CN115151391A - 紧凑型6轴定位系统 - Google Patents

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CN115151391A CN202180016578.4A CN202180016578A CN115151391A CN 115151391 A CN115151391 A CN 115151391A CN 202180016578 A CN202180016578 A CN 202180016578A CN 115151391 A CN115151391 A CN 115151391A
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Abstract

本发明涉及一种6轴定位系统，包括基座、活动单元以及六个可变长度致动器。每个致动器的一端连接至基座，每个致动器的另一端连接至活动单元。六个致动器分成两组，每组具有三个致动器。第一组的致动器布置在基座上由第二组的致动器界定的区域内，第一组的致动器布置在活动单元上由第二组的致动器界定的区域内。第二组的三个致动器中的每个的下端和上端通过相应枢转紧固系统分别连接至基座和活动单元。第一组的三个致动器中的每个的上端通过枢转紧固系统连接至活动单元。第一组的三个致动器中的每个的下端通过在6轴定位系统的调整操作期间能够枢转的枢转紧固系统连接至基座。

Description

紧凑型6轴定位系统
技术领域
本发明涉及一种6轴定位系统，包括基座、活动单元和六个可变长度致动器。每个致动器的一端连接至基座，每个致动器的另一端连接至活动单元。六个致动器分成两组，每组具有三个致动器。第一组的致动器布置在基座上由第二组的致动器界定的区域内，并且第一组的致动器布置在活动单元上由第二组的致动器界定的区域内。第二组的三个致动器中的每个的下端和上端通过相应枢转紧固系统分别连接至基座和活动单元。第一组的三个致动器中的每个的上端通过枢转紧固系统连接至活动单元。
背景技术
这样的6轴定位系统也被称为六足位移台，在紧凑空间中提供六个移动自由度。活动单元通常由连接至致动器的上端的平台(活动单元)组成，待定位的元件或附件布置在所述平台上。6轴定位系统可获得不同尺寸以及宽范围的应用。作为工业生产过程中的组件，六足位移台能够以亚微米精度定位高负载。对于工业应用，存在允许方便地执行甚至复杂运动曲线的绝对测量位置传感器、合适的软件和运动控制器的组合。用于致动器的优选驱动器是具有制动器的无刷直流电机。这种6轴定位系统的工作空间非常依赖于致动器的部署(“伸缩”)的长度。尤其，对于重载6轴定位系统，在这方面出现限制，正在努力提供具有用于重型应用的扩展工作空间的紧凑的6轴定位系统。
CN107134209A描述了一种通用定位系统。该定位系统设计为重型定位系统，并且包括基板、负载平台、六个外部致动器和三个位于中心的负载平衡装置。负载平衡装置包括倾斜布置的液压缸，液压缸在其下端间接连接至基板，在其上端设置有滑动件，滑动件上布置有滚轮块。在一端固定的一对绳索被引导在该滑轮块上，在其另一端被附接至另一滑动件。两个滑动件沿着倾斜布置的滑轨移动。在下部滑动件上铰接地布置有支撑臂的下端，支撑臂的上端连接至负载平台。通过收缩或伸展液压缸，上滑动件和下滑动件经由缆绳拉动件与支撑臂一起移动。由于缆绳拉动件，有可能减速。
DE10060032B4涉及用于微定位工作的六自由度平行机构。该机构包括基座平台、可移动平台以及布置于两者之间的三个外连杆和内连杆。所述连杆设计为致动器。如尤其从DE10060032B4的图4中可见，外连杆的下端布置在由内连杆的下端界定的区域内。内连杆的上端通过共用球形接头居中地在平台下方一定距离处彼此连接。球形接头的内部部分连接至平台。由于这种布置，外连杆具有比内连杆更直立的基本位置。
CN107538231A涉及一种多轴定位装置，包括下平台、上平台、六个倾斜布置的致动器和三个布置在中心的支撑柱。负载主要由支撑柱承担。在CN107538231A的图3中更详细地示出了支撑柱，其包括线性引导件，在线性引导件的上端处是连接至上平台的铰链装置。线性轴承通过压力弹簧支撑在基座上。六个致动器提供精确的控制。因此，本发明的问题是提供用于紧凑设计、特别是更平坦设计的上述类型的6轴定位系统。
