DE102010047048B4 - Fluidostatic positioning axis - Google Patents

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    • B23Q1/38—Movable or adjustable work or tool supports characterised by constructional features relating to the co-operation of relatively movable members; Means for preventing relative movement of such members using fluid bearings or fluid cushion supports

Abstract

Fluidostatische Positionierachse, die (a) einen Schlitten (12) und (b) ein Bett (14), das zumindest zwei, insbesondere eine Mehrzahl, an Druckfluidaustrittsöffnungen (16) aufweist, umfasst, (c) wobei die Druckfluidaustrittsöffnungen (16) (a) voneinander beabstandet angeordnet sind und (b) zum Verbinden mit einer Druckfluidquelle und zum Abgeben von Druckfluid zumindest auch in Richtung des Schlittens (12) ausgebildet sind, so dass ein Fluidkissen (25) zwischen Schlitten (12) und Bett (14) entsteht, und (d) wobei der Schlitten (12) eine zumindest einer der Druckfluidaustrittsöffnungen (16) zugewandte Anströmstruktur (S) aufweist, die so ausgebildet ist, dass durch selektives Beaufschlagen der Druckfluidaustrittsöffnungen (16) mit Druckfluid der Schlitten (12) positionierbar und fortlaufend bewegbar ist dadurch gekennzeichnet, dass (e) die Anströmstruktur (S) eine prismatische Regelfläche ist, die sich bezüglich einer Antriebsrichtung ändert und bezüglich einer senkrecht zur Antriebsrichtung (A) verlaufenden Querrichtung (Q) einen gleich bleibenden Querschnitt hat.A fluidostatic positioning shaft comprising (a) a carriage (12) and (b) a bed (14) having at least two, in particular a plurality of pressurized fluid exit ports (16), (c) said pressurized fluid exit ports (16) (a ) are arranged at a distance from one another and (b) are designed to connect to a source of pressurized fluid and to deliver pressurized fluid at least also in the direction of the carriage (12) so that a fluid cushion (25) is formed between carriage (12) and bed (14), and (d) wherein the carriage (12) has an inflow structure (S) facing at least one of the pressure fluid outlets (16), which is positionable and continuously movable by selectively pressurizing the pressure fluid outlets (16) with pressurized fluid is characterized in that (e) the leading structure (S) is a prismatic control surface which changes with respect to a driving direction and with respect to a perpendicular to the An operating direction (A) extending transverse direction (Q) has a constant cross-section.

Description

Die Erfindung betrifft eine fluidostatische Positionierachse gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. The invention relates to a fluidostatic positioning axis according to the preamble of claim 1.

Derartige Maschinen sind beispielsweise Werkzeugmaschinen oder Aktuatoren, die eine aerostatische Positionierachse besitzen. Nachteilig an bekannten Maschinen ist, dass sie schlecht miniaturisierbar sind. Das liegt oft daran, dass bei kleinen Maschinen die Integration von Antrieb und Positionierachse Probleme bereitet.Such machines are, for example, machine tools or actuators which have an aerostatic positioning axis. A disadvantage of known machines is that they are difficult to miniaturize. This is often due to the fact that the integration of drive and positioning axis causes problems for small machines.

Aus der US 4 630 942 A ist eine gattungsgemäße Positionierachse bekannt, bei der der Schlitten vier Ventile aufweist, die um jeweils 90° versetzt mittig um einen quadratischen Querschnitt angeordnet sind. Der Schlitten gleitet auf einem Bett in Form eines Stabes mit quadratischem Querschnitt. Durch das Betätigen der Ventile ist es möglich, den Schlitten senkrecht zur Antriebsrichtung genau zu justieren.From the US 4,630,942 A is a generic positioning known, in which the carriage has four valves, which are arranged centrally offset by 90 ° about a square cross-section. The carriage slides on a bed in the form of a rod with a square cross-section. By operating the valves, it is possible to accurately adjust the carriage perpendicular to the drive direction.

Aus der WO 2005/099 350 A2 ist eine Plattform bekannt, deren Spaltgröße zum Bett dadurch genau einstellbar ist, dass aus dem Spalt Luft abgesaugt und Druckluft eingeblasen werden kann. Der Schlitten ist dazu spaltseitig glatt und besitzt keine Anströmstruktur. From the WO 2005/099 350 A2 is known a platform whose gap size to the bed is precisely adjustable, that can be sucked from the gap air and compressed air can be blown. The carriage is smooth on the gap side and has no inflow structure.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Positionierachse besonders leicht positionierbar auszubilden.The invention has for its object to form the positioning axis particularly easy to position.

Die Erfindung löst das Problem durch eine Positionierachse mit den Merkmalen von Anspruch 1.The invention solves the problem by a positioning axis with the features of claim 1.

Vorteilhaft an der Erfindung ist, dass das aus den Druckfluidaustrittsöffnungen austretende Druckfluid gleichzeitig einerseits zum Lagern des Schlittens am Bett mit sehr geringem Reibkoeffizienten und andererseits ohne Haft-Rutsch-Effekt und zum Antreiben des Schlittens verwendet wird. Das führt dazu, dass die Positionierachse sehr klein ausgebildet werden kann.An advantage of the invention is that the emerging from the pressure fluid outlet openings pressure fluid is used on the one hand for supporting the carriage on the bed with a very low coefficient of friction and on the other hand without stick-slip effect and for driving the carriage. This results in that the positioning axis can be made very small.

