JPH10296563A - 少なくとも一つのプラットフォームの所定のポジショニング及びオリエンテーションを発生させるための装置 - Google Patents

少なくとも一つのプラットフォームの所定のポジショニング及びオリエンテーションを発生させるための装置

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JPH10296563A
JPH10296563A JP9096020A JP9602097A JPH10296563A JP H10296563 A JPH10296563 A JP H10296563A JP 9096020 A JP9096020 A JP 9096020A JP 9602097 A JP9602097 A JP 9602097A JP H10296563 A JPH10296563 A JP H10296563A
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bar
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プリッチョフ ギュンター
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 プラットフォームを高精度且つ高加速度で簡
単にそのときどきのポジションまたはオリエンテーショ
ンへ移すことができるように、初めに述べた種類の装置
を構成する 【解決手段】 棒体要素が枢着接続されている少なくと
も一つのプラットフォームの所定のポジショニング及び
オリエンテーションを発生させるための装置において、
前記棒体要素(S1からS4)が少なくとも一つの4節
リンケージの一部であり、当該4節リンケージの角度状
態が前記プラットフォームのオリエンテーションのため
に動力で調整可能である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、棒体要素が枢着接
続されている少なくとも一つのプラットフォームの所定
のポジショニング及びオリエンテーション(Orientierun
g)を発生させるための装置に関する。
【0002】
【従来の技術】プラットフォームをいわゆる八面体の機
械装置によって六つの入れ子式脚部を介して移動させる
ことが知られている。それは、六つの独立した自由度に
おける運動を可能にする。入れ子式脚部は、球継ぎ手あ
るいはカルダン式継ぎ手において装着されており、且つ
ねじスピンドル、遊星ロールスピンドル(Planetenrolls
pindeln)、あるいは直線状直接駆動によって駆動され
る。このために、当該駆動部は、入れ子式脚部に一体化
されている。プラットフォームにおける端点と、固定式
の基礎台架部との間には、入れ子式脚部が三角形状の面
を張っている。前記ジョイントは、三角形面の底辺によ
って形成されている連結線が六角形を描くように、固定
式の台架に配置されている。すべての入れ子式脚部は、
それらの一方の端部によって、移動できないジョイント
を介して固定式の基礎台架に結合させられており、別の
端部によって、移動できないジョイントを介してプラッ
トフォームに固定されている。入れ子式脚部全部が、駆
動部によってそれぞれのジョイントの間の長さにおいて
調節可能である。用いられるねじスピンドルは遊びをも
ち、機械的にたわみ可能であり、且つそれによって閉ル
ープ位置制御(Lageregelkreis)における限定されたダイ
ナミクスだけ又は限定されたポジショニング精度だけを
可能にする。それぞれの入れ子式脚部には、多数の機械
的な要素が運動発生及び運動伝達のために格納されてい
るので、これらの要素は、入れ子式脚部のそれぞれの原
動機によって運動過程で一緒に加速される必要がある。
このことは、プラットフォームについての可能な加速能
力を低下させる。プラットフォームのオリエンテーショ
ン(方向づけ)の変更は付加的な要素によってしか行う
ことができない。その状態は、動力で変化させられ、且
つそれが同時にポジショニングと連関している。それゆ
えに、プラットフォームのオリエンテーションが一定の
場合にもすべての入れ子式脚部が位置変化に応じなけれ
ばならない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、プラ
ットフォームを高精度且つ高加速度で簡単にそのときど
きのポジションまたはオリエンテーションへ移すことが
できるように、初めに述べた種類の装置を構成すること
である。
【0004】
【課題を解決するための手段】前記課題は、初めに述べ
た種類の装置の場合には、本発明により、棒体要素が少
なくとも一つの4節リンケージの一部であり、当該4節
リンケージの角度状態がプラットフォームのオリエンテ
ーションのために動力で調整可能であることによって解
決される。
【0005】本発明による装置の場合には、棒体要素
が、4節リンケージ(四リンク回転連鎖)の一部であ
り、当該4節リンケージの角度状態が動力で調整され得
る。当該棒体要素は、ジョイント点によって互いに連結
させられている。その際、ジョイント点において当該棒
体要素、従ってプラットフォームの角度状態は動力で調
節され得る。プラットフォームのポジショニング及びオ
リエンテーションのための駆動部は接続を解除される。
(すなわち、ポジショニングのための駆動部とオリエン
テーションのための駆動部との間の関係をなくすことが
できる。)その結果、例えばオリエンテーションが一定
である場合に、プラットフォームのポジション変更だけ
が行われる。それゆえに、本発明に係る装置は、構造上
の簡単な構成を特徴とする。
【0006】本発明の別の特徴的な構成は、別の請求
項、詳細な説明及び図面から明らかになる。
【0007】
【発明の実施の形態】以下に、本発明を、図面に示され
たいくつかの実施の形態をもとにして詳細に説明する。
