DE102016201466B3

DE102016201466B3 - Dreheinheit für ein Koordinatenmessgerät

Info

Publication number: DE102016201466B3
Application number: DE102016201466.8A
Authority: DE
Inventors: Thomas Engel
Original assignee: Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH
Current assignee: Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH
Priority date: 2016-02-01
Filing date: 2016-02-01
Publication date: 2017-04-27
Anticipated expiration: 2036-02-02

Abstract

Dreheinheit für ein Koordinatenmessgerät zur Rotation eines Sensors (4, 5), die wenigstens ein Drehgelenk (14) mit folgenden Komponenten umfasst: – ein erstes Gehäuseteil – ein zweites Gehäuseteil – ein Drehlager (16a, 16b) das die Gehäuseteile relativ zueinander drehbeweglich lagert. – am ersten Gehäuseteil (57, 57a) ist ein erster Ring (37) mit ersten Rastelementen (45) am Innenumfang und ein zweiter Ring (38) mit zweiten Rastelementen (46) am Außenumfang vorgesehen – am zweiten Gehäuseteil (56) ist eine Kinematik (50) mit zumindest einem ersten Gegenrastelement (45; 67) und gegebenenfalls zumindest einem zweiten Gegenrastelement (46) vorgesehen, die das erste Gegenrastelement in eine Einrastposition mit einem ersten Rastelement bringen kann, oder das erste und/oder das zweite Gegenrastelement in eine Einrastposition mit einem zweiten Rastelement bringen kann – das erste Gegenrastelement ist relativ zu einem ggf. vorhandenen zweiten Gegenrastelement und/oder die ersten Rastelemente sind relativ zu den zweiten Rastelementen bezogen auf den Drehwinkel (α) des Drehgelenkes jeweils so versetzt zueinander angeordnet, so dass sich durch die Einrastpositionen des ersten Gegenrastelementes mit einem ersten Rastelement die Gehäuseteile in einer Vielzahl von ersten Drehstellungen (α1) rasten lassen, und sich durch die Einrastpositionen des ersten Gegenrastelementes und/oder des zweiten Gegenrastelementes mit einem zweiten Rastelement die beiden Gehäuseteile in einer Vielzahl von zweiten Drehstellungen (α2) rasten lassen und dass jede der ersten Drehstellungen (α1) sich von jeder der zweiten Drehstellungen (α2) unterscheidet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Dreheinheit für ein Koordinatenmessgerät mit wenigstens einem Drehgelenk, um hierdurch einen Sensor um eine Drehachse rotieren zu können, wobei dieses Drehgelenk folgendes umfasst:

– ein erstes Gehäuseteil, an dem ringförmig eine Vielzahl von Rastelementen angeordnet sind
– ein zweites Gehäuseteil, an dem wenigstens ein Gegenrastelement vorgesehen ist, das mit den Rastelementen zusammenwirkt
– ein Drehlager, über das das zweite Gehäuseteil und das erste Gehäuseteil relativ zueinander drehbeweglich gelagert sind.

