CN113747998A - 定位装置 - Google Patents

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CN113747998A CN202080032041.2A CN202080032041A CN113747998A CN 113747998 A CN113747998 A CN 113747998A CN 202080032041 A CN202080032041 A CN 202080032041A CN 113747998 A CN113747998 A CN 113747998A
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Abstract

本发明涉及一种定位装置(1)，包括底座(2)和定位元件(3)，所述定位元件(3)适于相对于所述底座进行六个自由度的调节，其中所述定位元件经由至少三对长度可变的电动的腿元件(4)联接至所述底座，每个腿元件在其相应端部经由铰接元件(5)连接至所述底座和所述定位元件，其中相应一对腿突出通过另一对腿，每对腿布置成垂直于相应其他对腿。根据本发明的基本特征，与腿元件(4)相关联的每个铰接元件(5)仅具有彼此垂直布置的两个旋转轴线(DA)，使得所述铰接元件允许相应腿元件在彼此垂直并贯穿腿元件的纵向轴线的精确两个平面中进行枢转运动，同时防止围绕所述腿元件的纵向轴线的旋转运动。

Description

定位装置
技术领域
本发明涉及根据权利要求1至5所述的定位装置。
背景技术
参考文献CN 100585743 C公开了一种通用类型的定位装置。这里通过所谓的凹口型柔性铰链实现了分别在驱动腿与底座和定位元件之间提供铰接连接，以及实现必要的自由度。这种类型的柔性铰链允许驱动腿在任意数量的方向上进行枢转和/或倾斜运动。此外，这种柔性铰链还允许驱动腿绕其纵向轴线旋转，尽管程度小于上述枢转和/或倾斜运动。然而，CN 100585743 C中公开的柔性铰链所允许的自由度的数量以及导致机械约束不足的系统，对于某些使用情况是不利的，特别是那些分别在驱动腿和定位元件的大行程或位移距离的情况下需要高定位精度的情况。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种定位装置，其在机械上受到明确的约束，即使在驱动腿的大行程的情况下也允许高定位精度。
该目的通过根据权利要求1的定位装置实现，权利要求1之后的从属权利要求至少描述了有利的进一步发展。
因此，以定位装置为基础，其包括固定底座和定位元件，所述定位元件适于相对于所述底座进行六个自由度的调节，所述定位元件经由至少三对长度可变的电动的腿元件联接至所述底座。为此目的，至少六个腿元件中的每个在其两个端部经由铰接元件连接至所述底座和所述定位元件。所述三对腿元件相对于彼此布置，使得相应一对腿突出通过另一对腿，并且每对腿布置成垂直于相应的其他对腿。
根据对本发明至关重要的特征，与腿元件相关联的两个铰接元件中的每个仅具有彼此垂直布置的两个旋转轴线，使得所述铰接元件允许所述铰接元件布置在其上的相应腿元件在彼此垂直且贯穿腿元件的纵向轴线(优选地通过中心纵向轴线)的精确两个平面中的枢转运动或倾斜运动，同时防止围绕腿元件的纵向轴线、优选地围绕中心纵向轴线的旋转运动。
以这种方式，确保了每个腿元件能够专门在彼此垂直布置的两个平面中执行枢转运动。此外，确保了防止这些腿元件围绕它们相应纵向轴线的旋转，从而尤其允许对长度可变的腿元件使用旋转驱动，而无需采取额外预防措施来防止由驱动扭矩引起的腿元件的旋转。
当所述铰接元件配置为万向接头或通用接头时会是有利的。以这种方式配置的铰接元件在市场上有多种变型和质量等级，因此可以以相对合理的价格使用。尤其与柔性铰链相比，它们允许显著更大的枢转和/或倾斜角度，同时具有相同的承载能力。
当所述铰接元件的旋转轴线既不彼此相交也不彼此穿过时，这也是有利的。这导致接头的高刚度和腿元件的相应刚性支撑。
此外，当所述铰接元件配置为包括球轴承头和形状互补的轴承套的球接头时会是有利的，其中所述轴承头布置在所述轴承套中，所述轴承头和所述轴承套之间布置有销形锁止元件，所述销形锁止元件深入所述轴承头的槽形凹部中并与其配合，同时支撑在所述轴承套的开口中。
同样，当每个腿元件设置有用于实现长度变化的主轴驱动器时会是有利的。以此方式，能够实现腿元件的特别大的位移距离。
附图说明
从以下基于附图的优选实施例的描述中可以更清楚地看出本发明的优点和有利特征，其中：
图1以透视图示出了根据本发明的定位装置(省略了定位元件)。
图2以透视图示出了根据本发明的定位装置。
图3以透视示意图示出了根据本发明的定位装置的万向接头形式的铰接元件。
图4a-c示出了根据本发明的定位装置的通用接头形式的铰接元件的不同视图。
图5a-c示出了根据本发明的定位装置的球接头形式的铰接元件的不同视图。
具体实施方式
图1以透视图示出了根据本发明的定位装置1的实施例。为了更清楚地示出内部结构，图1中省略了定位装置的定位元件。
固定底座2包括三个彼此相邻的侧壁，使得相应的侧壁与另外两个侧壁接触，相应的侧壁成对地彼此垂直布置，在固定底座2上布置有总共六个长度可变的腿元件4，每个腿元件的相应端部经由万向接头6形式的铰接元件5连接至底座2。底座2的三个侧壁中的每个在其上布置有两个相同配置的腿元件4，它们彼此平行定向并且形成相应对。所形成的三对腿元件4(以下称为“对腿”)相对于彼此布置，使得相应一对腿突出通过另一对腿并且每对腿布置为垂直于其他对腿。这种布置导致定位装置非常节省空间的配置，其中所有六个腿元件都容纳在由三个侧壁限定的底座2的长方体空间内。
每个腿元件4在其背离底座2的端部具有万向接头6形式的铰接元件5，该铰接元件5与布置于相应腿元件4面向底座2的端部上且提供腿元件4与底座2连接的铰接元件5是相同配置。布置在腿元件4的背离底座2的端部上的铰接元件5在此设置用于连接至定位元件，该定位元件是定位装置1的一部分且未在图1中示出。
各自被配置为万向接头6的相应铰接元件5具有彼此垂直布置的两个旋转轴线DA，所述旋转轴线既不彼此相交也不彼此穿过。换句话说，万向接头的两个旋转轴线DA不位于同一平面内。
每个长度可变的腿元件4在其内部具有主轴电机形式的电驱动器(图1中不可见)。一对腿的腿元件的同步控制(即一对腿的两个腿元件在同一方向上的长度变化)导致定位元件沿相应空间轴线的平移运动，同时控制一对腿的两个腿元件中的仅一个腿元件、或控制一对腿的腿元件引起两个腿元件的长度在相反方向变化，这可导致定位元件的相应旋转。不言而喻，由不同对腿对定位元件引起的运动(即平移和/或旋转)的叠加是可能的。
图2示出了根据图1的定位装置1连同定位元件3。定位元件3具有与底座2的形状几乎相同的形状，即它包括彼此相邻的三个侧壁，使得相应侧壁与另外两个侧壁接触，相应侧壁成对地彼此垂直布置，即它们也限定了一长方体空间。底座2和定位元件3在此相对于彼此布置，使得两者一起形成几乎长方体形状。如之前已经解释的，定位装置的如此极其紧凑的尺寸源自于相互彼此穿过的成对腿的特定布置。
图3示出了根据本发明的定位装置的铰接元件5，呈万向接头6的形式，其中彼此垂直布置的两个旋转轴线DA不在同一平面中延伸，因此彼此不穿过。换句话说，万向接头6的两个旋转轴线彼此交叉，但是它们彼此不相交或穿过。
图4a)至图4c)以不同视图示出了根据本发明的定位装置的铰接元件5，呈通用接头7的形式(图4a)为透视图、图4b)为侧视图，图4c)为根据图4b)的截面图)。在该实施例的情况下，彼此垂直布置的两个旋转轴线DA彼此相交或穿过。
图5a)至图5c)示出了根据本发明的定位装置的铰接元件5的另一实施例，呈特殊球接头8的形式。所述球接头包括球轴承头9和形状互补的轴承套10，轴承头9布置在轴承套10中。轴承头9具有槽形凹部12，而轴承套具有开口13。销形导圆锁止元件11的一个端部支撑和/或保持在开口13中，而销形锁止元件11的与其相反的端部伸入轴承头9的槽形凹部12中并与之配合。
基于销形锁止元件11及其分别与轴承头9中的槽形凹部12和轴承套10中的开口13的配合，球接头8的许多可能的自由度受到高度限制。例如，销形锁止元件11与槽形凹部12的配合允许连接至球接头8的腿元件在由槽形凹部12的相应方位限定的平面内的倾斜运动。在这种情况下，相应旋转轴线DA的方位垂直于销形锁止元件11的纵向轴线。
同样，销形锁止元件11与槽形凹部12的配合允许连接至球接头8的腿元件围绕旋转轴线DA的倾斜运动，所述旋转轴线DA分别平行于销形锁止元件11的纵向轴线以及与销形锁止元件11的中心纵向轴线重合。
根据图5的球接头的特定实施例因此导致两个剩余的自由度，而球接头的所有其他可能的自由度被抑制。
附图标记列表
1定位装置
2底座
3定位元件
4腿元件
5铰接元件
6万向接头
7通用接头
8球接头
9轴承头
10轴承套
11销形锁止元件
12(轴承头9的)槽形凹部
13(轴承套10的)开口
DA旋转轴线