Es ist ein weiterer Vorteil, dass wenig separate Elemente für die Positionierachse benötigt werden, was eine hohe Integrationsdichte ermöglicht. Aufgrund der geringen Anzahl an separaten Elementen ist die erfindungsgemäße fluidostatische Positionierachse zudem robust. Es ist ein weiterer Vorteil, dass zum Betreiben der Positionierachse nur eine Energieversorgungsvorrichtung benötigt wird, beispielsweise eine Druckluft- oder eine Hydraulikflüssigkeitsquelle.It is a further advantage that few separate elements are required for the positioning axis, which allows a high integration density. Due to the small number of separate elements, the fluidostatic positioning axis according to the invention is also robust. It is a further advantage that only one energy supply device is required for operating the positioning axis, for example a compressed air source or a hydraulic fluid source.

Die erfindungsgemäße Positionierachse ermöglicht zudem eine hohe Präzision bei der Positionierung. So ist es möglich, mit der hydrostatischen Positionierachse Mikrobauteile mit Positioniergenauigkeiten im Nanometerbereich zu positionieren. Es ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform möglich, dass die Positionierachse einen Stellweg von weniger als 1 cm, insbesondere von weniger als 1 mm, aufweist. Unter dem Stellweg wird derjenige Weg verstanden, um den der Schlitten von einer Position zu einer anderen gefahren werden kann.The positioning axis according to the invention also allows a high precision in the positioning. It is thus possible to position microcomponents with positioning accuracies in the nanometer range with the hydrostatic positioning axis. It is possible according to a preferred embodiment that the positioning axis has a travel of less than 1 cm, in particular less than 1 mm. The travel is understood as the path by which the carriage can be moved from one position to another.

Im Rahmen der vorliegenden Beschreibung wird unter der Positionierachse sowohl eine translatorische als auch eine rotatorische Positionierachse verstanden. Handelt es sich um eine translatorische Positionierachse, so ist der Schlitten in einer oder zwei Dimensionen translatorisch bewegbar. In the context of the present description, the positioning axis is understood to mean both a translational and a rotational positioning axis. If it is a translatory positioning axis, then the carriage is translationally movable in one or two dimensions.

Handelt es sich bei der Positionierachse um eine rotatorische Positionierachse, so kann der Schlitten als Stator oder als Rotator aufgefasst werden. Sofern der Schlitten als dasjenige Teil aufgefasst wird, das sich bewegt, wohingegen das Bett ruht, so ist jeweils auch stets eine Positionierachse mit gemeint, bei der der Schlitten ruht und das Bett sich bewegt. Es handelt sich jeweils um Relativbewegungen, so dass es grundsätzlich auch möglich ist, die Druckfluidaustrittsöffnungen an dem beweglichen Objekt, das im Folgenden stets als Schlitten bezeichnet wird, anzubringen. Das ist jedoch fertigungstechnisch aufwändiger und führt zu einer komplexeren Positionierachse.If the positioning axis is a rotary positioning axis, then the carriage can be regarded as a stator or as a rotator. If the carriage is considered as the part that moves, whereas the bed rests, so is always always meant a positioning axis, in which the carriage rests and the bed moves. These are in each case relative movements, so that in principle it is also possible to attach the pressure fluid outlet openings to the moving object, which is always referred to below as a carriage. However, this is technically more complex and leads to a complex positioning axis.

Darunter, dass die Positionierachse fluidostatisch ist, wird verstanden, dass es sich um eine aerostatische und/oder eine hydrostatische Positionierachse handelt.Under the fact that the positioning axis is fluidostatic, it is understood that it is an aerostatic and / or a hydrostatic positioning axis.

Unter dem Schlitten wird, wie oben bereits ausgeführt, vorzugsweise dasjenige Teil der Positionierachse verstanden, das durch Beaufschlagen der Druckfluidaustrittsöffnungen mit Druckfluid relativ zum Bett bewegt wird, so dass das Bett räumlich ruht und der Schlitten beschleunigt wird.As already mentioned above, the carriage is preferably understood to mean that part of the positioning axis which is moved relative to the bed by pressurizing the pressure fluid outlet openings so that the bed rests spatially and the carriage is accelerated.

