DE10151631B4 - Movement and / or positioning device - Google Patents
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Abstract
Bewegungs- und/oder Positionierungsvorrichtung mit einer Bewegungsplattform (2), einer Mehrzahl von Führungsschlitten (5, 6, 7, 8) und zumindest zwei ersten Führungsbahnen (3a, 4a), wobei die einzelnen Führungsschlitten (5, 6, 7, 8) mittels zumindest eines Koppelgliedes (9) mit der Bewegungsplattform (2) verbunden und entlang der zumindest zwei ersten Führungsbahnen (3a, 4a) jeweils unabhängig voneinander bewegbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungsplattform (2) eine konstante Orientierung in einer ersten Bewegungsebene aufweist, wobei die Bewegungsplattform (2) zumindest mittels zweier parallel zueinander angeordneter, jeweils einzeln an einem gemeinsamen Führungsschlitten (5, 6, 7,8) gelenkig gelagerter und jeweils einzeln an der Bewegungsplattform (2) gelenkig gelagerter Koppelglieder (9) geführt ist, und wobei eine Anzahl von Führungsschlitten (5, 6, 7, 8) eine Anzahl von Bewegungsfreiheitsgraden der Bewegungsplattform (2) in der ersten Bewegungsebene übersteigt.Movement and / or positioning device with a movement platform (2), a plurality of guide slides (5, 6, 7, 8) and at least two first guide tracks (3a, 4a), the individual guide slides (5, 6, 7, 8) connected to the movement platform (2) by means of at least one coupling member (9) and can be moved independently of one another along the at least two first guideways (3a, 4a), characterized in that the movement platform (2) has a constant orientation in a first movement plane, wherein the movement platform (2) is guided at least by means of two coupling links (9) arranged parallel to one another, each individually articulated on a common guide carriage (5, 6, 7, 8) and each individually articulated on the movement platform (2), and wherein a number of guide slides (5, 6, 7, 8) exceed a number of degrees of freedom of movement of the movement platform (2) in the first movement plane igt.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bewegungs- und/oder Positioniervorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, welche insbesondere zum schnellen Bewegen und Positionieren von Objekten wie Bearbeitungseinheiten oder Gegenständen in einer Bewegungsebene anwendbar ist.The present invention relates to a movement and / or positioning device according to the preamble of claim 1, which in particular for fast moving and positioning objects such as processing units or objects in a movement level is applicable.
Bekannte Bewegungsvorrichtungen nutzen häufig Anordnungen mehrerer miteinander verbundener und aufeinander aufbauender Bewegungsplattformen zum Bewegen und Positionieren von Bearbeitungseinheiten oder Gegenständen mit einem seriellen Aufbau entsprechender Bewegungsachsen der Bewegungsplattformen. Derartige Bewegungsvorrichtungen mit seriellem Aufbau können aus zwei Bewegungsplattformen zur Bewegung von Objekten in einer Bewegungsebene bestehen, wobei eine erste Bewegungsplattform, die sog. Grundbewegungsplattform, welche entlang einer ersten Bewegungsachse in eine vorgegebene Position bewegbar ist, eine zweite Bewegungsplattform, welche entlang einer zweiten Bewegungsachse in eine vorgegebene Position bewegbar ist trägt. Diese Bewegungsachsen sind meist orthogonal zueinander ausgerichtet. Auf der zweiten Bewegungsplattform ist das zu bewegende Objekt, beispielsweise eine Bearbeitungseinheit oder ein Gegenstand angeordnet.Known motion devices often use arrangements several interconnected and building on each other moving platforms for moving and positioning processing units or objects with a serial construction of corresponding axes of movement of the movement platforms. Such movement devices with a serial structure can two movement platforms for moving objects in a movement plane exist, whereby a first movement platform, the so-called basic movement platform, which along a first axis of movement in a predetermined position is movable, a second movement platform, which along a second movement axis is movable into a predetermined position wearing. These axes of movement are usually aligned orthogonally to one another. On The second movement platform is the object to be moved, for example arranged a processing unit or an object.
Bei einem sequentiellen Bewegen der Bewegungsplattformen wird dann zunächst die Grundbewegungsplattform in eine vorgegebene Position verfahren und anschließend die mit der Grundbewegungsplattform verbundene zweite Bewegungsplattform orthogonal zu der Bewegungsrichtung der Grundbewegungsplattform in eine gewünschte Position der Bearbeitungseinheit oder des Gegenstandes bewegt.When moving the sequentially Movement platforms then become the basic movement platform move to a specified position and then the second movement platform connected to the basic movement platform orthogonal to the direction of movement of the basic movement platform into a desired one Position of the processing unit or the object moved.
