AT503883A1

AT503883A1 - Antrieb für eine parallelkinematische mechanische anordnung

Info

Publication number: AT503883A1
Application number: AT19182004A
Authority: AT
Original assignee: Ehrenleitner Franz
Priority date: 2004-11-17
Filing date: 2004-11-17
Publication date: 2008-01-15
Also published as: AT503883B1

Description

Die Erfindung betrifft einen Antrieb für eine parallelkinematische mechanische Anordnung mit einer festen Plattform, einer beweglichen Plattform und zumindest einem zwischen den Plattformen angeordneten, längenveränderlichem Stab, einem sogenannten Aktuator.
Derartige Vorrichtungen, die zumindest zwei zueinander entlang mehrerer Freiheitsgrade bewegliche feste Bauteile aufweisen, sind beispielsweise Hubtische, Hängebahnen, Hubroboter, Knickarmroboter, Bagger, Fräsen, Schneideinrichtungen, etc..
Alle diese letzten Endes auf das Problem der ausreichend genauen und raschen Bewegung entlang mehrerer Freiheitsgrade zwischen einer Basis oder Grundplattform und einer Arbeitsplattform bzw. beweglichen Plattform oder auch Endplattform zurückzuf hrenden Detailprobleme werden seit langem mittels der sogenannten "seriellen Kinematik" gelöst:

Dabei wird auf der Grundplattform, die zumeist raumfest in einem Inertialsystem angeordnet ist, ein Gebilde entlang eines Freiheitsgrades bewegt, auf diesem Gebilde ein weiteres Gebilde um einen anderen Freiheitsgrad, usw., bis zum Schluss, je nach Anzahl der notwendigen Freiheitsgrade und entsprechend vielen Gebilden die Endplattform erreicht wird, die beispielsweise im Falle einer Werkzeugmaschine das gewünschte Werkzeug aufweist, im Falle eines Fördermittels das Fördergut trägt etc.. Diese serielle Kinematik hat sich vielfach bewährt, insbesondere weil es möglich ist, die aneinander gereihten Freiheitsgrade zu "orthogonalisieren" d.h. dass eine Bewegung entlang eines Freiheitsgrades die Lage der Endplattform nur in dessen Richtung beeinflusst, die Lage bezüglich aller anderen Richtungen aber konstant bleiben.

Dadurch wird ein einfacher und anschaulicher Steuer- und Regelmechanismus für die Bewegung ermöglicht.
Nachteilig aber sind die Additionen aller Toleranzen in allen jeweils anfallenden Richtungen, die hohen zu bewegenden toten Massen der verschiedenen Zwischenplattformen und die Notwendigkeit, speziell ausgestaltete Elemente für die einzelnen Freiheitsgrade vorzusehen. Man denke dabei nur an eine Fräsmaschine, bei der Support entlang einer Schiene mittels einer Spindel verfahren wird, worauf auf dem Support ein Schlitten mit einer passenden Stellvorrichtung normal zur Spindelachse verfahren wird etc..
Andere Lösungen dieses Grundproblems sind schon seit langem von Reifentestmaschinen, den sogenannten Gough Plattformen, und bei Flugsimulatoren zur Bewegung der Kabine, die das Cockpit darstellt (Erfinder Stewart), bekannt.

Diese alternative Kinematik erhielt die Bezeichnung ,,Parallelkinematik", weil zur gezielten Bewegung der Endplattform eine parallele (eigentlich simultane) Betätigung aller Antriebe entlang aller Achsen notwendig ist. Damit ist die Problematik der Parallelkinematik schon im wesentlichen angedeutet, sie erfordert einen hohen Steuer- und Regelaufwand (damit auch Rechenaufwand) für die gewünschte Bewegung der beweglichen Plattform.
Der Rechenaufwand wird besonders dadurch in die Höhe getrieben, dass keine geschlossenen Lösungen für die Steuerung vorliegen und daher iterativ gerechnet werden muss. Dies führt insbesondere bei langen Wegen der beweglichen Plattform, seien es nun Winkel oder Längen, noch zum Problem der weit überlinear ansteigenden Rechenarbeit und dem Problem der nicht (leicht) zu erkennenden Verzweigung der Lösungen.

