DE19701830A1 - Vorrichtung zur Bewegung eines Körpers im Raum - Google Patents
Vorrichtung zur Bewegung eines Körpers im RaumInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Bewegung eines Körpers
im Raum nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Es ist bekannt, die Plattform von sogenannten oktaedrischen Ma
schinen über sechs Teleskopbeine zu bewegen. Sie ermöglichen
die Bewegung in sechs unabhängigen Freiheitsgraden. Die Tele
skopbeine sind in Kugelgelenken oder kardanischen Gelenken ge
lagert und werden über Gewindespindeln, Planetenrollspindeln
oder Linear-Direktantriebe angetrieben. Die Antriebe sind hierzu in
die Teleskopbeine integriert. Zwischen den Endpunkten an der
Plattform und einem ortsfesten Grundgestellteil spannen die Tele
skopbeine eine dreieckförmige Fläche auf. Die Gelenke sind am
ortsfesten Gestell so angeordnet, daß die Verbindungslinien, die
durch die Grundlinien der Dreiecksflächen gebildet sind, ein
Hexagon beschreiben.
Sechs Teleskopbeine werden nur dann zur Bewegung einer Platt
form in sechs Freiheitsgraden benötigt, wenn pro Teleskopbein nur
ein Antrieb für einen aktiven Freiheitsgrad integriert ist. Werden
beispielsweise zwei Antriebe für zwei aktive Freiheitsgrade pro
Teleskopbein integriert, reduziert sich die Zahl der Teleskopbeine
auf drei.
Der Endpunkt jedes Teleskopbeines ist in drei Freiheitsgraden X,
Y, Z beweglich. Es sind Vorrichtungen mit drehbaren, aber ortsfe
sten Fußpunkten und motorisch verstellbaren längenveränderlichen
Beinen oder motorisch veränderlichen Fußpunkten und motorisch
längenveränderlichen Beinen bekannt. Um Anordnungen mit weni
ger als sechs Freiheitsgraden für die Plattform realisieren zu kön
nen, sind Parallelogrammanordnungen zum Sperren von Freiheits
graden vorgeschlagen worden, wie zum Beispiel Parallelogramme
zum Sperren aller Orientierungsrichtungen bei ortsfesten Fuß
punkten der Beine oder auch bei ortsveränderlichen Fußpunkten in
Form von Hexagliedes.
Merkmal aller bisher bekannten Stabkinematiken für maschinen
technische Anwendungen ist die Verwendung einer Plattform als
Werkzeug- oder Werkstückträger.
Neben den Vorteilen eines massenarmen Bewegungsapparates, der
sich für hohe Beschleunigungen besonders eignet, besitzt diese
Anordnung jedoch erhebliche Nachteile. Die Fähigkeit zur Orientie
rungsänderung ist bei einer Hexapodvorrichtung im allgemeinen
eingeschränkt auf <30°, da bei größeren Orientierungsänderungen
die Beine einander behindern. Die Vielzahl der Gelenke in jedem
System ergibt eine Vielzahl von nicht linearen Nachgiebigkeitsstel
len, die nur über eine Vorspannung linearisiert werden können.
Aufgrund der geometrischen Anordnung kann diese Vorspannung
nicht über die Verbindungsarme selbst aufgebracht werden, son
dern nur durch eine Vorspannung jedes Einzellagers.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße
Vorrichtung so auszubilden, daß ein größerer Winkel bei der Ori
entierungsänderung mit hoher Genauigkeit möglich ist.
Diese Aufgabe wird bei der gattungsgemäßen Vorrichtung erfin
dungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches
1 gelöst.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der Körper stabförmig
ausgebildet. Sein einer Endpunkt dient zur Positionierung des
Stabkörpers im Raum. Der andere Endpunkt des Stabkörpers be
stimmt in Verbindung mit dem ersten Endpunkt die Orientierung des
Stabkörpers im Raum. Beide Endpunkte des Stabkörpers werden
durch die Verbindungsarme eingestellt.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren
Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.
Die Erfindung wird anhand einiger in den Zeichnungen dargestellter
Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 in schematischer Darstellung eine erfindungsgemäße
Vorrichtung,
Fig. 2 in schematischer Darstellung eine als Doppelschere aus
gebildete Basiskinematik einer erfindungsgemäßen Vor
richtung,
Fig. 3 bis Fig. 10 in schematischen Darstellungen jeweils weitere Ausfüh
rungsbeispiele von erfindungsgemäßen Vorrichtungen,
Fig. 11 in schematischer Darstellung einen Teil einer weiteren
Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Fig. 12a bis Fig. 12d jeweils in schematischer Darstellung weitere Ausfüh
rungsformen von erfindungsgemäßen Vorrichtungen,
Fig. 12e ein praktisches Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung
gemäß Fig. 12a,
Fig. 13 bis Fig. 15 jeweils in schematischen Darstellungen weitere Ausfüh
rungsformen von erfindungsgemäßen Vorrichtungen.
Mit den im folgenden beschriebenen Vorrichtungen können räumli
che Maschinenkinematiken gestaltet werden, um einen Körper in
maximal sechs Freiheitsgraden im Raum zu bewegen. Der Körper
kann als Werkzeug- oder als Werkstückträger einer Werkzeugma
schine dienen. Der Körper ist stabförmig ausgebildet und wird in
Position und Orientierung über zwei Endpunkte im Raum definiert,
deren Abstand durch ein Verbindungselement fixiert ist und die sich
durch Verbindungsarme einzeln im Raum positionieren lassen. Die
kinematischen Anordnungen haben jeweils drei Freiheitsgrade. Das
Gesamtantriebssystem kann aus zwei oder mehreren kinematischen
Anordnungen mit jeweils drei Freiheitsgraden bestehen. Diese ki
nematischen Anordnungen werden im folgenden als Basiskinemati
ken bezeichnet. Der Freiheitsgrad kann passiv sein, d. h. er kann
durch ein Dreh- oder durch ein Schubgelenk gebildet werden. Der
Freiheitsgrad kann aber auch aktiv ausgebildet sein, d. h. er kann
durch ein motorisch betriebenes Dreh- oder Schubgelenk verwirk
licht werden. Jede der Basiskinematiken ist mit mindestens einem
aktiven Gelenk und mindestens einem Armteil ausgestattet.