Claims (5)

1.一种定位装置(1)，包括底座(2)和定位元件(3)，所述定位元件(3)适于相对于所述底座进行六个自由度的调节，其中所述定位元件经由至少三对长度可变的电动的腿元件(4)联接至所述底座，并且至少六个腿元件中的每个在其两个端部经由铰接元件(5)连接至所述底座和所述定位元件，其中相应一对腿突出通过另一对腿，每对腿布置成垂直于相应其他对腿，其特征在于，与腿元件(4)相关联的每个所述铰接元件(5)仅具有彼此垂直布置的两个旋转轴线(DA)，使得所述铰接元件允许相应腿元件在彼此垂直并贯穿腿元件的纵向轴线的精确两个平面中进行枢转运动，并且同时防止围绕所述腿元件的纵向轴线的旋转运动。
2.根据权利要求1所述的定位装置，其特征在于，所述铰接元件(5)配置为万向接头(6)或通用接头(7)。
3.根据权利要求1或2所述的定位装置，其特征在于，所述铰接元件(5)的旋转轴线(DA)彼此不相交。
4.根据权利要求1所述的定位装置，其特征在于，所述铰接元件(5)配置为包括球轴承头(9)和形状互补的轴承套(10)的球接头(8)，所述轴承头设置在所述轴承套(10)中，所述轴承头和所述轴承套之间设置有销形锁止元件(11)，所述销形锁止元件(11)伸入所述轴承头的槽形凹部(12)中并与之配合，并支撑在所述轴承套的开口(13)中。
5.根据前述权利要求中任一项所述的定位装置，其特征在于，每个腿元件(4)设置有主轴驱动器。
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