Derartige serielle Anordnungen sind beispielsweise bei konventionellen Werkzeugmaschinen realisiert, wobei die Antriebsachsen einer solchen konventionellen Werkzeugmaschine aufeinander aufbauen. Dies bedeutet, dass eine erste Achse eine nachfolgende zweite orthogonal zur ersten Achse angeordnete Achse mitträgt. Über eine solche serielle Anordnung ist gewährleistet, dass die Achsen orthogonal zueinander ausgerichtet sind und eine Ausrichtung der Maschinenachsen mit einer Ausrichtung der Werkstückachsen übereinstimmt.Such serial arrangements are realized for example in conventional machine tools, the drive axles of such a conventional machine tool build on each other. This means that a first axis is a subsequent second axis arranged orthogonal to the first axis mitträgt. Over a such serial arrangement ensures that the axes are orthogonal are aligned with each other and an alignment of the machine axes coincides with an alignment of the workpiece axes.
Dementsprechend ist es bei derartigen seriellen Anordnungen notwendig, bei einer Bewegung bzw. Positionierung der Bewegungs- und/oder Positioniervorrichtung eine kombinierte Masse aller Bewegungsplattformen derselben zu bewegen, wodurch derartige Bewegungs- und/oder Positioniervorrichtungen eine geringe Dynamik bei einer Bewegung bzw. Positionierung aufweisen. Zudem werden eventuell auftretende Bewegungs- bzw. Positionierungsfehler durch die gekoppelte Bewegung beider Bewegungsplattformen zueinander bei der Bewegung oder Positionierung aufsummiert. Um derartige Summenfehler zu minimieren, werden hohe Genauigkeitsanforderungen an die entsprechenden an einer Bewegung beteiligten Bauelemente derartiger serieller Anordnungen gestellt, wodurch ein hoher Fertigungsaufwand und hohe Herstellkosten begründet sind. Weiterhin weisen derartige serielle Anordnungen eine geringe Anzahl an gleichartigen Bauteilen, also Wiederholungsbauteilen, auf, wodurch der Fertigungsaufwand und die mit diesem verbundenen Herstellkosten noch zusätzlich ansteigen.Accordingly, it is with such serial arrangements necessary when moving or positioning the movement and / or positioning device a combined To move mass of all the movement platforms of the same, making such Movement and / or positioning devices have low dynamics with movement or positioning. In addition, possibly occurring movement or positioning errors due to the coupled Movement of both movement platforms to each other during the movement or summed up positioning. To minimize such sum errors, are high accuracy requirements for the corresponding on a Components involved in the movement of such serial arrangements provided, which means a high manufacturing cost and high manufacturing costs justified are. Furthermore, such serial arrangements are small Number of identical components, i.e. repetitive components, on, which reduces the manufacturing effort and related Manufacturing costs even more increase.
Weiterhin sind Bewegungs- und/oder Positioniervorrichtungen mit Parallelstrukturen bekannt. Solche Parallelstrukturen. bestehen zumindest aus einer Bewegungsplattform, der sog. Werkzeugplattform, und einer Gestellplattform, welche durch Führungsketten miteinander verbunden sind. Hierzu zählen auch die allgemein als Hexapoden bezeichneten Bewegungs- und/oder Positionierungsvorrichtungen, welche sechs Führungsketten mit jeweils sechs Gelenkfreiheitsgraden aufweisen, wobei ein Gelenk pro Führungskette als Antrieb ausgeführt ist. Der Antrieb der Führungsketten ist als Dreh- oder Schubantrieb ausgebildet, welcher in der Gestellplattform gelagert oder in die Führungskette integriert ist.Furthermore, movement and / or Positioning devices with parallel structures are known. Such Parallel structures. consist of at least one movement platform, the so-called tool platform, and a rack platform, which by cable carriers are interconnected. This also includes the general as Hexapods designated movement and / or positioning devices, which six guide chains each with six degrees of joint freedom, one joint per chain designed as a drive is. The drive of the guide chains is designed as a rotary or thrust drive, which is in the rack platform stored or in the guide chain is integrated.
Somit besitzen Hexapoden getriebetechnisch sechs Bewegungsfreiheitsgrade, vergleichbar den vorstehend beschriebenen seriellen Anordnungen.Thus, hexapods have gear technology six degrees of freedom, comparable to those described above serial arrangements.
