ES2197698T3 - Dispositivo de montaje de tripode y metodo de compensacion de torsion. - Google Patents

Dispositivo de montaje de tripode y metodo de compensacion de torsion.

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ES2197698T3 ES99962145T ES99962145T ES2197698T3 ES 2197698 T3 ES2197698 T3 ES 2197698T3 ES 99962145 T ES99962145 T ES 99962145T ES 99962145 T ES99962145 T ES 99962145T ES 2197698 T3 ES2197698 T3 ES 2197698T3
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Michael Schwaar
Jan Kirchner
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Abstract

Dispositivo de posicionamiento trípode con un armazón fijo (1) y un portador (2) móvil respecto a aquél, que están unidos entre sí por medio de tres tirantes (3) ajustables en longitud, estando acoplado cara tirante (3) al armazón (1) y al portador (2) mediante al menos una articulación (4, 5), caracterizado porque cada tirante está acoplado al armazón y al portador mediante sendas articulaciones (4, 5) que presentan dos grados de libertad de giro y estando previsto un dispositivo regulador de la compensación de la torsión (10) que actúa conjuntamente con los accionamientos de torsión (6) asignados respectivamente a los distintos tirantes (3), para girar la articulación del lado del portador, del tirante respectivo, con relación a la articulación del lado del armazón de ese mismo tirante, alrededor de su eje longitudinal, con el fin de regular las torsiones que surjan en los tirantes (3).

Description

Dispositivo de montaje de trípode y método de compensación de torsión.
La invención se refiere a un dispositivo de posicionamiento trípode con un armazón fijo y un portador móvil respecto a aquél, que están unidos entre sí por medio de tres tirantes ajustables en longitud, tal como se conoce por ejemplo por la patente US-A-4.569.627. La invención se refiere además a un procedimiento para compensar la torsión en el dispositivo antes citado.
Estos dispositivos o procedimiento se emplean en máquinas herramienta para la fijación y movimiento de una herramienta, que por lo general va fijada al portador y que se puede aproximar mediante un movimiento relativo con respecto a una pieza sujeta en el armazón. Otros campos de aplicación para los dispositivos de posicionamiento trípodes son los sistemas de manipulación y robots, en los que se puede colocar, por ejemplo, en el portador un manipulador, un dispositivo de apriete o una pinza.
A diferencia de las conducciones de herramienta convencionales en tres ejes, donde para cada eje lineal está previsto un carro motorizado independiente, estando conectados estos carros en serie, en cambio en los dispositivos de funcionamiento trípode se trata de las denominadas estructuras paralelas, en las que para efectuar un movimiento lineal en la dirección de un eje, por lo general, no hay que accionar solamente un órgano de aproximación sino varios, por ejemplo, unos tirantes ajustables en longitud.
También se incluyen en el campo de las estructuras paralelas los llamados hexápodos, que se caracterizan por una suspensión del portador en el bastidor de seis patas. Un centro de mecanizado hexápodo, así como un dispositivo y un procedimiento para el mando del mismo se conocen por las patentes DE 196 36 100 A1 y DE 196 36 102 A1 de la misma solicitante.
Los hexápodos citados permiten, colocando una herramienta de mecanizado en el portador, un mecanizado en cinco ejes en una pieza fijada al armazón, donde son posibles las traslaciones en todas las direcciones del espacio así como los movimientos de giro alrededor de ejes perpendiculares al eje del husillo de la herramienta de mecanizado. En esos hexápodos, los distintos tirantes están sometidos exclusivamente a cargas de tracción y compresión, de manera que existe la posibilidad de emplear tirantes relativamente largos, que presentan una rigidez a la torsión relativamente reducida, lo cual es conveniente para los hexápodos con vistas a un movimiento lo más libre posible del portador en el espacio, desde el punto de vista de las colisiones entre tirantes.
Ahora bien, por su complejidad, no sólo por lo que se refiere a su estructura sino también a su manejo, los hexápodos resultan técnicamente muy complejos y, por lo tanto, son menos rentables para aquellas aplicaciones en las que basta con una variabilidad de mecanizado más reducida.
