DE102008038599A1 - Sensorgelenk und Verfahren zum Betreiben eines Sensors - Google Patents

Sensorgelenk und Verfahren zum Betreiben eines Sensors Download PDF

Info

Publication number
DE102008038599A1
DE102008038599A1 DE200810038599 DE102008038599A DE102008038599A1 DE 102008038599 A1 DE102008038599 A1 DE 102008038599A1 DE 200810038599 DE200810038599 DE 200810038599 DE 102008038599 A DE102008038599 A DE 102008038599A DE 102008038599 A1 DE102008038599 A1 DE 102008038599A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
rotatable part
rotatable
axial direction
rotation
sensor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE200810038599
Other languages
English (en)
Other versions
DE102008038599B4 (de
Inventor
Eckhard Enderle
Monika Lesnik
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH
Original Assignee
Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH filed Critical Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH
Priority to DE200810038599 priority Critical patent/DE102008038599B4/de
Publication of DE102008038599A1 publication Critical patent/DE102008038599A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102008038599B4 publication Critical patent/DE102008038599B4/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B21/00Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B21/00Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
    • G01B21/02Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring length, width, or thickness
    • G01B21/04Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring length, width, or thickness by measuring coordinates of points

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Pivots And Pivotal Connections (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Sensorgelenk (1) zum Drehen eines Sensors, insbesondere eines Sensors zum Abtasten von Prüfobjekten zur Erzeugung von Messsignalen eines Koordinatenmessgerätes, wobei das Sensorgelenk (1) einen um eine Drehachse (5) drehbaren Teil (2) aufweist, mit dem der Sensor verbindbar oder verbunden ist, wobei das Sensorgelenk (1) einen feststehenden Teil (3) aufweist, relativ zu dem der drehbare Teil (2) um die Drehachse (5) drehbar ist, wobei der feststehende Teil (3) eine erste Arretierungseinrichtung (7b) aufweist, mit der der drehbare Teil (2) in jeweils einer von einer Mehrzahl von diskreten vorgegebenen Drehstellungen in Eingriff gelangen kann und hinsichtlich einer Drehbewegung arretiert ist, wenn der Eingriff hergestellt ist, wobei der drehbare Teil (2) relativ zu dem feststehenden Teil (3) in axialer Richtung der Drehachse (5) beweglich ist, sodass eine Drehung des drehbaren Teils (2) um die Drehachse (5) möglich ist, wenn der drehbare Teil (2) und die erste Arretierungseinrichtung (7b) nicht miteinander in Eingriff sind, und sodass eine Drehung des drehbaren Teils (2) um die Drehachse (5) verhindert ist, wenn der drehbare Teil (2) und die erste Arretierungseinrichtung (7b) miteinander in Eingriff sind, und wobei das Sensorgelenk (1) eine erste magnetische Einrichtung (13, 15) aufweist, die derart ausgestaltet und angeordnet ist, dass eine von der magnetischen Einrichtung (13, 15) erzeugte Magnetkraft in der axialen Richtung auf den drehbaren ...