Derartige Hexapoden erfordern jedoch einen hohen fertigungstechnischen Aufwand, insbesondere im Hinblick auf die räumlich bewegbaren Gelenke, verbunden mit hohen Herstellkosten. Ein hoher Aufwand ist zudem hinsichtlich einer Kalibrierung, also einer Ermittlung der Lage der räumlichen Gelenkpunkte notwendig. Weiterhin ist zur Steuerung und Kontrolle einer Bewegung bzw. Positionierung bei Hexapoden ein hoher steuerungstechnischer und insbesondere auch ein hoher messtechnischer Aufwand erforderlich.However, such hexapods require a high manufacturing outlay, especially with regard to on the spatially movable joints, combined with high manufacturing costs. A high one Effort is also with regard to a calibration, that is, a determination the location of the spatial Hinge points necessary. It is also used for control and monitoring a movement or positioning with hexapods a high control and in particular also a high level of metrological effort is required.
Ergibt sich die Notwendigkeit die Parallelkinematik zu bewegen, wobei die Gestellplattform und die Werkzeugplattform bewegt werden, so spricht man von Hybridkinematiken. Es ergeben sich vergleichbar den Bewegungs- und/oder Positioniervorrichtungen mit seriellen Anordnungen hohe zu bewegende Massen. Zudem treten für die Parallelkinematiken Problematiken bezüglich eines Summenfehlers vergleichbar den seriellen Kinematiken auf.The need arises To move parallel kinematics, the frame platform and the Tool platform are moved, that's what one speaks of hybrid kinematics. The movement and / or positioning devices are comparable masses to be moved with serial arrangements. Also kick for the Parallel kinematics Comparable problems regarding a sum error the serial kinematics.
Bei Parallelkinematiken treten zudem abhängig von einer Stellung der Führungsketten im Arbeitsraum auch Schwankungen der Übersetzungsverhältnisse und der Steifigkeiten auf.With parallel kinematics also occur dependent from a position of the guide chains fluctuations in gear ratios in the work area and the stiffness.
Eine weitere bekannte Ausführungsform parallelen Anordnungen sind die sog. Scherenkinematiken, wobei bei Scherenkinematiken anzumerken ist, dass diese zusätzlich zu den vorgenannten Nachteilen eine ausgeprägte Schwankung der Übersetzungsverhältnisse und der Steifigkeiten der Führungsketten aufweisen.Another known embodiment parallel arrangements are the so-called scissors kinematics, with Scissors kinematics should be noted that these are in addition to the aforementioned disadvantages, a pronounced fluctuation in the gear ratios and the rigidity of the guide chains exhibit.
Weiterhin sind aus der zur Bildung
des Oberbegriffes des Patentanspruches
Ein Parallelführung über die drei miteinander in der beschriebenen Weise gekoppelten Gelenkvierecke ist allerdings nicht möglich. Die Plattform ist dementsprechend nicht in einer Bewegungsebene parallel geführt.A parallel tour of the three with each other the articulated quadrilaterals described is however not possible. Accordingly, the platform is not parallel in one plane of movement guided.
Zudem ist aus der
Weiterhin ist aus der WO 99/32256 A1 eine Werkzeugmaschine zum Bearbeiten von länglichen Werkstücken bekannt, wobei das Werkstück in einer Aufnahme eingespannt, in der Aufnahme um seine Längsachse drehbar und mit einer Werkzeugspindel bearbeitbar ist, und wobei die Werkzeugspindel in einer die Werkzeugspindel tragenden Einheit aufgenommen ist. Die Werkzeugmaschine weist drei Führungsschlitten auf, welche mit der die Werkzeugspindel tragenden Einheit jeweils über einen Lenker verbunden sind. Dabei sind zwei der Führungsschlitten zur Lagerung der die Werkzeugspindel tragenden Einheit an einem Maschinengestell vorgesehen, wobei diese beiden Führungsschlitten entlang einer gemeinsamen Führungsschiene verlagerbar sind, wodurch die die Werkzeugspindel tragende Einheit in der X-Z-Ebene verlagerbar ist. Der dritte Führungsschlitten ist derart an der Werkzeugspindel bzw. der die Werkzeugspindel tragenden Einheit angelenkt, daß eine Rotation der Werkzeugspindel um die Y-Achse ermöglicht ist.Furthermore, from WO 99/32256 A1 a machine tool for machining elongated workpieces is known, being the workpiece clamped in a holder in the holder around its longitudinal axis is rotatable and machinable with a tool spindle, and wherein the tool spindle in a unit supporting the tool spindle is included. The machine tool has three guide carriages on which with the unit carrying the tool spindle each via a Handlebars are connected. Two of the slides are for storage the unit supporting the tool spindle on a machine frame provided, these two guide carriages along a common guide rail are displaceable, whereby the unit carrying the tool spindle is shiftable in the X-Z plane. The third slide is like this on the tool spindle or the unit supporting the tool spindle articulated that a Rotation of the tool spindle around the Y axis is made possible.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Bewegungs- und/oder Positioniervorrichtung zu schaffen, die eine schnelle und präzise Parallelführung eines Objektes in einer Bewegungsebene bei einem geringen fertigungstechnischen Aufwand ermöglicht.It is the task of the present Invention to provide a movement and / or positioning device which is quick and precise parallel guide of an object in a movement plane with a low manufacturing technology Effort.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Bewegungs- und/oder Positioniervorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.This object is achieved by a Movement and / or positioning device with the features of Claim 1 solved.
