DE102007010580A1 - Work-platform movement device for processing machine, has drive device for moving work-platform joined to hinge /joint - Google Patents

Work-platform movement device for processing machine, has drive device for moving work-platform joined to hinge /joint Download PDF

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Abstract

A device for moving a work-platform has parallel kinematics and support kinematics, and the work-platform is supported at the parallel kinematics and at least one element of the parallel kinematics is mounted at a hinge/joint of the support kinematic, on the framework, or on the work-platform. A drive device for moving the work-platform is joined to the hinge/joint, or the hinge/joint is part of a drive device for changing a configuration of the parallel kinematic. An independent claim is included for a method for controlling a movement path of work-platform.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bewegung einer Arbeitsplattform einer Bearbeitungsmaschine relativ zum Gestell der Bearbeitungsmaschine und ein Verfahren zur Steuerung der Bewegungsbahn der Arbeitsplattform dieser Vorrichtung.The The present invention relates to a device for moving a Working platform of a processing machine relative to the frame the processing machine and a method for controlling the trajectory the working platform of this device.

Führt ein Handwerker eine manuelle Arbeit durch, z. B. mit einer Schlagbohrmaschine, so ändert sich dessen Körperhaltung (Pose) entsprechend der jeweils durchzuführenden Aufgabe. So ändert sich die Pose des Handwerkers, wenn die Höhe der Bohrung eine Verwendung einer Stehleiter im Arbeitsraum erfordert, oder wenn eine notwendige Standfestigkeit oder Druckkraft beim Bohren eine veränderte Position der Standleiter bzw. des Handwerkers auf der Standleiter erfordern, oder wenn eine Mehrzahl an Bohrungen von ein und demselben Standort aus hergestellt werden können.Introduces Handyman doing a manual job, eg. B. with a percussion drill, so changes his posture (Pose) according to the task to be performed. That's how it changes Pose of the craftsman when the height drilling requires the use of a stepladder in the working space, or if a necessary stability or compressive force during drilling a changed one Position of the stand manager or craftsman on the stand ladder require, or if a plurality of holes of one and the same Location can be made from.

Herkömmliche Werkzeugmaschinen können sich hingegen nicht auf derart vielseitige Weise an wechselnde Aufgabenstellungen der Bearbeitung, insbesondere nicht schon unmittelbar während des Bearbeitens, anpassen. Vielmehr ist der Arbeitsraum, insbesondere parallelkinematischer Werkzeugmaschinen, schon wegen einer möglichen Kollision der Streben, Winkelbeschränkungen der Gelenke, mathematischen Mehrdeutigkeiten der Koordinatentransformationen (beispielsweise wenn ein orthogonales Bezugskoordinatensystem in nicht orthogonale Koordinaten der Bewegungskomponenten der Werkzeugmaschine umgerechnet werden muß) eingeschränkt. Deshalb ist der Arbeitsraum parallelkinematischer Werkzeugmaschinen sogar noch kleiner als bei klassischen seriellen Werkzeugmaschinen.conventional Machine tools can become on the other hand, not in such a versatile way to changing tasks the editing, especially not immediately during editing, to adjust. Rather, the work space, in particular parallel kinematic Machine tools, already because of a possible collision of the struts, angle constraints of joints, mathematical ambiguities of coordinate transformations (For example, if an orthogonal reference coordinate system in non-orthogonal coordinates of the motion components of the machine tool must be converted) limited. Therefore, the working space of parallel kinematic machine tools even smaller than classic serial machine tools.

Des Weiteren ist die Leistungsfähigkeit parallelkinematischer Werkzeugmaschinen schon durch die jeweilige statische und dynamische Präzision derselben im Arbeitsraum, durch geometrisch bedingte variable Steifigkeiten im Arbeitsraum, durch Trägheitsmassen und -momente, durch Gelenkfertigungstoleranzen, durch notwendiges Spiel, durch thermische Längenausdehnung und Torsinn der Streben begrenzt.Of Further is the performance parallel kinematic machine tools already by the respective static and dynamic precision of the same in the working space, due to geometric stiffnesses in the workroom, by inertial masses and moments, by joint manufacturing tolerances, by necessary Game, by thermal elongation and Torsinn's pursuit is limited.

Insbesondere die nicht vorhandenen Möglichkeit der Anpassung an wechselnde Aufgabenstellungen auf einfache Weise während der Bearbeitung sind im Stand der Technik nicht gelöst. Die einander widersprechenden Anforderungen an den Arbeitsraum, die Steifigkeit und Präzision sowie die Produktivität dieser parallelkinematischen Werkzeugmaschinen erfordern eine neuartige Struktur- und Steuerungserweiterung. Daher weisen die herkömmlichen parallelkinematischen Werkzeugmaschinen nur geringe Produktivitätsvorteile gegenüber klassischen Werkzeugmaschinen auf.Especially the non-existent possibility the adaptation to changing tasks in a simple way while The processing are not solved in the prior art. The conflicting demands on the workspace, the Rigidity and precision as well as the productivity These parallel kinematic machine tools require a novel Structure and control extension. Therefore, the conventional parallel kinematic machine tools only low productivity benefits across from classic machine tools.

Die Produktivität parallelkinematischer Maschinen ist auch dadurch eingeschränkt, daß die Dynamik der Antriebstechnik bei parallelkinematischen Werkzeugmaschinen abhängig von der Lage des Werkzeuges im Arbeitsraum und der Konfiguration der Werkzeugmaschine selbst variiert und daher nicht vollständig ausgenutzt werden.The productivity Parallel kinematic machines is also limited by the fact that the dynamics the drive technology for parallel kinematic machine tools dependent from the position of the tool in the working space and the configuration of the Machine tool itself varies and therefore not fully utilized become.

Bei einer Steuerung parallelkinematischer Werkzeugmaschinen mittels orthogonaler Koordinaten besteht zudem die Notwendigkeit, diese Koordinaten auf ein nicht orthogonales Koordinatensystem der Antriebe zu transformieren zur Bewegungssteuerung und zur Steuerung des Antriebstellers.at a control of parallel kinematic machine tools by means of orthogonal coordinates, there is also a need for these Coordinates on a non-orthogonal coordinate system of the drives to transform for motion control and to control the drive actuator.

Zudem stoßen bekannte orthogonale Meßkonzepte zur Kalibrierung und Bewegungssteuerung einer Parallelkinematik an Grenzen hinsichtlich Präzision, Freiheitsgrade und Meßzeit.moreover bump known orthogonal measurement concepts for calibration and motion control of a parallel kinematics on limits regarding precision, Degrees of freedom and measuring time.

Gerade die vorstehend beschriebene nichtlineare Änderung der Steifigkeit der Elemente der Parallelkinematik bei der Bearbeitung hindert an einer Vergrößerung des Arbeitsraums, einer Erhöhung der Positioniergenauigkeit und auch an einer vollständigen Ausnutzung der Dynamik der Antriebstechnik.Just the above-described non-linear change in the stiffness of Elements of the parallel kinematics during processing prevent an enlargement of the Workroom, an increase the positioning accuracy and also to a full utilization the dynamics of drive technology.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren der Eingangs genannten Art dahingehend zu entwickeln, daß ein Struktur- und Steuerungserweiterung parallelkinematischer Werkzeugmaschinen für jede einzelne aus einer Vielzahl von Bearbeitungsaufgaben zu einem mehrkriteriellen Lösungsoptimum aus Arbeitsraum, Präzision und Produktivität führt.It It is therefore an object of the present invention to provide a device and to develop a method of the type referred to in the introduction such that a structural and control expansion of parallel kinematic machine tools for every individual from a variety of editing tasks to a multi-criteria optimum solution out of workspace, precision and productivity leads.

In vorrichtungstechnischer Hinsicht wird diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung zur Bewegung einer Arbeitsplattform einer Bearbeitungsmaschine relativ zum Gestell der Bearbeitungsmaschine, mit einer Parallelkinematik und einer Stützkinematik, wobei die Arbeitsplattform an der Parallelkinematik abgestützt ist und wobei zumindest ein Element der Parallelkinematik an einem Gelenk der Stützkinematik am Gestell und/oder an der Arbeitsplattform gelagert ist, und mit diesem Gelenk eine Antriebseinrichtung zur Bewegung desselben verbunden ist oder das Gelenk Teil einer Antriebseinrichtung ist zur Veränderung einer Konfiguration der Parallelkinematik.In Device-technical aspects, this object is achieved by a device for moving a working platform of a processing machine relative to the frame of the processing machine, with a parallel kinematics and a support kinematics, wherein the working platform is supported on the parallel kinematics and wherein at least one element of parallel kinematics on a joint the support kinematics is mounted on the frame and / or on the work platform, and with connected to this joint drive means for moving the same or the joint is part of a drive device is for change a configuration of parallel kinematics.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht eine Steuerung einer Bewegungsbahn der Arbeitsplattform der Bearbeitungsmaschine durch Veränderung einer Konfiguration der Parallelkinematik durch räumliches Verlagern der Gelenke der Stützkinematik an denen die Parallelkinematik gelagert ist (d. h. durch Verlagerung der Strebenaufhängungspunkte gestellseitig und/oder plattformseitig).The device according to the invention makes it possible to control a movement path of the working platform of the processing machine by modifying a configuration of the parallel kinematics by spatially displacing the joints of the support kinematics on which the parallel kinematics are mounted (ie by displacing the strut suspension points on the frame side and / or platform side).