【0008】以下に記載される装置によって、プラット
フォームを六つまでの自由度で空間において運動させる
ために、空間的な機械運動機構(Maschinenkinematiken)
が構成され得る。当該プラットフォームは、工作機械の
工具支持体あるいは加工材料支持体であることが可能で
ある。工具支持体及び加工材料支持体を、それぞれ、一
つの運動体によって移動させてもよい。
【0009】当該装置は、異なって構成され得る4節リ
ンケージから形成される。図1は、互いに対して直角に
位置する四つの棒体S1からS4を有するこのような4
節リンケージの一つの図である。それらの棒体S1から
S4は、それらの端部で、ジョイント点GP1からGP
4によって互いに連結させられている。ジョイント点G
P1からGP4における当該4節リンケージの角度状態
は、駆動部によって調節され得る。このために、トルク
モーターDが設けられている。当該トルクモーターD
は、固定式に、特に機械装置に固定されて、配置されて
おり、且つ回転軸心DAをもつ。トルクモーターDの回
転方向は、図1において両方向矢印によって明示されて
いる。反時計回りの回転によって、図1において破線に
よって示された4節リンケージの状態が達成される。棒
体S1からS4は互いに枢着結合されているので、当該
棒体は、互いに対して必要な程度に回動可能である。そ
の際、棒体S3は、図示されていない、後に詳細に説明
されるプラットフォームによって強制案内されている。
この強制案内部(Zwangfuehrung)は、図1において符号
Sで示されている。調整された位置において、前記ジョ
イント点は、GP1′からGP4′で示されている。
【0010】図2に示す実施形態の場合には、4節リン
ケージの角度状態の変化は、長さ可変の棒体を用いて行
われる。棒体S1からS4は、その端部において、ジョ
イント点GP1からGP4によって互いに枢着結合され
ている。その際、棒体S1は、固定式に配置されてい
る。棒体S2には駆動部Zがある。当該駆動部Zによっ
て、棒体S2の長さを変化させることができる。駆動部
Zとしては、ピストン・シリンダー・ユニット、球ロー
ルスピンドル(Kugelrollspindel)等を設けることができ
る。この場合には、棒体S2は、互いに対して調節可能
な棒体部分S2a及びS2bから成る。
【0011】図2には、4節リンケージの異なる二つの
状態が破線で示されている。棒体S2の長さが拡大され
るように駆動部Zが操作されると、当該駆動部は、位置
Z′に達する。その際、棒体部分S2aは、棒体S1に
対してジョイント点GP2のまわりで回動させられた状
態にある。その結果、当該棒体部分S2aはこの時点で
位置S2a′を占める。棒体S3の角度状態も、棒体S
2の長さ変化によって変わっている。当該棒体S3は、
ジョイント点GP3のまわりで空間において位置調整さ
れ、その際、ジョイント点GP4が位置GP4′に達す
る。
【0012】棒体S2の長さが縮められるように駆動部
Zが操作されると、当該駆動部は、位置Z″を占める。
棒体S2が短くなっているので、棒体S3はジョイント
点GP3のまわりで並びにジョイント点GP4のまわり
で相対的に回動しなければならない。受け入れられた使
用状況では、ジョイント点GP3は依然として固定され
たままであり、その結果、棒体S3の長さが不変の場合
には、ジョイント点GP4が、棒体S2の短縮の際に空
間的な位置GP4″へ、また棒体S2を伸ばす際には空
間的な位置GP4′へ位置調節される。棒体S1は、こ
の実施形態の場合にも、同様に固定式に配置されてい
る。
【0013】図3は、4節リンケージの一つの実施形態
の図である。当該実施形態では、駆動部Zが棒体S3に
設けられており、その結果、当該棒体S3の長さを変化
させることができる。棒体S1は、この場合もまた、台
架に固定されて、または固定式に配置されている。図3
には、駆動部Zによって棒体S3の長さが変化させられ
たときの状態が破線で示されている。すぐ前の実施形態
の場合のように他の棒体が長さ可変でないので、ジョイ
ント点GP4並びに棒体S2及びS3の空間的な位置
は、相応に変化させられる。
【0014】上記の4節リンケージが後に記述される装
置内に挿着されるときには、棒体S3の代わりにプラッ
トフォームPが設けられている。そのポジションが棒体
の長さ変化によって生じるならば、図4あるいは図5に
示す配置が考慮に値する。
【0015】位置決定している棒体S4の長さ変化は、
図4に示す実施形態の場合には、原動機Mによって行わ
れる。それは、台架Gに軸心DA′のまわりで回転可能
に装着されている。棒体S4は、ジョイント点GP1に
よって棒体S1と結合している。棒体S1の端部は、ジ
ョイント点GP2によって棒体S2と結合している。棒
体S2は、別の端部において、ジョイント点GP4によ
ってプラットフォームPと結合している。当該プラット
フォームPには、ジョイント点GP3によって棒体S4
も枢着されている。棒体S2は、トルクモーターDによ
って棒体S4に対する正確な平行位置へ角度αだけ強制
案内され得る。このために、棒体S2が二つの強制案内
部ZF1及びZF2において案内されている。これらの
強制案内部ZF1及びZF2は、それぞれスリーブとし
て形成されている。強制案内部ZF1は棒体ST1に取
り付けられており、当該棒体ST1は棒体S4に対して
垂直に案内されている。この棒体ST1には、回転駆動
部Dが支持されている。棒体ST1は、棒体S4と角度
固定して構成されており、それが、当該実施形態では、
スピンドルとして形成されている。原動機Mが操作され
ると、棒体S4は、図4における両方向矢印の方向にそ
の軸方向において移動させられる。棒体ST1に対し
て、別の強制案内部ZF3が設けられている。当該強制
案内部ZF3は、有利にはスリーブとして形成されてお
り、強制案内部ZF1と固定結合されている。両方の強
