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Die Erfindung betrifft Ausrichtevorrichtung insbesondere für ein Vermessungsgerät, wobei die Ausrichtevorrichtung zumindest ein Unterteil und zumindest ein Oberteil umfasst, welche entlang einer vertikalen Achse übereinander angeordnet sind, das Unterteil auf einem Standfußelement befestigt ist, am Oberteil ein Vermessungsgerät angeordnet ist und das Unterteil eine entlang der vertikalen Achse betrachtet runde Ausnehmung aufweist, in welche ein komplementär ausgeformter, hervorstehender Anteil an der Unterseite des Oberteils eingreift und durch Verkippung des hervorstehenden Anteils in der Ausnehmung eine Vertikalachse des Oberteils gegenüber einer Vertikalachse des Unterteils in alle Raumrichtungen verkippbar ist.
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Ausrichtevorrichtungen für Vermessungsgeräte, sogenannte Horizontriervorrichtungen, werden dazu verwendet vermessungstechnische Geräte vor dem Vermessungsprozess genau parallel zum Boden, also lotrecht, auszurichten. Bekannte Horizontriervorrichtungen weisen hierbei eine Kunststoff- bzw. Gummidichtung auf, welche in der Ausnehmung des Unterteils angeordnet ist und auf welcher das Oberteil aufliegt. Mit Schraubverbindungen zwischen Oberteil und Unterteil wird die Dichtung lokal zusammengedrückt und so die Verkippung realisiert. Dies hat den Nachteil, dass die Dichtungen mit der Zeit verschleißen und dann eine ausreichende Horizontrierung nur noch möglich ist nachdem die Dichtung getauscht wurde.
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Weitergehend ist die Verwendung der Dichtung im Hinblick auf Temperaturschwankungen problematisch. Wird z.B. die Ausrichtung des vermessungstechnischen Geräts im Schatten vorgenommen und fällt dann im später, z.B. während der eigentlichen Messung Sonne auf das Gerät, kann die Dichtung sich Ausdehnen und die korrekte Ausrichtung zerstören, was in Folge einen Messfehler bedingt.
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Auch ist es so, dass bekannte Horizontriervorrichtungen nur eine Verbindungsschnittstelle für ein einziges Vermessungsgerät aufweisen, oder sogar in dem vermessungstechnischen Gerät integriert sind. Dadurch ist es notwendig im Verlauf der Vermessung ständig neu zu horizontrieren, da an einem Messpunkt in der Regel nacheinander verschiedene Messungen durchgeführt werden müssen (z.B. zunächst Standortbestimmung mittels GPS, dann Vermessung vom vorherigen Messpunkt zum aktuellen Messpunkt mit anschließender Vermessung vom aktuellen Messpunkt zum nächsten Messpunkt, oder auch aufeinanderfolgende Bestimmung von Entfernung, Winkel und Höhe zu einem Referenzpunkt). Das hierfür ständig notwendige erneute Horizontrieren ist dabei sehr zeitaufwendig und kann außerdem zu Messfehlern, durch das Fehlen einer konstanten Bezugshorizontrierung, führen.
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Die
US 6 151 787 A zeigt eine Horizontriervorrichtung umfassend eine kugelförmige Pfanne in welche ein kugelförmiges Oberteil eingesetzt ist. Die
EP 1 473 510 B1 zeigt einen Stativkopf mit einer Gelenkkugel, welcher ein Lagerelement mit einem Auflager umfasst mit welchem eine Klemmwirkung erzielt werden kann.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher die zuvor aufgeführten Nachteile bekannter Horizontriervorrichtungen zu beseitigen und insbesondere eine Ausrichtevorrichtung bereitzustellen, welche besonders zuverlässig und vielseitig einsetzbar ist sowie einfach und genau ausrichtbar ist. Es ist weitergehend die Aufgabe der Erfindung Messfehler zu vermieden oder zumindest zu reduzieren und das Vermessungsverfahren im Sinne eines besonders einfachen Ausrichtung zu vereinfachen.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Ausrichtevorrichtung insbesondere für ein Vermessungsgerät, wobei die Ausrichtevorrichtung zumindest ein Unterteil und zumindest ein Oberteil umfasst, welche entlang einer vertikalen Achse übereinander angeordnet sind, das Unterteil auf einem Standfußelement befestigt ist, am Oberteil ein Vermessungsgerät angeordnet ist und das Unterteil eine entlang der vertikalen Achse betrachtet runde Ausnehmung aufweist, in welche ein komplementär ausgeformter, hervorstehender Anteil an der Unterseite des Oberteils eingreift und durch Verkippung des hervorstehenden Anteils in der Ausnehmung eine Vertikalachse des Oberteils gegenüber einer Vertikalachse des Unterteils in alle Raumrichtungen verkippbar ist. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfläche zwischen hervorstehendem Anteil und Ausnehmung eine seitlich am hervorstehenden Anteil umlaufende Fläche ist, welche die gekrümmte Form der Mantelfläche einer Ellipsoidschicht aufweist, wobei die Ausrichtevorrichtung zumindest drei Verkippungselemente aufweist, welche das Unterteil mit dem Oberteil parallel zur vertikalen Achse verbinden und mit welchen ein lokaler Abstand des Unterteils zum Oberteil einstellbar ist.
