CN111347265A - 用于支撑工件的系统 - Google Patents

Abstract

一种用于支撑工件的系统，包括基座和多个支撑构件(1)，每个支撑构件(1)包括板(11)和用于相对于基座定位板(11)的装置。在支撑构件(1)中的至少一些中，用于定位板(11)的装置包括至少三个可控地可延伸的构件(13)，该至少三个可控地可延伸的构件(13)被布置用于确定板(11)相对于基座的位置和倾斜度，从而允许板(11)相对于基座的受控的定位，并且允许板(11)的受控的倾斜。

Description

用于支撑工件的系统

技术领域

本发明涉及用于支撑工件的系统，该系统被配置用于允许该系统适应于不同种类的工件，尤其是具有不同曲率的大型工件。

背景技术

机械加工工件涉及例如相对于一个或多个工具来支撑工件，以防止在机械加工期间工件和工具之间的不期望的相对运动。例如，当工件较大且具有弯曲形状时，面临特殊挑战。可能需要在沿工件并跨越工件的大量位置处提供对工件的支撑，或者连续在整个工件的较大区域中提供对工件的支撑，并且尽管在机械加工期间通常对工件施加较大的力，这种支撑也必须不会对工件造成损坏。这样的工件的示例是飞机机身部件，该飞机机身部件通常相对较大且相对较薄。

现有技术中已知的是，有时经由某种柔性覆盖件将这种工件支撑在二维阵列的支撑构件上，该柔性覆盖件被支撑在支撑构件上并且工件可搁置在其上，从而防止直接接触单独支撑构件并且在较大的区域内分配载荷。该柔性覆盖件通常为某种板或类似物并且通常具有一定的刚性，因此在现有技术中通常被称为“半柔性的(semi-flexible)”。从例如ES-2258893-A1、ES-2354793-A1和WO-2017/203067-A1中已知这种支撑系统。例如，WO-2017/203067-A1公开了一种系统，在该系统中，可通过修改单独支撑构件的高度及其端部的倾斜度来适应于覆盖件的曲率，从而使支撑件的曲率适应于工件的曲率，诸如适应于飞机机身部件的一部分或类似部分的弯曲。在WO-A-2017/203067-A1中，解释了如何可通过用于机械加工工件的机器的头部来执行对支撑构件的位置的适应，从而有效地利用设备。如文献WO-A-2017/203067-A1中所公开的，这需要在适应于支撑构件的位置和取向之前移除柔性覆盖件。

发明内容

本发明的第一方面涉及一种用于支撑工件的系统，该系统包括基座和多个支撑构件，每个支撑构件包括板和用于相对于基座定位板的装置。在支撑构件中的至少一些中，用于定位板的装置包括至少三个可控地可延伸的构件，该至少三个可控地可延伸的构件被布置用于确定板相对于基座的位置和倾斜度，从而允许板相对于基座的受控的定位，并且允许板的受控的倾斜。

术语“可控地可延伸的构件”包括可延伸并且其延伸受到控制以确定可延伸的构件的两个部分(诸如端部)之间的距离、从而允许与可延伸的构件连接的两个物件之间的距离得以确定的任意构件。使用三个可延伸的构件允许控制板的三个点相对于基座上的三个点之间的距离。因此，通过将每个可控地可延伸的构件锚固到基座和板上，板在空间中的位置和倾斜度可通过三个可控可延伸的构件的选定延伸来确定。例如，可通过控制可控地可延伸的构件的延伸来确定板在所有竖直平面中的倾斜度。在一些实施例中，例如，仅使用三个可控地可延伸的构件，以简化操作的整体控制和/或最小化与系统的制造和维护有关的成本。有时优选使所使用的有源和/或无源部件的数量最小化。然而，在一些实施例中，例如，为了提高刚性和/或允许板采用较大范围的位置和倾斜度，使用大量可控地可延伸的构件。例如，在一些实施例中，使用了Gough-Stewart平台配置。

本系统的一个优点在于其可通过控制可控地可延伸的构件的延伸来调整板的位置，诸如板的超过基座的高度以及板在不同平面上的倾斜度。这不仅优于诸如WO-2017/203067-A1的系统(该系统显然仅允许支撑表面根据一个轴线旋转)的系统，而且还允许适应于将要执行的高度和倾斜度，而无需移除有时用于支撑工件的柔性覆盖件：可实现可控地可延伸的构件的延伸而无需去除这样的柔性覆盖件。

