DE202014008041U1

DE202014008041U1 - Surveyor with traveling wave drive

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Publication number: DE202014008041U1
Application number: DE202014008041.0U
Authority: DE
Original assignee: Leica Geosystems AG
Current assignee: Leica Geosystems AG
Priority date: 2014-10-10
Filing date: 2014-10-10
Publication date: 2014-11-03
Anticipated expiration: 2024-10-11

Abstract

Vermessungsgerät (1), insbesondere Totalstation, Tracker, Scanner oder Profiler, mit wenigstens • einem optischen Messstrahlgang, • einer Basis (2) zur Positionierung des Vermessungsgerätes, • einer auf der Basis um eine Stehachse (5) drehbar gelagerten Gierkomponente (3) zur azimuthalen Ausrichtung des optischen Strahlgangs und • einer in der Gierkomponente um eine Kippachse (6) drehbar gelagerten Neigkomponente (4) zur elevativen Ausrichtung des optischen Strahlgangs, • einem Wanderwellenmotor (7, 8) bestehend aus – einem Vorspannelement (12, 19), – einem Piezoaktor (13, 21), – einem Zahnkranz (14, 20) und – einer Lauffläche (15, 22) zur Modifizierung des optischen Strahlgangs, dadurch gekennzeichnet, dass • der Wanderwellenmotor kupplungslos mit der angetriebene Achse verbunden ist und • der Zahnkranz mit der Lauffläche so in Reibverbindung steht, dass bei Stillstand des Wanderwellenmotors durch manuelles Verdrehen der jeweiligen Komponente (3, 4) die Lauffläche und der Zahnkranz aufeinander abgleiten.Measuring device (1), in particular total station, tracker, scanner or profiler, with at least • one optical measuring beam path, • a base (2) for positioning the measuring device, • a yaw component (3) rotatably mounted on the base about a vertical axis (5) for azimuthal alignment of the optical beam path and • a tilting component (4) rotatably mounted in the yaw component about a tilt axis (6) for elevating the optical beam path, • a traveling wave motor (7, 8) consisting of - a pretensioning element (12, 19), - a piezo actuator (13, 21), - a ring gear (14, 20) and - a running surface (15, 22) for modifying the optical beam path, characterized in that • the traveling wave motor is connected without a clutch to the driven axis and • the ring gear with the running surface is in frictional connection in such a way that when the traveling wave motor is at a standstill, the running surface and the ring gear are au slide against each other.

Description

Die Erfindung betrifft ein Vermessungsgerät nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a surveying device according to the preamble of claim 1.

In vielen Vermessungsgeräten ist die Modifizierung von gerichteter optischer Messstrahlung, z. B. durch Ausrichtung von den Strahlgang integrierenden Komponenten oder eine Fokussierung auf ein Ziel, erforderlich. Dabei muss diese Modifizierung präzise und bei dynamischen Anwendungen auch hinreichend schnell erfolgen, so dass beispielsweise grosse zu bewegende Massen nachteilig sind. Zudem erfordert die Feldtauglichkeit des Messgerätes grundsätzlich Robustheit des Antriebs sowie einen geringen Stromverbrauch.In many surveying equipment, the modification of directional optical measuring radiation, z. B. by aligning the beam path integrating components or a focus on a target required. This modification must be precise and in dynamic applications also sufficiently fast, so that, for example, large moving masses are disadvantageous. In addition, the field capability of the meter basically requires robustness of the drive and low power consumption.

Ein industrielles oder geodätisches Vermessungsgerät weist in der Regel eine Stehachse und eine Kippachse auf, welche gelagert sind und angetrieben werden. Beispiele für solche Messgeräte sind Totalstationen, Theodoliten oder Tachymeter, welche – auch zusammen mit integrierten automatischen Zielerfassungs- und Zielverfolgungs-Einrichtungen – für vielfältige Vermessungsaufgaben zum Einsatz kommen, wobei sowohl eine Datengewinnung als auch eine reine Überprüfung, wie z. B. in der Bauwerksüberwachung, in Frage kommen. Andere Messgeräte sind beispielsweise Systeme wie Lasertracker, Laserscanner oder Profiler, die im abtastenden Verfahren Topographien von Oberflächen als dreidimensionale Punktwolken aufnehmen.An industrial or geodetic surveying equipment usually has a standing axis and a tilting axis, which are stored and driven. Examples of such gauges are total stations, theodolites or tachymeters, which - also with integrated automatic target acquisition and tracking devices - are used for a variety of surveying tasks, with both a data acquisition and a pure review, such as. B. in the construction supervision, come into question. Other measuring devices are, for example, systems such as laser trackers, laser scanners or profilers, which record topographies of surfaces as three-dimensional point clouds in the scanning process.