Nachfolgend wird diese Art der Bahnsteuerung auch als „strukturvariable Bewegung" bzw. „strukturvariable Bahnsteuerung" der Arbeitsplattform bezeichnet, da die Bewegung durch Veränderung der Struktur (Konfiguration) der Parallelkinematik selbst erzeugt und gesteuert wird. Die vorliegende Erfindung lehrt dementsprechend ein Verfahren und eine Vorrichtung zur strukturvariablen Bewegung einer Arbeitsplattform einer Bearbeitungsmaschine relativ zum Gestell der Bearbeitungsmaschine.following This type of path control is also called "structurally variable motion" or "structurally variable Railway control "the Work platform referred to as the movement through change the structure (configuration) of the parallel kinematic itself generates and controlled. The present invention teaches accordingly a method and a device for structural variable motion a working platform of a processing machine relative to the frame the processing machine.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel trägt die Arbeitsplattform ein Bearbeitungswerkzeug, wobei der Freiheitsgrad des Bearbeitungswerkzeuges kleiner ist als die Summe der Freiheitsgrade von Parallelkinematik und Stützkinematik.According to one preferred embodiment wears the Work platform a machining tool, where the degree of freedom of the machining tool is smaller than the sum of the degrees of freedom of parallel kinematics and support kinematics.

Zudem kann die Parallelkinematik „n" längenveränderliche Streben oder „n" längenunveränderliche Streben (mit n ≥ 1) aufweisen, deren 2·n Gelenke am Gestell und/oder an der Arbeitsplattform über die verlagerbaren Gelenke zur Veränderung der Konfiguration der Parallelkinematik gelagert sind.moreover the parallel kinematics "n" can be variable in length Struts or "n" unchangeable Struts (with n ≥ 1) have, whose 2 · n Joints on the frame and / or on the work platform over the movable joints for change the configuration of the parallel kinematics are stored.

Des Weiteren kann die Stützkinematik eines serielle Kinematik oder eine Parallelkinematik mit „m" längenunveränderliche Streben sein, oder „m" längenveränderliche Streben (mit m ≥ 1) aufweisen.Of Further, the support kinematics a serial kinematics or a parallel kinematic with "m" length-independent Be striving, or "m" variable-length Struts (with m ≥ 1) exhibit.

Zudem kann die Vorrichtung eine Steuereinrichtung aufweisen, die angepaßt ist, die verlagerbaren Gelenke und/oder die Parallelkinematik interpolatorisch synchron anzutreiben.moreover the device may comprise a control device which is adapted the displaceable joints and / or the parallel kinematics interpolatory to drive synchronously.

Die Antriebseinrichtungen der verlagerbaren Gelenke können zudem angepaßt sein, eine Lmin/Lmax-Endlagensteuerung oder eine kontinuierliche Bewegung durchzuführen.The drive means of the displaceable joints may also be adapted to perform an L min / L max end position control or a continuous movement.

Des Weiteren kann die Parallelkinematik durch die Stützkinematik seriell, parallel oder sowohl seriell als auch parallel bewegbar gelagert sein.Of Furthermore, the parallel kinematics by the support kinematics seriell, parallel or be movably mounted both serially and in parallel.

Zudem können die verlagerbaren Gelenke beliebig am Gestell der Bearbeitungsmaschine bewegbar angeordnet sein. Zum Beispiel können die verlagerbaren Gelenke am Gestell der Bearbeitungsmaschine senkrecht zur Z-Achse der Bearbeitungsmaschine oder am Gestell achsparallel zur Z-Achse der Bearbeitungsmaschine bewegbar angeordnet sein.moreover can the displaceable joints arbitrarily on the frame of the processing machine be movably arranged. For example, the relocatable joints on the frame of the processing machine perpendicular to the Z-axis of the processing machine or on the frame axially parallel to the Z-axis of the machine tool be movably arranged.

Weiterhin können die verlagerbaren Gelenke an der Arbeitsplattform auf einer Zylinderoberfläche oder an der Arbeitsplattform auf einer Kugeloberfläche bewegbar angeordnet sein.Farther can the movable joints on the working platform on a cylinder surface or be movably mounted on the work platform on a spherical surface.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel weist die Vorrichtung eine Bewegungssteuereinrichtung auf, die angepaßt ist, die Stützkinematik für die Gelenke der Parallelkinematik in einem oder in mehreren Freiheitsgraden zu verändern.According to one further embodiment the apparatus comprises a motion control means adapted the support kinematics for the joints Parallel kinematics in one or more degrees of freedom to change.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel weist die Vorrichtung eine Bewegungssteuereinrichtung auf, die angepaßt ist, die Parallelkinematik bei unveränderter Stützkinematik in einem oder in mehreren Freiheitsgraden zu verändern.In a further embodiment the device has a motion control device which is adapted the parallel kinematics at unchanged supporting kinematics in one or more degrees of freedom.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel weist die Vorrichtung eine Bewegungssteuereinrichtung auf, die angepaßt ist, eine Konfiguration der Parallelkinematik hin zu einem größtmöglichen Arbeitsraum, einer größtmöglichen Steifigkeit und/oder einer Verbesserung der Dynamik vorzunehmen.According to one further embodiment the apparatus comprises a motion control means adapted a configuration of the parallel kinematics towards a maximum possible Working space, the largest possible Rigidity and / or improving dynamics.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel weist die Vorrichtung eine Bewegungssteuereinrichtung auf, die angepaßt ist, eine mehrkriterielle Optimierung der Konfiguration der Parallelkinematik mittels der Stützkinematik zu verwenden.According to one further embodiment the apparatus comprises a motion control means adapted a multi-criteria optimization of the parallel kinematics configuration by means of support kinematics to use.

Die vorliegende Aufgabe wird in verfahrenstechnischer Hinsicht erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zu Steuerung einer Bewegungsbahn einer Arbeitsplattform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei das zumindest eine angetriebene Gelenk der Stützkinematik interpolatorisch synchron sowohl zu den weiteren Gelenken der Stützkinematik als auch zur gesamten Parallelkinematik angetrieben wird.The This object is achieved in procedural terms according to the invention by a Method for controlling a movement path of a work platform a device according to the invention, wherein the at least one driven joint of the support kinematics Interpolatory synchronous with both the other joints of the support kinematics is also driven to the entire parallel kinematics.

Interpolatorisch synchron heißt hierbei, daß in einem definiertem Takt alle Antriebe in der Art neue Soll-Werte (Kraft oder Position) erhalten, dass ihre Bewegungen synchron ablaufen.with interpolation is called synchronously hereby that in a defined clock all drives in the way new target values (Force or position) that their movements are synchronized.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel erfolgt eine Steuerung der Bewegungsbahn der Arbeitsplattform durch Interpolation der Bewegungen der verlagerbaren Gelenke und der Parallelkinematik, insbesondere der Längen der Streben, wahlweise gleichzeitig oder gewichtet gleichzeitig anhand der Strukturoptimierungsbedingungen: Vergrößerung des Arbeitsraumes und/oder Erhöhung der Steifigkeit und der Bahngenauigkeit, und/oder Verbesserung der Dynamik und Produktivität der Bearbeitungsmaschine.According to one preferred embodiment a control of the trajectory of the work platform takes place Interpolation of the movements of the movable joints and the parallel kinematics, especially the lengths the pursuit, either simultaneously or weighted simultaneously Based on the structure optimization conditions: Enlargement of the Working space and / or increase stiffness and path accuracy, and / or improvement of Dynamics and productivity the processing machine.

Weitere bevorzugte Ausführungsbeispiele sind Gegenstand weiterer abhängiger Ansprüche.Further preferred embodiments are Subject of further dependent Claims.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den zugehörigen Figuren näher erläutert. In diesen zeigen:The The present invention will be described below with reference to preferred embodiments in conjunction with the associated Figures closer explained. In these show:

1 ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Vorrichtung mit längenveränderlichen Streben und interpolatorisch synchron angetriebenem, gestellseitigem Gelenk, 1 an embodiment of the present the device with variable-length struts and interpolatorically synchronously driven, frame-side joint,

2a ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Vorrichtung mit senkrecht zur Z-Achse der Bearbeitungsmaschine bewegbarem, gestellseitigen Gelenken, 2a An embodiment of the present device with movable perpendicular to the Z-axis of the machine tool, frame side joints,

2b ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Vorrichtung mit achsparallel zur Z-Achse der Bearbeitungsmaschine bewegbaren, gestellseitigen Gelenken, 2 B a further embodiment of the present device with axially parallel to the Z-axis of the machine tool movable, frame-side joints,

2c ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Vorrichtung mit arbeitsplattformseitig angeordneten angetriebenen Gelenken, welche entlang der Zylinderoberfläche der Arbeitsplattform bewegbar ist, 2c An embodiment of the present device with work platform side arranged driven joints, which is movable along the cylinder surface of the working platform,

2d ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Vorrichtung mit arbeitsplattformseitig angetriebenen Gelenken, wobei die Gelenke entlang einer Kugeloberfläche der Arbeitsplattform bewegbar sind, und 2d an embodiment of the present device with work platform side driven joints, wherein the joints along a spherical surface of the working platform are movable, and

3 eine Schemazeichnung einer Steuerung zur strukturvariablen Bewegung der Arbeitsplattform. 3 a schematic drawing of a control for structurally variable movement of the work platform.

Das Ausführungsbeispiel nach 1 umfaßt vorliegend eine Hexapod-Parallelkinematik (PKM1) (d. h. ein n-Pod mit n = 6), wobei eine der längenveränderlichen Streben 5 schematisch dargestellt ist. Die weiteren der längenveränderlichen Streben sind hingegen ausschließlich über deren Längsachse 6 angedeutet.The embodiment according to 1 in this case comprises a hexapod parallel kinematic (PKM1) (ie an n-pod with n = 6), wherein one of the variable-length struts 5 is shown schematically. The other of the variable-length struts, however, are exclusively on their longitudinal axis 6 indicated.

Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf eine bestimmte Anzahl an Streben festgelegt. Vielmehr sind auch andere Parallelkinematiken, insbesondere auch ein Tri-Pod (d. h. ein n-Pod mit n = 3) verwendbar.The However, the present invention is not limited to a particular number set to struts. Rather, other parallel kinematics, especially a tri-pod (i.e., an n-pod with n = 3).