术语“板”应宽泛地解释为包含提供用于例如从下方支撑覆盖件的支撑表面(诸如大体平坦的二维支撑平面)的任意种类的构件。虽然通常优选的是板在支撑表面的平面中具有比其与支撑表面垂直的尺寸更大的长度和宽度，但是不应将术语“板”解释为暗示对厚度或形状的任何限制。

在本发明的许多实施例中，机器适应于机械加工大且薄的工件，即，具有相对大的面积(诸如面积大于0.1m²、1m²、2m²、3m²或4m²)并且具有相对小的厚度(诸如平均厚度为小于5cm、3cm、1cm或0.5cm)的工件。在一些实施例中，工件为用于飞机机身部件的工件。

支撑构件可布置在形成支撑构件的具有排和列的阵列(例如，包括3、4、5或更多排的支撑构件的阵列，每排包括3、4、5或更多个支撑构件)的基座上。

在本发明的一些实施例中，系统还包括由板支撑的柔性覆盖件，由此覆盖件的形状至少部分地由板的位置和取向来确定。可使用任何种类的柔性覆盖件，例如，在诸如ES-2258893-A1、ES-2354793-A1和WO-2017/203067-A1的现有技术文献中暗示的柔性(或“半柔性”)覆盖件。

在本发明的一些实施例中，支撑构件中的至少一些包括与板相对应的至少一个辊子，该至少一个辊子用于附接到柔性覆盖件，辊子能够围绕至少一个轴线旋转。在本发明的一些实施例中，辊子能够围绕至少两个轴线旋转。由于通过选择性地改变可控地可延伸的构件的延伸来使柔性板移位以及使柔性板根据一个或多个轴线枢转，而不需要移除覆盖件以修改覆盖件的配置，因此覆盖件优选地以允许一定程度的运动并且特别是在覆盖件与板之间的旋转、枢转或角度变化的方式而直接或间接地附接到板。

在本发明的一些实施例中，辊子能够围绕至少与板的顶表面平行的一个轴线以及围绕与板的顶表面垂直的一个轴线旋转。因此，板在空间中的取向(包括其在不同平面中的倾斜度)可在其保持连接到覆盖件的同时进行调整，而不引起覆盖件中的较大应力。如以下所解释的，覆盖件(虽然为柔性的)具有较大的刚性-这就是为什么现有技术中通常使用术语“半柔性”-并且可旋转辊子在板与覆盖件之间的干涉对允许板重新定位以及覆盖件的重新取向而无需首先从板移除覆盖件是有用的。

在本发明的一些实施例中，辊子被构造为通过磁性装置、通过粘合剂、通过维克劳(12c)或通过真空而附接到覆盖件。可使用这些或任何其他合适的附接装置。维克劳(或

)是一个简单的选择，但是在许多实施例中，优选其他选择，因为它们可减少例如作为安装或维护操作的一部分的移除和更换覆盖件所需的体力劳动。

在本发明的一些实施例中，支撑构件中的至少一些包括用于阻挡辊子的旋转的装置。这些装置用于使覆盖件相对于板的取向定格或基本定格，即，一旦覆盖件采用了由板的位置和取向确定的选定位置，基本上减小了覆盖件的活动性。这些用于阻挡旋转的装置可包括例如电力地、磁力地、气动地和/或液压地运行的构件，例如可膨胀构件，该可膨胀构件与辊子的一部分接触，诸如与辊子的具有平坦或非圆形截面的一部分接触，从而防止辊子旋转。

在本发明的一些实施例中，辊子具有实质上球形或圆柱形的形状。所提及的圆柱形的形状应用于辊子的至少一部分，并且不排除辊子的其他部分可具有不同的形状。在其他实施例中，辊子可具有其他形状，例如球形形状。

在本发明的一些实施例中，可控地可延伸的构件中的至少一些包括致动器。也就是说，通过操作致动器来确定教导可控地可延伸的构件的延伸，以选择性地增加和减小可控地可延伸的构件的长度。该致动器可例如为电力地、气动地和/或液压地运行的致动器，并且它们的操作可通过形成系统的一部分的控制单元来进行控制。也就是说，可控地可延伸的构件可被视为将板支撑在空间中的三个腿，并且通过操作相应的致动器主动地控制可控地可延伸的构件的长度。