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Eine Ellipsoidschicht ist dabei als ein dreidimensionales Gebilde zu verstehen, welches mathematisch durch Rotation einer zweidimensionalen Ellipse um eine vertikale Achse (Rotationsellipsoid) mit anschließendem herausschneiden der Ellipsoidschicht entlang von zwei horizontalen und zueinander parallel beabstandet angeordneten Schnittebenen gebildet wird. Die Mantelfläche, auch als Ellipsoidzone oder Zonenfläche bezeichnet, ist dabei der Oberflächenanteil der Ellipsoidschicht, welcher schon am Rotationsellipsoid als Oberfläche vorhanden war, also nicht durch die horizontale Schnittbildung entstanden ist. Der Begriff Mantelfläche einer Ellipsoidschicht ist somit durch den Flächenanteil definiert, welcher einen Winkel zu einer gedachten horizontalen Bezugsebene aufweist, also nicht parallel zu dieser ausgerichtet ist. Die Mantelfläche ist somit eine nicht horizontal ausgerichtete, ringförmig umlaufende Fläche, welche gleichzeitig eine Krümmung in vertikaler Richtung aufweist. Durch den ringförmig umlaufenden Charakter weist die Mantelfläche eine Krümmung in horizontaler Richtung auf. Die Mittelpunkte beider Krümmungskreise (Horizontal- und Vertikalkrümmung) liegen dabei, für einen Infinitesimalflächenanteil betrachtet, auf der gleichen Seite des betrachteten Flächenbereichs.
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Der hervorstehende Anteil des Oberteils und die Ausnehmung des Unterteils stehen entlang der Kontaktfläche in direktem unmittelbaren Kontakt zueinander. Insbesondere liegt die seitlich am hervorstehenden Anteil umlaufende Fläche auf einer komplementär ausgeformten Seitenfläche der Ausnehmung auf. Durch diese Ausgestaltung ist die Kunststoff- bzw. Gummidichtung (auch bezeichnet als zusammendrückbares Element) aus dem Stand der Technik nicht mehr notwendig. Die Ausrichtevorrichtung weist daher kein zusammendrückbares Element zwischen Ober- und Unterteil auf. Durch das Weglassen dieses zusammendrückbaren Elementes ist insbesondere ein Achten auf den Verschleißgrad dieses Elements und dessen regelmäßiger Austausch nicht mehr notwendig. Auch eine Verstellung der Ausrichtevorrichtung im ausgerichteten Zustand durch Temperatureinflüsse wird somit vermieden, da das zusammendrückbare Element, welches in der Regel einen großen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist und dadurch die Verstellung verursacht, nicht mehr vorhanden ist.
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Durch die sowohl horizontal als auch vertikal konvex gekrümmte Kontaktfläche wird eine Verkippung der Vertikalachse des Oberteils gegenüber einer Vertikalachse des Unterteils in alle Raumrichtungen ermöglicht. Das Oberteil ist gegenüber dem Unterteil ähnlich einer Verbindung durch ein Kugelgelenk bewegbar. Diese erfindungsgemäße Ausführungsform der beweglichen Verbindung zwischen Oberteil und Unterteil ist besonders einfach, leichtgängig, wartungsarm und langlebig.
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Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform ist die Kontaktfläche zwischen dem Unterteil und dem Oberteil eine Metallfläche. Die Ausführung der Kontaktfläche als eine Metallfläche impliziert, dass sowohl die seitlich am hervorstehenden Anteil umlaufende Fläche als auch die komplementär ausgeformte Seitenfläche der Ausnehmung jeweils als Metallfläche ausgeführt sind. Bevorzugt besteht die Metallfläche aus demselben Metall wie das Oberteil und/oder das Unterteil. Durch die Ausführung der Kontaktfläche als Metallfläche ist die Ausrichtevorrichtung besonders einfach herstellbar, da keine weiteren Fertigungsschritte nach der Formgebung von Unterteil und Oberteil, wie z.B. ein Beschichtungsschritt, notwendig sind.
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Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform sind das Unterteil und das Oberteil zueinander mit einer Kipprotationsbewegung in alle Raumrichtungen von 0-3 Grad, bevorzugt 1-2 Grad, ausrichtbar. Bevorzugt weisen Standfußelemente in der Länge einzeln verstellbare Standbeine auf, sind also als Stativ ausgeführt. So ist durch das Standfußelement bereits eine ungefähre Ausrichtung des vermessungstechnischen Geräts möglich. Mit der Ausrichtevorrichtung wird daher im Wesentlichen eine Feinjustierung durchgeführt. Daher ist ein Verkippungsgrad von 0-3 Grad ausreichend für eine genaue Ausrichtung. Durch die Beschränkung auf dieses Gradintervall ist eine konstruktiv einfachere und platz- bzw. materialsparendere Ausführungsform möglich. Insbesondere ist ein Rotationsbereich von 1-2 Grad ist vorteilhaft, da so eine noch einfachere und platz- bzw. materialsparende Ausführung der Ausrichtevorrichtung möglich ist.
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Andere Standfußelemente weisen keine einzeln verstellbaren Standbeine auf. Bevorzugt bestehen solche Standfußelemente aus einer fest in den Untergrund betonierten Halterung, an deren Oberseite die Ausrichtevorrichtung angeordnet ist. Z.B. werden solche Standfußelemente verwendet, um mit Hilfe einer GPS-Antenne, welche an der Ausrichtevorrichtung angeordnet ist, Bewegungen des Untergrunds, beispielsweise das Abrutschen eines Hangs, zu überwachen. Da solche Standfußelemente bereits beim Bau selbiger grob horizontriert werden, ist auch bei dieser Variante des Standfußelements ein Verkippungsgrad von 0-3 Grad, bevorzugt 1-2 Grad, der Ausrichtevorrichtung ausreichend.
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Erfindungsgemäß weist die Ausrichtevorrichtung zumindest drei Verkippungselemente auf, welche das Unterteil mit dem Oberteil parallel zur vertikalen Achse verbinden und mit welchen ein lokaler Abstand des Unterteils zum Oberteil einstellbar ist. Durch die zumindest drei Verkippungselemente kann die Verkippung des Oberteils gegenüber dem Unterteil exakt eingestellt werden und weist keinen Freiheitsgrad mehr auf, welcher ggf. bei nur einem oder zwei Verkippungselementen gegeben sein kann.
