KR20080109755A - 위치지정 디바이스 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지지구조, 작업 캐리어(22) 및 , 각기 지지구조의 한 측면과 직업 캐리어(22)의 다른 한 측면에 연결되는, 길이-조정 가능 지주들(struts)(70, 72; 186)을 구비한 위치지정 디바이스와 관련한 것이며, 여기서 지주들(70, 72; 186)은 지지구조 및 작업 캐리어(22)에의 연결점들에서 이동 가능하게 장착되며, 적어도 일부 지주들(70, 72; 186)은 이들의 길이를 조정하기 위한 드라이브를 가진다. 적어도 여섯 개의 지주들(70, 72; 186)이 쌍으로 배열된다. 한 쌍의 지주들(58, 60, 62; 126)의 경우, 지주들(70, 72; 186)은 평행하게 배열되며 지주들 각 쌍(58, 60, 62; 126)은 선회 베어링(24, 26, 30, 32; 78, 80; 84)을 지주들의(70, 72; 186)의 세로 연장의 제 1 단부에서 가진다. 마지막으로, 지주들(58, 60, 62; 126)의 각 쌍은 또한 각 지주(70, 72)의 세로 연장의 제 2 단부에서 제 2 베어링을 가진다.

Description

위치지정 디바이스{POSITIONING DEVICE}

본 발명은 지지구조를 가지며, 한편으로, 지지구조에, 그리고 다른 한편, 작업 캐리어에 각기 연결되는 길이-조정 가능한 지주들을 가지는 위치지정 디바이스에 관련한 것이며, 여기서 지주들은 지지구조와 작업 캐리어에 연결 점들에서 이동 가능하게 장착되며, 적어도 일부의 지주들이 길이가 조정가능하며, 적어도 일부 지주들은 이들의 길이를 조정하기 위한 드라이브를 가진다.

종래 기술로부터, 일반적 타입의 상이한 위치지정 디바이스들이 알려져 왔으며, 이는 다양한 기술 분야에 사용되었다. 알려진 위치지정 디바이스들은 물체를 적소에 고정하는 것을 돕는다. 따라서, 이러한 위치지정 디바이스들은, 예를 들어, 작업 소재가 툴을 사용하여 작업될 수 있는 식으로 툴에 상대적으로 작업 소재를 위치 지정하는데 사용된다. 자동차 산업에 있어서, 예를 들어, 차량의 몸체 부분은 보통 다수의 위치지정 디바이스들을 사용하여 작업 스테이션 또는 유사한 것에 위치지정된다. 이렇게 위치된 차량 몸체는 다음으로, 예를 들어, 용접 로봇들에 의해서 기계 가공될 수 있다.

따라서, US 5,787,758은, 예를 들어, 작업 소재들, 툴들, 센서들, 광학 표면들, 등과 같은 물체들의 위치지정을 돕는 3-축(three-axis) 위치지정 디바이스를 기술한다. 알려진 위치지정 디바이스는 지지구조를 가지며, 이는 위치지정 요소들에 의해서 조종 가능한 기계 컴포넌트에 연결된다. 기계 컴포넌트는 물체들을 수용하며, 위치지정 요소들의 작동에 의해서, 지지구조에 상대적으로 이동되어 위치 지정될 수 있다. 그러나, 기계 컴포넌트는 기계 컴포넌트의 카티지언 좌표 시스템의 축들의 방향으로만 이동 가능하게 의도되며, 좌표축의 원점은 기계 컴포넌트에 고정적으로 연결된다. 이들 축들 주위로의 기계 컴포넌트의 기움, 선회, 또는 회전은 금지되도록 의도된다. 이 목적을 위해, 알려진 위치 지정 디바이스는 3개의 지주들을 가지며, 이들은, 한편으로, 지지구조에, 다른 한편으로, 기계 컴포넌트에 부착된다. 지주들은 여기서 이들이 기계 컴포넌트가 이들 축들 주위로 선회하는 것을 방지하는 식으로 상기 부분들에 연결되고 이들과 함께 구성된다. 지주들은 2개의 지주 부분들을 가지며, 이들은 지주의 길이가 지주가 접혀서 열리거나 닫힘에 의해서 조정되거나 변경되도록 서로 힌지-연결된다.