Unter den Druckfluidaustrittsöffnungen werden insbesondere Öffnungen verstanden, die so ausgebildet sind, dass bei Betrieb der Positionierachse durch diese Druckfluid austritt. Bei den Druckfluidaustrittsöffnungen kann es sich beispielsweise um Löcher, insbesondere auch um Langlöcher oder Schlitze, handeln. Die Druckfluidaustrittsöffnungen sind jedoch so ausgebildet, dass zwischen zwei Druckfluidaustrittsöffnungen Bereiche existieren, aus denen kein Druckfluid austreten kann. Bei Betrieb der Positionierachse kommt es dadurch zu einem Druckgradienten, der von der Anströmstruktur, die auch als Anströmprofil bezeichnet werden kann, in eine Kraft umgewandelt wird, die entweder den Schlitten beschleunigt oder einer externen Kraft entgegenwirkt.The pressurized fluid outlet openings are in particular understood to be openings which are designed such that, when the positioning axis is in operation, this pressure fluid exits. The pressure fluid outlet openings may be, for example, holes, in particular slots or slots. However, the pressure fluid outlet openings are formed so that exist between two pressure fluid outlet openings areas from which no pressure fluid can escape. During operation of the positioning axis, this results in a pressure gradient, which is converted by the inflow structure, which can also be referred to as inflow profile, into a force which either accelerates the carriage or counteracts an external force.

Jeder Druckfluidaustrittsöffnung kann ihrerseits aus Anzahl an Teil-Öffnungen aufgebaut sein. Beispielsweise wird auch eine Lochreihe als Druck-fluidaustrittsöffnung betrachtet.Each pressure fluid outlet opening can in turn be constructed from a number of partial openings. For example, a row of holes is considered as a pressure fluid outlet opening.

Unter dem Merkmal, dass die Anströmstruktur eine prismatische Regelfläche ist, die sich bezüglich einer Antriebsrichtung ändert und bezüglich einer senkrecht zur Antriebsrichtung verlaufenden Querrichtung einen gleich bleibenden Querschnitt hat, ist insbesondere zu verstehen, dass die Anströmstruktur durch eine Schar an parallelen Geraden beschrieben werden kann, die bezüglich einer Schnittebene beispielsweise eine Zickzackform bilden. In anderen Worten kann die Anströmstruktur als dreidimensionale Funktion beschrieben sein, die einem Paar aus x- und y-Werten eine Höhe z zuweist, wobei ein Koordinatensystem existiert, insbesondere ein kartesisches Koordinatensystem, in dem die Höhe z nur von dem x-Wert abhängt, nicht aber vom y-Wert. Eine derartige Anströmstruktur lässt sich besonders leicht herstellen und der Schlitten besonders einfach positionieren. Denkbar ist aber auch, dass die Anströmstruktur eine Drehsymmetrie aufweist, was insbesondere dann vorteilhaft ist, wenn die Positionierachse eine rotatorische Positionierachse ist.By the feature that the onflow structure is a prismatic control surface which changes with respect to a drive direction and has a constant cross section with respect to a transverse direction perpendicular to the drive direction, it is to be understood in particular that the onflow structure can be described by a family of parallel straight lines, for example, form a zigzag shape with respect to a sectional plane. In other words, the on-stream structure may be described as a three-dimensional function assigning a height z to a pair of x and y values, where a coordinate system exists, in particular a Cartesian coordinate system in which the height z depends only on the x value, but not from the y-value. Such an approach structure can be produced particularly easily and the carriage can be positioned particularly easily. It is also conceivable, however, for the inflow structure to have a rotational symmetry, which is advantageous in particular when the positioning axis is a rotational positioning axis.

Besonders günstig ist es, wenn die Druckfluidaustrittsöffnungen eine längliche Struktur bilden, die sich in Querrichtung erstreckt. Aus den Druckfluidaustrittsöffnungen austretendes Druckfluid strömt die Anströmstruktur effektiv an, was zu einer großen Kraft führt.It is particularly favorable if the pressure fluid outlet openings form an elongated structure which extends in the transverse direction. Pressurized fluid exiting from the pressure fluid exit ports effectively flows the onflow structure, resulting in a large force.

Vorzugsweise besitzt das Bett eine erste Gruppe an Druckfluidaustrittsöffnungen, die kollektiv mit Druckfluid beaufschlagbar und zumindest teilweise in Antriebsrichtung voneinander beabstandet sind, und eine zweite Öffnungsgruppe an Druckfluidaustrittsöffnungen, die kollektiv mit Druckfluid beaufschlagbar und zumindest teilweise in Antriebsrichtung voneinander beabstandet sind, wobei die Öffnungsgruppen so relativ zueinander angeordnet sind, dass der Schlitten durch sukzessives Beaufschlagen der Öffnungsgruppen mit Druckfluid fortlaufend bewegbar ist. Besonders günstig ist es, wenn das Bett eine dritte Öffnungsgruppe an Fluidaustrittsöffnungen besitzt, die kollektiv mit Druckfluid beaufschlagbar und zumindest teilweise in Antriebsrichtung voneinander beabstandet sind. In den Öffnungsgruppen sind all diejenigen Druckfluidaustrittsöffnungen zusammengefasst, die unabhängig von allen anderen Druckfluidaustrittsöffnungen mit Druckfluid beaufschlagbar sind. Es ist also möglich, allein die Druckfluidaustrittsöffnungen der ersten Öffnungsgruppe mit Druckfluid zu beaufschlagen.Preferably, the bed has a first group of pressure fluid outlets collectively pressurized and at least partially spaced apart in the drive direction, and a second opening group of pressure fluid outlets collectively pressurized and at least partially spaced apart in the drive direction, the opening groups being relatively relative are arranged to each other, that the carriage is continuously movable by successive loading of the opening groups with pressurized fluid. It is particularly favorable if the bed has a third opening group at fluid outlet openings, which are collectively pressurized with pressurized fluid and at least partially spaced apart in the drive direction. In the opening groups all those pressure fluid outlet openings are summarized, which can be acted upon by pressurized fluid independently of all other pressure fluid outlet openings. It is thus possible to pressurize the pressure fluid outlet openings of the first opening group with pressurized fluid alone.