发明内容
该问题通过具有根据权利要求1的特征的6轴定位系统来解决。在从属权利要求中描述了有利实施例。
在根据本发明的6轴定位系统中，在这方面，六个致动器分成两组，每组具有三个致动器。优选地，不同组的致动器也被不同地配置。第一组的致动器布置在基座上由第二组的致动器界定的区域内，并且第一组的致动器布置在活动单元上由第二组的致动器界定的区域内。第二组的三个致动器中的每个的下端和上端通过相应枢转紧固系统(优选地具有至少两个枢转轴线)分别连接至基座和活动单元。第一组的三个致动器中的每个的上端通过枢转紧固系统(优选地具有至少两个枢转轴线)连接至活动单元。第一组的三个致动器中的每个的下端通过在6轴定位系统的调节操作期间能够枢转的枢转紧固系统(优选地具有至少两个枢转轴线)分别连接至基座。此外，具有扩展的工作空间的活动单元可以绕附接至活动单元的第一组的致动器的端部移动。这样，能够将第一组的这三个致动器构造成短于第二组的三个致动器，如果需要，能够为它们提供更大的升力。因此，在第一组和第二组的致动器之间的工作的一种划分是可行的，从而总体上导致具有扩展的工作空间的更紧凑的、特别是更平坦的设计。这意味着，两组的致动器主动地且联合地参与活动单元的精确调节和准确定位。相反，在CN107134209A和CN107538231A两者中，更精确操作的六个外部致动器负责精确的调节和准确的定位，而内部负载平衡装置或支撑柱仅用于支撑负载。因此，在本发明的优选变型中，还存在正好第一组的三个致动器和正好第二组的三个致动器，它们的精度尤其同样好。
在当前情况下，致动器也意味着将电信号转换成机械运动或物理量的变化，因此主动干预受控的或受调节的过程。
优选地，活动单元上的第一组的三个致动器的枢转紧固系统和/或基座上的第一组的三个致动器的枢转紧固系统各自可以彼此分开配置，即，第一组中的每个致动器具有位于活动单元上和/或位于基座上的单独的枢转紧固系统，与其他枢转紧固系统间隔开。此外，活动单元上的第二组的三个致动器的枢转紧固系统和/或基座上的第二组的三个致动器的枢转紧固系统各自可以彼此分开配置，即，第二组的每个致动器具有位于活动单元上和/或位于基座上的单独的枢转紧固系统，与其他旋转安装件间隔开。
为了使第一组的三个致动器能够吸收尽可能高的行程负载，根据一个实施例，它们配置为在长度上是可变的，并且可枢转地连接至基座和活动单元，使得第一组的三个致动器均布置为相对于竖直线或由基座跨越的平面的垂直线在最多±30°、优选最多±15°的角度范围内可移动。在基本位置，基座和活动单元通常分别水平地布置，使得产生相对于竖直线的角度参考。然而，原则上，6轴定位系统本身可以采取不同的角度位置，即，例如，基座可以倾斜离开水平，这就是为什么参考竖直线是有利的。由基座跨越的平面例如由包含一组的三个致动器的接头的中心的平面给出。
优选地，第二组的三个致动器在长度上可以是可变的，并且可枢转地连接至基座和活动单元，使得第二组的三个致动器中的每个布置为相对于水平线或由基座跨越的平面的平行线在≥0°至最大45°、优选地≥0°至最大30°的角度范围内。因此，第二组的三个致动器通常布置成比第一组的三个致动器平坦得多。在这种布置中，第二组的三个致动器需要较高的定位路径。这只有在这三个致动器横向移动经过第一组的三个致动器时才是可能的。
第一组的三个致动器能够配置为主承重致动器，尤其如果根据一个实施例，它们在基本位置具有相同的长度，在该基本位置，第一组中的三个致动器的主轴线布置成平行于竖直线或由基座跨越的平面的垂直线。在该基本位置，第一组的这三个致动器能够仅承受几乎全部负载，而第二组的三个致动器主要用于定位。随着致动器的长度的相应变化，比率于是改变，主提升负载仍然由第一组的三个致动器承载。
根据又一实施例，设置的是，第二组的三个致动器在长度上是可变的，并且可枢转地连接至基座和活动单元，使得在保持所述基本位置的同时在第一组的三个致动器从最小行程位置到最大行程位置的行程移动期间，第二组的三个致动器中的每个布置成相对于水平线或由基座跨越的平面的平行线在≥0°到至少15°、优选≥0°到至少30°的角度范围内能移动。在其极端情况下，因此第二组的三个致动器可以平坦或水平地定位在最小行程位置，以及以锐角定位在最大行程位置。总的来说，这导致非常平坦和紧凑的设计。