Fig. 2 zeigt eine Basiskinematik, die durch eine Doppelschere ge
bildet wird. Sie hat zwei Arme 4, 5, die im Bereich zwischen ihren
Enden über ein Gelenk 6 gelenkig miteinander verbunden sind. Ein
Ende der Arme 4, 5 ist über jeweils ein Drehgelenk 2, 3 mit einem
Linearantrieb A1, A2 gelenkig verbunden. Sie sind auf einer Line
arführung 1 verschiebbar gelagert. An den von den Linearantrieben
A1, A2 abgewandten Enden sind über jeweils weitere Gelenke 7, 8
die einen Enden weiterer Arme 9, 10 angelenkt. Ihre anderen En
den sind an einem Endpunkt EP gelenkig miteinander verbunden.
Werden die Linearantriebe A1, A2 längs der Linearführung 1
gleichsinnig synchron bewegt, wird der Endpunkt EP parallel zur
Bewegungsbahn verschoben. Werden die beiden Linearantriebe
A1, A2 gegensinnig synchron verschoben, bewegt sich der End
punkt EP senkrecht zur Linearführung 1. Die beiden Linearantriebe
A1, A2 können auch so angesteuert werden, daß sich eine Überla
gerung der Bewegung der beiden Einzelantriebe ergibt, so daß sich
der Endpunkt EP in jeder beliebigen Bahn innerhalb der jeweiligen
Ebene bewegen kann. Durch die Lage des Gelenkes 6 wird das He
belverhältnis der Arme 4, 5 bestimmt, so daß auf einfache Weise
die Hebelverhältnisse an den vorgesehenen Einsatzfall angepaßt
werden können.
Ein wesentlicher Vorteil dieser Scherenkinematik besteht darin, daß
jeweils ein Führungspaar, nämlich ein Meßsystem und ein Grund
gestell, für beide Antriebseinheiten A1, A2 verwendet werden kann.
Dadurch reduzieren sich die Fertigungs-, Justage- und Inbetrieb
nahmekosten.
Die Scherenkinematik ist mit einem weiteren, rotatorischen Frei
heitsgrad A versehen, wodurch sich eine Basiskinematik ergibt, die
drei Freiheitsgrade aufweist. Dadurch kann der Endpunkt EP jeden
Punkt im Raum einnehmen. Die Rotation A kann über ein aktives
oder ein passives Gelenk erfolgen. Eine solche Basiskinematik wird
über den Endpunkt EP um eine weitere Basiskinematik ergänzt.
Die Vorrichtung gemäß Fig. 1 hat Linearführungen G1 bis G3, die
parallel zueinander liegen. Die Linearführungen G1 bis G3 können
Gestellbahnen sein und sind Bestandteile dreier Basiskinematiken
BK1 bis BK3, die jeweils gleich ausgebildet sind. Auf den Linear
führungen G1 bis G3 sind jeweils zwei Linearantriebe A1, A2 bzw.
A3, A4 bzw. A5, A6 verfahrbar. Diese Linearantriebe mit den Line
arführungen sind Bestandteile der drei Basiskinematiken BK1 bis
BK3. Sie haben jeweils zwei Arme VA1, VA2 bzw. VA3, VA4 bzw.
VA5, VA6. Die Arme VA1, VA2 der Basiskinematik BK1 sind mit ei
nem Ende an einem Punkt P angelenkt. Auch die einen Enden der
Arme VA3, VA4 der Basiskinematik BK3 sind am Punkt P angelenkt.
Die anderen Enden dieser Arme VA1, VA2 bzw. VA3, VA4 sind ge
lenkig mit den Linearantrieben A1, A2 bzw. A3, A4 verbunden, die
auf den Linearführungen G1 bzw. G2 verfahrbar sind. Die Arme
VA5, VA6 der Basiskinematik BK2 sind mit einem Ende an einen
Definitionspunkt P′ und mit ihrem anderen Ende an die Linearan
triebe A5 bzw. A6 angelenkt. Der Definitionspunkt P′ ist an einem
Antrieb M vorgesehen, der über ein Verbindungselement VE mit
dem Punkt P verbunden ist. Die beiden Basiskinematiken BK2 und
BK3 liegen auf der einen und die Basiskinematik BK1 auf der ande
ren Seite des Verbindungselementes VE. Mit dem Motor M kann der
Abstand zwischen den beiden Punkten P und P′ verändert werden.
Die Linearantriebe A1 bis A6 sind auf den in X-Richtung sich er
streckenden Linearführungen G1 bis G3 verfahrbar und können um
deren Achsen drehen. Die Linearführungen G2 und G3 haben nur
geringen Abstand voneinander.
Die drei Basiskinematiken BK1 bis BK3 sind jeweils als Einfach
scheren ausgebildet, welche die Linearantriebe A1 bis A6 und die
zugehörigen gestellfesten Linearführungen G1 bis G3 aufweisen.
Die beiden Anlenkpunkte P und P′ sowie das Verbindungselement
VE bilden einen stabförmigen Körper K, der als Werkzeug- oder
Werkstückträger dienen kann. Die Linearantriebe A1 bis A6 sind
jeweils längs der Linearführungen G1 bis G3 verschiebbar und zu
sätzlich um deren Achsen drehbar. Durch entsprechende Ansteue
rung der Linearantriebe A1 bis A6 kann der Körper K in jede ge
wünschte räumliche Lage eingestellt werden. Mit den Linearantrie
ben A1 bis A6 kann der Körper K definiert in den drei Achskoordi
naten X, Y, Z sowie der Orientierung A, B, C gesteuert werden.
Da der Punkt P′ am Antrieb M vorgesehen ist, kann der Abstand
zwischen den beiden Punkten P und P′ des Körpers K motorisch
variiert werden. Durch diese Abstandsänderung zwischen den bei
den Punkten P und P′ steht ein zusätzlicher Freiheitsgrad zur Ei
genschaftsveränderung der Kinematik zur Verfügung. Der Antrieb M
kann als Linearantrieb oder als Spindel-Mutter-Antrieb ausgebildet
sein. Der Motor kann hierbei elektrisch, hydraulisch, pneumatisch
und dergleichen ausgeführt sein.
Mit den Linearantrieben A1 bis A4 läßt sich der Punkt P über die
Verbindungsarme VA1 bis VA4, deren Fußpunkte über die Antriebe
A1 bis A4 ortsunveränderlich auf den Linearführungen G1 und G2
angeordnet sind, beliebig im Arbeitsraum verschieben. Mit Hilfe der
Arme VA5, VA6, deren Fußpunkte über die Antriebe A5, A6 ortsun
veränderlich auf der Linearführung G3 angeordnet sind, läßt sich
auch der Punkt P′ im Raum verschieben, so daß sich die Orientie
rung des Verbindungselementes VE und damit des Körpers K in
zwei Freiheitsgraden verändern läßt. Der dritte Orientierungsfrei
heitsgrad bleibt undefiniert und muß darum mittels einer Verdre
hungssicherung fixiert werden, wie dies anhand der Fig. 14 und 15
noch erläutert werden soll. Mit dem Motor M kann der Abstand zwi
schen den beiden Punkten P und P′ verändert werden, so daß
hiermit ein weiterer Freiheitsgrad zur Beeinflussung der Orientie
rung des Körpers K im Raum besteht.