Vorzugsweise ist die Anströmstruktur periodisch. Das heißt, dass sie sich nach einer charakteristischen Länge wiederholt. Die charakteristische Länge kann auch als Zahnteilung bezeichnet werden. Günstig ist es nun, wenn die Druckfluidaustrittsöffnungen einer Öffnungsgruppe genau diesen kritischen Abstand voneinander haben. In diesem fall addieren sich die Kraftwirkungen, die das aus den Druckfluidaustrittsöffnungen der jeweiligen Gruppe ausströmende Druckfluid auf die Anströmstruktur haben.Preferably, the onflow structure is periodic. That is, it repeats after a characteristic length. The characteristic length can also be referred to as tooth pitch. It is favorable if the pressure fluid outlet openings of an opening group have exactly this critical distance from each other. In this case, the force effects that the pressure fluid flowing out of the pressure fluid outlet openings of the respective group have on the flow structure add up.

Besonders günstig ist es, wenn die Druckfluidaustrittsöffnungen einer jeden Öffnungsgruppe in einem Öffnungsmuster mit der gleichen Zahnteilung wie die Anströmstruktur angeordnet sind und innerhalb einer Zahnteilung der Anströmstruktur Druckfluidaustrittsöffnungen aller Öffnungsgruppen vorhanden sind. Der Schlitten lässt sich dann mit besonders hoher Präzision positionieren und großer Beschleunigung fortlaufend bewegen.It is particularly favorable if the pressure fluid outlet openings of each opening group are arranged in an opening pattern with the same tooth pitch as the onflow structure and pressure fluid outlet openings of all opening groups are present within a pitch of the inflow structure. The slide can then be positioned with particularly high precision and continuously move with great acceleration.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform besitzt die Positionierachse eine Positionserfassungsvorrichtung zum Erfassen einer Schlittenposition des Schlittens relativ zum Bett, zumindest eine Schaltvorrichtung zum steuerbaren selektiven Beaufschlagen von Druckfluidaustrittsöffnungen mit Druckfluid und eine Steuereinheit, die mit der Schaltvorrichtung verbunden und eingerichtet ist zum Ansteuern der Schaltvorrichtung, so dass die Schlittenposition auf eine Soll-Schlittenposition regelbar ist.According to a preferred embodiment, the positioning axis has a position detecting device for detecting a carriage position of the carriage relative to the bed, at least one switching device for controllably selectively pressurizing pressurized fluid outlets with pressurized fluid, and a control unit connected to the switching device and configured to drive the switching device such that Slide position is adjustable to a desired carriage position.

Insbesondere existiert für jede Öffnungsgruppe an Druckfluidaustrittsöffnungen eine Schaltvorrichtung, so dass jede Öffnungsgruppe selektiv mit Druckfluid beaufschlagbar ist. Bei der Schaltvorrichtung kann es sich beispielsweise um ein Ventil handeln, das selektiv eine Verbindung zwischen einem Druckfluidspeicher und den Druckfluidaustrittsöffnungen der jeweiligen Öffnungsgruppe herstellt.In particular, there is a switching device for each opening group of pressure fluid outlet openings, so that each opening group can be acted upon selectively with pressurized fluid. The switching device may, for example, be a valve which selectively establishes a connection between a pressure fluid reservoir and the pressure fluid outlet openings of the respective opening group.