尽管也可以使用标准的和相同的部件，但是优选的是，第一组的三个致动器和第二组的三个致动器被不同地配置。根据优选实施例，第一组的三个致动器设计为重负载致动器，具有比第二组的三个致动器更大的负载能力。优选地，第一组的三个致动器具有的负载能力是第二组的致动器的至少两倍。尤其对于偏心作用负载，有利的是，第一组的致动器能够承载第二组的致动器的负载的至少五倍。
此外，由于第一组的三个致动器布置在基座和活动单元上由第二组的致动器界定的区域内，因此当以某种可预测的方式实现这种情况时，这是优选的，因此必要时还能够获得更好的负载分布。根据一个实施例，提供的是，第一组的三个致动器的枢转紧固系统的中心在基座上和/或活动单元上位于第一圆形线上，第二组的三个致动器的枢转紧固系统的中心在基座上和/或活动单元上位于对应第二圆形线上，并且第一圆形线位于基座和/或活动单元上的对应关联的第二圆形线内，优选地，第一圆形线在基座和/或活动单元上与对应关联的第二圆形线同心地定位。仅比较基座上的两个圆形线或活动单元上的两个圆形线。
在此内容下，可以进一步提供的是，基座和/或活动单元上由第一圆形线界定的面积是基座和/或活动单元上由对应关联的第二圆形线界定的面积的至少两倍小，优选地至少三倍小，进一步优选地至少四倍小。以此方式，确保了第一组的三个致动器在6轴定位系统上被尽可能紧凑及居中地分组，以及足够的空间可用于这三个居中布置的致动器以及进一步向外定位的致动器的相应配置。
根据致动器的工作分布，在另一实施例中，提供的是，当第一组的致动器位于中央位置时，第二组的三个致动器的长度比第一组的三个致动器的长度大至少1.5倍，优选地大至少2倍。
此外，根据另一个实施例的6轴定位系统可以配置为使得活动单元具有凹部或窗口，在第一组的三个致动器的完全收缩位置，第二组的三个致动器的至少一个部件或附件插入到所述凹部或窗口中。尽管存在可能的部件(例如，无刷直流电机或变速箱)或附件，例如，第二组的致动器的完全水平布置在该位置是可行的，因为任何阻挡部件不与活动单元碰撞而是能够被容纳在凹部或窗口中。这在很大程度上有助于进一步的紧凑性。
致动器的分组实现其他布置形式。优选地，提供的是，第一组的三个致动器的枢转紧固系统的中心点的连接线在基座上和在活动单元上分别跨越三角形，第二组的三个致动器的枢转紧固系统的中心点的连接线在基座上和在活动单元上分别跨越三角形，所述基座上和所述活动单元上的对应关联的三角形具有相同的拐角定向，或者彼此旋转45°的最大角度。仅比较基座上的两个三角形或活动单元上的两个三角形。
致动器的分组还允许基座和/或活动单元的不同配置。根据有利的实施例，基座和/或活动单元可以具有或可以不具有带有优选地导圆拐角的三角形形状。然后，这些元件仅仅具有所需的尺寸。
尤其，利用标准部件的实施例有利地配置为使得，在第一组的三个致动器的完全收缩位置，第二组的三个致动器的每个主轴线相对于对应关联的所跨越三角形的相邻侧边和/或基座和/或活动单元的三角形形状的相邻侧边倾斜最多±15°，优选地平行。尤其，当第二组的三个致动器平行地布置时，基座和活动单元的三角形形状以相同的方式对准，在最佳情况下彼此一致且平行地对准。
在另一实施例中，有利提供的是，在第一组和第二组的三个致动器的完全收缩位置中，第二组的三个致动器的主轴线均布置成相对于关联的所跨越三角形的相邻侧边和/或基座和/或活动单元的三角形的相邻侧边倾斜地布置在15°至45°的范围内，优选地约30°。这导致这样的事实，即增加了第二组的三个致动器的调节效果，还实现了用于第一组的三个致动器的布置的更多空间。这为专门配置的致动器提供了空间。在优选实施例中，使用30°角，基座和活动单元的三角形形状于是可以相对于彼此相应地旋转30°。在此，然后可以将用于第二组的致动器的附接点对应地进一步向外移动，尤其移动至关联的三角形形状的拐角。