En aquellas aplicaciones en las que se demanda únicamente un mecanizado en tres ejes, existe la posibilidad de reducir el número de tirantes y por lo tanto la complejidad del dispositivo en comparación con un hexápodo. Las complicaciones que aquí se presentan por la composición de los grados de libertad de giro impiden que los principios de diseño usuales en los hexápodos se puedan transferir sin más a estructuras con un menor número de tirantes. Debido a la combinación de los grados de libertad de giro se producen, a diferencia de los hexápodos, no sólo fuerzas de tracción y compresión sino también pares de torsión, para los cuales los tirantes empleados usualmente en los hexápodos, que ofrecen menor rigidez a la torsión, son realmente inadecuados. Ahora bien, una realización con mayor rigidez a la torsión repercutiría negativamente en la movilidad del portador, debido a las limitaciones del espacio, en particular si se trata de un portador compacto.
Por lo que respecta a la problemática de la torsión ya se ha propuesto que en un dispositivo de posicionamiento trípode, es decir, un dispositivo con tres tirantes, éstos se realicen positivamente como barras dobles, de manera que los pares que surjan se puedan subdividir cada vez en dos componentes de tracción/compresión. Ahora bien, estas soluciones exigen tirantes de longitud invariable, en los que la aproximación del portador se realiza mediante un desplazamiento del punto base de los tirantes por parte del armazón. Ahora bien, esta solución no resulta practicable en tirantes que deban tener una longitud ajustable.
Los tirantes de longitud invariable con guiado en su punto del pie presentan además el inconveniente de que debido a las trayectorias de guiado de los puntos de pie se introducen errores en el posicionamiento del portador, que son muy difíciles y costosos de compensar.
Frente a esto, la invención se plantea como objetivo crear un dispositivo de posicionamiento trípode con tirantes ajustables en longitud, que permita un alto grado de precisión en la aproximación con una complejidad técnica reducida.
Este objetivo se resuelve en el dispositivo de posicionamiento trípode citado inicialmente por el hecho de que cada tirante está acoplado al armazón y al portador mediante de sendas articulaciones con dos grados de libertad de giro y un dispositivo regulador de la compensación de la torsión que actúa conjuntamente con los accionamientos de torsión asignadas, respectivamente, a los respectivos tirantes para girar la articulación del lado del portador, del tirante respectivo, con relación a la articulación del lado del armazón de ese mismo tirante, alrededor de su eje longitudinal, con el fin de regular las torsiones que surjan en los tirantes.
Con la solución conforme a la invención y mediante los accionamientos de torsión de los distintos tirantes se pueden compensar de forma controlada las torsiones que aparezcan en la estructura paralela y que dan lugar a un desvío rotativo del portador respecto a su posición teórica, reduciéndolas preferentemente a cero. En particular, el desplazamiento debido a las fuerzas de mecanizado se puede compensar en un husillo principal previsto en el portador, con lo cual se puede conseguir en la práctica una rigidez considerablemente superior del posicionamiento del portador, frente a los dispositivos convencionales, sin que para ello fuera necesario proceder a reforzar la estructura en los tirantes. De esta manera se puede conseguir también un elevado grado de movilidad del portador en el espacio, incluso en el caso de un portador compacto en el espacio. Igualmente se pueden compensar imprecisiones de fabricación y variaciones de medida debidas a influencias térmicas, en los seis grados de libertad, mediante técnicas de mando. A diferencia de esto, se puede lograr en las estructuras convencionales de tres ejes en serie únicamente para los tres grados de libertad lineales.
De acuerdo con una realización ventajosa de la invención, el accionamiento de torsión está situado entre la articulación del lado del portador y la articulación del lado del armazón, preferentemente en el extremo del tirante del lado del portador. Esto último resulta especialmente ventajoso cuando el accionamiento de torsión tiene un peso relativamente ligero en comparación con el tirante. Con masas pequeñas en el lado del portador se pueden conseguir aceleraciones grandes, con lo cual se tiene la posibilidad de lograr una velocidad de fabricación elevada.
El accionamiento de torsión está realizado preferentemente como dispositivo de accionamiento rotativo para pequeños recorridos con gran velocidad de accionamiento. El accionamiento rotativo representa en este caso un accionamiento complementario al accionamiento principal de traslación de los tirantes, que realiza grandes recorridos con una masa propia relativamente grande. De ahí resulta una elevada frecuencia límite para todo el conjunto.
De acuerdo con una realización ventajosa, el portador está fijado a los tirantes en el espacio con una orientación exacta, es decir, que al efectuarse un movimiento del portador en el espacio éste mantiene siempre su alineación con respecto a los ejes de traslación en el espacio.
