CN101400476A - 定位装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种定位装置，其具有支撑结构、工件支架(22)和长度可调的支柱(70，72；186)。支柱一方面与支撑结构相连，另一方面与工件支架(22)相连，其中支柱(70，72；186)在与支撑结构和工件支架(22)的连接处是可活动地安装的，至少一些支柱(70，72；186)是长度可调的，至少一些支柱(70，72；186)具有用于调节其长度的驱动装置。至少六个支柱(70，72；186)成对布置。在一个支柱对(58，60，62；126)中，支柱平行布置。每个支柱对(58，60，62；126)在支柱(70，72；186)的纵向第一端具有枢转轴承(24，26，30，32；78，80；84)。每个支柱对(58，60，62；126)在每个支柱(70，72)的纵向第二端还具有第二轴承。

Description

定位装置
技术领域
本发明涉及一种定位装置，该定位装置具有支撑结构、工件支架和长度可调的支柱，支柱分别与支撑结构和工件支架连接，其中，支柱在与支撑结构和工件支架的连接处是可活动地安装的，至少一些支柱的长度可调，并且至少一些支柱具有用于调节其长度的驱动装置。
背景技术
从现有技术中已知不同的这类定位装置，它们用于多种技术领域。已知的定位装置用于将物体保持在位。因此，这种装置用于例如相对于工具定位工件，使得可以利用工具加工工件。在汽车工业中，例如，汽车的车身零件通常借助多个定位装置定位在工件站等处。然后可通过例如焊接机器人加工如此定位的汽车车身。
因此，US 5,787,758描述了一种三轴定位装置，该定位装置用于定位物体，如例如工件、工具、传感器、光学表面等等。已知的定位装置具有支撑结构，该支撑结构通过定位元件与可调节的机器部件连接。机器部件接收物体，并可通过启动定位元件来相对于支撑结构移动和定位。但是，机器部件只能在机器部件的笛卡尔坐标系的轴线方向上移动，该笛卡尔坐标系的原点与机器部件固定连接。机器部件围绕这些轴线的倾斜、枢转或旋转是要被禁止的。为此，该已知的定位装置具有三个支柱，这些支柱一方面与支撑结构连接，另一方面与机器部件连接。这里，支柱按照如下方式与支撑结构和机器部件连接和设计，即：防止机器部件围绕这些轴线枢转。支柱具有两个支柱部分，两个支柱部分可折叠地相互连接，从而可通过展开和合上两个支柱部分来调节或改变支柱的长度。
这种定位装置具有缺点。具体地说，它们占据大量的位置和空间。特别当定位装置布置在生产线等处的情况下，由于机器人、传送带、结构零件等之间的空间通常很小，所以这会产生问题。此外，已知的定位装置不具有抵抗有时出现的非常高的载荷的必要刚度。另外，已知定位装置的装配非常复杂。
发明内容
本发明的目的是提供一种定位装置，该定位装置结构紧凑、节省空间、并且刚度高。
该目的是通过具有权利要求1所限定的特征的定位装置实现的，该定位装置具有支撑结构、工件支架和长度可调的支柱。
相应地，根据本发明的定位装置的特征在于，至少六个支柱成对布置；在一对支柱中，支柱平行布置；每对支柱在支柱的纵向第一端具有枢转轴承，并且在支柱的纵向第二端具有第二枢转轴承。
因此，根据本发明可以确保，尽管由每个支柱单独地传递力，但每对支柱可以看作力偶，从而可以传递扭矩。由此减少了支柱的平均载荷。此外，支柱平行地布置成支柱对，并且在支柱的纵向端部带有特殊设计的枢转轴承，这使得整体结构具有有利的刚度。这样布置的支柱的另一个优点是，相对于所承受的力和扭矩来说，定位装置可设计得比较紧凑。
在本发明的一个有利的实施例中，支柱的数量刚好为六个。
因此，定位装置刚好具有三个长度可调的支柱对，当定位装置在支撑结构上进行适当的空间布置时，可以以特别有利的方式将工件的力和扭矩传递到支撑结构上。
根据本发明，每个支柱对具有共同的驱动装置。
这样，定位装置整体上更紧凑，并且控制驱动装置的控制复杂程度也相应降低。
另外，有利的是，驱动装置通过保角连接(特别是带、齿形带、齿轮系或齿轮)与各个支柱对相连。
从属权利要求给出了本发明的定位装置的其它优选实施例。
附图说明
下面基于附图中示出的实施例更详细地解释和描述本发明、本发明的优选实施例及其改进方案、以及本发明的具体优点，在附图中：
图1示出了长度可调的支撑对的第一基本方案；
图2示出了用于连接支撑对的第一方案；
图3示出了定位装置的第一实施例的三维视图；
图4示出了定位装置的实施例的俯视图；
图5示出了定位装置的支柱对底部的细节；
图6以剖视图的形式示出了支柱对底部的第二细节；
图7示出了用于支撑对的齿形带驱动装置的基本示意图；
图8示出了支柱对的支柱顶部的细节；
图9示出了第一示例位置；
图10示出了第二示例位置；
图11示出了第三示例位置；
图12示出了定位装置的第四示例位置；
图13示出了用于连接支撑对的第二方案；
图14示出了用于连接支撑对的第三方案；
图15示出了用于支柱对的共用驱动装置的第二实例；
图16示出了支柱对中的第二实例的细节；
图17示出了第一示例布置；