이러한 위치지정 디바이스들은, 특히, 이들이 많은 공간 및 장소를 차지한다는 단점을 가진다. 이는, 특히, 위치지정 디바이스가 제조 라인 또는 유사한 것에 위치되는 경우, 이곳에서는 로봇들, 컨베이어 벨트들, 구조적 부분들등 사이에 사용 가능한 공간이 일반적으로 적기 때문에, 문제를 야기할 수 있다. 게다가, 알려진 위치지정 디바이스들은 때때로 매우 높은 하중에 대항할 수 있기에 필요한 강도를 가지지 않는다. 이에 더해, 알려진 위치지정 디바이스들의 조립체는 매우 복잡한 것으로 나타난다.

본 발명의 목적은 소형이며 공간-절약 구성을 가지며 높은 강도를 가지는 위치지정 디바이스를 정의하는 것이다.

목적은 지지구조를 가지며, 작업 캐리어를 가지고 특허 청구 1항에서 정의된 특징들을 가지는 길이-조정 가능 지주들을 가지는 위치지정 디바이스에 의해서 성취된다.

따라서, 서론에 언명된 타입의 진보적(inventive) 위치지정 디바이스는 적어도 여섯 개의 지주들이 쌍으로 배열되며, 지주 쌍에서, 지주들이 평행하게 배열되며, 각 지주들의 쌍이, 지주들의 세로 연장의 제 1 단부에서, 선회 베어링을 가지며, 각 지주 쌍이, 각 지주의 세로 연장의 제 2 단부에서, 제 2 베어링을 가지는 것을 특징으로 한다.

따라서, 각각의 지주에 의해서 개별적으로 힘들이 흡수된다 하더라도, 지주들의 각 쌍은, 힘 커플의 관점에서, 토크를 또한 흡수할 수 있다는 것이 본 발명에 따라서 보장된다. 지주들의 평균 하중은 따라서 감소된다. 게다가, 지주들의 지주 쌍으로의 평행 배열은, 지주들의 세로 연장의 한 단부에의 선회 베어링의 특별한 디자인으로 완성되어, 전체 구조의 이점적인 강도를 보이게 된다. 지주들의 이러한 배열의 추가 장점은, 위치지정 디바이스가 지탱할 수 있는 힘들과 토크들에 관해 상대적으로 소형으로 디자인된다는 사실에서 볼 수 있다.

본 출원의 주제의 이점적 실시모드에서, 지주들은 정확히 여섯 개이다.

따라서 위치지정 디바이스는 정확히 3개의 길이 조정 가능한 지주 쌍들을 가지며, 이는, 지지구조 상의 적합한 공간적 배열의 경우, 작업 소재의 힘들과 토크들을 특히 이점적인 방식으로 지지구조 안으로 전달한다.

본 발명에 따라서, 각 지주 쌍이 공통 드라이브(drive)를 가지는 것이 또한 제공된다.

이런 식으로, 위치지정 디바이스는 전제적으로 훨씬 더 소형이 되며 드라이브들을 제어하기 위한 제어 복잡도가 상응하여 더 적어지게 된다.

드라이브가 각-보존 연결, 특히, 벨트, 이가 있는(toopthed) 벨트, 기어 시스템 또는 기어휠들로 각 지주 쌍에 연결될 경우 추가적으로 이점적이게 된다.

본 발명에 따른 위치지정 디바이스의 추가 이점적 실시모드들은 추가 종속 청구항들로부터 이끌어내질 수 있다.

도면들에 도시된 예시 실시모드들을 근거로 하여, 본 발명, 본 발명의 이점적 실시모드들 및 향상들이, 이들의 특정 장점들과 더불어, 아래에 더 자세하게 설명되고 기술될 것이다.

도 1은 길이-가변 지지대 쌍의 제 1 기본 설계도면.

도 2는 지지대 쌍의 연결에 대한 제 1 설계도면.

도 3은 위치지정 디바이스의 제 1 실시모드의 3-차원 도면.

도 4는 위치지정 디바이스의 실시모드의 상면도.

도 5는 위치지정 디바이스의 지주 쌍 기부(foot)의 상세 도면.

도 6은, 부분적으로 단면도로 실현된, 위치지정 디바이스의 지주 쌍 기 부(foot)의 제 2 상세 도면.

도 7은 지지대 쌍에 대한 이를 가진 벨트 드라이브의 기본적인 개략도면.

도 8은 지주 쌍의 지주 헤드들의 상세도.

도 9는 제 1 예시 위치를 도시하는 도면.

도 10은 제 2 예시 위치를 도시하는 도면.

도 11은 제 3 예시 위치를 도시하는 도면.

도 12는 위치지정 디바이스의 제 4 예시 위치를 도시하는 도면.

도 13은 지지대 쌍의 연결에 대한 제 2 설계도면.