In bisherigen Lösungen kommen für diese Zwecke häufig Servomotoren zum Einsatz, die den Antrieb der Komponenten darstellen. Servomotoren mit einem nachgelagerten Getriebe weisen jedoch aufgrund dieser mechanischen Ausgestaltung ein Spiel auf, das zum einen eine hochgenaue Positionierung im Open-Loop-Verfahren verhindert, zum anderen aber das Getriebe oder auch Feststellelemente benötigt, um eine einmal erreichte Positionierung zu halten.In previous solutions, servo motors are often used for these purposes, which represent the drive of the components. Servomotors with a downstream gearbox, however, have a game due to this mechanical design, which on the one hand prevents a highly accurate positioning in the open-loop method, on the other hand, the transmission or locking elements needed to hold a position once reached.

Durch die stetige Überprüfung der tatsächlich bewirkten Positionierung im Closed-Loop-Verfahren sowie die notwendigen Fixierelemente gestalten sich auf Elektromotoren basierte Lösungen als komplex und mit einem hohen Platzbedarf versehen.Due to the constant verification of the actually effected positioning in the closed-loop process as well as the necessary fixing elements, solutions based on electric motors are designed to be complex and require a large amount of space.

Kombinationen von Elektromotoren und Getrieben sind zudem nicht in der Lage hohe Achsgeschwindigkeiten mit genauer und langsamer Feinanzielung bzw. einer Positionierung zu verbinden, da in der Regel der nutzbare Drehzahlbereich der Motoren oder Getriebe hierfür nicht gross genug ist.Combinations of electric motors and transmissions are also not able to combine high axis speeds with accurate and slow fine-tuning or positioning, since usually the usable speed range of the motors or gearbox is not big enough for this purpose.

Für minimale Verstellwege können hingegen alternative Antriebselemente, wie z. B. elektrostatische Kämme, verwendet werden. Aus der EP 1 314 960 ist ein geodätisches Messgerät bekannt, in dem Piezoelemente zur Bewegung einer Strahlungsquelle im Gehäuse des Messgeräts verwendet werden. Allerdings ist der verfügbare Bewegungsspielraum durch die Deformation des Piezoelementes beschränkt. Insbesondere eine fortlaufende und unbeschränkte Bewegung als Endlostrieb, wie sie z. B. für eine Rotation benötigt wird, ist durch einen Piezo-Aktuator bzw. ein Piezostellelement oder elektrostatische Vorrichtungen nicht realisierbar.For minimal adjustment, however, alternative drive elements such. As electrostatic combs are used. From the EP 1 314 960 a geodetic measuring device is known in which piezo elements are used to move a radiation source in the housing of the measuring device. However, the available range of motion is limited by the deformation of the piezoelectric element. In particular, a continuous and unlimited movement as Endlostrieb as z. B. is required for rotation, is not feasible by a piezo actuator or a piezo actuator or electrostatic devices.

Die Verbindung von Achse und Antrieb muss darüber hinaus so gestaltet sein, dass auch eine manuelle Drehung an der jeweiligen Achse trotz Antrieb möglich ist. Bei Vermessungsgeräten aus dem Stand der Technik wird dies üblicherweise über eine zusätzliche Rutschkupplung zwischen Antrieb und Achse gewährleistet.In addition, the connection between the axle and the drive must be designed in such a way that manual rotation on the respective axle is possible despite the drive. In surveying devices of the prior art, this is usually ensured via an additional slip clutch between the drive and axle.

Bei der Überwachung von Bauwerken erweist es sich bei Geräten, die dem Stand der Technik entsprechen, als nachteilig, dass die für den Antrieb benötigten Präzisionsteile einer ständigen Wartung bedürfen und Verschleiss unterliegen. Des Weiteren wird das Geräusch der Getriebe in manchen Umgebungen als störend empfunden.In the monitoring of structures, it proves to be disadvantageous in devices that correspond to the prior art that the precision parts required for the drive require constant maintenance and are subject to wear. Furthermore, the noise of the transmission in some environments is distracting.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein geodätisches Messgerät bereitzustellen, das eine verringerte Zahl und/oder Komplexität seiner Antriebskomponenten bzw. eine verringerte Baugrösse aufweist.An object of the present invention is to provide a geodetic measuring device having a reduced number and / or complexity of its drive components or a reduced size.

