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Die
Erfindung betrifft eine einstellbare Vorrichtung und insbesondere
eine einstellbare Vorrichtung, die in einer Position vorübergehend
und starr angebracht werden kann.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Vorzugsweise
sind die beiden verriegelbaren Gelenke in der Form von Kugelgelenken.
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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.
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Vorzugsweise
werden die beiden verriegelbaren Gelenke unter Verwendung eines
Aktuators verriegelt und entriegelt.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
wirkt der Aktuator auf ein Kompressionsmittel, um die verriegelbaren
Gelenke entweder unverriegelt oder verriegelt zu lassen.
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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.
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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.
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Vorzugsweise
umfasst der Ständer
ferner einen Rückabschnitt,
an dem die zumindest eine Ausrichthilfe befestigt ist.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist die Vorrichtung mit einem Vergrößerungsglas versehen, um das
exakte Positionieren eines Gegenstandes bezüglich der zumindest einen Ausrichthilfe
zu unterstützen.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Ausführungsformen
der Erfindung werden nun beispielhaft und unter Bezugnahme auf die
beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
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1 eine
Explosionsdarstellung einer Vorrichtung gemäß der Erfindung zeigt;
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2a und 2b isometrische
Darstellungen einer Vorrichtung gemäß der Erfindung, die an einem
Ständer
befestigt ist, zeigen;
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2c eine
Explosionsdarstellung der Vorrichtung von 2a zeigt;
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3 einen
Querschnitt einer Vorrichtung gemäß der Erfindung zeigt;
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4 eine
Seitenansicht einer alternativen Vorrichtung gemäß der Erfindung ist;
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5 eine
isometrische Darstellung einer Vorrichtung gemäß der Erfindung ist;
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6 eine
Querschnittsdarstellung der in 5 gezeigten
Vorrichtung ist;
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7 eine
isometrische Darstellung einer Vorrichtung zeigt, die an einem Ständer befestigt
ist;
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8 eine
isometrische Darstellung einer Vorrichtung zeigt, die an einem alternativen
Ständer befestigt
ist;
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9a und 9b isometrische
Darstellungen einer Vorrichtung zeigen, die an einem weiteren Ständer befestigt
ist; und
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10a und 10b Querschnitte
durch alternative Ausführungsformen
der Erfindung zeigen.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Der
Ständer 21 kann
abhängig
davon, welche Alternative die einfachste Betrachtung des zu positionierenden
Gegenstandes bereitstellt, entweder auf dem Basisabschnitt oder
dem Rückabschnitt
ruhen.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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).
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Der
Ständer
weist vorzugsweise drei Gummifüße 154 (9a)
auf, um zu ermöglichen,
dass der Ständer
sicher auf einer Fläche
sitzt.
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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.
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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.
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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).
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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.