在本发明的一些实施例中，支撑构件中的至少一些包括无源可控地可延伸的构件，并且具有无源可控地可延伸的构件的支撑构件还包括驱动构件，驱动构件用于驱动板远离基座，由此可控地可延伸的构件被配置为每个构件均在板被驱动远离基座的同时延伸，直到到达预选定的延伸，由此防止了当达到可控地可延伸的构件的预选定的延伸时可控地可延伸的构件的进一步延伸。也就是说，驱动构件(例如，电力地、气动地和/或液压地驱动的驱动构件)驱动板远离基座，并且通过每个可控地可延伸的构件的预选定的延伸来确定板在空间中的最终位置和倾斜度。也就是说，可控地可延伸的构件可被视为将板支撑在空间中的三个腿，并且(当在相反的方向上操作时)通过用驱动构件驱动板，增加-或减小可控地可延伸的构件的长度。在本发明的一些实施例中，驱动构件包括至少一个可膨胀元件。可使用任意种类的可膨胀构件，例如，包括用于使板移位的一个或多个部分和用于阻挡辊子的一个或多个部分。

在本发明的一些实施例中，可控地可延伸的构件通过球形接头附接到相应的板。这些球形接头允许可控地可延伸的构件相对于基座和板的自由旋转，由此对仅调整每个可控地可延伸的构件的延伸便确定了板在基座上方的空间中的精确位置和取向。

在本发明的一些实施例中，球形接头中的至少两个布置用于允许其(即，整个球形接头或至少球形接头的球)相对于板平移(诸如线性)运动，以使得球形接头之间的距离或至少球形接头的相应的球之间的距离会因为可控地可延伸的构件的延伸和缩回而改变。由于一个或多个可控地可延伸的构件可延伸超过一个或多个其他可控地可延伸的构件，因此可能有需要允许对相应的球形接头或球相对于板的位置进行对应的调整，诸如对球形接头到板的中心或板上另一个参考点的距离的对应调整。这可通过例如允许球形接头的球或整个球形接头的平移(诸如线性)运动(例如，根据板上或板中的一个或多个轨道的运动)来实现。在一些实施例中，例如，通过允许轨道在例如与板的表面平行的平面中枢转，球形接头中的至少一个设置有另外的角度自由度。在其他实施例中，可优选Gough-Stewart平台或其他配置，以允许板采用多个竖直位置和角度位置。例如，Gough-Stewart布局始终保持板的中心相对于支撑点对称定位，因此提供较高的刚性。然而，通常优选使制造和维护成本最小化，因此通常可优选使用有限数量的可控地可延伸的构件，诸如仅三个可控地可延伸的构件。

在本发明的一些实施例中，覆盖件包括弹性材料层，并且其中，覆盖件还包括多个刚性构件，多个刚性构件的材料具有比该层的材料更高的刚性。刚性构件被布置为使得其相对于该层可轴向地移位。柔性弹性材料的使用使得可将层的形状调整至相对复杂的几何形状，而不产生任何褶皱或皱纹等，或至少不过多的产生不期望的皱纹或褶皱。这种材料还可建立具有真空条件的区域，以帮助将工件固定在其位置上，即，通过与覆盖件的部分相对应地建立的真空件来锁定工件。此外，柔性弹性体材料吸收了在机械加工工件期间产生的振动。现在，允许覆盖件使其自身适应于不同配置所需的柔性与例如支撑构件的板之间的一定距离的需求以及与需要覆盖件的一定最小刚性的机器的其他方面相冲突。这可至少部分地通过添加诸如具有较高刚性并在柔性材料的层内的通道中延伸的细丝、杆、线或条的元件来克服。这些细丝相对于弹性体材料的层可轴向运动。从而，覆盖件的曲率的改变不需要刚性构件的轴向伸长。在许多实施例中，刚性构件的材料具有的弹性极限小于该层的弹性材料的弹性极限，但是足够高，以当覆盖件的曲率改变时避免塑性变形。刚性构件可沿任何方向延伸，诸如彼此成角度地延伸，从而形成网格状结构。使用这种刚性材料使得对于弹性材料层而言可使用宽范围的材料，同时依然获得足够的整体刚性。

在本发明的一些实施例中，刚性构件中的至少一些包括芯，芯的材料具有比弹性材料更高的刚性，芯被至少一层所围绕，所述至少一层的材料具有比芯的材料更低的刚性、但具有比弹性材料更高的刚性。必然的是，这可用于防止或减少由于芯的刚性与弹性材料的刚性之间的差异引起的不期望的变形的风险。

