DE19757886C2

DE19757886C2 - Vorrichtung zur Positionierung eines ersten Maschinenteils gegenüber einem zweiten Maschinenteil

Info

Publication number: DE19757886C2
Application number: DE1997157886
Authority: DE
Inventors: Rolf Wissner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-12-24
Filing date: 1997-12-24
Publication date: 2001-11-29
Anticipated expiration: 2017-12-25
Also published as: DE19757886A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Positionie rung eines ersten Maschinenteils gegenüber einem zweiten Maschinenteil nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei den Maschinenteilen kann es sich um Teile einer Werkzeug maschine handeln. So kann z. B. das erste Maschinenteil die Halterung für einen Laser oder eine Spindel mit einer Werkzeug halterung sein, während das zweite Maschinenteil der Rahmen der Werkzeugmaschine oder direkt ein ein Werkstück tragender Tisch ist.

Traditionell werden zur Positionierung eines ersten Maschinen teils gegenüber einem zweiten Maschinenteil kreuzweise angeord nete und hintereinandergeschaltete lineare Positioniereinrich tungen verwendet. Die serielle Anordnung der Positionierein richtungen weist jedoch den Nachteil auf, daß die direkt an dem zweiten Maschinenteil gelagerte Positioniereinrichtung nicht nur das erste Maschinenteil sondern auch noch die ihr nachgeschal teten Positioniereinrichtungen positionieren muß. Das heißt, die von dieser Positioniereinrichtung zu positionierende Masse ist erheblich größer als die entsprechende Masse bei der letzten Positioniereinrichtung der Reihe, die nur das erste Maschinen teil selbst positionieren muß. Hierdurch ergeben sich recht früh kinematische Grenzen für die Beschleunigung des zweiten Maschi nenteils gegenüber dem ersten Maschinenteil. Hohe Beschleunigun gen des ersten Maschinenteils gegenüber dem zweiten Maschinen teil sind jedoch für verschiedene mit einer Werkzeugmaschine durchzuführende Bearbeitungsverfahren evident und auch für die Erreichung kurzer Bearbeitungszeiten von grundsätzlicher Bedeutung.

Als Vorrichtungen zur Positionierung eines ersten Maschinenteils gegenüber einem zweiten Maschinenteil mit parallel zueinander angeordneten Positioniereinrichtungen sind sogenannte Hexapoden bekannt. Eine Hexapode ist beispielsweise in der US-PS 5 575 597 beschrieben. Ein Hexapode weist typischerweise 6 Positionier einrichtungen zwischen dem ersten Maschinenteil und dem zweiten Maschinenteil auf, die an jeweils 3 äquidistanten Orten an dem ersten Maschinenteil und dem zweiten Maschinenteil schwenkbar gelagert sind. Die Orte der Lagerung an dem ersten Maschinenteil sind gegenüber den Orten der Lagerung an dem zweiten Maschinen teil in einer Grundstellung des Hexapoden um 60° verdreht zueinander angeordnet, wobei zwischen jedem Ort der Lagerung an dem ersten Maschinenteil und den zwei nächstbenachbarten Orten an dem zweiten Maschinenteil jeweils eine Positioniereinrichtung angeordnet ist. Bei den Positioniereinrichtungen handelt es sich um Positionierelemente, die auf eine lineare Längenänderungen zwischen dem ersten und dem zweiten Maschinenteil ansteuerbar sind, beispielsweise um Kugelgewindetriebe oder Lineardirekt antriebe. Ein Hexapode ist durch die notwendige Anzahl von 6 Positionierelementen bereits vom Aufbau her aufwendig. Weiterer Aufwand muß für die Steuerung des Hexapoden betrieben werden, da kein einzelnes Positionierelement separat angesteuert werden kann. Jede Längenänderung eines einzelnen Positionierelements muß mit Längenänderungen weiterer Positionierelemente einherge hen. Darüberhinaus ist der Verfahrbereich des ersten Maschinen teils gegenüber dem zweiten Maschinenteil bei einem Hexapoden relativ klein. Insbesondere sind die Grenzflächen dieses Ver fahrbereichs ungünstig angeordnet, so daß beispielsweise ein maximaler kubischer Ausschnitt aus dem Verfahrbereich ein noch kleineres Volumen aufweist.