Die längenveränderlichen Streben 5 lagern die Arbeitsplattform 2, welche das Bearbeitungswerkzeug trägt. Der zur Berechnung der Steuerung der Bewegung der Plattform notwendige Tool-Center-Point („TCP") ist vorliegend in der Spitze des Bearbeitungswerkzeuges angeordnet.The variable-length struts 5 store the work platform 2 which carries the machining tool. The tool center point ("TCP") necessary for calculating the control of the movement of the platform is located here in the tip of the machining tool.

Zwischen den längenveränderlichen Streben 5 und der Arbeitsplattform 2 sind Gelenke 4 angeordnet. Diese „arbeitsplattformseitigen" Gelenke sind mit einer Antriebsvorrichtung 3 verbunden, wodurch die arbeitsplattformseitigen Gelenke der längenveränderlichen Streben 5 räumlich verlagerbar sind. So können die arbeitsplattformseitigen Gelenke 4 beispielsweise entlang der Z-Achse der Bearbeitungsmaschine oder entlang einer Kugeloberfläche oder entlang eine Zylinderoberfläche der Arbeitsplattform 2 verlagert werden.Between the variable-length struts 5 and the work platform 2 are joints 4 arranged. These "work platform side" joints are with a drive device 3 connected, whereby the working platform-side joints of the variable-length struts 5 are spatially relocatable. So can the work platform side joints 4 for example along the Z-axis of the processing machine or along a spherical surface or along a cylinder surface of the working platform 2 be relocated.

Vermittels dieser Verlagerbarkeit der arbeitsplattformseitigen Gelenke kann die räumliche Konfiguration (= Struktur) der Parallelkinematik (PKM1) auch bei unverändert gehaltenen Längen der Streben 5 verändert werden. Hierdurch wird eine Bewegung der Arbeitsplattform der Bearbeitungsmaschine im Arbeitsraum selbst bei längenunveränderter Strebe 5 erzeugt. Es entsteht eine strukturvariable Bewegung der Arbeitsplattform.By means of this displaceability of the working platform-side joints, the spatial configuration (= structure) of the parallel kinematics (PKM1) can be maintained even if the lengths of the struts remain unchanged 5 to be changed. As a result, a movement of the working platform of the processing machine in the working space even with lengthenververänderter strut 5 generated. The result is a structurally variable movement of the work platform.

Die längenveränderlichen Streben 5 sind über weitere Gelenke 7 mit einer Stützkinematik (PKM2, PKM3) 8 verbunden. Die Stützkinematik (PKM2, PKM3) wiederum ist mit dem Gestell der Bearbeitungsmaschine verbunden. Folglich ist die Arbeitsplattform über eine serielle Anordnung aus Stützkinematik (PKM2, PKM3) und Parallelkinematik (PKM1) am Gestell der Bearbeitungsmaschine abgestützt.The variable-length struts 5 are about more joints 7 with a support kinematics (PKM2, PKM3) 8th connected. The support kinematics (PKM2, PKM3) in turn is connected to the frame of the processing machine. Consequently, the work platform is supported on the frame of the processing machine via a serial arrangement of support kinematics (PKM2, PKM3) and parallel kinematics (PKM1).

Diese „gestellseitigen" Gelenke 7 der längenveränderlichen Streben 5 sind vergleichbar den arbeitsplattformseitigen Gelenken 4 verlagerbar angeordnet. Dabei kann diese Verlagerung der gestellseitigen Gelenke beispielsweise entlang der Z-Achse der Bearbeitungsmaschine oder orthogonal zur Z-Achse der Bearbeitungsmaschine erfolgen.These "frame-side" joints 7 the variable-length struts 5 are comparable to the work platform side joints 4 arranged displaceably. In this case, this displacement of the frame-side joints can take place, for example, along the Z-axis of the processing machine or orthogonally to the Z-axis of the processing machine.

Vermittels einer Verlagerung der räumlichen Lage der gestellseitigen Gelenke 7 und/oder Veränderung der Länge der Strebe 5 ergibt sich eine räumliche Bewegung der Arbeitsplattform.By means of a displacement of the spatial position of the frame-side joints 7 and / or changing the length of the strut 5 results in a spatial movement of the work platform.

Eine räumliche Konfiguration (= Struktur) der in 1 gezeigten Parallelkinematik (PKM1) kann folglich über eine Verlagerung der gestellseitigen Gelenke 7 und/oder eine Verlagerung der arbeitsplattformseitigen Gelenke 4 der längenveränderlichen Streben 5 verändert werden. Diese veränderte Konfiguration der Parallelkinematik (PKM1) ermöglicht eine Anpassung der Bewegungsmöglichkeit der Arbeitsplattform der Bearbeitungsmaschine, wodurch der Arbeitsraum der Bearbeitungsplattform änderbar (vergrößerbar), die Steifigkeit der Bewegungsvorrichtung erhöht und die Dynamik der Bewegungsvorrichtung verbessert werden kann. Diese strukturvariable Bahnsteuerung kann daher hinsichtlich mehrerer Kriterien (beispielsweise Arbeitsraum, Präzision und Produktivität) optimiert werden aufgrund der vorstehend beschriebenen Stützkinematik (PKM2, PKM3) mit verlagerbaren Gelenken, an welchen die längenveränderbaren Streben angeordnet sind.A spatial configuration (= structure) of in 1 Consequently, parallel kinematics (PKM1) shown can be achieved by shifting the frame-side joints 7 and / or a displacement of the work platform side joints 4 the variable-length struts 5 to be changed. This modified parallel kinematic configuration (PKM1) allows for adjustment of the working platform's working platform capability, allowing the working platform of the machining platform to be changed (scalable), increasing the rigidity of the mover, and improving the dynamics of the mover. This structurally variable path control can therefore be optimized with regard to several criteria (for example working space, precision and productivity) due to the support kinematics (PKM2, PKM3) described above with displaceable joints on which the length-adjustable struts are arranged.

Als Stützkinematik (PKM2, PKM3) kann beispielsweise eine serielle Kinematik mit linear verlagerbaren Schlitten zur Lagerung der Gelenke vorgesehen sein, wodurch sich eine vorteilhafte Kombination der Vorteile parallelkinematischer und serieller Kinematiken zur Realisierung zur strukturvariablen Bewegung der Arbeitsplattform ergibt. Jedoch ist auch die Kombination zweier oder mehrerer Parallelkinematiken mit längenveränderlichen Streben (n-Pod) und/oder längenunveränderlichen Streben (m-Glide) möglich.As a support kinematics (PKM2, PKM3), for example, a serial kinematics with linearly displaceable carriage for the storage of the joints may be provided, resulting in an advantageous Kombina tion of the advantages of parallel kinematic and serial kinematics for the realization of the structurally variable movement of the working platform. However, it is also possible to combine two or more parallel kinematics with variable-length struts (n-pod) and / or length-independent struts (m-glide).

Folglich kann sich eine „mechanische Strukturvarianz" (also eine Änderung der Konfiguration der Bewegungsvorrichtung) durch Kombination aus einem „n-Pod" (= Parallelkinematik (PKM1) mit längenveränderlichen Streben) und einem „m-Glide" (= Parallelkinematik (PKM1) mit längenunveränderlichen Streben) ergeben, wobei durch den ortsveränderlichen Gelenkpunkt des „m-Glide" und den längenveränderlichen Strebenantrieben des „n-Pod" eine Kombination zweier verschiedener Klassen an Parallelkinematiken erzeugt ist.consequently can a "mechanical Structural variance "(ie a change the configuration of the moving device) by combination an "n-pod" (= parallel kinematic (PKM1) with variable length Struts) and an "m-glide" (= parallel kinematics (PKM1) with length-independent struts) revealed, being by the mobile Fulcrum of the "m-Glide" and the variable-length Strut drives of the "n-pod" a combination two different classes of parallel kinematics is generated.

Dabei kann:

  • – ein m-Glide in achsparalleler Anordnung mit einem n-Pod, oder
  • – ein m-Glide in orthogonaler Anordnung mit einem n-Pod, oder
  • – ein n-Pod in achsparalleler Anordnung mit einem m-Glide, oder
  • – ein n-Pod in orthogonaler Anordnung mit einem m-Glide
angeordnet werden.It can:
  • - An m-glide in paraxial arrangement with an n-pod, or
  • A m-glide orthogonal to an n-pod, or
  • - an n-pod in paraxial arrangement with an m-glide, or
  • - an n-pod in orthogonal arrangement with an m-glide
to be ordered.

Es wäre ebenso eine Kombination eines rotatorischen Gelenkantriebes mit den längenveränderlichen Strebenantrieben des n-Pod zur Verbindung zweier verschiedener Klassen von Parallelkinematiken denkbar.It would be the same a combination of a rotary joint drive with the variable-length Strut drives of the n-Pod for connecting two different classes conceivable of parallel kinematics.

Die vorstehend beschriebene Vorrichtung zur Bewegung der Arbeitsplattform und das mit dieser mögliche Verfahren zur Bewegung der Arbeitsplattform (d. h. die strukturvariable Bewegungssteuerung) weist die Notwendigkeit einer Koordinatentransformation bei orthogonalem Referenzkoordinatensystem auf. Die hierdurch entstehende Komplexität der Steuerung wird aber dann reduziert, wenn die Achsanordnungen von n-Pod oder m-Glide achsparallel bzw. orthogonal zueinander erfolgt.The above-described device for moving the work platform and that with this possible Method for moving the work platform (ie the structure variable Motion control) indicates the need for coordinate transformation at orthogonal reference coordinate system. The resulting complexity but the control is then reduced when the axle assemblies of n-pod or m-glide takes place axially parallel or orthogonal to each other.