Günstig ist es, wenn sich das Anströmprofil entlang einer Schlittenebene erstreckt und eine erste Flanke und eine zweite Flanke aufweist, die gegenläufig zur Schlittenebene geneigt sind. Die Flanken sind dann so zu den Druckfluidaustrittsöffnungen angeordnet, dass sie durch Anströmen mit Druckfluid eine Vorschubkraft für den Schlitten erzeugen. Beispielsweise sind die erste Flanke und/oder die zweite Flanke um einen Winkel zwischen 20°und 70°, insbesondere zwischen 30 und 60°, zu Schlittenebene geneigt. Besonders günstig ist ein Winkel von 45°, es ergibt sich so eine symmetrische Anströmstruktur.It is advantageous if the inflow profile extends along a carriage plane and has a first flank and a second flank, which are inclined in opposite directions to the carriage plane. The flanks are then arranged to the pressure fluid outlet openings that they generate a feed force for the slide by flowing with pressurized fluid. For example, the first flank and / or the second flank are inclined at an angle between 20 ° and 70 °, in particular between 30 and 60 °, to the carriage plane. An angle of 45 ° is particularly favorable, resulting in a symmetrical inflow structure.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist der Schlitten einen ersten Antriebsbereich mit einer ersten Anströmstruktur, die sich bezüglich einer ersten Antriebsrichtung ändert, und einen vom ersten Antriebsbereich getrennten zweiten Antriebsbereich, der eine zweite Anströmstruktur hat, die sich nur bezüglich einer zur ersten Antriebsrichtung winklig, insbesondere senkrecht, verlaufenden zweiten Antriebsrichtung ändert, auf, wobei das Bett dem ersten Antriebsbereich einen ersten Bettbereich zukehrt, dessen Erstbereichs-Öffnungsgruppen so angeordnet sind, dass der Schlitten durch sukzessives Beaufschlagen der Erstbereichs-Öffnungsgruppen mit Druckfluid in die erste Antriebsrichtung bewegbar ist, und wobei das Bett dem zweiten Antriebsbereich einen zweiten Bettbereich zukehrt, der zumindest zwei Zweitbereichs-Öffnungsgruppen an Druckfluidaustrittsöffnungen aufweist, die unabhängig von den Erstbereichs-Öffnungsgruppen mit Druckfluid beaufschlagbar sind und so angeordnet sind, dass der Schlitten durch sukzessives Beaufschlagen der Zweitbereichs-Öffnungsgruppen mit Druckfluid in die zweite Antriebsrichtung bewegbar ist. Auf diese Weise kann der Schlitten in zwei Freiheitsgraden, beispielsweise einer x-y-Ebene, positioniert werden. Es ist aber auch möglich, dass der Schlitten in seinen Antriebsbereichen gekrümmt ist, beispielsweise sphärisch. In diesem Fall ist es möglich, den Schlitten auf einer Kugeloberfläche zu positionieren.According to a preferred embodiment, the carriage has a first drive region with a first onflow structure that changes with respect to a first drive direction, and a second drive region that is separate from the first drive region and has a second onflow structure that is angled, in particular perpendicular, only with respect to a first drive direction the second drive direction is changed, the bed providing the first drive region with a first bed region whose first region opening groups are arranged such that the carriage is movable by successively pressurizing the first region opening groups with pressurized fluid in the first drive direction, and wherein the bed the second drive region zukehrt a second bed region, which has at least two second-region opening groups of pressure fluid outlet openings, which are acted upon independently of the Erstbereichs opening groups with pressurized fluid and arranged so s ind that the carriage is movable by successively pressurizing the second-area opening groups with pressurized fluid in the second driving direction. In this way, the carriage can be positioned in two degrees of freedom, for example an x-y plane. But it is also possible that the carriage is curved in its drive areas, for example, spherical. In this case, it is possible to position the carriage on a spherical surface.

Bevorzugt umfasst der Schlitten eine erste Schlittenseite und eine der ersten Schlittenseite gegenüberliegende zweite Schlittenseite, wobei der erste Antriebsbereich auf der ersten Schlittenseite und der zweite Antriebsbereich auf der zweiten Schlittenseite angeordnet ist.Preferably, the carriage comprises a first carriage side and a second carriage side opposite the first carriage side, the first drive region being arranged on the first carriage side and the second drive region being arranged on the second carriage side.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform besitzt die Positionierachse (a) einen Grundkörper, in dem ein erster Verteilerkanal, ein zweiter Verteilerkanal und zumindest ein dritter Verteilerkanal ausgebildet sind, die mittels dreier voneinander getrennter Fluidanschlüsse selektiv mit Druckfluid versorgbar sind, (b) eine erste Verteilermaske, die einen ersten Satz an Öffnungen, die nur mit dem ersten Verteilerkanal in Verbindung steht, einem zweiten Satz an Öffnungen, die nur mit dem zweiten Verteilerkanal in Verbindung steht und einen dritten Satz an Öffnungen, die nur mit dem dritten Verteilerkanal in Verbindung steht, besitzt und/oder (c) eine zweite Verteilermaske, die erste längliche Durchlässe aufweist, die in Querrichtung der Anströmstruktur verlaufen und so angeordnet sind, dass nur Druckfluid aus dem ersten Satz an Öffnungen einströmen kann, zweite längliche Durchlässe aufweist, die in Querrichtung der Anströmstruktur verlaufen und so angeordnet sind, dass nur Druckfluid aus dem zweiten Satz an Öffnungen einströmen kann, und dritte längliche Durchlässe aufweist, die in Querrichtung der Anströmstruktur verlaufen und so angeordnet sind, dass nur Druckfluid aus dem dritten Satz an Öffnungen einströmen kann, aufweist, wobei (d) die zweite Verteilermaske so angeordnet ist, dass Druckfluid aus einem Fluidanschluss durch die erste Verteilermaske zur zweiten Verteilermaske strömen kann, so dass die Schlitten durch selektives Beaufschlagen des Fluidanschlüsse fortlaufend in Antriebsrichtung bewegbar ist.According to a preferred embodiment, the positioning axis (a) has a base body, in which a first distribution channel, a second distribution channel and at least a third distribution channel are formed, which are selectively supplied with pressurized fluid by means of three separate fluid ports, (b) a first distributor mask, the a first set of openings communicating with only the first distribution channel, a second set of openings communicating only with the second distribution channel and having a third set of openings communicating only with the third distribution channel, and or (c) a second manifold mask having first elongate passages extending transversely of the upstream structure and arranged so that only pressurized fluid from the first set of apertures can flow, second elongated passages extending in the transverse direction of the upstream structure, and arranged so that only Dru back fluid from the second set of openings, and third elongate passages extending in the transverse direction of the Anströmstruktur and arranged so that only pressurized fluid from the third set of openings can flow, wherein (d) the second distributor mask arranged so in that pressurized fluid can flow from a fluid port through the first manifold mask to the second manifold mask so that the carriages are continuously movable in the drive direction by selective pressurization of the fluid ports.