Eine Vorrichtung zur Positionierung eines ersten Maschinenteils gegenüber einem zweiten Maschinenteil der eingangs beschriebenen Art ist aus der US-PS 5 140 242 bekannt. Das erste Maschinenteil liegt auf einer als Führung dienenden Oberfläche des zweiten Maschinenteils auf und ist gegenüber dieser verschiebbar. Drei Positionierelemente sind zwischen den beiden Maschinenteilen angeordnet und dienen zum Verschieben und Verdrehen des ersten Maschinenteils gegenüber der Oberfläche des zweiten Maschinen teils. Bei dieser Anordnung kann jedes Positionierelement unab hängig auf eine lineare Längenänderung zwischen dem ersten und dem zweiten Maschinenteil angesteuert werden. Einer schnellen Beschleunigung des ersten Maschinenteils gegenüber dem zweiten Maschinenteil in beliebiger Richtung steht nur die Reibung zwischen dem ersten und dem zweiten Maschinenteil entgegen. Allerdings kann mit der bekannten Vorrichtung nur ein Werkstück unter einem Werkzeug positioniert werden und nicht etwa ein Werkzeug über einem Werkstück. Deshalb werden die realisierbaren Beschleunigungen und die an den Positionierelementen auftreten den Kräfte durch die Masse des Werkstücks bestimmt, die auch bei einer einzelnen Werkzeugmaschine sehr unterschiedlich ist und in gewissem Umfang durch den Bearbeitungsvorgang selbst verändert wird.

Eine Vorrichtung zur Positionierung eines ersten Maschinenteils gegenüber einem zweiten Maschinenteil nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der EP 0 812 652 A1 bekannt. Insbesondere wenn bei der bekannten Vorrichtung die Schwenkachsen in der z-Richtung verlaufen, werden die Positionierelemente beim Betrieb der Vorrichtung sowohl auf Zug als auch auf Druck belastet. Als Beispiel für konkrete Positionierelemente, die auf eine lineare Längenänderung angesteuerbar sind, sind Linear motoren angegeben.

Eine Vorrichtung, die sich von der eingangs beschriebenen Art dadurch unterscheidet, daß statt der auf eine lineare Längenänderung ansteuerbaren Positionierelemente Drehantriebe mit einem Schwenkarm und einem nachgeschalteten Koppelglied vorgesehen sind und daß zur schwenkbaren Lagerung der Führungsarme nicht jeweils mindestens zwei beabstandete Schwenklager vorgesehen sind, ist aus der WO 97/33725 bekannt. Die für eine genaue Positionierung erforderliche Steifigkeit ist bei dieser Vorrichtung somit nur schwierig realisierbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Positionierung eines ersten Maschinenteils gegenüber einem zweiten Maschinenteil nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 aufzuzeigen, bei der die Führung eine schnelle Positionierung mit hohen Beschleunigungen eines Werkzeugs, eines Lasers oder einer anderen Bearbeitungseinrichtung über einem Werkstück erlaubt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 gelöst.

Die Führungsarme der Führung verhindern ein Verkippen des ersten Maschinenteils gegenüber ihren parallelen Schwenkachsen und sie legen eine senkrecht zu ihren Schwenkachsen verlaufende Bewegungsebene des ersten Maschinenteils gegenüber dem zweiten Maschinenteil fest. Gleichzeitig sind die Beschränkungen des Verfahrbereichs des ersten Maschinenteils durch die Führungsarme in dieser Ebene nur gering. Dies gilt insbesondere, wenn beide Führungsarme etwa gleiche Länge aufweisen. Bei dem Verfahren des ersten Maschinenteils gegenüber dem zweiten Maschinenteil werden die Führungsarme verschwenkt, um die Ortsveränderung des ersten Maschinenteils gegenüber der Schwenkachse zwischen dem einen Führungsarm und dem zweiten Maschinenteil zu kompensieren. Der sich daraus ergebende Einfluß auf die realisierbare Beschleuni gung des ersten Maschinenteils und die an den Positionierelemen ten auftretende Gegenkräfte sind jedoch begrenzt. Auch die Massenträgheit der Führungsarme ist von untergeordneter Bedeu tung, da sich der Schwerpunkt der Führungsarme nicht am Ort des ersten Maschinenteils befindet. Zudem können die Führungsarme trotz der für ihre Führungsqualität erforderlichen Steifigkeit sehr leicht, beispielsweise einstückig aus Zink- oder Aluminium druckguß ausgebildet werden. Parallel zu den mindestens zwei in Reihe geschalteten Führungsarmen können ohne weiteres weitere Anordnungen von mindestens zwei weiteren Führungsarmen zwischen den beiden Maschinenteilen vorgesehen sein. Die Präzision, mit der das erste Maschinenteil gegenüber dem zweiten Maschinenteil in der senkrecht zu den Schwenkachsen der Führungsarme verlaufenden Ebene geführt wird, wird besser als durch eine steife Ausbildung einzelner Lager dadurch erreicht, daß für die schwenkbare Lagerung der Führungsarme um die parallelen Schwenkachsen jeweils mindestens zwei in Richtung der jeweiligen Schwenkachse beabstandete Schwenklager vorgesehen sind. So ergeben sich immer günstige Hebelverhältnisse zur Aufnahme von gegenüber den Schwenklagern wirkenden Kippmomenten. Um Druck belastungen der Positionierelemente auszuschließen, die zu einer Verbiegung der Positionierelemente und damit zu Ungenauigkeiten bei der Positionierung führen könnten, kann mindestens einer der Führungsarme gegenüber einem der Maschinenteile und/oder einem anderen Führungsarm mit einem Drehmoment um die jeweilige Schwenkachse beaufschlagt sein, dessen resultierende Kräfte die Positionierelemente auf Zug belasten. Dabei hängt von der Anordnung der Positionierelemente relativ zu dem Ort, an dem der eine Führungsarm an dem zweiten Maschinenteil gelagert ist, ab, ob das Drehmoment dazu streben muß, die Führungsarme zu strecken oder zusammenzuziehen, um die gewünschte Zugbelastung der Positionierelemente zu erreichen. Neben der Tatsache, daß eine Zugbelastung der Positionierelemente ihr Verbiegen verhindert, wird hierdurch auch etwaiges Spiel der Positionierelemente in ihrer Arbeitsrichtung ausgeschaltet.