Zur Bestimmung des Punktes P genügen die Verbindungsarme VA1,
VA2 und VA3. Der Verbindungsarm VA4 führt zu einer symmetri
schen Anordnung und kann aus Belastungsgründen (statisch, dy
namisch) unter Umständen vorteilhaft sein. Zudem gestattet die
Anordnung der dreieckförmigen Basiskinematiken BK1 und BK3 die
Anwendung von Doppelscheren entsprechend Fig. 2, um die Ver
schiebewege für die Antriebe A1, A2 für die Y-Achse zu verkürzen.
Anstelle der Doppelschere können auch Mehrfachscheren bei der
beschriebenen Vorrichtung eingesetzt werden.
Wird der Endpunkt P′ unabhängig vom Punkt P und vom Verbin
dungselement VE in drei Freiheitsgraden geführt, d. h. genau in der
gleichen Weise wie der Punkt P, so entstehen zwei feststehende
Raumpunkte P und P′, die sich mittels des längenveränderlichen
Verbindungselementes VE vorspannen lassen. Eine solche Ausfüh
rungsform zeigt Fig. 3. Hier erfolgt die Längenveränderung des
Verbindungselementes VE mittels des Motors M. Bei diesem Aus
führungsbeispiel wird durch Hinzufügen einer zusätzlichen Linear
führung G4 und Hintereinanderschalten zweier gleichartiger Syste
me mit den Linearführungen G1, G2 und G3, G4 eine vorteilhafte
symmetrische Anordnung erreicht. Die Vorrichtung hat somit vier
Basiskinematiken BK1 bis BK4. Die Linearführungen G1 bis G4 lie
gen in Z-Richtung und sind gestellfest angeordnet. Auf jeder Line
arführung sitzen jeweils zwei Linearantriebe A1 bis A8. Die Arme
VA1, VA2 der Basiskinematik BK1 sind an dem Punkt P des Körpers
K angelenkt. Auch die Arme VA3, VA4 der Basiskinematik BK2 sind
am Punkt P mit ihren Enden angelenkt. Die Arme VA5, VA6 und
VA7, VA8 der beiden anderen Basiskinematiken BK3 und BK4 sind
an den Punkt P′ angelenkt. Er ist über das Verbindungselement VE
mit dem Punkt P verbunden. Mittels des Antriebes M kann der Ab
stand zwischen den beiden Punkten P, P′ des Körpers K variiert
werden. Die Linearantriebe A1 bis A8 sind längs ihrer Linearfüh
rungen G1 bis G4 verschiebbar und um deren Achsen auch dreh
bar. Somit kann der stabförmige Körper K durch individuelle An
steuerung der Antriebe A1 bis A6 definiert in den drei Achskoordi
naten X, Y, Z sowie in den Drehrichtungen A, B, C gesteuert wer
den. Durch steuerungstechnische Maßnahmen läßt sich der Punkt
P′ so einstellen, daß die Arme der Basiskinematiken BK1 und BK2
auf Zug und die Arme der Basiskinematiken BK3 und BK4 auf Druck
beansprucht werden und so eine Vorspannung im Gesamtsystem
erzeugt wird.
Es ist auch möglich, die Linearführungen G1, G2 und G3, G4 hin
tereinanderzuschalten. An der grundsätzlichen Arbeitsweise dieser
Vorrichtung ändert sich dadurch nichts.
Zur Vorspannung sämtlicher Verbindungsarme VA1 bis VA8 wird
nur ein einziges Vorspannelement M benötigt.
Bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen werden die Basiski
nematiken jeweils durch Einfachscheren gebildet. Grundsätzlich
können die Basiskinematiken auch durch Doppelscheren entspre
chend Fig. 2 gebildet werden. Dies gilt auch für die nachfolgend
noch beschriebenen weiteren Ausführungsbeispiele.
Es können aber auch beliebige Kombinationen mit Basiskinemati
ken in Kugel- und Zylinderkoordinatensystemen gebildet werden.
Wegen der Vielzahl der Freiheitsgrade durch mehrere beteiligte
Basiskinematiken mit drei Freiheitsgraden, die nur zum Teil steuer
bar sind, entstehen auch Kombinationen, bei denen der Körper K
bzw. sein Punkt P nicht in allen Freiheitsgraden definiert ist, d. h.
durch Steuerung nicht beeinflußbar ist. Diese undefinierten Frei
heitsgrade müssen durch konstruktive Lösungen gesperrt werden.
Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform mit vier Basiskinematiken BK1,
BK1′ und BK2, BK2′. Die Vorrichtung hat die beiden Linearführun
gen G1 und G2, auf denen jeweils zwei Linearantriebe A1, A2 und
A3, A4 verschiebbar sind. Die Linearantriebe A1, A2 sind über die
Arme VA1, VA2 gelenkig mit dem Punkt P und über weitere, spie
gelbildlich hierzu angeordnete Arme (VA1), (VA2) gelenkig mit dem
weiteren Punkt P′ des Körpers K verbunden. In gleicher Weise sind
die Linearantriebe A3, A4 über die Arme VA3, VA4 gelenkig mit
dem Punkt P und über die Arme (VA3), (VA4) gelenkig mit dem
Punkt P′ verbunden. Das Verbindungselement VE ist fest mit dem
Punkt P verbunden, während der Punkt P′ auf dem Verbindungse
lement VE in dessen Längsrichtung verschiebbar ist. Jeder ge
stellfesten Linearführung G1 und G2 sind auf die beschriebene
Weise zwei Basiskinematiken BK1, BK1′ und BK2, BK2′ zugeordnet,
die jeweils als Einfachscheren ausgebildet sind. Durch Ansteuerung
der Linearantriebe A1 bis A4 läßt sich der Punkt P′ relativ zum
Punkt P längs des Verbindungselementes VE gezielt verstellen.
