ES2602478T3

ES2602478T3 - Hexápodo

Info

Publication number: ES2602478T3
Application number: ES11726447.3T
Authority: ES
Inventors: Martin Schwab
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-06-28
Filing date: 2011-06-21
Publication date: 2017-02-21
Anticipated expiration: 2031-06-21
Also published as: CN103003034A; CN103003034B; JP5826837B2; EP2585257B1; EP2585257A1; DE102010025275A1; DE102010025275B4; US20130099085A1; WO2012000840A1; US9109743B2; JP2013529558A

Abstract

Hexápodo que comprende un alojamiento preferiblemente en forma de placa, en el que se disponen articuladamente al menos cinco, preferiblemente seis varillas apoyadas en articulaciones, disponiéndose cada varilla con su otro extremo, de forma articulada, en un soporte, pudiéndose mover todos los soportes a lo largo de una órbita, caracterizado por que cada soporte (8) se dispone en un anillo de soporte separado (13), pudiéndose mover el respectivo anillo de soporte (13) junto con el soporte (8) dispuesto en él, y por que cada anillo de soporte (13), que comprende el rotor (15) o una parte de un rotor (15) de un elemento de accionamiento electromotor, forma además un estátor anular (14) asignado al respectivo anillo de soporte (13).

Description

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Figura 8 una vista en perspectiva del hexápodo de la figura 7 desde abajo;

Figura 9 una vista parcial ampliada del hexápodo según la vista de la figura 7;

Figura 10 una vista parcial ampliada del hexápodo según la vista de la figura 9;

Figura 11 otra variante de realización de un hexápodo similar a la de las figuras 7-10, pero respectivamente con un segmento de anillo de soporte por estátor;

Figura 12 una representación del principio de una primera posibilidad de empleo del hexápodo según la invención;

Figura 13 una representación del principio de una segunda posibilidad de empleo del hexápodo según la invención;

Figura 14 una representación del principio de una tercera posibilidad de empleo del hexápodo según la invención;

Figura 15 una representación del principio de una cuarta posibilidad de empleo del hexápodo según la invención;

Figura 16 una representación del principio de una quinta posibilidad de empleo del hexápodo según la invención;

Figura 17 una representación del principio de una sexta posibilidad de empleo del hexápodo según la invención.

La figura 1 muestra un hexápodo 1 según la invención que comprende, por ejemplo, un alojamiento 2 en forma de placa o anillo en el que se debe disponer un objeto, aquí no representado en detalle, que se va a mover en el espacio a través del hexápodo 1. En el alojamiento 2 se disponen varillas 4 apoyadas de forma móvil en articulaciones 3, previéndose en total seis varillas, pero mostrándose en la vista seccionada según la figura 1 únicamente cuatro de ellas. Las varillas se apoyan de forma giratoria alrededor de un eje respectivamente en una primera articulación de giro 5, apoyándose la articulación de giro 5 a su vez, con giro alrededor de un eje de giro 6, en un apéndice correspondiente del alojamiento 2. De este modo resulta un apoyo articulado a modo cardan de las distintas varillas 4.

Con su otro extremo, las varillas 4 se disponen a través de otra articulación 7 en respectivamente un soporte 8. La articulación 7 comprende, a su vez, una articulación de giro 9 apoyada por su parte de forma giratoria alrededor de otro eje de giro 10 en un soporte de articulación 11 dispuesto de forma giratoria en el soporte 8. También aquí se realiza, por lo tanto, un apoyo de movimiento tipo cardan con una posibilidad de giro adicional alrededor del apoyo de giro 12 del soporte articulado 11. En conjunto resulta del apoyo descrito una movilidad en alto grado del alojamiento 2 que se puede posicionar por lo tanto en un número de posiciones extremadamente elevado en el espacio, cambiando la posición relativa de los distintos soportes 8 entre sí, a lo que se hará todavía referencia más adelante.