图18示出了带有单独的制动器的支柱对的第二示例布置；以及
图19示出了第三示例布置。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的定位装置的支撑对的基本方案10，其中第一支柱12和和第二支柱14平行布置，并且以由结构预先确定的距离隔开。如第一方案10中的活塞-缸装置16所示，支柱12和14的长度都是可调的。在本文中，可以设想出不同类型的驱动装置，如例如液压、气压或电动驱动装置，也可以是机械类型的长度调节装置，该机械类型的长度调节装置又由气压、液压或电动驱动装置驱动。类似地，还可以设想手动的调节装置，在驱动装置发生故障的情况下，可以借助例如曲柄来使用该手动的调节装置。
支柱12、14在它们的纵向第一端(在图1中为上端)分别通过第一万向节18和第二万向节20固定连接到支撑结构22上。在这种情况下，每个万向节18、20分别具有第一枢转轴承24和第二枢转轴承26。各枢转轴承24固定连接到支撑结构22上，并以由结构确定的距离隔开。此外，第一枢转轴承24布置为具有共同的第一枢转轴线28。支柱12、14在它们的纵向第二端分别具有第三枢转轴承30，该第三枢转轴承30共同安装在第四枢转轴承32上。因此，根据本发明，保证了第三枢转轴承30也以由结构预先确定的距离隔开，并且共同在第二枢转轴线34上枢转。第二枢转轴线34以预定的距离与枢转轴线28隔开，由此限定了支柱对的所需长度。具有枢转轴线34的共同枢转轴承32固定连接在活动平台38上，该活动平台38可用作工件支架。通过以这种方式连接，平台38相对于固定的支撑结构22具有如图1中的箭头所示的活动性。枢转轴线28和34的隔开距离根据平台的位置和方向改变，例如，轴线34可延长到轴线36的位置。
对于上面详细描述的支柱12、14的下部安装的轴承方案，从整体上看，获得了在图1中以箭头方向X、Y和Z所示的安装自由度。
根据本发明，对于共同地、长度同步地机械驱动支柱对来说，可以有三种方案。图2示出了用于动力学连接支柱对的第一方案40，该连接借助铰接连接装置以特殊的方式将马达的驱动力传递到支柱对。在根据本发明的定位装置中，该铰接连接装置使得马达的驱动力与枢转的支柱对无关地进行传递，而不会导致变形或卡住。两个轴42和43的任何一个都可用作驱动侧轴或输出侧轴。例如，如果轴42用作输出侧轴，那么该轴布置为与图1中的各个支柱12或14的轴线平行。驱动侧轴43通过所述的铰接连接装置与支柱的位置和方向解耦，其旋转轴承46可以与支撑结构22或者枢转轴承24的轴体相连。根据本发明，需要两个铰接连接装置40以驱动支柱对。由此能够将调节支柱所需的驱动力从驱动机构分配给两个支柱。在这种情况下，各个轴承布置在支柱的哪一端无关紧要。在图1中，铰接连接组合30、32和万向节18、20的单个铰接连接可以互换或相互代替。因此，铰接连接30、32可以布置在支柱12、14的上端，而万向节18、20可布置在下端。相应地，铰接连接装置40可与平台侧铰接连接或者支撑结构的铰接连接相连，以将驱动力传递到支柱对。在第一旋转轴承44和第二旋转轴承46之间，在第一旋转轴线42上布置有抗扭的长度补偿元件48以及第三万向节50。这样，通过特别有利的技术措施，利用现有技术的标准元件实现了支柱对的共同的、长度同步的机构驱动装置的功能。还可以设想在共同的外壳内承受两个旋转轴承44或46的轴承力。
图3以三维视图示出了第一定位装置52。底板54通过第一连接元件56与第一支柱对58、第二支柱对60和第三支柱对62相连。底板54具有大致蜂窝状构造，支柱对58、60和62的第一端(即下端)设置在底板54的侧边上，并且相邻的支柱对58、60和62之间间隔一个侧边。这样，获得了支柱对58、60和62的线性对称的开始位置，这对于将要由定位装置52传递的力以及力的继续传递具有特别有利的作用。
每对支柱对58、60和62中的每个支柱的上端通过万向接头64与工具板66相连。万向接头64是万向节，工具板66在本实例中构造为盘。当使支柱对58、60和62的支柱的万向接头64间隔开时，必须保证支柱能够相互平行。此外，工具板66的直径选择为小于底板54的外径，从而使得在支柱对具有相同长度的开始位置，各支柱对与底板54的假想垂线之间始终具有规定的角度。但是，该开始位置可根据各支柱的长度调节方案而相应地改变。
工具板66具有多个切口68，例如钻孔、通孔或螺纹孔，这些切口允许各种工具安装到该工具板66上。在简单的情况下，这种工具是销、定位夹或者与工件连接的其它连接元件。
下面基于第一支柱对58更详细地描述可应用于各支柱对58、60和62的各种结构零件。第一支柱对58具有第一支柱71和第二支柱72，这些支柱基本由第一圆柱形结构元件74和第二圆柱形结构元件76构成。第二圆柱形结构元件76在第一圆柱形结构元件74中被引导，使得能够伸缩式延长结构元件74和76。圆柱形结构元件74、76优选地相对彼此分别具有沿着共同的对称轴的旋转自由度，为此，根据本发明，只有拉伸力和压缩力，而没有扭矩可施加到支柱上，从而防止了定位装置变形。通常，通过内置的心轴或者螺旋驱动装置来延长结构元件。