Eine derartige Verzweigung kann dazu führen, dass die Aktuatoren (Aktuator, zumeist Stäbe, deren Länge veränderlich ist oder deren Fusspunkt, das ist der Anlenkpunkt an der festen Plattform, beweglich ist, aber aus der US 5,966,991 A ist auch eine rotatorische Parallelkinematik bekannt) falsch betätigt werden und es zur Kollision oder Überlastung von Stäben kommt.
Wie man aus der Vorgabe, dass jeder Aktuator nur einen Freiheitsgrad festlegen soll, die anderen fünf aber nicht beeinträchtigen soll, leicht erkennen kann, sind extrem aufwendige, hochgenaue und damit teure Lager für jeden der Antriebe notwendig.
Um dies zu verdeutlichen Folgendes:

Bei einer Vorrichtung mit allen sechs Freiheitsgraden zwischen der festen und der bewegten Plattform benötigt man sechs Stäbe, von denen jeder in fünf Freiheitsgraden frei sein muss, somit sind dreissig Bewegungsrichtungen möglichst genau und somit vorgespannt zu verwirklichen, z.B. zwei Kardangelenke und ein Achsial-Radiallager pro Stab oder ein Kardangelenk und ein Kugelgelenk pro Stab. Damit einher geht die problematische Kalibrierung von Parallelkinematiken, darunter versteht man die Berücksichtigung mechanischer Ungenauigkeiten im Rechenmodell für die Ansteuerung der Bewegung der einzelnen Stäbe.

Dies ist wohl der Hauptgrund dafür, dass der erste Prototyp einer Werkzeugmaschine mit Parallelkinematik erst 1994 auf der IMTS in Chicago vorgestellt wurde. .
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Bei näherer Betrachtung fällt auch auf, dass die Parallelkinematik unter dem Problem leidet, nur geringe Schwenkwinkel zuzulassen, da ansonsten die Stäbe einander ins Gehege kommen, und dass es Stellungen zwischen den beiden Plattformen gibt, bei denen die Parallelkinematik eine Position einnimmt, die einer sogenannten Singularität entspricht, aus der sie nicht mehr von sich aus gelöst werden kann.

Auch der grosse Platzbedarf der Parallelkinematik gemäss dem Stand der Technik ist zu erwähnen, so benötigen noch im Jahr 2003 fertigt entwickelte und produzierte Werkzeugmaschinen die einen Arbeitsraum von 0,6 x 0,6 x 0,6 m aufweisen, eine Kubatur von 3,5 x 3,5 x 3,5 m.
Trotz dieser Nachteile kommt die Parallelkinematik für viele Anwendungsgebiete, insbesondere wenn hohe Bewegungsdynamik und hohe Wiederholgenauigkeiten der anzufahrenden Positionen bzw. der zu befahrenden Wege verlangt werden und ganz speziell, wenn diese Anforderungen mit der Notwendigkeit hoher Steifigkeit der Konstruktion einhergeht, mehr und mehr zur Anwendung.

Dabei hat das hervorragende Verhältnis von bewegbarer Last zu Eigengewicht, das bis 2:1 reicht, während serielle Kinematik nur 1:20 erzielt, und so zu merklicher Energieersparnis führt, einen wesentlichen Anteil am Wunsch, die parallele Kinematik vermehrt einzusetzen.
Dazu kommt noch, dass die einzelnen Teile der Parallelkinematiken nur eine geringe mechanische Komplexität aufweisen und dass in vielen Fällen für alle oder zumindest eine Mehrzahl der abzudeckenden Freiheitsgrade identische Bauteile verwendet werden können, sodass der Aufbau der Parallelkinematiken an sich einfach und kostengünstig ist.
Im Hinblick auf diesen einfachen und modularen Aufbau, aber auch für die anderen genannten Eigenschaften wird auf den sogenannten DELTA-Roboter,