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Bevorzugt sind die Verkippungselemente als Schrauben ausgeführt, welche in einer vertikalen Bohrung des Oberteils geführt sind und in einem komplementären Gewinde im Unterteil verankert werden. Denkbar ist ebenfalls eine analoge Ausführungsform bei aber Unter- und Oberteil vertauscht sind, das komplementäre Gewinde also im Oberteil und die führende Bohrung im Unterteil angeordnet sind.
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Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform sind die drei Verkippungselemente auf einer horizontalen Kreisbahn, welche umfänglich auf der Oberseite des Oberteils nahe des Randes der Oberseite verläuft, in einem Winkelabstand von 120° zueinander angeordnet. Der Winkelabstand von 120° ist in diesem Zusammenhang auf das jeweils benachbarte Verkippungselement bezogen zu verstehen. Diese Ausführungsform bedingt eine gleichmäßige Anordnung der Verkippungselemente entlang des Umfangs der Ausrichtevorrichtung. Durch die gleichmäßige Anordnung wird eine besonders einfache und vorhersehbare Verstellbarkeit der Ausrichtevorrichtung gewährleistet.
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Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform ist das Oberteil zumindest zweiteilig aus einem Basiselement und einem Adapterelement bestehend ausgeführt, wobei das Basiselement ausrichtbar zum Unterteil angeordnet ist, zumindest eine Verbindungsschnittstelle für ein Vermessungsgerät aufweist und das Adapterelement in lediglich einer einzigen definierten Position am Basiselement arretierbar ist und das Adapterelement eine andere Verbindungsschnittstelle für zumindest ein anderes Vermessungsgerät aufweist.
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In dieser Ausführungsform kann die Ausrichtevorrichtung sowohl mit als auch ohne das Adapterelement betrieben werden. Ohne das Adapterelement ist, bevorzugt an der Oberseite des Basiselements, zumindest eine Verbindungsschnittstelle für ein Vermessungsgerät am Oberteil zugänglich. Bevorzugt sind am Basiselement zumindest zwei verschiedene Verbindungsschnittstellen für verschiedene vermessungstechnische Geräte angeordnet. Unter der Bezeichnung „verschiedene vermessungstechnische Geräte“ sind insbesondere auch solche Geräte zu verstehen, welche sich zwar hinsichtlich ihrer vermessungstechnischen Eigenschaften gleichen, jedoch unterschiedliche Verbindungsschnittstellen aufweisen.
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Weitere Verbindungsschnittstellen sind durch Anbringen des Adapterelements am Basiselement realisierbar. Insgesamt kann dadurch eine Vielzahl von vermessungstechnischen Geräten verschiedener Hersteller an der Ausrichtevorrichtung angeordnet werden. Somit ist die Ausrichtevorrichtung besonders vielseitig einsetzbar. Insbesondere entfällt in dieser Ausführungsform die erneute Ausrichtung nach einem Messgerätwechsel. Dadurch wird der Messfehler eliminiert, welcher aus leicht unterschiedlichen Ausrichtungen zwischen den nacheinander an einem Messpunkt verwendeten Messgeräten resultiert.
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Auch vermessungstechnische Geräte mit eingebauter Ausrichtevorrichtung sind mit der erfindungsgemäßen Ausrichtevorrichtung oder einer Ausrichtevorrichtung gemäß zumindest einer der beschriebenen Ausführungsformen verwendbar. Dabei wird die eingebaute Ausrichtevorrichtung auf eine neutrale Position eingestellt bzw. auf dem eingestelltem Wert belassen und die Ausrichtung lediglich an der Ausrichtevorrichtung gemäß zumindest Anspruch 1 vorgenommen.
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Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform ist das Adapterelement gegen ein anderes Adapterelement austauschbar, welches eine weitere andere Schnittstelle für ein weiteres anderes Vermessungsgerät aufweist. Durch das austauschbare Adapterelement ist die Ausrichtevorrichtung mit beliebig vielen Geräten verwendbar. Insbesondere ist so auch eine Erweiterung der Kompatibilität mit z.B. neuen Geräten möglich. Dadurch kann die Ausrichtevorrichtung besonders lange, z.B. auch nach Modellwechseln der Geräte oder dem Markteintritt neuer Hersteller, genutzt werden. Dabei wäre es denkbar die Verbindungsschnittstellen für Geräte der zwei gängigsten Hersteller direkt am Basiselement anzuordnen und die Schnittstellen seltenerer Hersteller an jeweils einem Adapterelement. So können die gängigsten Geräte besonders einfach und schnell an der Ausrichtevorrichtung befestigt werden.
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Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform weist die Ausrichtevorrichtung eine Anschlagsvorrichtung auf, welche als zwei horizontale Flächenbereiche ausgeführt ist, welche jeweils radial außerhalb der Ausnehmung auf der Oberseite des Unterteils und radial außerhalb des hervorstehenden Anteils an der Unterseite des Oberteils angeordnet sind. Durch die Anschlagsvorrichtung kann der einstellbare Winkelbereich der Verkippung besonders einfach festgelegt werden. Außerdem wird dem Benutzer bei Erreichen des Anschlags signalisiert, dass eine genauere Ausrichtung des Standfußelements notwendig ist.
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Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform weist die Seitenfläche der Ausnehmung unterhalb eines gekrümmten Bereichs, welcher die Kontaktfläche darstellt, einen vertikalen Seitenflächenanteil auf. Durch diesen vertikalen Seitenflächenanteil entsteht unterhalb des hervorstehenden Anteils ein freier Hohlraum in der Ausnehmung. In diesen Hohlraum kann der hervorstehende Anteil bei Verkippung in zumindest eine der drei Raumrichtungen hineinrotieren, sodass eine Blockade der Verkippung durch Anschlag des hervorstehenden Anteils auf dem Boden der Ausnehmung verhindert wird.