Eine weitere Aufgabe besteht darin, ein Vermessungsgerät bereitzustellen, das eine vereinfachte oder verbesserte manuelle Ausrichtbarkeit aufweist.Another object is to provide a surveying apparatus that has simplified or improved manual orientability.

Eine weitere Aufgabe besteht darin, höhere Reaktionsgeschwindigkeiten und Beschleunigungen für einzelne Komponenten wie auch das gesamte Vermessungsgerät zu ermöglichen, um z. B. Ziele in Echtzeit verfolgen zu können.Another object is to allow higher reaction rates and accelerations for individual components as well as the entire surveying equipment, for. B. to be able to track goals in real time.

Eine weitere Aufgabe besteht darin, ein Vermessungsgerät bereitzustellen, das eine direkte Positionierbarkeit bzw. eine verringerte Zahl von Bewegungen für eine Positionierung oder einen Anzielvorgang aufweist.Another object is to provide a surveying apparatus that has direct positioning or a reduced number of movements for a positioning or a targeting operation.

Eine weitere Aufgabe besteht darin, ein Vermessungsgerät bereitzustellen, das eine erreichte Position ohne aktivierte Servoregelung oder ein spezielles Halteelement präzise beibehält und somit die Komplexität und den Stromverbrauch reduziert.Another object is to provide a surveying device which precisely maintains an reached position without activated servo control or a special holding element and thus reduces complexity and power consumption.

Diese Aufgaben werden durch die Gegenstände des Anspruchs 1 oder der abhängigen Ansprüche gelöst bzw. die Lösungen weitergebildet.These objects are achieved by the subject matters of claim 1 or the dependent claims, and the solutions are developed.

Die Erfindung beruht darauf, das Vermessungsgerät so auszubilden, dass eine Verwendung von Wanderwellenmotoren möglich ist und dabei auf zusätzliche Kraftübertragungselemente, wie Kupplungen oder Getriebe, verzichtet werden kann. Mittels einer Steuer- und Auswerteinheit ist der Wanderwellenmotor so ansteuerbar, dass die Vortriebskräfte des Wanderwellenmotors frei konfigurierbar sind. Im Speziellen können hierfür bekannte Ansteuertechnologien wie Spannungs-, Frequenz- und/oder Phasendifferenzkontrolle angewendet werden. The invention is based on the surveying device in such a way that a use of traveling wave motors is possible and can be dispensed with additional power transmission elements, such as clutches or gears. By means of a control and evaluation of the traveling wave motor is controlled so that the propulsive forces of the traveling wave motor are freely configurable. In particular, known control technologies such as voltage, frequency and / or phase difference control can be used for this purpose.

Der erfindungsgemässe Einsatz von Wanderwellenmotoren erlaubt die Verwendung als skalierbares Achs-Antriebssystem für die Bewegung der Hauptkomponenten des Messgerätes, das je nach vorgesehener Hauptanwendung ausgelegt wird. Insbesondere kann eine Bewegung um die Steh- und/oder Kippachse des Messgerätes bewirkt werden, um einen zur Messung verwendeten Strahlgang, z. B. durch eine Ausrichtung bzw. Änderung der Ausrichtung, zu modifizieren. Erfindungsgemäss können die Komponenten eine auf der Basis um eine Stehachse drehbar gelagerte Gierkomponente zur azimuthalen Ausrichtung des optischen Strahlgangs und eine in der Gierkomponente um eine Kippachse drehbar gelagerte Neigkomponente zur elevativen Ausrichtung des optischen Strahlgangs sein.The inventive use of traveling wave motors allows the use as a scalable axis drive system for the movement of the main components of the meter, which is designed depending on the intended main application. In particular, a movement about the standing and / or tilting axis of the measuring device can be effected in order to use a beam path used for the measurement, for. B. by aligning or changing the orientation to modify. According to the invention, the components may be a yaw component rotatably mounted on the base about a vertical axis for the azimuthal orientation of the optical beam path and a tilting component rotatably mounted about a tilting axis in the yaw component for elevative alignment of the optical beam path.