制案内部ZF1及びZF3の軸線は、一つの平面内に且
つ互いに対して垂直に位置する。
【0016】強制案内部ZF2も、別の強制案内部ZF
4と固定結合されている。当該強制案内部ZF4は、棒
体ST2を介して原動機Mと連結されている。同様にス
リーブ状に構成されている強制案内部ZF4の軸心は、
強制案内部ZF2の軸心に対して90°と異なる角度を
もって位置する。
【0017】トルクモーターDによって棒体S1が、棒
体S4に対して垂直に位置する回転軸心DAのまわりで
回動させられるならば、強制案内部ZF1、ZF2によ
って、棒体S2が棒体S4に対して平行のままであるこ
とが保証される。しかしながら、棒体S1の回動の際に
互いに平行な棒体S2とS4との間の間隔が変化させら
れるので、棒体ST1及びST2は、強制案内部ZF3
及びZF4内へ引っ込められ得る、またはそれらから繰
り出され得る。台架Gに回転可能に装着されている原動
機Mは、トルクモーターDの回転軸心DAに平行に位置
する回転軸心DA′のまわりで回動可能である。
【0018】トルクモーターDを用いた棒体S1の回動
の結果として、プラットフォームPは望まれる位置へ調
節される。当該位置は、基礎台架Gに対する棒体S4の
回転状態と基礎台架Gに対するプラットフォームPの望
まれるねじりとの合計から生じる。
【0019】原動機Mは、ピストン・シリンダー・ユニ
ット、球ロールスピンドル等であってよい。図5に示す
実施形態の場合には、棒体S1の回動のためにすぐ前の
実施形態の場合のような回転駆動部が用いられるのでは
なく、直線駆動部Zが用いられる。当該直線駆動部Z
は、4節リンケージの側枝(Nebenzweig)に設けられてい
る。棒体S2は、ジョイント点GP2を越えて伸ばされ
ている。この延長された部分VTには、アーム部A1の
一方の端部が動かないように固定されている。当該アー
ム部の別の端部がジョイント点GP5によって調整アー
ム部SAと枢着結合している。当該調整アーム部には、
駆動部Zが取り付けられている。この調整アーム部SA
は、ピストン・シリンダー・ユニットとして構成された
駆動部Zのピストン棒であってよい。この調整アーム部
SAを引っ込めること及び繰り出すことによって、アー
ム部A1を介して棒体S2がその縦方向において、相応
に移動させられる。
【0020】駆動部Zは、連結アーム部VAに取り付け
られている。当該連結アーム部VAは、ジョイント点G
P6によってアーム部A2と枢着結合されている。当該
アーム部A2は、強制案内部ZF3に動かないように固
定されている。アーム部A2は、棒体ST1の延長部分
である。その他の点では、当該4節リンケージは、図4
に示す実施形態と同様に構成されている。
【0021】調整アーム部SAを引っ込めるまたは繰り
引き出すことによって、棒体S1は、ジョイント点GP
1のまわりで望まれる角度αだけ回動させられる。強制
案内部ZF1及びZF2は、すぐ前の実施形態の場合の
ように、棒体S2が棒体S4に平行に位置することをも
たらす。その他の点では、この4節リンケージの機能方
法について、図4に示す実施形態についての実施を参照
することができる。
【0022】駆動部Zは、同様に、棒体ST1に支持さ
れる。当該棒体ST1は、棒体S4に対して垂直に位置
し、且つそれと固定結合されている。棒体S1が、駆動
部Zを用いて望まれる角度αだけ回動させられるとき、
両方の棒体ST1及びS4がジョイント点GP1によっ
て回動可能である。当該駆動部Zは、同様に、棒体S4
に対して垂直に位置する棒体ST1に支持されている。
この実施形態の場合にもプラットフォームPの位置は、
基礎台架Gに対する棒体S4の回転状態と基礎台架Gに
対するプラットフォームPの望まれるねじりとの総和か
ら生じる。
【0023】図6は、プラットフォームPをそれぞれの
望まれる空間位置へ調節するために三つの4節リンケー
ジが設けられている装置の一つである。これらの4節リ
ンケージは、図1に対応して形成されている。、それぞ
れの4節リンケージは、直線駆動部A1からA3によっ
て、台架に固定されたそれぞれ一つの直線ガイド部G1
からG3に沿って移動可能である。直線ガイド部G1か
らG3は互いに平行に位置する。直線ガイド部G1から
G3は、もちろん、互いに対して角度をなして位置して
もよい。このことは別の実施形態にも当てはまる。すべ
ての直線駆動部A1からA3には、それぞれ、各々の4
節リンケージの棒体S1がその軸心のまわりで回転可能
に装着されている。図1をもとにして記載されたよう
に、それぞれの棒体S1は、その端部におけるジョイン
ト点GP1及びGP2によって棒体S2及びS4と枢着
結合されている。それらの棒体S2及びS4は、ジョイ
ント点GP3及びGP4を介してプラットフォームPと
枢着結合されている。互いに隣接して位置する4節リン
ケージは、それぞれ、二つのジョイント点によってプラ
ットフォームPと連結されている。図6には、簡単のた
めに、隣接した4節リンケージについて共通のジョイン
ト点が描かれている。
【0024】ジョイント点GP1からGP3は球継ぎ手
であり、その結果、棒体は、それぞれの望まれる位置を
互いに対して相対的に占めることができる。直線ガイド
部G1からG3は、互いに対して三角形状に配置されて
いる。(すなわち、一つの三角形の頂点にそれぞれ配置
されている。)プラットフォームPの所望の空間位置に
応じて、少なくとも一つの直線駆動部が付属する直線ガ
イド部に沿って移動させられる。例えば直線駆動部A1
が直線ガイド部G1に沿って図6において下へ移動させ
られ、一方で直線駆動部A2、A3が図示された位置を
維持すると、プラットフォームPは、直線駆動部A2、
A3に付設された4節リンケージとともにジョイント点
のまわりで相応に回動させられる。このようにして、プ
ラットフォームPを望まれる空間位置へ調節するため
に、二つあるいは三つ全部の直線駆動部を移動させても
よい。