Der andere Führungsarm kann das erste Maschinenteil starr halten. Hierdurch ist eine zwangsweise Verschwenkung des ersten Maschinenteils gegenüber dem zweiten Maschinenteil mit einem Verfahren des ersten Maschinenteils gegenüber dem zweiten Maschinenteil verbunden. Wenn diese Verschwenkung jedoch beispielsweise um die Achse einer Spindel für ein rotierendes Werkzeug oder um den Strahl eines Lasers erfolgt, ist für die Funktion einer Werkzeugmaschine unbeachtlich.

Das erste Maschinenteil kann aber auch um eine zu den Schwenk achsen der Führungsarme parallel verlaufende dritte Schwenkachse verschwenkbar an dem anderen Führungsarm gelagert sein. Die Schwenklage des ersten Maschinenteils um diese Schwenkachse kann dann mit den Positionierelementen festgelegt werden.

Es ist aber auch möglich, daß die beiden Führungsarme Teil einer Parallelogrammführung für das erste Maschinenteil gegenüber dem zweiten Maschinenteil sind. In diesem Fall wird durch die Parallelogrammführung eine feste Schwenkstellung des ersten Maschinenteils in seiner Verfahrebene gegenüber dem zweiten Maschinenteil konserviert. Durch ein Verschwenken der gesamten Parallelogrammführung, beispielsweise um die erste Schwenkachse des einen Führungsarms gegenüber dem zweiten Maschinenteil, kann die Schwenkstellung des ersten Maschinenteils gegenüber dem zweiten Maschinenteil aber gezielt verändert werden.

Damit sich die Führungsarme immer in einer bestimmten definier ten Stellung befinden, sollten sie zusammen länger sein als der maximale Abstand des ersten Maschinenteils von dem Ort, an dem der eine Führungsarm schwenkbar an dem zweiten Maschinenteil gelagert ist. Diese Ausbildung der Führungsarme ist unverzicht bar, wenn das erste Maschinenteil starr an dem anderen Führungs arm gelagert ist, weil sonst einer bestimmten Position des ersten Maschinenteils in seiner Verfahrebene keine definierte Schwenkstellung des ersten Maschinenteils gegenüber dem zweiten Maschinenteil zugeordnet ist.

Die bevorzugte Ausführungsform der Positionierelemente weist jeweils eine nicht-verspannte Gewindespindel auf. Gewindetriebe mit nicht-verspannten Gewindespindeln sind vergleichsweise einfache und kostengünstige Bauteile. Der Antrieb der Gewinde spindel erfolgt vorzugsweise durch Verdrehen der auf der jeweiligen Gewindespindel angeordneten Mutter, wobei die Gewindespindel selbst drehfest angeordnet ist.

Bei der neuen Vorrichtung sind zwei oder drei senkrecht zu den Schwenkachsen der Führungsarme angeordnete Positionierelemente ausreichend, für die vorzugsweise an dem ersten Maschinenteil und dem zweiten Maschinenteil Schwenklager ausgebildet sind, die parallel zu den Schwenkachsen der Führungsarme verlaufende Schwenkachsen aufweisen. Die Positionierelemente werden beim Positionieren des ersten Maschinenteils gegenüber dem zweiten Maschinenteil dann in derselben Ebene verschwenkt, in der das erste Maschinenteil verfahren wird, oder, um Kollisionen zu vermeiden insbesondere parallel dazu. Zwei Positionierelemente sind ausreichend, wenn das erste Maschinenteil gegenüber dem anderen Führungsarm nicht frei oder nur um eine allein relevante Hauptachse verschwenkbar ist. Im letzten Fall müssen die zwei Positionierelemente dann aber zusätzlich an der dritten Schwenk achse angreifen. Ein drittes Positionierelement kann verwendet werden, um ohne Beaufschlagung der Führungsarme mit einem Drehmoment eine Belastung aller Positionierelemente auf Zug zu erreichen oder um bei einem gegenüber dem anderen Führungsarm frei verschwenkbaren ersten Maschinenteil die Schwenkstellung des Maschinenteils einzustellen.