De acuerdo con otra realización ventajosa, están previstos en los tirantes sendos dispositivos para determinar la torsión del tirante respectivo alrededor de su eje longitudinal, con el fin de generar una señal, en función de la cual se acciona en cada caso el accionamiento de torsión del tirante respectivo. Mediante la captación directa de las torsiones que efectivamente aparecen, éstas se pueden compensar en línea durante el funcionamiento del dispositivo de posicionamiento trípode, es decir, durante un proceso de mecanizado. En principio, los accionamientos de torsión también se pueden emplear en cierta medida para generar torsiones, si dentro del marco de un proceso de mecanizado se deseasen ligeros movimientos de giro alrededor de los ejes de traslación.
De acuerdo con otra realización ventajosa un dispositivo regulador de la compensación de la torsión está integrado en un dispositivo de mando y/o regulación para variar la longitud de los tirantes, que comprende un regulador así como el dispositivo para determinar las torsiones de los tirantes, donde al regulador se le superpone en la entrada una diferencia de regulación formada a partir de parámetros que representan los valores teóricos de torsión y de parámetros que representan los valores reales de torsión obtenidos del dispositivo de determinación de la torsión, estando conectada la salida del regulador a los accionamientos de torsión. De esta manera, las magnitudes interferentes que se produzcan, tales como los pares resultantes de un proceso de mecanizado, se pueden compensar en la forma deseada según la configuración del regulador. Para ello la regulación puede tener lugar tanto de forma analógica como digital, donde la primera ofrece la ventaja de una mayor dinámica del sistema.
A diferencia de los hexápodos, en los trípodes es posible, con frecuencia, determinar una solución analítica cerrada de la transformación de avance. De esta manera se puede incrementar, en el caso de la regulación digital, la velocidad de exploración y con ello la calidad de la regulación.
El dispositivo de mando y/o regulación de nivel superior transmite únicamente valores de consigna, como por ejemplo magnitudes de decalaje procedentes del calibrado o del desplazamiento térmico del sistema, a los ejes rotativos, presentando estas magnitudes más bien un carácter estático y que se altera sólo muy lentamente.
De acuerdo con otra realización ventajosa, el reacoplamiento, en el lado de entrada del regulador, de los parámetros que representan los valores de torsión, tiene lugar de forma autónoma, sin influir en el mando de los movimientos y/o la regulación de las alteraciones de longitud de los tirantes. Para esto se emplea, para variar la longitud de los tirantes, un sistema de mando en cascada al cual está subordinada de manera autónoma la regulación de compensación de la torsión.
El objetivo citado inicialmente se resuelve además mediante un procedimiento para compensar la torsión en un dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 12, en el que las torsiones que surgen en los tirantes, condicionadas por la carga, se captan, se comparan con las torsiones teóricas y se regula la diferencia de torsión determinada aplicándola a los accionamientos de torsión. Este procedimiento permite incrementar de forma económica la rigidez dinámica de un dispositivo de posicionamiento trípode y por lo tanto, la precisión de fabricación, sin que con ello se menoscabe la movilidad del dispositivo.
Otras realizaciones ventajosas están indicadas en las subreivindicaciones. A continuación se describe un ejemplo de realización de la invención sirviéndose de los dibujos adjuntos. En éstos puede verse:
En la Fig. 1: una vista tridimensional de un dispositivo de posicionamiento trípode conforme a la invención, y
En la Fig. 2: el circuito de regulación de la compensación de la torsión para el dispositivo de posicionamiento trípode representado en la Fig. 1.
En la Fig. 1 está representado un dispositivo de posicionamiento trípode con un armazón 1 y un portador 2 móvil respecto a aquél, que se puede integrar en una bancada de máquina y principalmente en una máquina herramienta, en un sistema de manipulación o en un robot. En el ejemplo de realización representado va colocado en el portador 2 un husillo 11 para acoplar una herramienta de mecanizado, por ejemplo, una broca o fresa o similar. El portador 2 está realizado como triángulo tridimensional con estructura de entramado, en cuyos vértices están previstos respectivamente unos anillos para alojamiento de una articulación. Para ello la estructura de entramado está realizada de tal manera que las uniones entre los anillos de alojamiento de las articulaciones tienen siempre la misma longitud. Los anillos de alojamiento de las articulaciones están situados respectivamente en un plano independiente, donde cada uno de los tres planos es perpendicular en el espacio con respecto a los otros planos, preferentemente siempre con un ángulo de 90º.