【0025】図9に示す装置では、図1に相当する一つ
の4節リンケージと、図2に相当する二つの4節リンケ
ージとが挿着される。他方また、当該装置は、台架に固
定されて互いに平行に位置する直線ガイド部G1からG
3をもち、当該直線ガイド部G1からG3では、それぞ
れ直線駆動部A1からA3が移動可能である。三つの4
節リンケージはプラットフォームPを担持する。当該プ
ラットフォームPは、これらの4節リンケージと枢着結
合させられている。すぐ前の実施形態の場合のように、
直線駆動部A1からA3には、棒体S1がその軸線のま
わりで回転可能に装着されている。直線駆動部A1に付
設された4節リンケージは、棒体S2に駆動部Z1を有
する。当該駆動部Z1によって棒体S2の長さが上述の
ようにして変化させられ得る。直線駆動部A2に付属す
る4節リンケージの棒体S4には、駆動部Z2が取り付
けられている。当該駆動部Z2によって、棒体S4の長
さを変化させることができる。棒体S2またはS4の適
切な長さ変化によって、プラットフォームPの傾斜状態
が望まれるように変化させられ得る。さらに、空間にお
けるプラットフォームPの位置は、直線駆動部A1から
A3を移動させることによって行われて(調節されて)
も、また場合によっては、少なくとも一方の棒体S2あ
るいはS4の長さ変化との組み合わせで行われてもよ
い。図9に示す装置は、四軸のユニットを示す。図9で
は、プラットフォームPが水平状態に配置されている。
【0026】図10において、実線で示された装置は、
図9と同一の状態をもつ。破線によって、棒体S2及び
S4の長さが動力で位置調節可能な駆動部Z1及びZ2
を用いて変化させられた状態が示されている。原動機Z
1によって棒体S2が縮められた状態にあり、その結
果、プラットフォームPが付属の枢着側において、(す
なわち、当該棒体とのジョイント部分を)持ち上げられ
る。棒体S4の長さも駆動部Z2によって相応に変化さ
せられている。そのとき、プラットフォームは、傾いた
状態P′を占める。直線駆動部A3に付設された4節リ
ンケージは、必要不可欠な場合には、棒体S1の軸心の
まわりで直線駆動部A3に対して回動可能である。プラ
ットフォームPの望まれる空間位置を達成するために、
付加的に、直線駆動部A1からA3が直線ガイド部G1
からG3に沿って移動させられ得る。棒体S2、S4の
上記の長さ変化の場合には、プラットフォームPは、両
方のジョイント点GP3及びGP4を通る軸線Aのまわ
りで回動させられる。
【0027】図11に示す装置の場合には、図2に対応
する二つの4節リンケージが設けられている。当該4節
リンケージは直線駆動部A1及びA2によって、互いに
平行に位置する直線ガイド部G1及びG2に沿って移動
可能である。両方の4節リンケージのそれぞれ一つの棒
体S2は、それぞれ一つの駆動部Z1、Z2によって上
述のようにして長さ変化可能である。直線ガイド部G
1、G2に平行に延在する直線ガイド部G3には、単に
棒体S5を介してのみプラットフォームPと枢着結合さ
れている直線駆動部A3が取り付けられている。棒体S
5は、ジョイント点GP5によって直線駆動部A3と、
ジョイント点GP6によってプラットフォームPと連結
されている。このジョイント点GP6は、例えばプラッ
トフォームPの付属する縁部の半分の幅のところに設け
られている。駆動部Z1、Z2を有する4節リンケージ
の棒体S2は、プラットフォームPと枢着結合されてい
る。駆動部Z1によって、直線駆動部A1に付設された
4節リンケージの長さが変化させられると、プラットフ
ォームPが軸線Aのまわりで回動させられる。駆動部Z
2によって、直線駆動部A2に付設された4節リンケー
ジの棒体S2が変化させられると、プラットフォームP
が軸線Bのまわりで回動させられる。もちろん、この実
施形態の場合には、プラットフォームPの相応の空間位
置に達するために、両方の駆動部Z1、Z2が同時に操
作されてもよい。さらに、直線駆動部A1からA3が直
線ガイド部G1からG3に沿って走行させられてもよ
い。
【0028】図13に示す装置の場合には、直線駆動部
A1及びA2にトルクモーターD1及びD2が設けられ
ており、それらのトルクモーターD1及びD2によって
4節リンケージが直線ガイド部G1、G2に対して垂直
に位置する軸心の回りで回動させられ得る。4節リンケ
ージ自体は、図1に示す実施形態に相当する。直線駆動
部A3は、すぐ前の実施形態の場合のように棒体S5を
介してプラットフォームPと枢着結合されている。これ
らのトルクモーターD1、D2によって、棒体S1が、
前記軸心のまわりで図13において両方向矢印の方向に
回動させられる。4節リンケージの角度は、強制的にト
ルクモーターD1及びD2を用いて調節される。トルク
モーターD1が操作されると、軸線Aについての調整が
行われる。トルクモーターD2の操作の際には、軸線B
についての角度調整が行われる。直線駆動部A1に付設
された4節リンケージは四軸であり、一方、トルクモー
ターD2と付設された4節リンケージとを有する直線駆
動部A2をつけ加えることによって、五軸の運動体が生
じる。
【0029】図14及び図15は、図13に係る装置の
側面図及び斜視図である。その際、破線によって、それ
ぞれ、プラットフォームPの一つの調節された状態が示
されている。実線で示された状態は、図13におけるプ
ラットフォームPのポジションに対応する。図13で
は、プラットフォームPは、空間において直線ガイド部
G1からG3の間の領域に水平に配置されている。トル
クモーターD2によって、4節リンケージが、直線ガイ
ド部G2に対して垂直に位置する軸心のまわりで、描か
れた両方向矢印の方向に回転させられると、当該4節リ
ンケージは、図14、図15に破線で図示された状態に
達する。当該状態で、当該4節リンケージは、トルクモ
ーターD2の回転軸心並びに直線ガイド部G2を含む平
面内に位置する。その際、棒体S5は、直線駆動部A3