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Sensorgelenk zum Drehen eines Sensors, insbesondere eines Sensors zum Abtasten von Prüfobjekten zur Erzeugung von Messsignalen eines Koordinatenmessgerätes. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betreiben eines Sensors. Ferner betrifft die Erfindung ein Koordinatenmessgerät mit einem Sensorgelenk, das ein Drehen eines Sensors erlaubt.
  • Motorisch betriebene, rastende Gelenke, insbesondere Dreh-Schwenk-Gelenke, die ein Drehen des Sensors um verschiedene Drehachsen erlauben, sind bereits bekannt. In der Koordinatenmesstechnik dienen sie dazu, Sensoren so zu positionieren und/oder auszurichten, dass eine Messaufgabe möglichst präzise, schnell und/oder auf möglichst einfache Weise erfüllt werden kann. Unter einem Sensor wird eine beliebige Einrichtung verstanden, die Messsignale liefert (d. h. einen Messsignalgeber aufweist) oder es anderen Einrichtungen ermöglicht, bei Kontakt des Sensors oder bei Erreichen einer definierten Position und/oder Ausrichtung des Sensors, Messsignale zu erzeugen. Z. B. kann ein mechanischer Kontakt des Sensors mit einer Oberfläche von der anderen Einrichtung detektiert werden und von dieser anderen Einrichtung ein entsprechendes Messsignal erzeugt werden. Unter einem Messsignal wird auch ein Signal verstanden, das lediglich anzeigt, dass ein mechanischer Kontakt durch den Sensor hergestellt ist oder dass der Sensor in einer definierten Position und/oder Ausrichtung angeordnet ist. Ein Beispiel für ein solches ”Kontaktsignal” ist das Schaltsignal eines tastenden Sensors vom so genannten schaltenden Typ, der auf dem Gebiet der Koordinatenmesstechnik allgemein bekannt ist.
  • Die Erfindung ist aber nicht auf Sensoren beschränkt, die zu vermessende Gegenstände mechanisch antasten. Vielmehr kann der Sensor auch ein optischer Sensor sein, der z. B. mittels elektromagnetischer Strahlung Oberflächen abtastet oder invasive Messstrahlung erzeugt, die in das Untersuchungsobjekt eindringt. Ein weiteren Beispiel für Sensoren sind kapazitive Sensoren, die z. B. über eine elektrische Kapazität des Sensors Vorgänge in ihrer Umgebung messen, z. B. elektromagnetische Felder oder die Veränderung von elektromagnetischen Feldern.
  • Für diverse Messaufgaben ist es wünschenswert, dass der Sensor reproduzierbar in eine bestimmte Drehstellung gebracht werden kann. Dies bedeutet, dass der Sensor zwischenzeitlich die gewünschte Drehstellung verlassen haben kann. Z. B. wird der Sensor so kalibriert, dass er in der bestimmten Drehstellung eine Messaufgabe mit einer geforderten Genauigkeit erfüllen kann. Wird die Drehstellung nicht mit hoher Genauigkeit reproduziert, muss die Kalibrierung wiederholt werden. Daher sind bereits so genannte rastende Sensorgelenke vorgeschlagen worden, bei denen die definierte Drehstellung durch mechanische Mittel reproduzierbar erreicht werden kann, z. B. durch einen Zahnkranz, der sich entlang einer Kreislinie in einer Ebene erstreckt und entsprechende Eingreifmittel, z. B. einen zweiten solchen Zahnkranz. Generell betrifft die vorliegende Erfindung insbesondere Drehgelenke, die eine Vielzahl von unterschiedlichen Drehstellungen reproduzierbar ermöglichen. Z. B. können Drehstellungen um eine Drehachse reproduziert werden, wobei die Drehstellungen einen Winkelabstand von 2,5° oder 7,5° haben. Ebenfalls betrifft die Erfindung eine Anordnung von mehreren Drehgelenken, wobei die Drehachsen der einzelnen Drehgelenke quer zueinander verlaufen, insbesondere senkrecht zueinander verlaufen. Dabei kann jedes der einzelnen Drehgelenke erfindungsgemäß ausgestaltet sein. Ein Beispiel für eine solche Anordnung von Drehgelenken ist ein auf dem Gebiet der Koordinatenmesstechnik an sich bekanntes Dreh-Schwenk-Gelenk.
  • Rastenden Drehgelenken oder Sensorgelenken ist in vielen Fällen gemeinsam, dass sie eine Aus- und Einrückmechanik aufweisen. Um den Sensor um die Drehachse des Drehgelenks drehen zu können, wird ein drehbarer Teil des Drehgelenks aus einer Rastposition, d. h. einer Position, in der der drehbare Teil gegen eine unbeabsichtigte Drehung um die Drehachse gesichert ist, ausgerückt. Hierzu wird der drehbare Teil relativ zu einem feststehenden Teil des Gelenks in der axialen Richtung der Drehachse bewegt. Wenn in dieser Beschreibung davon die Rede ist, dass der drehbare Teil in der axialen Richtung bewegt wird, ist darunter eine Relativbewegung zu dem feststehenden Teil zu verstehen. Dies bedeutet, dass im Laborsystem betrachtet der drehbare Teil bewegt werden kann, der feststehende Teil bewegt werden kann oder beide Teile bewegt werden können.
  • Wenn in dieser Beschreibung von einem Sensorgelenk die Rede ist, so ist dieses Gelenk grundsätzlich auch dazu geeignet, andere Gegenstände als einen Sensor zu drehen, z. B. ein Werkzeug zum Bearbeiten eines Gegenstandes. Anstelle des Begriffs „Sensorgelenk” kann daher auch der Begriff „Werkzeuggelenk” verwendet werden, wobei unter „Werkzeug” auch ein Sensor für ein Koordinatenmessgerät verstanden werden kann.
  • In der ausgerückten Stellung des drehbaren Teils kann nun eine andere Drehstellung eingestellt werden, indem der drehbare Teil um die Drehachse gedreht wird. Anschließend kann der drehbare Teil wieder eingerückt werden, wobei er eine andere Rastposition als vorher einnimmt.
  • DE 196 07 680 A1 beschreibt ein solches Drehgelenk als Teil eines Gelenksondenkopfs zum Orientieren einer Sonde relativ zu einem bewegbaren Arm einer Koordinatenmessmaschine. Der Gelenksondenkopf umfasst eine Basis, durch welche der Kopf auf dem Arm angebracht werden kann. Erste und zweite Rotoren, die hintereinander an der Basis angebracht und relativ zur Basis bzw. zum ersten Rotor um erste bzw. zweite senkrechte Achsen drehbar sind, sind Teil des Kopfes. Die Rotoren sind in einer Vielzahl von wiederholbaren indizierten Positionen in Eingriff bringbar, die sich in diskreten Winkelorientierungen um die ersten bzw. zweiten Achsen befinden, und sie sind in axialer Richtung in Eingriff bringbar und außer Eingriff bringbar aus diesen Positionen, um eine Drehung in andere indizierte Positionen zu ermöglichen. Ein Eingriff des Kopfes wird durch einen Motor vorgenommen, der ein Seil zurückzieht. Das distale Ende des Seils ist mit einem rechtwinkligen Verriegelungshebel auf dem ersten Rotor verbunden, der geschwenkt wird, um den zweiten Rotor in einer indizierten Position in Eingriff zu bringen, und es hebt den ersten Rotor körperlich in Eingriff mit der Basis. Die Spannung, mit welcher der Kopf verriegelt wird, ist durch eine federvorgespannte Rolle bestimmt, um welche das Kabel herumgeführt ist.
  • Nachteilig an der mechanischen Verriegelung sind Querkräfte, d. h. Kräfte, die quer zur Drehachse wirken und es verhindern, dass eine Drehstellung mit hoher Reproduzierungsgenauigkeit wieder eingestellt werden kann.
  • Neben der Ausgestaltung der Lagerung im eingerasteten Zustand ist auch die konstruktive Ausführung der Ein- und Ausrückmechanik für die Reproduzierungsgenauigkeit entscheidend. Insbesondere können Führungen, die die Bewegung des drehbaren Teils in der axialen Richtung führen, zu unerwünschten Querkräften beim Einrücken oder Ausrücken führen.
  • Ein weiterer Einflussfaktor, der die Reproduzierungsgenauigkeit beeinflusst, ist die Handhabung der Drehbewegung des drehbaren Teils, wenn es ausgerückt ist. Z. B. kann der drehbare Teil mit seiner Längsachse, die im eingerückten Zustand mit der Drehachse zusammenfallen soll, im ausgerückten Zustand relativ zu der Drehachse verkippen. Wird der drehbare Teil in diesem verkippten Zustand wieder eingerückt, kann der verkippte Zustand zumindest teilweise bestehen bleiben und wird daher die gewünschte Drehstellung und Ausrichtung nicht reproduziert. Ein Grund für das Verkippen kann das Eigengewicht des drehbaren Teils mit dem daran angebrachten Sensor sein. Je nach Ausrichtung der Längsachse im Raum wirkt das Eigengewicht in unterschiedlicher Weise.
  • Noch ein weiterer Faktor, der die Reproduzierungsgenauigkeit beeinflusst, ist durch den Antrieb gegeben, welcher den drehbaren Teil im ausgerückten Zustand antreibt und damit dreht. Ähnlich wie das Eigengewicht kann durch den Antrieb eine Verkippung der Längsachse des drehbaren Teils relativ zu der Drehachse entstehen. Je nach Ausgestaltung der Lagerung des drehbaren Teils im eingerückten Zustand kann ein Positionsfehler auch dadurch bewirkt werden, dass die Längsachse des drehbaren Teils gegenüber der Drehachse parallel versetzt wird. Allerdings ist dies z. B. bei der oben beschriebenen Ausführungsform mit zwei Zahnkränzen ein vernachlässigbarer Effekt. Um den Einfluss des Antriebs auf die Reproduzierungsgenauigkeit zu verringern, ist bereits vorgeschlagen worden, beim Drehen des drehbaren Teils im ausgerückten Zustand möglichst geringe Kräfte auszuüben und/oder den an dem drehbaren Teil angreifenden Antrieb beim Einrücken des drehbaren Teils von diesem abzukoppeln. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, absichtlich ein Spiel zwischen Antrieb und drehbarem Teil vorzusehen, so dass geringere Zwangskräfte von dem Antrieb auf den drehbaren Teil ausgeübt werden. In allen diesen Fällen ist jedoch eine gewünschte Drehstellung des drehbaren Teils mit geringerer Reproduzierungsgenauigkeit einstellbar oder die reproduzierbar genau eingestellte Drehstellung kann beim Einrückvorgang verändert werden. Im Ergebnis ist wieder die Reproduzierbarkeit im eingerückten Zustand verschlechtert.
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein rastendes Drehgelenk anzugeben, bei dem zumindest eine Drehposition mit hoher Reproduzierungsgenauigkeit wieder eingestellt werden kann.
  • Gemäß einem ersten Gedanken der vorliegenden Erfindung wird eine Haltekraft, mit der der drehbare Teil in einer gewünschten Drehstellung gehalten wird, durch eine Magnetkraft oder zumindest teilweise durch eine Magnetkraft bewirkt. Vorzugsweise ist die Magnetkraft die einzige aktiv aufgebrachte Haltekraft, d. h. die einzige Kraft, die von dem Drehgelenk aufgebracht wird, mit Ausnahme der Gewichtskräfte der beteiligten Teile des Drehgelenks. Insbesondere werden daher vorzugsweise keine zusätzlichen mechanischen Spannkräfte aufgebracht, um den drehbaren Teil in der gewünschten eingerückten Position zu halten.