das Hexapod und den IRB 940 Tricept verwiesen.
Eine dem schon damals lange bekannten Hexapod kinematisch vollständig entsprechende Konstruktion, die dennoch patentiert wurde, ist aus der EP 1 095 549 B, entsprechend der DE 199 51 840 A, bekannt: Sie betrifft eine Dreipunkt- Anhängevorrichtung für ein Zugfahrzeug, die mittels sechs in ihrer Länge verstellbaren Stäben in sechs Freiheitsgraden bezüglich des Zugfahrzeuges bewegt werden kann. Im Sinne der Nomenklatur dieser >
Beschreibung entspricht das Zugfahrzeug der festen Plattform und die Anhängevorrichtung der beweglichen Plattform.
Eine Anwendung der Parallelkinematik auf sogenannte Mikromanipulatoren mit Bewegungsbereichen von wenigen Millimetern oder noch darunter, dafür aber mit hoher Anfahrgenauigkeit, ist aus den aus einer Anmeldung hervorgegangenen US 6,671,975 B und US 6,769,194 B bekannt.

Die Vorrichtung beruht auf dem Hexapod und verbessert die Präzision der Längenänderungen der Stäbe durch Einsatz von Piezoelementen.
Wie aus obigem ersichtlich ist, gibt es bei parallelkinematischen Mechaniken gemäss dem Stand der Technik überwiegend solche bei denen die kinematische Kette zwischen den beiden Plattformen aus längenveränderlichen Stäben besteht.

Es gibt darüber hinaus auch solche, bei denen ausschliesslich Zugmittel wie Seile, Ketten, Bänder u.dgl. vorgesehen sind, dazu sei nur auf den Aufsatz "A New 6-DOF Parallel Robotic Structure Actuated by Wires: The WiRo-6.3" von Carlo Ferraresi, Marco Paoloni, Stefano Pastorelli und Francesco Pescarmona im Journal of Robotic Systems 21(11), 581-595 (2004), online veröffentlicht von Wiley Interscience auf der Homepage www.interscience.wiley.com und auf die EP 1 106 563 A verwiesen.
Weiters gibt es parallelkinematische Systeme, die Stäbe konstanter Länge verwenden, bei denen einer (möglich wären auch beide) der Fusspunkte zumindest eines Stabes, das ist der Anlenkpunkt zwischen dem Stab und der zugehörigen Plattform, beweglich ausgebildet ist.

Eine derartige Lösung ist aus der US 6,196,081 B bekannt, bei der alle Fusspunkte der sechs Stäbe unabhängig voneinander entlang einer gemeinsamen Kreisbahn verfahren werden können.
Da die im Stand der Technik genannten parallelkinematischen Systeme die oben ausführlich dargestellten Eigenschaften aufweisen, ist bei ihnen die Längenveränderung der Stäbe, und auf solche Kinematiken mit längenveränderlichen Stäben bezieht sich die vorliegende Erfindung, durch einen spindelartigen Aufbau der Stäbe gekennzeichnet.
Da es seit kurzem Möglichkeiten gibt, auf Parallelkinematiken beruhende mechanische Systeme mit deutlich grösserem Hub und deutlich grösserem Arbeitsräumen als im Stand
-5 der Technik bekannt auszubilden, wenn derartige Systeme auch noch nicht veröffentlicht sind, besteht ein besonderer Bedarf an Antrieben für die Stäbe,

die einersdts die geforderten Genauigkeiten der Längenänderungen der Stäbe einzuhalten im Stande sind, andererseits aber robust, über grosse Bewegungswege zuverlässig arbeitend und, da ja mit den grösseren Arbeitsräumen mdst auch höhere Lasten dnher gehen, mechanisch entsprechend belastbar sind.

Darüber hinaus soll das Gewicht dieser Antriebe gering sein, um die Vorteile der Parallelkinematik: rasche Verfahrbarkdt und hohes Nutzlast/Totlast Verhältnis zu erhalten.
Um diese Ziele zu errdchen schlägt die Erfindung vor, die Stäbe als spezielle hydraulische Zylinder-Kolben-Einhdten auszubilden.
Dies war bis jetzt nicht ins Auge gefasst worden, da hydraulische Antriebe bd all ihren unbestreitbaren Vorteilen den Nachteil aufwdsen, durch Temperaturänderungen des Druckmediums bd ansonsten gldchbldbenden Bedingungen zu nicht wiederholbaren Bewegungen zu kommen und da die parallelkinematischen Einzelglieder "verspannt" geführt bzw. betrieben werden müssen, um einen der wesentlichen Vorteile der Parallelkinematik, nämlich die hohe Lagegenauigkeit der bdden Plattformen zueinander, nicht einzubüssen.
Erfindungsgemäss ist nun vorgesehen die Stäbe bzw.