Die vorliegende strukturvariable Bewegungssteuerung weist eine hohe Flexibilität auf, da folgende Zielstellungen vorgegeben werden können:

  • a) Vergrößerter Arbeitsraum (Längen, Winkel) Wie eingangs erläutert, beinhalten parallelkinematische Werkzeugmaschinen den Nachteil, dass mathematische Mehrdeutigkeiten der Koordinatentransformation (Singularitäten) auftreten können. Dieses Problem kann dadurch gelöst werden, das eine Lmin/Lmax-Endlagensteuerung für die Antriebseinrichtungen der verlagerbaren Gelenke der Stützkinematik (PKM2, PKM3) gewählt wird, wodurch der Arbeitsraum der Bearbeitungsmaschine aufteilbar ist. Zudem besteht die Notwendigkeit aufgrund der vorliegend vorhandenen Redundanzen die Bewegungsanteile für die einzelnen Achsantriebe zu berechnen. Dies kann dadurch gelöst werden, daß – eine achsparallel synchrone Steuerung zum m-Glide für eine orthogonale Achsverlängerung, und – eine achsparallel asynchrone Steuerung zum m-Glide für eine kartesische Winkelverstellung verwendet wird.
  • b) Erhöhte Präzision Das vorstehend erläuterte Problem der nicht eindeutigen Koordinatentransformationen (Singularität) kann dadurch gelöst werden, daß im Arbeitsraum diejenige strukturvariable Pose (also diejenige Konfiguration der Parallelkinematik) ermittelt wird, welche die höchste Präzision und/oder geometrische und/oder dynamische Steifigkeit aufweist.
  • c) Erhöhte Produktivität Das Problem der nicht eindeutigen Koordinatentransformation (Singularität) kann ebenfalls dadurch gelöst werden, daß im Arbeitsraum diejenige strukturvariable Pose (also diejenige Konfiguration der Parallelkinematik) gefunden wird, die die höchste Produktivität (Bahngeschwindigkeit, Beschleunigung, Ruck) durch Überlagerung der Bewegungen des n-Pod und des m-Glide ermöglicht.
The present structure-variable motion control has a high flexibility, since the following objectives can be specified:
  • a) Increased working space (lengths, angles) As explained above, parallel kinematic machine tools have the disadvantage that mathematical ambiguities of the coordinate transformation (singularities) can occur. This problem can be solved by having a L min / L max -Endlagensteuerung for the drive means of the displaceable support joints of the kinematics (PKM2, PKM3) is selected, whereby the working space of the machine tool is divisible. In addition, there is a need to calculate the motion components for the individual axle drives on the basis of the existing redundancies. This can be achieved by using: - an axis-parallel synchronous control to the m-glide for an orthogonal axis extension, and - an axis-parallel asynchronous control to the m-glide for a Cartesian angle adjustment.
  • b) Increased precision The above-explained problem of ambiguous coordinate transformations (singularity) can be solved by determining in the working space that structurally variable pose (ie the configuration of the parallel kinematics) which has the highest precision and / or geometric and / or dynamic rigidity ,
  • c) Increased productivity The problem of ambiguous coordinate transformation (singularity) can also be solved by finding the structural variable pose (ie the configuration of the parallel kinematics) in the workspace, the highest productivity (path velocity, acceleration, jerk) by superimposing the motions n-Pod and m-Glide.

Aufgrund der Redundanz der Antriebe existieren im allgemeinen zu einer vorgegebenen TCP-Aktorposition (also einer vorgegebenen zu erreichenden Position des Bearbeitungswerkzeuges bzw. des Tool-Center-Pointes) unendlich viele Konfigurationen der Parallelkinematik (PKM1) (also Anordnungen der Streben der Parallelkinematik) der Bearbeitungsmaschine, mit denen diese TCP-Aktorposition realisierbar ist. Bei parallelen Kinematiken kann die Übertragung der Antriebsbewegung auf die TCP-Aktorbewegung positionsabhängig variiert werden. Aufgrund der vorliegend vorhandenen kinematischen Redundanz der Vorrichtung kann bei diesem Konzept die Stützkinematik (PKM2, PKM3) in einer Weise angesteuert werden, daß die Parallelkinematik, deren Konfiguration durch die vorgegebene TCP-Aktorposition eindeutig ist, für die Bewegungsaufgabe den optimalen Übertragungsgrad der Antriebe auf die Lage oder Kraftregelung der Aktoren garantieren. Durch kontinuierliches Einhalten der Strukturoptimierungsbedingung kann die Dynamik der gesamten Maschine deutlich erhöht werden. Im gleichen Maße sinken damit die Abarbeitungszeiten der gegebenen Programme.by virtue of The redundancy of the drives generally exist at a given TCP actuator position (ie a predetermined position to be reached of the machining tool or the tool center point) infinitely many parallel kinematics configurations (PKM1) (ie arrangements of the pursuit of parallel kinematics) of the processing machine, with which this TCP actuator position can be realized. In parallel Kinematics can be the transmission the drive movement to the TCP actuator movement depending on the position be varied. Due to the existing kinematic Redundancy of the device can support kinematics in this concept (PKM2, PKM3) are controlled in such a way that the parallel kinematics, their configuration by the specified TCP actuator position unique is for the motion task the optimal transmission of the drives to guarantee the position or force control of the actuators. By continuous Adhering to the structure optimization condition can increase the dynamics of the increased significantly throughout the machine become. In the same degree decrease the processing times of the given programs.

Hierbei sei δxi eine sehr kleine Strecke, ausgehend von der aktuellen Aktorposition P entlang der i. kartesischen Achse. Desweiteren sei δmi der Weg der i. Maschinenachse, basierend auf der Transformation TK der Parallelkinematik (PKM1) am Punkt P und der Stützkinematik (PKM2, PKM3) K. Somit kann die Strukturoptimierungsbedingung für K zur Optimierung der vorstehend diskutierten Gesamtdynamik lauten:
Bestimme die Stützkinematik (PKM2, PKM3) K so, dass MAX(δmi/δxi) minimal wird und die Stabilitätskriterien erfüllt sind.Here, δx i is a very small distance, starting from the current actuator position P along the i. Cartesian axis. Furthermore, δm i is the path of i. Machine axis, based on the parallel kinematics (PKM1) transformation T K at the point P and the support kinematics (PKM2, PKM3) K. Thus, the structure optimization condition for K for optimizing the overall dynamics discussed above may be:
Determine the support kinematics (PKM2, PKM3) K such that MAX (δm i / δx i ) becomes minimal and the stability criteria are met.

In den 2a bis 2d sind weitere Ausführungsbeispiele der Vorrichtung zur strukturvariablen Bewegung der Arbeitsplattform gezeigt, wobei ein n-Pod mit längenveränderlichen Streben 5 und interpolatorisch synchron angetriebenen gestellseitigen bzw. arbeitsplattformseitigen Gelenken 7, 4 mit Antrieben als m-Glide zur strukturvariablen Bahnsteuerung vorgesehen sind.In the 2a to 2d Further embodiments of the device for structurally variable movement of the working platform are shown, wherein an n-pod with variable-length struts 5 and interpolatory synchronously driven frame side or work platform side joints 7 . 4 are provided with drives as m-Glide for structure variable path control.

In 2a ist gestellseitig ein m-Glide-System in einer Ebene senkrecht zur Z-Achse der Bearbeitungsmaschine vorgesehen. Dieses umfaßt längsverlagerbare Schlitten, welche die gestellseitigen Gelenke 7 lagern. Die Bewegungsachsen dieser Schlitten sind in einer Ebene angeordnet. Bevorzugt schneiden sich diese Bewegungsachsen in einem gemeinsamen Punkt.In 2a frame side, an m-glide system is provided in a plane perpendicular to the Z-axis of the machine tool. This includes longitudinally displaceable carriage, which the frame-side joints 7 to store. The axes of movement of these carriages are arranged in one plane. Preferably, these axes of motion intersect at a common point.

In 2b ist gestellseitig ein m-Glide-System achsparallel zur Z-Achse vorgesehen.In 2 B On the frame side, an m-glide system is provided axially parallel to the Z axis.

Wiederum sind Bewegungsschlitten vorgesehen, welche die Gelenke 7 der längenveränderlichen Streben 5 gestellseitig lagern, und wobei diese längsverschiebbaren Schlitten entlang der Achsen verschiebbar sind, welche parallel zur Z-Achse der Bearbeitungsmaschine angeordnet sind.Again, motion slides are provided, which the joints 7 the variable-length struts 5 store on the frame side, and wherein these longitudinally displaceable slide along the axes are displaceable, which are arranged parallel to the Z-axis of the processing machine.

Gemäß dem Ausführungsbeispiel nach 2c ist ein m-Glide-System an der Arbeitsplattform auf einer Zylinderoberfläche (einer Mantelfläche) der Arbeitsplattform vorgesehen. Wiederum sind längsverschiebliche bzw. räumlich verschiebbare Schlitten vorgesehen, welche die Gelenke 4 der längenveränderbaren Streben lagern.According to the embodiment according to 2c an m-glide system is provided on the work platform on a cylinder surface (a lateral surface) of the work platform. Again longitudinally displaceable or spatially displaceable slides are provided which the joints 4 store the variable length struts.

Gemäß dem in 2d gezeigten Ausführungsbeispiel ist ein m-Glide-System an der Arbeitsplattform vorgesehen, wobei die Schlitten des m-Glide-Systems auf einer Kugeloberfläche bewegbar sind.According to the in 2d shown embodiment, an m-glide system is provided on the work platform, wherein the carriages of the m-Glide system are movable on a spherical surface.