El portador 2 está realizado como cuerpo tridimensional para el alojamiento del husillo 11 ya mencionado y en el ejemplo de realización tiene forma cúbica. Cada cara del portador 2 está orientada hacia un plano de los anillos de alojamiento de las articulaciones del armazón 1.
El portador 2 se apoya en el armazón 1 a través de tres tirantes 3, siendo los tres tirantes iguales. Esto permite que haya un gran número de piezas repetitivas y una estructura de sistema modular. Cada tirante 3 está acoplado al armazón 1 por medio de una primera articulación 4, del lado del armazón y al portador 2 por medio de una segunda articulación 5, del lado del portador. La Fig. 1 muestra una posición de reposo del dispositivo de posicionamiento trípode. En esta posición de reposo, los tirantes se encuentran en un estado exento de torsión. Los tirantes se extienden aquí en las tres direcciones del espacio, X, Y, Z, que forman un sistema ortogonal. Son ajustables en longitud en su dirección longitudinal, es decir, en la dirección de su eje longitudinal, empleándose para ello accionamientos lineales que con adecuados para transmitir esfuerzos de torsión. Se pueden emplear, por ejemplo, motores hidráulicos, estando situado el cilindro más pesado en el lado del armazón y el vástago del émbolo en el lado del portador.
El acoplamiento de los tirantes 3 se realiza, tal como ya se ha mencionado, por medio de articulaciones, cada una de ellas con dos grados de libertad. En el ejemplo de realización representado se emplean para ello crucetas que están realizadas para permitir un giro alrededor de dos ejes perpendiculares a la dirección longitudinal del tirante respectivo 3 y perpendiculares entre sí. Las articulaciones del lado del armazón 4 están realizadas de forma semejante a las articulaciones 5 del lado del portador. Dado que durante la variación de longitud de los tirantes éstos giran en las articulaciones 4 del lado del bastidor, las masas de los cilindros de los tirantes 3 si se equilibran en los anillos de alojamiento de las articulaciones del armazón 1, al pasar los cilindros a través de los anillos del alojamiento de las articulaciones.
A cada tirante 3 le corresponde además un accionamiento de torsión 6, que en el ejemplo de realización representado está situado entre la articulación 5 del lado del portador y la articulación 4 del lado del armazón, en el extremo del lado del portador del tirante respectivo 3. El accionamiento de torsión 6 también se puede situar entre el armazón 1 y la articulación 4 del lado del armazón o entre el portador y la articulación 5 del lado del portador.
El accionamiento de torsión 6 está realizado como dispositivo de accionamiento rotativo para pequeños recorridos con gran velocidad de accionamiento. En comparación con el accionamiento longitudinal de los tirantes presenta además una masa considerablemente menor, por lo cual resulta en conjunto una frecuencia límite elevada del conjunto de accionamiento, que permite regular rápidamente las torsiones indeseadas que aparecen en los tirantes a causa del proceso de mecanizado. Además de estas desviaciones se pueden compensar también tolerancias de fabricación del alojamiento del portador o del husillo 11 así como deformaciones térmicas del conjunto de la estructura paralela, tomando como base un modelo térmico de la misma.
Como ya se ha dicho, la Fig. 1 muestra el dispositivo de posicionamiento trípode en una posición de reposo, en la que los tirantes transcurren perpendiculares entre sí en las tres direcciones del espacio X, Y, Z. Como todos los tirantes están realizados iguales, es igual también en este caso la longitud de la extensión correspondiente a cada uno de los tirantes 3. La suspensión por medio de las articulaciones 4, 5, con dos grados de libertad en cada articulación, permite desplazar el portador 2 en las tres direcciones de traslación del espacio X, Y, Z, manteniendo la orientación, lo que permite el mecanizado triaxial de una pieza. Para esto no se desea que el portador 2 gire alrededor de uno de los ejes citados X, Y, Z.