Die erfindungsgemäße Bewegungs- und/oder Positioniervorrichtung weist eine Bewegungsplattform, eine Mehrzahl an Führungsschlitten und zumindest zwei erste Führungsbahnen auf, wobei die einzelnen Führungsschlitten mittels zumindest eines Koppelgliedes mit der Bewegungsplattform verbunden und entlang der zumindest zwei ersten Führungsbahnen jeweils unabhängig voneinander bewegbar sind, wobei die Bewegungsplattform eine konstante Orientierung in einer ersten Bewegungsebene aufweist, wobei die Bewegungsplattform zumindest mittels zweier parallel zueinander angeordneter, jeweils einzeln an einem gemeinsamen Führungsschlitten gelenkig gelegerter und jeweils einzeln an der Bewegungsplattform gelenkig gelegerter Koppelglieder geführt ist, und wobei eine Anzahl an Führungsschlitten eineThe movement and / or positioning device according to the invention has a movement platform, a plurality of guide carriages and at least two first guideways on, with the individual carriage by means of at least one coupling link with the movement platform connected and along the at least two first guideways each independently are movable from one another, the movement platform being a constant one Orientation in a first plane of movement, the Movement platform at least by means of two parallel to each other arranged, each individually on a common guide carriage articulated and individually on the movement platform articulated coupling links is guided, and a number on guide slides a
Anzahl an Bewegungsfreiheitsgraden der Bewegungsplattform in einer ersten Bewegungsebene übersteigt.Number of degrees of freedom of movement exceeds the movement platform in a first movement plane.
Durch Ausbildung einer Parallelführung mittels der zwei parallelen Koppeln ist es mit der erfindungsgemäßen Bewegungs- und/oder Positioniervorrichtung in vorteilhafter Weise möglich, eine Bewegungsplattform in der ersten Bewegungsebene zu bewegen bzw. zu positionieren, wobei die Orientierung der Bewegungsplattform in der Bewegungsebene erhalten bleibt.By forming a parallel guidance using of the two parallel couplers, it is with the movement according to the invention and / or positioning device possible in an advantageous manner To move the movement platform in the first movement plane or to position, taking the orientation of the movement platform remains in the plane of motion.
Zudem weist die erfindungsgemäße Bewegungs- und/oder Positioniervorrichtung annähemd konstante Steifigkeiten unabhängig von einer Stellung der Führungsketten im Arbeitsraum auf.In addition, the movement according to the invention and / or positioning device approximately constant stiffness independently from a position of the guide chains in the work room.
Da die Anzahl an Führungsschlitten die Anzahl an Bewegungsfreiheitsgraden der Bewegungsplattform übersteigt, die Bewegungs- und/oder Positioniervorrichtung demzufolge eine redundante Anzahl an unabhängig voneinander bewegbaren Führungsschlitten aufweist, beinhaltet die Bewegungs- und/oder Positioniervorrichtung zumindest eine redundante Führungskette. Dementsprechend bestehen weitreichende Optimierungsmöglichkeiten der Bewegungs- und/oder Positioniervorrichtung, insbesondere im Hinblick auf eine Steifigkeit oder eine Dynamik der Bewegung der Bewegungs- und/oder Positioniervorrichtung.Since the number of guide slides exceeds the number of degrees of freedom of movement of the movement platform, the movement and / or posi tioning device accordingly has a redundant number of independently movable guide slides, the movement and / or positioning device includes at least one redundant guide chain. Accordingly, there are far-reaching possibilities for optimizing the movement and / or positioning device, in particular with regard to rigidity or dynamics of the movement of the movement and / or positioning device.