In 3 ist ein Steuerungsschema zur strukturvariablen Bewegung dargestellt. Eine Parallelkinematik (PKM1 = „innere Maschine") mit längenveränderlichen Streben ist gemäß dem hierfür vorgesehenen Ausführungsbeispiel vorzugsweise als n-Pod ausgebildet, wobei die 2·n Gelenke der PKM1 am Gestell und/oder an der Arbeitsplattform von einer gestellseitigen Stützkinematik (PKM2 = „äußere Maschine") und/oder von einer arbeitsplattformseitigen Stützkinematik (PKM3 = „äußere Maschine"), die als m-Glide-System ausgebildet ist, in der räumlichen Konfiguration veränderlich sind. Eine strukturvariable Bewegungssteuerung ist hierbei eine Bahnsteuerung mit Interpolation der Strebenantriebe der Parallelkinematik (PKM1) und der Antriebe der Stützkinematik.In 3 a control scheme for structurally variable motion is shown. A parallel kinematics (PKM1 = "inner machine") with variable-length struts is preferably designed according to the embodiment provided for this purpose as an n-pod, wherein the 2 · n joints of the PKM1 on the frame and / or on the working platform of a frame-side support kinematic (PKM2 = " external machine ") and / or from a work platform-side support kinematics (PKM3 =" outer machine "), which is designed as an m-glide system, are variable in spatial configuration (PKM1) and the drives of the support kinematics.

Wie im Rahmen der vorstehenden Ausführungsbeispiele schon erläutert, kann die Stützkinematik (PKM2, PKM3) gestellseitig oder arbeitsplattformseitig oder beidseitig der Streben angeordnet werden. Entsprechend ist eine Parallelkinematik (PKM1) (innere Maschine) mit einer äußeren Stützkinematik (PKM2, PKM3) (gestellseitig) bzw. einer inneren Stützkinematik (PKM2, PKM3) (arbeitsplattformseitig) oder mit äußerer und innerer Stützkinematik (PKM2, PKM3) kombiniert.As in the context of the preceding embodiments already explained, can the support kinematics (PKM2, PKM3) on the rack side or on the working platform or on both sides the struts are arranged. Accordingly, a parallel kinematics (PKM1) (inner machine) with an external support kinematics (PKM2, PKM3) (rack side) or internal support kinematics (PKM2, PKM3) (work platform side) or with external and internal support kinematics (PKM2, PKM3) combined.

Die Redundanz der Antriebsfreiheitsgrade ermöglicht diesem System eine strukturvariable Bewegung des Trägers des Bearbeitungswerkzeuges mittels mehrkriterieller Strukturoptimierungssteuerung wahlweise oder gleichzeitig nach Arbeitsraum, Präzision oder Produktivität.The Redundancy of the drive degrees of freedom allows this system a structurally variable Movement of the carrier of the machining tool by means of multi-criteria structure optimization control Optionally or simultaneously for work space, precision or productivity.

Mit der vorliegenden Lehre ist eine Vergrößerung des Arbeitsraumes, eine Erhöhung der Steifigkeit und eine Verbesserung der Dynamik der vorliegenden Bearbeitungsmaschine ermöglicht.With The present teaching is an enlargement of the working space, a increase the rigidity and improving the dynamics of the present Machining machine allows.

Eine Vergrößerung des Arbeitsraumes im Sinne der Erreichbarkeit einer größtmöglichen Anzahl von weit gestreuten Positionen und Orientierungen des Werkzeuges innerhalb des Maschinenbauraums wird erreicht, indem die üblichen mechanischen Begrenzungen der klassischen Parallelkinematiken (gegenseitige Kollision von Baugruppen, eingeschränkte Beweglichkeit von Gelenken und Antrieben und ähnliches) durch die variable Geometrie der Parallelkinematik (PKM1) selbst mit einer ersten erweiterten Koordinatentransformation der Steuerung kompensiert werden. Dazu wird eine antriebsseitige Redundanz durch Einfügung ortsveränderlicher Gelenkpunkte (m-Glide-Antriebe) zusätzlich zu den längenveränderlichen Strebenantrieben (n-Pod) erzeugt.A Magnification of the Workspace in terms of accessibility of the largest possible Number of widely scattered positions and orientations of the tool within the engineering space is achieved by the usual mechanical limitations of classical parallel kinematics (mutual Collision of assemblies, limited mobility of joints and drives and the like) due to the variable geometry of the parallel kinematics (PKM1) itself with a first extended coordinate transformation of the controller be compensated. For this purpose, a drive-side redundancy by insertion of portable Joint points (m-Glide drives) additionally to the variable-length Strut drives (n-pod) generated.

Die Erhöhung der Steifigkeit der Maschine wird dadurch erzielt, daß bei der Berechnung der aktuellen Antriebswerte für die gegebene Pose des Werkzeuges (also der gegebenen Geometrie der Parallelkinematik) aus der Vielzahl möglicher redundanter Konstellationen von Strebenlängen (n-Pod) und Gelenkpunktpositionen (m-Glide) diejenige bestimmt wird, welche die beste Steifigkeit im Arbeitsraum gewährleistet. Das wird durch ein in der Steuerungserweiterung implementiertes mathematisches Optimierungsverfahren als eine zweite Erweiterung zur Koordinatentransformation (die Teil der Steuerung der Werkzeugmaschine ist) unter Einbeziehung der Prozeß- und Trägheitskräfte ermöglicht.Increasing the rigidity of the machine is achieved by calculating the current drive values for the given pose of the tool (ie the given geometry of the parallel kinematics) from the multiplicity of possible redundant constellations of strut lengths (n-Pod) and hinge point positions (m-Glide ) determines the one which ensures the best rigidity in the working space. This is done by a mathematical optimization procedure implemented in the control extension as a second extension to the Koor Data transformation (which is part of the control of the machine tool) is made possible, including the process and inertial forces.

Zur Verbesserung der dynamischen Parameter der Maschine (Bahngeschwindigkeit, Beschleunigung, Ruck) wird analog zur Optimierung der Steifigkeit für einen Arbeitspunkt diejenige räumliche Konstellation ermittelt, welche die beste Ausnutzung der dynamischen Resourcen der Antriebe ermöglicht. Dieses wird ebenfalls durch ein in die Steuerung implementiertes mathematisches Optimierungsverfahren ermöglicht.to Improvement of the dynamic parameters of the machine (web speed, Acceleration, jerk) is analogous to the optimization of rigidity for one Working point that spatial constellation determines which is the best use of dynamic resources allows the drives. This is also implemented by an in the control mathematical optimization method allows.

Da eine Verbesserung der Steifigkeit und der dynamischen Eigenschaften im Widerspruch zueinander stehen können, werden diese Optimierungsziele vorzugsweise in einem gemeinsamen, mehrkriteriellen Optimierungsansatz miteinander vereint. Somit erhält der Nutzer die Möglichkeit, durch z. B. variable Gewichtung zwischen unterschiedlichen Anforderungen an die Maschine in Bezug auf Steifigkeit und Bahngenauigkeit zu wählen.There an improvement in stiffness and dynamic properties can contradict each other, these optimization goals preferably in a common, multi-criteria optimization approach united together. Thus receives the user the opportunity by z. B. variable weighting between different requirements to the machine in terms of stiffness and path accuracy choose.

Mit dem vorliegenden Bewegungssteuerverfahren und der vorliegenden Bewegungsvorrichtung kann der Arbeitsraum vergrößert werden, wie nachfolgend dargelegt:

  • a) Variable Gelenkpunktpositionen werden an Stelle fester Gelenkpunktpositionen vorgesehen, wobei diese variablen Gelenkpunktpositionen die Möglichkeit zur Überschreitung von Auslenkbereichen (minimale und maximale Auslenkwinkel) der Gelenke durch Verlagerung der Gelenkposition in die erforderliche Richtung geben. Dabei werden die variablen Gelenkpunktpositionen (Geometrie der äußeren Maschine = Geometrie der Stützkinematik) in eine solche Position gebracht, daß die Grenzen der Auslenkungsbereiche eingehalten werden können.
  • b) Analog zu a) werden bei Bewegung zu einer gewünschten Pose des Aktuators (d. h. einer einzustellenden räumlichen Konfiguration der Parallelkinematik) Kollisionen zwischen einzelnen Baugruppen der inneren Maschine (= Parallelkinematik), also z. B. Streben, Plattform, Werkzeugträger, durch eine solche gesteuerte Verlagerung der Gelenkpunkte umgangen.
  • c) Grenzen des Bewegungsbereiches einzelner Antriebe der inneren Maschine (= Parallelkinematik), also minimale und maximale Strebenlänge, die das Erreichen einer erwünschten Position des Aktors (der Werkzeugspitze) im Arbeitsraum bei konstanter Aktorrichtung (Werkzeugachse) verhindern, werden durch Verschiebung der Gelenkpunkte eingehalten. Dabei werden die Gelenkpunkte (Geometrie der Stützkinematik (PKM2, PKM3) = Geometrie der äußeren Maschine) in eine solche Position gebracht, daß trotz unzureichender Bewegungsmöglichkeiten der Antriebe (Geometrie der inneren Maschine = Geometrie der Parallelkinematik) die Position im Arbeitsraum erreicht wird.
  • d) Ein analog zu c) gestaltetes Vorgehen ist in einer Winkelorientierung des Aktors (Werkzeugspitze) im Arbeitsraum bei konstanter Position zu erreichen.
  • e) Dies gilt ebenso für ein gleichzeitiges Erreichen einer gewünschten Orientierung der Aktorrichtung und einer Position des Aktors im Arbeitsraum. Damit werden größere Winkelbereiche an allen Positionen des Aktors (der Werkzeugspitze), bei allen Stellungen der Werkzeugachse als bei festen Gelenkpunkten klassischer Parallelkinematiken ermöglicht.
  • f) In allen angeführten Optimierungssituationen a) bis e) wird durch Verschiebung der Gelenkpunkte die räumliche Konfiguration der Parallelkinematik (PKM1) (= innere Maschine) verändert. Die dadurch verursachte Positionsveränderung des Aktors (Werkzeug/Werkzeugspitze) wird durch Redundanz der Gesamtzahl der Antriebe in der Parallelkinematik (PKM1) und der/den Stützkinematiken kompensiert.
  • g) Die Berechnung der aktuellen Gelenkpunktpositionen für eine gegebene Aktorposition bei Kenntnis aller Geometrieparameter der Parallelkinematiken, einschließlich der Arbeitsbereiche der Antriebe und Gelenke, ist Inhalt der ersten erweiterten Koordinatentransformation.
With the present motion control method and apparatus, the working space can be increased as set forth below:
  • a) Variable hinge point positions are provided instead of fixed hinge point positions, these variable hinge point positions giving the possibility of exceeding deflection ranges (minimum and maximum deflection angles) of the joints by displacing the joint position in the required direction. In this case, the variable pivot point positions (geometry of the outer machine = geometry of the support kinematics) are brought into such a position that the limits of the deflection ranges can be maintained.
  • b) Analogous to a) when moving to a desired pose of the actuator (ie a spatial configuration of the parallel kinematics to be set) collisions between individual modules of the inner machine (= parallel kinematics), ie z. As struts, platform, tool carrier, bypassed by such a controlled displacement of the pivot points.
  • c) Limits of the range of motion of individual drives of the inner machine (= parallel kinematics), ie minimum and maximum strut length, which prevent the achievement of a desired position of the actuator (the tool tip) in the working space with a constant actuator (tool axis) are maintained by shifting the hinge points. The pivot points (geometry of the support kinematics (PKM2, PKM3) = geometry of the outer machine) are brought into such a position that, despite insufficient possibilities of movement of the drives (geometry of the inner machine = geometry of the parallel kinematics) the position in the working space is reached.
  • d) A procedure designed analogously to c) can be achieved in an angular orientation of the actuator (tool tip) in the working space at a constant position.
  • e) This also applies to a simultaneous achievement of a desired orientation of the actuator and a position of the actuator in the workspace. This enables larger angular ranges at all positions of the actuator (the tool tip), at all positions of the tool axis than at fixed joint points of classical parallel kinematics.
  • f) In all mentioned optimization situations a) to e) the spatial configuration of the parallel kinematics (PKM1) (= inner machine) is changed by shifting the articulation points. The resulting change in position of the actuator (tool / tool tip) is compensated by redundancy of the total number of drives in the parallel kinematics (PKM1) and the support kinematics.
  • g) The calculation of the current articulation point positions for a given actuator position with knowledge of all geometry parameters of the parallel kinematics, including the work areas of the drives and joints, is content of the first extended coordinate transformation.