  • Die Magnetkraft wirkt vorzugsweise in der axialen Richtung, d. h. in der Richtung der Drehachse, um die der drehbare Teil im ausgerückten Zustand gedreht werden kann.
  • Eine in axialer Richtung wirkende Magnetkraft als Haltekraft hat den Vorteil, dass sie keine Querkräfte, d. h. quer zu der Drehachse wirkende Kräfte, auf den drehbaren Teil ausübt. Drehstellungen des drehbaren Teils können daher mit hoher Reproduzierungsgenauigkeit wieder eingestellt werden.
  • Insbesondere wird Folgendes vorgeschlagen: ein Sensorgelenk zum Drehen eines Sensors, insbesondere eines Sensors zum Abtasten von Prüfobjekten zur Erzeugen von Messsignalen eines Koordinatenmessgerätes, wobei
    • – das Sensorgelenk einen um eine Drehachse drehbaren Teil aufweist, mit dem der Sensor verbindbar oder verbunden ist,
    • – das Sensorgelenk einen feststehenden Teil aufweist, relativ zu dem der drehbare Teil um die Drehachse drehbar ist,
    • – der feststehende Teil eine erste Arretierungseinrichtung aufweist, mit der der drehbare Teil in jeweils einer von einer Mehrzahl von diskreten vorgegebenen Drehstellungen in Eingriff gelangen kann und hinsichtlich einer Drehbewegung arretiert ist, wenn der Eingriff hergestellt ist,
    • – der drehbare Teil relativ zu dem feststehenden Teil in axialer Richtung der Drehachse beweglich ist, sodass eine Drehung des drehbaren Teils um die Drehachse möglich ist, wenn der drehbare Teil und die erste Arretierungseinrichtung nicht miteinander in Eingriff sind und sodass eine Drehung des drehbaren Teils um die Drehachse verhindert ist, wenn der drehbare Teil und die erste Arretierungseinrichtung miteinander in Eingriff sind,
    • – das Sensorgelenk eine erste magnetische Einrichtung aufweist, die derart ausgestaltet und angeordnet ist, dass eine von der magnetischen Einrichtung erzeugte Magnetkraft in der axialen Richtung auf den drehbaren Teil ausgeübt wird, die den drehbaren Teil von einem unbeabsichtigten Verlassen der jeweils eingestellten diskreten vorgegebenen Drehstellung abhält, wenn der drehbare Teil mit der ersten Arretierungseinrichtung in Eingriff ist.
  • Unter dem feststehenden Teil des Sensorgelenks wird insbesondere ein in der axialen Richtung feststehender Teil verstanden. Zu dem feststehenden Teil gehört daher auch z. B. ein Teil eines Antriebes zum Drehen des drehbaren Teils im ausgerückten Zustand, wenn dieser Teil des Antriebes zwar eine Drehbewegung um die Drehachse ausführen kann, dabei aber in axialer Richtung nicht oder in vernachlässigbarer Weise bewegt wird. Unter dem ausgerückten Zustand wird der Zustand verstanden, in dem der drehbare Teil des Gelenks nicht mit der ersten Arretierungseinrichtung in Eingriff ist. Z. B. ist die erste Arretierungseinrichtung, wie oben beschrieben, mit einem ersten Zahnkranz ausgestattet. An dem feststehenden Teil kann in diesem Fall der oben erwähnte zweite Zahnkranz ausgestaltet sein, der sich ebenfalls z. B. entlang einer Kreislinie koaxial um die Drehachse herum erstreckt. Andere Ausgestaltungen, z. B. mit einem Kugelkreis und Eingriffselementen, die eine in radialer Richtung zur Drehachse ausgerichtete Zylinderachse aufweisen, sind ebenfalls möglich. Unter dem eingerückten Zustand wird der Zustand verstanden, in dem der drehbare Teil und die erste Arretierungseinrichtung miteinander in Eingriff sind, so dass eine Drehung des drehbaren Teils um die Drehachse verhindert ist.
  • Ferner wird ein Verfahren zum Betreiben eines Sensors vorgeschlagen, insbesondere eines Sensors zum Abtasten von Prüfobjekten zur Erzeugen von Messsignalen eines Koordinatenmessgerätes, in einer Mehrzahl von vorgegebenen Drehstellungen, wobei
    • – der Sensor mit einem drehbaren Teil eines Sensorgelenks verbunden wird oder ist, wobei der drehbare Teil mit dem Sensor relativ zu einem feststehenden Teil um eine Drehachse drehbar ist,
    • – der feststehende Teil eine erste Arretierungseinrichtung aufweist, mit der der drehbare Teil entsprechend einer gewünschten Drehstellung in jeweils einer von einer Mehrzahl von diskreten vorgegebenen Drehstellungen in Eingriff gelangt und hinsichtlich einer Drehbewegung arretiert wird, wenn der Eingriff hergestellt wird,
    • – um den Sensor in eine andere gewünschte Drehstellung zu bringen, der drehbare Teil mit dem Sensor relativ zu dem feststehenden Teil in axialer Richtung der Drehachse bewegt wird, sodass der drehbare Teil und die erste Arretierungseinrichtung nicht mehr miteinander in Eingriff sind,
    • – der drehbare Teil mit dem Sensor relativ zu einem feststehenden Teil um eine Drehachse in die andere gewünschte Drehstellung gedreht wird,
    • – der drehbare Teil mit dem Sensor relativ zu dem feststehenden Teil in der axialen Richtung der Drehachse bewegt wird, sodass der drehbare Teil und die erste Arretierungseinrichtung wieder miteinander in Eingriff gelangen, sodass eine Drehung des drehbaren Teils um die Drehachse aus der anderen gewünschte Drehstellung verhindert ist,
    • – eine in der axialen Richtung wirkende erste Magnetkraft auf den drehbaren Teil ausgeübt wird, die den drehbaren Teil von einem unbeabsichtigten Verlassen der jeweils eingestellten Drehstellung abhält, wenn der drehbare Teil mit der ersten Arretierungseinrichtung in Eingriff ist.
  • Wenn im Folgenden Ausgestaltungen des Drehgelenks beschrieben werden, so bezieht sich die Beschreibung entsprechend auch auf Ausgestaltungen des Verfahrens zum Betreiben eines Sensors (bzw. allgemeiner ein Verfahren zum Betreiben eines an dem Drehgelenk angebrachten Gegenstandes). Im Übrigen ergeben sich Ausgestaltungen des Verfahrens auch aus den abhängigen Verfahrensansprüchen, die dieser Beschreibung beigefügt sind.
  • Insbesondere wenn der Bereich des Sensorgelenks, in dem die von der ersten magnetischen Einrichtung erzeugte Magnetkraft (erste Magnetkraft) zwischen dem feststehenden Teil und dem drehbaren Teil wirkt (Magnetkraftbereich), zumindest teilweise ein anderer Bereich ist als der Bereich, in dem der feststehende Teil und der drehbare Teil im eingerückten Zustand miteinander im Eingriff sind (Eingriffsbereich), wird folgende Ausführungsform bevorzugt: Die erste magnetische Einrichtung, die die erste Magnetkraft erzeugt, mit der der drehbare Teil in Eingriff mit der ersten Arretierungseinrichtung gehalten wird, hält im eingerückten Zustand einen Luftspalt zwischen den Teilen der ersten magnetischen Einrichtung aufrecht, der durch die Bewegung des drehbaren Teils in der axialen Richtung nicht geschlossen wird. Der Luftspalt befindet sich aber insbesondere nicht im Eingriffsbereich. Anders ausgedrückt wird bevorzugt, dass die erste magnetische Einrichtung aus einem ersten Teil und einem zweiten Teil besteht, wobei der erste Teil in der axialen Richtung feststehend ist und der zweite Teil als Bereich des drehbaren Teils des Sensorgelenks ausgestaltet ist und wobei das Sensorgelenk derart ausgestaltet ist, dass zwischen dem ersten Teil und dem zweiten Teil in axialer Richtung ein Spalt verbleibt (insbesondere aber nicht im Eingriffsbereich), wenn der drehbare Teil und die erste Arretierungseinrichtung miteinander in Eingriff sind.
  • Bei dem Bereich des drehbaren Teils, der der zweite Teil der magnetischen Einrichtung ist, kann es sich auch um das gesamte drehbare Teil handeln, d. h. das gesamte drehbare Teil kann aus einem magnetisierbaren Material, z. B. einem ferromagnetischen Material, bestehen. Bevorzugt jedoch wird, dass der Bereich des drehbaren Teils einen Magneten aufweist, der eine Magnetkraft erzeugt. In diesem Fall handelt es sich vorzugsweise lediglich um einen Teilbereich des drehbaren Teils, d. h. nicht der gesamte drehbare Teil ist aus einem magnetischen Material, welches permanent magnetisiert ist.
  • Insbesondere ist es möglich, dass sowohl der erste Teil als auch der zweite Teil der ersten magnetischen Einrichtung einen Permanentmagneten aufweisen. Bevorzugt wird jedoch, dass lediglich der drehbare Teil einen Bereich aufweist, der einen Permanentmagneten aufweist, und dass der feststehende Teil lediglich ein magnetisierbares Material aufweist, das jedoch nicht die Quelle der Magnetkraft ist, welche den drehbaren Teil im eingerückten Zustand hält. Optional kann zusätzlich, vorzugsweise als Teil des feststehenden Teils, zumindest ein Elektromagnet vorgesehen sein, der die Haltekraft zum Halten des drehbaren Teils im eingerückten Zustand verstärken kann. Hierauf wird noch näher eingegangen. Dieser zumindest eine Elektromagnet dient primär aber nicht der Erzeugung einer Haltekraft, sondern dazu, den drehbaren Teil aus dem ausgerückten Zustand in den eingerückten Zustand zu bringen und/oder umgekehrt.
  • Auf die bevorzugte Ausführungsform der ersten magnetischen Einrichtung mit zumindest einem Permanentmagneten wurde bereits eingegangen. Dieser Permanentmagnet kann jedoch auch lediglich Teil des feststehenden Teils des Drehgelenks sein. Permanentmagneten haben gegenüber Elektromagneten den Vorteil, dass beim Erzeugen der Magnetkraft keine Wärme durch den Betrieb von elektromagnetischen Spulen entsteht. Solche Wärme kann, wenn sie über einen längeren Zeitraum hinweg kontinuierlich erzeugt wird, zu einer Erwärmung von Teilen des Drehgelenks führen, so dass aufgrund der thermischen Ausdehnung die Reproduzierbarkeit bei der Einstellung von vorgegebenen Drehstellungen verschlechtert wird. Daher wird ein Elektromagnet vorzugsweise lediglich für das Einrücken und/oder Ausrücken des drehbaren Teils genutzt, nicht aber für die Haltekraft.
  • Gemäß einem weiteren Gedanken der vorliegenden Erfindung, der auch ohne den ersten Gedanken bei einem Drehgelenk realisiert werden kann, wird der drehbare Teil in der axialen Richtung von einer Halteeinrichtung gehalten, wenn der drehbare Teil und die erste Arretierungseinrichtung nicht miteinander in Eingriff sind, d. h. wenn sich der drehbare Teil im ausgerückten Zustand befindet. Dabei weist die Halteeinrichtung vorzugsweise eine zweite magnetische Einrichtung auf, die derart ausgestaltet und angeordnet ist, dass eine von der zweiten magnetischen Einrichtung erzeugte Magnetkraft in der axialen Richtung auf den drehbaren Teil ausgeübt wird, die eine unbeabsichtigte Bewegung des drehbaren Teils in der axialen Richtung und damit ein unbeabsichtigtes Arretieren des drehbaren Teils durch die erste Arretierungseinrichtung verhindert, wenn der drehbare Teil nicht mit der ersten Arretierungseinrichtung in Eingriff ist.
