtung der Rückkehrposition bewegt. Eine Möglichkeit dies zu tun, besteht darin, dass ein oder mehrere Schlitze in der Nabe des Hebels, in dem ein an der Welle befestigter Anschlag läuft, vorhanden ist/sind, wodurch eine Bewegung des Hebels über dem Bereich des Schlitzes vor einem Eingriff einer Drehung der Welle und der Lager zugelassen wird.
  • Wenn es von Vorteil ist, könnte die Bewegung des Hebels zurück in Richtung der geschlossenen Position beginnen, um ein Zurückhalten der Endabschnitte innerhalb ihrer jeweiligen Gehäuse zu bewirken und so die Bewegung der Endabschnitte innerhalb der Gehäuse einzuschränken. Dies würde es ermöglichen, Feineinstellungen der Position der Plattform bezüglich der Basis unter Verwendung nur einer Hand durchzuführen.
  • Obwohl der in den 5 und 6 gezeigte Verbinder einen ähnlichen Aufbau wie der in 4 aufweist, bestehen einige wenige Unterschiede, da die Kugeln von 4 im Wesentlichen von ähnlicher Größe sind, und der Brückenabschnitt sich an dem ungefähren Mittelpunkt des Verbinders befindet. Diese Abwandlungen ergeben sich aus den Umständen, unter denen die Verbinder verwendet werden können.
  • Unter nunmehriger Bezugnahme auf 6 ist der kleinere Endabschnitt 106 mit einer Sicherungsmutter 126 versehen, um Fertigungstoleranzen und eine Wärmeausdehnung zu berücksichtigen oder lediglich eine zusätzliche Einstellung zu der des Gewindestiftes bereitzustellen. Die Sicherungsmutter 126 wird auf das äußere Gewinde einer Buchse 128 geschraubt, die eine Bohrung mit enger Toleranz ist, welche über den kleineren Endabschnitt 106 innerhalb eines Hohlraumes in der Unterseite der Plattform 110 passt, der vorgesehen ist, um den kleineren Endabschnitt 106 unterzubringen. Durch Festziehen der Sicherungsmutter 126 wird der kleinere Endabschnitt 106 durch die Buchse 128 zusammengedrückt. Dies bewirkt, dass der Durchmesser des größeren Endabschnittes 104 sich auf Grund der Gelenkwirkung des Brückenabschnitts 105 ausdehnt. Dieses Merkmal lässt zu, dass Einstellungen sowohl am Durchmesser des größeren Endabschnittes 104 als auch an dem Durchmesser der Basis 108 vorgenommen werden können.
  • Die Verwendung der Sicherungsmutter 126 ist von Vorteil, da sie es ermöglicht, dass der größere Endabschnitt 104 mit einem kleineren Durchmesser als dem Innendurchmesser der Basis 108 hergestellt wird. Dies stellt sicher, dass der größere Endabschnitt 104, wenn er über die Sicherungsmutter eingestellt wird, um auf die Basis zu passen, nur drei Kontaktpunkte innerhalb der Basis bildet (solange die Sicherungsmutter nicht überdreht wird). Drei Kontaktpunkte sind wünschenswert, da der Endabschnitt dann fest in Position sitzt (kein Taumeln).
  • Um zu verhindern, dass sich der größere Endabschnitt 104 von der Basis 108 entfernt, ist die Basis mit einer Haltelippe 109 an ihrer Oberseite versehen, die den Durchmesser der Bohrung, in der der größere Endabschnitt 104 an dieser Oberseite untergebracht ist, auf einen Durchmesser reduziert, der kleiner als der des größeren Endabschnitts in seinem nicht komprimierten Zustand ist.