Ein piezoelektrischer Wanderwellenmotor besteht aus einem Stator und einem Rotor. Der Stator besteht aus einem gezahnten und elastischen Kranz sowie aus einem an dessen nicht gezahnter Seite angebrachten piezoelektrischen keramischen Element. Der Rotor kann ein separates mit der Achswelle verbundenes Element oder eine an der Achswelle vorgesehene Lauffläche sein. Der Stator wird anhand des besagten Piezo-Elements in Schwingungen versetzt. Über den Phasenbezug mehrerer Schwingungen kann eine „wandernde” Wellenform erzeugt werden, die den Rotor in Rotation versetzt. Wanderwellenmotoren benötigen für die Bewegungsübertragung eine Vorspannung. Ein derartiger Antrieb wird beispielsweise in der WO 2007 048412 A2 beschrieben. Darüber hinaus sind oftmals Dämpfungssysteme unter Stator und/oder Rotor angebracht, die allfällige Geräusche reduzieren.A piezoelectric traveling wave motor consists of a stator and a rotor. The stator consists of a toothed and elastic ring and of a non-toothed side mounted piezoelectric ceramic element. The rotor may be a separate element connected to the axle shaft or a running surface provided on the axle shaft. The stator is caused to oscillate by means of said piezoelectric element. Through the phase reference of several oscillations, a "wandering" waveform can be generated, which sets the rotor in rotation. Traveling wave motors require a bias for the transmission of motion. Such a drive is for example in the WO 2007 048412 A2 described. In addition, damping systems are often mounted under the stator and / or rotor, which reduce any noise.

Durch den Kraftschluss zwischen Stator und zu bewegenden Rotor wird ein rotatorisches Moment auf die Achse übertragen, das durch die spielfreie Bewegung eine direkte Positionierung erlaubt. Dabei sind die antreibenden Momente und die Geschwindigkeit direkt per Software konfigurierbar.Due to the frictional connection between the stator and the rotor to be moved, a rotational momentum is transmitted to the axle, which allows direct positioning due to the play-free movement. The driving moments and the speed can be configured directly by software.

Im abgeschalteten Zustand werden Stator und Rotor durch den Anpressdruck über Reibung an einander fixiert, so dass eine zusätzliche Bremse oder Feststellelemente nicht benötigt werden. Gleichzeitig erlaubt die durch Stator und Rotor realisierte „Quasi-Rutschkupplung” dennoch ein Gleiten, wenn eine reibungsabhängige Momentenschwelle überschritten wird, sodass eine manuelle Ausrichtung der jeweiligen Komponente möglich ist, ohne dass vorher das stillstehende Antriebselement abgekoppelt werden müsste. Diese Rutschkupplungsfunktion wird in der Regel mit tribologischen Eigenschaften von Rotor, Stator und/oder eigens angebrachten Beschichtungen auf Rotor und/oder Stator eingestellt. Wird der Wanderwellenmotor mit kleinem Stellsignal angesteuert, so kann die Haptik stufenlos beeinflusst werden.When switched off, stator and rotor are fixed to each other by the contact pressure via friction, so that an additional brake or locking elements are not required. At the same time, the "quasi-slip clutch" realized by means of the stator and rotor nevertheless permits sliding when a friction-dependent torque threshold is exceeded, so that manual alignment of the respective component is possible without the stationary drive element having to be uncoupled beforehand. This slip clutch function is usually set with tribological properties of rotor, stator and / or specially applied coatings on the rotor and / or stator. If the traveling wave motor is controlled with a small actuating signal, the haptics can be steplessly influenced.

Im Gegensatz zu getriebe- und/oder kupplungsbasierten Lösungen des Stands der Technik erlaubt die zwischen Stator und Rotor realisierte Rutschkupplung, eine manuelle Bewegung der Gerätekomponenten gegeneinander, so dass z. B. ein direktes händisches Ausrichten des Gerätes durch den Benutzer möglich ist. Die manuelle Ausrichtung erlaubt eine schnelle und bedienerfreundliche Grobausrichtung zu Beginn oder während eines Messvorhabens. Durch die Verwendung eines Encoders zur Bestimmung der Relativposition der Komponenten zueinander kann nach einer Verdrehung wieder eine präzise Positionierung durch den Motor erfolgen, ohne dass lange Positionierungsfahrten erforderlich sind.In contrast to gear and / or clutch-based solutions of the prior art, the realized between stator and rotor slip clutch allows a manual movement of the device components against each other, so that z. B. a direct manual alignment of the device by the user is possible. The manual alignment allows a fast and user-friendly coarse alignment at the beginning or during a measurement project. By using an encoder to determine the relative position of the components to each other after a rotation again precise positioning can be done by the engine without long positioning trips are required.