  • Z. B. besteht die zweite magnetische Einrichtung aus einem ersten Teil und einem zweiten Teil, wobei der erste Teil in der axialen Richtung feststehend ist und der zweite Teil als Bereich des drehbaren Teils des Drehgelenks ausgestaltet ist, wobei das Drehgelenk derart ausgestaltet ist, dass der drehbare Teil nicht mit dem ersten Teil der zweiten magnetischen Einrichtung in mechanischem Kontakt ist, wenn der drehbare Teil um die Drehachse gedreht wird.
  • Insbesondere kann ein Bereich des drehbaren Teils sowohl ein Teil der ersten magnetischen Einrichtung als auch ein Teil der zweiten magnetischen Einrichtung sein. Diese Ausgestaltungsvariante wird besonders bevorzugt, da auf diese Weise die Anzahl der Bauteile und damit auch das Bauvolumen reduziert werden können. Der Bereich des drehbaren Teils ist dabei vorzugsweise in der axialen Richtung zwischen Teilen der ersten und der zweiten magnetischen Einrichtung angeordnet, wobei es sich bei diesen Teilen der ersten und der zweiten magnetischen Einrichtung um in axialer Richtung feststehende Teile handelt. Anders ausgedrückt kann sich zum Einrücken und Ausrücken des drehbaren Teils der genannte Bereich des drehbaren Teils, welcher Teil der Magneteinrichtungen ist, in axialer Richtung zwischen den genannten Teilen der ersten und zweiten magnetischen Einrichtung hin- und herbewegen.
  • Insbesondere bei einer derartigen Ausgestaltung weist das Drehgelenk zumindest einen Elektromagneten auf, wobei durch Betätigung des Elektromagneten die von der ersten magnetischen Einrichtung erzeugte Magnetkraft zumindest teilweise kompensiert oder verstärkt wird, sodass der drehbare Teil in der axialen Richtung bewegt wird und aus dem Eingriff mit der ersten Arretierungseinrichtung gelangt oder in den Eingriff mit der ersten Arretierungseinrichtung gelangt, und/oder durch Betätigung des Elektromagneten bewirkt wird, dass der drehbare Teil in der axialen Richtung bewegt wird und daher von der Halteeinrichtung gehalten wird oder nicht mehr von der Halteeinrichtung gehalten wird.
  • Eine derartige Ausgestaltung kann als eine bistabile Halteanordnung bezeichnet werden. Stabile Zustände nimmt der drehbare Teil im eingerückten und ausgerückten Zustand ein, d. h. in den stabilen Zuständen ist jeweils die Magnetkraft der anderen Magneteinrichtung nicht dazu in der Lage, eine Bewegung des drehbaren Teils in axialer Richtung zu bewirken, da die jeweils andere Magneteinrichtung eine stärkere Magnetkraft auf den drehbaren Teil ausübt. Durch Betätigung des Elektromagneten oder mehrerer Elektromagneten kann eine zusätzliche Kraft erzeugt werden, die den jeweils eingenommenen stabilen Zustand instabilisiert, so dass sich der drehbare Teil in den anderen stabilen Zustand bewegt.
  • Vorzugsweise wird der zumindest eine Elektromagnet dabei so gesteuert, dass ein hartes Anschlagen des drehbaren Teils beim Erreichen einer oder beider stabiler Positionen vermieden wird. Hierzu wird die von dem zumindest einen Elektromagneten erzeugte zusätzliche Magnetkraft so eingestellt und/oder im Laufe der Bewegung des drehbaren Teils in der axialen Richtung verändert, dass das harte Anschlagen vermieden wird. Insbesondere kann die resultierende elektromagnetische Kraft die Magnetkraft von Permanentmagneten, die eine Bewegung des drehbaren Teils in der axialen Richtung verursacht, im Laufe der Bewegung zunehmend kompensieren.
  • Alternativ oder zusätzlich kann das harte Anschlagen durch zumindest ein mechanisches Dämpfungselement, z. B. einer Öldruckfeder mit Kolben und Zylinder, vermieden werden.
  • Die insbesondere als zweite magnetische Einrichtung ausgestaltete Halteeinrichtung zum Halten des drehbaren Teils, wenn dieser mit der ersten Arretierungseinrichtung nicht im Engriff ist, hat den Vorteil, dass der drehbare Teil nicht unbeabsichtigt wieder in Eingriff mit der ersten Arretierungseinrichtung gelangt. Ferner wird der drehbare Teil im ausgerückten Zustand stabilisiert und damit die Reproduzierungsgenauigkeit für das Wiedererreichen von Drehstellungen erhöht.
  • Gemäß einem weiteren, dritten Gedanken der vorliegenden Erfindung, der unabhängig von dem ersten und zweiten Gedanken realisiert werden kann, weist das Sensorgelenk einen Antriebsteil auf, der angetrieben durch eine Antriebseinrichtung drehbar um die Drehachse ist, wobei der drehbare Teil durch eine Bewegung in der axialen Richtung derart in mechanischen Kontakt zu dem Antriebsteil bringbar ist, dass der Antriebsteil den drehbaren Teil bei einer Drehbewegung um die Drehachse mitnimmt. Vorzugsweise weist der Antriebsteil eine zweite Arretierungseinrichtung auf, mit der der drehbare Teil in zumindest einer relativ zu dem Antriebsteil vorgegebenen Drehstellung in Eingriff gelangen kann, so dass der Antriebsteil den drehbaren Teil bei einer Drehbewegung um die Drehachse mitnimmt, wenn der drehbare Teil und die zweite Arretierungseinrichtung miteinander in Eingriff sind.
  • Ein solches Antriebsteil hat den Vorteil, dass er eine definierte Lagerung ohne Querkräfte quer zur Drehachse ermöglicht, d. h. den drehbaren Teil definiert lagert, während der drehbare Teil in der gewünschten Weise um die Drehachse gedreht wird. Die oben genannten Verkippungen der Längsachse des drehbaren Teils können daher vermieden werden.
  • Wenn in axialer Richtung ein Luftspalt zwischen Teilen der zweiten Magneteinrichtung verbleibt, werden Querkräfte vermieden, die ansonsten von der zweiten Magneteinrichtung auf den drehbaren Teil ausgeübt werden könnten.
  • Die erste magnetische Kraft, die in axialer Richtung auf den drehbaren Teil ausgeübt wird, wird vorzugsweise nicht lediglich dann aufgebracht, wenn der drehbare Teil des Drehgelenks bereits in Eingriff mit der ersten Arretierungseinrichtung ist. Vielmehr wird, wie es insbesondere bei einem Permanentmagneten der Fall ist, die erste Magnetkraft auch dazu genutzt, den drehbaren Teil mit der ersten Arretierungseinrichtung in Eingriff zu bringen, d. h. den drehbaren Teil einzurücken. Da die erste Magnetkraft in der axialen Richtung wirkt, entstehen durch die erste magnetische Einrichtung keine Querkräfte, die die Reproduzierbarkeit bei der Einstellung von Drehpositionen des drehbaren Teils verschlechtern könnten.
  • Ferner wird bevorzugt, dass der drehbare Teil beim Einrücken und/oder Ausrücken, d. h. bei seiner Bewegung in der axialen Richtung, geführt wird. Dabei ist die Führung vorzugsweise so ausgestaltet, dass keine Querkräfte auf den drehbaren Teil ausgeübt werden. Vorzugsweise ist die Führung rotationssymmetrisch zu der Drehachse ausgestaltet. Ferner wird bevorzugt, dass die Führung in der Querrichtung, d. h. quer zur Drehachse, kein Spiel aufweist.
  • Z. B. weist das drehbare Element einen Bereich auf, der sich entlang der Drehachse erstreckt und in eine Ausnehmung (z. B. eine Durchgangsbohrung) in dem feststehenden Teil eingreift, so dass die Bewegung des drehbaren Teils in der axialen Richtung geführt ist. Insbesondere kann sich der Bereich des drehbaren Teils, der sich durch die Ausnehmung in dem feststehenden Teil erstreckt, durch diesen hindurch erstrecken bis zu einem weiteren Bereich des drehbaren Teils, der Teil der ersten und/oder zweiten magnetischen Einrichtung ist. Z. B. kann dieser magnetische Bereich oder magnetisierbare Bereich der oben beschriebene Teil einer bistabilen Magnetanordnung sein.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. Die einzelnen Figuren der Zeichnung zeigen:
  • 1 schematisch einen Längsschnitt durch eine besonders bevorzugte Ausführungsform eines Drehgelenks, wobei sich der drehbare Teil im eingerasteten Zustand bzw. im eingerückten Zustand befindet,
  • 2 einen Längsschnitt durch das in 1 dargestellte Drehgelenk, wobei sich der drehbare Teil im ausgerasteten, d. h. ausgerückten Zustand befindet,
  • 3 einen nicht maßstäblichen Querschnitt durch das in 1 und 2 dargestellte Drehgelenk entlang der Linie III-III in 2, und
  • 4 schematisch einen Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform eines Drehgelenks.
  • 1 zeigt schematisch ein Drehgelenk 1 mit einem drehbaren Teil 2 und einem feststehenden Teil 3. Der drehbare Teil 2 ist um eine Drehachse 5 drehbar, wenn sich der drehbare Teil 2 wie in 2 dargestellt im ausgerückten Zustand befindet.
  • Im eingerückten Zustand des drehbaren Teils 2 ist dieser über eine Verzahnung oder andere Arretierungseinrichtung mit dem feststehenden Teil in Eingriff. 1 zeigt das Ausführungsbeispiel einer Verzahnung 7. Wie aus 2 schematisch erkennbar ist, ist als erster Teil der Verzahnung 7 an dem drehbaren Teil 2 ein erster Zahnkranz 7a ausgebildet. An dem feststehenden Teil 3 ist als zweiter Teil der Verzahnung 7 ein zweiter Zahnkranz 7b ausgebildet. Beim Einrücken gelangen die Zähne der Zahnkränze 7a, 7b miteinander in Eingriff, wobei sich im eingerückten Zustand Zähne der Zahnkränze 7a, 7b in Ausnehmungen zwischen den Zähnen des jeweils anderen Zahnkranzes in Eingriff befinden. Andere Ausgestaltungen einer Arretierungseinrichtung sind bei der in 1 und 2 dargestellten Ausführungsform alternativ möglich.
  • Mit dem drehbaren Teil 2 ist über nicht näher dargestellte Mittel zumindest ein Sensor oder ein Werkzeug verbunden, der bzw. das um die Drehachse 5 gedreht werden soll. Der feststehende Teil 3 kann über nicht näher dargestellte Mittel befestigt werden, insbesondere an einem Koordinatenmessgerät oder einer Werkzeugmaschine befestigt werden. Z. B. wird der feststehende Teil 3 mit einem beweglichen Arm oder einer Pinole eines Koordinatenmessgeräts verbunden.
  • Der drehbare Teil 2 weist an einer in 1 und 2 nach unten weisenden Außenseite einen Block 8 auf, der z. B. als Zylinderscheibe ausgeführt ist. In der axialen Richtung der Drehachse 5 und rotationssymmetrisch zu dieser erstreckt sich ausgehend von dem Block 8 eine Welle 9, die drehfest mit dem Block 8 verbunden ist, in das Innere des Drehgelenks 1 hinein. An dem von dem Block 8 aus gesehen gegenüberliegenden Ende der Welle 9 ist eine (insbesondere rotationssymmetrisch geformte) Scheibe 11 drehfest mit der Welle 9 verbunden.