每个支柱70、72上的万向接头64用于分别保证在与工具板66的连接处，支柱之间的预定距离不能改变。万向接头64具有万向支承结构，即支柱70、72的支承通常具有两个自由度。在第一支柱70的下端设置有第五枢转轴承78，相应地，在第二支柱72的下端设置有第六枢转轴承80。相对于轴承轴中心来说，第一枢转轴承78和第六枢转轴承80之间的距离与上部万向接头64之间的间隔距离相对应。这样做的效果是，只要支柱68和70具有相同的长度，那么它们肯定是相互平行的。这是与同步延长或缩短支柱68、70有关的问题，后面将对此详细描述。
第五枢转轴承78和第六枢转轴承80由它们的轴承轴支撑，使得它们仅能垂直于第七枢转轴承84的另一个轴承轴82枢转。第七枢转轴线84与围绕底板54的假想垂线(，更确切地说，是位于底板54的中心的假想垂线)的假想圆相切。
对于共同地、长度同步地驱动其长度调节机构，第一支柱对58具有共同的电动驱动装置86，该电动驱动装置86在支柱70、72的下部区域通过连接元件88与支撑结构90相连。支撑结构90连接在轴承轴82上，使得当轴旋转时，支撑结构90也一起旋转，从而使连接元件88和电动马达86在枢转运动的情况下一起枢转。由此保证了电动马达68相对于第一支柱对58的支柱底部的位置不发生变化。从电动马达68向第一支柱对58的可能的力传递或者扭矩传递的细节将在后面描述，因为原则上可以获得几种方案。
图4以从上方看到的工具板66的俯视图示出了第一定位装置52，其中支柱58、60和62具有相同的长度，从而工具板66在图中精确位于底板54上方的中心位置。在该图中，使用与图3相同的附图标记。在该图中，通过展示了枢转轴承轴，即轴承轴82和其它支柱对60、62的相应枢转轴承轴，可以看出，选择了将支柱对58、60和62对称布置成等边三角形的方案，该方案至少在工具板66的开始位置使得可能作用在工具板66上的力和扭矩在各支柱对58、60和62之间有利、平均且对称地分配。这样，可以有利地使每个单个构件具有相同的结构，并且通过使支柱对58、60和62以及它们的支撑和驱动装置具有相同的结构，能够只设计和制造一种驱动装置和支柱对，并用这些驱动装置和支柱对构成相应的定位装置。
图5示出了第一支柱对58的底部的细节放大图，其中以放大的比例示出了电动马达68、连接元件88、第六枢转轴承80、轴承轴82和第一连接元件56。在图中，清楚地示出了下部连接元件92，其将第一支柱70的第一圆柱形结构零件74固定连接在第五枢转轴承74的第一枢转叉94上。第二支柱72的第六枢转轴承80也连接在对应的枢转叉94上。
在图中，还以放大的比例示出了在下部子组件96和第二支柱72的第二圆柱形零件76或对应的结构零件之间存在机械连接。
图6以穿过轴承轴82的横截面示出了根据图2所示第一方案的、第四万向节98和第五万向节100形式的机械连接95的第一实施例。万向节98、100与杆102相连，杆102使第二圆柱形零件76在第二支柱的对应结构零件下方进行旋转运动。另一方面，万向节98、100与连接元件104相连，而连接元件104又与驱动轴106相连。在下部子组件96中(没有详细示出)，保证驱动装置86以同样的速度驱动两个驱动轴106，从而保证支柱对在其长度方向上一致地延长或缩短。在图中所示的第一支柱对58的实施例中，通过利用共用齿轮的共用驱动装置来实现这一点，但是，该共用驱动装置没有处在图的平面中，所以没有示出。在这种驱动装置中，应该确保第二结构元件76之一通过左旋延长，第二结构元件76中的另一个由右旋驱动并从而通过右旋延长(或者反之亦然)。在缩短时，驱动装置以相应的互换的旋转方向工作。
图7示出了用于调节支柱对的长度的机构的驱动装置的第二设计方案，图6所示方案与图7所示方案之间的主要区别是，第二电动马达108驱动齿形带110，齿形带110又通过驱动带轮112引导，带轮112实现前一实施例的驱动轴106的功能。通过两个可调节的张紧带轮107张紧齿形带，张紧带轮107向齿形带107的无齿后侧施加可通过调节预先限定的力，并从而将齿形带107保持在由结构预先确定的初始张力下。在第二实施例107中，还实现了用于第二圆柱形结构零件76的同向驱动装置，从而在设计支柱时，有利的是，不需要考虑驱动结构零件时的旋转方向。
图8示出了支柱对58、60和62在其与工具板66的连接处的上端。在图中，已知的零件和结构零件具有和前面所述的零件和结构零件相同的附图标记。在图8中，示出了铰接轴114以便尽可能地看出接头的自由度。在下面的图中，示出了利用这种接头64提供的第一定位装置的可能位置。
图9示出了第一定位装置52的第一位置116，其中，工件板66刚好位于底板54上方的中心处，此外，支柱对58、60和62缩短到其最小长度。
图10示出了第一定位装置52的第二位置118，其中，工具板66同样刚好位于底板54上方的中心处，但支柱对58、60和62具有最大的长度。结合图9和图10可以看出，工具板66可以沿着其运动轴线之一定位。
图11示出了第一定位装置52的第三位置120，其中，与图9和图10相比，支柱对58、60和62具有中等长度。