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Die Aufgabe wird auch durch ein Verfahren zum Ausrichten eines Vermessungsgeräts mit einer Ausrichtevorrichtung gelöst, wobei die Ausrichtevorrichtung zumindest ein Unterteil und zumindest ein Oberteil umfasst, welche übereinander und im direkten Kontakt zueinander angeordnet sind, wobei das Unterteil eine entlang der vertikalen Achse betrachtet runde Ausnehmung aufweist, in welche ein komplementär ausgeformter, hervorstehender Anteil an der Unterseite des Oberteils eingreift, wobei die Kontaktfläche zwischen hervorstehendem Anteil und Ausnehmung eine seitlich am hervorstehenden Anteil umlaufende Fläche ist, welche die gekrümmte Form der Mantelfläche einer Ellipsoidschicht aufweist, wobei die Ausrichtevorrichtung zumindest drei Verkippungselemente aufweist, welche das Unterteil mit dem Oberteil parallel zur vertikalen Achse verbinden und mit welchen ein lokaler Abstand des Unterteils zum Oberteil einstellbar ist, umfassend die Schritte:
- (a) Befestigen des Unterteil auf einem Standfußelement;
- (b) Anordnen eines Vermessungsgeräts am Oberteil;
- (c) Ausrichten des Vermessungsgeräts durch Verkippung des hervorstehenden Anteils in der Ausnehmung auf der gekrümmt geformten Kontaktfläche, wobei das Verkippen des Oberteils gegenüber dem Unterteil durch die Verkippungselemente erfolgt.
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Durch die Verkippung des Oberteils gegenüber dem Unterteil auf der gekrümmt geformten Kontaktfläche ist die Ausrichtung des Vermessungsgeräts besonders einfach und genau ausführbar.
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Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform werden im Anschluss an das zuvor beschriebene Verfahren und die erfolgte Nutzung des Vermessungsgeräts die folgenden Schritte durchgeführt:
- (d) Demontage des Vermessungsgeräts vom Oberteil der Ausrichtevorrichtung;
- (e) Montage eines anderen Vermessungsgeräts am Oberteil der Ausrichtevorrichtung unter Beibehaltung der Ausrichtung aus Verfahrensschritt (c).
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Mit den Schritten (d) und (e) ist ein mehrstufiges Vermessungsverfahren, welches mehrere Vermessungsschritte mit unterschiedlichen Vermessungsgeräten umfasst besonders schnell und auch insbesondere auch genau durchführbar, da die Ausrichtung für alle Vermessungsgeräte genau vergleichbar ist. Gegebenenfalls umfasst der Schritt (e) das Entfernen, wieder Anbringen oder Austauschen des Adapterelements des Oberteils.
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Weitere Vorteile, Ziele und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung werden anhand nachfolgender Beschreibung der anliegenden Figuren erläutert. Gleichartige Komponenten können in den verschiedenen Ausführungsformen gleiche Bezugszeichen aufweisen.
In den Figuren zeigen:
- 1 eine Übersichtsdarstellung der Ausrichtevorrichtung (1);
- 2 zwei Schnittdarstellungen der Ausrichtevorrichtung (1) entlang der in 2a dargestellten Schnittlinien A-A (Vertikalschnitt, 2b) und B-B (Horizontalschnitt, 3c);
- 3 eine schematische Darstellung einer Ellipsoidschicht (15) in einem Rotationsellipsoid (3a), isoliert (3b) und als vertikaler Schnitt (3c);
- 4 eine Detaildarstellung der Ausrichtevorrichtung (1) in perspektivischer Ansicht von schräg oben (4a) und von schräg unten (4b);
- 5 eine Detaildarstellung der Ausrichtevorrichtung (1) gemäß einer anderen Ausführungsform in perspektivischer Ansicht von schräg oben (5a) und von schräg unten (5b);
- 6 eine Schnittdarstellung (6b) der Ausrichtevorrichtung (1) entlang der in 6a dargestellten Schnittlinie A-A (Vertikalschnitt);
- 7 eine Darstellung der Ausrichtevorrichtung (1) mit daran angeordnetem Vermessungsgerät (G) in perspektivischer Ansicht (7a) und entlang der in 7b dargestellten Schnittlinie A-A (Vertikalschnitt, 7c).
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1 zeigt die Ausrichtevorrichtung 1 befestigt auf einem Standfußelement S mit an der Ausrichtevorrichtung angeordnetem Messgerät G. Das Oberteil 4 der Ausrichtevorrichtung 1 ist dabei gegenüber dem Unterteil 2 bewegbar. Durch die Befestigung des Messgeräts G am Oberteil 4 und der Befestigung des Unterteils 2 am Standfußelement S, welches auf einem Boden B steht, ist mit der Ausrichtevorrichtung das Messgerät G gegenüber dem Boden B ausrichtbar. Dabei wird eine Vertikalachse (VO ) des Oberteils 4 gegenüber einer Vertikalachse (VU ) des Unterteils 2 mit einer Kipprotationsbewegung verschwenkt.
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2 zeigt die Ausrichtevorrichtung 1 zwei verschiedenen Schnittdarstellungen, wobei die Lage der Schnittebenen in 2a gekennzeichnet ist. Die Ausrichtevorrichtung 1 weist, in vertikaler Richtung V betrachtet, eine runde Kreisform auf. Die 2b stellt einen Vertikalschnitt entlang A-A dar. Das Oberteil 4 und das Unterteil 2 sind, in einer vertikalen Richtung V betrachtet, übereinander angeordnet. Dabei sind die Mittelpunkte von Oberteil 4 und Unterteil 2 ohne seitlichen Versatz übereinander angeordnet. Das Unterteil 2 weist auf seiner Oberseite 11 mittig eine Ausnehmung 6 auf. Diese Ausnehmung 6 weist eine, in vertikaler Richtung V betrachtet, runde Form auf. Die Ausnehmung 6 weist eine Seitenfläche 9 sowie eine Bodenfläche 6a auf. Die Seitenfläche 9 umfasst einen gekrümmten Bereich 9a. Des Weiteren umfasst die Seitenfläche 9 einen vertikalen Seitenflächenanteil 9b.