Hierbei wird eine Drehung in Richtung A, B verhindert. Lediglich
eine Drehung um die Z-Achse in Richtung C ist möglich. Auch bei
dieser Ausführungsform bestimmt der eine Endpunkt P des Körpers
K die Position im Raum, während der andere Punkt P′ in Verbin
dung mit dem ersten Punkt P die Orientierung des Körpers K be
stimmt. Die Verbindungsarme dienen auch bei diesem Ausfüh
rungsbeispiel zur Einstellung der beiden Punkte P, P′.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 5 sind drei gestellfeste Line
arführungen G1 bis G3 vorgesehen, auf denen jeweils zwei Linear
antriebe A1 bis A6 verschiebbar gelagert sind. Die Linearantriebe
A1, A2 sind über die Verbindungsarme VA1, VA2 gelenkig mit dem
Punkt P des Körpers K verbunden. Auch die Linearantriebe A3, A4
sind über die Verbindungsarme VA3, VA4 gelenkig mit dem Punkt P
verbunden. Die Linearantriebe A5, A6 sind über die Verbindungs
arme VA5, VA6 mit dem Punkt P′ des Körpers K gelenkig verbun
den. Der Punkt P′ ist am Antrieb M vorgesehen, der längs des Ver
bindungselementes VE′ verfahrbar ist. Durch den Antrieb M kann
der Abstand zwischen den beiden Punkten P und P′ aktiv geändert
werden. Infolge der motorischen Anpassung der Länge des Verbin
dungselementes VE′ ist eine Änderung der Orientierung des Kör
pers K möglich. Die Arme der Basiskinematiken BK1 bis BK3 kön
nen außerdem durch Veränderung des Abstandes zwischen den
Punkten P und P′ unter Spannung gesetzt werden.
Die Vorrichtung gemäß Fig. 6 hat vier Basiskinematiken BK1, BK1′
und BK2, BK2′, die jeweils durch Einfachscheren gebildet sind. Die
Basiskinematiken BK1 und BK1′ bzw. BK2, BK2′ sind jeweils spie
gelbildlich in bezug auf in X-Richtung liegenden Linearführungen
G1, G2 angeordnet. Die Vorrichtung ist so ausgebildet, daß die
Drehachsen B, C blockiert sind. Die Verbindungsarme VA1, VA2
der Basiskinematik BK1 verbinden die Linearantriebe A1, A2 gelen
kig mit dem Punkt P des Körpers K. Die Arme (VA1), (VA2) der
spiegelbildlich angeordneten Basiskinematik BK1′ verbinden die
Linearantriebe A1, A2 gelenkig mit dem Punkt P′ des Körpers K. In
gleicher Weise sind die Arme VA3, VA4 der Basiskinematik BK2
bzw. die Arme (VA3), (VA4) der Basiskinematik BK2′ gelenkig mit
den Linearantrieben A3, A4 und dem Punkt P bzw. dem Punkt P′
verbunden. Jeweils zwei Linearantriebe A1, A2 und A3, A4 sind auf
den gestellfesten Linearführungen G1 und G2 verfahrbar. Der
Punkt P ist über das Verbindungselement VE mit dem Punkt P′ ver
bunden. Das Verbindungselement VE ist mit einem Ende fest mit
dem Punkt P verbunden, während der Punkt P′ auf dem Verbin
dungselement VE in dessen Längsrichtung verschiebbar ist. Der
Punkt P′ ist mit dem Antrieb M versehen, mit dem der Punkt P′ aktiv
auf dem Verbindungselement VE verschoben werden kann. Durch
Verstellen des Punktes P′ mittels des Antriebes M ist eine Vor
spannung sämtlicher Arme der Basiskinematiken BK1, BK1′, BK2,
BK2′ auf Zug möglich. Die Basiskinematiken BK1, BK1′ und BK2,
BK2′ sind auf einander gegenüberliegenden Seiten des Verbin
dungselementes VE angeordnet. Am Körper K ist wie bei den vori
gen Ausführungsbeispielen ein entsprechendes Werkzeug oder ein
Werkstück angeordnet. Die Basiskinematiken sind wiederum als
Einfachscheren ausgebildet.
Fig. 7 zeigt eine Vorrichtung, die als Basiskinematiken Parallelo
grammanordnungen aufweist. Mit ihnen können Freiheitsgrade, die
nicht durch aktive Gelenke definiert sind, gesperrt werden. Die Vor
richtung hat die beiden gestellfesten Linearführungen G1, G2, auf
denen die Linearantriebe A1, A2 und A3, A4 verfahrbar sind. Die
beiden Linearführungen G1, G2 erstrecken sich in Z-Richtung. Je
dem Linearantrieb A1 bis A4 sind jeweils zwei Gelenkpunkte 26, 27;
28, 29; 30, 31; 32, 33 zugeordnet. An den Gelenkpunkten 26, 27
des Linearantriebes A1 sind die Arme VA1, (VA1) angelenkt, deren
andere Enden mit den beiden Punkten P, P′ des Körpers K gelenkig
verbunden sind.
An den Gelenken 28, 29 des Linearantriebes A2 sind die Arme VA2,
(VA2) mit ihrem einen Ende angelenkt. Ihre anderen Enden sind
gelenkig mit den Punkten P und P′ verbunden.
Die beiden Punkte P und P′ sind durch das Verbindungselement VE
miteinander verbunden, dessen Länge durch den Antrieb M verän
dert werden kann.
Der Punkt P′ ist über die Arme (VA3), (VA4) gelenkig mit den Ge
lenken 30 und 32 der Linearantriebe A3 und A4 verbunden. In glei
cher Weise ist der Endpunkt P des Stabkörpers K über die Arme
VA3, VA4 gelenkig mit den Gelenkpunkten 31 und 33 der Linearan
triebe A3 und A4 verbunden. Die Linearführungen G1 und G2 lie
gen auf einander gegenüberliegenden Seiten des Stabkörpers K
sowie parallel zueinander.
Die Arme VA1, (VA1) sind Teil einer Basiskinematik BK1. In glei
cher Weise sind die parallel zueinander liegenden Arme VA2, (VA2)
bzw. VA3, (VA3) bzw. VA4, (VA4) Teil weiterer Basiskinematiken
BK1′ bzw. BK2 bzw. BK2′.