zumindest einen der Stäbe der Parallelkinematik als doppelt wirkende hydraulische Zylinder-Kolben-Einhdt (genannt Stabantrieb) auszubilden und die Position und damit auch Geschwindigkeit und Beschleunigung des Kolbens dieser Einhdt durch eine absdts der Kinematik angeordnete spiegelbildliche hydraulische Zylinder-Kolben-Einhdt (genannt Stelltrieb) durch hydraulisches Koppeln zu bewirken und den dgentlichen Antrieb auf diese ortsfeste Einhdt wirken zu lassen. Es kann dabei, je nach der verlangten Genauigkeit der Stablänge auch die Bestimmung der Position des Kolbens entweder am Stabkolben oder aber am Stellkolben erfolgen.

Dabei wird in der Beschreibung und den Ansprüchen unter Stabkolben der Kolben des Stabantriebes verstanden, unter Stellkolben der Kolben des Stelltriebes.
Bei derartigen hydraulisch "starr" miteinander gekoppelten Systemen besteht immer die Gefahr, dass bei ungldchförmiger Erwärmung des Fluids eine Relatiwerschiebung der an ,9
-6 sich ja strikt dnander entsprechenden Hydrauliken erfolgt und auch, dass durch dne übermässige allgemdne Erwärmung des Fluids dn Druckanstieg auftritt, der zur Beschädigung oder zur Zerstörung der Hydraulik führt.

Wenn man dem durch dn einfaches Überdruckventil begegnen möchte, verliert man zumdst die geometrische Entsprechung der beiden Systeme, sodass die Lagegenauigkeit darunter lddet und bd wiederholtem Öffnen des Überdruckventils schliesslich dne völlig Undefinierte Situation vorliegt.
Die Erfindung bezweckt dieses Problem zu lösen und sieht dazu zwischen dem Stelltrieb und dem Stäbantrieb ein Hydrauliksystem der im folgenden nä er beschriebenen Art vor.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung näher beschrieben, dabei zeigt die Fig. 1 eine Parallelkinematik, die Fig. 2 ein Schema einer erfindungsgemässen Hydraulik, die Fig. 3 schematisch eine Anordnung dner Hydraulik gemäss Fig. 2, die Fig. 4 eine Variante, die Fig. 5 bis 7 eine wdtere Variante und die Fig. 8 eine Ausgestaltung.
Die Fig.

1 zeigt ganz allgemein ein auf Parallelkinematik beruhendes mechanisches System 1 mit einer festen Plattform 2 und einer beweglichen Plattform 3. Diese bdden Plattformen 2, 3 sind mittels sechs Stäben 4 miteinander verbunden, wodurch die sechs Freihdtsgrade zwischen den beiden Plattformen 2, 3 definiert sind. Im skizzierten Bdspiel laufen drd der sechs Stäbe 4 zu dnem sogenannten Tripelpunkt P3 und zwei weiter Stäbe 4 zu dnem Doppelpunkt P2 zusammen, was mit verschiedenen Vorteilen bd der Berechnung der Lage zwischen den beiden Plattformen 2, 3 und damit auch bei der Berechnung und Bestimmung der Geschwindigkeiten zwischen diesen beiden Plattformen und des Antriebes vortdlhaft ist.
Die Längenänderung zumindest eines solchen Stabes 4 erfolgt nun im Prinzip auf die aus Fig. 2 ersichtliche Weise.