在本发明的一些实施例中，覆盖件包括通孔。发现的是，通孔可帮助防止在适应曲率时发生褶皱或皱纹。可全部或部分地通过刚性构件的存在来补偿由通孔产生的整体刚性的损失。

在本发明的一些实施例中，弹性材料被选择以符合以下要求中的一个或多个：

-针对变形的抗变形能力比0.005N/mm²大10％；

-硬度大于25邵氏A；

-损耗因子(机械阻尼)大于0.01(DIN 53513)；

-杨氏模量大于0.1Mpa；

-极限拉伸强度大于0.001MPa。

此外，在一些实施例中，材料优选具有低的孔隙率，以便于覆盖件通过真空(即通过抽吸/低压)粘附到工件。

系统可包括中央控制单元，中央控制单元用于通过可控地可延伸的构件的受控的延伸/收缩来控制板的位移和重新定位，阻挡和释放辊子等。在一些实施例中，系统包括用于电子视觉的系统，该用于电子视觉的系统被配置为用于例如检验覆盖件的配置和/或可控地可延伸的构件和/或板的位置，以及用于例如根据真实曲率或柔性覆盖件所具有的曲率来调整板的位置直到实现期望的配置。

该系统可用于包括铣削、倒角、镗孔、钻孔等的任何合适种类的机械加工操作。在一些实施例中，该系统还可例如通过用用于测量厚度的装置(诸如，DCUT传感器)代替板上的辊子来用于测量工件。在这种配置中，系统可能不包括柔性覆盖件，使得将要对其执行测量的工件或对象可被直接放置在一个或多个DCUT传感器或类似装置的辊子上，用于测量对象的诸如其厚度的特征。

此外，例如，出于检验系统的状态、工件的状态和/或过程的状态的目的，其他传感器显然也可被包括在该结构中。来自传感器的反馈可用于影响系统的操作(包括板的定位和机械加工工具的操作)。例如，压力传感器可被包括在覆盖件中，以检验与工件的接触的充分性，和/或检测工件与覆盖件之间的切屑(chips)或其他对象的存在等。

本发明的另一方面涉及一种修改根据上述系统的覆盖件的三维形状的方法，该方法包括以下步骤：

在允许辊子旋转的同时，通过三个可控地可延伸的构件的选择性延伸和/或缩回来修改多个板(11)的位置和倾斜度；

其后，阻挡辊子以防止辊子旋转。

例如，可依次进行板的位置和倾斜度的修改或调整，板一个接一个地移位和重新取向，直到板的整个阵列或类似布置已采用其新配置，同时例如通过在板的平面中和/或围绕板的轴线或以任何其他方式旋转来允许辊子根据其自由度旋转。一旦所有板到达其最终位置，就可通过阻挡辊子来防止旋转，从而提高系统的刚性。

附图说明

为了完成描述并为了提供对本发明的更好理解，提供了一组附图。所述附图构成说明书的组成部分，并且示出了本发明的一些实施例，这些实施例不应被解释为限制本发明的范围，而应仅作为解释如何可执行本发明的示例。该附图包括以下附图：