在本实例中用于第一组和/或第二组的致动器是具有接收装置的驱动单元，可移动调节装置(例如，调节活塞)能够从接收装置伸缩地延伸或收缩到接收装置中，接收装置附接至基座以及可移动调节装置附接至活动单元，或者接收装置附接至活动单元以及可移动调节装置附接至基座。实际受控的或调节的驱动单元优选地位于接收装置中和/或接收装置上。
附图说明
下面，参照附图更详细地说明本发明的实施例。下文示出：
图1是根据本发明的6轴定位系统的第一实施例的立体图；
图2是图1所示的6轴定位系统的俯视图，为了清楚起见，活动单元被省略；
图3是根据本发明的6轴定位系统的第二实施例的立体图；以及
图4是图3的6轴定位系统的俯视图。
具体实施方式
图1和图2所示的6轴定位系统1的第一实施例具有三角形平台形式的基座2和同样三角形平台形式的活动单元3，以及布置在它们之间的致动器，下文将更详细地描述。基座2和活动单元3中的每个由基本均匀厚度的板形成，优选地由金属(诸如钢)制成。布置在基座2和活动单元3之间的致动器被分组为包括致动器5.1、5.2和5.3的第一组4和包括致动器7.1、7.2和7.3的第二组6。致动器5.1、5.2和5.3在功能和构造上与致动器7.1、7.2和7.3不同，而相应组4或6的致动器具有相同的构造。第一组4的致动器5.1、5.2和5.3以它们的下端8枢转地布置在基座2上，它们的上端9枢转地布置在活动单元3上。枢转布置是万向接头(万向节)的形式，使得围绕两个轴线的枢转运动是可行的。为了更紧凑的布置，基座2具有窗口凹部10，用于安装每个致动器5.1、5.2和5.3的下端8，使得万向接头的轴线安装在窗口凹部10内。类似地，活动单元3设置有三个窗口凹部11，用于致动器5.1、5.2和5.3的上端9的枢转布置。此外，相应的万向接头的轴固定在窗口凹部11中。
致动器7.1、7.2和7.3的下端枢转地布置在相应的轴承座13上，轴承座13布置在基座2上。对于枢转布置，万向接头再次用于绕两个轴线枢转。以类似的方式，致动器7.1、7.2和7.3的上端14通过附接至活动单元3的轴承座15布置。还在上端14处，枢转布置通过用于围绕两个轴线枢转的万向接头形成。
由于所选择的布置，第一组4的致动器5.1、5.2和5.3比第二组6的致动器7.1、7.2和7.3更直立地布置。对于这种布置还有帮助的是窗口凹部10和11以及两个轴承座13和15。与相应轴承座13或15相比，每个窗口凹部10和11分别位于基座2或活动单元3的更靠内部。由此，第一组4的致动器5.1、5.2、5.3布置在基座2或活动单元3上由第二组6的致动器7.1、7.2、7.3界定的区域内。由于负载经由活动单元3从上方施加，还可能的是，主负载由致动器5.1、5.2、5.3承担。因此这些致动器配置成重型致动器，具有比第二组6的三个致动器7.1、7.2、7.3高得多的负载能力。所有6个致动器的长度可调节(伸缩式)，并且由无刷直流电机驱动。该控制通过连接器平台16和连接器17执行。以此方式，提供了电流和电压供应。传感器(位移传感器等)未在图中示出。然而，6轴定位系统的基本操作和控制本身是已知的，这就是为什么这里将不对它们进行详细讨论。在任何情况下，活动单元3能够相对于基座2升高、降低或移动，并且围绕所有三个空间轴线倾斜。致动器5.1、5.2、5.3与7.1、7.2和7.3的可调节性以及它们的布置决定了可能的工作空间。由于所使用的驱动技术，即使在当前重负载区域中也存在非常精确的控制和定位。
在图1和图2中，6轴定位系统示出为处于基本位置，其中基座2和活动单元3彼此平行地对准，即，第一组4的致动器5.1、5.2和5.3具有相同的长度，第二组6的致动器7.1、7.2和7.3具有相同的长度。此外，致动器5.1、5.2和5.3处于它们的中心位置，这就是为什么致动器7.1、7.2和7.3也采取它们的中心位置的原因。在这个基本位置，致动器5.1、5.2和5.3以它们的主轴线Ai精确地竖直对准，即它们垂直于由基座2跨越的平面。在这个位置，致动器7.1、7.2和7.3相对于水平线或相对于由基座2跨越的平面的平行线P具有角度α，约20°。
图1和图2所示实施例的优点在于，这里可以使用已知的致动器，不需要任何建造。尽管如此，这导致了6轴定位系统的非常紧凑且平坦的设计。