Zudem ermöglicht die erfindungsgemäße Bewegungs- und/oder Positioniervorrichtung auf einfache Art und Weise eine Integration eines direkten Meßsystems zum Messen der Lage der Bewegungsplattform.In addition, the movement according to the invention enables and / or positioning device in a simple manner Integration of a direct measuring system for measuring the position of the movement platform.
Die erfindungsgemäße Bewegungs- und/oder Positioniervorrichtung weist zudem eine hohe Anzahl an gleichartig ausgeformten Bauteilen (Wiederholungsbauteilen) auf, wodurch die Fertigungskosten gegenüber bekannten Bewegungs- und/oder Positioniervorrichtungen mit einer geringen Anzahl an Wiederholungsbauteilen erheblich reduziert sind. Folglich sind die Fertigungskosten insbesondere gegenüber bekannten seriellen Bewegungsvorrichtungen verringert.The movement and / or positioning device according to the invention also has a large number of similarly shaped components (repetitive components) on, whereby the manufacturing costs compared to known movement and / or Positioning devices with a small number of repetitive components are significantly reduced. As a result, manufacturing costs are particular across from known serial movement devices reduced.
Gemäß einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel weisen die Führungsschlitten der Bewegungs- und/oder Positioniervorrichtung jeweils zumindest einem linearen Bewegungsfreiheitsgrad auf.According to a particularly preferred embodiment point the carriage the movement and / or positioning device in each case at least a linear degree of freedom.
Gemäß einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die Bewegungs- und/oder Positioniervorrichtung drei Führungsschlitten auf, wobei zumindest einer der drei Führungsschlitten mittels jeweils zweier parallel zueinander angeordneter Koppelglieder mit der Bewegungsplattform verbunden ist.According to a particularly preferred embodiment has the movement and / or Positioning device three guide carriages on, at least one of the three guide carriages using each two coupling elements arranged parallel to each other with the movement platform connected is.
Gemäß einem weiteren, ebenfalls besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die Bewegungs- und/oder Positioniervorrichtung vier Führungsschlitten auf, wobei zumindest zwei der vier Führungsschlitten mittels zweier parallel zueinander angeordneter Koppelglieder mit der Bewegungsplattform verbunden sind.According to another, also particularly preferred embodiment the movement and / or positioning device has four guide carriages on, at least two of the four guide carriages using two Coupling elements arranged parallel to one another with the movement platform are connected.
Dadurch ergibt sich eine Anordnung mehrerer Scherenkinematiken, wobei eine räumliche Orientierung der Bewegungsplattform aufgrund der Parallelführungen) in der ersten Bewegungsebene auch bei Verlagerungen der Führungsschlitten erhalten bleibt. Dabei ist anzumerken, dass sich in diesem Ausführungsbeispiel eine sehr effektive Möglichkeit der Steifigkeitsoptimierung, insbesondere Steifigkeitserhöhung der Bewegungs- und Positionierungsvorrichtung ergibt.This results in an arrangement several scissors kinematics, with a spatial orientation of the movement platform due to the parallel guides) in the first plane of movement even when the slide is displaced preserved. It should be noted that in this embodiment a very effective way of Stiffness optimization, in particular increasing the stiffness of the Movement and positioning device results.
Bevorzugterweise sind die Koppelglieder jeweils mittels einer ersten Gelenkverbindung mit der Bewegungsplattform und mittels einer zweiten Gelenkverbindung mit dem jeweiligen Führungsschlitten verbunden, wobei die einzelnen ersten und zweiten Gelenkverbindungen jeweils einen Drehfreiheitsgrad aufweisen.The coupling links are preferably in each case by means of a first articulated connection with the movement platform and connected to the respective guide carriage by means of a second articulated connection, the individual first and second articulations each have a degree of freedom of rotation.