Mit dem vorliegenden Bewegungssteuerverfahren und der vorliegenden Bewegungsvorrichtung kann eine Erhöhung der Steifigkeit und Präzision erreicht werden, wie nachfolgend dargelegt:

  • a) Variable Gelenkpunktpositionen werden an Stelle fester Gelenkpunktpositionen verwendet und ergeben die Möglichkeit zur optimierten Kräfteverteilung innerhalb der Stütz- und Parallelkinematik (PKM1) (entgegen den Prozesskräften). Dabei werden für jede gegebene Aktorpose die Gelenkpunkte (Geometrie der Stützkinematik(en)) in eine solche Position gebracht, daß die Antriebskräfte in den Streben in die erwünschte Kraftgröße und -richtung am Aktor im Arbeitsraum transformiert werden.
  • b) Der resultierenden Kraftwirkung am Aktor entspricht eine Steifigkeit seiner aktuellen Pose im Arbeitsraum in gleicher Richtung. Durch die Steuerung der Gelenkpunkte wird erreicht, daß die durch Prozesskräfte am Aktor verursachte Nachgiebigkeit (Verfälschung der Position des Aktors (der Werkzeugspitze) und der Orientierung der Aktorachse (der Werkzeugachse)) optimal auf alle erfassten Nachgiebigkeitsquellen (Baugruppen) innerhalb der Geometrie sowohl der Parallelkinematik (PKM1) als auch der Stützkinematik(en) verteilt wird.
  • c) Analog dazu werden die während einer Bewegung auftretenden Trägheitskräfte behandelt. Auch hier erfolgt die Ansteuerung der Gelenkpunkte derart, daß durch eine optimale Verteilung der Kräfte auf die Nachgiebigkeitsquellen eine minimale Nachgiebigkeit (d. h. eine maximale Steifigkeit) erreicht wird.
  • d) Die Berechnung der aktuellen optimalen Gelenkpunktpositionen für eine gegebene Aktorposition bei Kenntnis aller Kräfte innerhalb der Parallelkinematik (PKM1) und der Steifigkeit der einzelnen Baugruppen der Antriebe und Gelenke stellt eine zweite Erweiterung der Koordinatentransformation dar.
With the present motion control method and apparatus, an increase in rigidity and precision can be achieved, as set forth below:
  • a) Variable articulation point positions are used instead of fixed articulation point positions and provide the possibility for optimized distribution of forces within the support and parallel kinematics (PKM1) (contrary to the process forces). In this case, for any given Aktorpose the hinge points (geometry of the support kinematics (s)) placed in such a position that the driving forces are transformed in the struts in the desired force magnitude and direction on the actuator in the working space.
  • b) The resulting force action on the actuator corresponds to a stiffness of its current pose in the working space in the same direction. By controlling the hinge points is achieved that caused by process forces on the actuator resiliency (distortion of the position of the actuator (the tool tip) and the orientation of the actuator axis (the tool axis)) optimally to all detected compliance sources (modules) within the geometry of both the parallel kinematics (PKM1) and the support kinematic (s) is distributed.
  • c) Similarly, the inertial forces occurring during a movement are treated. Again, the control of the hinge points is such that a minimal compliance (ie maximum stiffness) is achieved by an optimal distribution of the forces on the yielding sources.
  • d) The calculation of the current optimal pivot point positions for a given actuator position with knowledge of all forces within the parallel kinematics (PKM1) and the rigidity of the individual assemblies of the drives and joints is a second extension of the coordinate transformation.

Mit dem vorliegenden Bewegungssteuerverfahren und der vorliegenden Bewegungsvorrichtung ist eine Verbesserung der Dynamik zur Erhöhung der Produktivität möglich, wie nachfolgend dargelegt:

  • a) Variable Gelenkpunktpositionen geben die Möglichkeit zur optimierten Ausnutzung der dynamischen Eigenschaften der Maschinenantriebe (Bahngeschwindigkeit, Beschleunigung, Ruck). Dabei werden für jeden Zeitpunkt beim Durchlaufen einer Trajektorie im Arbeitsraum (der durch Sollwerte von Position und Richtung des Aktors, von Geschwindigkeit, Beschleunigung und Ruck abhängt), die Bewegungen der Gelenkpunkte (Geometrie der Stützkinematik(en)) und der Antriebe der Streben der Parallelkinematik (PKM1) so aufeinander abgestimmt, daß die zulässigen Grenzen der Antriebsparameter nicht überschritten werden.
  • b) Die Aufteilung der Bewegung zwischen der Stützkinematik(en) über die Variation deren Geometrie und n-Pod Parallelkinematiken (über deren Antriebe) ermöglicht eine Bewegungsüberlagerung, deren Dynamik effizienter ist als die Einzelbewegungen.
  • c) Die durch die Bewegungsaufteilung optimale Ausschöpfung der antriebsseitigen dynamischen Parameter gestattet, dass für jeden der genannten dynamischen Parameter die antriebsseitigen Werte in ihrer Gesamtheit optimiert werden und die Antriebe so niedrig wie möglich zu dimensionieren, wodurch die Kosten der Maschine reduziert werden. Zusätzlich kann die Bahngeschwindigkeit im Arbeitsraum durch niedrigere Schleppfehler erhöht werden.
  • d) Die Berechnung der aktuellen optimalen Gelenkpunktpositionen als Teil der Bewegungsaufteilung ist eine dritte Erweiterung der Koordinatentransformation.
With the present motion control method and apparatus, it is possible to improve the dynamics for increasing the productivity, as set forth below:
  • a) Variable articulation point positions provide the opportunity for optimized utilization of the dynamic properties of the machine drives (path velocity, acceleration, jerk). In this case, for each time point when trajectory traversing in the working space (which depends on setpoint position and direction of the actuator, speed, acceleration and jerk), the movements of the hinge points (geometry of the support kinematics (s)) and the drives of the pursuit of parallel kinematics (PKM1) coordinated so that the permissible limits of the drive parameters are not exceeded.
  • b) The distribution of the movement between the supporting kinematic (s) via the variation of their geometry and n-pod parallel kinematics (via their drives) enables a motion superposition, the dynamics of which are more efficient than the individual motions.
  • c) The optimal utilization of the drive-side dynamic parameters through the movement distribution allows the drive-side values to be optimized in their entirety for each of the mentioned dynamic parameters and to dimension the drives as low as possible, whereby the costs of the machine are reduced. In addition, the path speed in the working area can be increased by lower following errors.
  • d) The calculation of the current optimal hinge point positions as part of the motion distribution is a third extension of the coordinate transformation.

Nachfolgend wird eine Möglichkeit der Auswahl einer aktuellen Steuerungsstrategie erläutert.following becomes a possibility the selection of a current control strategy explained.

Die oben angeführten Lösungswege zur Verbesserung dreier Eigenschaften der Parallelkinematik (PKM1) (Vergrößerung des Arbeitsraums/Erhöhung der Steifigkeit/Verbesserung der Dynamik (Bahngeschwindigkeit)) beinhalten unterschiedliche Kriterien für die optimale Ausnutzung der Redundanz der vorliegenden Vorrichtung. Ein gleichzeitiges Erreichen aller drei Optima ist nicht in jedem Fall möglich. Deshalb ist vorzuziehen, alle drei Optimierungsziele zu einem mehrkriteriellen Optimierungsansatz zu vereinen.The above solutions for improving three properties of parallel kinematics (PKM1) (Enlargement of the Workspace / increase the stiffness / improvement of the dynamics (web speed)) contain different criteria for the optimal utilization of the Redundancy of the present device. A simultaneous achievement all three optima is not possible in every case. Therefore, it is preferable all three optimization goals for a multi-criteria optimization approach combine.