El hexápodo 1 comprende además un total de seis anillos de soporte 13. En cada anillo de soporte 13 se fija respectivamente un soporte 8 para lo que el soporte 8 presenta una sección 25 de desarrollo casi axial que se transforma en una sección de fijación 21 a través de la cual el soporte 8 se fija en el respectivo anillo de soporte 13. Como se ve, los soportes de anillo 13 se superponen concéntricamente, presentando todos el mismo diámetro y girando todos alrededor de un eje central común.

Los distintos anillos de soporte 13 forman respectivamente el rotor de un elemento de accionamiento que, además del anillo de soporte 13, o sea el rotor, comprende respectivamente un estátor 14, asignándose a cada anillo de soporte respectivamente un estátor 14. Los estatores rodean a los rotores 15 por el exterior, es decir, el respectivo rotor 15 es un rotor interior con lo que el elemento de accionamiento formado respectivamente por un rotor 15 y un estátor es un accionamiento de rotor interior.

El elemento de accionamiento es un elemento de accionamiento electromotor, previéndose en el estátor 14, véase también la figura 2, unos portabobinas 16 que penetran radialmente hacia dentro y que portan respectivamente una bobina 17, es decir, la bobina 17 se enrolla en el portabobinas 16. Los portabobinas 16 presentan por su cara interior secciones ensanchadas 18 frente a las cuales se encuentra el rotor 15. En el caso de la configuración aquí descrita, el respectivo anillo de soporte 13 constituye al mismo tiempo el rotor 15. Para ello, el anillo de soporte se compone de una pluralidad de elementos magnéticos 19 individuales, por ejemplo, paquetes de chapa apropiados o similares, que se montan en forma de anillo, véase figura 2. En este rotor 15 se fija en una sección de fijación 20 el soporte 8 a través de su sección de fijación 21.

Como se puede ver en la figura 1, los rotores 15 y los estatores 14 están superpuestos verticalmente. Mientras que los estatores 14 son fijos, los rotores 15 giran durante el funcionamiento, de lo que se tratará más adelante. Para permitir este movimiento de giro se prevén elementos de apoyo 22 que en el ejemplo de realización aquí mostrado actúan de forma axial. Los elementos de apoyo 22 se encuentran, visto en dirección vertical, entre los respectivos rotores 15 o entre el rotor inferior 15 y la placa de fondo 23 o el rotor superior 15 y la placa de cubrición 24. Estos elementos de apoyo 12 pueden ser, por ejemplo, simples bolas que se guían en ranuras de rodadura de bolas, aquí no representadas en detalle, que se configuran en las distintas caras superiores e inferiores de los rotores 15 o en la placa de fondo 23 y en la placa de cubrición 24. Estas ranuras de rodadura de bolas forman las superficies de rodadura para las bolas, por lo que no se tienen que prever anillos de rodadura separados. Como es lógico, también se podrían emplear apoyos axiales completos. En cualquier caso, cada anillo de soporte 13 y, por lo tanto, cada rotor 15, puede girar por separado.

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sensores de reverberación u otros similares. En su caso, la posición de un segmento de anillo de soporte 45 también se puede detectar sólo mediante la técnica de regulación, dado que a causa de la interacción entre el rotor y el estátor siempre se producen variaciones de campo registrables en la zona en la que se dispone el segmento de anillo de soporte 45, que se pueden registrar y evaluar para la determinación de la posición a través del sistema de control.

Por lo tanto se puede ver, que en esta variante de realización de la invención es posible variar libremente los distintos segmentos de anillo de soporte 45 y, por lo tanto, los soportes 8 y con ellos las posiciones en el espacio de las distintas varillas 4 acopladas, posicionando los segmentos de anillo de soporte 45 dentro de su vía de desplazamiento perimetral respectivamente posible. En caso de un movimiento simultáneo de todos los segmentos de anillo de soporte 45, los giros de 360 º se pueden realizar lógicamente con la frecuencia deseada, dado que aquí tampoco se conducen líneas de conexión ni elementos similares a los segmentos de anillo de soporte 45 o piezas generalmente rotatorias del hexápodo. Las únicas conexiones por cable son las líneas inmóviles 45 a las bobinas