Zudem kann durch den lautlosen Antrieb eine Verwendung auch in hinsichtlich der Schallemission kritischen Umgebungen, wie z. B. in Kirchen, erfolgen.In addition, due to the silent drive, a use also in terms of sound emission critical environments such. In churches.

Des Weiteren sind Wanderwellenmotoren arm an elektromagnetischer Strahlung und nahezu unbeeinflussbar durch elektromagnetische Strahlung oder starke magnetische Felder. Dies begünstigt den Betrieb neben empfindlicher Sensorik (z. B. Kompass) oder im Umfeld von Magnetaktorik (z. B. Magnetresonanztomographen).Furthermore, traveling wave motors are poor in electromagnetic radiation and are virtually immune to electromagnetic radiation or strong magnetic fields. This favors the operation in addition to sensitive sensors (eg compass) or in the field of magnetic actuators (eg magnetic resonance tomographs).

Wanderwellenmotoren ermöglichen fast beliebig langsame Geschwindigkeiten für eine Feinanzielung, so dass hochgenaue Positionierungen erreichbar sind. Durch die geringen bewegten Massen ist das Messgerät hochdynamisch auslegbar, so dass zugleich die für einen Abtast- bzw. Scanvorgang notwendigen hohen Beschleunigungen und Geschwindigkeiten erreicht werden können. Ein erfindungsgemässes Messgerät ist somit auch als Zielverfolgungssystem, Lasertracker, Profiler oder Scanner ausgestaltbar.Traveling wave motors allow almost any slow speeds for a fine targeting, so that highly accurate positioning can be achieved. Due to the low moving masses, the measuring device is highly dynamically interpretable, so that at the same time the necessary for a scanning or scanning high accelerations and speeds can be achieved. A measuring device according to the invention can thus also be configured as a target tracking system, laser tracker, profiler or scanner.

Durch den einfachen Aufbau von Wanderwellenmotoren und die erfindungsgemässe Auslegung eines industriellen oder geodätischen Vermessungsgerätes ist zudem ein wartungsfreier oder hinsichtlich der Wartung reduzierter Betrieb des Gerätes möglich.Due to the simple structure of traveling wave motors and the inventive design of an industrial or geodetic surveying equipment also a maintenance-free or reduced in terms of maintenance operation of the device is possible.

Das erfindungsgemässe Vermessungsgerät wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen rein beispielhaft näher beschrieben oder erläutert. Im Einzelnen zeigen The measuring device according to the invention is described in more detail below with reference to exemplary embodiments shown schematically in the drawing or explained by way of example only. Show in detail

1 die figürliche Darstellung eines Vermessungsgerätes; 1 the figurative representation of a surveying device;

2 die schematische Darstellung eines Theodoliten mit Wanderwellenmotoren an der Kipp- und Stehachse; 2 the schematic representation of a theodolite with traveling wave motors on the tilting and standing axis;

3 die Darstellung eines Schaltbildes zur Ansteuerung eines Wanderwellenmotors in einem Messgerät; 3 the representation of a circuit diagram for controlling a traveling wave motor in a measuring device;

4 die Darstellung des Kippachsen-Antriebs eines Theodolits als erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Messgerätes; 4 the representation of the tilt axis drive of a theodolite as the first embodiment of an inventive measuring device;

5 die Darstellung des Stehachsen-Antriebs eines Theodolits als erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Messgerätes; 5 the representation of the standing axis drive of a theodolite as a first embodiment of an inventive measuring device;

6 die Darstellung eines Wanderwellen-Stators als scheibenförmiger und ringförmiger Typ; 6 the representation of a traveling wave stator as a disc-shaped and annular type;

7 die Darstellung möglicher Vorspannelemente für den erfindungsgemässen Wanderwellenantrieb; 7 the representation of possible biasing elements for the inventive traveling wave drive;

1 zeigt ein Vermessungsgerät 1 mit Basis 2, Gierkomponente 3 und Neigkomponente 4, wobei die Drehachse der Gierkomponente die Stehachse 5 ist und die Drehachse der Neigkomponente die Kippachse 6 ist. 1 shows a surveying device 1 with base 2 , Yaw component 3 and tilt component 4 wherein the axis of rotation of the yawing component is the standing axis 5 and the axis of rotation of the tilting component is the tilting axis 6 is.