Die eine Seite der parallelogrammförmigen Basiskinematiken wird
durch den Stabkörper K gebildet. Die Basiskinematiken bilden mit
ihren Verbindungselementen ein Stabfachwerk, das über das Ver
bindungselement VE mittels des Antriebes M, der beispielsweise
ein Druckzylinder sein kann, so vorgespannt werden kann, daß die
Arme VA2 und VA4 auf Zug und die Arme VA1 und VA3 auf Druck
vorgespannt werden können, ohne daß Kräfte auf die Linearan
triebe A1 bis A4 ausgeübt werden. Über die Vorspannung durch
den Druckzylinder im Verbindungselement VE kann die Steifigkeit
des Systems beeinflußt sowie das Spiel der Lager eliminiert wer
den. Die Vorrichtung kann auch für Systeme mit fünf oder mehr
Freiheitsgraden eingesetzt werden. Aufgrund der Parallelogramm
anordnung ergibt sich eine Sperrung der Orientierungsfreiheitsgra
de bei erhaltener Möglichkeit der Gelenkvorspannung.
Die Vorrichtung gemäß Fig. 8 unterscheidet sich von der Vorrich
tung gemäß Fig. 7 dadurch, daß das Verbindungselement VE nach
außen um ein Element VA verlängert ist. Es nimmt über ein Dreh
gelenk DP ein Spindelelement SP auf, welches um das Drehgelenk
DP in Richtung des gestrichelten Doppelpfeiles verschwenkt wer
den kann. Ein Endpunkt (P′) des Spindelelementes SP ist über ein
Scherenelement mit den Linearantrieben A5, A6 gelenkig verbun
den, die verschiebbar auf der gestellfesten Linearführung G3 ange
ordnet sind. Die Verbindung erfolgt über die Arme VA5, VA6. Mit
ausgezogenen Linien ist die eine Stellung des Endpunktes (P′) des
Spindelelementes SP dargestellt. Durch Verfahren der Linearan
triebe A5, A6 entgegengesetzt zueinander in die Stellungen A5′ und
A6′ längs der Linearführung G3 wird der Endpunkt (P′) in Richtung
des gestrichelten Pfeiles um das Drehgelenk DP geschwenkt. In
dieser verschwenkten Lage nehmen die Verbindungsarme die Posi
tionen VA5′, VA6′ ein. Die Länge des Verbindungselementes VE
kann, abweichend vom dargestellten Ausführungsbeispiel, mit ei
nem Antrieb verändert werden, wie es anhand des vorigen Ausfüh
rungsbeispieles erläutert worden ist. Im übrigen ist diese Ausfüh
rungsform gleich ausgebildet wie das Ausführungsbeispiel gemäß
Fig. 7.
Die Linearantriebe G1 bis G3 liegen parallel zueinander. Über die
Verbindungsarme VA5, VA6 sowie deren Antriebe A5 und A6 kann
der Endpunkt (P′) des Spindelelementes SP in der beschriebenen
Weise um den Drehpunkt DP und damit die Orientierung des Spin
delelementes SP in den zwei Freiheitsgraden α, β verändert wer
den. Bei dieser Verstellung des Spindelelementes SP werden die
Linearantriebe A5, A6 um die Achse der Linearführung G3 gedreht.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 9 sind die Verbindungsarme
VA5, VA6 motorisch mittels zweier Antriebe A5, A6 längenverän
derlich. Durch Variation der Armlänge kann somit der Endpunkt (P′)
des Spindelelementes SP in seiner Orientierung eingestellt werden.
Die Linearantriebe A1 bis A4, die paarweise auf den gestellfesten
Linearführungen G1, G2 angeordnet sind, haben die Gelenkpunkte
26 bis 33. Wie bei den Ausführungsformen nach den Fig. 7 und 8
sind jedem Linearantrieb zwei Gelenkpunkte zugeordnet, die auf
einander gegenüberliegenden Seiten des jeweiligen Linearantrie
bes mit Abstand zu ihm angeordnet sind. Der Stabkörper K hat wie
derum die Punkte P und P′, die durch das Verbindungselement VE
miteinander verbunden sind. Die Verbindungsarme VA1 bis VA4
verbinden die Gelenke 27, 29, 31, 33 gelenkig mit dem Punkt P des
Stabkörpers K. Der Punkt P′ des Körpers K ist über die Verbin
dungsarme (VA1) bis (VA4) gelenkig mit den Gelenken 26, 28, 30,
32 verbunden. Die Verbindungsarme sind wiederum Teil von Par
allelogrammanordnungen, die als gemeinsame Parallelogrammseite
den Stabkörper K haben.
Die Gelenkpunkte 31 und 33 der Linearantriebe A3, A4 sind über
Arme 35, 36 mit Knotenpunkten 37, 38 gelenkig verbunden, welche
über die längenveränderbaren Arme VA5, VA6 mit dem Endpunkt
(P′) des Spindelelementes SP gelenkig verbunden sind. Wie beim
vorigen Ausführungsbeispiel ist das Verbindungselement VE um
das Element VA nach außen verlängert. Über dieses Element VA ist
der Endpunkt P mit dem Drehgelenk DP gekuppelt.
Diese Vorrichtung mit der Außenlage des Elementes VA und damit
einem außen liegenden Drehpunkt DP führt zu einer sehr hohen
Raumfreiheit zur Veränderung der Orientierung. Die einzelnen Li
nearantriebe können unabhängig voneinander angesteuert werden,
so daß eine optimale Einstellung im Raum gewährleistet ist. Der
Endpunkt (P′) des Spindelelementes SP wird durch Längenverände
rung der Verbindungsarme VA5, VA6 mittels der Motoren A5, A6
bewirkt. Die Fußpunkte der Verbindungsarme VA5, VA6 sind gelen
kig, jedoch ortsfest mit den Antrieben A3, A4 des Positioniersy
stems für das Verbindungselement VE verbunden. In Fig. 9 ist mit
gestrichelten Linien eine verdrehte Lage des Spindelelementes SP
dargestellt, die durch eine entsprechende motorische Längenver
änderung der Verbindungsarme VA5, VA6 erreicht wird.
Die Vorrichtung gemäß Fig. 10 entspricht grundsätzlich dem Aus
führungsbeispiel gemäß Fig. 7. Unterschiedlich ist lediglich, daß
die Verbindungsarme (VA1) bis (VA4) über jeweils einen Motor A5
bis A8 längenveränderlich ausgebildet sind. Um die Orientierung
des Verbindungselementes VE des Stabkörpers K im Raum ein
stellen zu können, wird durch entsprechende Längenveränderung
dieser Verbindungsarme (VA1) bis (VA4) der Punkt P′ in seiner
Raumlage verstellt. Mit dem Antrieb M des Stabkörpers K kann in
der beschriebenen Weise die Gelenkvorspannung erreicht werden.