  • In dem Ausführungsbeispiel der 1 und 2 weist die Scheibe 11 eine Anordnung von Permanentmagneten 13 auf. Dabei ist eine Mehrzahl der Permanentmagneten 13 ringförmig um die Drehachse 5 verteilt in der Scheibe 11 angeordnet. Die magnetischen Pole der Permanentmagneten 13 sind alle in gleicher Weise so ausgerichtet, dass entweder die Nordpole in radialer Richtung, bezogen auf die Drehachse 5, außen liegen und die Südpole innen liegen oder umgekehrt. Auf diese Weise erhält man eine Magneteinrichtung in der Scheibe 11, die radial polarisiert ist.
  • Aus Sicht der Welle 9 an der in der axialen Richtung der Drehachse 5 gegenüberliegenden Seite der Scheibe 11 ist ein Bereich 15 des feststehenden Teils 3 angeordnet. In das als magnetisches Flussführungsmaterial (z. B. ein Ferrit) ausgestaltete Material dieses Bereichs 15 ist ein Elektromagnet oder eine Anordnung von Elektromagneten 17 eingelassen.
  • 1 zeigt den eingerückten Zustand des drehbaren Teils 2. In diesem Zustand liegt die Scheibe 11 zwar nicht an dem Bereich 15 an. Zwischen dem Bereich 15 und der Scheibe 11 befindet sich aber ein geringerer Zwischenraum (Luftspalt) als im ausgerückten Zustand, der in 2 dargestellt ist. Im eingerückten Zustand hält die von dem Permanentmagneten 13 erzeugte Magnetkraft den drehbaren Teil 2 in der in 1 dargestellten eingerückten Position. Obwohl die Magneteinrichtung, die durch die Permanentmagnete 13 gebildet wird, radial polarisiert ist, wird zwischen dem Bereich 15 und der Scheibe 11 eine in der axialen Richtung wirkende Magnetkraft erzeugt. Die Magnetfeldlinien verlaufen zwar unmittelbar an der in radialer Richtung nach außen weisenden Oberfläche der Permanentmagnete 13 radial nach außen. Sie sind jedoch in ihrem weiteren Verlauf stark gekrümmt und führen annähernd senkrecht zu der Oberfläche des Bereichs 15 in axialer Richtung in den Bereich 15 hinein. Entsprechendes gilt für die Feldlinien innerhalb des Rings der Permanentmagnete 13.
  • Allgemeiner formuliert handelt es sich bei dem Material des Bereichs 15 um ein magnetisierbares Material und weist der drehbare Teil des Drehgelenks in dem Ausführungsbeispiel zumindest einen Permanentmagneten auf, so dass die von dem zumindest einen Permanentmagneten erzeugte Magnetkraft in der axialen Richtung der Drehachse wirkt und den drehbaren Teil im eingerückten Zustand festhält. Ein vorzugsweise verbleibender Luftspalt zwischen dem Bereich des drehbaren Teils, der den zumindest einen Permanentmagneten aufweist, und dem Bereich des feststehenden Teils, der das magnetisierbare Material aufweist, führt dazu, dass die Drehstellung des drehbaren Teils durch die Arretierungseinrichtung definiert wird und vorzugsweise in axialer Richtung keine weiteren mechanischen Berührungsstellen zwischen dem drehbaren Teil und dem feststehenden Teil existieren als an der Arretierungseinrichtung. Daher ist die jeweilige Drehstellung reproduzierbar mit hoher Genauigkeit einstellbar.
  • Der feststehende Teil 3 weist in der in 1 und 2 dargestellten Ausführungsform eine im Wesentlichen hohlzylindrische Form auf. Im Innern des Hohlzylinders befindet sich die Welle 9 und befindet sich auch die Scheibe 11 des drehbaren Teils 2, d. h. die Welle 9 und die Scheibe 11 erstrecken sich von der Außenseite (unten in 1 und 2) des Drehgelenks 1 in das Innere des Hohlzylinders hinein.
  • Außerdem befindet sich im Inneren des Hohlzylinders jedoch noch ein im Wesentlichen scheibenförmiges Antriebselement 19, das eine Durchgangsbohrung 20 aufweist, durch welche sich die Welle 9 hindurcherstreckt. Das Antriebselement 19 dient dem Antrieb des drehbaren Teils 2 in der ausgerückten Position, die in 2 dargestellt ist. In diesem Zustand ist die Scheibe 11 bzw. zumindest ein mit der Scheibe 11 verbundenes Eingriffselement 21 in Eingriff mit dem Antriebselement 19 bzw. mit entsprechenden Mitteln des Antriebselements 19.
  • Im Ausführungsbeispiel wird der Eingriff der Scheibe 11 mit dem Antriebselement 19 dadurch erzielt, dass sich eine Mehrzahl (z. B. 3 Stück) von Eingriffselementen 21 radial an einer Außenseite der Scheibe 11 nach außen erstreckt und in gleichem Abstand zu der Drehachse 5 an dem Antriebselement 19 entsprechende Mittel (hier z. B. Kugelpaare 23) befestigt sind, so dass die Eingriffselemente 21 im ausgerückten Zustand des drehbaren Teils mit den Mitteln des Antriebselements 19 in Eingriff gelangen. Der Eingriff bewirkt, dass eine Drehbewegung des Antriebselements 19 um die Drehachse 5 eine Drehbewegung der Scheibe 11 und damit des gesamten drehbaren Teils 2 bewirkt, da das Antriebselement 19 die Scheibe 11 mitnimmt. Dabei ist die Drehposition der Scheibe 11 und des Antriebselements 19 relativ zueinander durch die zwischen den beiden Teilen ausgebildete zweite Arretierungseinrichtung (die in dem Ausführungsbeispiel durch die Eingriffselemente 21 und die Kugelpaare 23 gebildet ist) exakt definiert und damit vorgegeben. Außerdem wird die Arretierung zwischen der Scheibe 11 und dem Antriebselement 19 durch eine Bewegung des drehbaren Teils 2 ausschließlich in axialer Richtung erreicht. Ferner ist die Arretierungseinrichtung zwischen der Scheibe 11 und dem Antriebselement 19 so ausgestaltet, dass durch die Bewegung des drehbaren Teils 2 in der axialen Richtung ein mechanischer Kontakt an mehreren Stellen um die Drehachse 5 herum verteilt erzielt wird. An diesen mehreren Stellen wird der Kontakt durch die Bewegung in der axialen Richtung gleichzeitig erreicht. An allen diesen Kontaktstellen findet der Kontakt durch einen Eingriff statt, der die Übertragung von Drehmomenten von dem Antriebselement 19 auf die Scheibe 11 erlaubt. Aus diesen Gründen treten weder bei der Herstellung des Eingriffs noch bei der Drehbewegung um die Drehachse 5 Querkräfte auf, die zu einer Verkippung der Längsachse des drehbaren Teils 2 (um die Längsachse ist der drehbare Teil 2 im Wesentlichen rotationssymmetrisch ausgestaltet) relativ zu der Drehachse 5 führen könnten. Auch der nachfolgende Prozess des Wiedereinrückens des drehbaren Teils 2, d. h. das Lösen der zweiten Arretierungseinrichtung zwischen der Scheibe 11 und dem Antriebselement 19, führt nicht zu solchen Querkräften. Daher können verschiedene Drehstellungen des drehbaren Teils 2 mit sehr hoher Reproduzierungsgenauigkeit wieder eingestellt werden.
  • Das Antriebselement 19 ist, wie durch Lagerteile 25 zwischen dem Antriebselement 19 und der Hohlzylinderwand des feststehenden Teils 3 schematisch angedeutet, drehbeweglich um die Drehachse 5 gelagert. Dabei kann das Antriebselement 19 dennoch als Bereich des feststehenden Teils angesehen werden, da das Antriebselement 19 nicht in der axialen Richtung beweglich ist, sondern lediglich drehbeweglich ist.
  • Links oben in der schematischen Darstellung der 1 und 2 ist ein Motor 28 dargestellt, der über eine Antriebswelle 29 und ein drehfest mit der Antriebswelle 29 verbundenes Zahnrad 30 die Scheibe 19 antreibt, um sie um die Drehachse 5 zu drehen. Bei der Ausführungsform der 1 und 2 können jedoch alternativ andere Antriebsarten vorgesehen sein. Die dargestellte Antriebsart hat den Vorteil, dass die Scheibe 19 an ihrem Außenumfang drehbar gelagert ist und der nicht koaxial zu der Drehachse 5 wirkende Antrieb daher nicht oder lediglich geringfügig zu einer Verkippung der Scheibe 19 relativ zu der Drehachse 5 führt. Auch ist der Motor entfernt von dem drehbaren Teil 2 und der Scheibe 19 angeordnet, so dass die von dem Motor produzierte Wärme allenfalls geringfügig zu einer Erwärmung der Teile führt, die für die reproduzierbare Einstellung von Drehstellungen entscheidend sind, d. h. der drehbare Teil 2 selbst und die Scheibe 19. Auch die erste Arretierungseinrichtung 7 liegt entfernt von dem Motor 28.
  • Das Antriebselement, hier in Form der Scheibe 19, hat jedoch noch eine weitere Funktion. Da das Antriebselement zumindest teilweise aus magnetisierbarem Material besteht und die Scheibe 11 zumindest einen Permanentmagneten aufweist, übt die Scheibe 11 auf das Antriebselement 19 eine anziehende, in axialer Richtung wirkende Magnetkraft aus, die den drehbaren Teil 2 in axialer Richtung in einen Zustand zu bringen versucht, in dem der drehbare Teil 2 aus der ersten Arretierungseinrichtung 7 ausgerückt ist. Solange sich jedoch die Scheibe 11 nahe an dem Bereich 15 befindet, ist die zwischen dem Bereich 15 und der Scheibe 11 wirkende Magnetkraft stärker. Durch Betätigung des Elektromagneten 17 kann jedoch die Magnetkraft zwischen dem Bereich 15 und der Scheibe 11 geschwächt oder sogar umgekehrt werden, so dass insgesamt auf die Scheibe 11 Magnetkräfte wirken, die den drehbaren Teil 2 aus der ersten Arretierungseinrichtung 7 ausrücken. Dadurch gelangt die Scheibe 11 über die zweite Arretierungseinrichtung 21, 23 oder eine alternative Arretierungseinrichtung in Eingriff mit dem Antriebselement 19. Dieser Zustand ist in 2 dargestellt. Auch in diesem Zustand verbleibt vorzugsweise ein Luftspalt 31a zwischen der Scheibe 11 und dem Antriebselement 19, obwohl zwischen diesen beiden Teilen eine weiterhin anziehende Magnetkraft wirkt.
  • Wenn der ausgerückte Zustand erreicht ist und die zweite Arretierungseinrichtung in Eingriff ist, ist der Elektromagnet 17 wieder abgeschaltet. Der Elektromagnet 17 kann bereits dann abgeschaltet werden, wenn die anziehende Magnetkraft zwischen der Scheibe 11 und dem Antriebselement 19 größer ist als die anziehende Magnetkraft zwischen dem Bereich 15 und der Scheibe 11.
  • Um den drehbaren Teil 2 wieder in die erste Arretierungseinrichtung 7 einzurücken, wird der Elektromagnet 17 mit umgekehrter Stromrichtung bestromt, so dass er eine zwischen dem Bereich 15 und der Scheibe 11 wirkende anziehende Magnetkraft in axialer Richtung erzeugt. Hierdurch entsteht eine Situation, in der die insgesamt auf die Scheibe 11 wirkende, resultierende Magnetkraft in Richtung des Bereichs 15 gerichtet ist, so dass die Scheibe 11 außer Eingriff mit dem Antriebselement 19 gelangt, d. h. aus der zweiten Arretierungseinrichtung ausrückt und die erste Arretierungseinrichtung 7 eingerückt wird. Wie bereits erwähnt, verbleibt in dem vollständig eingerückten Zustand der ersten Arretierungseinrichtung 7 ebenfalls ein Luftspalt 31b zwischen der Scheibe 11 und dem Bereich 15.