2 ist die Darstellung eines Theodoliten bzw. einer Totalstation als Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Messgerätes. Im Ausschnitt sind schematisch zwei durch je einen Wanderwellenmotor realisierte Antriebe 7 und 8 dargestellt, welche die horizontale Kippachse bzw. die vertikale Stehachse antreiben. 2 is the representation of a theodolite or a total station as an embodiment of an inventive measuring device. In the section are schematically two realized by a respective traveling wave motor drives 7 and 8th shown, which drive the horizontal tilting axis and the vertical standing axis.

3 ist die Darstellung eines Schaltbildes zur Ansteuerung eines Wanderwellenmotors in einem Messgerät. Von einem Prozessor CPU wird über einen Controller CON und einen Treiber DR ein Wanderwellenmotor TWM angesteuert, wobei eine direkte Steuerung des Treibers DR durch den Prozessor CPU die Linearität der Ansteuerung gewährleistet. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, über eine Sensorelektrode SE am Wanderwellenmotor den Treiber DR direkt in untergeordnetem Regelkreis oder über digitale Signalprozesse im Gesamtregelkreis zu regeln. Die von dem Wanderwellenmotor bewegte Komponente wird hinsichtlich ihrer aktuellen Position von einem Encoder ENC, z. B. einem Winkelsensor, erfasst. Obwohl durch die lineare Skalierbarkeit des Vortriebs eine direkte Positionierung der Komponente grundsätzlich möglich ist, kann die Verwendung eines solchen Encoders ENC vorteilhaft sein, da durch die Rutschkupplung zwischen Stator und Rotor Verdrehungen erfolgen können, welche eine bestehende Korrelation zwischen abgespeicherter Soll- und tatsächlicher Ist-Position zerstören. Der Encoder ENC überprüft somit stets die tatsächliche Stellung der Komponente, wobei durch den spielfreien Vortrieb eine direkte Positionierung ohne die bei Lösungen des Stands der Technik erforderlichen zahlreichen Feinkorrekturen erfolgen kann. 3 is the representation of a circuit diagram for controlling a traveling wave motor in a measuring device. A traveling-wave motor TWM is controlled by a processor CPU via a controller CON and a driver DR, with direct control of the driver DR by the processor CPU ensuring the linearity of the drive. In addition, it is possible to control the driver DR directly in a subordinate control loop or via digital signal processes in the overall control loop via a sensor electrode SE on the traveling wave motor. The moving of the traveling wave motor component is in terms of their current position by an encoder ENC, z. B. an angle sensor detected. Although a direct positioning of the component is fundamentally possible due to the linear scalability of the drive, the use of such an encoder ENC can be advantageous, since torsions can occur due to the slip coupling between stator and rotor, which can produce an existing correlation between stored desired and actual actual values. Destroy position. The Encoder ENC thus always checks the actual position of the component, whereby the backlash-free propulsion allows direct positioning without the numerous fine corrections required by state of the art solutions.

4 zeigt einen aus dem Piezoaktor 13, dem Zahnkranz 14 und der Lauffläche 15 am Flansch der Welle 9 bestehenden piezoelektrischen Wanderwellenmotor 7 im Inneren der Gierkomponente 3 zum Antrieb der Neigkomponente 4. Über eine im Seitendeckel 11 verankerte Federmembrane 12 wird das Antriebssystem 7 gegen den Korpus 10 gedrückt. Dadurch wird das Axiallager 16 vorgespannt und gleichzeitig entstehen zwischen Zahnkranz 14 (Stator) und Lauffläche 15 (Rotor) zum einen der zum Motorbetrieb benötigte Andruck und zum anderen eine Reibkraft, die bei stillstehendem Motor für eine manuelle Verdrehung der Welle 9 im Sinne einer Rutschkupplung überwunden werden kann. Die radiale Lagerung der Welle 9 wird durch das Radiallager 17 verwirklicht. Bei den Lagern 16 und 17 kann es sich z. B. um Gleit- oder Wälzlager handeln. Hinter Stator und/oder Rotor können Geräusch dämmende Elemente 29 und 30, insbesondere Dämpferfolien, platziert werden. 4 shows one from the piezoelectric actuator 13 , the sprocket 14 and the tread 15 at the flange of the shaft 9 existing piezoelectric traveling wave motor 7 inside the yaw component 3 to drive the tilting component 4 , About one in the side cover 11 anchored spring diaphragm 12 becomes the drive system 7 against the corpus 10 pressed. This will be the thrust bearing 16 preloaded and at the same time arise between sprocket 14 (Stator) and tread 15 (Rotor) on the one hand the pressure required for engine operation and the other a frictional force, with the engine stopped for a manual rotation of the shaft 9 can be overcome in the sense of a slip clutch. The radial bearing of the shaft 9 gets through the radial bearing 17 realized. At the camps 16 and 17 can it be z. B. act sliding or rolling bearings. Behind the stator and / or rotor can noise-insulating elements 29 and 30 , in particular damper foils, are placed.