En los tirantes 3 está previsto en cada uno un dispositivo propio 7 para determinar la torsión del tirante respectivo alrededor de su eje longitudinal. Lo esencial es que la medición se realice dentro del flujo de fuerza. Esto puede realizarse en lugares adecuados de las articulaciones 4 y 5 así como en el armazón 1 o en el portador 2. Este dispositivo 7 genera una instrucción o señal en función de la cual se acciona respectivamente el accionamiento de torsión 6 del tirante afectado 3. El dispositivo para determinar la torsión comprende un captador de medida, que no está representado con mayor detalle, para determinar el par que actúa en un tirante. Para ello se puede emplear, por ejemplo, un captador de fuerza o galga extensiométrica. El dispositivo 7 comprende además un dispositivo de evaluación para determinar la torsión del tirante a partir del par que se ha captado, así como de la rigidez a la torsión del tirante 3, que es conocida y está predeterminada. El dispositivo de evaluación que no está representado sirve para ello como medio para transformar las señales del captador de presión en parámetros adecuados para un dispositivo de regulación, los cuales representan entonces las torsiones respectivas que aparecen en los tirantes. Tal como está representado en la Fig. 1, una parte del dispositivo 7, es decir, en particular el captador de medida, se puede aplicar directamente en un tirante 3, aquí preferentemente en el cilindro. El dispositivo de evaluación se sitúa preferentemente separado y se puede integrar, por ejemplo, en un dispositivo de mando y/o regulación 8, que se ocupa entre otras cosas de la variación de longitud de los tirantes 3 para el desplazamiento del portador 2 con respecto al armazón 1.
En este dispositivo de mando y regulación 8 está incluido un dispositivo regulador de la compensación de la torsión 10, que comprende un regulador 9 así como el dispositivo para determinar las torsiones de los tirantes 3.
Tal como está representado en la Fig. 2, el dispositivo regulador de la compensación de la torsión 10 está integrado en un sistema de mando en cascada del dispositivo de mando y regulación 8, efectuándose el reacoplamiento de la señal de medida de la torsión de los tirantes 3 a una magnitud de ajuste para los accionamientos de torsión 6, de forma autónoma, es decir, independiente del mando o regulación de nivel superior de las variaciones de longitud de los tirantes 3. Tal como está representado en la Fig. 2, al regulador 9 se le superpone por el lado de entrada una diferencia de regulación formada por parámetros X_{Soll}, que representan los valores teóricos de torsión de los tirantes y parámetros X_{ist}, que representan los valores de torsión obtenidos por el dispositivo para determinar la torsión 7. Los parámetros X_{Soll}, que representan los valores teóricos de torsión, se derivan del dispositivo de mando y regulación 8. Esta magnitud apenas varía en la práctica durante el funcionamiento del sistema, ya que los correspondientes valores para los distintos tirantes deben permanecer teóricamente constantes para evitar el giro del portador 2 o del husillo principal 11. Solamente hay algunos valores de decalaje condicionados por la fabricación y de origen térmico que pueden oscilar ligeramente a lo largo del tiempo. Sin embargo, estas magnitudes tienen más bien carácter estático y varían sólo muy lentamente.
Las torsiones resultantes durante el funcionamiento a causa de las fuerzas de reacción aparecen en el sistema como magnitudes interferentes Z dentro del alcance del tramo de regulación, es decir, de la estructura de los tirantes 3 y dan lugar a ángulos de torsión entre la articulación 4 del lado del armazón y la articulación 15 del lado del portador, en forma de un ángulo diferencial \varphi_{ist}. Este ángulo de torsión se capta de forma inmediata, o en el ejemplo de realización representado de forma mediata, por los dispositivos 7 que determinan las torsiones de los tirantes 3. En concreto se pueden captar, por ejemplo, mediante captadores de presión o galgas extensiométricas las fuerzas o pares que surgen en la estructura de los tirantes. Dado que se conoce la geometría y por lo tanto la rigidez a la torsión de los tirantes 3, se pueden determinar, mediante el circuito de evaluación, que no está representado y por medio de las magnitudes de las fuerzas y las informaciones relativas a la estructura de los tirantes, las magnitudes de desplazamiento que se convierten en parámetros X_{ist} adecuados para el dispositivo regulador de la compensación de la torsión 10 y que representan los valores reales de torsión. Estos parámetros se reconducen a los correspondientes parámetros de valor teórico de torsión.
La regulación puede efectuarse tanto de forma analógica como digital. Las magnitudes de ajuste generadas por el regulador 9 se aplican finalmente a los accionamientos de torsión 6 para compensar los desplazamientos del husillo principal que se efectúan de forma continua durante el funcionamiento del dispositivo. En el caso de que se produzca un fallo en el dispositivo regulador de la compensación de la torsión 10 se puede seguir trabajando con el dispositivo de posicionamiento trípode en forma convencional, sin compensación de la torsión, gracias a la configuración autónoma en el dispositivo de mando de regulación 8.