Auf vorteilhafte Weise sind somit einfache Gelenke im Gegensatz zu den vorerwähnten räumlichen Gelenken der parallelen Kinematiken ermöglicht. Dennoch ergibt sich eine Anordnung vergleichbar einer Scherenkinematik, wobei eine räumliche Orientierung der Bewegungsplattform in der ersten Bewegungsebene auch bei Verlagerungen der Führungsschlitten erhalten bleibt. Dementsprechend kann die Bewegungsplattform mittels der Verlagerung der ersten und der zweiten Quertraverse in der Bewegungsebene bewegt bzw. positioniert werden, wobei eine Orientierung der Bewegungsplattform in der Bewegungsebene durch den gleichbleibenden Abstand zwi schen der ersten und der zweiten Quertraverse, falls keine Verlagerung der Führungsschlitten erfolgt, erhalten bleibt. Wird ein Abstand zwischen der ersten und der zweiten Quertraverse verändert, kann eine Orientierung der Bewegungsplattform in der ersten Bewegungsebene beeinflusst werden. Folglich ergibt sich eine weitere Beeinflussungsmöglichkeit der Bewegung und/oder Positionierung der Bewegungsplattform.So are advantageous simple joints in contrast to the aforementioned spatial joints of the parallel ones Kinematics enabled. Nevertheless, there is an arrangement comparable to scissors kinematics, being a spatial orientation the movement platform in the first movement level, even with relocations the guide carriage preserved. Accordingly, the movement platform can be the displacement of the first and the second crossbar in the plane of movement be moved or positioned, with an orientation of the movement platform in the plane of motion by the constant distance between the first and the second crossbeam if there is no displacement the guide carriage done, is retained. If there is a distance between the first and the second crossbeam changed, can orient the movement platform in the first movement plane to be influenced. This results in a further possibility of influencing the movement and / or positioning of the movement platform.
Die vorliegende Bewegungs- und/oder Positioniervorrichtung kann zudem Dämpfungselemente aufweisen, wobei die Dämpfungselemente an den ersten Gelenkverbindungen und/oder an den zweiten Gelenkverbindungen und/oder in die Koppelglieder integriert angeordnet sein können.The present movement and / or Positioning device can also have damping elements, being the damping elements on the first articulated connections and / or on the second articulated connections and / or can be arranged integrated in the coupling links.
Die einzelnen Koppelglieder können weiterhin längenunveränderlich ausgeführt sein. Alternativ dazu kann zumindest eines der Koppelglieder längenveränderlich ausgebildet sein, wobei das längenveränderliche Koppelglied eine längenveränderbare Einheit aufweist.The individual coupling links can continue invariable in length accomplished his. Alternatively, at least one of the coupling elements can be changed in length be formed, the variable in length Coupling element a variable length unit having.
Bevorzugterweise wissen die Führungsschlitten jeweils eine mit denselben verbundene Antriebseinheit auf, wobei die Antriebseinheiten insbesondere Linearaktoren, wie Linearmotoren, pneumatische oder hydraulische Zylinder, hydraulische Motoren oder Servomotoren aufweisen.The guide slides preferably know each have a drive unit connected to the same, wherein the drive units, in particular linear actuators, such as linear motors, pneumatic or hydraulic cylinders, hydraulic motors or Have servomotors.
Da wie schon vorstehend erläutert, die Anzahl an Führungsschlitten und damit auch die Anzahl an Antriebseinheiten die Anzahl an Bewegungsfreiheitsgraden der Bewegungsplattform übersteigt, und folglich die Bewegungs- und/oder Positioniervorrichtung eine redundante Anzahl an Antriebseinheiten aufweist, bestehen weitreichende Optimierungsmöglichkeiten der Bewegungs- und/oder Positioniervorrichtung, insbesondere im Hinblick auf eine Antriebsleistung der zur Bewegung der Führungsschlitten eingesetzten Antriebe.As already explained above, the Number of slides and thus also the number of drive units the number of degrees of freedom of movement the movement platform exceeds and consequently the movement and / or positioning device has redundant number of drive units, there are far-reaching optimization options the movement and / or positioning device, in particular in With regard to a drive power used to move the guide carriage Drives.
Die zumindest zwei ersten Führungsbahnen der Führungsschlitten sind vorteilhafterweise parallel zu oder in der ersten Bewegungsebene der Bewegungsplattform angeordnet.The at least two first guideways of the guide carriage are advantageously parallel to or in the first plane of movement arranged the movement platform.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die Bewegungs- und/oder Positioniervorrichtung genau zwei erste Führungsbahnen auf, wobei die eine der zwei ersten Führungsbahnen mit einer ersten Quertraverse und die entsprechend weitere erste Führungsbahn mit einer zweiten Quertraverse verbunden ist, und wobei zumindest zwei der Führungsschlitten entlang einer der beiden ersten Führungsbahnen bewegbar sind.According to a preferred exemplary embodiment, the movement and / or positioning device has exactly two first guideways, one of the two first guideways having an egg ner first crossbar and the corresponding further first guide track is connected to a second crossbar, and wherein at least two of the guide carriages are movable along one of the two first guide tracks.