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Das Oberteil 4 weist an seiner Unterseite 10 einen hervorstehenden Anteil 8 auf, welcher in die Ausnehmung 6 eingreift. Der hervorstehende Anteil 8 ist dabei komplementär zur Ausnehmung 6 geformt, sodass das Eingreifen ermöglicht wird. Der hervorstehende Anteil 8 weist eine, in vertikaler Richtung V betrachtet, runde Form auf. Der hervorstehende Anteil 8 weist eine Seitenfläche 8a und eine Bodenfläche 8b auf. Die Seitenfläche 8a weist eine gekrümmte Form auf, welche komplementär zum gekrümmten Bereich 9a der Seitenfläche der Ausnehmung 6 geformt ist. Die Seitenfläche 8a und der gekrümmte Bereich 9a liegen flächig aufeinander auf und bilden so die Kontaktfläche 12 zwischen Unterteil 2 und Oberteil 4. Der Raumbereich 6b der Ausnehmung, welcher durch die Bodenfläche 6a und die vertikalen Seitenflächenanteile 9b begrenzt ist, dient dazu das Aufsetzen des Randes 8c der Bodenfläche 8b des hervorstehenden Anteils 8 auf der Bodenfläche 6a der Ausnehmung 6 bei Verkippung des Oberteils 4 gegenüber dem Unterteil 2 zu verhindern oder zumindest hinsichtlich größerer Rotationsgrade zu verzögern. Bei Verkippung des Oberteils 2 gegenüber dem Unterteil 4 rotiert der Rand 8c des hervorstehenden Anteils 8 stellenweise, je nach Verkippungsrichtung, in den Raumbereich 6b hinein.
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Der Drehpunkt 5 der Verkippung ist im der Mittelpunkt der Bodenfläche 8b des hervorstehenden Anteils angeordnet. Die Verkippung erfolgt ähnlich der Wirkung eines Kugelgelenks. Daraus folgt, dass wenn ein Bereich 17 des Rands 8c nach unten in den Raumbereich 6b hinein rotiert, ein gegenüberliegender Bereich 19 aus dem Raumbereich 6b nach oben herausrotiert bzw. nach oben von diesem Raumbereich 6b wegrotiert. Gegenüberliegend ist in diesem Fall als, entlang einer durch den Drehpunkt 5 radial auf der Bodenfläche 8b verlaufenden Gerade 5a betrachtet, auf der anderen Seite des Drehpunktes 5 liegend als der Bereich 17 zu verstehen. Dabei verläuft die Gerade 5a in derselben Ebene wie die Rotation. In 2b verläuft die Rotation beispielhaft entlang der Abkipprichtung A und der Hochkipprichtung A' in der Papierebene. Damit verläuft die Gerade 5a ebenfalls in der Papierebene. In der Mitte der Gerade 5a befindet sich der Drehpunkt 5. Der Bereich 17 des Rands 8c befindet sich in der Papierebene auf der Gerade 5a rechts des Drehpunkts 5 und der gegenüberliegende Bereich 19 des Rands 8c folglich auf der Gerade 5a links des Drehpunkts 5. Je nach Lage der Verkippungsrichtung im Raum, prinzipiell sind hier alle Richtungen möglich, versteht sich eine entsprechende Ausrichtung der Gerade 5a.
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Das Verkippen des Oberteils 4 gegenüber dem Unterteil 2 erfolgt durch Verkippungselemente 7. Ein Verkippungselement 7 umfasst eine Schraube 7a, welche in Vertikalbohrungen 7b und 7c des Oberteils 4 und des Unterteils 2 geführt ist. Die Vertikalbohrung 7c des Unterteils 2 weist auf ihrer Innenseite ein Gewinde auf in welches das Gewinde der Schraube 7a eingreift. Die Vertikalbohrung 7b des Oberteils 4 weist eine Auflagefläche 7d für den Schraubenkopf auf, sodass bei Hineindrehen der Schraube in das Gewinde der Vertikalbohrung 7c das Oberteil 4 an der Stelle dieses Verkippungselements 7 auf das Unterteil 2 zubewegt wird.
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Das Oberteil 4 weist am Rand 20 der Oberseite 18 von oben betrachtet (s. 2c) dreieckige Ausnehmungen 7e auf in welchen die Vertikalbohrung 7b angeordnet ist. Die Vertikalbohrungen 7b sind jeweils in einer Ecke 7f der von oben betrachtet dreieckigen Ausnehmungen 7e angeordnet. Die Ausnehmungen 7e sind mit der Seite 7g, welche der Ecke 7f horizontal gegenüber liegt, über den Rand 20 des Oberteils 4 hinausgehend angeordnet, sodass die Vertikalbohrungen 7b und die darin angeordneten Schrauben 7a von oben und von der Seite frei zugänglich sind. Durch diese Ausformung ist es insbesondere möglich einen gewinkelten Inbusschlüssel I an der Schraube 7a anzuordnen und den Inbusschlüssel I von einem ersten Anschlag an einer ersten Seitenwand 7h der Ausnehmung 7e zu einem zweiten Anschlag an einer zweiten Seitenwand 7i der Ausnehmung 7e rotierend um den Winkel α zu bewegen und damit die Schraube 7a zu betätigen und dadurch den Abstand zwischen Oberteil 4 und Unterteil 2 dort lokal einzustellen.
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Zur Begrenzung der Verkippung weist die Ausrichtevorrichtung 1 eine Anschlagsvorrichtung 29 auf. Die Anschlagsvorrichtung 29 umfasst zwei Oberflächenabschnitte 31 und 32, welche in horizontaler Ausrichtung von Oberteil 4 und Unterteil 2, horizontal und übereinander beabstandet verlaufen. Der erste Oberflächenabschnitt 31 ist angrenzend zum hervorstehenden Anteil 8 an der Unterseite 10 des Oberteils 4 angeordnet. Dieser erste Oberflächenabschnitt 31 ist ringförmig umlaufend um den hervorstehenden Anteil 8. Der erste Oberflächenabschnitt 31 ist dabei parallel zur Bodenfläche 8b des hervorstehenden Anteils 8 angeordnet. Der zweite Oberflächenabschnitt 32 ist angrenzend zur Ausnehmung 6 an der Oberseite 11 des Unterteils 2 angeordnet. Der Oberflächenabschnitt 32 verläuft ringförmig um die Ausnehmung 6 herum. Der zweite Oberflächenabschnitt 32 ist dabei parallel zur Bodenfläche 6a der Ausnehmung 6 angeordnet.