图12示出了第一定位装置52的第四位置122，其中，图中左侧的支柱对的纵向长度小于另外两个支柱对的纵向长度，从而在最终的分析中，工具板66几乎位于图中左侧的支柱对的正上方。这里，和前面的图一样，工具板66仍然与底板54平行。该图表明，根据作用在工具板66上的力和扭矩的作用，不仅压缩力可作用在支柱对58、60和62上，而且拉伸力也可作用在支柱对58、60和62上，这取决于力或扭矩如何作用在工具板66上。
图13涉及下部子组件的第二实施例124，其将马达的驱动力以特定的方式传递到支柱对。该图仅示出了各种结构零件的相互作用的方案，结构零件的附图标记与图1或图2相同。下面仅描述与前面的驱动系统的主要不同之处。
由驱动轴128提供用于第四支柱对126的驱动力。图中没有详细示出驱动轴128本身是如何被驱动的，但是，可以通过气压、液压、电动或者本技术领域的技术人员已知的各种其它方式对驱动轴128进行驱动。驱动轴128的驱动力通过齿轮系统130传递到第四支柱对126的支柱。在所选实例中，齿轮系统130具有第一小齿轮132，该小齿轮132与第一连接轴134相连并在驱动时使第一连接轴134旋转。旋转导致设置在第一支柱杆138上的第二小齿轮136被驱动。与此对应，设置在驱动轴128上的第三小齿轮140驱动第二驱动轴142，第二驱动轴142又驱动设置在第四支柱杆146上的第四小齿轮144。支柱杆138、146可围绕它们的纵向轴线旋转，并且相应地以前面所述的方式安装，位于支柱端部的安装点利用万向支座148支撑。为了承受第二轴承作用在支柱杆138、146上的轴承力，提供了将驱动装置与所述支座相连的连杆150。这在图中用对应的以符号表示的连杆150表示，连杆150将位于驱动轴128上的对应轴承符号连接到位于支柱杆138、146上的轴承符号。同样可以想到，代替这种连杆150，可以使用壳体承受轴承力。抗扭的长度补偿机构127最终允许支柱对共同围绕旋转轴线26枢转，而不会影响驱动力的传递。
如图14所示，根据本发明的驱动装置的第三实施例152利用带式驱动装置152驱动两个驱动带轮154，带式驱动装置152可以是例如齿形带、V带或牵引带。驱动带轮154分别作用在锥齿轮传动装置158的第一锥齿轮156上，第一锥齿轮156驱动锥齿轮传动装置158的第二锥齿轮160，第二锥齿轮160作用在支柱杆162上。该支柱杆162通过万向轴安装在万向支座164中。
图15示出了第三实施例152的方案，第三实施例152示意性地示出在图14中，并且在图15中原则上作为设计建议示出。因此，对应的结构零件具有与图14相同的附图标记。
在该方案中，已经证明特别有利的是，各种技术功能分别处于同一平面中，这些功能在图中用对应的矩形表示。在第一平面166中，通过驱动带轮154和驱动带153实现驱动。第二平面168由支柱杆138、146和位于支柱杆138、146的两个端部的对应支座形成。第三平面170由工具盘形成，但图中没有示出工具盘。第四平面172由驱动带轮154的旋转轴线限定。最后，第五平面174是可见的，其与第四平面172平行，并且由最靠近支脚178的支撑点176(即枢转轴承)限定。在这种情况下，连接元件的支脚178与图中没有示出的底部结构相连，其中本实施例可与所述底部结构相连。
图16示出了第三实施例152的剖视图，其中使用与前面图中相同的附图标记。具体地，在图中，需要指出，扭矩马达178布置为通过轴180驱动两个驱动带轮154之一。另一个驱动带轮154由驱动带153驱动，并且驱动另一个轴182。通过轴180和另一个轴182驱动长度可调支柱186的对应的第二轴184。在这种情况下，通过由结构决定的轴180和另一个轴182之间的距离，以及通过在长度可调的支柱186的位于上部万向接头190附近的另一个端部处与工具板(未示出)的连接点，固定了各长度可调的支柱186之间的距离。在另一个轴182的背离驱动带轮154的一侧设置有制动器188，制动器188在必要时对另一个轴182进行制动。这样，可以使用简单的措施保证将长度可调的支柱186固定在预定的位置，而驱动装置则不必承受可能发生的任何力。这使得这种布置具有特别高的机械稳定性。
用于提高这种布置的机械稳定性的其它措施包括：利用齿轮传递力，例如包括锥齿轮192，和在90°锥齿轮传递系统中一样，锥齿轮192将另一个轴182的工作驱动力传递到第二轴184之一。
此外，在该布置中，实现了功能分离，其中扭矩马达179作用在轴180上，第一制动器188作用在另一个轴182上。这样，可以实现具有单独的技术功能的特别紧凑的布置。
图17示出了另一个制动布置，其中再次示出了第一结构对58的细节，其目的仅仅是表明，在该图中，第二制动器194已经结合在电动马达86中。
图18示出了制动器196的结构变型，其具有布置在一个旋转轴和另一个旋转轴中的两个局部制动器，这两个旋转轴分别驱动两个支柱的第二轴。在这种结构中，获得了制动器过剩。即使第三制动器196的局部制动器之一发生故障，另一个局部制动器也能通过机械操作连接一起对两个第二轴进行制动，以及对没有被直接制动的第二轴进行制动。此外，可以易于达到制动器，这有利于对制动器进行维护和检查。