从图2可以看出，致动器5.1、5.2和5.3在活动单元3上的连接中心(万向接头的交叉点)布置在圆形线18上。这同样适用于基座2上在下端8处的连接中心的布置。致动器7.1、7.2和7.3的连接中心(例如，万向接头的交叉点)位于活动单元3上的圆形线19上。类似地，下端12的连接点也位于圆形线19上。属于基座2的圆形线18和19与属于活动单元3的圆形线18和19彼此同心地布置。圆形线18包围的面积基本上小于圆形线19包围的面积(至少2倍小，优选为3倍小，进一步优选为4倍小)。这导致紧凑的组合，这尤其确保即使致动器5.1、5.2和5.3的行程较小，也能够进行相对较大的枢转。然而，在致动器5.1、5.2和5.3以及7.1、7.2和7.3的交互中精确定位是可行的。
在图1和图2所示的致动器5.1、5.2和5.3的中心位置中，第二组6的致动器7.1、7.2和7.3比第一组4的致动器长得多(至少1.5倍大，优选地至少2倍大)。因此，第二组6的致动器7.1、7.2和7.3的最大调节路径基本上大于第一组4的致动器5.1、5.2和5.3的最大调节路径(至少1.5倍大，优选地至少2倍大)。
此外，从图2中可以看出，第一组4的三个致动器5.1、5.2和5.3的枢转紧固系统的每个中心跨越基座2上以及活动单元3上的三角形20。第二组6的三个致动器7.1、7.2和7.3的枢转紧固系统的中心的每个连接线在基座2上以及在活动单元3上也跨越三角形21。在所示的基本位置，三角形20和21具有相同的定向，这附带地还对应于基座2和活动单元3的三角形的定向。因此，在基本位置，第二组6的三个致动器7.1、7.2和7.3的主轴线AA各自平行于这些跨越的三角形20、21的侧边或基座2和活动单元3中的三角形形状延伸。
在下文中，更详细地解释前述实施例的作用和操作模式。
致动器5.1、5.2和5.3以及7.1、7.2和7.3的驱动器的目标控制导致活动单元3相对于基座2的目标定位。在给定工作空间内所希望的6轴定位是可行的。主负载在升降期间由第一组4的致动器5.1、5.2和5.3承载。因此这些致动器配置为相应的重负载致动器，使得可以移动相当大的负载。第一组4的致动器5.1、5.2和5.3相对于竖直线或由基座2跨越的平面的垂直线仅枢转有限的角度范围(最大±30°，优选地最大±15°)。致动器7.1、7.2和7.3也适于相对于水平线或由基座2跨越的平面的平行线P仅枢转有限的角度范围(从约20°至最大45°，优选地从约20°至最大30°)。
例如，通过缩短或伸长第二组6的致动器7.1、7.2和7.3以及相应枢转和延长第一组4的致动器5.1、5.2和5.3，活动单元3可以相对于基座2旋转，甚至无需改变距离。总体上，致动器7.1、7.2和7.3的所需路径大于致动器5.1、5.2和5.3的所需路径。
总而言之，结果是6轴定位系统是紧凑的，尤其是平坦的，可以承载重负载。这是通过相应地对两组致动器的功能进行分组和划分来实现的。
参照图3和图4，现在将更详细地解释根据本发明的6轴定位系统1的第二实施例。在下文中，将仅讨论与先前实施例的主要差异。因此，对于相似的部件使用相同的附图标记，参考以上描述作为补充，仅仅集中在本质差异上。
图3和图4所示的6轴定位系统1再次使用特别适配的致动器专门配置。致动器5.1、5.2和5.3在收缩位置中甚至更紧凑，即更短，在致动器5.1、5.2和5.3的完全收缩位置，致动器7.1、7.2和7.3能够布置成它们的主轴线AA水平或平行于由基座2跨越的平面(尤其参见图3)。这导致6轴定位系统1的甚至更紧凑的、特别是更平坦的构型。
另一显著差异是致动器组4和6相对于彼此的定位(即，分组)。从图4中可以首先看出，三角形基座2和三角形活动单元3布置成在基本位置相对于彼此旋转30°。为此目的，轴承座13和15以及对应的致动器7.1、7.2和7.3以一角度放置在基座2上，还相对于在基本位置的活动单元3成一角度放置。也即，在第一组4和第二组6的三个致动器5.1、5.2和5.3的完全收缩位置，第二组6的三个致动器7.1、7.2和7.3的主轴线AA分别布置为相对于对应所跨越三角形21的侧边和/或基座2和活动单元3的三角形形状的侧边成约30°。这还意味着致动器7.1、7.2和7.3的主轴线AA在所示的基本位置中平行于三角形20的侧边(图4)。因此，窗口凹部10和11或基座2和活动单元3上的附接点也放置为相对于基座2或活动单元3的相应三角形形状相应旋转30°。因此，相应的轴承座13和15也可以制造得更稳定，具有倒U形。