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Bei Verkippung des Oberteils 4 gegenüber dem Unterteil 2 bewegt sich ein Teilbereich 31a des ersten Oberflächenabschnitts 31 in einer Abkipprichtung A auf den zweiten Oberflächenabschnitt 32 zu und schlägt bei Erreichen einer maximalen Verkippung an diesem an, während ein gegenüberliegender Teilbereich 31b des ersten Oberflächenabschnitts 31 in einer Hochkipprichtung A' vom zweiten Oberflächenabschnitt 32 wegbewegt wird. Gegenüberliegend ist auch hier als, entlang einer durch den Drehpunkt 5 radial auf der Bodenfläche 8b verlaufenden Gerade 5a betrachtet, auf der anderen Seite des Drehpunktes 5 liegend als der Bereich 31a zu verstehen. Zeitgleich mit der Bewegung des Oberflächenabschnitts 31 rotiert der Rand 8c des hervorstehenden Anteils 8 stellenweise in den Raumbereich 6b hinein, wie zuvor beschrieben. Bevorzugt wird bei Erreichen der maximalen Verkippung zwar ein Anschlag eines Teilbereichs des ersten Oberflächenabschnitts 31 am zweiten Oberflächenabschnitt 32 jedoch kein Anschlag des Randes 8c an der Bodenfläche 6a erreicht. Dadurch kann eine Beschädigung des hervorstehenden Anteils 8 vermieden werden.
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Der hervorstehende Anteil 8 weist die Form einer Ellipsoidschicht 15 auf. Diese ist in den 3a bis c dargestellt. Wie in 3a dargestellt, lässt sich die Form einer Ellipsoidschicht 15 durch zwei horizontale Schnitte entlang der Ebenen 15a und 15b aus einem Rotationsellipsoid 13 erzeugen. Ein Rotationsellipsoid 13 lässt sich durch Rotation einer Ellipse um ihre Haupt- oder Nebenachse erzeugen. Das Rotationsellipsoid 13 wurde durch Rotation um die vertikale Achse V (hier Hauptachse der Ellipse) erzeugt. 3b zeigt die erzeugte Ellipsoidschicht 15, welche eine gekrümmte Mantelfläche 14 (schraffiert dargestellt) aufweist. 3c zeigt einen Vertikalschnitt der Ellipsoidschicht 15. In Bezug auf das Oberteil 4 der Ausrichtevorrichtung 1, entspricht die obere horizontale Schnittfläche 15a der Ellipsoidschicht die Verbindungsfläche von hervorstehendem Anteil 8 und Oberteil 4. Des Weiteren entspricht die untere horizontale Schnittfläche 15b der Bodenfläche 8b. Die Mantelfläche 14 stellt die Seitenfläche 8a dar, welche in Kontakt mit dem gekrümmten Bereich 9a der Ausnehmung 6 die Kontaktfläche 12 darstellt. Die Seitenfläche 8a weist eine konvex gekrümmte Form auf, welche der gekrümmten Form der Mantelfläche 14 einer Ellipsoidschicht 15 entspricht.
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Das Oberteil 4 besteht aus einem Basiselement 24 und einem Adapterelement 26. Das Adapterelement 26 ist vom Basiselement 24 entfernbar. Durch Entfernen des Adapterelements 26 werden an der Oberseite des Basiselements 26 die Verbindungsschnittstellen 28a, 28b zur Verbindung der Ausrichtevorrichtung 1 mit einem Vermessungsgerät oder einem anderen Vermessungsgerät frei zugänglich. Im angebrachten Zustand deckt das Adapterelement 26 die Verbindungsschnittstelle 28a des Basiselements 24 ab. An seiner Oberseite weist das Adapterelement 26 eine weitere Verbindungsschnittstelle 28c auf, mit welcher ein anderes Vermessungsgerät an der Ausrichtevorrichtung 1 befestigbar ist.
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Das Adapterelement 26 weist im vertikalen Querschnitt eine im Wesentlichen T-förmige Form auf. Diese T-förmige Form setzt sich aus einem Horizontalbereich 26a und einem Vertikalbereich 26b zusammen. Das Basiselement 24 weist an seiner Oberseite eine komplementär zum Adapterelement ausgeformte Ausnehmung 24a auf. Das Adapterelement 26 ist in der Ausnehmung 24a bezüglich einer nach unten gerichteten Vertikalrichtung V und einer Horizontalrichtung formschlüssig anordenbar. Insbesondere wird die formschlüssige Fixierung bezügliche einer nach unten gerichteten Vertikalrichtung V dadurch erreicht, dass der Horizontalbereich 26a auf einem horizontalen Flächenanteil 24b der Ausnehmung 24a aufliegt. Die formschlüssige Fixierung bezügliche einer Horizontalrichtung wird dadurch erreicht, dass der Vertikalbereich 26b sowie der vertikal ausgerichtete Seitenrand 26c des Horizontalbereichs 26a auf den vertikalen Flächenanteilen 24c der Ausnehmung 24 anliegt. Die Bezeichnungen horizontal und vertikal sind hier auf einen waagerecht ausgerichteten Zustand des Oberteils 4 bezogen und verkippen sich entsprechend mit einer möglichen Verkippung des Oberteils 4 gegenüber dem Unterteil 2.