Para mostrar el funcionamiento del dispositivo regulador de la compensación de la torsión 10 se puede suponer que en el husillo 11 o en el portador 2 actúa una fuerza en la dirección del tirante horizontal izquierdo de la Fig. 1. Por este motivo se genera en este tirante izquierdo una fuerza oponente. En cambio, en el tirante derecho se genera un par de giro. Si se mide la fuerza en los tirantes, mediante el movimiento principal de traslación del tirante izquierdo se puede compensar el desplazamiento del husillo principal que se genera en este tirante a causa de la fuerza y del efecto elástico que conlleva. Si no hubiera un accionamiento híbrido, es decir, si no se añadieran los accionamientos de torsión, no se podría compensar la torsión del tirante derecho, que se produce a causa del par de giro y del subsiguiente efecto del muelle de torsión. El accionamiento híbrido gira el husillo principal en sentido contrario al del par de giro que actúa en el tirante devolviéndolo a su posición vertical.
Como variante del ejemplo de realización representado en la Fig. 1 se puede prever también en el portador, en lugar de un husillo principal una estructura de pinza para un robot o para un dispositivo de mecanizado por láser.

Claims (14)

1. Dispositivo de posicionamiento trípode con un armazón fijo (1) y un portador (2) móvil respecto a aquél, que están unidos entre sí por medio de tres tirantes (3) ajustables en longitud, estando acoplado cara tirante (3) al armazón (1) y al portador (2) mediante al menos una articulación (4, 5), caracterizado porque cada tirante está acoplado al armazón y al portador mediante sendas articulaciones (4, 5) que presentan dos grados de libertad de giro y estando previsto un dispositivo regulador de la compensación de la torsión (10) que actúa conjuntamente con los accionamientos de torsión (6) asignados respectivamente a los distintos tirantes (3), para girar la articulación del lado del portador, del tirante respectivo, con relación a la articulación del lado del armazón de ese mismo tirante, alrededor de su eje longitudinal, con el fin de regular las torsiones que surjan en los tirantes (3).
2. Dispositivo de posicionamiento trípode según la reivindicación 1, caracterizado porque el accionamiento de torsión (6) está dispuesto entre la articulación (5) del lado del portador y la articulación (4) del lado del armazón.
3. Dispositivo de posicionamiento trípode según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el accionamiento de torsión (6) está dispuesto en el extremo del tirante (3) por el lado del portador.
4. Dispositivo de posicionamiento trípode según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el accionamiento de torsión (6) está realizado como dispositivo de accionamiento rotativo para pequeños recorridos con gran velocidad de accionamiento.
5. Dispositivo de posicionamiento trípode según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque las articulaciones (4, 5) están realizadas como crucetas.
6. Dispositivo de posicionamiento trípode según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque en una posición de reposo del portador, los tirantes (3) están dispuestos perpendiculares entre sí en las tres direcciones del espacio (X, Y, Z).
7. Dispositivo de posicionamiento trípode según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque todos los tirantes (3) están realizados iguales.
8. Dispositivo de posicionamiento trípode según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque el portador (2) va fijado a los tirantes (3) conservando su orientación en el espacio.
9. Dispositivo de posicionamiento trípode según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque en los tirantes (3) están previstos sendos dispositivos (7) para determinar una torsión del tirante respectivo en su eje longitudinal, para generar una señal en función de la cual se acciona respectivamente el accionamiento de torsión (6) del tirante afectado.
10. Dispositivo de posicionamiento trípode según la reivindicación 9, caracterizado porque el dispositivo (7) para determinar una torsión comprende un captador de medida para determinar el par que actúa en un tirante, así como un dispositivo de evaluación para determinar la torsión del tirante a partir del par que se ha captado y de la rigidez a la torsión predeterminada del tirante.
11. Dispositivo de posicionamiento trípode según una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque en un dispositivo de mando y/o regulación (8) para variar la longitud de los tirantes está integrado un dispositivo regulador de la compensación de la torsión (10) que comprende un regulador (9) así como dispositivos (7) para determinar las torsiones de los tirantes, aplicándose al regulador (6) por el lado de entrada una diferencia de regulación formada por parámetros (X_{Soll}), que representan los valores teóricos de torsión y por parámetros (X_{ist}), que representan los valores reales de torsión determinados por el dispositivo para determinar la torsión y la salida del regulador está conectada a los accionamientos de torsión (6).