  • 7 zeigt eine isometrische Darstellung einer auf einem Ständer 130 angeordneten Vorrichtung 100. Der Ständer 130 weist einen umgeschlagenen Basisabschnitt und einen Rückabschnitt 132 auf. Die Vorrichtung 100 ist an einer ersten Fläche 134 des Basisabschnitts getragen, die im Wesentlichen orthogonal zu dem Rückabschnitt 132 steht. Die erste Fläche 134 ist gegenüber einer zweiten Fläche 136, die derart konstruiert ist, dass sie auf einer Tragstruktur wie z. B. einem Labortisch ruht, geneigt ist (unter etwa 20°). Das bedeutet, dass die Vorrichtung unter etwa 20 Grad vom rechten Winkel geneigt ist, während sie an dem Ständer getragen ist. Der Rückabschnitt des Ständers 132 umfasst eine Ausrichthilfe 138, die eine vorragende Stange mit einer Spitze 140 ist und die im Detail unter Bezugnahme auf die 2a, 2b und 2c beschrieben worden ist.
  • Die in 7 gezeigte Ausrichthilfe 138 ist geeignet, um einen einzelnen Zahn für einen Abtastvorgang auszurichten. Die Vorrichtung umfasst einen zusätzlichen Fuß 22, um die Höhe eines auf der Vorrichtung 100 positionierten Zahnes anzuheben, sodass er sich innerhalb des Abtastvolumens einer Abtastvorrichtung befindet. In der Tat ermöglicht ein zusätzlicher Fuß 22, dass dieselbe Vorrichtung 100 für das Positionieren von Gegenständen unterschiedlicher Größe zum Zweck eines Abtastvorgangs verwendet wird, d. h., er ermöglicht eine Anordnung von Gegenständen mit unterschiedlicher Größe innerhalb des Arbeitsvolumens einer Abtastvorrichtung, ohne die Notwendigkeit von Vorrichtungen mit unterschiedlicher Größe.
  • 8 zeigt einen Ständer 130 mit einer alternativen Ausrichthilfe 142. In diesem Fall umfasst die Ausrichthilfe eine Einstelllehre zum Positionieren von Gegenständen, die an der Vorrichtung 100 befestigt sind. Die Lehren-Ausrichthilfe 142 definiert ein Arbeitsvolumen, in dem ein Gegenstand positioniert sein muss, um einen Abtastvorgang an dem Gegenstand durch eine bestimmte Abtastvorrichtung (nicht gezeigt) durchzuführen. Die Grenze des Arbeitsvolumens ist durch eine äußere Kante 144 der Lehre 142 definiert. Ein zentraler Abschnitt der Lehre ist entweder markiert oder entfernt 146, was eine bevorzugte Stelle des Gegenstandes bezüglich der Basis 108 der Vorrichtung definiert, d. h., dieser zentrale Abschnitt definiert den zentralen Teil des Arbeitsvolumens einer Abtastvorrichtung oder das Arbeitsvolumen, in dem die Abtastvorrichtung am genauesten ist. Die Lehre ist auf einer Höhe angeordnet, die die Oberseite des Arbeitsvolumens der Abtastvorrichtung definiert und steht im Wesentlichen orthogonal zu der ersten geneigten Fläche 134 des Ständers 130. Somit würde eine Person, die einen Gegenstand auf der Vorrichtung einstellt, durch die Lehre oder den entfernten zentralen Abschnitt auf die Oberfläche eines auf der Vorrichtung positionierten Gegenstandes blicken.
  • Die Lehren-Ausrichthilfe 142 ist zur Verwendung mit Gegenständen geeignet, deren Form länglich oder unregelmäßig ist, wie z. B. ein Backenabschnitt für eine Brücke. Die Lehre ist vorzugsweise transparent und aus Perspex, einem Acryl- oder ähnlichem Material, hergestellt. Die Lehre kann ein darauf gedrucktes Gittermuster aufweisen, um ein Zentrieren von unregelmäßigen Formen innerhalb des Arbeitsvolumens zu ermöglichen.
  • Die 9a und 9b zeigen eine weitere Ausrichthilfe 148. Diese besondere Ausrichthilfe umfasst einen Stift 150 mit einer Spitze 152, der an einem Gelenkarm 154 gehalten ist. Der Gelenkarm 154 ist drehbar an der Rückseite 132 des Ständers 130 befestigt und ist von der Mitte eines durch die Basis 108 der Vorrichtung 100 beschriebenen Kreises versetzt. Der Betrag dieser Versetzung ist eine Funktion der Größe des Gegenstandes, deren Positionierung überprüft/eingestellt wird. Der Arm ist an zwei Stellen gelenkig, um zu ermöglichen, dass der Stift 150 in Richtung und weg von der Rückseite 132 des Ständers 130 und vertikal bezüglich des Basisabschnitts des Ständers 130 bewegt werden kann. Der Stift 150 ist verschiebbar an dem Ende des Gelenkarms 154 befestigt.