に対して、破線で示された位置へ回動させられる。同時
に、直線駆動部A1は、位置A1′へ直線ガイド部G1
に沿って移動させられねばならない。なぜならば、トル
クモーターD2を用いた上述の回転の際にプラットフォ
ームPは水平状態から鉛直状態P′へ回転させられるか
らである。直線駆動部A1に付設された4節リンケージ
の棒体がその長さについて変化可能でないので、当該直
線駆動部はポジションA1′へ走行させられねばならな
い。その際、トルクモーターD1は操作されない。その
結果、直線駆動部A1の走行の際に、当該4節リンケー
ジは、回転駆動部D1と結合された棒体S1の軸線のま
わりでだけ回動させられる。図14、図15が示すよう
に、鉛直状態へのプラットフォームPの回転の結果とし
て、直線駆動部A1に付設された4節リンケージの棒体
並びに棒体S5の傾斜状態が変化する。
【0030】同様に、対応する4節リンケージを、図1
4、図15に示す出発位置(実線)に関してほぼ90°
回転させるために、トルクモーターD1をも操作しても
よい。この場合には、プラットフォームPが同様に垂直
状態へ調節される。しかし、当該垂直状態は、図15に
おいて見ることのできる両方の状態に対して垂直に位置
する。そのとき、それに応じて、プラットフォームPの
回動を可能にするために、直線駆動部A2が直線ガイド
部G2に沿って移動させられねばならない。
【0031】図16は、プラットフォームPを比較的に
長い距離xにわたって動かすことができる装置の一つの
図である。この実施形態の場合には、台架に固定された
互いに平行な二つの直線ガイド部G1及びG2が設けら
れており、当該直線ガイド部G1及びG2がすぐ前の実
施形態と対照的に水平に位置する。しかし、もちろん、
鉛直にあるいは斜めに配置されていてもよい。その他の
上述の、またこれから述べる装置の場合にも、直線ガイ
ド部は、もちろん鉛直に配置されている必要はなく、相
応の傾斜状態をもってもよい。
【0032】直線ガイド部G1に沿って、直線駆動部A
1が走行可能である。直線ガイド部G2には、二つの直
線駆動部A2及びA3が走行可能に配置されている。直
線駆動部A1にはトルクモーターD1が配置されてお
り、当該トルクモーターD1の回転軸が直線ガイド部G
1に対して垂直に位置する。この回転駆動部D1によっ
て、4節リンケージが軸線Bのまわりで回転させられ得
る。4節リンケージは、図1に対応して形成されてお
り、プラットフォームPと枢着結合されている。
【0033】直線駆動部A2は、駆動部Z1を有する図
2に示す実施形態に対応する4節リンケージを支持す
る。駆動部Z1によって、当該4節リンケージの棒体S
2が長さにおいて変化させられ得る。最後に、直線駆動
部A3が棒体S5を介してプラットフォームPと枢着結
合されている。図17は、この装置のZ軸方向の図であ
る。プラットフォームPは図示面(投影面)から外に突
きでている。図18は、x方向における当該装置の図で
ある。
【0034】プラットフォームPがx方向に位置する軸
Aのまわりで回転させられる必要があれば、駆動部Z1
が操作される。それによって直線駆動部A2に付設され
た4節リンケージの棒体S2の長さが変化させられる。
それに反してプラットフォームPが、y方向に位置する
軸線Bのまわりで回転させられる必要があるならば、回
転駆動部D1が操作される。その結果、付属の4節リン
ケージが軸線Bのまわりで回動させられる。必要なら
ば、プラットフォームPの位置調節の際に相応の直線駆
動部A1からA3が付属の直線ガイド部G1、G2に沿
って相応の程度に移動させられ得る。トルクモーターD
1のために、対応する4節リンケージが四軸制御に形成
されている。
【0035】前述の実施形態は、棒体の調節の際に常に
一つの平面内で運動を行う4節リンケージに関する。次
に述べる4節リンケージ及び装置は、棒体自体に回転可
能性が考慮されているように形成されている。(すなわ
ち、棒体自体が回転し得る。)それによって、同様に、
空間におけるプラットフォームのオリエンテーション及
び位置が変化させられ得る。このために必要な回転運動
は、動力で連続的に行われる。例えばサーボ駆動装置等
で行われる。このとき、このサーボ駆動装置は、ギア装
置等を有していても有していなくてもよい。しかし、非
連続的に調整可能な固定可能なポジションが、インデッ
クス・ピン(Indexstiften)、スプライン・シャフト(Vie
lkeilwellen)、自動化された形状拘束的な結合部を用い
て補助エネルギー等を用いて可能である。
【0036】図19は、4節リンケージの一つである。
この4節リンケージの場合には、棒体に、それぞれ、原
動機で動く駆動部D1からD4が設けられている。従っ
て、当該4節リンケージは、トルクモーターD1を備え
る棒体S1/S1′と、トルクモーターD3を備える棒
体S2/S2′と、トルクモーターD4を備える棒体S
3/S3′と、トルクモーターD2を備える棒体S4/
S4′とをもつ。例えば、棒体部分S1′がトルクモー
ターD1によってその軸線のまわりで棒体部分S1に対
してローテーターのように(rotatorisch)相対回転させ
られると、図19において破線で示された状態が生じ
る。そのとき、棒体S1/S1′とS3/S3′、並び
にS2/S2′とS4/S4′は、空間において互いに
対してねじれた直線を形成する。出発状態(実線)で
は、棒体S1/S1′とS3/S3′並びにS4/S
4′とS2/S2′は、それぞれ互いに平行に延在す
る。そのとき、トルクモーターD1を用いた棒体部分S
1′の相対回転による上述の回転ののちに、棒体S1/
S1′とS3/S3′は、互いに対して垂直に延在す
る。
【0037】当該4節リンケージを空間的にねじること
ができるように、動力で駆動される少なくとも一つの自
由度が必要不可欠である。付加的に、隣接する棒体にお
ける少なくとも三つの受動的な回り継ぎ手が必要であ