Fig. 11 zeigt eine Anordnung, die aufgrund einer besonderen Aus
bildung eines Lagers L für die Führung des Verbindungselementes
VE des Stabkörpers K sicherstellt, daß sich der Endpunkt P bei
Veränderung der Orientierung des Verbindungselementes VE nicht
verändert. Zu diesem Zweck ist die Lagerführung L auf einem
Kreisbogen um den Punkt P mit dem Radius R ausgebildet. Auf dem
Verbindungselement VE sitzt ein Führungselement F, das in der
Lagerführung L verschiebbar ist. Beim Verschieben des Führungs
elementes F in der Lagerführung L ändert sich zwar die Orientie
rung des Verbindungselementes VE, nicht jedoch die Lage des
Punktes P. Die beiden Endlagen des Verbindungselementes VE
sind mit ausgezogenen und gestrichelten Linien dargestellt. Der
Endpunkt P′ wird mittels der Verbindungsarme (VA1) und (VA2)
entsprechend der gewünschten Orientierung verstellt. Der Körper K
ist mit einer Platte PL versehen, auf der die Lagerführung L gela
gert ist. An der Platte PL greifen an einander gegenüberliegenden
Steilen die Enden der Verbindungsarme VA1 und VA2 gelenkig an.
Mit ihnen wird die Platte PL und damit auch die Lagerführung L po
sitioniert. Darüber hinaus kann das Lagersystem L um den Winkel α
gedreht werden.
Fig. 12a zeigt eine Vorrichtung zur Veränderung der Orientierung
des Verbindungselementes VE mittels einer Positionsänderung
zweier Plattformen PL1 und PL2, die über ihre Verbindungsarme
VA1, VA2 und (VA1), (VA2) in der Raumposition veränderbar sind.
Außerdem sind die Plattformen PL1, PL2 über das Verbindungsele
ment VE und die Lagerstellen L1, L2 gebunden. Der Stabkörper K
weist die beiden Endpunkte P, P′ auf. Eine der beiden Lagerstellen
L1, L2 kann auch unbeweglich gehalten werden, sofern sich die
entsprechende Plattform mit dem Orientierungswinkel in der Orien
tierung verändern läßt. Aufgrund der beschriebenen gelenkigen
Verbindung der Plattformen PL1, PL2 über die Lager L1, L2 mit
dem Verbindungselement VE bleiben die Plattformen PL1, PL2 stets
parallel zueinander.
Fig. 12b zeigt eine Anordnung zur Veränderung der Orientierung
des Verbindungselementes VE entsprechend dem Ausführungsbei
spiel gemäß Fig. 12a, jedoch mit einer Sperrung der Freiheitsgrade
für die Lagerstellen L1, L2 in Z-Richtung. Dadurch können sich die
Lagerstellen L1, L2 nur in einer Ebene E1 oder E2 bewegen. Die
Z-Richtung wird durch eine variable Verlängerung des Verbindungs
elementes VE erzeugt. Hierzu sitzt im Verbindungselement VE als
Antrieb M eine Kolben-Zylinder-Anordnung, mit welcher die Län
genveränderung des Verbindungselementes VE erreicht werden
kann. Die Plattformen PL1 und PL2 werden durch die an sie ange
lenkten Verbindungsarme VA1, VA2 und (VA1), (VA2) innerhalb der
Ebenen E1, E2 bewegt. Die Lage der Ebenen E1, E2 in Z-Richtung
wird durch entsprechende Längenveränderung des Verbindungs
elementes VE erreicht.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 12c sind die Plattformen L1, L2
entsprechend dem vorigen Ausführungsbeispiel über die Verbin
dungsarme VA1, VA2 und (VA1), (VA2) gelenkig mit den Linear
antrieben A1, A2 und A3, A4 auf den gestellfesten Linearführungen
G1, G2 verbunden. Das Verbindungselement VE des Stabkörpers K
kann wiederum in Z-Richtung mittels des Antriebes M verändert
werden. Die Verbindungsarme VA1, VA2 und (VA1), (VA2) bilden
jeweils Scherenanordnungen, über welche die Lagerstellen L1 und
L2 im Raum positioniert werden können. Hierzu werden die Line
arantriebe A1 bis A4 in entsprechender Weise auf den Linearfüh
rungen G1, G2 verfahren. Somit kann die Orientierung des Verbin
dungselementes VE eingestellt werden. Der Freiheitsgrad in
Z-Richtung wird mittels des Antriebes M erzeugt. Anstelle der darge
stellten einfachen Scherenanordnung kann auch eine Doppelsche
renanordnung entsprechend Fig. 2 verwendet werden.
Die Vorrichtung gemäß Fig. 12d entspricht im wesentlichen dem
Ausführungsbeispiel nach Fig. 12c. Im Unterschied zum vorigen
Ausführungsbeispiel sind die beiden Scheren über Verbindungs
elemente VF mechanisch zu einer einzigen Schere zusammenge
koppelt, so daß für die zweite Schere die Linearantriebe A3, A4
entfallen und durch einfache Schlitten F1, F2 ersetzt werden kön
nen. Der Antrieb erfolgt somit über die Linearantriebe A1, A2, wo
bei die Schlitten F1, F2 auf der Linearführung G2 in entsprechen
dem Maße mitgeschleppt werden. Zur Erzeugung des Freiheitsgra
des in Z-Richtung dient wiederum der Antrieb M. Aufgrund der me
chanischen Kopplung der beiden Scheren zu einer einzigen Schere
werden auch die beiden Lagerstellen zu einer einzigen Lagerstelle L1
zusammengefaßt. Die Orientierung des Verbindungselementes
VE beim Verfahren der Linearantriebe A1, A2 bleibt konstant. Da
durch hat diese Vorrichtung nur drei Freiheitsgrade.
Fig. 12e zeigt ein praktisches Ausführungsbeispiel der Ausfüh
rungsform gemäß Fig. 12a. Die dargestellte Vorrichtung hat ein
Maschinenbett 39 mit stumpfwinklig zueinander liegenden Gestell
flächen 40 und 41. Sie sind mit den Linearführungen G1 bis G4
versehen, längs denen die Linearantriebe A1 bis A4 verfahrbar
sind. An den Linearantrieben A1 bis A4 sind die einen Enden der
Verbindungsarme VA1 bis VA4 angelenkt, deren andere Enden ku
gelgelenkig mit den Plattformen PL1 und PL2 verbunden sind. Die
Verbindungsarme VA1 bis VA4 sind antriebsseitig lediglich um zu
einander parallele Achsen schwenkbar, so daß die Verbindungsar
me lediglich in einer senkrecht zu diesen Schwenkachsen liegen
den Ebene verstellbar sind. Die Platten PL1, PL2 sind Bestandteil
des Stabkörpers K, der eine senkrecht zur Schwenkebene der Ver
bindungsarme VA1 bis VA4 verstellbare Einheit 42 aufweist.