Durch das Vorhandensein der Verteilermasken wird sichergestellt, dass die Anströmstruktur an möglichst vielen Stellen mit Druckfluid beaufschlagt wird, so dass sich eine hohe Positioniergenauigkeit bzw. eine hohe Beschleunigung ergibt.The presence of the distributor masks ensures that pressurized fluid is applied to the inflow structure at as many points as possible, resulting in a high positioning accuracy or a high acceleration.

Vorzugsweise ist der Schlitten zumindest abschnittsweise rotationssymmetrisch, wobei die Antrömstruktur radial um den Schlitten verläuft und die Druckfluidaustrittsöffnungen entlang einer Längserstreckung des Schlittens voneinander beabstandet angeordnet sind, so dass der Schlitten um seine Längserstreckung drehbar vom Bett geführt ist und durch selektives Beaufschlagen der Druckfluidaustrittsöffnungen entlang seiner Längserstreckung positionierbar ist.Preferably, the carriage is at least partially rotationally symmetrical, wherein the Antrömstruktur extends radially around the carriage and the pressure fluid outlet openings along a longitudinal extension of the carriage are arranged spaced from each other, so that the carriage is guided about its longitudinal extent rotatable from the bed and by selectively pressurizing the pressure fluid outlet openings along its longitudinal extent is positionable.

Erfindungsgemäß ist zudem eine Maschine mit einer erfindungsgemäßen Positionierachse.In addition, according to the invention a machine with a positioning axis according to the invention is provided.

Claims (9)