图19示出了制动器对198的另一个可选方案和位置。在本实例中，两个局部制动器还是分别集成在支柱中，从而局部制动器直接作用在第二轴上，并从而通过相应的制动力将各支柱固定。
本发明的优点在于，结构变得更紧凑，并且保持了制动器的机械过剩。
附图标记清单
10    基本方案
12    第一支柱
14    第二支柱
16    活塞-缸装置
18    第一万向节
20    第二万向节
22    支撑结构
24    第一枢转轴承
26    第二枢转轴承
28    第一枢转轴线
30    第三枢转轴承
32    第四枢转轴承
34    第二枢转轴线
36    轴线
38    工件支架
40    第一方案/铰接连接装置
42    上部轴
43     下部轴
44     第一旋转轴承
46     第二旋转轴承
48     长度补偿元件
50     第三万向节
52     第一定位装置
54     底板
56     第一连接元件
58     第一支柱对
60     第二支柱对
62     第三支柱对
64     万向接头
66     工具板
68     切口
70     第一支柱
72     第二支柱
74     第一圆柱形结构元件
76     第二圆柱形结构元件
78     第五枢转轴承
80     第六枢转轴承
82     轴承轴
84     第七枢转轴承
86     电动马达
88     第二连接元件
90     支撑结构
92     第三连接元件
94     第一枢转叉
95     机械连接器
96     下部子组件
98     第四万向节
100          第五万向节
102          杆
104          连接元件
106          驱动轴
107          第二实施例
108          第二电动马达
110          齿形带
112          驱动带轮
114          铰接轴
116          第一位置
118          第二位置
120          第三位置
122          第四位置
124          第三实施例
126          第四支柱对
128          驱动轴
130          齿轮系统
132          第一小齿轮
134          第一驱动轴
136          第二小齿轮
138          第一支柱杆
140          第三小齿轮
142          第二驱动轴
144          第四小齿轮
146          第二支柱杆
148          万向支座
150          连接杆
152          第四实施例
154          驱动带轮
156          第一锥齿轮
158             锥齿轮传动装置
160             第二锥齿轮
162             支柱杆
164             万向支座
166             第一平面
168             第二平面
170             第三平面
172             第四平面
174             第五平面
176             支承点
178             支脚
179             扭矩马达
180             轴
182             另一个轴
184             第二轴
186             长度可调支柱
188             第一制动器
190             上部万向接头
192             锥齿轮
194             第二制动器
196             第三制动器
198             第四制动器

Claims (13)

1.一种定位装置，具有：
支撑结构(22)；
工件支架(38)；
长度可调的支柱(70，72；186)，其一方面与支撑结构相连，另一方面与工件支架(22)相连，其中支柱(70，72；186)在与支撑结构和工件支架(38)的连接处是可活动地安装的，至少一些支柱(70，72；186)是长度可调的，至少一些支柱(70，72；186)具有用于调节其长度的驱动装置，
其特征在于，
至少六个支柱(70，72；186)成对布置，
在一个支柱对(58，60，62；126)中，支柱平行布置，
每个支柱对(58，60，62；126)在支柱(70，72；186)的纵向第一端具有枢转轴承(24，26，30，32；78，80；84)，
每个支柱对(58，60，62；126)在支柱(70，72)的纵向第二端具有第二轴承。