图1A至图1C是根据本发明的实施例的支撑构件的阵列的示意性透视图。

图2是根据本发明的实施例的支撑构件的示意性透视图。

图3是根据本发明的实施例的使用无源可控地可延伸的构件的支撑构件的示意性透视图。

图4A至图4C示意性示出了具有无源可控地可延伸的构件的支撑构件的板的取向和位置的改变过程。

图5A和图5B示意性示出了根据本发明的实施例的如何可将支撑构件的辊子布置为围绕两个不同的轴线可旋转。

图6A和图6B示意性示出了根据本发明的实施例的提升板然后阻挡支撑构件的辊子的构思。

图7是根据本发明的另一实施例的板和辊子的示意性透视图。

图8示意性示出了根据本发明的一个可行实施例的支撑构件的辊子。

图9是根据本发明的一个实施例的柔性覆盖件的示意性截面图。

图10A和图10B是根据本发明的实施例的覆盖件的一部分的示意性透视图。

图11A和图11B示意性示出了根据本发明的两个可替代实施例的覆盖件的截面图的细节。

图12A至图12C示意性示出了根据本发明的一个可行实施例的三个球形接头相对于板的布置。

图13A至图13C示意性示出了在系统运行期间对相对应的可控地可延伸的构件的延伸进行一个可行的修改之后、图12A至图12C的实施例的球形接头的运动。

具体实施方式

图1A至图1C示意性示出了根据本发明的实施例的系统的支撑构件的阵列。在这些示意图中，仅示出了板11、辊子12和基座1000。在图1A中，板11与基座1000共面布置。在图1B中，三排板中的两排中的板11相对于基座倾斜并升高，超过基座的高度以及相对于基座的倾斜度在最后一排中比在中间排中更大。在图1C中，已经建立了板11的不同配置，且在所示出的3×3阵列的角部中的板面向阵列的中心倾斜。如容易理解的是，由板支撑的柔性覆盖件(图1A至图1C中未显示)将根据板的高度和取向采用不同的配置和曲率。例如，图1A中的板11的位置和取向将提供覆盖件的平坦配置，而图1B中所示出的配置将提供可被认为是覆盖件的简单曲率的配置。图1C所示出的配置可提供可被认为是由板支撑的覆盖件的双曲率的配置。覆盖件附接到辊子12，并且如从图1A至图1C可容易地理解的是，辊子12围绕其纵向轴线的旋转以及辊子相对于垂直于板的轴线的旋转(参见图1B至图1C之间的辊子的位置的变化)使得该覆盖件的重新配置得以进行，而无需从板上移除覆盖件。

图2示意性示出了根据本发明的实施例的支撑构件1。支撑构件包括三个可控地可延伸的构件13，可控地可延伸的构件13支撑设置有辊子12的板11。可控地可延伸的构件可以是有源构件(例如，电力、气动或液压驱动的致动器)或无源构件(例如，当到达某个位置时被相对应的传感器检测到而可被阻挡的气动阻尼器或制动器)。当可控地可延伸的构件是无源的时，需要附加的驱动装置来驱动板朝向期望的位置。可控地可延伸的构件被附接到基座1000和板11。通过例如球形接头或允许板11与相应的可控地可延伸的构件13之间的角度改变的其他接头来建立到板的附接。因此，根据三个可控地可延伸的构件的延伸程度，板可在可控地可延伸的构件的操作限度内达到任何高度并采用任何倾斜度，该倾斜度受每个单独可控地可延伸的构件的运动幅度的限制，并且另外受三个可控地可延伸的构件被连接到板上的事实的限制。特别地，板可在各个方向上倾斜，从而允许例如如图1C所建议的双曲率。

在所示出的实施例中，辊子12包括中心圆柱形部分和两个非圆柱形部分12b，一旦已经建立了系统的新配置，中心圆柱形部分和两个非圆柱形部分12b就可用来阻挡辊子的旋转，这将在以下进行进一步论述。另外，在图2中示意性地示出了设置维可劳线(Velcrostring)12c，其用于将辊子附接到柔性覆盖件。

图3示意性示出了支撑构件1，其包括通过三个可控地可延伸的构件13而相对于基座1000定位的板11，在这种情况下，可控地可延伸的构件13为例如从

可获得的“Gas Top”类型的可阻挡的气弹簧(gas spring)。气弹簧13通过示意性示出的球形接头13a附接到板。每个可控地可延伸的构件与传感器13b相关联，该传感器13b检测可控地可延伸的构件(气弹簧)13的延伸并且一旦其达到预定的延伸就触发对可控地可延伸的构件13的阻挡。在一些实施例中，可使用诸如电子视觉系统的其他检测装置来代替这种传感器(或除了这种传感器以外，还可使用诸如电子视觉系统的其他检测装置)。

此外，气动驱动构件14被设置为用于远离基座1000、向上按压板11，直到其到达由三个可控地可延伸的构件13所达到的延伸所确定的最终位置。由于可控地可延伸的构件13可达到不同的延伸，板11可以以选定的倾斜度结束。偏置弹簧14a被设置用于在气动驱动构件14放气时将板朝向其起始位置拉回。辊子12被示意性地示出为与板11的顶表面相对应。虽然选择可控地可延伸的构件应考虑如下方面：诸如需要承受不仅因放置在覆盖件上的工件而施加在可控地可延伸的构件上的力，而且需要承受在机械加工(诸如镗孔、铣削等)期间施加在工件上的力，仍可使用任何种类的可控地可延伸的构件。尽管放置在板与工件之间的柔性覆盖件可吸收这样的力和振动的一部分，但仍然经常会向板11施加较大的力。