Der Stab 4 ist hier durch seinen Stabantrieb 7 repräsentiert, ohne dass hier auf die Ausbildung der Fusspunkte oder die eigentliche mechanische Ausbildung der hydraulischen Zylinder-Kolben-Einheit näher eingegangen wird. Der Stabantrieb 7 ist
-7dne doppelt wirkende hydraulisch Zylinder-Kolben-Einhdt, deren beide Kammern mit den entsprechenden Kammern eines Stelltriebes 6 hydraulisch verbunden sind. Der Stelltrieb befindet sich auf der festen Plattform 2 oder im Abstand zu ihr und bednträchtigt somit weder von sdner Grösse noch von seiner Masse her das Funktionieren der Parallelkinematik 1. Der Kolben 8 des Stelltriebes 6 wird vom eigentlichen Antrieb 9, dies kann ein elektrischer Linearantrieb, dne Spindelkonstruktion oder eine andere Antriebsdnheit sein, im Zylinder 9 des Stelltriebes bewegt.

Durch die Bewegung verändern sich die Volumina der bdden Kammern im Zylinder 9 und Hydraulikfluid wird dementsprechend durch die Ldtung Ll in die entsprechende bdden Kammern des Stabantriebes 7 gedrückt und gldchzdtig über die Leitung L2 aus der anderen Kammer des Stabantriebes 7 gesaugt, wodurch es zur Veränderung der Lage des Kolbens 10 im Stabantrieb 7 und damit wiederum zur Längenänderung des betrachteten Stabes 4 kommt, ohne dass sich das Gesamtvolumen der Hydraulik ändert.
Um nun den oben genannten Problemen zu begegnen sind folgende Elemente in diesem durch die beiden Kolben 8, 10 in zwd Abschnitte Ll, L2 getdlten Hydraulikkrdslauf vorgesehen: Jeder der bdden hydraulischen Abschnitte weist ein Manometer P und dn Überdruckventil 11 auf und jeder der beiden Abschnitte ist mittels eines Füllventils 12 mit einem Vorratsgefäss 13 verbunden.

Weiters ist ein sogenanntes Schlauchbruchventil 14 vorgesehen, das beim Bruch einer Leitung oder groben Leckschiagens eines Ventils die Leitung sperrt und so ein weiteres Bewegen des Kolbens 10 im Stabantrieb verhindert. Da dies die im Betrieb kritische Seite der Hydraulik ist, ist es vorteilhaft, dass dieses Schlauchbruchventil möglichst knapp am Stäbantrieb 7 sitzt.
Um nun die erforderliche Genauigkeit der Positionierung des Stabantriebes 7 zu errdchen und auch bd geänderten Betriebsumständen einzuhalten, ist vorgesehen bei Inbetriebnahme der Vorrichtung, bevorzugt später auch in vorbestimmten zdtlichen Intervallen und jedenfalls beim Feststellen aussergewöhnlicher Betriebszustände (Temperatur, Druck, etc.) den Antrieb 9 so zu betätigen, dass der Stab 4 dne vorbestimmte, an der Kinematik 1 direkt feststellbare Position errdcht,

in dieser Position mechanisch verriegelt und dass sodann durch Öffnen der Füllventile 12 zum Vorratstank 13 und gegebenenfalls Nachfahren der Kolben 8, 10, den definierten Nullpunkt der Hydraulik, unabhängig von zwischenzeitlich eingetreten Temperaturänderungen u.dgl. wieder herzustellen. Da, speziell bd den ins Auge gefassten Parallelkinematiken, die Lage jedes Fusspunktes an der beweglichen Plattform 3 auch von der Lage aller anderen Fusspunkte an der beweglichen Plattform 3 abhängt, hat dieser Ausgleich für alle erfindungsgemäss betriebenen Stäbe 4 simultan zu erfolgen.

Dies ist auch deshalb wünschenswert und vortdlhaft, weil auf diese Wdse nur eine Fixiervorrichtung für die bewegliche Plattform 3 vorgesehen sein muss.
Die Fig. 3 zeigt eine erfindungsgemässe Anordnung, der Einfachhdt halber mit fluchtend dargestellten Stelltrieb 6 und Stabantrieb 7, wobei der Stelltrieb 6 ortsfest, d.h. letztlich ortsfest bezüglich der festen Plattform 2 montiert ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt die Bewegung der Kolbenstangen 16 der ortsfesten Kolben 8 über einen
Spindeltrieb 15, der dessen Spindelmutter drehfest auf dnem Schuh 15' sitzt, der auf dner ortsfesten Schiene 15" verfahrbar ist. In dem in der Fig. 3 darstellten Beispiel sind zwd Stelltriebe parallel zueinander angeordnet und der Stab 4 umfasst zwd Stabantriebe, um im
Falle des Versagens eines dieser Triebe ein Abstürzen der beweglichen Plattform 3 (Fig. 1) verhindern zu können.