る。図19に示す実施形態においてトルクモーターD1
が能動的なトルクモーターであるならば、トルクモータ
ーD2からD4は受動的な回り継ぎ手である。なぜなら
ば、それらは回転可能に駆動されないからである。しか
し、トルクモーターD3が動力で駆動されてもよい。こ
の場合には、トルクモーターD1、D2、及びD4が受
動的な回り継ぎ手である。しかし、動力で作動させられ
る二つ、三つあるいは四つの回り継ぎ手があってもよ
い。これは、当該配置に対応する構造の際にねじり剛性
(Verdrehsteifigkeit)を高める。
【0038】それぞれの棒体の端部を互いに枢着結合し
ているジョイント点GP1からGP4は、それらが一つ
の自由度だけを有するように構成され得る。当該自由度
は、図19に示す実施形態の場合には、図示面内にあ
る。しかし、ジョイント点GP1からGP4は、例えば
図23からわかるように球継ぎ手として形成してもよ
い。そのとき、互いに平行に位置する棒体S2/S2′
及びS4/S4′におけるローテーター様の二つの自由
度だけが必要不可欠である。その際、回り継ぎ手の少な
くとも一つが動力で動かされる必要がある。
【0039】図20は、図19に示す4節リンケージの
側面図である。実線によって、同様に、出発状態が示さ
れている。一方、破線によって、4節リンケージの以下
のような状態、すなわち、棒体S1/S1′における回
転駆動部D1による相対回転の際に生じる状態が明示さ
れている。
【0040】図21に示す実施形態の場合には、互いに
平行に位置する棒体S2/S2′及びS4/S4′は、
それぞれ回転駆動部D2、D1を備えている。端部にジ
ョイント点GP1及びGP2を有する棒体S1は、ジョ
イント点GP3及びGP4によって上述のようにして隣
接する棒体S4/S4′及びS2/S2′と枢着結合さ
れている棒体S3に平行に配置されている。棒体S3
は、それに対して垂直に延在する、回転駆動部Dの回転
軸に取り付けられている。当該回転駆動部Dは、台架に
固定されて配置されている。回転駆動部Dの回転軸心D
Aは、棒体S3の半分の幅のところに位置する。回転駆
動部Dによって、棒体S3が軸心DAの回りで回転させ
られ得る。それによって、4節リンケージが実線によっ
て定められた運動平面から外へ回転させられる。図21
及び図22では、棒体S3は回転駆動部Dによって出発
状態に対して垂直に位置するまで回転させられた状態に
ある。回転駆動部Dが台架に固定されているので、向き
合って位置する棒体S1は、並進運動で(translatorisc
h)位置S1′へ移動させられる。棒体S3の回転の結果
として、図21及び図22に破線で与えられているよう
に、棒体S2/S2′及びS4/S4′もその空間位置
を変える。さらに、回転駆動部D1、D2によって、棒
体部分S4′及びS2′が上述のようにして棒体部分S
4、S2に対してそれらの軸線のまわりで回転させられ
得る。
【0041】オリエンテーション変化をジョイント点に
おける角度状態の変化によって発生させる回転駆動部D
は、4節リンケージの別の棒体の一つに設けられていて
もよい。
【0042】図19、図21、及び図23に示す4節リ
ンケージの上述の実施形態の場合には、棒体S1/S
1′に対する棒体S3/S3′のオリエンテーション又
は棒体S3に対する棒体S1のオリエンテーションは、
それぞれ、一つの自由度において強制案内されている。
この強制案内は、付加的な自由度によって妨げられ得
る。その結果、棒体S1/S1′と棒体S3/S3′と
の間のまたはS1とS3との間の任意のオリエンテーシ
ョンが調整され得る。このために、少なくとも一つの能
動的なすべり対偶(Schubgelenk)Z1が例えば棒体S4
/S4′に一体化される必要がある。しかし、二つの付
加的な能動的なすべり対偶Z1及びZ2が棒体S4/S
4′及びS2/S2′に一体化されてもよい。
【0043】図23及び図24は、互いに平行な棒体S
4/S4′及びS2/S2′にそれぞれ一つの回転駆動
部D1、D2が取り付けられている4節リンケージの図
である。それらの回転駆動部D1、D2によって、棒体
部分S4′及びS2′がローテーター様に(すなわち回
転運動で)駆動され得る。それによって、例えば棒体S
3が実線で示された出発位置から破線で示された調節さ
れた位置S3′へ回動させられる。図21、図22に示
す実施形態の場合に4節リンケージが付加的な回転駆動
部Dを用いてもとの運動平面から外へ回転させられる一
方で、図23、図24に示す実施形態の場合には、もと
の運動平面(実線)から外への4節リンケージの回転の
ために、棒体部分S2′及びS4′を回転駆動部D1、
D2を用いて回転させることが考慮されている。両方の
回転駆動部D1、D2の一つは能動的である。すなわ
ち、それによって回転運動が発生させられる。別の回転
駆動部は、単に受動的である。すなわち、それは回り継
ぎ手として形成されている。
【0044】図25には、図23、図24に示された4
節リンケージが図示されている。この4節リンケージの
場合には、二つの付加的な能動的なすべり対偶Z1及び
Z2が棒体S2/S2′及びS4/S4′に一体化され
ている。能動的なすべり対偶Z1、Z2によって、上述
のようにして、それぞれの棒体S2/S2′及びS4/
S4′の長さが変化させられる。これらの棒体にある回
転駆動部D1、D2によって、付加的に、棒体部分S
2′、S4′がその軸線のまわりで回転させられ得る。
図25には、破線によって以下のような場合、すなわ
ち、能動的なすべり対偶Z1によって棒状要素S2/S
2′の長さがより大きくされた状態にある場合が図示さ
れている。それによって、棒体S3及びS2/S2′の
角度状態が示されたように変化する。そのような4節リ
ンケージが装置に挿着されると、この構成によって、シ
ステム挙動がはるかに改善される。
【0045】すべり対偶Z1、Z2は、ピストン・シリ