Um einen Kippwinkel beispielsweise zwischen einem rotierenden Werkzeug an dem ersten Maschinenteil und einem Werkstück ein zustellen, kann das zweite Maschinenteil gegenüber einem dritten Maschinenteil um eine Kippachse verkippbar sein, die quer zu den Schwenkachsen der Führungsarme verläuft. Wenn dann das Werkstück an dem dritten Maschinenteil gelagert wird, muß das jeweilige Werkzeug als viertes Maschinenteil gegenüber dem ersten Maschi nenteil in Richtung beispielsweise der Schwenkachsen der Füh rungsarme linear verfahrbar sein. Alternativ kann das Werkstück an einem vierten Maschinenteil gelagert werden, das seinerseits in einer Richtung quer zu der Kippachse linear gegenüber dem dritten Maschinenteil verfahrbar ist. Die lineare Verfahrbarkeit des vierten Maschinenteils ist in jedem Fall notwendig, um die sich beim Verfahren des ersten Maschinenteils in seiner Verfahr ebene gegenüber dem dritten Maschinenteil ergebenden Höhenunter schiede auszugleichen. Neben der schon angesprochenen Kippachse kann zwischen dem dritten und den vierten Maschinenteil eine dazu senkrecht verlaufende weitere Kippachse ausgebildet sein, die ebenfalls quer zu den Schwenkachsen der Führungsarme orientiert ist. Damit sind dann beliebige Verkippungen zwischen dem dritten und dem vierten Maschinenteil realisierbar.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert und beschrieben. Dabei zeigt

Fig. 1 eine Ansicht von oben auf eine erste Ausführungsform einer Vorrichtung zur Positionierung eines ersten Maschinenteils gegenüber einem zweiten Maschinenteil,

Fig. 2 eine zweite Ausführungsform der Vorrichtung in einer Fig. 1 entsprechenden Ansicht,

Fig. 3 eine auf der Ausführungsform gemäß Fig. 1 basierende Ausführungsform der Vorrichtung in einer Seitenansicht und

Fig. 4 ein Positionierelement zur Anwendung bei der Vorrich tung in allen Ausführungsformen gemäß den Fig. 1 bis 3.

Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung 1 dient zum Positionie ren eines ersten Maschinenteils 2 gegenüber einem zweiten Maschinenteil 3 in einer Verfahrebene, die hier mit der Zeichen ebene zusammenfällt oder parallel zu dieser verläuft. Die Maschinenteile 2 und 3 können die Teile einer Werkzeugmaschine sein, wobei an dem Maschinenteil 2 beispielsweise eine Spindel für ein rotierendes Werkzeug gelagert ist. Zwischen dem ersten Maschinenteil 2 und dem zweiten Maschinenteil 3 sind zwei zwar nicht parallel angeordnete, aber parallel geschaltete Posi tionierelemente 4 und zwei in Reihe geschaltete Führungsarme 5 und 6 angeordnet. Die Positionierelemente 4, die hier in Form von Symbolen wiedergegeben sind, sind an beabstandeten Orten 7 und 8 um zueinander parallele Schwenkachsen 9 verschwenkbar an dem zweiten Maschinenteil gelagert. Sie sind weiterhin um parallel zueinander und parallel zu den Schwenkachsen 9 verlau fende Schwenkachsen 10 verschwenkbar an dem zweiten Maschinen teil 2 gelagert. Die Positionierelemente 1 sind auf eine lineare Längenveränderung zwischen den Schwenkachsen 9 und 10 durch eine hier nicht dargestellte Steuerung ansteuerbar. Durch Pfeil spitzen 11 ist in Fig. 1 auf eine dabei auftretende Zugkraft der Positionierelemente 4 hingewiesen. Durch die Ansteuerung der Positionierelemente 4 ist das erste Maschinenteil 2 gegenüber dem zweiten Maschinenteil 3 in beiden Richtungen der Zeichen ebene von Fig. 1 verfahrbar. Um dabei ein Verkippen des ersten Maschinenteils 2 und eine Verschiebung senkrecht zu der Zeichen ebene zu verhindern, sind die Führungsarme 5 und 6 vorgesehen. Der eine Führungsarm 5 ist um eine erste Schwenkachse 13 verschwenkbar an dem zweiten Maschinenteil 3 gelagert. Der andere Führungsarm 6 ist an dem einen Führungsarm 5 um eine zweite Schwenkachse 14 verschwenkbar gelagert und hält an seinem freien Ende das erste Maschinenteil 2 in starrer Anordnung. Bei ausreichender Steifigkeit der Führungsarme 5 und 6 und ihrer Lagerungen ist die Verfahrbarkeit des ersten Maschinenteils 2 vollständig auf die Zeichenebene bzw. eine dazu parallel verlaufende Ebene beschränkt. Unter dem Einfluß der Führungsarme 5 und 6 wird das erste Maschinenteil 2 gegenüber dem dritten Maschinenteil 3 in Abhängigkeit von seiner Lage in der Verfahrebene verschwenkt, wobei jedoch jedem Ort der Verfahr ebene genau eine Schwenkstellung zugeordnet ist, solange die Führungsarme 5 und 6 zusammen länger sind als der maximale Abstand des ersten Maschinenteils 2 zu der Schwenkachse 13. Auf diese Weise wird ein Durchknicken des von den Führungsarmen 5 und 6 gebildeten Kniegelenks verhindert, welches die Zuordnung einer Schwenkstellung des ersten Maschinenteils 2 gegenüber dem zweiten Maschinenteil 3 bezogen auf den Ort des ersten Maschi nenteils 2 in der Verfahrebene zweideutig machen würde. Das Verschwenken des ersten Maschinenteils 2 in der Verfahrebene ist ansich ohne Bedeutung, wenn das erste Maschinenteil 2 ein um eine senkrecht zu der Zeichenebene verlaufende Achse rotierendes Werkzeug oder einen senkrecht zu der Zeichenebene ausgerichteten Laser trägt, weil bei diesen Anordnungen keine bestimmte Rich tung um die Drehachse der Werkzeugs oder die Hauptachse des Lasers ausgezeichnet ist. Bei der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung ist es allerdings notwendig, die Drehstellung des ersten Maschinenteils 2 gegenüber dem zweiten Maschinenteil 3 bei der Positionierung des ersten Maschinenteils 2 zu berück sichtigen, weil die Drehstellung die Lage der Schwenkachsen 10 zu den Schwenkachsen 13 und 14 und damit die Länge der Posi tionierelemente 4 beeinflußt. Eine Ausnehmung 18 in dem zweiten Maschinenteil 3 ist zur Aufnahme der Führungsarme 5 und 6 vorgesehen, falls das erste Maschinenteil 2 sehr dicht an das erste Maschinenteil 3 herangefahren werden soll. Eine Feder 15 ist an dem ersten Führungsarm 5 befestigt und greift über ein Zugseil 16 an dem zweiten Führungsarm 6 an. Das Zugseil 16 wird um die zweite Schwenkachse 14 herum von einem kurven scheibenartigen Fortsatz 17 des zweiten Führungsarms 6 geführt. Durch die über das Zugseil 16 zwischen den Führungsarmen 5 und 6 wirkende Zugfeder 15 wird ein Drehmoment zwischen den Führungsarmen 5 und 6 hervorgerufen, welches das von den Führungsarmen 5 und 6 gebildete Kniegelenk zu strecken versucht. Hieraus resultieren Kräfte auf die Positionierelemente 4, die deren Druckbelastung verhindern. Dies ist dadurch angedeutet, daß bei den Positionierelementen 4 nur die aufeinander zu gerichteten Pfeilspitzen 11 wiedergegeben sind. Eine reine Zugbelastung der Positionierelemente 4 ist vorteilhaft, weil hierdurch ein Durchbiegen der Positionierelemente in seitlicher Richtung verhindert wird, was die Positioniergenauigkeit der Vorrichtung 1 verschlechtern würde. Die Richtung des Drehmoments zwischen den Führungsarmen 5 und 6, das zu einer reinen Zugbelastung der Positionierelemente 4 führt, ist von der relativen Anordnung der Positionierelemente 4 und des Führungs arms 6 an dem zweiten Maschinenteil 3 abhängig. Wären die Positionierelemente 4 bezüglich dem ersten Maschinenteil 2 dem einen Führungsarm 5 gegenüberliegend an dem zweiten Maschinen teil 3 angeordnet, müßte das von dem Führungsarm 5 und 6 gebildete Kniegelenk auf Biegung beaufschlagt werden, um die gewünschte reine Zugbelastung der Positionierelemente 4 zu erreichen. Durch die Form des kurvenscheibenartigen Fortsatz 17 des zweiten Führungsarms 6 ist trotz der Progressivität der Feder 15 über unterschiedliche Knickwinkel hinweg ein etwa gleichbleibendes Drehmoment zwischen den beiden Führungsarmen 5 und 6 erreichbar.