2.如权利要求1所述的定位装置(52)，其特征在于，
支柱对(58，60，62；126)的每个支柱(70，72)具有枢转轴承(24，26，30，32；78，80；84)，
枢转轴承(24，26，30，32；78，80；84)具有共同的轴承轴轴线。
3.如权利要求1或2所述的定位装置(52)，其特征在于，
支柱的数量为六。
4.如前述权利要求之一所述的定位装置(52)，其特征在于，
驱动装置是液压、气压或者电动驱动装置。
5.如前述权利要求之一所述的定位装置(52)，其特征在于，
每个支柱对(58，60，62；126)具有共同的驱动装置。
6.如前述权利要求之一所述的定位装置(52)，其特征在于，
驱动装置通过带、齿形带(110)、齿轮系统(130)、齿轮或者一些其它保角连接与各支柱对(58，60，62；126)相连。
7.如前述权利要求之一所述的定位装置(52)，其特征在于，
每个支柱对(58，60，62；126)配备有一个制动装置，在必要时，可利用制动装置制动或固定相关的驱动装置或者至少一个由驱动装置驱动的结构元件(74，75，76)。
8.如前述权利要求之一所述的定位装置(52)，其特征在于，
第一端与支撑结构相连。
9.如前述权利要求之一所述的定位装置(52)，其特征在于，
在第一端处设置有第三轴承。
10.如前述权利要求之一所述的定位装置(52)，其特征在于，
枢转轴承(24，26，30，32；78，80；84)、第二轴承和第三轴承的自由度之和与预期的载荷的自由度相对应。
11.如前述权利要求之一所述的定位装置(52)，其特征在于，
可使用万向轴承作为枢转轴承(24，26，30，32；78，80；84)。
12.如前述权利要求之一所述的定位装置(52)，其特征在于，
驱动装置和/或支柱具有位置测量装置。
13.如权利要求12所述的定位装置(52)，其特征在于，
可利用控制装置和位置测量装置的位置数据来预先确定工件支架的姿态或者工件支架在空间中的位置。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105921449A (zh) * 2016-06-28 2016-09-07 徐香庭 一种三自由度高铁轨道清洗用自稳移动支撑设备
CN106111591A (zh) * 2016-06-28 2016-11-16 徐香庭 一种铁轨清洗专用支撑设备
CN106624835A (zh) * 2017-01-17 2017-05-10 山东科技大学 一种可一次完成自由曲面加工的微型精密机床
CN111604883A (zh) * 2020-04-30 2020-09-01 南京理工大学 多自由度高性能混联机器人
CN112969550A (zh) * 2018-09-28 2021-06-15 皮库姆Mt有限责任公司 机器工具
CN113701013A (zh) * 2021-07-27 2021-11-26 北京空间飞行器总体设计部 一种适用于细长结构的运动学支撑机构

Families Citing this family (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006046758A1 (de) * 2006-09-29 2008-04-03 Abb Patent Gmbh Vorrichtung insbesondere zum Positionieren von Objekten
US9292016B2 (en) * 2007-10-26 2016-03-22 Ariel Andre Waitzman Automated welding of moulds and stamping tools
US9545697B2 (en) * 2009-04-06 2017-01-17 The Boeing Company Automated hole generation
DE102009057585B4 (de) * 2009-12-09 2013-11-28 Multivac Sepp Haggenmüller Gmbh & Co. Kg Verfahren zum Kalibrieren eines Roboters
MX2012010435A (es) * 2010-03-11 2013-01-29 Sumitomo Metal Ind Aparato de localizacion, sistema de trabajo, y aparato de trabajo en caliente.
SE535182C2 (sv) * 2010-06-17 2012-05-08 Exechon Ab En parallellkinematisk maskin med kardanhållare
CN102248535A (zh) * 2011-07-18 2011-11-23 燕山大学 含双复合驱动分支三腿五自由度并联机构