致动器7.1、7.2和7.3具有附件22。这可以是例如无刷直流电机，其朝向致动器7.1、7.2和7.3的中心移动得更多。该附件22在活动单元3的方向上突出。在图3所示的致动器7.1、7.2和7.3的平躺位置，每个致动器将与活动单元3碰撞。因此，活动单元3在这些区域的每个中具有凹部23，附件22被接收在该凹部中。凹部23被选择为足够大以允许执行活动单元3的适当移动，即包括相对于基座2的旋转，而不引起附件22和活动单元3的碰撞。
在图3和图4所示的基本位置，致动器7.1、7.2和7.3也处于它们的中心位置。从该基本位置开始，它们能够相对于水平线或由基座2跨越的平面的平行线P在锐角α(从≥0°至最大45°，优选地≥0°至最大30°)的角度范围内枢转。
由于致动器组4和6的分组和专门化，导致高负载6轴定位系统的所述平坦且非常紧凑的配置。高达2t及更多的负载可以用适当尺寸的6轴定位系统以这种方式移动，以及精确地定位在所提供的工作空间内。
还应注意，为了清楚起见，图3和图4没有示出连接器平台16和连接器17。根据先前提及的实施例，所示的6轴定位系统1通过6个致动器的相互作用被致动和控制。
附图标记列表
1 6轴定位系统
2 基座
3 活动单元
4 第一组
5.1、5.2、5.3 致动器
6 第二组
7.1、7.2、7.3 致动器
8 下端
9 上端
10 窗口凹部
11 窗口凹部
12 下端
13 轴承座
14 上端
15 轴承座
16 连接器平台
17 连接器
18 圆形线
19 圆形线
20 三角形
21 三角形
22 附件
23 凹部
α 角度
AA 主轴线7.1、7.2、7.3
Ai 主轴线5.1、5.2、5.3
P 平行线

Claims (15)

1.一种6轴定位系统(1)，包括基座(2)、活动单元(3)以及六个可变长度致动器(5.1，5.2，5.3；7.1，7.2，7.3)，每个致动器的一端(8，12)连接至所述基座(2)，而每个致动器的另一端(9，14)连接至所述活动单元(3)，其中，所述六个致动器(5.1，5.2，5.3；7.1，7.2，7.3)分成两组(4，6)，每组具有三个致动器(5.1，5.2，5.3；7.1，7.2，7.3)，所述第一组(4)的所述致动器(5.1，5.2，5.3)布置在所述基座(2)上由所述第二组(6)的所述致动器(7.1，7.2，7.3)界定的区域内，并且所述第一组(4)的所述致动器(5.1，5.2，5.3)布置在所述活动单元(3)上由所述第二组(6)的所述致动器(7.1，7.2，7.3)界定的区域内；其中，所述第二组(6)的三个致动器(7.1、7.2、7.3)中的每个的下端和上端通过相应枢转紧固系统分别连接至所述基座(2)和所述活动单元(3)；并且其中，所述第一组的三个致动器(5.1，5.2，5.3)中的每个的上端通过枢转紧固系统连接至所述活动单元(3)，其特征在于，所述第一组的三个致动器(5.1，5.2，5.3)中的每个的下端通过在所述6轴定位系统(1)的调节操作期间能够枢转的枢转紧固系统连接至所述基座(2)。
2.根据权利要求1所述的6轴定位系统(1)，其特征在于，所述第一组(4)的所述三个致动器(5.1、5.2、5.3)在长度上是可变的，并且可枢转地连接至所述基座(2)和所述活动单元(3)，使得所述第一组(4)的所述三个致动器(5.1、5.2、5.3)中的每个相对于竖直线或由所述基座(2)跨越的平面的垂直线可移动地布置在最大±30°、优选最大±15°的角度范围内。
3.根据权利要求1或2所述的6轴定位系统(1)，其特征在于，所述第二组(6)的所述三个致动器(7.1、7.2和7.3)在长度上是可变的，并且可枢转地连接至所述基座(2)和所述活动单元(3)，使得所述第二组(6)的所述三个致动器(7.1、7.2和7.3)中的每个布置为相对于水平线或由所述基座(2)跨越的平面的平行线(P)在≥0至最大45°、优选≥0至最大30°的角度范围内能移动。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的6轴定位系统(1)，其特征在于，所述第一组(4)的所述三个致动器(5.1、5.2、5.3)在基本位置具有相同的长度，在所述基本位置，所述第一组(4)的所述三个致动器(5.1、5.2、5.3)的主轴线(Ai)布置成平行于竖直线或由所述基座(2)跨越的平面的垂直线。