  • Der Ständer weist vorzugsweise drei Gummifüße 154 (9a) auf, um zu ermöglichen, dass der Ständer sicher auf einer Fläche sitzt.
  • Die Vorrichtung 100 kann auf der geneigten Fläche 134 des Ständers 130 auf mehrere Arten getragen sein. Die Vorrichtung 100 und der Ständer 130 sind vorzugsweise aus einem Metall wie z. B. Aluminium oder Edelstahl hergestellt, das/der anodisiert sein kann. Es ist wichtig, dass die Vorrichtung 100 auf dem Ständer 130 genau repositioniert werden kann, da die Ausrichthilfen 25, 26, 138, 142, 148, die dem Ständer zugehörig sind, entweder direkt oder indirekt das Zentrum des Arbeitsvolumens der Abtastvorrichtung definieren, die verwendet wird, um einen Gegenstand auf der Vorrichtung abzutasten. Die Vorrichtung kann vorübergehend in die geneigte Fläche 134 geschraubt sein, oder ein zentraler Positionierungshohlraum kann in der geneigten Fläche vorgesehen sein. Alternativ kann die Vorrichtung 100 nur auf der geneigten Fläche des Ständers 130 angeordnet sein, dabei besteht jedoch die Möglichkeit einer Bewegung der Basis auf dem Ständer. Vorzugsweise ist die Vorrichtung auf dem Ständer magnetisch angebracht. Dies verringert das Problem einer unbeabsichtigten Bewegung der Basis der einstellbaren Vorrichtung bezüglich des Basisabschnitts des Ständers. Bevorzugter ist die Vorrichtung an dem Basisabschnitt des Ständers durch eine kinematische Stelle befestigt. Dies hat den Vorteil, dass die Vorrichtung, entweder ungewollt oder beabsichtigt, von dem Basisabschnitt des Ständers vollständig entfernt werden kann und in die exakt gleiche relative Position zu dem Basisabschnitt des Ständers und der Ausrichthilfe repositioniert werden kann.
  • Die hierin beschriebenen Ausrichthilfen können beim Auffinden eines Einsprunges hilfreich sein und für Abtastungen eines einzelnen Zahnes kann ein wichtiges Merkmal, das als Randlinie bezeichnet wird, für die Herstellung von Kronen identifiziert werden. Das Zahnmodell ist im Allgemeinen ein Wachsabdruck der Außenfläche eines Zahnes, der überkront werden soll, und ein wichtiges Merkmal ist die Bestimmung des Punktes, an dem die Krone an der Gaumenlinie, die als die Randlinie des Zahnes bezeichnet wird, anliegt. Die Randlinie ist allgemein durch eine Zunahme des Durchmessers des Zahnes gefolgt von einer nachfolgenden Abnahme gekennzeichnet. Die Ausrichthilfen mit einer Spitze ermöglichen es, dass die Spitze der Randlinie nachfolgt und das Zahnmodell auf einspringende Punkte an dieser Linie oder über ihr zu überprüft wird. Für die Herstellung einer Krone ist die Ausrichthilfe mit einer Spitze vorzugsweise ungefähr 5 cm unterhalb und 10 cm von dem Zentrum des Arbeitsvolumens an der Rückseite 132 befestigt, da dies der ideale Ort für die Positionierung einer Grenzlinie bezüglich des Arbeitsvolumens einer Abtastvorrichtung ist.
  • Obwohl die Erfindung bisher als ein Verbindungsstück 200 mit zumindest teilkugelförmigen Endabschnitten 202, 204 die in einem Rohr 206 oder einer Halterung 208 untergebracht sind, beschrieben wurde, könnte das Verbindungsstück alternativ aus einem Rohr 212 bestehen, in das Endabschnitte 214, 216, die an einer Basis 218, einer Plattform 220 oder einem anderen Objekt befestigt sind, eingesetzt oder um dieses herum befestigt sind (siehe 10a bzw. 10b). Das Rohr weist eine ebene oder Biegefeder auf, die aus längs gerichteten Schlitzen 222, 224 gebildet ist, die über den Durchmesser des Rohres verlaufen. In diesem Beispiel wären zwei Befestigungsaktuatoren erforderlich (nicht gezeigt).