CN102380771B (zh) * 2011-11-11 2013-04-10 浙江理工大学 高刚度冗余驱动三自由度并联机构
CN102366896B (zh) * 2011-11-11 2013-10-30 浙江理工大学 具有两条垂直交错转轴的三自由度并联机构
DE102012202170A1 (de) * 2012-02-14 2013-06-13 Carl Zeiss Smt Gmbh Positionsmanipulator für ein optisches Bauelement
US9359176B2 (en) * 2012-03-20 2016-06-07 GM Global Technology Operations LLC Movement device configured for moving a payload
US9289900B2 (en) * 2012-08-24 2016-03-22 Abb Technology Ltd Calibration tool for a delta robot
WO2014053670A1 (es) * 2012-10-02 2014-04-10 Avs Added Value Industrial Engineering Solutions, S.L. Manipulador para una cámara de ultra-alto vacío
US20140150593A1 (en) 2012-12-05 2014-06-05 Alio Industries, Inc. Precision tripod motion system
GB2512059B (en) * 2013-03-18 2016-08-31 Rolls Royce Plc An independently moveable machine tool
JP6250372B2 (ja) * 2013-11-22 2017-12-20 Ntn株式会社 自動溶接機
US11458579B2 (en) * 2013-12-06 2022-10-04 Huber Diffraktionstechnik Gmbh & Co. Kg Redundant parallel positioning table device
CN104029195B (zh) * 2014-05-21 2016-06-29 燕山大学 一种两转动一移动过约束并联机构
WO2015191477A2 (en) * 2014-06-09 2015-12-17 Oncue Strategies, Inc. Autonomous control of an extendable apparatus
DE102014118364A1 (de) * 2014-12-10 2016-06-16 Wittenstein Ag Dreiachsversteller
GB201504846D0 (en) * 2015-03-23 2015-05-06 Rolls Royce Plc Machine tools
RU2605059C1 (ru) * 2015-07-27 2016-12-20 Общество с ограниченной ответственностью "Лапик" Устройство для позиционирования исполнительного органа
RU176443U1 (ru) * 2017-09-25 2018-01-18 Акционерное общество "Инжиниринговая компания "АЭМ-технологии" (АО "АЭМ-технологии") Опора универсальная
CN108194795A (zh) * 2018-01-25 2018-06-22 燕山大学 一种可伸缩变自由度的轻重载转台
CN110948522B (zh) * 2019-11-19 2022-06-21 南京熊猫电子股份有限公司 一种基于拉线旋转传感器的工业机器人空间位姿测量机构及测量方法
US20230004074A1 (en) * 2019-12-13 2023-01-05 Sony Group Corporation Parallel link apparatus
DE102020106741A1 (de) 2020-03-12 2021-09-16 Physik Instrumente (PI) GmbH & Co KG 6-Achs-Positioniersystem mit arretierender Komponente
CN112475965B (zh) * 2020-11-09 2022-12-23 深圳市华运鸿科技有限公司 一种曲面异型工件加工用的防变形夹具

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US703251A (en) * 1902-04-14 1902-06-24 James A Haire Pipe-puller.