Dem Nutzer wird dabei die Möglichkeit gegeben, je nach Bearbeitungsvorgang, eine Vorzugsvariante der Steuerung auszuwählen. Nach dem Prinzip der mehrkriteriellen Optimalität werden dann die anderen beiden Kriterien innerhalb der verbleibenden Reserven ausgeschöpft. Wenn z. B. ein möglichst großer Arbeitsraum in X-, Y- und Z-Richtung im Vordergrund steht, ein großer Winkelbereich der Werkzeugachse jedoch keine besondere Rolle spielt, und die dynamischen Anforderungen gering sind, so kann in einem derartigen Arbeitsraum die Steifigkeit zusätzlich maximiert werden. Für andere technologische Anwendungen kann es sinnvoll sein, einen Kompromiß zwischen den drei Kriterien vorzugeben. Dies kann durch Festlegen von Gewichtungen der Kriterien ermöglicht werden.the Users will have the opportunity given, depending on the machining process, a preferred variant of the controller select. According to the principle of multi-criteria optimality then the other two Criteria within the remaining reserves exhausted. If z. B. the largest possible working space in the X, Y and Z directions in the foreground is a big one Angular range of the tool axis but plays no special role, and the dynamic requirements are low, so can in one such work space, the rigidity are additionally maximized. For others technological applications, it may be useful to make a compromise between to specify the three criteria. This can be done by setting weights the criteria become.

Die vorstehende Beschreibung offenbart u. a. ein Verfahren zur strukturvariablen Bewegung eines Trägers, das dadurch gekennzeichnet ist, daß mindestens ein interpolatorisch synchron angetriebenes Gelenk mindestens ein Element einer Parallelkinematik (PKM1) (längenveränderliche Strebe) seriell trägt. Dabei kann dieses Gelenk gestellseitig und/oder an der Arbeitsplattform beweglich angetrieben sein.The The above description discloses u. a. a method for structural variables Movement of a wearer, which is characterized in that at least one interpolatory synchronously driven joint at least one element of a parallel kinematics (PKM1) (variable length Strut) carries serially. In this case, this joint frame side and / or on the work platform be driven mobile.

Die vorstehende Beschreibung offenbart zudem ein Verfahren zur strukturvariablen Bewegung eines Trägers mit einem Tool-Center-Point im orthogonalen Bezugskoordiantensystem, das gekennzeichnet ist dadurch, daß eine Parallelkinematik (PKM1) mit dem Tool-Center-Point mit einer Stützkinematik (PKM2, PKM3) kombiniert ist.The The above description also discloses a method of structural variable Movement of a vehicle with a tool center point in the orthogonal reference coordinate system, characterized in that a parallel kinematics (PKM1) combined with the tool center point with a support kinematics (PKM2, PKM3) is.

Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen des Verfahrens kann die Anzahl der Freiheitsgrade des Tool-Center-Points kleiner/gleich der Anzahl an Freiheitsgraden der Parallelkinematik (PKM1) und der Anzahl an Freiheitsgraden der Stützkinematik (PKM2, PKM3) sein.at the above-described embodiments of the method The number of degrees of freedom of the Tool Center Point may be less than or equal to the number of degrees of freedom Number of degrees of freedom of parallel kinematics (PKM1) and the number at degrees of freedom of support kinematics (PKM2, PKM3).

Des Weiteren kann die Parallelkinematik (PKM1) ein n-Pod (n ≥ 1) mit längenveränderlichen Streben sein. Die Parallelkinematik (PKM1) kann ebenfalls ein m-Glide (m ≥ 1) mit längenunveränderlichen Streben sein.Of Furthermore, parallel kinematic (PKM1) can be an n-pod (n ≥ 1) with variable-length struts be. The parallel kinematics (PKM1) can also be an m-glide (m ≥ 1) with length-invariant Be striving.

Die Stützkinematik (PKM2, PKM3) kann ein n-Pod (n ≥ 1) mit längenveränderlichen Streben sein. Gleichermaßen kann die Stützkinematik (PKM2, PKM3) ein m-Glide (m ≥ 1) mit längenunveränderlichen Streben sein. Daneben kann die Stützkinematik (PKM2, PKM3) auch eine serielle Kinematik sein (als ein Antrieb, welcher einen anderen Antrieb trägt).The support kinematics (PKM2, PKM3) may be an n-pod (n ≥ 1) with variable-length struts. Similarly, the support kinematics (PKM2, PKM3) can be an m-glide (m ≥ 1) with length invariant struts. In addition, the support kinematics (PKM2, PKM3) also be a serial kinematics (as a drive, which carries another drive).

Die Kombination der Parallelkinematik (PKM1) mit der Stützkinematik (PKM2, PKM3) kann seriell, parallel oder sowohl seriell als auch parallel erfolgen.The Combination of parallel kinematics (PKM1) with the support kinematics (PKM2, PKM3) can be serial, parallel or both serial as well done in parallel.

Die Stützkinematikantriebe können eine Lmin/Lmax-Endlagen- oder eine kontinuierliche Bewegung ermöglichen.The support kinematics drives may allow for L min / L max end position or continuous movement.

Die vorliegende Beschreibung offenbart zudem ein Verfahren zur strukturvariablen Steuerung der Bewegung eines Trägers, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die strukturvariable Bewegungssteuerung die Stützkinematik (PKM2, PKM3) für die Gelenke der Parallelkinematik (PKM1) in einem oder in mehreren Freiheitsgraden verändern kann.The The present description also discloses a method of structural variable Controlling the movement of a wearer, characterized in that the structure variable motion control the support kinematics (PKM2, PKM3) for the joints of parallel kinematics (PKM1) in one or more Changing degrees of freedom can.

Das Verfahren zur strukturvariablen Steuerung der Bewegung kann dadurch gekennzeichnet sein, daß die strukturvariable Bewegungssteuerung die Parallelkinematik (PKM1) bei unveränderlicher Stützkinematik (PKM2, PKM3) in einem oder in mehreren Freiheitsraden verändern kann.The Method for structurally variable control of the movement can thereby be characterized in that the Structurally variable motion control the parallel kinematics (PKM1) with steady support kinematics (PKM2, PKM3) can change in one or more degrees of freedom.

Das Verfahren zur strukturvariablen Steuerung der Bewegung kann auch dadurch gekennzeichnet sein, daß die Strukturoptimierung zu einem größtmöglichen Arbeitsraum erfolgt und/oder daß die Strukturoptimierung zu einer größtmöglichen Steifigkeit zur Erhöhung der Präzision der Position bei wirkenden Prozesskräften am Tool-Center-Points erfolgt und/oder daß die Strukturoptimierung durch Verbesserung der Dynamik zu einer größtmöglichen Produktivität der Bewegung des Tool-Center-Points erfolgt und/oder daß eine mehr kriterielle Strukturoptimierungssteuerung verwendet wird.The Method of structurally variable control of the movement can also be characterized in that the Structure optimization to the largest possible Work space is done and / or that the structure optimization to the largest possible Stiffness to increase the precision the position occurs at acting process forces at the tool center points and / or that the Structure optimization by improving the dynamics to the greatest possible productivity the movement of the tool center points takes place and / or that one more Critical structure optimization control is used.

Die vorliegende Beschreibung offenbart zudem eine Vorrichtung zur strukturvariablen Bewegung eines Trägers mit Tool-Center-Point in einem orthogonalen Bezugskoordinatensystem, das dadurch gekennzeichnet ist, daß mindestens ein interpolatorisch synchron angetriebenes Gelenk mindestens ein Element einer Parallelkinematik (PKM1) (längenveränderliche Strebe) seriell trägt. Die vorstehende Beschreibung offenbart zudem eine Vorrichtung zur strukturvariablen Bewegung eines Trägers mit TCP im orthogonalen Bezugskoordinantensystem, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Koordinatentransformation der Parallelkinematik (PKM1) im TCP dadurch vereinfacht wird, daß die Stützkinematik (PKM2, PKM3) orthogonal translatorisch oder rotatorisch erfolgt.The The present description also discloses an apparatus for structural variable Movement of a vehicle with tool center point in an orthogonal reference coordinate system, which is characterized in that at least one interpolatory synchronously driven joint at least one element of a parallel kinematics (PKM1) (variable length Strut) carries serially. The above description also discloses an apparatus for Structural variables Movement of a carrier with TCP in orthogonal Reference coordinate system, which is characterized in that the coordinate transformation parallel kinematics (PKM1) in TCP is simplified by the support kinematics (PKM2, PKM3) is orthogonal translational or rotational.

Dabei kann die Parallelkinematik (PKM1) ein n-Pod mit längenveränderlichen Streben sein. Die Stützkinematik (PKM2, PKM3) kann desweiteren ein m-Glide mit längenunveränderlichen Streben sein. Die Stützkinematik (PKM2, PKM3) kann ebenfalls eine serielle Kinematik sein.there The parallel kinematics (PKM1) can be an n-pod with variable length Be striving. The support kinematics (PKM2, PKM3) can furthermore be an m-glide with length-invariant struts. The supporting kinematics (PKM2, PKM3) can also be a serial kinematics.

Die vorliegende Vorrichtung kann eine strukturvariable Bewegungssteuerung aufweisen, bei der eine Strukturoptimierung wahlweise nach Arbeitsraum, Präzision, Produktivität erfolgt. Die auf einer Lage- und/oder Kraftregelung basierende Strukturerweiterung ist lösbar durch eine Steuerungserweiterung mit mehrkritieriellem Optimierungsverfahren nach Arbeitsraum, Präzision und Produktivität.The The present device can provide a structure-variable motion control in which a structure optimization either by work space, Precision, productivity he follows. The structure extension based on a position and / or force control is solvable by a control extension with multi-criteria optimization method Working space, precision and productivity.