  • 3 zeigt einen Schnitt in einer Ebene senkrecht zur Bildebene der 2 entlang der Linie III-III, wobei jedoch in 3 lediglich die Scheibe 11 und mit ihr verbundene oder von ihr kontaktierte Teile dargestellt sind. Man erkennt auf einer um die Drehachse 5 konzentrisch verlaufende Kreislinie angeordnete Vielzahl von Kugeln 41, die in die der Scheibe 11 zugewandten Oberfläche des Antriebselements 19 eingelassen sind. Alternativ könnten auch lediglich Kugelpaare 23, wie bereits anhand von 2 beschrieben, an bestimmten Stellen der Kreislinie an der Oberfläche des Antriebselements 19 vorgesehen sein. In diesem Fall ist zu gewährleisten, dass das Antriebselement nicht verdreht wird, während sich der drehbare Teil 2 im eingerückten Zustand der ersten Arretierungseinrichtung 7 befindet. Andernfalls würde beim Ausrücken des drehbaren Teils 2 die Scheibe 19 nicht zuverlässig in Eingriff mit dem Antriebselement 19 gelangen.
  • Als Eingriffselement zum Eingreifen in den Zwischenraum zwischen jeweils zwei Kugeln 41 sind am Außenumfang der Scheibe 11 mehrere zylindrisch geformte Vorsprünge 21 befestigt. Im Ausführungsbeispiel beträgt der Winkelabstand, gemessen um die Drehachse 5, zwischen den Vorsprüngen 21 jeweils 120°.
  • Anders als in 3 dargestellt und wie in 1 und 2 angedeutet, kann das Antriebselement 19 topfartig ausgestaltet sein, wobei sich die Seitenwände des Topfes ausgehend von der Ebenen der Drehlagerung 25 in axialer Richtung in Richtung des Motors 28 erstrecken. In diesem Fall weist das Antriebselement 19 an drei Stellen (oder alternativ an mehr als drei Stellen) jeweils eine Ausnehmung 37 in der Topfwand 35 auf, in die jeweils eines der Eingriffselemente 21 eingreift. Im ausgerückten Zustand der ersten Arretierungseinrichtung 7 befinden sich die Eingriffelemente 21 dabei in Eingriff mit einem Kugelpaar 23. Im eingerückten Zustand der Arretierungseinrichtung 7 sind diese Eingriffselemente 21 nicht in Eingriff mit einem Kugelpaar 23.
  • Es soll hier nochmals betont werden, dass die zweite Arretierungseinrichtung mit Kugelpaaren oder einem Kugelkreis und entsprechend geformten Eingriffselementen lediglich ein Ausführungsbeispiel für eine Arretierungseinrichtung zum Arretieren der Drehposition relativ zu dem Antriebselement ist. Auch kann diese Arretierungseinrichtung anders ausgestaltet sein, z. B. zwei Zahnkränze aufweisend, die miteinander in Eingriff oder außer Eingriff gebracht werden durch eine Bewegung in axialer Richtung.
  • Eine alternative Ausführungsform eines Drehgelenks ist in 4 dargestellt, die wiederum einen schematischen Längsschnitt zeigt. Gleiche und funktionsgleiche Teile sind mit denselben Bezugszeichen wie in 1 und 2 bezeichnet. Dabei können dieselben alternativen Ausgestaltungen vorgenommen werden, die bereits anhand von 1 und 2 sowie anhand von 3 beschrieben wurden. Im Folgenden wird auf die Unterschiede zu der Ausgestaltung gemäß 1 und 2 eingegangen. Der drehbare Teil 2, der sich in der Darstellung der 4 in dem aus der ersten Arretierungseinrichtung 7 ausgerückten Zustand befindet, ragt nicht mit einer Welle 9, sondern mit einem in radialem Abstand zu der Drehachse 5 angeordneten hohlzylindrischen Bereich 51 in den durch den festen Teil 3 definierten Innenraum des Gelenks hinein. An dem von dem Block 8 entfernt gelegenen Ende weist der hohlzylindrische Bereich einen plattenförmigen, annähernd kreisförmigen Bereich 53 auf, der jedoch in der Mitte koaxial zu der Drehachse eine Durchgangsöffnung 55 aufweist. Durch diese Durchgangsöffnung 55 hindurch erstreckt sich eine Welle 59 in axialer Richtung bis zu einem kreisscheibenförmigen Antriebselement 61, das mit der Welle 59 drehfest verbunden ist. Das Antriebselement 61 befindet sich somit in dem Innenraum des hohlzylindrischen Bereichs 51.
  • In dem in 4 dargestellten Zustand ist das Antriebselement 61 über eine zweite Arretierungseinrichtung 21, 23, die wiederum z. B. mit Kugelpaaren 23 an dem einen Teil und Eingriffselementen 21 an dem anderen Teil ausgestaltet ist, in Eingriff mit dem Bereich 53 des drehbaren Teils 2. Gelangt der drehbare Teil 2 aber durch eine axiale Bewegung in die eingerückte Stellung der ersten Arretierungseinrichtung 7, besteht der Eingriff zwischen dem Antriebselement 61 und dem Bereich 53 nicht mehr.
  • Diese Ausführungsform verdeutlicht, dass es gegenüber der Ausführungsform von 1 und 2 grundsätzlich andere Gestaltungsmöglichkeiten hinsichtlich der Form des Antriebselements und des drehbaren Teils gibt. Ferner können auch die Magneteinrichtungen anders gestaltet werden, obwohl es sich wiederum um eine insgesamt bistabile Magnetanordnung handeln kann, bei der sowohl der eingerückte als auch der ausgerückte Zustand der ersten Arretierungseinrichtung 7 mechanisch stabil ist. Hierzu weist das Antriebselement 61 z. B. einen Elektromagneten 67 auf, ist aber sonst aus magnetisierbarem, aber nicht dauermagnetischem Material. In dem Block 8 befindet sich an der zu dem Antriebselement 61 weisenden Oberfläche ein Permanentmagnet 71. Ferner befinden sich Permanentmagneten 73 in dem Bereich 53 des drehbaren Teils 2. Wie erwähnt sind die Magnetkräfte aller beteiligten Permanentmagnete 71, 73 sowie die Magnetisierbarkeit des Antriebselements 61 so ausgestaltet, dass sowohl der eingerückte Zustand als auch der ausgerückte Zustand der ersten Arretierungseinrichtung 7 stabil ist, und zwar bezüglich einer axialen Bewegung des drehbaren Teils 2. Anders ausgedrückt bewegt sich der drehbare Teil 2 solange nicht in der axialen Richtung aus einem der stabilen Zustände heraus, solange der Elektromagnet 67 in dem Antriebselement 61 ausgeschaltet ist. Durch Bestromen des Elektromagneten 67 kann aber jeweils eine elektromagnetische Kraft erzeugt werden, die den drehbaren Teil 2 in die jeweils andere Stellung bringt, d. h. von dem ausgerückten Zustand in den eingerückten Zustand und umgekehrt.
  • Bei der Ausführungsform gemäß 4 ist das Antriebselement wiederum so ausgestaltet, dass es in einen vordefinierten Eingriff mit dem drehbaren Teil gelangen kann, wenn dieser aus der ersten Arretierungseinrichtung ausgerückt ist. Das Antriebselement gemäß 4 ist jedoch angetrieben von nicht näher dargestellten Antriebsmitteln drehbar, wie z. B. einem auf die Welle 59 einwirkenden Motor. Dabei kann der Motor zentral auf der Drehachse 5 angeordnet sein, so dass der Antrieb insgesamt rotationssymmetrisch ausgestaltet ist und Querkräfte daher von vornherein vermieden werden können. Über ein nicht in 4 gezeigtes Drehlager kann die Drehbewegung des drehbaren Teils 2 drehbeweglich gelagert sein. Insbesondere ist die Welle 59 drehgelagert (nicht dargestellt). Ein Drehlager zwischen dem hohlzylindrischen Bereich 51 und dem feststehenden Teil 3 würde dort zu Querkräften führen, die die Reproduzierbarkeit von Stellungen des Gelenks verschlechtern, außer wenn ein ausreichendes Spiel im Drehlager vorhanden wäre. Entsprechendes gilt für ein etwaig vorhandenes Drehlager für die Drehbewegung der Welle 59 innerhalb der Durchgangsöffnung 55. Wie auch bei der Ausführungsform der 1 und 2 muss der Antrieb nicht von dem Antriebselement entkoppelt werden oder entkoppelbar sein oder ein erhöhtes Spiel aufweisen, da die Entkopplung zu dem drehbaren Teil durch miteinander in Eingriff bringen oder außer Eingriff bringen des Antriebselements und des drehbaren Teils bewirkt wird. Dabei ist die für diesen Eingriff vorgesehene zweite Arretierungseinrichtung vorzugsweise so ausgestaltet, dass keine Querkräfte auftreten können.
  • Die in den beiden Ausführungsbeispielen der 1 und 2 einerseits und 4 andererseits beschriebene bistabile Magnetanordnung beruht auf dem Prinzip, dass die Magnetkraft mit zunehmendem Abstand der magnetisch aufeinander einwirkenden Teile (z. B. dem Bereich 15 einerseits und der Scheibe 11 andererseits) abnimmt und umgekehrt. Durch Bestromen zumindest eines Elektromagneten mit einer Stromflussrichtung durch den Elektromagneten, die eine elektromagnetische Kraft mit der gewünschten Ausrichtung entlang der Drehachse bewirkt, wird der jeweilige stabile Zustand aufgehoben und die Magnetanordnung in den anderen stabilen Zustand gebracht.
  • Es können weitere Abwandlungen an den in der Figurenbeschreibung beschriebenen Ausführungsformen vorgenommen werden. Z. B. kann das Antriebselement 19 wie auch der Bereich 15 zumindest einen Elektromagneten aufweisen. Dies ermöglicht es, durch entsprechende Steuerung der durch sämtliche Elektromagneten fließenden Ströme oder durch Bestromen lediglich eines der Elektromagneten, d. h. entweder des Elektromagneten in dem Bereich 15 oder des Elektromagneten in dem Antriebselement 19, die Bewegung des drehbaren Teils 2 in axialer Richtung zu steuern. Z. B. kann durch den zusätzlichen Elektromagneten in dem Antriebselement 19 die zwischen dem Permanentmagneten 13 und dem Antriebselement 19 wirkende anziehende Magnetkraft vollständig oder teilweise kompensiert werden, bevor der drehbare Teil 2 ausgerückt wird. Während der drehbare Teil 2 ausgerückt wird, kann die elektromagnetische Kraft des Elektromagneten in dem Antriebselement 19 weiter erhöht werden, um die anziehende Kraft zwischen der Scheibe 11 und dem Antriebselement 19, die mit abnehmendem Abstand dieser beiden Teile größer wird, auch weiterhin zu kompensieren. Vorzugsweise wird diese anziehende Kraft überkompensiert, um ein plötzliches und unkontrolliertes Zunehmen der anziehenden Kraft mit geringer werdendem Abstand auszuschließen. Den Antrieb für die Annäherung der Scheibe 11 und des Antriebselements 19 kann allein durch den Elektromagneten 17 in dem Bereich 15 aufgebracht werden, der eine auf die Scheibe 11 abstoßende Kraft erzeugt.
  • Diese Beschreibung für den Vorgang des Ausrückens des drehbaren Teils aus der Arretierungseinrichtung 7 gilt entsprechend für den umgekehrten Vorgang des Einrückens. In diesem Fall wird durch geeignete Bestromung des Elektromagneten 17 die anziehende Kraft zwischen der Scheibe 11 und dem Bereich 15 kompensiert oder überkompensiert und wird die Bewegung in axialer Richtung durch geeignete Bestromung des Elektromagneten in dem Antriebselement 19 gesteuert. In beiden Fällen ist es von Vorteil, dass der Luftspalt 31a, 31b nicht vollständig geschlossen wird, da besonders bei sehr kleinen Luftspalten ein starker Anstieg der anziehenden Magnetkräfte aufgrund der beteiligten Permanentmagneten zu beobachten ist.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 19607680 A1 [0008]