Bei der Ausführungsform der Vorrichtung 1 gemäß Fig. 2 sind die Führungsarme 5 und 6 Teil einer Parallelogrammführung 19 für das erste Maschinenteil 2 gegenüber dem zweiten Maschinenteil 3. Die Parallelogrammführung 19 weist neben den Führungsarmen 5 und 6 zwei weitere Führungsarme 20 und 21 sowie zwei Querlenker 22 und 23 auf. Ein dritter Querlenker wird von dem ersten Maschinenteil 2 ausgebildet. Der Führungsarm 20 ist parallel zu dem Führungs arm 5 zwischen dem ersten Querlenker 22 und dem zweiten Quer lenker 23 angeordnet und verschwenkbar. Der Führungsarm 21 ist parallel zu dem Führungsarm 6 zwischen dem zweiten Querlenker 23 und dem ersten Maschinenteil 2 angeordnet und verschwenkbar. Dazu ist zwischen dem ersten Querlenker 22 und dem Führungsarm 20 eine der ersten Schwenkachse 13 entsprechende Schwenkachse 24, zwischen dem Führungsarm 20, dem zweiten Querlenker 23 und dem Führungsarm 21 eine der zweiten Schwenkachse 14 ent sprechende Schwenkachse 25 und zwischen dem Führungsarm 21 und dem ersten Maschinenteil 2 eine einer dritten Schwenkachse 26 zwischen dem Führungsarm 6 und dem Maschinenteil 2 entsprechende Schwenkachse 27 ausgebildet. Um die Schwenkstellung des ersten Maschinenteils 2 in der Verfahrebene gegenüber dem zweiten Maschinenteil 3 zu verstellen, ist der erste Querlenker 22 nicht einteilig mit dem zweiten Maschinenteil 3 ausgebildet, sondern in Richtung eines Doppelpfeils 28 gegenüber dem zweiten Maschi nenteil um die erste Schwenkachse 13 verschwenkbar. Die Ver schwenkung des ersten Querlenkers 22 in Richtung des Doppel pfeils 28 ergibt eine gleichgroße und gleichgerichtete Ver schwenkung des ersten Maschinenteils 2 um die dritte Schwenk achse 26. Die Feder 15, die dafür sorgt, daß die Positionier elemente 4 nur auf Zug belastet werden, ist hier zwischen den Führungsarmen 5 und 20 mit versetzten Ansatzpunkten angeordnet, so daß die gesamte Parallelogrammführung in Richtung auf eine Streckung weg von dem zweiten Maschinenteil 3, an dem die Positionierelemente angeordnet sind, beaufschlagt ist.