5 zeigt einen aus dem Piezoaktor 21, dem Zahnkranz 20 und der Lauffläche 22 bestehenden piezoelektrischen Wanderwellenmotor 8 im Inneren der Gierkomponente 3 zum Antrieb ihrer selbst. Die Kraftübertragung erfolgt dabei über den Federbalg 19, der starr mit dem Korpus 10 und dem keramischen Piezoelement 21 verbunden ist. Der vom Piezoelement 21 wellenförmig angeregte Zahnkranz 20 bewirkt ein „Abrotieren” an der Lauffläche 22 und damit die Rotation des Korpus 10. Da der mit der Lauffläche 22 versehene Flansch starr mit der Basis 2 verbunden ist und Korpus 10 über den Wellenstumpf 24 drehbar um die Stehachse 5 in Axiallager 23 und in den Radiallagern 25 stützgelagert ist, kommt dem Zahnkranz 20 nun – entgegen des in 4 gezeigten Antriebes – die Rolle des Rotors und der Lauffläche 22 auf dem Flansch die Rolle des Stators zu. Für die benötigte Vorspannung des Wanderwellenmotors sorgt das Federelement 19. 5 shows one from the piezoelectric actuator 21 , the sprocket 20 and the tread 22 existing piezoelectric traveling wave motor 8th inside the yaw component 3 to drive their own. The power transmission takes place via the bellows 19 that is rigid with the body 10 and the ceramic piezoelectric element 21 connected is. The from the piezo element 21 wavy stimulated ring gear 20 causes "erosion" on the tread 22 and thus the rotation of the body 10 , Because of the tread 22 provided flange rigid with the base 2 connected and corpus 10 over the stub shaft 24 rotatable about the standing axis 5 in thrust bearings 23 and in the radial camps 25 is supported, comes the sprocket 20 now - contrary to in 4 shown drive - the role of the rotor and the tread 22 on the flange the role of the stator too. The spring element ensures the required preload of the traveling wave motor 19 ,

6 zeigt eine figürliche Darstellung des Zahnkranzes 14 (Bezugszeichen 20 in 5) – im Gegensatz zu 4 und 5 jedoch in der Scheibentyp- anstelle der Ringtyp-Ausführung – und das darunter angeordnete Piezoelement 13 (Bezugszeichen 21 in 5). Diese beiden Bauteile sind die Hauptkomponenten des Wanderwellenmotors. Das Piezoelement versetzt den elastischen Metallring in zeitlich und örtlich phasenverschobene Schwingungen, wobei die Bewegungen durch die Zähne zu Überhöhung führen. Der abgebildete Scheibentyp stellt eine ebenbürtige Alternative zu den in 4 und 5 gezeigten Ringtypen dar. 6 shows a figurative representation of the sprocket 14 (Reference 20 in 5 ) - in contrast to 4 and 5 however, in the disc type instead of the ring type design - and the piezo element disposed thereunder 13 (Reference 21 in 5 ). These two components are the Main components of the traveling wave motor. The piezoelectric element displaces the elastic metal ring into temporally and locally phase-shifted oscillations, whereby the movements through the teeth lead to an elevation. The pictured disc type provides an equal alternative to the in 4 and 5 shown ring types.