Es ist nicht notwendig, dass bdm Versagen eines Triebes noch eine
Bewegung des Stabes 4 möglich ist, doch ist die mechanische Stärke und die hydraulische
Tragkraft des Einzelsystems so zu bemessen, dass unter normalen Arbdtsbedingungen ein Halten der Last auch mit nur einem der beiden parallelen Systeme möglich ist. Es soll noch darauf hingewiesen werden, dass in Fig. 3 die hydraulischen Elemente, die in Fig. 2. zwischen den beiden Trieben 6, 7 angeordnet sind, aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt sind.
Die Fig. 4 zeigt eine Ausgestaltung der Fig. 3, bei der einer der beiden Kolben 9, hier als Kolben 9' bezeichnet, mittels eines Hilfskolbens 17 so verschoben werden kann, dass am Stabantrieb 7 die Lage der jeweiligen Kolben in den Zylindern übereinstimmend ist.

Die Ursache für die Notwendigkeit dieses Stellkolbens 17 ist darin begründet, dass ja die Sicherheit die durch die Verdoppelung der beiden Triebe 6, 7 gegeben ist, nur dann erreicht werden kann, wenn sie hydraulisch vollständig voneinander getrennt sind und dass durch diese Trennung ihre Synchronisierung erschwert wird. Durch die Ausgestaltung gemäss Fig. 4 kann dieses Problem auf einfache Weise beseitigt werden. Eine Variante ist in der Fig. 5 dargestellt, bd der der Stelltrieb 6' direkt aus einem elektrischen Linearmotor besteht, der den Kolben bewegt. Aus diesem Grund ist das Innere des Stelltriebes 6' in Fig. 6 und Fig. 7 noch näher dargestellt.

Der Kolben 8 trägt die über ein Kabel mit Strom zu versorgende Spule 20, die mit den in der Mantelwand des Zylinders 9' eingearbeiteten Permanentmagneten 19 so zusammenwirkt, dass der Kolben 8 passend verschoben wird.
Die Fig. 8 zdgt eine Variante der Hydraulik gemäss Fig. 2, bd der zusätzlich zu den in Fig. 2 erläuterten Bauteilen (die Manometer sind nicht dargestellt) in jedem der beiden Teile bzw. Leitungen Ll, L2 ein Rückflussventil 21 vorgesehen ist. Dieses funktioniert im wesentlichen wie ein Schlauchbruchventil, wobei aber sdne Steuerldtungen Sl, S2 jewdls mit den Leitungen Ll, L2 verbunden sind und daher der Differenzdruck der bdden Teilsysteme an jedem Rückflussventil 21 anliegt. Die Verbindung ist dabei so, dass das jeweils geringeren Druck aufweisende Teilsystem Ll, L2 mit dem Ausgldchsgefäss 13 verbunden ist.

Um zu häufiges Schalten zu vermeiden, wird jewdls durch eine Feder 22 eine Schranke für den Differenzdruck geschaffen, bis zu der keine Verbindung hergestellt wird. Auf diese Wdse wird sichergestellt, dass es im Betrieb über die Zdt zu keinem unerwünschten Druckaufbau kommt.
Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbdspiel beschränkt, sondern kann verschiedentlich abgewandelt werden. So kann in einfachen Fällen der Stabantrieb über eine Pumpe oder ein unter Druck stehendes Vorratsgefäss versorgt werden, wenn nur der Druck und die Position überwacht werden. Die Positionsüberwachung kann bdspielswdse an der Kolbenstange erfolgen, oder auch an einer parallel geführten, mit den Fusspunkten passend verbundenen teleskopischen Vorrichtung.