Die Vorrichtung 1 gemäß Fig. 3 basiert auf der Ausführungsform der Vorrichtung 1 gemäß Fig. 1, wobei aus der Seitenansicht gemäß Fig. 3 zwar nicht die Feder 15, das Zugseil 16 und der Fortsatz 17 gemäß Fig. 1, aber andere Details erkennbar sind, die schon bei der Vorrichtung gemäß Fig. 1 vorgesehen sind. So ist zu sehen, daß die Führungsarme 5 und 6 jeweils einen unteren Teil 5' bzw. 6' und einen oberen Teil 5" bzw. 6" aufweisen, die jedoch einstückig miteinander verbunden sind. Allerdings sind zwischen dem zweiten Maschinenteil 3 und den oberen und unteren Teilen der Führungsarme 5 und 6 jeweils separate Schwenklager 29 und 30 bzw. 31 und 32 ausgebildet. Die Schwenklager 29 und 31 zwischen dem oberen und dem unteren Teil des Führungsarme 5 und dem zweiten Maschinenteil 3 sind in Richtung der Schwenkachse 13 untereinander beabstandet. Die Schwenklager 30 und 32 zwischen dem unteren und dem oberen Teil des Führungsarms 5 und dem unteren und dem oberen Teil des Führungsarms 6 sind in Richtung der zweiten Schwenkachse 14 untereinander beabstandet. Hierdurch wird die Steifigkeit der Lagerung der Führungsarme 5 und 6 erhöht, weil jeder Verkippung der Führungsarme 5 und 6 gegenüber den Schwenkachsen 13 und 14 große Hebelkräfte entgegenwirken, die auf dem Abstand der Schwenklager 29 und 31 in Richtung der Schwenkachse 13 und dem Abstand der Schwenklager 30 und 32 in Richtung der Schwenkachse 14 beruhen. Auf einer Höhe zwischen den unteren Teilen 5' und 6' und den oberen Teilen 5" und 6" der Führungsarme 5 und 6 sind die Positionierelemente 4 angeordnet, so daß keine Kollision mit den oberen und unteren Teilen der Führungsarme 5 und 6 zu be fürchten ist. Zusätzlich zu der Ausführungsform der Vorrichtung 1 gemäß Fig. 2 ist bei der Vorrichtung 1 gemäß Fig. 3 vorge sehen, daß das zweite Maschinenteil 3 mit einem Stellelement 35 um eine senkrecht zu den Schwenkachsen verlaufende Kippachse 33 in Richtung eines Doppelpfeils 34 gegenüber einem dritten Maschinenteil 36 zu verkippen. An dem dritten Maschinenteil 36 ist ein viertes Maschinenteil 37 in Richtung eines Doppelpfeils 38 linear verfahrbar gelagert. Der Doppelpfeil 38 verläuft senkrecht zu der Kippachse 33 und in der in Fig. 3 dargestellten Grundstellung der Vorrichtung 1 parallel zu den Schwenkachsen 13 und 14. Auf dem vierten Maschinenteil 37 kann ein Werkstück 39 aufgespannt sein, das mit einem rotierenden Werkzeug 40 zu bearbeiten ist. Das rotierende Werkzeug 40 wird von einer Spindel 41 gehalten und drehbar angetrieben. Die Spindel 41 ist an dem ersten Maschinenteil 2 gelagert und in Richtung ihrer Spindelachse 42 gemäß einem Doppelpfeil 43 linear gegenüber dem ersten Maschinenteil 2 verfahrbar. Die Verfahr barkeit des vierten Maschinenteils 37 in Richtung des Doppel pfeils 38 und/oder die Verfahrbarkeit in der Spindel 41 in Richtung des Doppelpfeils 43 kann genutzt werden, um das Werkzeug 40 an das Werkstück 39 heranzufahren. Mindestens eine der beiden Verfahrbarkeiten muß auch ausgenutzt werden, um den Abstand zwischen dem vierten Maschinenteil 37 und dem Werkzeug 40 nach einem Verkippen des zweiten Maschinenteils 3 gegenüber dem dritten Maschinenteil 36 konstant zu halten, weil dann die Verfahrebene des zweiten Maschinenteils 2 nicht mehr parallel zu der das Werkstück 39 tragenden Oberfläche des vierten Maschinen teils 37 verläuft. Diese Parallelität könnte nur erhalten wer den, wenn die Spindel 41 gegenüber dem ersten Maschinenteil 2 angestellt wird, um das Werkzeug 40 beispielsweise schräg in das Werkstück 39 eingreifen zu lassen. Eine solche Einstellung der Spindel wäre insbesondere in Verbindung mit der Ausführungsform der Vorrichtung gemäß Fig. 2 interessant, bei der eine konstante Schwenkstellung des ersten Maschinenteils 2 der Verfahrebene beibehalten und eingestellt werden kann.

Fig. 4 gibt ein Beispiel für eine konkrete Ausführungsform eines Positionierelements zur Verwendung bei der Vorrichtung 1 gemäß einer der Fig. 1 bis 3 wieder. Es handelt sich um einen Kugelgewindetrieb 44 mit einer Kugelgewindespindel 45 und einer auf der Kugelgewindespindel angeordneten Mutter 46. Die Kugel gewindespindel 45 ist drehfest angeordnet, während die Mutter 46 durch einen hier nicht dargestellten Antrieb in beiden Drehrich tungen um die Kugelgewindespindel 45 verdrehbar ist. Für die Mutter 46 ist ein Lager 47 vorgesehen, das die Mutter 46 in der Haupterstreckungsrichtung der Kugelgewindespindel 45 beidseitig abstützt. Dieses Lager 47 ist zusammen mit dem hier nicht dargestellten Motor um die Schwenkachse 9 an dem hier ebenfalls nicht dargestellten zweiten Maschinenteil verschwenkbar gela gert. Die Kugelgewindespindel 45 ist an dem hier wiederum nicht dargestellten ersten Maschinenteil 2 um die Schwenkachse 10 schwenkbar aber um ihre Spindelachse drehfest gelagert. Wenn durch die Ausgestaltung der Vorrichtung dafür Sorge getragen ist, daß die Kugelgewindespindel 45 immer nur auf Zug bean sprucht wird, kann die Kugelgewindespindel 45 vergleichsweise dünn und damit leicht ausgebildet werden. Gleichzeitig ist es nicht erforderlich, einen Kugelgewindetrieb 44 mit innerhalb der Mutter 46 verspannter Kugelgewindespindel 45 zu verwenden. Vielmehr reicht ein einfacher nicht-verspannter Kugelgewinde trieb aus. Die Voraussetzungen hierfür werden von den Vorrich tungen gemäß den Fig. 1, 2 und 3 erfüllt. Durch die geringe Masse der Positionierelemente, auch bei deren Ausbildung beispielsweise als Lineardirektantrieb, ist eine hohe Dynamik bei der Verfahrbarkeit des ersten Maschinenteils 2 gegenüber dem zweiten Maschinenteil 3 gewährleistet. So sind extreme relative Beschleunigungen von bis zu 10 g realisierbar.