7 zeigt als mögliche Vorspannlösungen eine Federmembrane 12 und Wellenfeder 26 je in der Seiten- und Perspektivansicht, eine Balgfeder 19, ringförmig angeordnete Spiralfedern 27 sowie eine Teller- bzw. Kronfeder 28. Durch eine gezielt eingestellte Anpresskraft kann die manuelle Verstellbarkeit der einzelnen Komponenten beliebig konfiguriert werden. Ein Beweggrund für die Erhöhung des Anpressdrucks ist ein Erhöhen des Vorschub- bzw. des Rutschmomentes. 7 shows as possible biasing solutions a spring diaphragm 12 and wave spring 26 each in the side and perspective view, a bellows spring 19 , annularly arranged coil springs 27 as well as a plate or crown feather 28 , By a specifically set contact force, the manual adjustability of the individual components can be configured as desired. A motivation for increasing the contact pressure is an increase in the feed or the slip torque.

Es versteht sich für den Fachmann, dass die verschiedenen Mittel zur Modifizierung des optischen Strahlgangs miteinander in alternativer oder ergänzender Weise kombiniert werden können. Auch können die Wanderwellenmotoren an anderen als den dargestellten Stellen des Vermessungsgerätes angeordnet werden.It will be understood by those skilled in the art that the various means of modifying the optical radiance can be combined with each other in an alternative or complementary manner. Also, the traveling wave motors can be arranged at other than the illustrated locations of the surveying device.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 1314960 [0007]
WO 2007048412 A2 [0018]

Claims

Surveying equipment ( 1 ), in particular total station, tracker, scanner or profiler, with at least: • an optical measuring beam path, • a base ( 2 ) for positioning the surveying equipment, • one on the base around a standing axis ( 5 ) rotatably mounted yaw component ( 3 ) for the azimuthal alignment of the optical beam path and • one in the yaw component about a tilt axis ( 6 ) rotatably mounted tilting component ( 4 ) for elevative alignment of the optical beam path, • a traveling wave motor ( 7 . 8th ) consisting of - a biasing element ( 12 . 19 ), - a piezoelectric actuator ( 13 . 21 ), - a sprocket ( 14 . 20 ) and - a tread ( 15 . 22 ) for modifying the optical beam path, characterized in that • the traveling wave motor is connected clutchless with the driven axle and • the ring gear is in frictional connection with the running surface such that when the traveling wave motor is stopped by manually rotating the respective component ( 3 . 4 ) slide the tread and the ring gear on each other.

Surveying apparatus according to claim 1, characterized in that the traveling wave motor can be controlled by a control and evaluation unit in the surveying device that the propulsive forces and velocities of the traveling wave motor are freely configurable.

Surveying apparatus according to one of the preceding claims, characterized in that the bias voltage of the traveling wave motor ( 7 . 8th ) is configurable so that at standstill of the traveling wave motor, the friction between sprocket ( 14 . 20 ) and tread ( 15 . 22 ) until reaching a sliding transition torque, the rotational position of the respective component ( 3 . 4 ) holds against rotation.

Surveying apparatus according to one of the preceding claims, characterized in that for modifying the optical beam path • the yaw component ( 3 ) by the traveling wave motor as yawing motor and / or • the tilting component ( 4 ) are designed to be movable by the traveling wave motor as a tilting motor.

Surveying apparatus according to one of the preceding claims, characterized in that tilting component ( 4 ) and yaw component ( 3 ) have an angle measuring device, in particular wherein the angle measurement signal is used for the control by the control and evaluation unit.

Surveying apparatus according to one of the preceding claims, characterized in that the traveling wave motor ( 7 . 8th ) is realized by • a biasing element ( 12 . 19 ), • a piezoelectric actuator ( 13 . 21 ) and • a sprocket ( 14 . 20 ) are so arranged and clamped in the surveying device that the ring gear is pressed against the tread, which • is itself part of the driven axis or • permanently connected to the driven axle, in particular screwed, glued or welded.

Surveying apparatus according to one of the preceding claims, characterized in that the pretensioning element ( 12 . 19 ) as • a spring diaphragm ( 12 ), • a wave spring ( 26 ), • a bellows spring ( 19 ), • annularly arranged coil springs ( 27 ) or • a plate or crown spring ( 28 ) is executed.

Surveying apparatus according to one of the preceding claims, characterized in that tread ( 15 . 22 ) and / or ring gear ( 14 . 20 ) the tribological properties of the traveling wave motor ( 7 . 8th ) have adjusting coatings.

Surveying apparatus according to one of the preceding claims, characterized in that the traveling wave motor ( 7 . 8th ) via the control with a control signal haptic is continuously influenced.

Surveying apparatus according to one of the preceding claims, characterized in that at least one damper foil ( 29 . 30 ) from the traveling wave motor ( 7 . 8th ) absorbed vibrations absorbed.