Eine solche Dreheinheit ist aus dem Stand der Technik bereits hinlänglich bekannt. Beispielsweise zeigt die Druckschrift EP 0 523 906 A1 eine solche Dreheinheit für ein Koordinatenmessgerät mit einem Drehgelenk, um hierdurch einen Sensor um eine Drehachse rotieren zu können. Diese Dreheinheit umfasst hierbei ein erstes Gehäuseteil an dessen Stirnfläche ringförmig mit gleichmäßigem radialen Abstand zur Drehachse zylindrische Elemente als Rastelemente angeordnet sind. Außerdem weist die Dreheinheit ein zweites Gehäuseteil auf, an dem ein Sensor befestigt ist, wobei dieses zweite Gehäuseteil an einer Welle befestigt ist, die über ein Gleitlager rotierbar im ersten Gehäuseteil gelagert ist und die durch einen nicht näher beschriebenen Antrieb sowohl rotiert werden kann, wie auch in axialer Richtung verstellt werden kann. An der der Stirnseite des ersten Gehäuseteils gegenüberliegenden Seite des zweiten Gehäuseteils sind hierbei ebenfalls ringförmig im konstanten radialen Abstand Kugeln als Gegenrastelemente befestigt. Um nunmehr das zweite Gehäuseteil in unterschiedliche Drehstellungen zu bringen wird die besagte Welle durch den Antrieb in axialer Richtung bewegt, so dass die Gegenrastelemente am zweiten Bauteil aus den Rastelementen des ersten Gehäuseteils ausgerastet werden. Danach wird die Welle vom Antrieb um einen bestimmten Winkelbetrag rotiert und in der neuen Drehstellung wieder in der umgekehrten axialen Richtung bewegt, bis die Kugeln (Gegenrastelemente) in die entsprechenden Rastelemente (Zylinder) eingerastet sind.
Neben der Druckschrift EP 0 523 906 A1 gibt es eine Reihe weiterer Druckschriften, die ebenfalls Dreheinheiten für ein Koordinatenmessgerät der eingangs genannten Art beschreiben und die der Dreheinheit der EP 0 523 906 A1 sehr ähnlich sind. Die in diesen Druckschriften beschriebenen Dreheinheiten unterscheiden sich von der Dreheinheit der EP 0 523 906 A1 im Wesentlichen nur durch die Art der verwendeten Rast- und Gegenrastelemente und durch die Art des Antriebes, durch den die axiale Bewegung der Welle und die Rotation der Welle erzeugt wird.
Die Druckschrift DE 10 2010 006 505 A1 beispielsweise zeigt eine solche analog zur Druckschrift EP 0 523 906 A1 funktionierende Dreheinheit, wobei hierin sowohl als Rastelemente, wie auch als Gegenrastelemente Kugeln verwendet werden. Die Rotation eines Drehgelenkes dieser Dreheinheit erfolgt durch ein mit der Welle des Drehgelenkes verbundenes Reibrad, das bei einer vorzunehmenden Veränderung der Drehstellung des Drehgelenkes von der Bewegungsmechanik des Koordinatenmessgerätes an eine Antriebsstange gefahren wird und entlang der Antriebsstange bewegt wird. Die axiale Bewegung der Welle, um die Rast- und Gegenrastelemente von der gerasteten Position in die ausgerastete Position zu bringen, wird hierbei beim Anpressen des Reibrades an die Antriebsstange erreicht. Die axiale Rückbewegung in die gerastete Position wird durch eine vorgespannte Feder erreicht, die die Welle wieder axial zurückbewegt, sobald das Reibrad von der Antriebsstange entfernt wurde. Laut der Druckschrift können anstelle von Kugeln als Rast- und Gegenrastelementen (in der Druckschrift als Kugel-Kugel-Verzahnung bezeichnet) auch eine Hirth-Verzahnung oder eine Kugel-Rollen-Verzahnung verwendet werden.
Die Druckschriften DE 10 2008 038 599 A1 und DE 10 2009 048 581 B3 zeigen ebenfalls Dreheinheiten oben genannter Art, die vollkommen analog zur Druckschrift EP 0 523 906 A1 funktionieren. Als Rastelemente und auch als Gegenrastelemente werden hierbei die Zähne von jeweils einem Zahnkranz verwendet. Die axiale Bewegung der Welle des Drehgelenkes, um die Rast- und Gegenrastelemente zwischen der gerasteten und der ausgerasteten Position relativ zueinander zu bewegen, erfolgt hierbei durch einen Elektromagneten nebst ferromagnetischem Flussführungsteil einerseits und hiermit zusammenwirkenden Permanentmagneten andererseits. Die Rotationsbewegung des Drehgelenkes hingegen erfolgt über einen Motor. Der Motor ist nur dann mit der zu rotierenden Welle des Drehgelenkes gekoppelt, wenn die Rast- und Gegenrastelemente sich in der ausgerasteten Position befinden. Zur Kopplung zwischen Motor und Welle sind hierbei Kugelpaare vorgesehen, die mit zylindrischen Elementen zusammenwirken.
Die Druckschrift US 2001/0025427 A1 zeigt auch eine Dreheinheit oben genannter Art, die vollkommen analog zur Druckschrift EP 0 523 906 A1 funktioniert. Hierin werden sowohl als Rast-, wie auch als Gegenrastelemente die Zähne von jeweils einem Zahnkranz verwendet. Die axiale Bewegung der Welle des betreffenden Drehgelenkes, um die Rast- und Gegenrastelemente zwischen der gerasteten und der ausgerasteten Position relativ zueinander zu bewegen, erfolgt hierbei über einen pneumatischen Zylinder. Für die Rotation der Welle des Drehgelenkes ist ein Elektromotor vorgesehen.
Die Druckschrift US 2004/0154177 A1 zeigt wiederum eine rein manuell betätigbare Dreheinheit oben genannter Art, die vollkommen analog zur Druckschrift EP 0 523 906 A1 funktioniert. Hierin werden als Rastelemente Kugeln verwendet und als Gegenrastelemente drei Zylinder verwendet. Die axiale Bewegung der Welle eines Drehgelenkes der Dreheinheit, um die Gegenrastelemente in die ausgerastete Position zu bewegen, erfolgt hierbei über manuell betätigbare Betätigungsknöpfe, die über ein mechanisches Getriebe die axiale Bewegung erzeugen. Die Rückbewegung erfolgt über eine vorgespannte Feder, die nach dem Loslassen der Betätigungsknöpfe die Rückbewegung erzeugt. Die Rotation der Welle des Drehgelenkes wird manuell vom Bediener vorgenommen.
Auch die Druckschrift US 2006/0283034 A1 zeigt in einer Ausführungsform eine Dreheinheit oben genannter Art, die vollkommen analog zur Druckschrift EP 0 523 906 A1 funktioniert. Hierin werden als Rastelemente Kugeln verwendet und als Gegenrastelemente drei Paare von Zylindern verwendet. Die Rotation der Welle eines Drehgelenkes der Dreheinheit wird wie folgt erzeugt. Zunächst wird die Welle desjenigen Drehgelenkes, an dem der Sensor befestigt ist (äußerste Drehgelenkwelle), von der Bewegungsmechanik des Koordinatenmessgerätes an einen ortsfest auf dem Messtisch des Koordinatenmessgerätes befestigten Halter angekoppelt. Danach wird die Dreheinheit von der Bewegungsmechanik des Koordinatenmessgerätes auf kreisförmigen Bahnen um den Halter herum bewegt, um hierdurch ein Drehmoment für zumindest eines der Drehgelenke der Dreheinheit zu erzeugen, das eine Rotation des betreffenden Drehgelenkes verursacht. Damit diese kreisförmigen Bewegungen um den Halter ausgeführt werden können, erfolgt die Ankopplung der äußersten Drehgelenkwelle am Halter so, dass Rotationen zwischen Halter und äußerster Drehgelenkwelle möglich sind. In einer Ausführungsform beispielsweise ist zur Kopplung am Halter eine Kugel befestigt, die von einer an der äußersten Drehgelenkwelle befestigten Kugelpfanne aufgenommen wird. Hinsichtlich der axialen Bewegung, um die Gegenrastelemente in die ausgerastete Position zu bewegen, gibt es hierbei zwei Ausführungsvarianten. In einer ersten Ausführungsvariante ist gar kein separater Antrieb für eine axiale Bewegung vorgesehen. Hierbei werden die Gegenrastelemente durch eine vorgespannte Feder auf die Rastelemente gedrückt. Wenn das Drehmoment zum Verdrehen eines Drehgelenkes der Dreheinheit überschritten wird, wird die Anpresskraft der Feder überwunden und das Drehgelenk wandert in die nächste durch Rast- und Gegenrastelemente vorgesehene Drehstellung.
In einer weiteren Variante ist zusätzlich zur Feder ein Tauchspulenantrieb vorgesehen, über den die axiale Bewegung der Welle und damit der Gegenrastelemente in die ausgerastete Position vorgenommen wird. Die Rückbewegung erfolgt über die besagte vorgespannte Feder, die nach dem Abschalten des Tauchspulenantriebs die Rückbewegung erzeugt.
Derartige Dreheinheiten sind aus dem Stand der Technik bekannt, wobei die betreffenden Drehgelenke häufig als rastende Drehgelenke bezeichnet werden. Der besondere Vorteil derartiger rastender Drehgelenke ist hierbei darin zu sehen, dass durch den Eingriff der Gegenrastelemente in die Rastelemente in den vordefinierten Drehstellungen reproduzierbar die Lage des zweiten Gehäuseteils relativ zum ersten Gehäuseteil bestimmt ist. Für eine Fehlerkorrektur der Dreheinheit wird die Dreheinheit für jede der möglichen Winkelstellungen einmal kalibriert, wobei die hierbei für jede Winkelstellung bestimmten Kalibrierdaten gespeichert und fortan zur Korrektur der jeweiligen Winkelstellung verwendet werden. Nachteilig an derartigen rastenden Drehgelenken ist allerdings, dass die jeweils erzielbaren Drehwinkel durch die Rastelemente und die Gegenrastelemente fest vorgegeben sind und der Wechsel von einer Drehwinkelstellung zur nächsten Drehwinkelstellung aus mechanischen Gründen mehrere Grad beträgt.
Es wurde daher in der Vergangenheit bereits der Versuch unternommen eine feinere Unterteilung der Winkelstellungen zu ermöglichen. Beispielsweise zeigt die Druckschrift GB 2 335 274 A ein Drehgelenk, mit dem feinere Drehwinkelstellungen möglich sind. Der Aufbau dieses Drehgelenkes ist hierbei relativ ähnlich zum Aufbau des Drehgelenkes gemäß EP 0 523 906 A1 , wobei auch hierin ein zweites Gehäuseteil an einer Welle befestigt ist, welche drehbeweglich am ersten Gehäuseteil gelagert ist. Die Welle ist auch durch einen Antrieb sowohl um ihre Drehachse rotierbar, wie auch in Längsrichtung verstellbar. Außerdem sind auch hier an der Stirnseite des ersten Gehäuseteils eine Vielzahl von Rastelementen angeordnet und auf einer dieser Fläche gegenüberliegenden Fläche des zweiten Gehäuseteils entsprechende Gegenrastelemente angeordnet. Im Unterschied zur EP 0 523 906 A1 befindet sich zwischen dem ersten Gehäuseteil und dem zweiten Gehäuseteil noch ein drittes Gehäuseteil, das ebenfalls über eine Welle drehbeweglich am ersten Gehäuseteil gelagert ist und über einen Antrieb sowohl in axialer Richtung, wie auch hinsichtlich einer Rotation bewegt werden kann. Dieses dritte Gehäuseteil weist an seiner dem ersten Gehäuseteil zugewandten Seite Gegenrastelemente auf, die mit den Rastelementen am ersten Gehäuseteil zusammen wirken und an der dem zweiten Gehäuseteil zugewandten Seite Rastelemente auf, die mit den Gegenrastelementen am zweiten Gehäuseteil zusammen wirken. Damit können also die Gegenrastelemente am dritten Gehäuseteil mit den Rastelementen am ersten Gehäuseteil in eine Vielzahl von unterschiedlichen Drehstellungen bewegt werden, wie auch die Gegenrastelemente am zweiten Gehäuseteil mit den Rastelementen am dritten Gehäuseteil in eine Vielzahl von Drehstellungen gerastet werden.
Die Rast- und Gegenrastelemente zwischen dem ersten und dritten Gehäuseteil, wie auch die Rast- und Gegenrastelemente zwischen dem dritten und dem zweiten Gehäuseteil, sind hierbei so versetzt angeordnet, dass hierdurch eine feinere Teilung erzielt werden kann, als dies alleine mit den Rast- und Gegenrastelementen zwischen dem ersten und dem dritten Gehäuseteil, wie auch alleine mit den Rast- und Gegenrastelementen zwischen dem dritten und dem zweiten Gehäuseteil möglich wäre.
Das betreffende Drehgelenk erfüllt seinen Zweck, feinere Drehwinkel zu erzielen. Allerdings ist das betreffende Drehgelenk bedingt durch das dritte Gehäuseteil relativ aufwendig. Zum einen müssen an dem dritten Gehäuseteil zusätzlich eine Vielzahl von Rastelementen und Gegenrastelementen befestigt werden. Des Weiteren muss für das dritte Gehäuseteil ein zusätzlicher, relativ aufwendiger Antrieb vorgesehen werden, mit dem das dritte Gehäuseteil zum einen in axialer Richtung seiner Welle bewegt werden kann und andererseits um seine Drehachse rotiert werden kann. Des Weiteren ist auch die drehbewegliche Lagerung des dritten Gehäuseteils relativ zum ersten Gehäuseteil und relativ zum zweiten Gehäuseteil durch entsprechende Drehlager einigermaßen aufwendig. Außerdem wird durch diese zusätzlichen Bauteile die Dreheinheit schwerer, was sich auf die Dynamik des Koordinatenmessgerätes auswirkt.
Eine zunehmende Anzahl von Trennstellen oder im Messkreis aneinander gekoppelter Komponenten reduziert die maximal erreichbare Steifigkeit der Dreheinheit. Dadurch wird die Genauigkeit der Dreheinheit reduziert, was wiederum nur bedingt rechnerisch korrigierbar ist.
Die nachveröffentlichte Druckschrift DE 10 2015 208 803 B3 zeigt eine Dreheinheit der eingangs genannten Art, bei der die Anzahl der Drehstellungen unter Vermeidung oben genannter Nachteile erhöht werden kann. Eines der Drehgelenke der Dreheinheit umfasst hierbei ebenfalls ein erstes Gehäuseteil, an dem ringförmig eine Vielzahl von Rastelementen (Zähne eines Zahnkranzes) angeordnet sind und ein relativ zum ersten Gehäuseteil verdrehbares zweites Gehäuseteil mit Gegenrastelementen (Zähne), die mit den Rastelementen zusammenwirken. Anders als in den vorgenannten Druckschriften wird in dieser Druckschrift nicht die Welle des Drehgelenkes in axialer Richtung bewegt, um die Gegenrastelemente von einer gerasteten Position in eine ausgerastete Position und zurück zu bringen. Vielmehr sind stattdessen am zweiten Gehäuseteil zwei oder mehr Kinematiken vorgesehen, die zumindest ein hieran befestigtes Gegenrastelement zwischen einer ausgerasteten Position und einer gerasteten Position hin und her bewegen können. Zumindest zwei der Kinematiken sind mit dem jeweiligen Gegenrastelement bezogen auf den Drehwinkel des Drehgelenkes jeweils so versetzt zueinander angeordnet, so dass sich mit einem ersten Gegenrastelement der ersten Kinematik die beiden Gehäuseteile in einer Vielzahl von ersten Drehstellungen rasten lassen, und mit einem zweiten Gegenrastelement der zweiten Kinematik die beiden Gehäuseteile in einer Vielzahl von zweiten Drehstellungen rasten lassen, wobei sich jede der ersten Drehstellungen von jeder der zweiten Drehstellungen unterscheidet.
Die Druckschrift US 4,859,817 A zeigt einen taktilen schaltenden Sensor. Hierbei ist ein bewegliches Teil mit einem Taster vorgesehen, das relativ zu einem unbeweglichen Sensorgehäuse bewegt werden kann ist. Dazu ist eine Feder vorgesehen, die das bewegliche Teil mit vier hieran angebrachten Kugeln an insgesamt sechs Kontaktpunkten auf sechs entsprechend geneigte ebene Flächen aufpresst, die am unbeweglichen Sensorgehäuse befestigt sind. Zwei der Kugeln liegen jeweils mit zwei Kontaktpunkten auf zwei ebenen Flächen auf, die im Profil eine V-Form bilden. Die anderen beiden Kugeln liegen mit jeweils einem Kontaktpunkt auf einer gegen die horizontale geneigten ebenen Fläche auf. Hierdurch nehmen die hierauf aufliegenden vier Kugeln eine eindeutige Lage ein. Bei einer Antastung mit dem Taster werden eine oder mehrere der Kugeln des beweglichen Teils von zumindest einer der sechs Flächen entfernt. Die Kugeln und Flächen sind hierbei Bestandteil eines elektrischen Stromkreises, wobei durch das Entfernen wenigstens einer Kugel von einer Fläche der Stromkreis unterbrochen wird, wodurch eine Antastung festgestellt wird.
Die Druckschrift US 5,341,702 A zeigt unter anderem einen rastenden Drehtisch, der ein Bestandteil eines Systems zum Kalibrieren eines kontinuierlich verdrehbaren Drehtisches ist. Das Drehgelenk dieses rastenden Drehtisches ist hierbei wieder sehr ähnlich aufgebaut, wie dies im Zusammenhang mit dem Drehgelenk der Dreheinheit aus der Druckschrift EP 0 523 906 A1 oben detailliert dargestellt wurde. Zum Rasten seiner Drehstellungen weist dieser Drehtisch als Rastelemente und als Gegenrastelemente jeweils Zähne auf, die in Form von ringförmigen Hirth-Verzahnungen vorgesehen sind. Die axiale Bewegung der drehbeweglichen Welle des Drehgelenkes, um hierdurch die Gegenrastelemente zwischen der gerasteten und der ausgerasteten Position zu bewegen, erfolgt hierbei durch einen Motor, der die Welle anhebt oder absenkt. Die Rotationsbewegung der Welle des Drehgelenkes hingegen erfolgt über einen weiteren Motor.
Das Dokument US 3,846,912 A zeigt einen Mechanismus, mit dem Drehstellungen (beispielsweise bei Dreh-Schwenkgelenken) in sehr feinen Schritten von beispielsweise Winkelsekunden gerastet werden können. Hierzu werden in einem Ausführungsbeispiel vier Ringe vorgesehen, die über Zähne von Zahnkränzen als Rastelemente und Gegenrastelemente in einer Vielzahl von Winkelstellungen gerastet werden können. Die Rastelemente eines ersten Ringes und die zugeordneten Gegenrastelemente eines zweiten Ringes sind hierbei so vorgesehen, dass die Ringe in Winkelschritten von 1 Grad gerastet werden können. Die Rastelemente auf der gegenüberliegenden Seite des zweiten Ringes und die zugeordneten Gegenrastelemente eines dritten Ringes können in Winkelschritten von 1 Grad und 1 Winkelminute gerastet werden. Die Rastelemente auf der gegenüberliegenden Seite des dritten Ringes und die zugeordneten Gegenrastelemente eines vierten Ringes können in Winkelschritten von 1 Grad, 1 Winkelminute und 1 Winkelsekunde gerastet werden. Da eine Unterteilung von 360 Grad in Schritten von 1 Grad und 1 Winkelminute oder in Schritten von 1 Grad, 1 Winkelminute und 1 Winkelsekunde nicht möglich ist, sind die Rast- und Gegenrastelemente zwischen zweitem und drittem Ring und zwischen drittem und viertem Ring nicht als vollständige Zahnkränze realisiert. Durch entsprechende Veränderung der Winkelschritte zwischen erstem und zweitem Ring, zwischen zweitem und drittem Ring und zwischen drittem und viertem Ring können zwischen erstem und viertem Ring beliebige Winkelstellungen in Schritten von 1 Winkelsekunde realisiert werden.
Ein weiterer Ansatz zur Rastung eines ersten Gehäuseteils und eines demgegenüber drehbeweglich gelagerten zweiten Gehäuseteils ist in der Druckschrift DE 10 2005 063 242 A1 beschrieben. Hierin ist an einem ersten Gehäuseteil ein permanentmagnetischer Ring über eine Membran konzentrisch zur Drehachse des zweiten Gehäuseteils befestigt. Außerdem ist auf dem ersten Gehäuseteil des Weiteren versetzt in axialer Richtung ein Ring mit einem Elektromagneten vorgesehen. Durch den Elektromagneten kann der Permanentmagnet in axialer Richtung abgestoßen werden oder in axialer Richtung angezogen werden. Zum festklemmen des zweiten Gehäuseteils, das drehbeweglich gegenüber dem ersten Gehäuseteil gelagert ist, wird der Elektromagnet so bestromt, dass der Permanentmagnet in axialer Richtung abgestoßen wird und hierdurch an einem Ring aus ferromagnetischem Material anhaftet, der am zweiten Gehäuseteil befestigt ist. Durch die Anziehungskraft zwischen dem am ersten Gehäuseteil befestigten Permanentmagneten und dem am zweiten Gehäuseteil befestigten ferromagnetischen Teil entsteht eine reibschlüssige Verbindung, so dass hierdurch das zweite Gehäuseteil in der betreffenden Lage geklemmt ist. Um das zweite Gehäuseteil wieder frei zu geben, wird der Permanentmagnet sodann so bestromt, dass der Ring mit dem Permanentmagneten vom Elektromagneten angezogen wird und hierdurch nicht mehr am feromagnetischen Ring am zweiten Gehäuseteil anliegt, sondern wieder am elektromagnetischen Ring am ersten Gehäuseteil. Diese Kupplung ist zwar geeignet, um die beiden Gehäuseteile in beliebigen Drehstellungen zu klemmen. Allerdings ist hierdurch eine Klemmung in reproduzierbaren Winkelstellungen nicht möglich. Sofern eine hochgenaue Messung erforderlich ist, muss nach dem Wechsel der Winkelstellung für die neue Winkelstellung erneut eine Kalibrierung vorgenommen werden.
Ausgehend von dem eingangs beschriebenen Stand der Technik liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, eine Dreheinheit der eingangs genannten Art vorzustellen, bei der auf möglichst einfache Weise die Anzahl an möglichen Winkelstellungen, in denen das Drehgelenk reproduzierbar gerastet werden kann, erhöht wird.
Die Aufgabe wird durch eine Dreheinheit gemäß sämtlichen Merkmalen des unabhängigen Anspruches 1 gelöst.
Die Besonderheit der erfindungsgemäßen Lösung ist hierbei darin zu sehen,

– dass am ersten Gehäuseteil ein erster Ring mit ersten Rastelementen am Innenumfang vorgesehen ist und ein zweiter Ring mit zweiten Rastelementen am Außenumfang vorgesehen ist,
– dass am zweiten Gehäuseteil zumindest eine Kinematik mit wenigstens einem ersten Gegenrastelement vorgesehen ist, das zumindest mit den ersten Rastelementen zusammenwirkt und gegebenenfalls wenigstens ein zweites Gegenrastelement vorgesehen ist, das nur mit den zweiten Rastelementen zusammenwirkt, wobei diese Kinematik eingerichtet ist dieses erste Gegenrastelement und das gegebenenfalls vorhandene zweite Gegenrastelement so zwischen den beiden Ringen hin und her zu bewegen, dass entweder das erste Gegenrastelement in eine Einrastposition mit zumindest einem ersten Rastelement des ersten Ringes gebracht ist, oder das erste Gegenrastelement und/oder das gegebenenfalls vorhandene zweite Gegenrastelement in eine Einrastposition mit zumindest einem zweiten Rastelement des zweiten Ringes gebracht ist oder das erste Gegenrastelement und das gegebenenfalls vorhandene zweite Gegenrastelement in eine Ausrastposition gebracht ist/sind
– dass das erste Gegenrastelement relativ zu dem gegebenenfalls vorhandenen zweiten Gegenrastelement und/oder die ersten Rastelemente relativ zu den zweiten Rastelementen bezogen auf den Drehwinkel des Drehgelenkes jeweils so versetzt zueinander angeordnet sind, so dass sich durch die Einrastposition des ersten Gegenrastelementes mit zumindest einem ersten Rastelement des ersten Ringes die beiden Gehäuseteile in einer Vielzahl von ersten Drehstellungen rasten lassen, und sich durch die Einrastpositionen des ersten Gegenrastelementes und/oder des gegebenenfalls vorhandenen zweiten Gegenrastelementes mit zumindest einem zweiten Rastelement des zweiten Ringes die beiden Gehäuseteile in einer Vielzahl von zweiten Drehstellungen rasten lassen und dass jede der ersten Drehstellungen sich von jeder der zweiten Drehstellungen unterscheidet.

Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass der Begriff „wenigstens ein erstes Gegenrastelement” in dem Sinne zu verstehen ist, dass auch mehrere erste Gegenrastelemente, wie beispielsweise mehrere Zähne, mehrere Zylinder oder mehrere Kugeln gemeint sein können. Entscheidend für dieses erste Gegenrastelement oder diese ersten Gegenrastelemente ist hierbei, dass diese Gegenrastelemente zumindest mit den ersten Rastelementen des ersten Ringes zusammenwirken.
Der Begriff „gegebenenfalls wenigstens ein zweites Gegenrastelement” soll bedeuten, dass ein solches zweites Gegenrastelement nicht zwingend vorgesehen sein muss. Tatsächlich gibt es Ausführungsformen, bei denen das erste Gegenrastelement (oder mehrere erste Gegenrastelemente) auch mit den zweiten Rastelementen des zweiten Ringes zusammenwirken kann, sodass ein zweites Gegenrastelement überhaupt nicht erforderlich ist. Sofern ein solches zweites Gegenrastelement allerdings vorgesehen ist, können aber auch mehrere zweite Gegenrastelemente, wie beispielsweise mehrere Zähne, mehrere Zylinder oder mehrere Kugeln gemeint sein. Entscheidend für ein zweites Gegenrastelement (oder für mehrere zweite Gegenrastelemente) ist hierbei, dass dieses nur mit den zweiten Rastelementen des zweiten Ringes zusammenwirkt.
Genauso bedeutet der Ausdruck dass ein „Gegenrastelement in eine Einrastposition mit zumindest einem ... Rastelement” gebracht ist, dass natürlich auch hier die Bezeichnung „zumindest einem ... Rastelement” bedeutet, dass wenigstens ein Rastelement gemeint ist. Dies kann beispielsweise realisiert werden, wenn als Gegenrastelemente zwei nebeneinanderliegende Zylinder verwendet werden, die mit einer der Kugeln als Rastelement zusammenwirken. Genauso können als Gegenrastelemente zwei nebeneinanderliegende Kugeln verwendet werden, die mit einem der Zylinder als Rastelement zusammenwirken.
Neben der eben beschriebenen Kinematik, die im weiteren als „erste Kinematik” bezeichnet wird, kann am zweiten Gehäuseteil zumindest eine weitere Kinematik mit wenigstens einem ersten Gegenrastelement und gegebenenfalls wenigstens einem zweiten Gegenrastelement vorgesehen sein, die genauso arbeitet, wie die erste Kinematik. Es können neben der besagten ersten Kinematik aber auch mehrere weitere Kinematiken mit jeweils wenigstens einem ersten Gegenrastelement und gegebenenfalls wenigstens einem zweiten Gegenrastelement vorgesehen sein, die genauso arbeiten, wie die erste Kinematik.
Zumindest eine weitere Kinematik kann relativ zur ersten Kinematik so versetzt angeordnet sein, dass alle ersten Drehstellungen und auch alle zweiten Drehstellungen, die sich mit der ersten Kinematik rasten lassen sich von allen ersten Drehstellungen und allen zweiten Drehstellungen unterscheiden, die sich mit dieser weiteren Kinematik rasten lassen. Durch diese Maßnahme wird erneut die Anzahl der möglichen zu rastenden Drehstellungen verdoppelt. Natürlich lässt sich das Prinzip durch weitere Kinematiken fortsetzten, sodass gegenüber einer Dreheinheit mit nur einer Kinematik die Drehstellungen auch verdreifacht, vervierfacht etc. werden können.
Des Weiteren kann zumindest eine weitere Kinematik oder auch mehrere weitere Kinematiken relativ zur ersten Kinematik so versetzt angeordnet sein, dass alle ersten Drehstellungen und auch alle zweiten Drehstellungen, die sich mit der ersten Kinematik rasten lassen allen ersten Drehstellungen und allen zweiten Drehstellungen entsprechen, die sich mit dieser einen weiteren Kinematik oder diesen mehreren weiteren Kinematiken rasten lassen. Hierdurch kann erreicht werden, dass die jeweils gerastete Drehstellung durch zwei oder mehr Kinematiken gerastet wird. Hierdurch kann beispielsweise erreicht werden, dass die Rastung an mehreren Stellen erfolgt, was eine bessere Verteilung der durch die Kinematiken in das andere Gehäuseteil eingeleiteten Kräfte ermöglicht. Natürlich lässt sich auch dieses Prinzip anwenden, soweit nach dem vorhergehenden Absatz zusätzliche Kinematiken eingesetzt werden, um gegenüber der Lösung mit nur einer einzigen Kinematik die Anzahl der Drehstellungen erneut zu verdoppeln, verdreifachen, vervierfachen etc..
Die erfindungsgemäße Dreheinheit weist insbesondere gegenüber der Lösung der Druckschrift GB 2 335 274 A , mit der bereits ebenfalls eine sehr feine Winkelunterteilung der reproduzierbar einrastenden Winkelstellung möglich ist, erhebliche Vorteile auf. So kann bei der erfindungsgemäßen Lösung auf das dritte Gehäuseteil und alle im Zusammenhang hiermit stehenden Bauteile vollständig verzichtet werden. Neben dem dritten Gehäuseteil selber entfällt dann also auch die Lagerung, durch die das dritte Gehäuseteil sowohl gegenüber dem ersten Gehäuseteil, wie auch gegenüber dem zweiten Gehäuseteil sowohl in axialer Richtung, wie auch hinsichtlich Rotation beweglich gelagert ist. Ferner entfällt der für die jeweiligen Bewegungen erforderliche Antrieb. Außerdem reduziert sich das Gewicht der Dreheinheit, was sich positiv auf die Dynamik des Koordinatenmessgerätes auswirkt.
Vorzugsweise ist der größte Außendurchmesser des zweiten Rings geringer ist als der geringste Innendurchmesser des ersten Ringes. Der zweite Ring befindet sich außerdem vorteilhaft innerhalb des ersten Ringes. Obwohl es sich hierbei um vorteilhafte Ausgestaltungen der Ringe handelt, gibt es aber auch mögliche Ausführungsformen, bei denen dies nicht so ist.
Gleichfalls kann der Innenumfang des ersten Ringes mit den ersten Rastelementen und/oder der Außenumfang des zweiten Ringes mit den zweiten Rastelementen auch gegenüber der Symmetrieachse des jeweiligen Ringes geneigt sein. Der Neigungwinkel β kann 0 < β < 90° zur Symmetrieachse des jeweiligen Ringes betragen.
Hinsichtlich der Dreheinheit, in der das erfindungsgemäße Drehgelenk angeordnet ist, kann es sich hierbei um eine Vielzahl von unterschiedlichen Varianten handeln. Es kann sich hierbei um eine Dreheinheit handeln, die genau ein Drehgelenk aufweist, über das der Sensor um eine Drehachse rotiert werden kann. Es kann sich genauso aber auch um eine sogenannte Dreh-Schwenkeinheit handeln, die zwei Drehgelenke aufweist, deren Drehachsen senkrecht aufeinander stehen. Die Dreheinheit kann aber auch drei Drehgelenke aufweisen, beispielsweise wenn entsprechende Sensoren, wie beispielsweise Linien-Triangulationssensoren zum Einsatz kommen.
Die Dreheinheit wird hierbei mit ihrem einen Ende üblicherweise an dem Ende eines Messarms des Koordinatenmessgerätes montiert. Der Messarm ist hierbei üblicherweise Bestandteil einer Mechanik, über die der Sensor relativ zu einem zu vermessenden Werkstück in den drei Koordinatenrichtungen bewegt werden kann. Am anderen Ende der Dreheinheit ist hierbei der Sensor befestigt, wobei die Befestigung üblicherweise über eine Wechselschnittstelle erfolgt, die eine automatische Befestigung des Sensors an der Dreheinheit ermöglicht.
Hinsichtlich des ersten Geäuseteils und des zweiten Gehäuseteils ist auszuführen, dass es sich hierbei um zwei an und für sich beliebig geformte Bauelemente des Drehgelenkes handelt, die relativ zueinander drehbeweglich gelagert sind. Ob sich das erste Gehäuseteil relativ zum zweiten Gehäuseteil dreht, oder das zweite Gehäuseteil relativ zum ersten Gehäuseteil dreht, ist vollkommen unerheblich.
Als Rastelemente und als Gegenrastelement/Gegenrastelemente können hierbei völlig unterschiedliche Elemente verwendet werden, die aus dem Stand der Technik bereits hinreichend bekannt sind. Beispielsweise kann es sich bei einem Rastelement um eine Kugel handeln und bei einem Gegenrastelement um einen Zylinder handeln. Dabei kann ein Gegenrastelement (ein Zylinder) jeweils mit zwei nebeneinanderliegenden Rastelementen (also zwei nebeneinander liegende Kugeln) zusammenwirken. Es können aber auch zwei nebeneinanderliegende Gegenrastelemente (zwei nebeneinanderliegende Zylinder) jeweils mit einem Rastelement (einer Kugel) zusammenwirken. Umgekehrt kann natürlich auch vollkommen analog ein Zylinder als Rastelement dienen und eine Kugel als Gegenrastelement dienen. Genauso kann es sich bei einem Rastelement um einen Zahn handeln während das Gegenrastelement ebenfalls ein Zahn ist. Das Gegenrastelement (ein Zahn) rastet in diesem Falle zwischen zwei Gegenrastelementen (zwei nebeneinanderliegende Zähne) ein. Die Rastelemente und/oder die Gegenrastelemente können hierbei insbesondere die Zähne einer Verzahnung sein. Natürlich können anstelle eines einzelnen Gegenrastelementes (ein einzelner Zahn) auch mehrerer nebeneinanderliegende Gegenrastelemente (mehrere nebeneinanderliegende Zähne) verwendet werden.
Auch die besagte Kinematik mit dem zumindest einen ersten Gegenrastelement, die am zweiten Gehäuseteil angeordnet ist und die eingerichtet ist das erste Gegenrastelement und das gegebenenfalls vorhandene zweite Gegenrastelement so zwischen den beiden Ringen hin und her zu bewegen, dass entweder das erste Gegenrastelement in eine Einrastposition mit zumindest einem Rastelement des ersten Ringes gebracht ist, oder das erste Gegenrastelement und/oder das gegebenenfalls vorhandene zweite Gegenrastelement in eine Einrastposition mit zumindest einem Rastelement des zweiten Ringes gebracht ist oder das erste Gegenrastelement und das gegebenenfalls vorhandene zweite Gegenrastelement in eine Ausrastposition gebracht ist/sind, kann völlig unterschiedlich aussehen. So umfasst die betreffende Kinematik neben dem ersten Gegenrastelement (oder mehreren ersten Gegenrastelementen) und dem gegebenenfalls vorhandenen zweiten Gegenrastelement (oder mehreren zweiten Gegenrastelementen) in jedem Fall einen Antrieb, über den das erste Gegenrastelement (oder die mehreren ersten Gegenrastelemente) und das gegebenenfalls vorhandene zweite Gegenrastelement (oder die mehreren zweiten Gegenrastelemente) bewegt werden kann/können. Als Antrieb kann hierbei beispielsweise ein pneumatischer Antrieb, ein elektromagnetischer Antrieb (zum Beispiel Tauchspulen-Antrieb) oder ein Piezo-Antrieb vorgesehen sein. Neben dem besagten Antrieb und dem ersten Gegenrastelement (oder den mehreren ersten Gegenrastelementen) und dem gegebenenfalls vorhandenen zweiten Gegenrastelement (oder den mehreren zweiten Gegenrastelementen) kann die Kinematik außerdem zur Bewegung des ersten Gegenrastelementes (oder der mehreren ersten Gegenrastelemente) und des gegebenenfalls vorhandenen zweiten Gegenrastelementes (oder der mehreren zweiten Gegenrastelemente)eine Führung aufweisen. Als Führung könnte beispielsweise ein Federparallelogramm vorgesehen sein, mit dem eine Linearführung realisiert wird oder ein Federgelenk vorgesehen sein, das eine Rotation ermöglicht.
Als Drehlager kommen prinzipiell eine große Variationsbreite an Drehlagern in Betracht. Es können beispielsweise Gleitlager, Luftlager, Kugellager oder Walzenlager verwendet werden. Um eine besonders hohe Steifigkeit des Drehlagers und damit eine hohe Reproduzierbarkeit der jeweiligen Winkelstellung zu erreichen, können als Drehlager Schrägkugellager oder Schrägwalzenlager vorgesehen sein.
Insbesondere wenn die Dreheinheit als Dreh-Schwenkeinheit ausgebildet ist, die zumindest zwei Drehgelenke aufweist, deren Drehachsen senkrecht aufeinander stehen, können als Schrägkugellager oder als Schrägwalzenlager ausgestattete Drehlager besonders vorteilhaft eingesetzt werden. Wenn zumindest ein erstes der beiden Drehgelenke als Drehlager Schrägkugellager oder Schrägwalzenlager aufweist, so ist durch jedes der Schrägkugellager oder Schrägwalzenlager dieses Drehgelenkes auf der Drehachse des Drehgelenkes jeweils ein Einspannpunkt definiert. Vorteilhaft sollte hierbei der Einspannpunkt von einem der beiden Schrägkugellager oder Schrägwalzenlager genau auf der Drehachse des zweiten Drehgelenkes liegen. Hierdurch können die mechanischen Fehler der Dreh-Schwenkeinheit weiter minimiert werden.
Ein besonders vorteilhafter Aufbau ergibt sich, wenn das zweite Drehgelenk Kugellager oder Walzenlager, insbesondere Schrägkugellager oder Schrägwalzenlager aufweist, wobei der Abstand dieser Kugellager oder Walzenlager von einem besagten Einspannpunkt des ersten Drehgelenkes jeweils gleich groß ist.
Die besagte Dreheinheit kann hierbei prinzipiell so ausgestaltet sein, dass sowohl die Kinematik zur Bewegung des ersten Gegenrastelementes (oder der mehreren ersten Gegenrastelemente) und des gegebenenfalls vorhandenen zweiten Gegenrastelementes (oder der mehreren zweiten Gegenrastelemente), wie auch die Rotation des ersten Gehäuseteils relativ zum zweiten Gehäuseteil rein manuell durch den Bediener des Koordinatenmessgerätes angetrieben wird. Vorteilhaft wird man jedoch die Dreheinheit mit Antrieben ausrüsten, durch die das Drehgelenk automatisiert durch die Steuerung des Koordinatenmessgerätes von einer gerasteten Winkelstellung in eine andere gerastete Winkelstellung gebracht wird. Hierzu umfasst die Dreheinheit vorteilhaft dann zusätzlich:

– einen Drehantrieb, mit dem die Drehung der beiden Gehäuseteile relativ zueinander angetrieben wird
– einen Winkelgeber, der abhängig vom jeweiligen Drehwinkel zwischen dem ersten Gehäuseteil und dem zweiten Gehäuseteil die jeweilige Winkelstellung liefert.

In diesem Falle umfasst die Dreheinheit vorzugsweise noch ein Steuerungsmodul mit einem oder mehreren Mikroprozessoren, die dazu eingerichtet sind, die Kinematiken anzusteuern und/oder den Drehantrieb anzusteuern und/oder den Winkelgeber auszulesen. Das Steuerungsmodul kann hierbei beispielsweise in Form einer Karte vorgesehen sein, die beispielsweise in der Dreheinheit selber angeordnet ist und beispielsweise über einen Bus mit der Steuerung des Koordinatenmessgerätes kommunizieren kann. Alternativ kann die Karte aber auch so ausgestaltet sein, dass diese beispielsweise in einem PCI-Steckplatz der Steuerung eingesteckt werden kann und über eine Datenverbindung in Form einer leitenden und/oder optischen Verbindung mit der Dreheinheit kommuniziert.
Weitere Vorteile und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Figuren. Hierin zeigen:
1: ein Koordinatenmessgerät 19 an dem eine erfindungsgemäße Dreheinheit 8 befestigt ist, über die ein Sensor 4 um zwei senkrecht aufeinander stehende Drehachsen rotiert werden kann
2: die Dreheinheit 8 aus 1 in vergrößerter Darstellung
3: eine Prinzipdarstellung eines Drehgelenkes 14 aus der Dreheinheit 8 gemäß 2
4: eine ausschnittsweise Prinzipdarstellung eines Schnittes des Drehgelenkes 14 nach 3 entlang der Schnittlinie IV-IV
5: eine Darstellung ähnlich wie in 4 in einer gegenüber 4 geänderten Ausführungsform, wobei das erste Gegenrastelement (Zahn 45) und das zweite Gegenrastelement (Zahn 46) anders als in der Ausführungsform nach 4 versetzt zueinander angeordnet sind
6: eine Darstellung, ähnlich wie in 4, in einer gegenüber 4 geänderten Ausführungsform, wobei als Gegenrastelement nur ein einziger ein Zylinder 67 verwendet wird und als Rastelemente Kugeln 68 und 69 verwendet werden
7: eine Darstellung, ähnlich wie in 4, in einer gegenüber 4 erneut geänderten Ausführungsform, wobei gegenüber der Ausführungsform nach 4 zusätzlich eine weitere Kinematik 64 vorgesehen ist um hierüber die Anzahl der möglichen Rastungen gegenüber den Ausführungsbeispielen nach 3 bis 5 nochmals zu verdoppeln
8: eine Darstellung, ähnlich wie in 4, in einer gegenüber 4 erneut geänderten Ausführungsform, wobei gegenüber der Ausführungsform nach 4 zusätzlich eine weitere Kinematik 42 vorgesehen ist, wobei diese Kinematik 42 Rastungen in denselben Drehwinkelstellungen vornehmen kann, wie die Kinematik 50
9: eine Prinzipdarstellung einer gegenüber 3 alternativen Kinematik 51 mit einem Federparallelogramm (vier Festkörpergelenke 28a–d) als Führung
10: eine Prinzipdarstellung einer gegenüber 3 und 9 erneut veränderten Kinematik 52 mit einem Piezoaktuator 53 als Antrieb
11 und 12: Prinzipdarstellungen zur Erläuterung der Vorteile von Schrägkugellagern 16a, 16b gegenüber normalen Kugellagern 39a, 39b
13: Erläuterungsskizze zur Demonstration einer besonders vorteilhaften Anordnung von Schrägkugellagern in einer Dreheinheit, die wenigstens zwei Drehgelenke 14, 15 aufweist
1 zeigt rein beispielhaft ein Koordinatenmessgerät 19 mit einer erfindungsgemäßen Dreheinheit 8 in Form eines Dreh-Schwenkgelenkes. Das hier rein beispielhaft dargestellte Koordinatenmessgerät 19 ist hierbei in sogenannter Portalbauweise ausgeführt, wobei entlang von zwei parallelen Führungen im Bereich des Messtisches 1 ein erster Messschlitten 2 in Form eines Portals beweglich geführt ist. Zur Messung der Position des Portals ist ein Maßstab 9 mit einem entsprechenden Ablesesensor vorgesehen, der hier nicht näher dargestellt ist. Außerdem ist ein Antrieb vorgesehen, der den ersten Messschlitten 2 in der mit dem Pfeil y bezeichneten Richtung entlang der Führung verfahren kann. Entlang der den Messtisch 1 horizontal überspannenden Traverse des portalförmigen ersten Messschlittens 2, ist ein zweiter Messschlitten 20 (oft als x-Schlitten bezeichnet) beweglich geführt, wobei dieser zur Positionsmessung in der mit dem Pfeil x bezeichneten Richtung einen Maßstab 10 mit zugehörigem Ablesesensor aufweist. Über einen zweiten Antrieb kann der zweite Messschlitten 20 in der mit dem Pfeil x bezeichneten Richtung bewegt werden. An dem zweiten Messschlitten 20 wiederum ist ein dritter Messschlitten 3 (oftmals als Pinole bezeichnet) beweglich geführt, wobei die Position des Messschlittens 3 in der mit dem Pfeil z bezeichneten Richtung über einen Maßstab 11 mit zugehörigem Ablesesensor ermittelt werden kann und ebenfalls ein Antrieb vorgesehen ist, um den dritten Messschlitten 3 in der dritten Koordinatenrichtung z zu bewegen. Am unteren Ende des dritten Messschlittens 3 ist die besagte Dreheinheit 8 in Form eines Dreh-Schwenkgelenkes befestigt, über die ein hieran befestigter taktiler Sensor 4 mit seinem Taster 5 um zwei senkrecht aufeinander stehende Drehachsen rotiert werden kann, wie dies ausführlich im Zusammenhang mit 2 erläutert ist. Auf dem Messtisch 1 ist hierbei ein Werkstück 6 angeordnet, das durch Bewegung der drei Messschlitten 2, 20, 3 vom taktilen Sensor 4 abgetastet wird, wobei aus den Signalen des Sensors 4 und aus den Maßstabspositionen der Maßstäbe 9, 10, 11 Messwerte auf der Oberfläche des zu vermessenden Werkstückes 6 ermittelt werden. Der Regler für die Regelung der Antriebe der Messschlitten 2, 20, 3 befindet sich in der Steuerung 7. Außerdem werden von der Steuerung 7 auch die Maßstabswerte der Maßstäbe 9, 10, 11 ausgelesen, sowie die Signale des Sensors 4. Mit der Steuerung 7 verbunden ist weiterhin ein Messrechner 17. Der Messrechner 17 dient hierbei dazu, einen Messablauf zu erstellen und die zur Ausführung des Messablaufes notwendigen Informationen an die Steuerung 7 zu übergeben. Die Steuerung 7 führt den Messablauf dann durch. Die Steuerung 7 wiederum liefert dann unter anderem die ermittelten Messwerte des Werkstückes 6 an den Messrechner 17 zurück, wo die rückgelieferten Werte dann vom Messrechner 17 ausgewertet werden. Mit dem Bezugszeichen 13 ist weiterhin ein Bedienpult bezeichnet, das mit der Steuerung 7 verbunden ist, wobei hierüber die Antriebe des Koordinatenmessgerätes 19 manuell verstellt werden können.
2 zeigt die in 1 bereits dargestellte Dreheinheit 8 in deutlich vergrößerter Darstellung. Wie man aus 2 ersehen kann, ist das obere Ende der Dreheinheit 8 am unteren Ende der vertikal ausgerichteten Pinole 3 befestigt, von der hier nur ein relativ kurzes Endstück zu sehen ist. Die Dreheinheit 8 ist hierbei als sogenannte Dreh-Schwenkeinheit ausgebildet, die zwei Drehgelenke 14, 15 aufweist, deren Drehachsen A und B senkrecht aufeinander stehen. Das erste Drehgelenk 14 umfasst hierbei ein Gehäuseteil 56 und ein Gehäuseteil 57, das gegenüber dem Gehäuseteil 56 rotiert werden kann. Das Gehäuseteil 56 wird hierbei als zweites Gehäuseteil bezeichnet, während das Gehäuseteil 57 (gemeinsam mit der erst in 3 sichtbaren Welle 57a) als erstes Gehäuseteil bezeichnet wird. Selbstverständlich ist die Bezeichnung völlig willkürlich. Außerdem weist die Dreheinheit 8 ein zweites Drehgelenk 15 auf, bei dem ein drittes Gehäuseteil 58 relativ zum ersten Gehäuseteil 57 um eine zweite Drehachse B rotiert werden kann. An dem dritten Gehäuseteil 58 ist über eine Wechselschnittstelle ein Wechselteller 59 auswechselbar befestigt, wobei am Wechselteller 59 wiederum ein taktiler Sensor 4 mit einem hieran befestigten Taster 5 befestigt ist. Durch das erste Drehgelenk 14 kann der Sensor 4 mit dem hieran befestigten Taster 5 damit also um die vertikal ausgerichtete Drehachse A rotiert werden, während der Sensor 4 mit dem hieran befestigten Taster 5 durch das zweite Drehgelenk 15 um die senkrecht hierzu stehende und damit horizontal ausgerichtete Drehachse B rotiert werden kann.
Anhand von 3 soll nunmehr das in 2 mit dem Bezugszeichen 14 bezeichnete Drehgelenk im Detail erläutert werden, mit dem der Sensor 4 um die Drehachse A rotiert werden kann. 3 zeigt hierbei das betreffende Drehgelenk 14 aus 2 in einer ausschnittsweisen Schnittdarstellung wobei das Drehgelenk 14 gegenüber der Darstellung aus 2 aus Gründen der Darstellbarkeit um 90 Grad gegen den Uhrzeigersinn gekippt ist. Diese Darstellung ist hierbei nur eine Prinzipdarstellung. Wie man aus 3 ersehen kann, ist hierbei das erste Gehäuseteil 57 (das unter anderem auch die Welle 57a umfasst) über ein Drehlager in Form von zwei Schrägkugellagern 16a, 16b gegenüber dem zweiten Gehäuseteil 56 drehbeweglich gelagert. Der genaue Effekt der Schrägkugellager 16a und 16b wird noch detailliert weiter unten erläutert werden. Die Schrägkugellager 16a und 16b sind hierbei mit der Welle 57a des ersten Gehäuseteils 57 verklebt. Am zweiten Gehäuseteil 56 liegt hierbei auf der einen Seite das Schrägkugellager 16a an einem Vorsprung des zweiten Gehäuseteils 56 an, während das Schrägkugellager 16b durch einen Spannring 33, der auf ein Außengewinde des zweiten Gehäuseteils 56 aufgeschraubt ist, in Richtung des Pfeiles S gespannt wird. Hierdurch kann somit also das erste Gehäuseteil 57 (das auch die Welle 57a umfasst) gegenüber dem zweiten Gehäuseteil 56 um die Drehachse A rotiert werden. Des Weiteren ist zwischen der Welle 57a des ersten Gehäuseteils 57 und dem zweiten Gehäuseteil 56 ein Torque-Motor 32 vorgesehen, wobei der Stator des Torque-Motors mit 30 bezeichnet ist und der Rotor des Torque-Motors 32 mit dem Bezugszeichen 31 versehen ist. Hierdurch kann das erste Gehäuseteil 57, 57a relativ zum zweiten Gehäuseteil 56 angetrieben werden. Des Weiteren ist ein Winkelmesssystem (21, 22) vorgesehen, mit dem der Drehwinkel α um die Drehachse A des ersten Gehäuseteils 57, 57a relativ zum zweiten Gehäuseteil 56 ermittelt werden kann. Rein beispielhaft ist im vorliegenden Fall das Winkelmesssystem gebildet durch eine Kreisteilscheibe 21, die an der Welle 57a des ersten Gehäuseteils 57, 57a befestigt ist, sowie durch einen optischen Auslesekopf 22, der am zweiten Gehäuseteil 56 befestigt ist und mit dem die Inkremente auf der Kreisteilscheibe 21 ausgewertet werden. Außerdem ist an der Stirnseite der Welle 57a des ersten Gehäuseteils 57, 57a ein Bauteil mit einem ersten Ring 37 und einem zweiten Ring 38 angeordnet, wobei der erste Ring 37 und der zweite Ring 38 an einer Tragscheibe 36 befestigt sind. Die Rückseites des ersten Rings 37 und des zweiten Rings 38 sind hierzu mit dem Tragring 36 verklebt, wobei der Tragring 36 an seinem Außenumfang wiederum mit der in 3 zu sehenden Welle 57a des ersten Gehäuseteils 57 verklebt ist. Alternativ könnte die Verbindung zwischen dem ersten Ring 37 oder dem zweiten Ring 38 und dem Tragring 36 auch durch Schweißen oder durch Widerstandsschweißen hergestellt sein. Analog könnte auch die Verbindung zwischen dem Tragring 38 und der Welle 57a des ersten Gehäuseteils ebenfalls durch Schweißen oder durch Widerstandsschweißen hergestellt sein.