BEZUGSZEICHENLISTE

1

Vorrichtung

2

erstes Maschinenteil

3

zweites Maschinenteil

4

Positionierelement

5

Führungsarm

6

Führungsarm

7

Ort

8

Ort

9

Schwenkachse

10

Schwenkachse

11

Pfeilspitze

13

erste Schwenkachse

14

zweite Schwenkachse

15

Feder

16

Zugseil

17

Fortsatz

18

Ausnehmung

19

Parallelogrammführung

20

Führungsarm

21

Führungsarm

22

Querlenker

23

Querlenker

24

Schwenkachse

25

Schwenkachse

26

dritte Schwenkachse

27

Schwenkachse

28

Doppelpfeil

29

Schwenklager

30

Schwenklager

31

Schwenklager

32

Schwenklager

33

Kippachse

34

Doppelpfeil

35

Stellelement

36

drittes Maschinenteil

37

viertes Maschinenteil

38

Doppelpfeil

39

Werkstück

40

Werkzeug

41

Spindel

42

Spindelachse

43

Doppelpfeil

44

Kugelgewindetrieb

45

Kugelgewindespindel

46

Mutter

47

Lager

Claims

1. Vorrichtung zur Positionierung eines ersten Maschinenteils gegenüber einem zweiten Maschinenteil,
wobei an verschiedenen Orten an dem zweiten Maschinenteil Positionierelemente schwenkbar gelagert sind, die an dem ersten Maschinenteil angreifen und die auf eine lineare Längenänderung zwischen dem ersten und dem zweiten Maschinenteil ansteuerbar sind,
wobei eine Führung für das erste Maschinenteil gegenüber dem zweiten Maschinenteil vorgesehen ist, die Führung zwischen den beiden Maschinenteilen mindestens zwei in Reihe angeordnete Führungsarme aufweist, von denen der eine Führungsarm um eine quer zu den Positionierelementen verlaufende erste Schwenkachse an dem zweiten Maschinenteil schwenkbar gelagert ist und von denen der andere Führungsarm um eine parallel zu der ersten Schwenkachse verlaufende zweite Schwenkachse schwenkbar an einem vorgeschalteten Führungsarm gelagert ist und mit seinem freien Ende das erste Maschinenteil hält, und
wobei zur schwenkbaren Lagerung der Führungsarme um die parallelen Schwenkachsen jeweils mindestens zwei in Richtung der jeweiligen Schwenkachse beabstandete Schwenklager vorgesehen sind,
dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Führungsarme (5) gegenüber einem der Maschinenteile (3) und/oder einem anderen Führungsarm (6) mit einem Drehmoment um die jeweilige Schwenkachse (13 bzw. 14) beaufschlagt ist, dessen resultierende Kräfte die Positionierelemente (4) auf Zug belasten.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der andere Führungsarm (6) das erste Maschinenteil (2) starr hält.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Maschinenteil (2) um eine zu den Schwenkachsen (13 und 14) der Führungsarme (5 und 6) parallel verlaufende dritte Schwenkachse (26) verschwenkbar an dem anderen Führungsarm (5) gelagert ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Führungsarme (5 und 6) Teil einer Parallelogramm führung (19) für das erste Maschinenteil (2) gegenüber dem zweiten Maschinenteil (3) sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsarme (5 und 6) zusammen länger sind als der maximale Abstand des ersten Maschinenteils (2) von dem Ort, an dem der eine Führungsarm (5) schwenkbar an dem zweiten Maschinenteil (3) gelagert ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionierelemente (4) jeweils eine nicht-verspannte Gewindespindel (45) aufweisen.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder drei senkrecht zu den Schwenk achsen (13 und 14) der Führungsarme (5 und 6) angeordnete Positionierelemente (4) vorgesehen sind und daß an dem ersten Maschinenteil (2) und dem zweiten Maschinenteil (3) Schwenklager für die Positionierelemente (4) ausgebildet sind, die parallel zu den Schwenkachsen (13 und 14) der Führungsarme (5 und 6) verlaufende Schwenkachsen (9 und 10) aufweisen.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Maschinenteil (3) gegenüber einem dritten Maschinenteil (36) um eine Kippachse (33) verkippbar ist, die quer zu den Schwenkachsen (13 und 14) der Führungsarme (5 und 6) verläuft.