Bevorzugterweise sind die erste und die zweite Quertraverse parallel zueinander ausgerichtet.Preferably the first and the second crossbar aligned parallel to each other.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Bewegungs- und/oder Positioniervorrichtung sind die erste und die zweite Quertraverse jeweils entlang von zumindest einer zweiten Führungsbahn bewegbar abgestützt, wobei ein Abstand zwischen der ersten und der zweiten Quertraverse fest vorgegeben oder veränderbar ist.According to a preferred embodiment the movement and / or positioning device are the first and the second cross-member each along at least a second guideway movably supported, a distance between the first and the second crossbar fixed or changeable is.
Die zweite Führungsbahn kann im wesentlichen senkrecht zu der ersten bzw. der zweiten Quertraverse ausgerichtet sein.The second guideway can essentially aligned perpendicular to the first and the second crossbar his.
Bevorzugterweise weist die Bewegungs- und/oder Positioniervorrichtung genau zwei zweite Führungsbahnen auf, welche jeweils die erste und die zweite Quertraverse abstützen.Preferably, the movement and / or Positioning device exactly two second guideways, each support the first and second crossbar.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel sind die Führungsschlitten als Kreuzschlitten ausgebildet, wobei die Führungsschlitten jeweils entlang einer der ersten Führungsbahnen und entlang einer dritten Führungsbahn, welche zu der jeweiligen ersten Führungsbahn quer angeordnet ist, verlagerbar sind, und wobei eine Bewegung der Führungsschlitten entlang der jeweiligen dritten Führungsbahnen einer Bewegung der Führungsschlitten entlang der jeweiligen ersten Führungsbahnen überlagert ist. Die dritten Führungsbahnen der Führungsschlitten sind vorteilhafterweise jeweils im wesentlichen senkrecht zu den ersten Führungsbahnen der Führungsschlitten angeordnet.In another embodiment are the sledges formed as a cross slide, the guide slides each along one of the first guideways and along a third track, which are arranged transversely to the respective first guideway is, are displaceable, and wherein a movement of the guide carriage along the respective third guideways a movement of the slide overlaid along the respective first guideways is. The third guideways the guide carriage are advantageously each substantially perpendicular to the first guideways the guide carriage arranged.
Folglich ist die Bewegungsplattform zusätzlich zur Bewegung in der ersten Bewegungsebene vorteilhafterweise auch schnell und präzise in einer zweiten Bewegungsebene verlagerbar.Hence the motor platform additionally also advantageously for movement in the first movement plane fast and precise relocatable in a second plane of movement.
Es ist vorteilhaft, wenn eine Kontrolleinrichtung zur Steuerung und Koordinierung der einzelnen Antriebseinheiten der Führungsschlitten und/oder der Antriebseinheiten der ersten und der zweiten Quertraverse und/oder des längenveränderbaren Koppelgliedes vorgesehen ist.It is advantageous if a control device to control and coordinate the individual drive units the guide carriage and / or the drive units of the first and the second crossbar and / or the variable-length coupling element is provided.
Dadurch wird auf vorteilhafterweise möglich, den Mechanismus der Bewegungsund/oder Positioniervorrichtungen elektronisch zu verspannen und Meßsysteme einzubringen bzw. mit der Vorrichtung zu verbinden.This will advantageously possible the Mechanism of movement and / or positioning devices electronically to brace and measuring systems bring in or connect to the device.
Die Bewegungs- und/oder Positioniervorrichtung umfasst vorzugsweise in optisches und/oder induktives Meßsystem zu einer Erfassung einer Position der Bewegungsplattform und/oder der Führungsschlitten.The movement and / or positioning device preferably includes an optical and / or inductive measuring system to detect a position of the movement platform and / or the guide carriage.
Bevorzugterweise weist die Bewegungsplattform eine Aufnahmeeinrichtung insbesondere zu einer Aufnahme eines Werkzeuges, eines Werkstückes oder eines zu bewegenden Stückgutes auf.The movement platform preferably has a holding device, in particular for holding a tool, of a workpiece or a piece to be moved on.
Weitere bevorzugte Ausführungsbeispiele der Bewegungs- und/oder Positioniervorrichtung sind in den entsprechenden weiteren abhängigen Ansprüchen dargelegt.Further preferred embodiments of the Movement and / or positioning device are in the corresponding other dependent claims explained.