5.根据权利要求4所述的6轴定位系统(1)，其特征在于，所述第二组(6)的所述三个致动器(7.1、7.2和7.3)在长度上是可变的，并且可枢转地连接至所述基座(2)和所述活动单元(3)，使得在所述第一组的所述三个致动器(5.1，5.2，5.3)在保持所述基本位置的同时从最小行程位置到最大行程位置的行程移动期间，所述第二组(6)的所述三个致动器(7.1、7.2和7.3)中的每个布置为相对于水平线或由所述基座(2)跨越的平面的平行线(P)在≥0°到至少15°、优选≥0°到至少30°的角度范围内能移动。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的6轴定位系统(1)，其特征在于，所述第一组(4)的所述三个致动器(5.1、5.2、5.3)配置为重负载致动器，具有比所述第二组(6)的所述三个致动器(7.1、7.2、7.3)更高的负载能力。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的6轴定位系统(1)，其特征在于，所述第一组(4)的所述三个致动器(5.1、5.2、5.3)的所述枢转紧固系统的中心在所述基座(2)上和/或所述活动单元(3)上位于第一圆形线(18)上，所述第二组(6)的所述三个致动器(7.1、7.2、7.3)的所述枢转紧固系统的中心在所述可移动基座(2)上和/或所述活动单元(3)上位于对应第二圆形线(19)上，并且所述第一圆形线(18)在所述基座(2)和/或所述活动单元(3)上位于对应关联的第二圆形线(19)内，优选地，所述第一圆形线(18)在所述基座(2)和/或所述活动单元(3)上与对应关联的所述第二圆形线(19)同心地定位。
8.根据权利要求7所述的6轴定位系统(1)，其特征在于，所述基座(2)和/或所述活动单元(3)上由所述第一圆形线(18)界定的面积是所述基座(2)和/或所述活动单元(3)上由对应关联的所述第二圆形线(19)界定的面积的至少两倍小，优选地至少三倍小，进一步优选地至少四倍小。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的6轴定位系统(1)，其特征在于，当所述第一组(4)的所述三个致动器(5.1、5.2、5.3)位于中心位置时，所述第二组(6)的所述三个致动器(7.1、7.2、7.3)的长度比所述第一组(4)的所述三个致动器(5.1、5.2、5.3)的长度大至少1.5倍，优选地至少2倍。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的6轴定位系统(1)，其特征在于，所述活动单元(3)具有凹部(23)或窗口，在所述第一组(4)的所述三个致动器(5.1、5.2、5.3)的中心位置，所述第二组(6)的所述三个致动器(7.1、7.2、7.3)的至少一个部件或附件插入到所述凹部(23)或窗口中。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的6轴定位系统(1)，其特征在于，所述第二组(6)的致动器(7.1，7.2，7.3)的最大调节路径比所述第一组(4)的致动器(5.1，5.2，5.3)的最大调节路径大至少1.5倍，优选地大至少2倍。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的6轴定位系统(1)，其特征在于，所述第一组(4)的所述三个致动器(5.1、5.2、5.3)的所述枢转紧固系统的中心的连接线中的每个在所述基座(2)和所述活动单元(3)上形成三角形(20)，所述第二组(6)的所述三个致动器(7.1，7.2，7.3)的所述枢转紧固系统的中心的连接线中的每个在所述基座(2)和所述活动单元(3)上形成三角形(21)，其中所述基座(2)和所述活动单元(3)上的对应关联的三角形(20、21)的拐角具有相同的定向或相对于彼此旋转45°的最大角度，优选约30°。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的6轴定位系统(1)，其特征在于，所述基座(2)和/或所述活动单元(3)具有三角形形状，所述三角形形状优选地具有导圆拐角。