图4A至图4C示意性地示出了如何通过气动或液压驱动构件14的膨胀来使支撑构件的板11从与基座1000共面的低位置(图4A)运动至相对于基座1000倾斜的较高位置。在左侧的可控地可延伸的构件13延伸之前，阻挡了右侧的可控地可延伸的构件13的延伸，从而使板向右倾斜。在图4A至图4C中，示意性示出的柔性覆盖件2经由辊子12附接到板11，工件(未图示)意图(直接或间接地)搁置在柔性覆盖件2上。可理解的是，辊12围绕其轴线的旋转允许在板被升高和倾斜时使覆盖件相对于板重新取向，而不会对覆盖件造成过度的应力，从而使覆盖件保持整齐(neat)的曲率。以这样的方式，可实现由板和由搁置在板上的覆盖件所代表的支撑表面的整个重新配置，而不需要从板上移除或释放覆盖件。一旦系统的所有支撑构件1已到达它们的最终位置，就可阻挡辊子以增强由覆盖件2和由支撑覆盖件2的支撑构件1提供给工件的支撑刚性。

图5A和5B示意性地示出了辊子如何可围绕两个轴线旋转，即，一个轴线Y垂直于板11的表面(图5A)，一个轴线X平行于板的表面并且对应于辊子的纵向轴线。例如，辊子可布置在板上的凹部11a中(在图5A中示意性地示出)，并且包括穿过辊子的圆柱形和非圆柱形部分的轴，该轴布置在槽或通道11b中(在图5B中示意性地示出)，使得其可在板的平面中至少旋转到一定程度。可替代地，例如，辊子可以以其轴可旋转的方式布置在图2中示意性示出的平台12d中，该平台12d可在板上的槽11b中被可旋转地引导。可使用任何其他合适的配置。柔性覆盖件2(在图5B中示意性地示出)被附接到辊子，并且因此，辊子12相对于板11的两轴自由度允许板在不同方向上改变板的倾斜度，而没有将过多的应力引入到覆盖件中，从而使得当从系统的一种配置改变为另一种配置时，覆盖件在连接至板的地方可采用平滑的曲率，从而适应于包括覆盖件的曲率的配置。

图6A和6B示出了可如何使用驱动构件14首先从基座1000向上驱动板11，其后通过例如将压力施加到辊子的非圆柱形部分上来阻挡辊子12。例如，在所示出的实施例中，驱动构件14抵靠元件12e，该元件12e在驱动构件(参见图6A)膨胀的初始阶段期间防止驱动构件与辊子之间的接触。然而，当可控地可延伸的构件13已经达到其最终延伸时，驱动构件的持续膨胀可能导致驱动构件的一部分或单独的可膨胀构件接触辊子，例如与辊子的轴向端部相对应，辊子的轴向端部处具有非圆柱形截面。然而，可设置用于阻挡辊子的任何其他合适的装置。当使用有源可控地可延伸的构件13时，可能不需要用于移动板的位置单独的驱动构件，并且可能需要用于阻挡辊子的单独的装置。

在本发明的其他实施例中，可使用其他种类的辊子(诸如如图7示意性示出的能够在所有方向上旋转的球形辊子12)来代替圆柱形辊子。

在图2的实施例中，维克劳搭扣(velcro string)12c用于将柔性覆盖件附接到辊子。然而，根据其他实施例，可使用任何其他合适的连接装置。例如，磁性装置可用于将包括铁磁元件的覆盖件附接到辊子。在其他实施例中，可使用粘合剂。许多可用选项中的另一个是使用真空装置将覆盖件吸引到滚筒上。例如，可使用如图8中示意性示出的具有孔眼的辊子。

如从图1A至图1C可容易地理解的，可通过例如一个接一个地更改板11的位置直到所有的板已到达它们的新位置，来实现对系统的配置(包括覆盖件所采用的形状)的适应。当板通过连接到其辊子的覆盖件而相互连接时，板的运动将影响或可能影响辊子在相邻板上的位置，该相邻板可根据其自由度旋转，例如围绕关于图5A和5B论述的轴线旋转。当所有板都已到达其最终位置时，可阻挡一个或多个板的辊子12(诸如所有板的辊子12)，以防止其进一步旋转，从而增强系统的刚性。在一些实施例中，可一个接一个地顺序地阻挡辊子。

可使用任何合适的覆盖件，只要它具有足够的柔性以使其形状适应于板的不同位置和倾斜度，从而允许使支撑表面适应于工件。在一些实施例中，在覆盖件中设置开口或通孔以便于覆盖件适应于或多或少的复杂曲率，同时防止在覆盖件中形成褶皱或皱纹。现在，为了保持合适的刚性，覆盖件可包括附加的刚性构件，诸如具有比大多数覆盖件所使用的材料更高的刚性的材料的条或杆。