12. Dispositivo de posicionamiento trípode según la reivindicación 10 u 11, caracterizado porque el reacoplamiento de los parámetros (X_{ist}), que representan los valores reales de torsión, en el lado de entrada del regulador tiene lugar de forma autónoma, sin influir en el mando y/o la regulación del movimiento (8) de la variación de longitud de los tirantes (3).
13. Procedimiento para compensar la torsión en un dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 12, en el que se captan las torsiones que aparecen en los tirantes (3), condicionadas por la carga, se comparan con torsiones teóricas y se regula la diferencia de torsión determinada (X_{ist}, X_{Soll}), aplicándola a los accionamientos de torsión.
14. Procedimiento según la reivindicación 13, caracterizado porque el procedimiento se lleva a cabo de forma continua en línea durante el funcionamiento del dispositivo.
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Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT1317221B1 (it) * 2000-04-12 2003-05-27 Consiglio Nazionale Ricerche Manipolatore parallelo con comportamento isotropo e movimento di puratraslazione della piattaforma
WO2003004222A2 (en) * 2001-07-02 2003-01-16 Microbotic A/S Apparatus comprising a robot arm adapted to move object handling hexapods
DE10156491B4 (de) * 2001-11-16 2005-10-20 Fraunhofer Ges Forschung Vorrichtung zum Abstützen eines Trägers
DE10156836B4 (de) * 2001-11-20 2004-01-29 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Vorrichtung zur Erzeugung einer rotatorischen Bewegung und Verwendung derselben
DE10156871A1 (de) * 2001-12-20 2003-07-10 Univ Ilmenau Tech Anordnung zum Antrieb von Mechanismen
AU2002951643A0 (en) * 2002-09-25 2002-10-10 Crc For Intelligent Manufacturing Systems And Technologies Ltd End effector
DE102004054359B4 (de) * 2004-11-10 2015-11-05 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Vorrichtung zur Erzeugung einer Torsionsbewegung und Verwendung derselben
CN101587346B (zh) * 2009-06-19 2011-06-22 同济大学 五杆五环并联运动机床加工的控制方法
IT1394985B1 (it) * 2009-07-27 2012-08-07 Salvagnini Italia Spa Manipolatore a bassa inerzia per macchina per taglio laser di lamiere metalliche piane.
US7982951B1 (en) 2010-11-08 2011-07-19 Robert Innes Digital tracking platform for telescopes
CN102012690B (zh) * 2010-11-22 2012-06-06 同济大学 基于正解的五自由度纯并联机床断电后寻址及回零的控制方法
DE102016219260B3 (de) * 2016-10-05 2017-12-07 Airbus Helicopters Deutschland GmbH Vorrichtung zum dreidimensionalen Positionieren einer Koppelkomponente sowie Aktor-System
DE102018114883B4 (de) 2018-06-20 2020-12-10 Ponticon Gmbh Vorrichtung und Verfahren zum (Hochgeschwindigkeits-) Laserauftragschweißen
CN112847317B (zh) * 2021-03-22 2023-05-26 四川大学 一种三维空间二自由度远心点运动并联机构

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4569627A (en) * 1983-03-10 1986-02-11 Simunovic Sergio N Robotic manipulator
US4790718A (en) * 1985-03-27 1988-12-13 The English Electric Company Plc Manipulators
US4973215A (en) * 1986-02-18 1990-11-27 Robotics Research Corporation Industrial robot with servo
US5401128A (en) * 1991-08-26 1995-03-28 Ingersoll Milling Machine Company Octahedral machine with a hexapodal triangular servostrut section
DE69536045D1 (de) * 1994-03-02 2010-04-01 Renishaw Plc Koordinaten-Positionierungsmaschine
DE19640769A1 (de) * 1996-01-03 1997-07-10 Heisel Uwe Prof Dr Ing Dr H C Einrichtung mit mindestens einer Bewegungseinheit
ATE214320T1 (de) * 1996-01-03 2002-03-15 Uwe Heisel Einrichtung für numerisch gesteuerte fertigungs-, handhabungs- oder messeinrichtungen
DE19636102A1 (de) * 1996-09-05 1998-03-12 Fraunhofer Ges Forschung Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung der Bewegung eines Trägers
DE19636100A1 (de) * 1996-09-05 1998-03-12 Fraunhofer Ges Forschung Hexapod-Bearbeitungszentrum

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