14.根据权利要求12或权利要求12和13所述的6轴定位系统(1)，其特征在于，在所述第一组(4)的所述三个致动器(5.1、5.2、5.3)的中心位置，所述第二组(6)的所述三个致动器(7.1、7.2、7.3)的每个主轴线(AA)相对于相应关联的所跨越三角形(19)的相邻侧边和/或所述基座(2)和/或所述活动单元(3)的三角形形状的相邻侧边倾斜最多±15°，优选地平行。
15.根据权利要求12或权利要求12和13所述的6轴定位系统(1)，其特征在于，在所述第一组(4)的所述三个致动器(5.1、5.2、5.3)的中心位置，所述第二组(6)的所述三个致动器(7.1、7.2、7.3)的每个主轴线(AA)相对于对应的所跨越三角形(21)的相邻侧边和/或所述基座(2)和/或所述活动单元(3)的三角形形状的相邻侧边倾斜地布置在15°至45°的范围内，优选地约30°。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020106741A1 (de) * 2020-03-12 2021-09-16 Physik Instrumente (PI) GmbH & Co KG 6-Achs-Positioniersystem mit arretierender Komponente

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5028180A (en) * 1989-09-01 1991-07-02 Sheldon Paul C Six-axis machine tool
US4988244A (en) * 1989-09-01 1991-01-29 Kearney & Trecker Six-axis machine tool
WO1999010137A1 (en) * 1997-08-28 1999-03-04 Microdexterity Systems Parallel mechanism
US6240799B1 (en) * 1998-05-26 2001-06-05 Hexel Corporation Triangular gimbal
KR100334902B1 (ko) * 1999-12-06 2002-05-04 윤덕용 정밀작업용 6자유도 병렬기구
JP4851716B2 (ja) * 2003-01-15 2012-01-11 レニショウ パブリック リミテッド カンパニー ピボットジョイント
US8215199B2 (en) * 2008-11-17 2012-07-10 Marcroft Sacha L Parallel kinematic positioning system
ES2448215B1 (es) * 2012-07-24 2015-04-01 Fundación Tekniker Método de calibración de una máquina de cinemática paralela portátil
AU2017217654B2 (en) * 2016-02-09 2019-10-03 Amdt Holdings, Inc. External bone fixation systems
CN107134209B (zh) 2017-06-09 2023-03-31 燕山大学 一种具有负载平衡锁定装置的重型摇摆台
CN107538231B (zh) 2017-09-28 2020-06-12 上海交通大学 多自由度自传感精密指向隔振一体化平台及组合装置

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