Die vorliegende Vorrichtung kann auch dadurch gekennzeichnet sein, daß eine strukturvariable Bewegungssteuerung vorhanden ist, bei der eine Strukturoptimierung mehrkriteriell nach Arbeitsraum, Präzision, Produktivität erfolgt.The The present device may also be characterized in that a structure-variable motion control is present, in which a structural optimization more critically after Working space, precision, productivity he follows.

Claims (16)

Vorrichtung zur Bewegung einer Arbeitsplattform einer Bearbeitungsmaschine relativ zum Gestell der Bearbeitungsmaschine, mit einer Parallelkinematik (PKM1) und einer gestellseitigen und/oder arbeitsplattformseitigen Stützkinematik (PKM2, PKM3), wobei die Arbeitsplattform an der Parallelkinematik (PKM1) abgestützt ist und wobei zumindest ein Element der Parallelkinematik (PKM1) an einem Gelenk der Stützkinematik (PKM2, PKM3) am Gestell und/oder an der Arbeitsplattform gelagert ist, und mit diesem Gelenk eine Antriebseinrichtung zur Bewegung desselben verbunden ist oder das Gelenk Teil einer Antriebseinrichtung ist zur Veränderung einer Konfiguration der Parallelkinematik (PKM1).Device for moving a work platform a processing machine relative to the frame of the processing machine, with a parallel kinematics (PKM1) and a frame side and / or Work platform side support kinematics (PKM2, PKM3), whereby the working platform at the parallel kinematic (PKM1) supported is and wherein at least one element of parallel kinematic (PKM1) at a joint of support kinematics (PKM2, PKM3) stored on the frame and / or on the work platform is, and with this joint a drive means for movement the same is connected or the hinge part of a drive device is to change a configuration of parallel kinematics (PKM1). Vorrichtung nach Patentanspruch 1, wobei die Arbeitsplattform ein Bearbeitungswerkzeug trägt, und wobei der Freiheitsgrad des Bearbeitungswerkzeuges kleiner ist als die Summe der Freiheitsgrade von Parallelkinematik (PKM1) und Stützkinematik (PKM2, PKM3).Device according to claim 1, wherein the working platform wearing a machining tool, and wherein the degree of freedom of the machining tool is less than the sum of the degrees of freedom of parallel kinematics (PKM1) and supporting kinematics (PKM2, PKM3). Vorrichtung nach Patentanspruch 1 oder 2, wobei die Parallelkinematik (PKM1) n längenveränderliche Streben oder n längenunveränderliche Streben, mit n ≥ 1, aufweist, deren 2n Gelenke am Gestell und/oder an der Arbeitsplattform über die angetriebenen Gelenke der Stützkinematik (PKM2, PKM3) verlagerbar gelagert sind zur Veränderung der Konfiguration der Parallelkinematik.Device according to claim 1 or 2, wherein the Parallel kinematics (PKM1) n variable-length Striving or n unchanging Struts, with n ≥ 1, whose 2n joints on the frame and / or on the work platform on the Support kinematics driven joints (PKM2, PKM3) are mounted to change the configuration of the Parallel kinematics. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, wobei die Stützkinematik (PKM2, PKM3) eine serielle Kinematik ist, oder wobei die parallele Stützkinematik (PKM2, PKM3) m längenunveränderliche Streben, mit m ≥ 1, aufweist, oder wobei die parallele Stützkinematik (PKM2, PKM3) m längenveränderliche Streben, mit m ≥ 1, aufweist.Device according to one of the claims 1 to 3, with the support kinematics (PKM2, PKM3) is a serial kinematics, or where the parallel supporting kinematics (PKM2, PKM3) m length-independent struts, with m ≥ 1, or where the parallel support kinematics (PKM2, PKM3) m variable-length Struts, with m ≥ 1, having. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, mit einer Steuereinrichtung, mit der die angetriebenen Gelenke der gestellseitigen und/oder arbeitsplattformseitigen Stützeinrichtung (PKM2, PKM3) und der Parallelkinematik (PKM1) interpolatorisch synchron antreibbar sind.Device according to one of the claims 1 to 4, with a control device, with the driven joints the frame side and / or work platform side support means (PKM2, PKM3) and parallel kinematic (PKM1) interpolation synchronous are drivable. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 5, wobei die Antriebseinrichtungen der Gelenke angepaßt sind, eine Lmin/Lmax-Endlagensteuerung oder eine kontinuierliche Bewegung zu ermöglichen.Device according to one of claims 1 to 5, wherein the drive means of the joints are adapted to allow an L min / L max end position control or a continuous movement. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 6, wobei die Parallelkinematik (PKM1) durch die gestellseitige und/oder arbeitsplattformseitige Stützkinematik (PKM2, PKM3) seriell, parallel oder sowohl seriell als auch parallel bewegbar gelagert ist.Device according to one of the claims 1 to 6, wherein the parallel kinematics (PKM1) by the frame side and / or Work platform side support kinematics (PKM2, PKM3) serial, parallel or both serial and parallel is movably mounted. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 7, wobei die angetriebenen Gelenke beliebig am Gestell der Bearbeitungsmaschine bewegbar sind.Device according to one of the claims 1 to 7, wherein the driven joints arbitrarily on the frame of the processing machine are movable. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 8, wobei die angetriebenen Gelenke an der Arbeitsplattform auf einer Zylinderoberfläche oder an der Arbeitsplattform auf einer Kugeloberfläche bewegbar sind.Device according to one of the claims 1 to 8, wherein the driven joints on the working platform on a cylinder surface or movable on the work platform on a spherical surface are. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 9, mit einer Bewegungsteuereinrichtung, die angepaßt ist, die Stützkinematik (PKM2, PKM3) für die Gelenke der Parallelkinematik (PKM1) in einem oder in mehreren Freiheitsgraden zu verändern.Device according to one of the claims 1 to 9, with a movement control device which is adapted the support kinematics (PKM2, PKM3) for the joints of parallel kinematics (PKM1) in one or more To change degrees of freedom. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 10, mit einer Bewegungsteuereinrichtung, die angepaßt ist, die Parallelkinematik (PKM1) bei unveränderter Stützkinematik (PKM2, PKM3) in einem oder mehreren Freiheitsgraden zu verändern.Device according to one of the claims 1 to 10, with a movement control device that is adapted Parallel kinematics (PKM1) with unchanged support kinematics (PKM2, PKM3) in to change one or more degrees of freedom. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 11, mit einer Bewegungssteuereinrichtung, die angepaßt ist, eine Konfiguration der Parallelkinematik (PKM1) hin zu einem größtmöglichen Arbeitsraum, einer größtmöglichen Steifigkeit und/oder einer Verbesserung der Dynamik vorzunehmen.Device according to one of the claims 1 to 11, with a motion control device adapted a configuration of the parallel kinematics (PKM1) to the largest possible Working space, the largest possible Rigidity and / or improving dynamics. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 14, mit einer Bewegungssteuereinrichtung, die angepaßt ist, eine mehrkriterielle Optimierung der Struktur der Parallelkinematik (PKM1) mittels der Stützkinematik (PKM2, PKM3) zu verwenden.Device according to one of the claims 1 to 14, with a motion control device adapted a multi-criteria optimization of the structure of parallel kinematics (PKM1) by means of support kinematics (PKM2, PKM3). Verfahren zur Steuerung einer Bewegungsbahn einer Arbeitsplattform einer Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 13, wobei das zumindest eine angetriebene Gelenk der gestellseitigen und/oder arbeitsplattformseitigen Stützkinematik (PKM2, PKM3) interpolatorisch synchron sowohl zu den weiteren Gelenken der Stützkinematik (PKM2, PKM3) als auch zur gesamten Parallelkinematik (PKM1) angetrieben wird.Method for controlling a trajectory of a Work platform of a device according to one of the claims 1 to 13, wherein the at least one driven joint of the frame side and / or Working platform-side support kinematics (PKM2, PKM3) interpolated synchronously to both other joints the support kinematics (PKM2, PKM3) as well as to the entire parallel kinematics (PKM1) driven becomes. Verfahren nach Patentanspruch 14, wobei die Steuerung der Bewegungsbahn der Arbeitsplattform durch Interpolation der Bewegungen der Antriebseinrichtungen der Gelenke der Stützkinematik (PKM2, PKM3) und der Bewegung der Parallelkinematik, insbesondere der Längen der Streben, wahlweise, gleichzeitig oder gewichtet gleichzeitig an Hand der Strukturoptimierungsbedingungen, Vergrößerung des Arbeitsraums, Erhöhung der Steifigkeit und der Bahngenauigkeit, und Verbesserung der Dynamik und Produktivität der Bearbeitungsmaschine, erfolgt.The method of claim 14, wherein the controller the trajectory of the work platform by interpolation of the movements Drive mechanisms of joints of support kinematics (PKM2, PKM3) and the movement of the parallel kinematics, in particular the lengths of the Aspire, optional, simultaneous or weighted simultaneously Hand of structure optimization conditions, expansion of work space, increase of Rigidity and trajectory accuracy, and improving dynamics and productivity the processing machine, takes place. Verfahren nach Patentanspruch 14 oder 15, wobei die Bewegungssteuereinrichtung eine kartesische und/oder nichtkartesische Lage- und/oder Kraftregelung derart realisiert, dass die Parallelkinematik (PKM1) und Stützkinematik (PKM2, PKM3) diejenige Pose einnimmt, welche die Strukturoptimierungsbedingungen für den Tool-Center-Point am besten erfüllt.Method according to claim 14 or 15, wherein the motion control means a Cartesian and / or non-Cartesian Position and / or force control realized such that the parallel kinematics (PKM1) and support kinematics (PKM2, PKM3) occupies the pose that satisfies the structure optimization conditions for the Tool Center Point best met.
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