图9示意性示出了该种覆盖件2的实施例，其包括附接到支撑构件的辊子12的弹性材料层21。示意性示出的工件2000被放置在层21上，层21设置有通道23，通道23用于通过由图9中未示出的真空设备产生的真空来保持工件。此外，刚性条状物22设置在位于层21的底表面中的通道24中。此外，这些条状物用于增强覆盖件的整体刚性，从而允许足够的柔性和弹性，以使得覆盖件可采用由支撑构件的板的位置和取向确定的不同的弯曲形状，同时确保足够的刚性，以例如允许支撑构件之间有较大(substantial)的空间。在一些实施例中，相邻支撑板11之间的距离可大于1cm，诸如大于20cm。

图10A和图10B示意性示出了根据本发明的实施例的覆盖件。弹性材料21的层通过存在具有比层21的材料的刚性高的多个刚性杆22而被刚性化。层21包括多个通孔或开口25，多个通孔或开口25便于适应层21的弯曲形状，而不在层21中产生任何的较大的不期望的褶皱或皱纹。

图11A示意性示出了根据本发明的一个实施例的覆盖件的截面，其中，刚性杆22由具有较高刚性的单一材料制成。在覆盖件弯曲的情况下，刚性构件22与层21的弹性材料之间的较大差异可导致层21的不期望的变形，如图11A中所示意性示出的。图11B示出了可替代实施例，其中，刚性构件22包括：芯22a，芯22a的材料具有较高刚性；第一层22b，其包围芯并且第一层22b的材料具有比芯的材料更低的刚性；以及第二层22c，其包围第一层22b并且第二层22c的材料具有比第一层22b的材料更低的刚性、但比覆盖件的层21的弹性材料更高的刚性。

图12A至图12C示意性示出了如何可相对于板布置三个球形接头13，以允许板不仅在其竖直位置上正确地取向，而且在其倾斜方向上正确地取向，同时使可控地可延伸的构件保持竖直地取向。这可以以很多方式实现，但基于仅使用三个可控地可延伸的构件的一个简单且合算的配置是基于使用相对于板固定的一个球13a’(图12A)(例如，固定在附接到板或形成板的一部分的元件13c’中)，而其他两个球13a”(图12B)和球13a”’(图12C)布置在允许球相对于板平移地(诸如线性地)运动的某种轨道或类似物上或中，例如布置在其中放置有相应的球形接头的球的引导件13c”(图12B)和引导件13c”’(图12C)中。在第三球13a”’情况下，通过轨道或引导件13c”’的旋转或枢转可能性提供另外的自由度，如图12C中示意性示出的。

图13A至图13C示意性示出了在如图12A至图12C中所设想的系统中，可控地可延伸的构件的延伸与球形接头的自由度之间的关系。图13A示出了所有可控地可延伸的构件13’、13”、13”’具有相同的长度的初始起始位置。图13B示意性示出了当可控地可延伸的构件13”’延伸两倍于其原始长度，而可控地可延伸的构件13”延伸至其初始长度的1.5倍，而可控地可延伸的构件13’保持不变时，发生的运动。这导致板11大幅度倾斜，并且这通过球13a”和球13a”’分别沿着其轨道13c”和球13c”’的滑动运动并且通过这些球13a”’中的一个的轨道13c”’的枢转，直到到达图13C中示意性示出的最终位置来实现。因此，以这种方式，并且由于图12B所示的布置所提供的另外的自由度(除了球形接头固有的三个自由度之外，还通过球沿轨道的线性运动增加了另一个自由度)以及如图12C所示的布置所提供的另外的自由度(这里，增加了两个另外的自由度：一个对应于沿轨道的线性运动，一个对应于轨道的枢转)，通过仅延伸和/或缩回可控地可延伸的构件就可实现大量不同的位置和倾斜度，从而允许球或整个球形接头相对于板11如所建议地进行运动。明显地，可有许多其他实施方式。例如，为了适应可控地可延伸的构件之间的延伸的较大差异，可优选地例如通过使用大量可控地可延伸的构件(例如，采用Gough-Stewart平台配置的六个可控地可延伸的构件)来进一步增加自由度。然而，通常优选使用有限数量的可控地可延伸的构件来最小化制造和/或维护成本。