49. En el ejemplo de realización descrito, los seis segmentos de anillo de soporte 45 se desplazan, tal como se ha descrito, en un estátor común 14. Dado que cada segmento de anillo de soporte 45 se puede desplazar por separado, y que todos los segmentos de anillo de soporten 45 también pueden girar simultáneamente en 360 º, existen en el ejemplo de realización mostrado seis vías anulares virtuales separadas, es decir, se tienen que crear seis campos magnéticos giratorios separados para poder mover cada uno de los segmentos de anillo de soporte 45 en 360 º. Esto es perfectamente posible mediante la activación apropiada de las distintas bobinas 49, es decir, de los distintos devanados de bobina. Con una construcción compacta se pueden crear campos magnéticos delimitados de forma muy exacta y nítida, que se encargan de guiar los segmentos de soporte.

El principio de funcionamiento realizado aquí según la invención es el de un motor lineal de campo giratorio (tren de levitación magnética), cerrado aquí en forma de anillo. Aunque en el ejemplo representado los seis segmentos de anillo de soporte 45 se muevan en un estátor 14 común, también es posible que en un estátor 14 funcionen únicamente dos segmentos de anillo de soporte 45, de manera que se dispongan en total tres estatores 14 separados con respectivamente dos segmentos de anillo de soporte 45. Alternativamente se pueden prever en un estátor 14 tres segmentos de anillo de soporte 45, por lo que sólo hacen falta dos estatores 14. Sin embargo, en las figuras 7 – 10 se muestra la variante de realización con el menor número de componentes y, por lo tanto, la más sencilla, siendo ésta, desde el punto de vista de regulación algo más complicada, dado que se tienen que crear seis campos rotatorios separados para el accionamiento a través de un estátor 14 común.

La figura 11 muestra, frente a la variante de realización antes descrita, un hexápodo 1 que funciona por el mismo principio de motor lineal, en el que se prevén, sin embargo, seis estatores 14 separados que portan o guían respectivamente un segmento de anillo de soporte 45. Los segmentos de anillo de soporte 45 están unidos a los respectivos soportes 8 , que se extienden a través de la longitud axial necesaria hacia el interior de la estructura aquí concéntrica, de manera que el segmento de anillo de soporte 45 situado por su extremo se encuentra en la posición correcta. El movimiento de los distintos segmentos de anillo de soporte 45 y, por lo tanto, de las varillas , se produce a través de los distintos campos magnéticos rotatorios creados por el lado del estátor, tal como se ha descrito antes.

Las figuras 12 – 17 muestran diferentes ejemplos de realización de un hexápodo 1 según la invención. Aunque en estas figuras se muestre respectivamente un hexápodo 1 que comprende anillos de soporte cerrado, también se puede tratar en el caso del hexápodo 1 de un hexápodo con diferentes segmentos de anillo de soporte, con un estátor, como se muestra, a modo de ejemplo, en las figuras 7 – 10, o con varios estatores, como se ha descrito alternativamente.

La figura 12 muestra un primer ejemplo de empleo de un hexápodo 1 según la invención. En el alojamiento 2 aquí anular se disponen, enfrentados, una fuente de radiación 30 y un receptor de radiación 31. La fuente de radiación es, por ejemplo, un tubo de rayos X, y el receptor de radiación 31 un receptor de rayos X. El objeto 32 se introduce en el alojamiento anular 2 o se desplaza sobre el alojamiento 2. Dado que el propio hexápodo presenta una configuración anular abierta, es posible que el propio hexápodo mueva al objeto, por lo que también se pueden procesar objetos más largos. En el marco de la toma de imágenes el alojamiento 2, y por consiguiente la fuente de radiación 30 y el receptor de radiación 31, se pueden inclinar de manera que se puedan adoptar diferentes posiciones de planos de imágenes con respecto al objeto 32, al igual que el alojamiento 2 puede girar de forma ilimitada en 360 º alrededor del objeto 32.