Die Endung wird nachstehend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den dazugehörigen Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigt:The extension is shown below of preferred embodiments in connection with the associated Drawings closer explained. In this shows:
In
In
Die vorliegende Bewegungs- und/oder
Positioniervorrichtung ist jedoch nicht auf das in
Die Bewegungs- und/oder Positioniervorrichtung
weist mehrere in dem gezeigten Ausführungsbeispiel acht parallel
geschaltete Koppelglieder
Folglich weist jedes der acht Koppelglieder
Dabei sind die ersten und die zweiten
Gelenkverbindungen
Das in
Die Koppelglieder
Zudem sind die Koppelglieder
Bei dieser Ausgestaltung der Koppelglieder
Abhängig vom konkreten Anwendungsfall, insbesondere
bei Restriktionen bezüglich
eines zur Verfügung
stehenden Einbauraumes verbunden mit Vorgaben für einen benötigten Arbeitraum der vorliegenden
Bewegungs- und/oder Positioniervorrichtung, können die Koppelglieder
In dem in
Zwei der Führungsschlitten, die in
Zwischen der Führungsschiene der ersten Führungsbahn
Über
ein nicht im einzelnen gezeigtes Messsystem ist eine tatsächliche
Position der Führungsschlitten
Zwei weitere Führungsschlitten, die in
Die weitere Führungsbahn
Die vorliegende Bewegungs- und/oder Positioniervorrichtung ist jedoch nicht auf die beschriebene Ausgestaltung der Antriebseinheiten mit Linearmotoren beschränkt. Ebenso können als Antriebseinheiten pneumatische oder hydraulische Zylinder, hydraulische Motoren, oder Servomotoren eingesetzt werden.The present movement and / or However, the positioning device is not based on the configuration described of the drive units with linear motors limited. Likewise, as Drive units pneumatic or hydraulic cylinders, hydraulic Motors or servomotors are used.
Die erste Führungsbahn
Aus den vorangestellten Betrachtung
ergibt sich auch, dass die in
Aus den vorangestellten Ausführungen
wird zudem deutlich, dass jeder der vier Führungsschlitten
In dem Ausführungsbeispiel nach
Zudem besteht die Möglichkeit, den Mechanismus über die Steuereinheit (oder die Steuereinheiten) elektronisch zu spannen.There is also the possibility the mechanism over to electronically tension the control unit (or control units).
Durch die ausschließliche Bewegung
der Führungsschlitten
Weiterhin ist durch die beschriebene
Gleichgestaltung der Koppelglieder
In
Wie schon im Zusammenhang mit
Die zweite Quertraverse
Die beiden zweiten Führungsbahnen
Über
zwischen der ersten Quertraverse
Dabei kann ein Abstand zwischen der
ersten und der zweiten Quertraverse
In
Die abgebildeten Bewegungspfeile
A verdeutlichen dabei ein Ausführungsbeispiel
bei dem jede der Quertraversen
Folglich ist ein Abstand zwischen
der ersten und der zweiten Quertraverse
Der ebenfalls abgebildete Bewegungspfeil
B zeigt in Verbindung mit der durch die Linie
Eine derartige Ausgestaltung der
Abstützung mit
festem Abstand zwischen den Quertraversen
Die weiteren Merkmale der beiden
Ausführungsbeispiele
nach
In dem in
Auch bei einer derartigen Kinematik
nach dem in
In dem in
Die Führungsschlitten
Die vorliegende Bewegungs- und/oder
Positioniervorrichtung ist jedoch nicht auf die vorstehend beschriebene
Ausbildung des Querschnitts des
Unterhalb der in
In
Die schon vorstehend eindeutig beschriebene
Bewegungsmöglichkeit
des Führungsschlittens
Die weitere Bewegungsmöglichkeit
des Bewegungselementes
In
In
Aus
Weiterhin ist in dieser Darstellung
die Längserstreckung
der Bewegungsplattform
Auch ist eine Anlenkung der Koppelglieder
Zudem wird die Ausbildung der Koppelglieder
In
Die Längserstreckung der Vierkantprofile der Kreuzschieber zusammen mit der Bewegung entlang der dritten Führungsbahnen gut erkennbar.The longitudinal extension of the square profiles the cross slide along with the movement along the third guideways good to see.
In
Die im Zusammenhang mit der vorstehenden
Beschreibung der
Den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen
ist insbesondere gemeinsam, dass diese eine Parallelkinematik mit
redundanten Antrieben aufweisen, d.h. dass eine Anzahl an Antrieben bzw.
Führungsschlitten,
die mit diesen Antrieben verbunden sind, größer ist als ein Freiheitsgrad
der Kinematik der Bewegung der Bewegungsplattform
Vorstehend wurden die Koppelglieder
Weiterhin kann durch Einbringung
von Dämpfungselementen
zwischen den Koppelgliedern
Durch die beschriebene Ausbildung,
insbesondere die gleichartige Ausführung (Gleichgestaltung) der
Koppelglieder
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