Als Hydraulikfluid kann bevorzugt Wasser mit korrosionshemmenden Zusätzen verwendet werden, da Öl in vielen Berdchen der industriellen Fertigung nicht erwünscht oder gar nicht zugelassen ist.
Selbstverständlich ist es möglich, die Leitungen Ll, L2 so zu "kreuzen", dass ein Ausfahren des Stellkolbens 8 einem Ausfahren des Stäbantriebes 7 entspricht, oder durch Wahl entsprechender Durchmesserverhältnisse der Triebe 6, 7, zu einer Übersetzung der Wege zu kommen, je nach gewünschter Stellgeschwindigkeit und Stellgenauigkeit des Stäbantriebes.

Die Erfindung ist auch auf Kinematiken anwendbar, bd denen einige der Verbindungselemente zwischen den beiden Plattformen passiv ausgebildet sind, das hdsst konstante Länge aufweisen und auf beiden Plattformen feste Fusspunkte haben, auch auf solche Kinematiken, bei denen einige oder alle bis auf einen Aktuator nicht aus längenveränderlichen Stäben 4 bestehen sondern beispielsweise aus Seilen, Ketten, Bändern oder aus Stäben konstanter Länge mit Fusspunktbewegung.
Gegebenenfalls kann für alle oder auch nur einen der erfindungsgemäss ausgebildeten Stäbe eine einfachwirkende hydraulische Zylinder-Kolben-Einheit verwendet werden, wenn nämlich sicher ist, dass ein Stab stets nur auf Druck oder Zug beansprucht wird und die gewünschte Geschwindigkdt durch die Schwerkraft erreicht werden kann.
Bei einfachen Fällen,

bei denen die Genauigkeit und Geschwindigkeit gegenüber der notwendigen Kraft nur eine geringe Rolle spielt, kann auch eine direkte Ansteuerung der Kolben-Zylinder-Einheiten der Stabantriebe mittels Pumpe oder Vorrat erfolgen, die Rückmeldung über die aktuelle Länge des Stabes erfolgt dann beispielswdse über dnen Sensor auf der Kolbenstange, jedenfalls aber über den Stab selbst.

Claims

-11 Patentansprüche:

1. Antrieb für eine parallelkinematische mechanische Anordnung (1) mit einer festen Plattform (2), einer beweglichen Plattform (3) und zumindest einem zwischen den Plattformen angeordneten, längenveränderlichem Stab (4), einem sogenannten Aktuator, der eine, bevorzugt doppeltwirkende, hydraulische Zylinder-Kolben-Einhdt (7) aufwdst, dadurch gekennzdchnet, dass die hydraulische Zylinder-Kolben-Einhdt (7) hydraulisch mit einem Stelltrieb, umfassend eine mit ihr korrespondierende hydraulische Zylinder-Kolben-Einhdt (6), hydraulisch verbunden ist, und dass der Kolben (8) dieser Zylinder-Kolben-Einhdt (6) von dnem Antrieb wie Linearantrieb,

Spindelantrieb (15), etc. betätigt wird.

1. Antrieb für eine parallelkinematische mechanische Anordnung (1) mit einer festen Plattform (2), einer beweglichen Plattform (3) und zumindest einem zwischen den Plattformen angeordneten, längenveränderlichem Stab (4), dnem sogenannten Aktuator, dadurch gekennzdchnet, dass der Stab (4) eine, bevorzugt doppeltwirkende, hydraulische Zylinder-Kolben-Einhdt (7) aufweist.

2. Parallelkinematische Anordnung nach Ansprach 1, dadurch gekennzdchnet, dass die hydraulische Verbindung zwischen den Trieben (6, 7) zwd Leitungen (Ll, L2) umfasst, die jewdls ein Schlauchbruchventil (14), ein Überdruckventil (11), ein mit einem Reservoir (13) verbundenes Füllventil (12) und bevorzugt ein Manometer (P) aufwdst.

2. Parallelkinematische Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzdchnet, dass die hydraulische Zylinder-Kolben-Einhdt (7) hydraulisch mit dnem Stelltrieb, umfassend eine mit ihr korrespondierende hydraulische Zylinder-Kolben-Einheit (6), hydraulisch verbunden ist, und dass der Kolben (8) dieser Zylinder-Kolben-Einhdt (6) von einem Antrieb wie Linearantrieb, Spindelantrieb (15), etc. betätigt wird.