Fluidostatische Positionierachse, die (a) einen Schlitten (12) und (b) ein Bett (14), das zumindest zwei, insbesondere eine Mehrzahl, an Druckfluidaustrittsöffnungen (16) aufweist, umfasst, (c) wobei die Druckfluidaustrittsöffnungen (16) (a) voneinander beabstandet angeordnet sind und (b) zum Verbinden mit einer Druckfluidquelle und zum Abgeben von Druckfluid zumindest auch in Richtung des Schlittens (12) ausgebildet sind, so dass ein Fluidkissen (25) zwischen Schlitten (12) und Bett (14) entsteht, und (d) wobei der Schlitten (12) eine zumindest einer der Druckfluidaustrittsöffnungen (16) zugewandte Anströmstruktur (S) aufweist, die so ausgebildet ist, dass durch selektives Beaufschlagen der Druckfluidaustrittsöffnungen (16) mit Druckfluid der Schlitten (12) positionierbar und fortlaufend bewegbar ist dadurch gekennzeichnet, dass (e) die Anströmstruktur (S) eine prismatische Regelfläche ist, die sich bezüglich einer Antriebsrichtung ändert und bezüglich einer senkrecht zur Antriebsrichtung (A) verlaufenden Querrichtung (Q) einen gleich bleibenden Querschnitt hat. Fluidostatic positioning axis comprising (a) a carriage ( 12 ) and (b) a bed ( 14 ), the at least two, in particular a plurality of pressure fluid outlet openings ( 16 ), (c) wherein the pressure fluid outlet openings ( 16 ) (a) are spaced apart from each other and (b) for connection to a source of pressurized fluid and for discharging pressurized fluid at least also in the direction of the carriage ( 12 ), so that a fluid cushion ( 25 ) between carriages ( 12 ) and bed ( 14 ), and (d) wherein the carriage ( 12 ) an at least one of the pressure fluid outlet openings ( 16 ) facing inflow structure (S) which is formed so that by selectively pressurizing the pressure fluid outlet openings ( 16 ) with pressurized fluid of the carriages ( 12 Positionable and continuously movable is characterized in that (e) the Anströmstruktur (S) is a prismatic control surface which changes with respect to a drive direction and with respect to a perpendicular to the drive direction (A) extending transverse direction (Q) has a constant cross-section. Positionierachse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfluidaustrittsöffnungen (16) eine längliche Struktur bilden, die sich in Querrichtung (Q) erstreckt.Positioning axis according to claim 1, characterized in that the pressure fluid outlet openings ( 16 ) form an elongated structure extending in the transverse direction (Q). Positionierachse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bett (14) (a) eine erste Öffnungsgruppe (U) an Druckfluidaustrittsöffnungen (16), die kollektiv mit Druckfluid beaufschlagbar und zumindest teilweise in Antriebsrichtung (A) voneinander beabstandet sind, und (b) zumindest eine zweite Öffnungsgruppe (W) an Druckfluidaustrittsöffnungen (16), die kollektiv mit Druckfluid beaufschlagbar und zumindest teilweise in Antriebsrichtung (A) voneinander beabstandet sind, aufweist, (c) wobei die Öffnungsgruppen (U, V, W) so relativ zueinander angeordnet sind, dass der Schlitten (12) durch sukzessives Beaufschlagen der Öffnungsgruppen (U, V, W) mit Druckfluid fortlaufend bewegbar ist.Positioning axis according to one of the preceding claims, characterized in that the bed ( 14 ) (a) a first opening group (U) at pressure fluid outlet openings ( 16 ), which are collectively pressurized fluid and spaced at least partially in the drive direction (A), and (b) at least one second opening group (W) at pressure fluid outlet openings ( 16 ), which are collectively pressurized fluid and spaced at least partially in the drive direction (A), (c) wherein the opening groups (U, V, W) are arranged relative to each other, that the carriage ( 12 ) is continuously movable by pressurizing the opening groups (U, V, W) successively with pressurized fluid. Positionierachse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass (a) die Druckfluidaustrittsöffnungen (16) einer jeden Öffnungsgruppe (U, V, W) in einem Öffnungsmuster mit der gleichen Zahnteilung oder einem, insbesondere ganzzaligen, Vielfachen wie die Anströmstruktur (S) angeordnet sind und (b) innerhalb einer Zahnteilung der Anströmstruktur (S) Druckfluidaustrittsöffnungen (16) aller Öffnungsgruppen (U, V, W) vorhanden sind. Positioning axis according to one of the preceding claims, characterized in that (a) the pressure fluid outlet openings ( 16 ) of each opening group (U, V, W) are arranged in an opening pattern with the same pitch or one, in particular Ganzzaligen, multiples as the Anströmstruktur (S) and (b) within a pitch of the Anströmstruktur (S) pressure fluid outlet openings ( 16 ) of all opening groups (U, V, W) are present. Positionierachse nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch (a) eine Positionserfassungsvorrichtung (32) zum Erfassen einer Schlittenposition des Schlittens (12) relativ zum Bett (14), (b) zumindest einer Schalt- oder Regelvorrichtung (36) zum regelbaren Beaufschlagen von Druckfluidaustrittsöffnungen (16) mit Druckfluid und (c) eine Steuereinheit (34), die mit der Schalt- oder Regelvorrichtung (36) verbunden und eingerichtet ist zum Ansteuern der Schaltvorrichtung, so dass die Schlittenposition auf eine Soll-Schlittenposition regelbar ist.Positioning axis according to one of the preceding claims, characterized by (a) a position detection device ( 32 ) for detecting a carriage position of the carriage ( 12 ) relative to the bed ( 14 ), (b) at least one switching or regulating device ( 36 ) for controllably applying pressure fluid outlet openings ( 16 ) with pressurized fluid and (c) a control unit ( 34 ) connected to the switching or regulating device ( 36 ) is connected and arranged for driving the switching device, so that the carriage position can be regulated to a desired carriage position. Positionierachse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anströmstruktur (S) (a) sich entlang einer Schlittenebene (26) erstreckt und (b) eine erste Flanke (24.1) und eine zweite Flanke (24.2) aufweist, die gegenläufig zur Schlittenebene (26) geneigt sind. Positioning axis according to one of the preceding claims, characterized in that the incident structure (S) (a) along a carriage plane ( 26 ) and (b) a first edge ( 24.1 ) and a second flank ( 24.2 ), which in opposite directions to the carriage plane ( 26 ) are inclined. Positionierachse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass (i) der Schlitten (12) – einen ersten Antriebsbereich (46) mit einer ersten Anströmstruktur (S1), die sich nur bezüglich einer ersten Antriebsrichtung (A1) ändert, und – einen vom ersten Antriebsbereich (46) getrennten zweiten Antriebsbereich (48), der eine zweite Anströmstruktur (S2) hat, die sich nur bezüglich einer zur ersten Antriebsrichtung (A1) winklig, insbesondere senkrecht, verlaufenden zweiten Antriebsrichtung (A2) ändert, aufweist und dass (ii) das Bett (12) – dem ersten Antriebsbereich (46) einen ersten Bettbereich (50) zukehrt, dessen Erstbereich-Öffnungsgruppen (U) so angeordnet sind, dass der Schlitten (12) durch sukzessives Beaufschlagen der Erstbereich-Öffnungsgruppen (U) mit Druckfluid in die erste Antriebsrichtung (A1) bewegbar ist und – dem zweiten Antriebsbereich (A2) einen zweiten Bettbereich (52) zukehrt, der zumindest zwei Zweitbereich-Öffnungsgruppen an Druckfluidaustrittsöffnungen (16) aufweist, die unabhängig von den Erstbereich-Öffnungsgruppen (U) mit Druckfluid beaufschlagbar sind und so angeordnet sind, dass der Schlitten durch sukzessives Beaufschlagen der Zweitbereich-Öffnungsgruppen (V) mit Druckfluid in die zweite Antriebsrichtung (A2) bewegbar ist. Positioning axle according to one of the preceding claims, characterized in that (i) the carriage ( 12 ) - a first drive area ( 46 ) with a first flow structure (S1) which changes only with respect to a first drive direction (A1), and - one from the first drive region (S1) 46 ) separate second drive area ( 48 ), which has a second onflow structure (S2) which changes only with respect to a second drive direction (A2) running at an angle, in particular perpendicular, to the first drive direction (A1), and (ii) the bed ( 12 ) - the first drive area ( 46 ) a first bed area ( 50 ) whose first region opening groups (U) are arranged so that the carriage ( 12 ) by successive loading of the first-area opening groups (U) with pressurized fluid in the first drive direction (A1) is movable and - the second drive area (A2) a second bed area ( 52 ), the at least two second-region opening groups of pressure fluid outlet openings ( 16 ), which are acted upon by pressurized fluid independently of the first-area opening groups (U) and arranged so that the carriage is movable by pressurizing the second-region opening groups (V) successively with pressurized fluid in the second drive direction (A2). Positionierachse nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch (a) einen Grundkörper (42), in dem – ein erster Verteilerkanal (54), – ein zweiter Verteilerkanal (56) und zumindest – ein dritter Verteilerkanal (58) ausgebildet sind, die mittels dreier voneinander getrennter Fluidanschlüsse mit Druckfluid versorgbar sind, (b) eine erste Verteilermaske (60), die – einen ersten Satz an Öffnungen (U), die nur mit dem ersten Verteilerkanal (54) in Verbindung steht, – einen zweiten Satz an Öffnungen (V) die nur mit dem zweiten Verteilerkanal (56) in Verbindung steht, und – eine dritten Satz an Öffnungen (W), die nur mit dem dritten Verteilerkanal (58) in Verbindung steht, besitzt, und/oder (c) eine zweite Verteilermaske (68), die – erste längliche Durchlässe aufweist, die in Querrichtung der Anströmstruktur (S) verlaufen und so angeordnet sind, dass nur Druckfluid aus dem ersten Satz an Öffnungen (U) einströmen kann, – zweite längliche Durchlässe aufweist, die in Querrichtung der Anströmstruktur (S) verlaufen und so angeordnet sind, dass nur Druckfluid aus dem zweiten Satz an Öffnungen (V) einströmen kann, und – dritte längliche Durchlässe aufweist, die in Querrichtung der Anströmstruktur (S) verlaufen und so angeordnet sind, dass nur Druckfluid aus dem dritten Satz an Öffnungen (W) einströmen kann, aufweist (d) wobei die zweite Verteilermaske (68) so angeordnet ist, dass Druckfluid aus einem Fluidanschluss durch die erste Verteilermaske (60) zur zweiten Verteilermaske strömen kann, so dass der Schlitten durch selektives Beaufschlagen der Fluidanschlüsse fortlaufend in Antriebsrichtung (A) bewegbar ist.Positioning axis according to one of the preceding claims, characterized by (a) a basic body ( 42 ), in which - a first distribution channel ( 54 ), - a second distribution channel ( 56 ) and at least - a third distribution channel ( 58 ) are formed, which can be supplied with pressurized fluid by means of three separate fluid ports, (b) a first distributor mask ( 60 ), which comprises a first set of openings (U), which are connected only to the first distribution channel ( 54 ), - a second set of openings (V) connected only to the second distribution channel ( 56 ), and - a third set of openings (W) connected only to the third distribution channel ( 58 ), and / or (c) has a second distribution mask ( 68 ) having - first elongate passages extending in the transverse direction of the upstream structure (S) and arranged so that only pressurized fluid from the first set of openings (U) can flow in, - second elongate passages, which in the transverse direction of the upstream structure ( S) and are arranged so that only pressurized fluid from the second set of openings (V) can flow in, and - third elongated passages which extend in the transverse direction of the onflow structure (S) and are arranged so that only pressurized fluid from the third Set of openings (W) can flow, (d) wherein the second distributor mask ( 68 ) is arranged so that pressurized fluid from a fluid port through the first distributor mask ( 60 ) can flow to the second distributor mask, so that the carriage is continuously movable in the drive direction (A) by selectively applying the fluid connections. Positionierachse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass (a) der Schlitten (12) zumindest abschnittsweise rotationssymmetrisch ist, (b) die Anströmstruktur (S) zumindest teilweise radial um den Schlitten (12) verläuft und (c) die Druckfluidaustrittsöffnungen (16) entlang einer Längserstreckung des Schlittens (12) voneinander beabstandet angeordnet sind, so dass der Schlitten um seine Längserstreckung drehbar vom Bett geführt ist und durch selektives Beaufschlagen der Druckfluidaustrittsöffnungen (16) entlang seiner Längserstreckung positionierbar ist.Positioning axle according to one of the preceding claims, characterized in that (a) the carriage ( 12 ) is at least partially rotationally symmetrical, (b) the inflow structure (S) at least partially radially around the carriage ( 12 ) and (c) the pressure fluid outlet openings ( 16 ) along a longitudinal extent of the carriage ( 12 ) from each other are arranged spaced so that the carriage is guided about its longitudinal extent rotatable from the bed and by selectively pressurizing the pressure fluid outlet openings ( 16 ) is positionable along its longitudinal extent.
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