ンダー・ユニット、スピンドル・ナット・システム等で
よい。図26は、図19に対応する4節リンケージを有
する装置の実施形態の図である。その際、棒体S2/S
2′及びS4/S4′には、それぞれ一つのすべり対偶
Z1、Z2が一体化されている。当該装置は、台架に固
定された互いに平行な直線ガイド部G1からG3をも
ち、それらの直線ガイド部G1からG3に、それぞれ一
つの直線駆動部A1からA3が位置調整可能に配置され
ている。直線駆動部A1からA3によって、プラットフ
ォームPのポジショニングが行われる。
【0046】直線駆動部A1からA3に付設された三つ
の4節リンケージは、それぞれ等しく形成されている。
従って、以下では、直線駆動部A1に付設された4節リ
ンケージだけが記述される。その4節リンケージは、直
線ガイド部G1に対して垂直に位置し且つ直線駆動部A
1に回転可能に装着されている棒体S1/S1′をも
つ。回転駆動部D1によって、棒体部分S1′がその軸
線のまわりで棒体部分S1に対して上述のように回転さ
せられ得る。端部において、棒体S1/S1′は、上述
のように棒体S2/S2′及びS4/S4′と枢着結合
されている。それらの棒体S2/S2′及びS4/S
4′には、同様にしてそれぞれ一つの回転駆動部D3ま
たはD2が位置している。それらの回転駆動部によっ
て、棒体部分S4′及びS2′がそれらの軸線のまわり
でもう一方の棒体部分S4及びS2に対して回転させら
れ得る。棒体S1/S1′に平行に、互いに平行な棒体
S2/S2′及びS4/S4′を互いに枢着連結させる
棒体S3/S3′が位置する。この棒体S3/S3′に
も回転駆動部D4が取り付けられており、当該回転駆動
部D4によって棒体部分S3′が棒体部分S3に対して
その軸線のまわりで回転させられ得る。
【0047】それに加えて、棒体S2/S2′及びS4
/S4′には、それぞれ能動的なすべり対偶Z1、Z2
が取り付けられている。それらによって、棒体S2/S
2′及びS4/S4′の長さが上述のようにして変化さ
せられ得る。回転駆動部D1からD4及びすべり対偶Z
1、Z2によって、プラットフォームPを必要なオリエ
ンテーション状態に調整することができる。プラットフ
ォームPは、当該装置の4節リンケージと枢着結合され
ている。
【0048】図28は、プラットフォームPの調節され
た状態の例の図である。いくつかの4節リンケージにお
ける能動的なすべり対偶Z1、Z2によって、プラット
フォームPは、図26及び図27に示す水平状態から垂
直状態へ回動させられている。この場合、回動軸線は、
直線駆動部A2に付属する4節リンケージの棒体S3/
S3′によって定められる。従って、いくつかの能動的
なすべり対偶によって、プラットフォームをそのオリエ
ンテーションに関連してあらゆる必要な空間位置へ調整
できる。その際、4節リンケージの棒体は、必要な回転
運動及び回動運動を行い得る。
【0049】図29は、図26に示す装置の平面図であ
る。その際、プラットフォームPは、水平位置を占め
る。図30は、プラットフォームが鉛直位置P′へ回動
させられた状態での当該装置の正面図である。
【0050】図31は、プラットフォームが鉛直状態
P′にあるときの当該装置の平面図である。直線駆動部
A1及びA3に付設された4節リンケージがそれらの棒
体によってプラットフォームP′の上部及び下部の稜に
係合するので、これらの4節リンケージは、それらのも
との運動平面から外へ回転させられている。その結果、
プラットフォームP′における4節リンケージの枢着点
は図示面の手前及び後方に位置する。このために必要不
可欠な、これらの4節リンケージの棒体の長さ変化は、
上述の構成の結果として容易に可能である。
【0051】最後に、図32は、ジョイント点GP1か
らGP4の角度状態によるプラットフォームPのオリエ
ンテーションの変化の別の可能性が可能である装置の一
つの図である。ジョイント点GP2及びGP3は、直線
駆動部A1と同一の基礎構造上を運動する付加的な直線
駆動部A2によって互いに間隔を空けて変化させられ
る。直線駆動部A2が実線で示された出発位置から破線
で示された位置A2′へ移動させられると、プラットフ
ォームPの、ポジションP′へのオリエンテーション変
化が生じる。もちろん、この配置の場合にも、図19か
ら図25に示される例のように、棒体に、空間的な4節
リンケージによるオリエンテーション変更のための付加
的な調整駆動部が配置されていてよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る装置の4節リンケージとして構成
された駆動システムの図式的な図である。
【図2】本発明に係る装置の4節リンケージの第二の実
施形態の、図1に対応する図である。
【図3】本発明に係る装置の4節リンケージの第三の実
施形態の図である。
【図4】本発明に係る装置の4節リンケージの第四の実
施形態の、図1に対応する図である。
【図5】本発明に係る装置の4節リンケージの第五の実
施形態の図である。
【図6】三つの4節リンケージを有する、本発明に係る
装置の図式的な図である。
【図7】図6に示す装置の正面図である。
【図8】図6に示す装置の平面図である。
【図9】本発明に係る装置の別の実施形態の簡略化され
た斜視図である。
【図10】本発明に係る装置の別の実施形態の簡略化さ
れた斜視図である。
【図11】本発明に係る装置の別の実施形態の図10に
対応する図である。
【図12】図11に示す装置の平面図である。
【図13】本発明に係る装置の別の実施形態の簡略化さ
れた斜視図である。
【図14】本発明に係る装置の別の実施形態の正面図で
ある。
【図15】図14に示す装置の斜視図である。
【図16】本発明に係る装置の別の実施形態の側面図で
ある。
【図17】図16に示す装置の平面図である。
【図18】図16に示す装置の側面図である。
【図19】本発明に係る装置の4節リンケージの別の実