US1789975A (en) * 1927-02-07 1931-01-27 Hell Co Mechanical hoist
US2803146A (en) * 1952-02-27 1957-08-20 Houdaille Industries Inc Top operating mechanism
US2765024A (en) * 1954-04-06 1956-10-02 Houdaille Industries Inc Automotive front seat regulator
US5401128A (en) * 1991-08-26 1995-03-28 Ingersoll Milling Machine Company Octahedral machine with a hexapodal triangular servostrut section
JP3640087B2 (ja) * 1994-11-29 2005-04-20 豊田工機株式会社 工作機械
US5656905A (en) * 1995-04-03 1997-08-12 Tsai; Lung-Wen Multi-degree-of-freedom mechanisms for machine tools and the like
FR2735409B1 (fr) 1995-06-13 1997-08-22 Mach Serdi Dispositif pour positionner la tige pilote d'une broche d'usinage
JPH0966480A (ja) * 1995-08-29 1997-03-11 Toyoda Mach Works Ltd 工具ハンドおよびそれを用いた工作機械
US5987726A (en) * 1996-03-11 1999-11-23 Fanuc Robotics North America, Inc. Programmable positioner for the stress-free assembly of components
JPH09271154A (ja) * 1996-03-29 1997-10-14 Sintokogio Ltd 電動シリンダ
US5787758A (en) * 1996-09-03 1998-08-04 Sheldon/Van Someren, Inc. Three-axis machine for rapid and rigid manipulation of components
US5865063A (en) * 1996-09-03 1999-02-02 Sheldon/Van Someren, Inc. Three-axis machine structure that prevents rotational movement
US6041500A (en) * 1998-01-23 2000-03-28 Giddings & Lewis, Inc. Automatic assembly machine and method utilizing six-axis positioning device
US6240799B1 (en) * 1998-05-26 2001-06-05 Hexel Corporation Triangular gimbal
JP2000130536A (ja) * 1998-10-27 2000-05-12 Fanuc Ltd パラレルリンク機構
CN1092092C (zh) * 2000-04-21 2002-10-09 清华大学 两维移动一维转动空间三轴并联机床结构
JP2003534846A (ja) 2000-05-12 2003-11-25 アルバータ リサーチ カウンシル インコーポレイテッド 移動プラットホームおよびその使用方法
US7172385B2 (en) * 2002-07-09 2007-02-06 Amir Khajepour Light weight parallel manipulators using active/passive cables
CN100354069C (zh) * 2003-04-10 2007-12-12 哈尔滨工业大学 六自由度宏动精密并联定位平台
US7673384B2 (en) * 2006-04-27 2010-03-09 Genesis Systems Group, Llc Nut runner and hexabot robot
DE102006046758A1 (de) * 2006-09-29 2008-04-03 Abb Patent Gmbh Vorrichtung insbesondere zum Positionieren von Objekten

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105921449A (zh) * 2016-06-28 2016-09-07 徐香庭 一种三自由度高铁轨道清洗用自稳移动支撑设备
CN106111591A (zh) * 2016-06-28 2016-11-16 徐香庭 一种铁轨清洗专用支撑设备
CN108114936A (zh) * 2016-06-28 2018-06-05 徐香庭 一种智能轨道交通铁轨清洗作业用支撑设备
CN106111591B (zh) * 2016-06-28 2018-07-27 嵊州亿源投资管理有限公司 一种铁轨清洗专用支撑设备
CN106624835A (zh) * 2017-01-17 2017-05-10 山东科技大学 一种可一次完成自由曲面加工的微型精密机床
CN112969550A (zh) * 2018-09-28 2021-06-15 皮库姆Mt有限责任公司 机器工具
CN111604883A (zh) * 2020-04-30 2020-09-01 南京理工大学 多自由度高性能混联机器人
CN113701013A (zh) * 2021-07-27 2021-11-26 北京空间飞行器总体设计部 一种适用于细长结构的运动学支撑机构
CN113701013B (zh) * 2021-07-27 2023-01-31 北京空间飞行器总体设计部 一种适用于细长结构的运动学支撑机构

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WO2007104446A1 (de) 2007-09-20
CA2643976A1 (en) 2007-09-20
JP5430947B2 (ja) 2014-03-05

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