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Zusätzlich ist das Adapterelement 26 mit einer Fixiervorrichtung 34 in der Ausnehmung 24a fixierbar. So ist das Adapterelement 26 in nur einer Position am Basiselement 24 arretierbar. Die Fixiervorrichtung 34 umfasst eine horizontale Bohrung 34a im Basiselement 24 von der Außenseite des Basiselements 24 in die Ausnehmung 24a. In der horizontalen Bohrung 34a ist ein Schraubbolzen 34b angeordnet, welcher durch Hineinschrauben in Richtung des Adapterelements 26 mit seinem dem Adapterelement 26 zugewandten Ende gegen dieses drückt und das Adapterelement 26 so kraftschlüssig bezüglich einer nach oben gerichteten Vertikalrichtung am Basiselement 24 fixiert. Auf Höhe des Schraubbolzens 34b weist der Vertikalbereich 26b des Adapterelements 26 eine umfangsvermindernde Ausnehmung 27 auf, in welche der Schraubbolzen 34b im fixierten Zustand des Adapterelements 26 eingreift. So ist zusätzlich zur kraftschlüssigen Fixierung des Adapterelements noch eine formschlüssige Fixierung möglich.
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Die Verbindungsschnittstelle 28a, welche Löcher 30 in der Oberseite des Basiselements 24 umfasst, weist ebenfalls andere, aber vom Prinzip baugleiche Fixiervorrichtungen 33 mit hier horizontaler Bohrung 33a und Schraubbolzen 33b auf, mit denen Fortsätze das Vermessungsgerät in den Löchern 30 der Verbindungsschnittstelle 28a fixierbar sind. Die Verbindungsschnittstelle 28a umfasst dabei drei Löcher 30 auf, welche auf einer Kreisbahn 21 in einem Winkelabstand 22 von 120° zueinander angeordnet sind. Die Kreisbahn 21 verläuft dabei horizontal auf dem horizontalen Flächenanteil 24b der Ausnehmung 24a. Die Löcher 30 verlaufen senkrecht durch den horizontalen Flächenanteil 24b hindurch in Richtung des Unterteils 2 der Ausrichtevorrichtung 1. Somit ist, in Vertikalrichtung V betrachtet, ein Vermessungsgerät mit komplementär zu den Löchern 30 ausgeformten Vorsätzen von oben in die Löcher 30 der Verbindungsschnittstelle 28a einsetzbar.
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In den Löchern 30 ist das Vermessungsgerät mit den Fixiervorrichtungen 33 fixierbar. Die Fixiervorrichtungen 33 verlaufen mit der horizontalen Bohrung 33a tangential parallel zu der Kreisbahn 21 von der in Vertikalrichtung V nach unten an den Rand 20 anschließenden Seitenfläche 23 des Oberteils 4 horizontal in Richtung der Löcher 30. Die Schraubbolzen 33b sind durch eine Öffnung in der Seitenfläche 23 durch die horizontale Bohrung 33a zugänglich und betätigbar. Bei betätigen der Schraubbolzen 33b, werden diese in ein Gewinde der Bohrung 33a ein- oder ausgeschraubt und so in Richtung der Löcher 30 oder von diesen weg bewegbar. Nach Anordnung der Vorsätze des Messgeräts G in den Löchern 30, werden die Schraubbolzen 33b in Richtung der Löcher 30 im Gewinde bewegt und drücken schließlich horizontal gegen die Vorsätze des Messgeräts G, sodass diese durch Klemmung des Schraubbolzens 33b in den Löchern 30 fixiert werden.
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Für die Nutzung der Verbindungsschnittstelle 28a mit Vermessungsgeräten anderer Hersteller, weist das Basiselement 24 die Verbindungsschnittstellenausnehmung 28b auf. Durch Kombination der Löcher 30 der Verbindungsschnittstelle 28a mit der Verbindungsschnittstellenausnehmung 28b, in welcher ein Fortsatz eines anderen Vermessungsgeräts G' platzierbar ist, sind auch anders geformte Vermessungsgeräte G', insbesondere solche mit einem entsprechenden Fortsatz, am Basiselement 24 anordenbar.
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Zur Anordnung der Ausrichtevorrichtung 1 an dem Standfußelement S, weist die Ausrichtevorrichtung 1 an der Unterseite des Unterteils 2 eine Standfußverbindungsschnittstelle 3 auf.
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4a und 4b zeigen Ausrichtevorrichtung 1 in perspektivischer Ansicht. Das Oberteil 4 ist gegenüber dem Unterteil 2 in alle Raumrichtungen (X, Y, Z) verkippbar. Der Drehpunkt 5 der Kippbewegung ist mittig in der Bodenfläche 8b des hervorstehenden Anteils 8 angeordnet. Durch die Ausführung der Verbindung zwischen Ober- und Unterteil 4, 2 ähnlich eines Kugelgelenks bedingt ein Abkippen des Oberteils 4 an, horizontal betrachtet, einer Seite ein Hochkippen des Oberteils 4 auf der gegenüberliegenden Seite des Oberteils 4. Bevorzugt weist die Ausrichtevorrichtung drei Verkippungselemente 7 auf. Wie in 5a und 5b dargestellt, sind die drei Verkippungselemente 7 auf einer Horizontalkreisbahn 16 auf der Oberseite 18 des Oberteils 4 in einem Winkelabstand 22 von 120° zueinander angeordnet. Mit dieser Anordnung ist der lokale Abstand des Oberteils 4 zum Unterteil 2 jeweils an den Verkippungselementen 7 lokal einstellbar. Durch die Ausführung mit genau drei Verkippungselementen 7 ist die Ebene in welcher sich das verkippte Oberteil 4 befindet stets genau festgelegt. Dadurch ist das Oberteil 4 stets wackelfrei am Unterteil 3 fixiert. Die Ebene des verkippten Oberteils ist durch ihre Flächennormale, die Vertikalachse VO des Oberteils 4, definiert. So ist die Verkippung zwischen Oberteil 4 und Unterteil 2 durch den Raumwinkel zwischen Vertikalachse VO des Oberteils 4 und der Vertikalachse VU des Unterteils 2 definiert.