施形態の図である。
【図20】図19に示す4節リンケージの側面図であ
る。
【図21】本発明に係る装置の4節リンケージの別の実
施形態の簡略化された斜視図である。
【図22】図21に示す4節リンケージの正面図であ
る。
【図23】本発明に係る装置の4節リンケージの別の実
施形態の側面図である。
【図24】図23に示す4節リンケージの斜視図であ
る。
【図25】本発明に係る装置の4節リンケージの別の実
施形態の正面図である。
【図26】本発明に係る装置の別の実施形態の簡略化さ
れた斜視図である。
【図27】図26に示す装置の正面図である。
【図28】図26に示す装置の位置調節された状態にお
ける図である。
【図29】図26に示す本発明に係る装置の平面図であ
る。
【図30】図28に示す装置の正面図である。
【図31】プラットフォームが位置調節された状態にあ
る図29に示す装置の平面図である。
【図32】本発明に係る装置の4節リンケージの別の実
施形態の図式的な図である。
【符号の説明】
A1〜A3 直線駆動部 D、D1〜D4 回転駆動部 DA 軸心 P プラットフォーム S1〜S4 棒体 S1′〜S4′ 棒体部分 Z、Z1、Z2 すべり対偶
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 カール・ハインツ ヴルスト ドイツ連邦共和国 デー・70825 コルン タール・ミュンヒンゲン ネルケンシュト ラーセ 1

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 棒体要素が枢着接続されている少なくと
    も一つのプラットフォームの所定のポジショニング及び
    オリエンテーションを発生させるための装置において、 前記棒体要素(S1からS4)が少なくとも一つの4節
    リンケージの一部であり、当該4節リンケージの角度状
    態が前記プラットフォーム(P)のオリエンテーション
    のために動力で調整可能であることを特徴とする装置。
  2. 【請求項2】 4節リンケージの少なくとも一つの棒体
    要素が動力で調節可能であることを特徴とする、請求項
    1に記載の装置。
  3. 【請求項3】 前記角度状態の調整のために回転駆動部
    (D、D1からD4)が設けられていることを特徴とす
    る、請求項1または請求項2に記載の装置。
  4. 【請求項4】 回転駆動部(D)によって、棒体要素
    (S1)が、それに対して角度をなして位置する、有利
    には垂直に位置する軸心(DA)のまわりで回転可能で
    あることを特徴とする、請求項3に記載の装置。
  5. 【請求項5】 前記角度状態が、4節リンケージの少な
    くとも一つの棒体要素(S1からS4)の長さの動力に
    よる調節によって生じることを特徴とする、請求項1ま
    たは請求項2に記載の装置。
  6. 【請求項6】 すべり対偶(Z、Z1、Z2)が棒体要
    素(S1からS4)の長さ調整のために設けられている
    ことを特徴とする、請求項5に記載の装置。
  7. 【請求項7】 前記すべり対偶(Z1、Z2)が棒体要
    素(S1からS4)内に位置することを特徴とする、請
    求項6に記載の装置。
  8. 【請求項8】 前記すべり対偶(Z)が、少なくとも一
    つの連結アーム部(A1)を介して、長さ調整可能な棒
    体要素(S1からS4)と連結されていることを特徴と
    する、請求項6に記載の装置。
  9. 【請求項9】 前記角度状態が、棒体要素(S1からS
    4)の少なくとも一部分の、その軸線のまわりでの回転
    によって、調整可能であることを特徴とする、請求項1
    から8のいずれか一項に記載の装置。
  10. 【請求項10】 棒体要素(S1からS4)に回転駆動
    部(D1からD4)が配置されており、当該回転駆動部
    によって前記棒体要素の一方の棒体部分(S1′からS
    4′)がその軸線の回りでもう一方の棒体部分に対して
    回転可能であることを特徴とする、請求項9に記載の装
    置。
  11. 【請求項11】 4節リンケージが角度状態の調整のた
    めにその平面に対して横向きへ当該平面から外へ移動可
    能であることを特徴とする、請求項1から10のいずれ
    か一項に記載の装置。
  12. 【請求項12】 一つの棒体要素(S3)が横方向中心
    軸線のまわりで回転駆動部(D)を用いて回転可能であ
    ることを特徴とする、請求項11に記載の装置。
  13. 【請求項13】 棒体要素(S1からS4)に回転駆動
    部(D1からD4)とすべり対偶(Z、Z1、Z2)と
    が配置されていることを特徴とする、請求項1から12
    のいずれか一項に記載の装置。
  14. 【請求項14】 プラットフォーム(P)が、少なくと
    も二つの、有利には三つの4節リンケージに掛けられて
    いることを特徴とする、請求項1から13のいずれか一
    項に記載の装置。
  15. 【請求項15】 少なくとも一つの4節リンケージが、
    少なくとも一つの直線駆動部(A1からA3)によって
    前記プラットフォーム(P)のポジショニングのために
    調節可能であることを特徴とする、請求項1から14の
    いずれか一項に記載の装置。
  16. 【請求項16】 4節リンケージの二つの棒体要素が、
    それぞれ一つの直線駆動部(A1、A2)と枢着結合さ
    れていることを特徴とする、請求項15に記載の装置。
  17. 【請求項17】 両方の直線駆動部(A1、A2)が共
    通の直線ガイド部(G)を走行可能であることを特徴と
    する、請求項16に記載の装置。
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