3. Parallelkinematische Anordnung nach Ansprach 2, dadurch gekennzdchnet, dass die hydraulische Verbindung zwischen den Trieben (6, 7) jewdls wdters ein Rückflussventil (21) aufwdst, dessen Steuerldtungen (Sl, S2) mit den Ldtungen (Ll, L2) so verbunden sind, dass die jeweils niedrigeren Druck aufweisende Leitung (Ll, L2) mit dem Reservoir (13) verbunden ist.

3. Parallelkinematische Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulische Verbindung zwischen den Trieben (6, 7) zwei Leitungen (Ll, L2) umfasst, die jewdls dn Schlauchbruchventil (14), ein Überdruckventil (11), ein mit einem

Reservoir (13) verbundenes Füllventil (12) und bevorzugt dn Manometer (P) aufweist.

4. Parallelkinematische Anordnung nach Ansprach 2, dadurch gekennzdchnet, dass die Schlauchbrachventile (14) nahe des Stabantriebes (7) angeordnet sind.

4. Parallelkinematische Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzdchnet, dass die hydraulische Verbindung zwischen den Trieben (6, 7) jeweils weiters ein Rückflussventil (21) aufweist, dessen Steuerleitungen (Sl, S2) mit den Leitungen (Ll, L2) so verbunden sind, dass die jeweils niedrigeren Druck aufweisende Leitung (Ll, L2) mit dem Reservoir (13) verbunden ist.

5. Parallelkinematische Anordnung nach Ansprach 3, dadurch gekennzdchnet, dass auf die Rückflussventile (21) jewdls eine Feder (22) einwirkt, die ein Schalten auf die "Offen" Stellung erst bd einer vorgegebenen Druckdifferenz ermöglicht.

5. Parallelkinematische Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzdchnet, dass die Schlauchbruchventile (14) nahe des Stabantriebes (7) angeordnet sind.

6. Parallelkinematische Anordnung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzdchnet, dass Stelltrieb (6) und Stabantrieb (7) jewdls zwd hydraulisch vondnander getrennte Zylinder-Kolben-Einheiten aufwdsen.

6. Parallelkinematische Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Rückflussventile (21) jeweils eine Feder (22) einwirkt, die dn Schalten auf die

"Offen" Stellung erst bei einer vorgegebenen Druckdifferenz ermöglicht.

7. Parallelkinematische Anordnung nach Ansprach 6, dadurch gekennzdchnet, dass eine der Zylinder-Kolben-Einheiten des Stelltriebes (6) mit einem hydraulisch parallel angeordneten Hilfskolben (17) verbunden ist. 12

7. Parallelkinematische Anordnung nach dnem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Stelltrieb (6) und Stabantrieb (7) jewdls zwd hydraulisch voneinander getrennte Zylinder-Kolben-Einheiten aufweisen. 8. Parallelkinematische Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzdchnet, dass eine der Zylinder-Kolben-Einheiten des Stelltriebes (6) mittels eines Hilfskolbens (17) bezüglich der anderen der beiden Zylinder-Kolben-Einheiten hydraulisch justiert werden kann.

9. Parallelkinematische Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (8) des Stelltriebes (6') Tdl eines elektrischen Linearantriebes (19, 20) ist.

10. Parallelkinematische Anordnung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die bewegliche Plattform (3) in definierter Position eine

Haltevorrichtung vorgesehen ist, von der die bewegliche Plattform auch bd kraftlosem Antrieb in dieser Position gehalten wird, und dass bd in dieser Position gehaltenen Plattform alle beweglichen mechanischen Teile der Anordnung in die dieser Position entsprechende Lage gebracht werden und dass alle fluidführenden Tdle der Hydraulik drucklos gemacht werden.

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Patentansprüche:

8. Parallelkinematische Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzdchnet, dass der Kolben (8) des Stelltriebes (6') Tdl eines elektrischen Linearantriebes (19, 20) ist.

9. Parallelkinematische Anordnung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzdchnet, dass für die bewegliche Plattform (3) in definierter Position eine Haltevorrichtung vorgesehen ist, die die bewegliche Plattform auch bd kraftlosem Antrieb in dieser Position hält.