  • Wenn der Verbinder aus zwei getrennten Stücken anstelle wie beschrieben mit einer integrierten Biegeverbindung hergestellt wäre, dann wäre eine zusätzliche Scherverbindung wie z. B. ein Dübel zwischen den beiden separaten Stücken erforderlich, um zu verhindern, dass eine Scherbewegung auftritt.

Claims (21)

  1. Einstellbare Vorrichtung (1, 20, 40, 100) mit zwei relativ umorientierbaren Elementen (5, 8, 45, 48, 60, 66, 108, 110) und einem Verbindungselement (2, 42, 102, 200, 212), wobei das Verbindungselement (2, 42, 102, 200, 212) eine mechanische Verbindung zwischen den beiden relativ umorientierbaren Elementen (5, 8, 45, 48, 60, 66, 108, 110) über zwei verriegelbare Kugelgelenke (3, 5, 4, 7) vorsieht, wenn die Elemente über den Verbinder verbunden sind, wobei zumindest eines der Kugelgelenke (3, 5) ein Mittel (5) aufweist, um eine lineare Bewegung zwischen den beiden relativ umorientierbaren Elementen zu ermöglichen, und wobei die lineare Bewegung zwischen den beiden relativ umorientierbaren Elementen zulässt, dass der lineare Abstand zwischen den Elementen eingestellt werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass die Elemente bei jedem eingestellten linearen Abstand verriegelbar sind.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, mit einem Aktuator (11, 56, 80, 112), wobei zumindest eines der beiden verriegelbaren Gelenke unter Verwendung des Aktuators verriegelt und entriegelt wird.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei beide verriegelbaren Gelenke unter Verwendung eines einzelnen. Aktuators (11, 56, 80, 112) verriegelt und entriegelt werden.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, wobei der Aktuator ein Hebel (11, 56, 112) ist.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, wobei der Aktuator eine Schraube (80) ist.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei eine Betätigung des Aktuators (11, 56, 80, 112) eine Änderung der Querschnittsfläche des Verbindungselementes (2, 42, 102) über zumindest einen Teil seiner Länge bewirkt.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei der Aktuator (11, 56) auf ein Kompressionsmittel (12, 50, 52) wirkt, um die Querschnittsfläche des Verbindungselementes über zumindest einen Teil seiner Länge zu ändern.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder Anspruch 7, wobei das Verbindungselement in zwei Teile in Längsrichtung unterteilt ist, wobei eine starre Scherverbindung (12, 50, 78, 105) die beiden Teile verbindet.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die starre Scherverbindung ein Brückenelement (12, 50, 78, 105), das aus einem Dübel gebildet ist, oder ein Brückenabschnitt zwischen den beiden Teilen des Verbindungselementes ist.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei das Brückenelement (78, 105) im Wesentlichen rechtwinklig zu der Längsachse des Verbindungselements angeordnet ist.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei das Brückenelement (78, 105) als ein Gelenk wirkt.
  12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Mittel (5), um eine Linearbewegung zu ermöglichen, ein Rohr und ein Gelenkteil umfasst, das in dem Rohr untergebracht sein kann.
  13. Vorrichtung für die Simulation der Orientierung einer Probe bezüglich eines Schneidwerkzeuges oder eines Abtast-Tasters, mit: einem Ständer (21, 130) mit einem Basisabschnitt (23, 134) und zumindest einer Ausrichthilfe (26, 28, 138, 144, 150); und einer einstellbaren Vorrichtung (20, 100) gemäß Anspruch 1, wobei die beiden relativ umorientierbaren Elemente der einstellbaren Vorrichtung eine Basis (6, 108) und eine relativ umorientierbare Plattform (22, 27, 32, 110) umfassen, auf der eine Probe angeordnet werden kann, wobei die Plattform (22, 27, 32, 110) der einstellbaren Vorrichtung (20, 100) benachbart der Ausrichthilfe (26, 28, 138, 144, 150) angeordnet werden kann, und, wenn sie so angeordnet ist, die Orientierung einer Probe bezüglich eines Schneidwerkzeuges oder eines Abtast-Tasters simuliert wird.