La figura 13 muestra un segundo ejemplo de una posibilidad de empleo del hexápodo 1 según la invención. Éste sirve aquí para la regulación de una antena de satélite o parabólica 34 dispuesta en el alojamiento 2. El hexápodo 1 presenta una carcasa exterior 35 que le protege hacia fuera. La antena de satélite o parabólica 34 se puede regular discrecionalmente en el espacio y orientar de cualquier forma, a través del hexápodo 1 de posición fija, con respecto a un punto fijo.

La figura 14 muestra una tercera posibilidad de empleo del hexápodo 1 según la invención. En el alojamiento 2 se dispone aquí una silla 35, en la que se ha sentado, en el ejemplo representado, una persona 36. Para simular un movimiento, por ejemplo en combinación con una consola de juegos o un cine en 3D para la simulación de efectos o en caso de simuladores de vuelo o de conducción, la silla 35 se mueve a través del hexápodo 1, siendo posible girarla o inclinarla para simular el movimiento deseado.

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La figura 15 muestra el empleo de un hexápodo 1 según la invención como soporte y, al mismo tiempo, como elemento de regulación de un componente óptico 37, aquí en forma de prisma 38 que sirve, por ejemplo, para desviar un rayo láser o similar. El prisma 38 es sólo un ejemplo, puesto que lógicamente también se pueden regular otros elementos ópticos como espejos, lentes, etc. a través del hexápodo 1.

La figura 16 muestra el empleo del hexápodo 1 según la invención como soporte y elemento de regulación para una pieza 39 a trabajar, aquí una lente óptica 40 a biselar. La pieza de trabajo 39 se fija en el alojamiento 2 por medio de un soporte adecuado. A través del hexápodo 1 la pieza de trabajo 39 se mueve relativamente respecto a una herramienta fija 41, aquí un biselador de lentes 42, de manera que éste pueda biselar la pieza de trabajo 39. También sería posible disponer por ejemplo, como pieza de trabajo 39, un componente metálico para su tratamiento con arranque de virutas a través de la herramienta 41. En el caso de la herramienta 41 se puede tratar igualmente de un láser o de otra herramienta, por ejemplo para la aplicación de adhesivos o materiales similares. Es decir, la herramienta 41 puede ser cualquiera, al igual que el trabajo realizado con la misma en la pieza de trabajo 39, pudiendo ser también la pieza de trabajo 39 de cualquier tipo. Lo importante es que la pieza de trabajo 39 se mueva por medio del hexápodo 1 de modo que pase al lado de la herramienta 41.

La figura 17 muestra finalmente un ejemplo de realización de una posibilidad de empleo de un hexápodo 1 según la invención como soporte para una herramienta 43, aquí, por ejemplo, en forma de fresador 44. La herramienta 43 se fija directamente en el alojamiento 2 del hexápodo 1 y se puede girar como consecuencia de la rotación de las varillas 4 y, por lo tanto, del alojamiento 2, a gran velocidad, manteniendo la orientación en el espacio previamente ajustada. Es decir, debido a la rotación propia es posible mecanizar una pieza de trabajo de posición fija. A través de la regulación de las varillas 4 también se puede cambiar, durante el giro principal, la curva envolvente que la herramienta describe en el marco de un movimiento tridimensional, es decir, durante el giro de la herramienta 43 la misma se puede mover en el espacio y desplazar a lo largo de una pieza de trabajo de posición fija.

Las posibilidades de empleo del hexápodo 1 según la invención no se limitan a los ejemplos de realización descritos, ni en lo que se refiere a las áreas de empleo, ni en lo que se refiere a la forma de construcción del hexápodo, que puede realizarse en cualquier forma de construcción según la invención. El hexápodo 1 se puede emplear para el movimiento en el espacio de todo tipo de objetos, independientemente de su tamaño, dado que el propio hexápodo 1 se puede diseñar en cualquier tamaño y capacidad de rendimiento. Puede ser de formato pequeño con un diámetro de, por ejemplo, pocas decenas de centímetros, pero también puede tener un diámetro de más de uno o varios metros, respectivamente en función del objeto a mover y de la tarea de regulación a llevar a cabo.

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Claims

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