Claims (23)

  1. Sensorgelenk (1) zum Drehen eines Sensors, insbesondere eines Sensors zum Abtasten von Prüfobjekten zum Erzeugen von Messsignalen eines Koordinatenmessgerätes, wobei – das Sensorgelenk (1) einen um eine Drehachse (5) drehbaren Teil (2) aufweist, mit dem der Sensor verbindbar oder verbunden ist, – das Sensorgelenk (1) einen feststehenden Teil (3) aufweist, relativ zu dem der drehbare Teil (2) um die Drehachse (5) drehbar ist, – der feststehende Teil (3) eine erste Arretierungseinrichtung (7b) aufweist, mit der der drehbare Teil (2) in jeweils einer von einer Mehrzahl von diskreten vorgegebenen Drehstellungen in Eingriff gelangen kann und hinsichtlich einer Drehbewegung arretiert ist, wenn der Eingriff hergestellt ist, – der drehbare Teil (2) relativ zu dem feststehenden Teil (3) in axialer Richtung der Drehachse (5) beweglich ist, sodass eine Drehung des drehbaren Teils (2) um die Drehachse (5) möglich ist, wenn der drehbare Teil (2) und die erste Arretierungseinrichtung (7b) nicht miteinander in Eingriff sind und sodass eine Drehung des drehbaren Teils (2) um die Drehachse (5) verhindert ist, wenn der drehbare Teil (2) und die erste Arretierungseinrichtung (7b) miteinander in Eingriff sind, – das Sensorgelenk (1) eine erste magnetische Einrichtung (13, 15) aufweist, die derart ausgestaltet und angeordnet ist, dass eine von der magnetischen Einrichtung (13, 15) erzeugte Magnetkraft in der axialen Richtung auf den drehbaren Teil (2) ausgeübt wird, die den drehbaren Teil (2) von einem unbeabsichtigten Verlassen der jeweils eingestellten diskreten vorgegebenen Drehstellung abhält, wenn der drehbare Teil (2) mit der ersten Arretierungseinrichtung (7b) in Eingriff ist.
  2. Sensorgelenk (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die erste magnetische Einrichtung (13, 15) aus einem ersten Teil (15) und einem zweiten Teil (13) besteht, wobei der erste Teil (15) in der axialen Richtung feststehend ist und der zweite Teil (13) als Bereich des drehbaren Teils (2) des Sensorgelenks (1) ausgestaltet ist und wobei das Sensorgelenk (1) derart ausgestaltet ist, dass zwischen dem ersten Teil (15) und dem zweiten Teil (13) in axialer Richtung ein Spalt (31b) verbleibt, wenn der drehbare Teil (2) und die erste Arretierungseinrichtung (7b) miteinander in Eingriff sind.
  3. Sensorgelenk (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste magnetische Einrichtung (13, 15) zumindest einen Permanentmagenten (13) aufweist.
  4. Sensorgelenk (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der drehbare Teil (2) in der axialen Richtung von einer Halteeinrichtung (13, 19) gehalten wird, wenn der drehbare Teil (2) und die erste Arretierungseinrichtung (7b) nicht miteinander in Eingriff sind und wenn der drehbare Teil (2) gedreht wird.
  5. Sensorgelenk (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Halteeinrichtung (13, 19) eine zweite magnetische Einrichtung aufweist, die derart ausgestaltet und angeordnet ist, dass eine von der zweiten magnetischen Einrichtung erzeugte Magnetkraft in der axialen Richtung auf den drehbaren Teil (2) ausgeübt wird, die eine unbeabsichtigte Bewegung des drehbaren Teils (2) in der axialen Richtung und damit ein unbeabsichtigtes Arretieren des drehbaren Teils (2) durch die erste Arretierungseinrichtung (7b) verhindert, wenn der drehbare Teil (2) nicht mit der ersten Arretierungseinrichtung (7b) in Eingriff ist.
  6. Sensorgelenk (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die zweite magnetische Einrichtung aus einem ersten Teil (19) und einem zweiten Teil (13) besteht, wobei der erste Teil (19) in der axialen Richtung feststehend ist, aber vorzugsweise um die Drehachse (5) drehbar ist, und der zweite (13) Teil als Bereich des drehbaren Teils (2) des Sensorgelenk (1) ausgestaltet ist und wobei das Sensorgelenk (1) derart ausgestaltet ist, dass in axialer Richtung zwischen dem drehbaren Teil (2) und dem ersten Teil (19) der zweiten magnetischen Einrichtung ein Spalt (31a) verbleibt, wenn der drehbare Teil (2) um die Drehachse (5) gedreht wird.
  7. Sensorgelenk (1) nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Bereich (13) des drehbaren Teils (2) sowohl ein Teil der ersten magnetischen Einrichtung als auch ein Teil der zweiten magnetischen Einrichtung ist.
  8. Sensorgelenk (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Bereich (13) des drehbaren Teils (2) in der axialen Richtung zwischen Teilen (15, 19) der ersten und der zweiten magnetischen Einrichtung angeordnet ist, die in axialer Richtung feststehend sind.
  9. Sensorgelenk (1) nach einem der fünf vorhergehenden Ansprüche, wobei das Sensorgelenk (1) zumindest einen Elektromagneten (17) aufweist, wobei durch Betätigung des Elektromagneten (17) die von der ersten magnetischen Einrichtung (13, 15) erzeugte Magnetkraft zumindest teilweise kompensiert oder verstärkt wird, sodass der drehbare Teil (2) in der axialen Richtung bewegt wird und aus dem Eingriff mit der ersten Arretierungseinrichtung (7b) gelangt oder in den Eingriff mit der ersten Arretierungseinrichtung (7b) gelangt, und/oder durch Betätigung des Elektromagneten (17) bewirkt wird, dass der drehbare Teil (2) in der axialen Richtung bewegt wird und daher von der Halteeinrichtung (13, 19) gehalten wird oder nicht mehr von der Halteeinrichtung (13, 19) gehalten wird.
  10. Sensorgelenk (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Sensorgelenk (1) einen Antriebsteil (19) aufweist, der angetrieben durch eine Antriebseinrichtung (28) um die Drehachse (5) drehbar ist, wobei der drehbare Teil (2) durch eine Bewegung in der axialen Richtung derart in mechanischen Kontakt zu dem Antriebsteil (19) bringbar ist, dass der Antriebsteil (19) den drehbaren Teil (2) bei einer Drehbewegung um die Drehachse (5) mitnimmt.
  11. Sensorgelenk (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Antriebsteil (19) eine zweite Arretierungseinrichtung (23) aufweist, mit der der drehbare Teil (2) in zumindest einer relativ zu dem Antriebsteil (19) vorgegebenen Drehstellung in Eingriff gelangen kann, sodass der Antriebsteil (19) den drehbaren Teil (2) bei einer Drehbewegung um die Drehachse (5) mitnimmt, wenn der drehbare Teil (2) und die zweite Arretierungseinrichtung (23) miteinander in Eingriff sind.
  12. Koordinatenmessgerät, wobei das Sensorgelenk (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche an dem Koordinatenmessgerät montiert ist.
  13. Verfahren zum Betreiben eines Sensors, insbesondere eines Sensors zum Abtasten von Prüfobjekten zur Erzeugen von Messsignalen eines Koordinatenmessgerätes, in einer Mehrzahl von vorgegebenen Drehstellungen, wobei – der Sensor mit einem drehbaren Teil (2) eines Sensorgelenks (1) verbunden wird oder ist, wobei der drehbare Teil (2) mit dem Sensor relativ zu einem feststehenden Teil (3) um eine Drehachse (5) drehbar ist, – der feststehende Teil (3) eine erste Arretierungseinrichtung (7b) aufweist, mit der der drehbare Teil (2) entsprechend einer gewünschten Drehstellung in jeweils einer von einer Mehrzahl von diskreten vorgegebenen Drehstellungen in Eingriff gelangt und hinsichtlich einer Drehbewegung arretiert wird, wenn der Eingriff hergestellt wird, – um den Sensor in eine andere gewünschte Drehstellung zu bringen, der drehbare Teil (2) mit dem Sensor relativ zu dem feststehenden Teil (3) in axialer Richtung der Drehachse (5) bewegt wird, sodass der drehbare Teil (2) und die erste Arretierungseinrichtung (7b) nicht mehr miteinander in Eingriff sind, – der drehbare Teil (2) mit dem Sensor relativ zu einem feststehenden Teil (3) um eine Drehachse (5) in die andere gewünschte Drehstellung gedreht wird, – der drehbare Teil (2) mit dem Sensor relativ zu dem feststehenden Teil (3) in der axialen Richtung der Drehachse (5) bewegt wird, sodass der drehbare Teil (2) und die erste Arretierungseinrichtung (7b) wieder miteinander in Eingriff gelangen, sodass eine Drehung des drehbaren Teils (2) um die Drehachse (5) aus der anderen gewünschte Drehstellung verhindert ist, – eine in der axialen Richtung wirkende erste Magnetkraft auf den drehbaren Teil (2) ausgeübt wird, die den drehbaren Teil (2) von einem unbeabsichtigten Verlassen der jeweils eingestellten Drehstellung abhält, wenn der drehbare Teil (2) mit der ersten Arretierungseinrichtung (7b) in Eingriff ist.
  14. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die erste Magnetkraft derart ausgeübt wird, dass zwischen einem magnetischen (13) und/oder magnetisierbaren Bereich des drehbaren Teils (2) einerseits und dem feststehenden Teil (15) andererseits, zwischen denen die Magnetkraft in axialer Richtung wirkt, ein Spalt (31b) verbleibt, wenn der drehbare Teil (2) und die erste Arretierungseinrichtung (7b) miteinander in Eingriff sind.
  15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Magnetkraft zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, von zumindest einem Permanentmagneten (13) aufgebracht wird.
  16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der drehbare Teil (2) in der axialen Richtung von einer Halteeinrichtung (13, 19) gehalten wird, wenn der drehbare Teil (2) und die erste Arretierungseinrichtung (7b) nicht miteinander in Eingriff sind.
  17. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Halteeinrichtung (13, 19) eine zweite magnetische Einrichtung aufweist, die derart ausgestaltet und angeordnet ist, dass eine von der zweiten magnetischen Einrichtung erzeugte Magnetkraft in der axialen Richtung auf den drehbaren Teil (2) ausgeübt wird, die eine unbeabsichtigte Bewegung des drehbaren Teils (2) in der axialen Richtung und damit ein unbeabsichtigtes Arretieren des drehbaren Teils (2) durch die erste Arretierungseinrichtung (7b) verhindert, wenn der drehbare Teil (2) nicht mit der ersten Arretierungseinrichtung (7b) in Eingriff ist.
  18. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die zweite magnetische Einrichtung aus einem ersten Teil (19) und einem zweiten Teil (13) besteht, wobei der erste Teil (19) in der axialen Richtung feststehend ist, aber vorzugsweise um die Drehachse drehbar ist, und der zweite Teil (13) als Bereich des drehbaren Teils (2) des Sensorgelenk (1) ausgestaltet ist und wobei in axialer Richtung zwischen dem drehbaren Teil (2) und dem ersten Teil (19) der zweiten magnetischen Einrichtung ein Spalt (31a) verbleibt, wenn der drehbare Teil (2) um die Drehachse (5) gedreht wird.
  19. Verfahren nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Bereich (13) des drehbaren Teils (2) sowohl ein Teil einer ersten magnetischen Einrichtung, mit der die erste Magnetkraft ausgeübt wird, als auch ein Teil der zweiten magnetischen Einrichtung ist.
  20. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Bereich (13) des drehbaren Teils (2) in der axialen Richtung zwischen Teilen (15, 19) der ersten und der zweiten magnetischen Einrichtung, die in axialer Richtung feststehend sind, angeordnet wird.
  21. Verfahren nach einem der fünf vorhergehenden Ansprüche, wobei durch Betätigung zumindest eines Elektromagneten (17) die erste Magnetkraft zumindest teilweise kompensiert oder verstärkt wird, sodass der drehbare Teil (2) in der axialen Richtung bewegt wird und aus dem Eingriff mit der ersten Arretierungseinrichtung (7b) gelangt oder in den Eingriff mit der ersten Arretierungseinrichtung (7b) gelangt, und/oder durch Betätigung des zumindest einen Elektromagneten (17) bewirkt wird, dass der drehbare Teil (2) in der axialen Richtung bewegt wird und daher von der Halteeinrichtung (13, 19) gehalten wird oder nicht mehr von der Halteeinrichtung (13, 19) gehalten wird.
  22. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Sensorgelenk (1) einen Antriebsteil (19) aufweist, der von einer Antriebseinrichtung (28) angetrieben wird, wobei der drehbare Teil (2) vor der Betätigung der Antriebseinrichtung (28) durch eine Bewegung in der axialen Richtung in mechanischen Kontakt zu dem Antriebsteil (19) gebracht wird und wobei der Antriebsteil (19) dann die Antriebseinrichtung betätigt, sodass der Antriebsteil den drehbaren Teil (2) bei einer Drehbewegung um die Drehachse (5) mitnimmt.
  23. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Antriebsteil (19) eine zweite Arretierungseinrichtung (23) aufweist, mit der der drehbare Teil (2) in zumindest einer relativ zu dem Antriebsteil (19) vorgegebenen Drehstellungen in Eingriff gebracht wird, sodass der Antriebsteil (19) den drehbaren Teil (2) bei der Drehbewegung um die Drehachse (5) mitnimmt.
DE200810038599 2008-08-21 2008-08-21 Sensorgelenk und Verfahren zum Betreiben eines Sensors Active DE102008038599B4 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200810038599 DE102008038599B4 (de) 2008-08-21 2008-08-21 Sensorgelenk und Verfahren zum Betreiben eines Sensors