  14. Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Basis der einstellbaren Vorrichtung (20, 100) an dem Basisabschnitt (23, 134) des Ständers (21, 130) aufgenommen ist.
  15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder Anspruch 14, wobei der Ständer (21, 130) ferner einen Rückabschnitt (24, 132) umfasst, an dem die zumindest eine Ausrichthilfe (26, 28, 138, 144, 150) befestigt ist.
  16. Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei die zumindest eine Ausrichthilfe aus einer vorragenden Stange (28, 138); einem Streifen (26) mit zumindest einem Gebiet (26a) an dem Rückabschnitt des Ständers und einem anderen Gebiet (26b), das bezüglich des Rückabschnitts des Ständers angehoben ist; einem angelenkten Arm (150); einem Leitlineal (144) gewählt ist.
  17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 16, ferner mit einem Vergrößerungsglas zum Vergrößern eines an der Plattform angebrachten Gegenstandes.
  18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 17, wobei die Basis des Ständers (130) zwei Flächen (134, 136) umfasst, die zueinander schräg gestellt sind.
  19. Verfahren zum Positionieren einer Probe vor einer Abtastung der Oberfläche der Probe, umfassend die Schritte, dass: (a) ein Ständer (21, 130) mit zumindest einer Ausrichthilfe vorgesehen wird; (b) eine einstellbare Vorrichtung (20, 100) benachbart der Ausrichthilfe angeordnet wird, wobei die einstellbare Vorrichtung zwei relativ umorientierbare Elemente (5, 8, 45, 48, 60, 66, 108, 110); und ein Verbindungselement (2, 42, 102, 200, 212) umfasst, wobei das Verbindungselement (2, 42, 102, 200, 212) eine mechanische Verbindung zwischen den beiden rela tiv umorientierbaren Elementen (5, 8, 45, 48, 60, 66, 108, 110) über zwei verriegelbare Kugelgelenke (3, 5, 4, 7) vorsieht, wenn die Elemente über den Verbinder verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der Kugelgelenke (3, 5) ein Mittel (5) besitzt, um eine Linearbewegung zwischen den beiden relativ umorientierbaren Elementen zu ermöglichen; (c) eine Probe an der Plattform der einstellbaren Vorrichtung befestigt wird; (d) die beiden Kugelgelenke entriegelt werden; (e) die Plattform bezüglich der Basis der einstellbaren Vorrichtung eingestellt wird, um die Probe mit der zumindest einen Ausrichthilfe auszurichten; und (f) die beiden Kugelgelenke verriegelt werden, um die Plattform in der Ausrichtposition zu halten, wobei die Schritte (b), (c) und (d) in einer beliebigen Reihenfolge ausgeführt werden.
  20. Vorrichtung zum Arrangieren von Komponenten in einem optischen System, wobei das optische System eine Lichtquelle; einen Reflektor und einen Detektor zur Detektion von Licht von der Lichtquelle umfasst, das von dem Reflektor reflektiert worden ist, wobei die Vorrichtung einen einstellbaren Verbinder (20, 100) nach Anspruch 1 zur Verbindung des Reflektors mit einem Objekt aufweist, das bezüglich der Lichtquelle relativ bewegbar ist.
  21. Einstellbare Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner mit: einem Aktuator (11, 56, 80, 112) zur Betätigung der verriegelbaren Kugelgelenke zwischen verriegelten und entriegelten Zuständen, wobei das Verbindungselement (2, 42, 102) zwei Abschnitte umfasst, die durch ein Brückenelement (12, 50, 78, 105) verbunden sind, wobei, wenn die beiden relativ umorientierbaren Elemente verbunden sind, die beiden Gelenke in mechanischer Verbindung über das Verbindungselement stehen und eine Betätigung des Aktuators die beiden Gelenke entweder verriegelt oder entriegelt.
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