An einer Seitenwand des Maschinenbettes 39 sind nebeneinander
liegend zwei Werkzeugmagazine 43, 44 gelagert, die um zueinan
der parallele horizontale Achsen drehbar sind und die mit entspre
chenden Werkzeugen bestückt sind. Die Werkzeuge werden mittels
einer Wechseleinrichtung 45 in die Einheit 42 eingewechselt.
Die Vorrichtung gemäß Fig. 13 hat die zueinander parallelen Line
arführungen G1, G2, die beispielsweise vertikal und parallel zuein
ander angeordnet sind. Auf den beiden Linearführungen G1, G2 ist
ein Linearantrieb A1, A2 verfahrbar. Diese Linearantriebe tragen
weitere Linearführungen (G1), (G2), auf denen weitere Linearan
triebe (A1), (A2) verfahrbar gelagert sind. Die Linearführungen
(G1), (G2) liegen parallel zu den Linearführungen G1, G2. An den
Linearantrieben A1, A2 sind die einen Enden von Verbindungsar
men VA1, VA2 angelenkt, deren andere Enden am Endpunkt P des
Stabkörpers K angelenkt sind. Er hat den weiteren Endpunkt P′, der
über das Verbindungselement VE mit dem Endpunkt P verbunden
ist. Der Endpunkt P′ ist über die Verbindungsarme (VA1), (VA2)
gelenkig mit den Linearantrieben (A1), (A2) verbunden.
Die Gleitwege (G1), (G2) der Antriebe (A1), (A2) der Verbindungs
arme (VA1), (VA2) zur Einstellung des Endpunktes P′ werden von
den Antrieben A1, A2 zur Einstellung des Endpunktes P getragen.
Der Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, daß sich bei
Veränderung der Position bei konstanter Orientierung des Verbin
dungselementes VE die Antriebe A1 und A2 nicht bewegen müssen.
Werden die Antriebe A1, A2 längs der Linearführungen G1, G2
gleichsinnig synchron verschoben, werden die Linearführungen
(G1), (G2) mitgenommen. Bei einer solchen Positionsänderung des
Stabkörpers K bzw. des Verbindungselementes VE müssen die An
triebe (A1), (A2) nicht verfahren werden.
Um die Orientierung des Stabkörpers K bzw. des Verbindungsele
mentes VE zu ändern, können die Antriebe A1, A2 gegensinnig zu
einander verfahren werden. Auch hierbei können die Antriebe (A1),
(A2) stehenbleiben. Es ist aber auch möglich, die Antriebe (A1),
(A2) gegensinnig zueinander zu bewegen und die Antriebe A1, A2
nicht zu verfahren. Selbstverständlich können die Antriebe A1, A2,
(A1), (A2) auch in Kombinationen miteinander verfahren werden,
um die Position und/oder die Orientierung des Körpers K bzw. des
Verbindungselementes VE einzustellen.
Fig. 14 zeigt eine schematische Anordnung zur Verdrehungssiche
rung des Stabkörpers K um einen Winkel α in einer Schnittebene E
mittels eines Parallelogrammes, das die zueinander parallelen Ver
bindungsarme VA1, VA2 aufweist. Die Verdrehungssicherung wird
beim Stabkörper K benötigt da die Definition über zwei Endpunkte
den sechsten Freiheitsgrad der Drehung des Stabkörpers K um den
Winkel α undefiniert läßt. Das Parallelogramm gewährt eine Rich
tungsstabilität für den Winkel α auch bei einer Drehung des Stab
körpers K um den Gleitweg G1, sofern der Stab S des Parallelo
grammes richtungsstabil angeordnet ist. Der Stab S ist am Linea
rantrieb A1 vorgesehen und erstreckt sich quer zu dessen Verfahr
richtung längs des Gleitweges G1. An den beiden Enden des Sta
bes S befinden sich die Gelenke, an denen die einen Enden der
Verbindungsarme VA1, VA2 befestigt sind. Die anderen Enden der
Verbindungsarme VA1, VA2 greifen an einander gegenüberliegen
den Seiten des Stabkörpers K an und verhindern, daß dieser um
seine Achse drehen kann.
Mit gestrichelten Linien ist in Fig. 14 dargestellt, daß die Verdreh
sicherung um den Winkel α auch durch eine dreieckförmige Anord
nung der Verbindungsarme (VA1), (VA2) erreicht werden kann. Sie
sind an den gleichen Stellen wie die Verbindungsarme VA1, VA2
mit ihren einen Enden am Stabkörper K befestigt. Ihre anderen En
den sind unmittelbar am Linearantrieb A1 befestigt.
Fig. 15 schließlich zeigt eine schematische Anordnung zur Verdre
hungssicherung mittels eines zur Symmetrieachse des Stabkörpers
K leicht schräg gestellten Parallelogrammes. Durch die Schräg
stellung wird entsprechend der Projektion des Parallelogrammes
auf die zur Symmetrieachse des Stabkörpers K orthogonale Ebene
ein Parallelogrammeffekt entsprechend Fig. 14 erreicht. Zur Ver
drehsicherung werden die Verbindungsarme VA1, VA2 herangezo
gen, deren eine Enden an den Enden des richtungsstabilen Stabes
S befestigt sind, der sich quer zum Verfahrweg des Linearantriebes
A1 erstreckt, der auf der gestellfesten Linearführung G2 verschieb
bar ist. Die anderen Enden der Verbindungsarme VA1, VA2 greifen
versetzt zueinander an der gleichen Seite des Stabkörpers K an.
Auch bei dieser Ausführungsform wird entsprechend dem vorherge
henden Ausführungsbeispiel durch die parallel liegenden Verbin
dungsarme die Verdrehung des stabförmigen Körpers K um seine
Längsachse gesperrt, wobei diese Verbindungsarme als Parallelo
gramm wirken und eine Sperrachse aufbauen. Auch bei der in Fig.
14 dargestellten Alternative mit der dreieckförmigen Anordnung
wird die Verdrehung des stabförmigen Körpers K um seine Achse
gesperrt. Die Fußpunkte der Verbindungsarme (VA1), (VA2) sind
auf einen Punkt am Linearantrieb A1 zusammengeführt. Infolge der
gelenkigen Befestigung am Stabkörper K bilden diese Verbin
dungsarme (VA1), (VA2) ein Dreieck, das wie das Parallelogramm
eine Sperrachse aufbaut.
Bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen sind die Linearfüh
rungen teilweise parallel zueinander angeordnet. Anstelle dieser
parallelen Lage können die Linearführungen auch so zueinander
angeordnet sein, daß sie einen Winkel miteinander einschließen.
Claims (31)
1. Vorrichtung zur Bewegung eines Körpers im Raum, der mit
Verbindungsarmen gelenkig verbunden ist, die jeweils drei
Freiheitsgrade haben und jeweils mit mindestens einem An
trieb zur Steuerung eines aktiven Freiheitsgrades versehen
sind,
dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (K) stabförmig aus
gebildet ist, daß der eine Endpunkt (P) des Stabkörpers (K)
die Position im Raum und der andere Endpunkt (P′) in Ver
bindung mit dem ersten Endpunkt (P) die Orientierung des
Stabkörpers (K) bestimmt, und daß die Verbindungsarme
(VA) zur Einstellung dieser beiden Endpunkte (P, P′) dienen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Stabkörper (K) beliebige
Abmessungen und Formausprägungen aufweist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die drei Freiheitsgrade des
Fußpunktes der Verbindungselemente (VA) durch Dreh- und/oder
Schubgelenke hergestellt sind.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Enden beteiligter Verbin
dungsarme (VA) in einem Punkt zusammengeführt sind.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß bei der Verbindung von zwei
Verbindungsarmen (VA) in einem Punkt bei translatorisch
beweglichen Fußpunkten die Verbindungsarme zu einer
Mehrfachschere erweitert sind.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Endpunkte (P, P′)
des Stabkörpers (K) durch ein Verbindungselement (VE) mit
einander verbunden sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Verbindungs
elementes (VE) zur Einstellung des Abstandes zwischen den
Endpunkten (P, P′) des Stabkörpers (K) veränderbar ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, daß durch Längenveränderung des
Verbindungselementes (VE) die Verbindungsarme (VA) unter
Spannung setzbar sind.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement (VE)
nach außen zu einem Drehpunkt (DP) verlängert ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, daß eine Achse (SP) um den Dreh
punkt (DP) schwenkbar ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, daß das eine Ende (P′) der Achse (SP)
über mindestens einen Verbindungsarm mit einem Line
arantrieb (A5, A6) gelenkig verbunden ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, daß durch Längenveränderung des
Verbindungselementes (VE) dessen Orientierung veränder
bar ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsarme (VA) zum
Stabkörper (K) und seinen Endpunkten (P, P′) einen Teil ei
nes Parallelogrammes bilden.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem einen Endpunkt
(P) des Stabkörpers (K) verbundenen Verbindungsarme (VA1
bis VA3) und die mit dem anderen Endpunkt (P′) verbunde
nen Verbindungsarme (VA4 bis VA6) spiegelbildlich zueinan
der angeordnet sind.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14,
dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Verbin
dungsarme (VA) zur Orientierungsänderung des Verbindung
selementes (VE) längenveränderlich ist.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15,
dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement (VE)
gegenüber einer in der Position und Orientierung fixierten
Plattform (PL) in mindestens einer Führung (L) so geführt ist,
daß bei einer Orientierungsänderung des Verbindungsele
mentes (VE) die Position des einen Endpunktes (P) des
Stabkörpers (K) unverändert bleibt.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet, daß die Führung (L) auf einem
Kreisbogen um den einen Endpunkt (P) des Stabkörpers (K)
liegt.
18. Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17,
dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement (VE)
mit mindestens einem Führungselement (F) in der Führung
(L) geführt ist.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 18,
dadurch gekennzeichnet, daß die Führung (L) um eine Ra
diale ihres Kreisbogens um einen Winkel (α) drehbar ist.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19,
dadurch gekennzeichnet, daß die Orientierung des Verbin
dungselementes (VE) über zwei in Position und Orientierung
definierte Plattformen (PL1, PL2) einstellbar ist, die jeweils
einen der Endpunkte (P oder P′) des Verbindungselementes
(VE) enthalten.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20,
dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement (VE)
über Lagerstellen (L1, L2) mit den Plattformen (PL1, PL2)
verbunden ist.
22. Vorrichtung nach Anspruch 21,
dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerstellen (L1, L2) in
zueinander parallelen Ebenen (E1, E2) bewegbar sind.
23. Vorrichtung nach Anspruch 21 oder 22,
dadurch gekennzeichnet, daß durch variable Verlängerung
des Verbindungselementes (VE) für den einen Endpunkt (P)
des Stabkörpers (K) ein weiterer Freiheitsgrad erzeugbar ist.
24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 23,
dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerstellen (L1, L2) je
weils über einen Scherenantrieb oder einen Doppelscheren
antrieb lageveränderlich sind.
25. Vorrichtung nach Anspruch 24,
dadurch gekennzeichnet, daß die Scheren zur Veränderung
der Lagerstellen (L1, L2) mechanisch fest miteinander ge
koppelt sind.
26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 25,
dadurch gekennzeichnet, daß zwei translatorische Antriebe
(A1, (A1); A2, (A2)) so zusammengefaßt sind, daß ein An
trieb den anderen trägt.
27. Vorrichtung nach Anspruch 26,
dadurch gekennzeichnet, daß der getragene Antrieb ((A1),
(A2)) den Fußpunkt (P′) des Verbindungselementes (VE) bil
det, das zur Orientierungseinstellung herangezogen wird.
28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 25,
dadurch gekennzeichnet, daß zwei translatorische Antriebe
zu einem Antrieb vereint werden, der die Fußpunkte von zwei
Verbindungsarmen (VA) aufnimmt, die durch ihre Lage als
Teil eines Parallelogrammes oder eines Dreiecks Freiheits
grade des Verbindungselementes (VE) sperren.
29. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 28,
dadurch gekennzeichnet, daß eine Verdrehung des Verbin
dungselementes (VE) bzw. des Stabkörpers (K) um die
Längsachse mittels zweier Verbindungsarme (VA) sperrbar
ist.
30. Vorrichtung nach Anspruch 29,
dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsarme (VA)
parallel zueinander liegen und als Parallelogramm wirken
und eine Sperrachse aufbauen.
31. Vorrichtung nach Anspruch 29,
dadurch gekennzeichnet, daß die Fußpunkte der Verbin
dungsarme (VA) auf einen Punkt zusammengeführt sind, und
daß die Verbindungsarme (VA) infolge ihrer gelenkigen Be
festigung am Stabkörper (K) ein Dreieck bilden, das eine
Sperrachse aufbaut.
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