在本文中，术语“包括”及其衍生词(诸如“具有”等)不应以排他性的意义来理解，也就是说，不应将这些术语解释为排除所描述和定义的内容可能包括其他元素、步骤等的可能性。

除非另有说明，否则任何指示的范围都包括所述的端点。

明显地，本发明不限于在此描述的一个或多个特定实施例，而是还涵盖本领域技术人员可能考虑到的、在权利要求书中所限定的本发明的总体范围之内的任何变化(例如，关于元件的材料、尺寸、部件、配置、数量等的选择)。

Claims (15)

1.一种用于支撑工件的系统，所述系统包括基座和多个支撑构件(1)，每个支撑构件(1)包括板(11)和用于相对于所述基座定位所述板(11)的装置，

其特征在于，

在所述支撑构件(1)中的至少一些中，用于定位所述板(11)的所述装置包括至少三个可控地可延伸的构件(13)，所述至少三个可控地可延伸的构件(13)被布置用于确定所述板(11)相对于所述基座的位置和倾斜度，从而允许所述板(11)相对于所述基座的受控的定位，并且允许所述板(11)的受控的倾斜。

2.根据权利要求1所述的系统，还包括由所述板(11)支撑的柔性覆盖件(2)，由此所述覆盖件的形状至少部分地由所述板(11)的位置和取向来确定。

3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述支撑构件(1)中的至少一些包括与所述板(11)相对应的至少一个辊子(12)，所述至少一个辊子(12)用于附接到所述柔性覆盖件(2)，所述辊子(12)能够围绕至少一个轴线旋转。

4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述辊子(12)能够围绕至少两个轴线(X、Y)旋转。

5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述辊子(12)能够围绕与所述板(11)的顶表面平行的至少一个轴线(X)以及围绕与所述板(11)的所述顶表面垂直的一个轴线(Y)旋转。

6.根据权利要求3-5中任一项所述的系统，其中，所述辊子(12)被配置用于通过磁性装置、通过粘合剂、通过维克劳(12c)或通过真空而附接到所述覆盖件。

7.根据权利要求3-6中任一项所述的系统，其中，所述支撑构件中的至少一些包括用于阻挡所述辊子(12)的旋转的装置(14)。

8.根据权利要求3-7中任一项所述的系统，其中，所述辊子(12)具有实质上球形或圆柱形的形状。

9.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述可控地可延伸的构件(13)中的至少一些包括致动器。

10.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述支撑构件中的至少一些包括无源可控地可延伸的构件(13)，并且其中，具有无源可控地可延伸的构件的所述支撑构件还包括驱动构件(14)，所述驱动构件(14)用于驱动所述板(11)远离所述基座，由此所述可控地可延伸的构件(13)被配置为每个构件均在所述板被驱动远离所述基座的同时延伸，直到到达预选定的延伸，由此防止了当达到所述可控地可延伸的构件的预选定的延伸时，所述可控地可延伸的构件的进一步延伸，其中，所述驱动构件可选地包括至少一个可膨胀元件。

11.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述可控地可延伸的构件(13)通过球形接头(13a)附接到相应的板(11)。

12.根据权利要求11所述的系统，其中，所述球形接头(13a)中的至少两个被布置为允许其相对于所述板平移运动，以使得所述球形接头之间的距离会因为所述可控地可延伸的构件的延伸和缩回而改变。

13.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述覆盖件(2)包括弹性材料层(21)，并且其中，所述覆盖件还包括多个刚性构件(22)，所述多个刚性构件(22)的材料具有比所述层(21)的材料更高的刚性，其中，所述刚性构件(22)被布置为使得其相对于所述层(21)轴向地可移位。

14.根据权利要求13所述的系统，其中，

所述刚性构件(22)中的至少一些包括芯(22a)，所述芯(22a)的材料具有比所述弹性材料更高的刚性，所述芯被至少一层(22b、22c)包围，所述至少一层的材料具有比所述芯(22a)的材料更低的刚性、但具有比所述弹性材料更高的刚性，和/或其中，所述覆盖件包括通孔(25)。

15.一种修改根据权利要求3-8中任一项所述的系统的覆盖件的三维形状的方法，包括以下步骤：

在允许所述辊子(12)旋转的同时，通过三个所述可控地可延伸的构件(13)的选择性延伸和/或缩回来修改多个所述板(11)的位置和倾斜度；

其后，阻挡所述辊子(12)以防止所述辊子(12)旋转。

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