Der erste Ring 37 weist hierbei erste Rastelemente (die Rastelemente sind in Form von einer Vielzahl von Zähnen 43 vorgesehen, vgl. auch 4), die am Innenumfang vorgesehen sind. Der zweite Ring 38 weist zweite Rastelemente (die Rastelemente sind in Form von einer Vielzahl von Zähnen 44 vorgesehen, vgl. auch 4) auf, die am Außenumfang des zweiten Ringes 38 vorgesehen ist. Wie aus 3 zu sehen ist der größte Außendurchmesser des zweiten Ringes 38 geringer als der geringste Innendurchmesser des ersten Ringes 37. Der zweite Ring 38 befindet sich hierbei innerhalb des ersten Ringes. Die ersten Rastelemente (Zähne 43) und die zweiten Rastelemente (Zähne 44) sind hierbei beispielhaft Zähne, wie dies noch weiter unten im Zusammenhang mit 4 dargestellt wird. Des Weiteren ist an dem zweiten Gehäuseteil 56 eine Kinematik 50 befestigt. Diese Kinematik 50 umfasst zumindest ein erstes Gegenrastelement (Zahn 45) und zumindest ein zweites Gegenrastelement (Zahn 46), wobei die Gegenrastelemente 45 und 46 durch einen Antrieb 25 in der mit dem Pfeil 23 bezeichneten Richtung hin und her bewegt werden können. Die Kinematik 50 weist dazu eine Führung 27 auf, die ein Federgelenk 12 enthält. Das Federgelenk 12 entsteht hierbei dadurch, indem das Material der Führung 27 an der betreffenden Stellen geschwächt ist. Am in der 3 rechten Ende der Führung 27, das hier als Stab 34 ausgebildet ist, ist das erste Gegenrastelement (hier Zahn 45) und das zweite Gegenrastelement (hier Zahn 46) befestigt. Die Kinematik 50 umfasst ferner eine Halteplatte 26 sowie einen Tauchspulenantrieb 25, der zwischen dem zweiten Gehäuseteil 56 und der Führung 27 angeordnet ist. Durch den Tauchspulenantrieb 25 kann nunmehr die Führung 27 und damit die beiden Gegenrastelemente (hier Zahn 45 und Zahn 46) in Richtung des Pfeils 23 hin und her bewegt werden. In der in 3 gezeigten Stellung greift weder das erste Gegenrastelement (Zahn 45) in zumindest ein Rastelement (hier zwei Rastelemente in Form von zwei Zähnen 43 auf dem äußeren Ring 37) ein, noch das zweite Gegenrastelement (Zahn 46) in zumindest ein Rastelement (hier zwei Rastelemente in Form von zwei Zähnen 44 auf dem inneren Ring 38) ein. Nachdem das Ausführungsbeispiel nur eine Kinematik 50 aufweist, die im Weiteren als „erste Kinematik” bezeichnet wird, kann damit also das erste Gehäuseteil 57 (das auch die Welle 57a umfasst) gegenüber dem zweiten Gehäuseteil 56 um die Drehachse A rotiert werden.
Die Funktion der Kinematik 50 soll unter Rückgriff auf 4 näher erläutert werden, die eine ausschnittsweise Darstellung eines Schnittes des Drehgelenkes 14 nach 3 entlang der in 3 zu sehenden Schnittlinie IV-IV darstellt. Es handelt sich hierbei ebenfalls um eine reine Prinzip-Darstellung. Gleiche Bauteile wie in 3 tragen hierbei dieselben Bezugszeichen. Von der Kinematik 50 ist hierbei in 4 nur der geschnitten dargestellte Stab 34 der Führung 27 mit den hieran befestigten Gegenrastelementen (Zähne 45 und 46) zu sehen. Die Kinematik 50 dient dabei dazu die zwei Gegenrastelemente (Zähne 45 und 46) so zwischen den beiden Ringen 37 und 38 hin und her zu bewegen, dass entweder das erste Gegenrastelement (Zahn 45) in eine Einrastposition mit einem Rastelement (hier zwei der Zähne 43, vgl. auch 4) des ersten Ringes 37 gebracht wird, oder das zweite Gegenrastelement (Zahn 46) in eine Einrastposition mit einem Rastelement (hier zwei der Zähne 44, vgl. auch 4) des zweiten Ringes 38 gebracht wird oder beide Gegenrastelemente (Zähne 45 und 46) in eine Ausrastposition gebracht sind.
In der in 4 (und auch 3) gezeigten Darstellung befinden sich beide Gegenrastelemente (Zähne 45 und 46) in der Ausrastposition. In dieser Ausrastposition sind die Gehäuseteile (56, 57, 57a) relativ zueinander drehbeweglich. Wird hingegen das zumindest eine erste Gegenrastelement (Zahn 45) in eine Einrastposition mit einem Rastelement (hier zwei Rastelemente in Form von zwei der Zähne 43) des ersten Ringes 37 gebracht, sind die beiden Gehäuseteile 56, 57, 57a in dieser jeweiligen Drehstellung festgerastet. Genauso sind die beiden Gehäuseteile 56, 57, 57a in einer jeweiligen Drehstellung festgerastet, wenn das zumindest eine zweite Gegenrastelement (Zahn 46) sich in einer Einrastposition mit dem zumindest einen Rastelement (hier zwei Rastelemente in Form von zwei der Zähne 44) des zweiten Ringes 38 befindet.
Wie aus 4 zu sehen, sind die ersten Rastelemente 43 des ersten Ringes 37 relativ zu den zweiten Rastelementen 44 des zweiten Ringes 38 bezogen auf den Drehwinkel α des Drehgelenkes 14 versetzt zueinander angeordnet. Das erste Gegenrastelement (Zahn 45), das sich durch Abwärtsbewegung direkt in eine Eingriffsposition mit dem zumindest einen Rastelement (hier zwei Rastelemente in Form von zwei der Zähne 43) des ersten Ringes 37 bringen lässt, ist gerade so, dass die Gehäuseteile zumindest um einen geringen Winkelbetrag Δα verdreht werden müssen, wenn das zweite Gegenrastelement (Zahn 46) in zumindest ein Rastelement (hier zwei Rastelemente in Form von zwei der Zähne 44) des zweiten Ringes 38 eingreifen soll. Hierdurch lassen sich mit dem ersten Gegenrastelement 45 die beiden Gehäuseteile 57, 57a und 56 in einer Vielzahl von ersten Drehstellungen rasten, zum Beispiel α₁ = 0°, 2,5°, 5°, 7,5°, 9°, 11,5° etc.. Durch die Versetzung der Rastelemente 43 des ersten Ringes 37 relativ zu den Rastelementen 44 des zweiten Ringes 38 bezogen auf den Drehwinkel α des Drehgelenkes 14 lassen sich mit dem zweiten Gegenrastelement 46 die beiden Gehäuseteile 57, 57a und 56 in einer Vielzahl von zweiten Drehstellungen rasten, zum Beispiel α₂ = 1,25°, 3,75°, 6,25°, 8,75° etc.. Hierbei unterscheidet sich jede der ersten Drehstellungen α₁ von jeder der zweiten Drehstellungen α₂. Hierdurch lassen sich nunmehr die beiden Gehäuseteile 57, 57a und 56 in Schritten von 1,25° rasten.
Derselbe Effekt lässt sich natürlich erzielen, wenn anstelle der Versetzung der ersten Rastelemente (Zähne 43) des ersten Ringes 37 relativ zu den zweiten Rastelementen (Zähne 44) des zweiten Ringes 38 das erste Gegenrastelement (Zahn 45) und das zweite Gegenrastelement (Zahn 46) bezogen auf den Drehwinkel α des Drehgelenkes 14 versetzt zueinander angeordnet sind. Dies ist in 5 gezeigt.
5 zeigt hierbei eine Darstellung sehr ähnlich wie in 4 in einer gegenüber 4 geänderten Ausführungsform, wobei gleiche Bezugszeichen dieselben Bauelemente wie in 4 bezeichnen. Anders als in 4 sind in 5 nunmehr nicht die Rastelemente 43 und 44 des ersten Rings 37 und des zweiten Rings 38 bezogen auf den Drehwinkel α des Drehgelenkes 14 versetzt zueinander angeordnet. Vielmehr ist hierin das erste Gegenrastelement (Zahn 45) und das zweite Gegenrastelement (Zahn 46) bezogen auf den Drehwinkel α des Drehgelenkes 14 versetzt zueinander angeordnet. Dazu weist hier rein beispielhaft der Stab, hier mit dem Bezugszeichen 35 bezeichnet, einen rechteckigen Querschnitt auf, damit das erste Gegenrastelement (Zahn 45) und das zweite Gegenrastelement (Zahn 46) versetzt zueinander angeordnet werden können. Hierdurch ergibt sich wiederum folgendes. Das zumindest eine erste Gegenrastelement (Zahn 45), das sich in der gezeigten 5 hier gerade in der Eingriffsposition mit dem zumindest einen Rastelement (hier zwei Rastelemente in Form von zwei der Zähne 43) des ersten Ringes 37 befindet ist gerade so, dass die Gehäuseteile 57, 57a und 56 zumindest um einen geringen Winkelbetrag verdreht werden müssen, wenn das zumindest eine zweite Gegenrastelement (Zahn 46) in ein Rastelement (hier zwei Rastelemente in Form von zwei der Zähne 44) des zweiten Ringes 38 eingreifen soll. Hierdurch lassen sich mit dem ersten Gegenrastelement (Zahn 45) die beiden Gehäuseteile 57, 57a und 56 wiederum in einer Vielzahl von ersten Drehstellungen rasten, zum Beispiel α₁ = 0°, 2,5°, 5°, 7,5°, 9°, 11,5° etc.. Durch die Versetzung des ersten Gegenrastelementes (Zahn 45) relativ zum zweiten Gegenrastelement (Zahn 46) bezogen auf den Drehwinkel α des Drehgelenkes 14 lassen sich mit dem zweiten Gegenrastelement 46 die beiden Gehäuseteile 57, 57a und 56 in einer Vielzahl von zweiten Drehstellungen rasten, zum Beispiel α₂ = 1,25°, 3,75°, 6,25°, 8,75° etc.. Die Rastung erfolgt so, dass jede der ersten Drehstellungen α₁ sich von jeder der zweiten Drehstellungen α₂ unterscheidet. Hierdurch lassen sich nunmehr die beiden Gehäuseteile 57, 57a und 56 in Schritten von 1,25° rasten.
6 zeigt weiterhin eine Darstellung sehr ähnlich wie in 4 in einer gegenüber 4 ebenfalls geänderten Ausführungsform, wobei gleiche Bezugszeichen dieselben Bauelemente wie in 4 bezeichnen. Anders als in 4 werden in 5 Kugeln 68 und 69 als Rastelemente verwendet und ein Zylinder 67 als einziges Gegenrastelement verwendet. Die Kugeln 69 sind hierbei die ersten Rastelemente, die am ersten Ring 37 befestigt sind, während die Kugeln 68 die zweiten Rastelemente sind, die am zweiten Ring 38 befestigt sind. Die Kinematik umfasst in diesem Falle nur ein einziges erstes Gegenrastelement nämlich den Zylinder 67. Dieser Zylinder 67 ist an dem Ende des in 3 gezeigten Stabes 34 der Kinematik 50 befestigt und kann daher vollkommen analog zu dem Ausführungsbeispiel nach 3 und 4 auf und ab bewegt werden, um in Einrastpositionen mit den ersten Rastelementen (Kugeln 69) oder den zweiten Rastelementen (Kugeln 68) gebracht zu werden. Dieses erste Gegenrastelement (Zylinder 67) wirkt also sowohl mit den ersten Rastelementen (Kugeln 69) zusammen, wie auch mit den zweiten Rastelementen (Kugeln 68) zusammen. Vollkommen analog zum Ausführungsbeispiel nach 4 sind hierbei die ersten Rastelemente (Kugeln 69) zu den zweiten Rastelementen (Kugeln 68) bezogen auf den Drehwinkel α so versetzt angeordnet, dass sich durch Zusammenwirkung des ersten Gegenrastelementes (Zylinder 67) mit den ersten Rastelementen (Kugeln 69) die beiden Gehäuseteile 57, 57a und 56 in einer Vielzahl von ersten Drehstellungen rasten lassen, zum Beispiel α₁ = 0°, 2,5°, 5°, 7,5°, 9°, 11,5° etc.. Durch die Versetzung der Rastelemente (Kugeln 69) des ersten Ringes 37 relativ zu den Rastelementen (Kugeln 68) des zweiten Ringes 38 bezogen auf den Drehwinkel α des Drehgelenkes 14 lassen sich mit dem ersten Gegenrastelement (Zylinder 67) die beiden Gehäuseteile 57, 57a und 56 auch in einer Vielzahl von zweiten Drehstellungen rasten, zum Beispiel α₂ = 1,25°, 3,75°, 6,25°, 8,75° etc.. Die Rastungen erfolgen so, dass jede der ersten Drehstellungen α₁ sich von jeder der zweiten Drehstellungen α₂ unterscheidet. Hierdurch lassen sich die beiden Gehäuseteile 57, 57a und 56, genau wie in den Ausführungsbeispielen nach 4 und 5, in Schritten von 1,25° rasten.
Damit zeigen die 1 bis 6 also eine Dreheinheit 8 für ein Koordinatenmessgerät 19, mit wenigstens einem Drehgelenk 14 um hierdurch einen Sensor 4, 5 um eine Drehachse A rotieren zu können, wobei dieses Drehgelenk 14 folgendes umfasst:

– ein erstes Gehäuseteil 57, 57a, an dem ringförmig eine Vielzahl von Rastelementen (Zähne 43 am ersten Ring 37 und Zähne 44 am zweiten Ring 38 oder Kugeln 69 am ersten Ring 37 und Kugeln 68 am zweiten Ring 38) angeordnet sind
– ein zweites Gehäuseteil 56, an dem wenigstens ein Gegenrastelement (Zahn 45 und Zahn 46 oder Zylinder 67) vorgesehen ist, das mit den Rastelementen (Zähne 43 am ersten Ring 37 und Zähne 44 am zweiten Ring 38 oder Kugeln 69 am ersten Ring 37 und Kugeln 68 am zweiten Ring 38) zusammenwirkt
– ein Drehlager (16a, 16b), über das das zweite Gehäuseteil 56 und das erste Gehäuseteil 57, 57a relativ zueinander drehbeweglich gelagert sind
– des Weiteren ist am ersten Gehäuseteil 57, 57a ein erster Ring 37 mit ersten Rastelementen (Zähne 43 im Falle von 4 und 5 oder Kugeln 69 im Falle von 6) am Innenumfang vorgesehen und ein zweiter Ring 38 mit zweiten Rastelementen (Zähne 44 im Falle von 4 und 5 oder Kugeln 68 im Falle von 6) am Außenumfang vorgesehen
– Außerdem wird insbesondere gezeigt, dass am zweiten Gehäuseteil 56 zumindest eine Kinematik 50 mit wenigstens einem ersten Gegenrastelement (Zahn 45 im Falle von 4 und 5 oder Zylinder 67 im Falle von 6) vorgesehen ist, das zumindest mit den ersten Rastelementen (Zähne 43 im Falle von 4 und 5 oder Kugeln 69 im Falle von 6) zusammenwirkt und gegebenenfalls wenigstens ein zweites Gegenrastelement (Zahn 46 im Falle von 4 und 5) vorgesehen ist, das nur mit den zweiten Rastelementen (Zähne 44 im Falle von 4 und 5) zusammenwirkt, wobei diese Kinematik eingerichtet ist dieses erste Gegenrastelement (Zahn 45 im Falle von 4 und 5 oder Zylinder 67 im Falle von 6) und das gegebenenfalls vorhandene zweite Gegenrastelement (Zahn 46 im Falle von 4 und 5) so zwischen den beiden Ringen 37 und 38 hin und her zu bewegen, dass entweder das erste Gegenrastelement (Zahn 45 im Falle von 4 und 5 oder Zylinder 67 im Falle von 6) in eine Einrastposition mit zumindest einem ersten Rastelement (zwei der Zähne 43 im Falle von 4 und 5 oder zwei der Kugeln 69 im Falle von 6) des ersten Ringes 37 gebracht ist, oder das erste Gegenrastelement (Zylinder 67 im Falle von 6) und/oder das gegebenenfalls vorhandene zweite Gegenrastelement (Zahn 46 im Falle von 4 und 5) in eine Einrastposition mit zumindest einem zweiten Rastelement (zwei der Zähne 44 im Falle von 4 und 5 oder zwei der Kugeln 68 im Falle von 6) des zweiten Ringes 38 gebracht ist oder das erste Gegenrastelement (Zahn 45 im Falle von 4 und 5 oder Zylinder 67 im Falle von 6) und das gegebenenfalls vorhandene zweite Gegenrastelement (Zahn 46 im Falle von 4 und 5) in eine Ausrastposition gebracht ist/sind
– dass das erste Gegenrastelement (Zahn 45 im Falle von 5) relativ zu dem gegebenenfalls vorhandenen zweiten Gegenrastelement (Zahn 46 im Falle von 5) und/oder die ersten Rastelemente (Zähne 43 im Falle von 4 oder Kugeln 69 im Falle von 6) relativ zu den zweiten Rastelementen (Zähne 44 im Falle von 4 oder Kugeln 68 im Falle von 6) bezogen auf den Drehwinkel α des Drehgelenkes 14 jeweils so versetzt zueinander angeordnet sind, so dass sich durch die Einrastpositionen des ersten Gegenrastelementes (Zahn 45 im Falle von 4 und 5 oder Zylinder 67 im Falle von 6) mit zumindest einem ersten Rastelement (zwei der Zähne 43 im Falle von 4 und 5 oder zwei der Kugeln 69 im Falle von 6) des ersten Ringes 37 die beiden Gehäuseteile in einer Vielzahl von ersten Drehstellungen α1 rasten lassen, und sich durch die Einrastpositionen des ersten Gegenrastelementes (Zylinder 67 im Falle von 6) und/oder des gegebenenfalls vorhandenen zweiten Gegenrastelementes (Zahn 46 im Falle von 4 und 5) mit zumindest einem zweiten Rastelement (zwei der Zähne 44 im Falle von 4 und 5 oder zwei der Kugeln 68 im Falle von 6) des zweiten Ringes 38 die beiden Gehäuseteile in einer Vielzahl von zweiten Drehstellungen α2 rasten lassen und dass jede der ersten Drehstellungen α1 sich von jeder der zweiten Drehstellungen α2 unterscheidet.

Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass der Begriff „wenigstens ein erstes Gegenrastelement” in dem Sinne zu verstehen ist, dass auch mehrere erste Gegenrastelemente, wie beispielsweise mehrere Zähne, mehrere Zylinder oder mehrere Kugeln gemeint sein können. Entscheidend für dieses erste Gegenrastelemente (oder diese ersten Gegenrastelemente) ist hierbei, dass dieses Gegenrastelement zumindest mit den ersten Rastelementen des ersten Ringes zusammenwirkt.
Der Begriff „gegebenenfalls wenigstens ein zweites Gegenrastelement” soll bedeuten, dass ein solches zweites Gegenrastelement nicht zwingend vorgesehen sein muss. Tatsächlich gibt es Ausführungsformen, bei denen das erste Gegenrastelement (oder mehrere erste Gegenrastelemente) auch mit den zweiten Rastelementen des zweiten Ringes zusammenwirken kann, sodass ein zweites Gegenrastelement überhaupt nicht erforderlich ist (vgl. beispielsweise 6). Sofern ein solches zweites Gegenrastelement allerdings vorgesehen ist, können aber auch mehrere zweite Gegenrastelemente, wie beispielsweise mehrere Zähne, mehrere Zylinder oder mehrere Kugeln gemeint sein. Entscheidend für ein zweites Gegenrastelement (oder für mehrere zweite Gegenrastelemente) ist hierbei, dass dieses nur mit den zweiten Rastelementen des zweiten Ringes zusammenwirkt.
Genauso bedeutet der Ausdruck dass ein „Gegenrastelement in eine Einrastposition mit zumindest einem ... Rastelement” gebracht ist, dass natürlich auch hier die Bezeichnung „zumindest einem ... Rastelement” bedeutet, dass wenigstens ein Rastelement gemeint ist. Im Fall der bisher gezeigten Ausführungsbeispiele ist zwar immer ein Gegenrastelement (also ein Zahn oder ein Zylinder) in eine Einrastposition mit zwei Rastelementen (also zwei Zähne oder zwei Kugeln) gebracht. Natürlich sollen aber auch Ausführungsformen miterfasst sein, bei denen tatsächlich für eine Einrastposition nur eines der Rastelemente mit den Gegenrastelementen zusammenwirkt. Dies ist beispielsweise möglich, wenn als Gegenrastelemente zwei nebeneinanderliegende Zylinder verwendet werde, die mit einer Kugel als Rastelement zusammenwirken oder wenn als Gegenrastelemente zwei nebeneinanderliegende Zähne verwendet werden, die mit einem Zahn als Rastelement zusammenwirken oder wenn als Gegenrastelemente zwei nebeneinanderliegende Kugeln verwendet werden, die mit einem Zylinder als Rastelement zusammenwirken.
Wie man anhand der 4 bis 6 gut sehen kann, ist der größte Außendurchmesser des zweiten Rings 38 geringer ist als der geringste Innendurchmesser des ersten Rings 37. Der zweite Ring 38 kann sich daher innerhalb des ersten Ringes 37 befinden.
Natürlich können auch sowohl die ersten Rastelemente (Zähne 43) des ersten Ringes 37 relativ zu den zweiten Rastelementen (Zähne 44) des zweiten Ringes 38, wie auch das erste Gegenrastelement (Zahn 45) relativ zu dem zweiten Gegenrastelement (Zahn 46) bezogen auf den Drehwinkel α des Drehgelenkes 14 versetzt zueinander angeordnet sein.
Die im Zusammenhang mit den 3 bis 6 erläuterten Ausführungsbeispiele der Dreheinheit weisen nur eine einzige Kinematik 50 auf. Wie bereits schon in der Beschreibungseinleitung wird diese Kinematik 50 im Weiteren als „erste Kinematik” bezeichnet. In Weiterbildungen der bislang gezeigten Ausführungsformen der Dreheinheit kann am zweiten Gehäuseteil 56 zumindest eine weitere Kinematik oder mehrere weitere Kinematiken vorgesehen sein. Diese weitere Kinematik bzw. diese weiteren Kinematiken arbeiten hierbei genauso, wie die im Zusammenhang mit 3 bis 6 beschriebene erste Kinematik 50.
Eine Anwendungsmöglichkeit für eine weitere Kinematik oder mehrere weitere Kinematiken besteht darin die Anzahl der maximal möglichen Rastpositionen noch weiter zu erhöhen. Dies ist rein schematisch anhand von 7 gezeigt.
7 zeigt hierbei eine Darstellung sehr ähnlich wie in 4 in einer gegenüber 4 geänderten Ausführungsform, wobei gleiche Bezugszeichen dieselben Bauelemente wie in 4 bezeichnen. Abgesehen davon, dass sich das erste Gegenrastelement (Zahn 45) der ersten Kinematik 50 in einer eingerasteten Position befindet, ist der wesentliche Unterschied gegenüber 4 darin zu sehen, dass in 7 nunmehr zusätzlich eine weitere Kinematik 64 vorgesehen ist. Von dieser weiteren Kinematik 64 ist aus Gründen der Schnittdarstellung nur der geschnitten dargestellte Stab 54 und ein erstes Gegenrastelement 60 und ein zweites Gegenrastelement 61 dieser Kinematik 62 zu sehen. Diese zusätzliche Kinematik 62 arbeitet genauso, wie die oben im Zusammenhang mit 3 erläuterte Kinematik 50 und ist in dieser Ausführungsvariante rein beispielhaft auch genauso aufgebaut, wie die Kinematik 50 (vgl. auch 3).
Wie aus 7 zu sehen ist, ist diese weitere Kinematik 64 relativ zur ersten Kinematik 50 etwas versetzt angeordnet. Dies hat den Effekt, dass sich mit der weiteren Kinematik 64 nochmals andere Drehstellungen rasten lassen, als dies mit der ersten Kinematik 50 der Fall ist. Mit der ersten Kinematik 50 lassen sich beispielsweise durch das erste Gegenrastelement (Zahn 45) die Drehwinkelstellungen α₁ = 0°, 2,5°, 5°, 7,5°, 9°, 11,5° etc. und durch das zweite Gegenrastelement (Zahn 46) die Drehstellungen α₂ = 1,25°, 3,75°, 6,25°, 8,75° etc. rasten. Durch die Versetzung der weiteren Kinematik 64, lassen sich mit dieser Kinematik 64 beispielsweise durch ihr erstes Gegenrastelement (Zahn 60) die Drehwinkelstellungen α₃ = 0,625°, 3,125°, 5,625°, 8,125°, 10,625°, 13,125° etc. und durch ihr zweites Gegenrastelement (Zahn 61) die Drehwinkelstellungen α₃ = 1,875°, 4,375°, 6,8755°, 9,375°, 11,875°, 14,375° etc. rasten. Wie hieraus zu sehen ist, liegen die Drehwinkelstellungen α₃, die durch das erste Gegenrastelement (Zahn 60) und die Drehwinkelstellungen α₄, die durch das zweite Gegenrastelement (Zahn 61) der weiteren Kinematik 64 erzielt werden können nochmals genau zwischen den Drehwinkelstellungen α₁, die durch das erste Gegenrastelement (Zahn 44) und den Drehwinkelstellungen α₂, die durch das zweite Gegenrastelement (Zahn 45) der ersten Kinematik 50 erzielt werden können. Hierdurch ergibt sich nochmals eine Verdoppelung der Drehwinkelstellungen gegenüber den Ausführungsbeispielen nach 3 bis 6 mit nur einer ersten Kinematik 50.
Damit ist die in 7 gezeigte weitere Kinematik 64 relativ zur ersten Kinematik 50 so versetzt angeordnet, dass alle ersten Drehstellungen α₁ und auch alle zweiten Drehstellungen α₂, die sich mit der ersten Kinematik 50 rasten lassen sich von allen ersten Drehstellungen α₃ und allen zweiten Drehstellungen α₄ unterscheiden, die sich mit dieser weiteren Kinematik 64 rasten lassen.
Das im Zusammenhang mit 7 beschriebene Prinzip lässt sich nicht nur durch eine weitere Kinematik 64 erzielen, durch die die Drehstellungen verdoppelt werden. Es können neben der einen weiteren Kinematik 64 noch weitere Kinematiken nach demselben Prinzip eingesetzt werden, sodass gegenüber einer Dreheinheit mit nur einer ersten Kinematik 50 die Drehstellungen auch verdreifacht, vervierfacht etc. werden können.
Eine weitere Anwendungsmöglichkeit für eine weitere Kinematik oder mehrere weitere Kinematiken besteht darin eine gleichmäßigere Verteilung der Kräfte zu bewirken, die sich beim Rasten durch das Andrücken des ersten Gegenrastelementes (Zahn 45 oder Zylinder 67) oder des zweiten Gegenrastelementes (Zahn 46) der ersten Kinematik 50 in eine Einrastposition auf den ersten Ring 37 oder den zweiten Ring 38 in einer jeweiligen Drehstellung ergeben. Dies ist rein schematisch anhand von 8 gezeigt.
8 zeigt ebenfalls eine Darstellung sehr ähnlich wie in 4 in einer gegenüber 4 geänderten Ausführungsform, wobei gleiche Bezugszeichen dieselben Bauelemente wie in 4 bezeichnen. Abgesehen davon, dass sich das erste Gegenrastelement (Zahn 45) der ersten Kinematik 50 in einer eingerasteten Position befindet, ist der wesentliche Unterschied gegenüber 4 darin zu sehen, dass in 8 nunmehr zusätzlich eine weitere Kinematik 42 vorgesehen ist. Von dieser weiteren Kinematik 42 ist aus Gründen der Schnittdarstellung wiederum nur der geschnitten dargestellte Stab 18 und ein erstes Gegenrastelement 66 und ein zweites Gegenrastelement 65 dieser Kinematik 42 zu sehen. Diese zusätzliche Kinematik 42 arbeitet genauso, wie die oben im Zusammenhang mit 3 bis 4 erläuterte Kinematik 50 und ist in dieser Ausführungsvariante rein beispielhaft auch genauso aufgebaut, wie die Kinematik 50 (vgl. auch 3).
Wie aus 8 zu sehen, befindet sich nicht nur das erste Gegenrastelement (Zahn 45) der ersten Kinematik 50 in der Einrastposition, sondern gleichfalls auch das erste Gegenrastelement (Zahn 66) der weiteren Kinematik 42. Das weitere Gegenrastelement 42 ist hierbei versetzt zum ersten Gegenrastelement 50 angeordnet. Der Versatz ist hierbei so, dass sich mit dem ersten Gegenrastelement 66 der weiteren Kinematik 42 dieselben Drehwinkelstellungen α₁ rasten lassen, die sich auch mit dem ersten Gegenrastelement (Zahn 45) der ersten Kinematik 50 rasten lassen. Mit dem zweiten Gegenrastelement 65 der weiteren Kinematik 42 lassen sich damit dieselben Drehwinkelstellungen α₂ rasten, die sich auch mit dem zweiten Rastelement (Zahn 46) der ersten Kinematik 50 rasten lassen.
Damit ist also eine weitere Kinematik 42 relativ zur ersten Kinematik 50 so versetzt angeordnet, dass alle ersten Drehstellungen α₁ und auch alle zweiten Drehstellungen α₂, die sich mit der ersten Kinematik 50 rasten lassen allen ersten Drehstellungen α₁ und allen zweiten Drehstellungen α₂ entsprechen, die sich mit dieser weiteren Kinematik 42 rasten lassen.
Natürlich lässt sich das in 8 gezeigte Prinzip auch anwenden, soweit nach dem im Zusammenhang mit 7 beschriebenen Ausführungsbeispiel zusätzliche Kinematiken eingesetzt werden, um gegenüber der Lösung mit nur einer einzigen Kinematik 50 die Anzahl der Drehstellungen erneut zu verdoppeln, verdreifachen, vervierfachen etc..
Es soll an dieser Stelle nochmals erwähnt werden, dass die Bezeichnung erstes Gehäuseteil 57, 57a und zweites Gehäuseteil 56 völlig willkürlich gewählt sind. Nachdem ein Drehlager 16a, 16b vorgesehen ist, über das das zweite Gehäuseteil 56 und das erste Gehäuseteil 57, 57a relativ zueinander drehbeweglich gelagert sind, bleibt also offen, ob sich das zweite Gehäuseteil 56 relativ zum ersten Gehäuseteil 57, 57a dreht, oder wie in diesem Ausführungsbeispiel, sich das erste Gehäuseteil 57, 57a relativ zum zweiten Gehäuseteil 56 dreht.
In 9 ist ausschnittsweise die Darstellung aus 3 zu sehen, wobei hierbei insbesondere ebenfalls eine Kinematik dargestellt ist, die hier nun aber das Bezugszeichen 51 trägt. Gleiche Bauteile wie in 3 tragen hierbei dieselben Bezugszeichen. Wie aus 9 ersichtlich ist, unterscheidet sich die Kinematik 51 nach 9 von der Kinematik 50 aus 3 darin, dass die Führung, die hier mit dem Bezugszeichen 29 bezeichnet ist, anstelle eines Federgelenkes 12 ein Blattfederparallelogramm umfasst, das eine lineare Bewegung des ersten Gegenrastelementes (Zahn 45) und des zweiten Gegenrastelementes (Zahn 46) in Richtung des Pfeiles 41 ermöglicht. Das Blattfederparallelogramm umfasst vier Blattfedergelenke 28a–28d, die genau wie das Blattfedergelenk 12 in 3 hergestellt wurden. Ansonsten arbeitet die Kinematik 51 genauso wie die Kinematik 50 aus 3.
Genau wie 9 zeigt auch 10 eine ausschnittsweise Darstellung aus 3, wobei hierin ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Kinematik gezeigt ist, die das Bezugszeichen 52 aufweist. In diesem Ausführungsbeispiel wurde, genau wie im Ausführungsbeispiel nach 9, als Führung 29 ein Blattfederparallelogramm verwendet, das eine lineare Bewegung des ersten Gegenrastelementes (Zahn 45) und des zweiten Gegenrastelementes (Zahn 46) in Richtung des Pfeiles 41 ermöglicht. Das Blattfederparallelogramm umfasst vier Blattfedergelenke 28a–28d, die genau wie das Blattfedergelenk 12 in 3 hergestellt wurden. Außerdem wurde im Gegensatz zu den Ausführungsbeispielen nach 3 und 9 als Antrieb anstelle eines Tauchspulenantriebes 25 ein Piezoantrieb 53 verwendet.
Die Kinematik für das Gegenrastelement sollte vorzugsweise steif in azimutaler Richtung der jeweiligen Drehachse (also in Drehrichtung der Drehachse) sein und kann für die Bewegung des Einrastens vorzugsweise „weich” in radialer Richtung (also radial bezogen auf die Drehachse) sein.
Damit umfassen die besagten Kinematiken 50, 51 und 52 jeweils einen Antrieb, durch den das Gegenrastelement (wenigstens ein Zahn) bewegt werden kann. Der Antrieb kann insbesondere ein besonders kostengünstiger Piezoantrieb 53 sein. Die Kinematiken können zur Bewegung des Gegenrastelementes neben dem besagten Antrieb eine Führung 29a, 29b, 29c aufweisen, wobei die Führung ein Federparallelogramm (siehe beispielsweise die vier Festkörpergelenke 28a–28d in 9 oder 10, durch die ein Federparallelogramm entsteht) umfassen kann, das eine Linearführung ermöglicht oder ein Federgelenk 12 (siehe Beispielsweise 3) umfassen kann, das eine Rotation ermöglicht.
Die in den 3, 9 und 10 beschriebenen Kinematiken 50, 51 und 52 beschreiben, wie bereits ausgeführt, drei verschiedene Ausführungsformen der als „erste Kinematik” bezeichneten Kinematik. Die mit „weitere Kinematik” bezeichneten Kinematiken 62 in 7 oder 42 in 8 können natürlich genauso wie die „erste Kinematik” aufgebaut sein.
Wie bereits oben im Zusammenhang mit 3 ausgeführt, sind als Drehlager Schrägkugellager 16a, 16b vorgesehen. Alternativ könnten auch Schrägwalzenlager vorgesehen sein. Der Vorteil solcher Schrägkugellager 16a, 16b als Drehlager soll nunmehr anhand von 11 und 12 erläutert werden. 11 zeigt hierbei ein Drehlager, das aus zwei herkömmlichen Kugellagern 39a und 39b gebildet ist und ein Drehlager, das aus zwei Schrägkugellagern 16a und 16b gebildet ist. Hieran sollen die Unterschiede dieser beiden Drehlager zu erläutert werden. Wie bereits oben im Zusammenhang mit 3 ausgeführt, werden die Schrägkugellager 16a und 16b durch den Spannring 33 und den hiermit zusammenwirkenden Vorsprung im zweiten Gehäuseteil 56 gespannt. Für das Schrägkugellager 16a ergeben sich damit die in 12 dargestellten Kräfteverhältnisse. Durch den Spannring 33 wird die Spannkraft F_S erzeugt, wobei durch den Vorsprung eine der Spannkraft F_S entgegenstehende Gegenkraft –F_S erzeugt wird. Hierdurch wird die äußere Ringhälfte 47a und die innere Ringhälfte 49a in horizontaler Richtung gegeneinander gepresst. Durch eine Kräftezerlegung ergeben sich aus den jeweils gegeneinander wirkenden Kräften F_S und –F_S jeweils eine Kraft F_||, die parallel zu einer gedachten Linie steht, die sich aus den Punkten ergibt, auf denen die äußere Ringhälfte 47a und die innere Ringhälfte 49b auf den Kugeln 48a aufliegen und eine Kraft F_⊥, die senkrecht hierzu steht. Die Verlängerung der Kraftrichtungen F_⊥ ergibt hierbei einen virtuellen Einspannpunkt E_16a. Wie aus 11 wiederum zu sehen ist, ergeben sich für die beiden Schrägkugellager 16a und 16b die gezeigten virtuellen Einspannpunkte E_16a und E_16b. 11 zeigt außerdem die virtuellen Einspannpunkte E_39a und E_39b bei üblichen Kugellagern 39a und 39b. Wie aus 11 damit ersichtlich, liegen die virtuellen Einspannpunkte E_39a und E_39b bei normalen Kugellagern 39a und 39b in der Symmetrieebene der Kugellager auf der Drehachse, während bei Schrägkugellagern 16a und 16b die Einspannpunkte E_16a und E_16b außerhalb liegen. Hierdurch ergibt sich bei Schrägkugellagern 16a und 16b eine deutlich größere Führungslänge FL₁₆ als die Führungslänge FL₃₉ bei normalen Kugellagern 39a und 39b. Dadurch wird eine deutlich höhere Steifigkeit der betreffenden Drehachse erzielt. Grade bei einer Dreheinheit 8, wie sie in 2 gezeigt ist, bei der die Dreheinheit 8 eine Dreh-Schwenkeinheit ist, die zumindest zwei Drehgelenke 14, 15 aufweist, deren Drehachsen A, B senkrecht aufeinander stehen und deren erstes Drehgelenk 14 der beiden Drehgelenke 14, 15 als Drehlager Schrägkugellager 16a, 16b (oder alternativ Schrägwalzenlager) aufweist, kann das zweite Drehgelenk 15 besonders vorteilhaft angeordnet werden, wie dies 13 zeigt. Wie bereits im Zusammenhang mit 11 und 12 beschrieben, weist das Drehgelenk 14 auf der Drehachse A des Drehgelenkes 14 für jedes der Schrägkugellager 16a, 16b (oder alternativ jedes der Schrägwalzenlager) einen Einspannpunkt E_16a, E_16b auf, wobei dieser Einspannpunkt E_16b von einem der Schrägkugellager 16b (oder der Schrägwalzenlager) genau auf der Drehachse B des zweiten Drehgelenkes 15 liegt. Besonders vorteilhaft weist das zweite Drehgelenk 15 hierbei Kugellager oder Walzenlager (insbesondere natürlich Schrägkugellager 40a, 40b oder Schrägwalzenlager auf) wobei der Abstand dieser Kugellager oder Walzenlager von dem besagten Einspannpunkt E_16b jeweils gleich groß ist. Hierdurch ergibt sich eine Dreh-Schwenkeinheit, die relativ geringe Fehler aufweist.
Wie bereits oben ausgeführt weist die Dreheinheit 8 zusätzlich auf:

– einen Drehantrieb 32, mit dem die Drehung der Gehäuseteile (erstes Gehäuseteil 56 und zweites Gehäuseteil 57, 57a) relativ zueinander angetrieben werden kann und
– einen Winkelgeber 21, 22, der abhängig vom jeweiligen Drehwinkel zwischen dem ersten Gehäuseteil 57, 57a und dem zweiten Gehäuseteil 56 die jeweilige Winkelstellung liefert. Hierdurch kann die Dreheinheit vollkommen automatisiert betrieben werden. Zusätzlich sollte die Dreheinheit ein Steuerungsmodul mit einem oder mehreren Mikroprozessoren umfassen, die dazu eingerichtet sind, die Kinematiken anzusteuern und/oder den Drehantrieb anzusteuern und/oder den Winkelgeber auszulesen.

Bezugszeichenliste

1: Messtisch
2: erster Messschlitten
3: dritter Messschlitten
4: Sensor
5: Taster
6: Werkstück
7: Steuerung
8: Dreheinheit
9: Maßstab
10: Maßstab
11: Maßstab
12: Federgelenk
13: Bedienpult
14: Drehgelenk
15: Drehgelenk
16a, 16b: Schrägkugellager
17: Messrechner
18: Stab
19: Koordinatenmessgerät
20: zweiter Messschlitten
21: Teilkreisscheibe
22: optischer Auslesekopf
23: Pfeil
24: Mechanik
25: Tauchspulenantrieb
26: Halteplatte
27: Führung
28a–28d: Festkörpergelenk
29: Führung
30: Stator
31: Rotor
32: Motor
33: Spannring
34: Stab
35: Stab
36: Tragscheibe
37: erster Ring
38: zweiter Ring
39a, 39b: Kugellager
40a, 40b: Schrägkugellager
41: Pfeil
42: Kinematik
43: Zähne
44: Zähne
45: Zahn
46: Zahn
47a, 47b: äußerer Lagerring
48a, 48b: Kugeln
49a, 49b: innerer Lagerring
50: Kinematik
51: Kinematik
52: Kinematik
53: Piezoaktuator
54: Stift
56: zweites Gehäuseteil
57: erstes Gehäuseteil
57a: Welle
58: drittes Gehäuseteil
59: Wechselteller
60: Zahn
61: Zahn
62: Zahn
63: Zahn
64: Kinematik
65: Zahn
66: Zahn
67: Zylinder
68, 69: Kugel

Claims

Dreheinheit (8) für ein Koordinatenmessgerät (19), mit wenigstens einem Drehgelenk (14) um hierdurch einen Sensor (4, 5) um eine Drehachse (A) rotieren zu können, wobei dieses Drehgelenk (14) folgendes umfasst: – ein erstes Gehäuseteil (57, 57a), an dem ringförmig eine Vielzahl von Rastelementen (43; 69) angeordnet sind – ein zweites Gehäuseteil (56), an dem wenigstens ein Gegenrastelement (44, 45; 67) vorgesehen ist, das mit den Rastelementen (43; 69) zusammenwirkt – ein Drehlager (16a, 16b), über das das zweite Gehäuseteil (56) und das erste Gehäuseteil (57, 57a) relativ zueinander drehbeweglich gelagert sind, dadurch gekennzeichnet, – dass am ersten Gehäuseteil (57, 57a) ein erster Ring (37) mit ersten Rastelementen (43; 69) am Innenumfang vorgesehen ist und ein zweiter Ring (38) mit zweiten Rastelementen (44; 68) am Außenumfang vorgesehen ist – dass am zweiten Gehäuseteil (56) zumindest eine Kinematik (50; 51; 52) mit wenigstens einem ersten Gegenrastelement (45; 67) vorgesehen ist, das zumindest mit den ersten Rastelementen (43; 69) zusammenwirkt und gegebenenfalls wenigstens ein zweites Gegenrastelement (46) vorgesehen ist, das nur mit den zweiten Rastelementen (44; 68) zusammenwirkt, wobei diese Kinematik eingerichtet ist dieses erste Gegenrastelement (45; 67) und das gegebenenfalls vorhandene zweite Gegenrastelement (46) so zwischen den beiden Ringen (37, 38) hin und her zu bewegen, dass entweder das erste Gegenrastelement (45; 67) in eine Einrastposition mit zumindest einem ersten Rastelement (43; 69) des ersten Ringes (37) gebracht ist, oder das erste Gegenrastelement (69) und/oder das gegebenenfalls vorhandene zweite Gegenrastelement (46) in eine Einrastposition mit zumindest einem zweiten Rastelement (44; 68) des zweiten Ringes (38) gebracht ist oder das erste Gegenrastelement (45; 67) und das gegebenenfalls vorhandene zweite Gegenrastelement (46) in eine Ausrastposition gebracht ist/sind – dass das erste Gegenrastelement (45) relativ zu dem gegebenenfalls vorhandenen zweiten Gegenrastelement (46) und/oder die ersten Rastelemente (43; 69) relativ zu den zweiten Rastelementen (44; 68) bezogen auf den Drehwinkel (α) des Drehgelenkes (14) jeweils so versetzt zueinander angeordnet sind, so dass sich durch die Einrastpositionen des ersten Gegenrastelementes (45; 67) mit zumindest einem Rastelement (43; 69) des ersten Ringes (37) die beiden Gehäuseteile in einer Vielzahl von ersten Drehstellungen (α₁) rasten lassen, und sich durch die Einrastpositionen des ersten Gegenrastelementes (45; 67) und/oder des gegebenenfalls vorhandenen zweiten Gegenrastelementes (46) mit zumindest einem Rastelement (44; 68) des zweiten Ringes (37) die beiden Gehäuseteile in einer Vielzahl von zweiten Drehstellungen (α₂) rasten lassen und dass jede der ersten Drehstellungen (α₁) sich von jeder der zweiten Drehstellungen (α₂) unterscheidet.
Dreheinheit nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei am zweiten Gehäuseteil (56) zumindest eine weitere Kinematik (64; 42) oder mehrere weitere Kinematiken vorgesehen ist/sind, wobei diese weitere Kinematik (64; 42)/weiteren Kinematiken genauso arbeitet/arbeiten, wie die erste Kinematik (50).
Dreheinheit nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei zumindest eine weitere Kinematik (64) relativ zur ersten Kinematik (50) so versetzt angeordnet ist, dass alle ersten Drehstellungen (α₁) und auch alle zweiten Drehstellungen (α₂), die sich mit der ersten Kinematik (50) rasten lassen sich von allen ersten Drehstellungen (α₃) und allen zweiten Drehstellungen (α₄) unterscheiden, die sich mit dieser weiteren Kinematik (64) rasten lassen.
Dreheinheit nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, wobei zumindest eine weitere Kinematik (42) oder mehrere weitere Kinematiken relativ zur ersten Kinematik (50) so versetzt angeordnet ist/sind, dass alle ersten Drehstellungen (α₁) und auch alle zweiten Drehstellungen (α₂), die sich mit der ersten Kinematik (50) rasten lassen allen ersten Drehstellungen (α₁) und allen zweiten Drehstellungen (α₂) entsprechen, die sich mit dieser weiteren Kinematik (42) oder diesen weiteren Kinematiken rasten lassen.
Dreheinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der größte Außendurchmesser des zweiten Rings (38) geringer ist als der geringste Innendurchmesser des ersten Rings (37).
Dreheinheit nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der zweite Ring (38) sich innerhalb des ersten Ringes (37) befindet.
Dreheinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Rasteelemente und/oder die Gegenrastelemente Zähne einer Verzahnung sind.
Dreheinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest eine Kinematik (50) einen Antrieb (25; 53) umfasst, durch den das erste Gegenrastelement (45; 67) und das gegebenenfalls vorhandene zweite Gegenrastelement (46) bewegt werden können.
Dreheinheit nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Antrieb ein Piezoantrieb (53) ist.
Dreheinheit nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kinematik (50) zur Bewegung des ersten Gegenrastelementes (45; 67) und des gegebenenfalls vorhandenen zweiten Gegenrastelementes (46) neben dem Antrieb eine Führung aufweist.
Dreheinheit nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Führung ein Federparallelogramm (28a–28d) ist, das eine Linearführung ermöglicht oder ein Federgelenk (12) ist, das eine Rotation ermöglicht.
Dreheinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei als Drehlager Schrägkugellager (16a, 16b) oder Schrägwalzenlager vorgesehen sind.
Dreheinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Dreheinheit eine Dreh-Schwenkeinheit ist, die zumindest zwei Drehgelenke (14, 15) aufweist, deren Drehachsen (A, B) senkrecht aufeinander stehen, wobei zumindest ein erstes der beiden Drehgelenke (14) nach dem vorhergehenden Anspruch ausgestaltet ist, wobei durch jedes der Schrägkugellager (16a, 16b) oder der Schrägwalzenlager dieses Drehgelenkes (14) auf der Drehachse (A) des Drehgelenkes (14) jeweils ein Einspannpunkt (E_16a, E_16b) definiert ist, wobei der Einspannpunkt (E_16b) von einem der Schrägkugellager (16b) oder Schrägwalzenlager genau auf der Drehachse (B) des zweiten Drehgelenkes (15) liegt.
Dreheinheit nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das zweite Drehgelenk (15) Kugellager oder Walzenlager, insbesondere Schrägkugellager (40a, 40b) oder Schrägwalzenlager aufweist, wobei der Abstand dieser Kugellager oder Schrägwalzenlager von dem besagten Einspannpunkt (E_16b) jeweils gleich groß ist.
Dreheinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Dreheinheit zusätzlich umfasst – einen Drehantrieb (32), mit dem die Drehung der Gehäuseteile (56; 57, 57a) relativ zueinander angetrieben werden kann, – einen Winkelgeber (21, 22), der abhängig vom jeweiligen Drehwinkel zwischen dem ersten Gehäuseteil (57, 57a) und dem zweiten Gehäuseteil (56) die jeweilige Winkelstellung (α) liefert.
Dreheinheit nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Dreheinheit zusätzlich ein Steuerungsmodul mit einem oder mehreren Mikroprozessoren umfasst, die dazu eingerichtet sind, die Kinematiken anzusteuern und/oder den Drehantrieb anzusteuern und/oder den Winkelgeber auszulesen.