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200810038599 DE102008038599B4 (de) 2008-08-21 2008-08-21 Sensorgelenk und Verfahren zum Betreiben eines Sensors

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102008038599A1 true DE102008038599A1 (de) 2010-03-04
DE102008038599B4 DE102008038599B4 (de) 2010-12-02

Family

ID=41605629

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE200810038599 Active DE102008038599B4 (de) 2008-08-21 2008-08-21 Sensorgelenk und Verfahren zum Betreiben eines Sensors

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102008038599B4 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014201438A1 (de) 2014-01-27 2015-07-30 Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Halterung einer Erfassungseinrichtung zur Erfassung von Eigenschaften eines Messobjekts
DE102016201466B3 (de) * 2016-02-01 2017-04-27 Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh Dreheinheit für ein Koordinatenmessgerät

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3922297A1 (de) * 1989-07-07 1991-01-17 Zeiss Carl Fa Elektromagnetische haltevorrichtung
DE69205634T2 (de) * 1991-07-11 1996-04-25 Renishaw Metrology Ltd Auswechselbarer Probekopf.
DE19607680A1 (de) 1995-03-02 1996-09-05 Renishaw Plc Gelenksondenkopf
DE102005063242A1 (de) * 2005-12-20 2007-06-21 Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh Magnetkupplung, insbesondere zum Arretieren eines Drehgelenks bei einem Koordinatenmessgerät

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3922297A1 (de) * 1989-07-07 1991-01-17 Zeiss Carl Fa Elektromagnetische haltevorrichtung
DE69205634T2 (de) * 1991-07-11 1996-04-25 Renishaw Metrology Ltd Auswechselbarer Probekopf.
DE19607680A1 (de) 1995-03-02 1996-09-05 Renishaw Plc Gelenksondenkopf
DE102005063242A1 (de) * 2005-12-20 2007-06-21 Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh Magnetkupplung, insbesondere zum Arretieren eines Drehgelenks bei einem Koordinatenmessgerät

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014201438A1 (de) 2014-01-27 2015-07-30 Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Halterung einer Erfassungseinrichtung zur Erfassung von Eigenschaften eines Messobjekts
DE102014201438B4 (de) 2014-01-27 2023-01-26 Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Halterung einer Erfassungseinrichtung zur Erfassung von Eigenschaften eines Messobjekts
DE102016201466B3 (de) * 2016-02-01 2017-04-27 Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh Dreheinheit für ein Koordinatenmessgerät

Also Published As

Publication number Publication date
DE102008038599B4 (de) 2010-12-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2992378B1 (de) Scannervorrichtung
EP2394134B1 (de) Tastkopfsystem für ein koordinatenmessgerät
EP2593945B1 (de) Elektromagnetische stellvorrichtung
DE102005063242B4 (de) Magnetkupplung, insbesondere zum Arretieren eines Drehgelenks bei einem Koordinatenmessgerät
DE19651315A1 (de) Rastschaltwerk
EP3356693A1 (de) Lager, insbesondere für eine magnetschwebeanordnung
EP2803888A1 (de) Stellantrieb
DE102009048581B3 (de) Magnetisch betätigtes Drehgelenk und Verfahren zum Betreiben des Gelenks
EP0938035A2 (de) Elektromechanische Bedieneinrichtung
DE102016201466B3 (de) Dreheinheit für ein Koordinatenmessgerät
EP2716585A2 (de) Nadelgreifer mit elektrodynamischem Stellglied
DE102017114551A1 (de) Dreh-Schwenk-Mechanismus für ein Koordinatenmessgerät
DE102008038599B4 (de) Sensorgelenk und Verfahren zum Betreiben eines Sensors
DE102011016666A1 (de) Vorrichtung zum Betreiben eines Greif- oder Bewegungswerkzeugs durch einen elektrischen Stellantrieb
DE102017202182A1 (de) Reluktanz-Aktor
EP1173379B1 (de) Aktuator und fadenbremse mit einem aktuator
DE602004011794T2 (de) Motorisierter und orientierbarer Messkopf
EP3454068B1 (de) Befestigungsvorrichtung für einen nmr-probenkopf mit schnellverschluss
DE102013102276B4 (de) Verdrehschutz
DE102015208803B3 (de) Dreheinheit für ein Koordinatenmessgerät
EP2853774A1 (de) Spindelaktuator
DE102010018493B4 (de) Koordinatenmessgerät zum Bestimmen von Raumkoordinaten an einem Messobjekt sowie Tastkopf für ein solches Koordinatenmessgerät
DE202010001415U1 (de) Dreh- oder verschiebbares Bedienelement
DE102014001528A1 (de) Achsanordnung
DE102012111731B4 (de) Irisblende und optische Vorrichtung

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8364 No opposition during term of opposition
R020 Patent grant now final

Effective date: 20110302