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Die 6b zeigt einen Vertikalschnitt einer anderen Ausführungsform der Ausrichtevorrichtung 1 entlang der in 6a eingezeichneten Schnittebene A-A. Diese Ausführungsform unterscheidet sich insofern von der zuvor beschriebenen Ausrichtevorrichtung 1, als dass an der Oberseite des Basiselements 24 keine gesonderte Verbindungsschnittstelle 28a angeordnet ist. Vielmehr fungiert die Ausnehmung 24a in Doppelfunktion sowohl zur Fixierung des Adapterelements 26 mit der Verbindungsschnittstelle 28c als auch alternativ zur Fixierung eines Vermessungsgeräts G, wobei letzteres nur mit demontiertem Adapterelement 26 möglich ist.
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7 a bis c zeigen eine Ausrichtevorrichtung 1 gemäß 6 mit daran angeordnetem Vermessungsgerät G. Das Vermessungsgerät G, hier eine GPS-Antennenaufnahme, ist am Adapterelement 26 an der Verbindungsschnittstelle 28c befestigt. Das Adapterelement 26 ist am Basiselement 24 angeordnet und bildet zusammen mit diesem das Oberteil 4, welches gegenüber dem Unterteil 2 ausrichtbar ist. Somit ist das Vermessungsgerät G gegenüber dem Unterteil 2, welches sich über das Standfußelement S in konstanter Ausrichtung zum Boden B befindet, ausrichtbar.
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Die GPS Antennenaufnahme G besteht aus einem im Querschnitt rechteckigen länglichen Element G1, welches entlang seiner Länge eine sichelartige Krümmung aufweist. An einem ersten Ende G2 weist das längliche Element G1 eine parallel zur rechteckigen Grundfläche und von der konvex gekrümmten Seite G3 in Richtung der konkav gekrümmten Seite G4 verlaufende Ausnehmung G5 auf, in welcher die Verbindungsschnittstelle 28c anordenbar ist. Durch Anordnung der Verbindungsschnittstelle 28c in der Ausnehmung G5 ist die Ausrichtevorrichtung 1 mit der GPS Antennenaufnahme G verbindbar. Vom Ende G2 ausgehend verläuft das längliche Element G1 in einem Halbkreis nach oben bis zu seinem zweiten Ende G6. Das zweite Ende G6 weist eine weitere Ausnehmung G7 auf, in welcher eine GPS Antenne anordenbar ist.
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Die Anmelderin behält sich vor, sämtliche in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale als erfindungswesentlich zu beanspruchen, sofern sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind. Es wird weiterhin darauf hingewiesen, dass in den einzelnen Figuren auch Merkmale beschrieben wurden, welche für sich genommen vorteilhaft sein können. Der Fachmann erkennt unmittelbar, dass ein bestimmtes in einer Figur beschriebenes Merkmal auch ohne die Übernahme weiterer Merkmale aus dieser Figur vorteilhaft sein kann. Ferner erkennt der Fachmann, dass sich auch Vorteile durch eine Kombination mehrerer in einzelnen oder in unterschiedlichen Figuren gezeigter Merkmale ergeben können.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Ausrichtevorrichtung
- 2
- Unterteil
- 3
- Standfußverbindungsschnittstelle
- 4
- Oberteil
- 5
- Drehpunkt
- 5a
- Gerade
- 6
- Ausnehmung
- 6a
- Bodenfläche
- 6b
- Raumbereich
- 7
- Verkippungselemente
- 7a
- Schraube
- 7b
- Vertikalbohrung des Oberteils
- 7c
- Vertikalbohrung des Unterteils
- 7d
- Auflagefläche
- 7e
- Ausnehmung
- 7f
- Ecke
- 7g
- Seite der Ausnehmung 7e
- 7h
- erste Seitenwand
- 7i
- zweite Seitenwand
- 8
- hervorstehender Anteil
- 8a
- Seitenfläche
- 8b
- Bodenfläche
- 8c
- Rand
- 9
- Seitenfläche der Ausnehmung
- 9a
- gekrümmter Bereich
- 9b
- vertikaler Seitenflächenanteil
- 10
- Unterseite des Oberteils
- 11
- Oberseite des Unterteils
- 12
- Kontaktfläche
- 13
- Rotationsellipsoid
- 14
- Mantelfläche
- 15
- Ellipsoidschicht
- 15a
- erste Schnittebene
- 15b
- zweite Schnittebene
- 16
- Kreisbahn
- 17
- Bereich des Rands 8c
- 18
- Oberseite des Oberteils
- 19
- gegenüberliegender Bereich des Rands 8c
- 20
- Rand der Oberseite 18
- 21
- Kreisbahn
- 22
- Winkelabstand
- 23
- Seitenfläche
- 24
- Basiselement
- 24a
- Ausnehmung
- 26
- Adapterelement
- 27
- Ausnehmung
- 28a
- Verbindungsschnittstelle
- 28b
- Verbindungsschnittstellenausnehmung
- 28c
- andere Verbindungsschnittstelle
- 29
- Anschlagsvorrichtung
- 30
- Löcher
- 31
- erster Oberflächenabschnitt
- 31a
- erster Teilbereich
- 31b
- gegenüberliegender Teilbereich
- 32
- zweiter Oberflächenabschnitt
- 33
- Fixiervorrichtung
- 34
- Fixiervorrichtung
- 34a
- horizontale Bohrung
- 34b
- Schraubbolzen
- A
- Abkipprichtung
- A'
- Hochkipprichtung
- B
- Boden
- G
- Vermessungsgerät
- S
- Standfußelement
- V
- vertikale Achse
- VO
- Vertikalachse des Oberteils
- VU
- Vertikalachse des Unterteils
- X, Y, Z
- Raumrichtungen
- α
- Winkel