도 14는 지지대 쌍의 연결에 대한 제 3 설계도면.

도 15는 지주들의 쌍에 대한 공통 드라이브의 제 2 예시 도면.

도 16은 지주 쌍에서의 제 2 예시의 상세도면.

도 17은 제 1 예시 배열의 도면.

도 18은 분리된 브레이크들을 구비한 지주 쌍의 제 2 예시 배열의 도면.

도 19는 제 3 예시 배열의 도면.

도 1은 위치지정 디바이스의 본 발명의 지지대의 쌍의 기본 설계도(10)를 도시하며, 여기서 제 1 지주(12)와 제 2 지주(14)가 평행하게 그리고 구성(construction)에 의해서 미리 정해진 거리만큼 멀리 떨어져 배열된다. 지주 모두(12, 14)는, 피스톤-실린더 배열(16)에 의해서 제 1 설계도(10)에 표시된 바와 같이, 그들의 길이에 있어서 조정 가능하다. 이 맥락에서, 예를 들어, 수압, 기압 또는 전기, 그리고 기계적 길이 조정(이는 다시 기압, 수압 또는 전기적 드라이브에 의해서 이동되는) 과 같은, 상이한 타입들의 드라이브들이 여기서 고려될 수 있다. 유사하게, 수동 조정이 추가적으로 고려될 수 있으며, 이는, 예를 들어, 드라이브 고장 시, 크랭크(crank)를 사용하여 사용될 수 있다.

도 1의 상부에 표시된 것으로, 이들의 세로 연장의 제 1 단부에 있는, 지주들(12, 14)은 제 1 (18) 및 제 2 카든(carden) 조인트(20)에 의해서 지지구조(22)에 고정적으로 연결된다. 이 경우, 각 카든 조인트(18, 20)는 각기 제 1 (24) 및 제 2 선회 베어링(26)를 가진다. 각각의 제 1 선회 베어링들(24)은 여기서 지지구조(22)에 고정적으로 연결되며, 구성상 정해진(construction-dictated) 고정된 거리만큼 떨어지게 된다. 게다가, 제 1 선회 베어링들(24)은 이들이 공통 제 1 선회 축(28)을 가지는 식으로 배열된다. 이들의 세로 연장의 제 2 단부에서, 지주들(12, 14)은 각기 제 3 선회 베어링(30)을 가지며, 이들 제 3 선회 베어링들(30)은 제 4 선회 베어링(32) 상에 연결되어 장착된다. 따라서, 제 3 선회 베어링들(30), 또한, 구성에 의해서 미리정해진 만큼 떨어진 거리를 가지며 제 2 선회 축(34) 상에서 함께(jointly) 선회하는 것이 본 발명에 따라서 보장된다. 제 2 선회 축(34)은 선회 축(28)으로부터 미리 정해진 양만큼 거리를 가지며, 따라서 지주 쌍들의 필요한 길이가 정의된다. 선회 축(34)을 가진 공통 선회 베어링(32)은 다음으로 작업 캐리어로 사용 가능한 움직이는 플랫폼(38)에 고정적으로 연결된다. 이런 식으로 연결되어, 플랫폼(38)은, 고정된 지지구조(22)와 관련하여, 도 1에 화 살표들로 표시된 이동성(mobility)를 획득한다. 여기서 선회 축들(28, 34)의 이격 거리는 플랫폼의 위치와 배향에 따라서 변화하며, 예를 들어, 축(34)은 축(36)의 위치까지 길어질 수 있다.

지주들(12, 14)의 하부 장착부에 대한, 위에 자세하게 기술된, 베어링 도면에서, 전체로서 장착부에 대한 이들 자유도들이 획득되며, 이는 (X, Y, 및 Z)로 참조된 화살표 방향들에 의해서 도면상에 도시된다.

지주 쌍들의 공통 및 길이-동기 기계적 구동에 대해서, 본 발명에 따른 3개의 실시모드들이 가능하다. 도 2는 지주 쌍의 동역학적(kinetic) 연결에 대한 제 1 플랜(40)을 도시하며, 이 연결은, 관절(articulated) 조인트 배열을 사용하여, 모터의 구동력을 특정 방식으로 지주 쌍에 전달한다. 본 발명에 따른 위치지정 디바이스에서, 이 관절 조인트 배열은 엔진의 구동력이 선회된 지주 쌍의 위치와 배향에 관계없이, 변형이나 재밍을(jamming) 야기함 없이, 전달되는 것을 가능하게 해준다. 두 개의 섀프트들(42, 43)의 각기 하나는 드라이드-측면 또는 출력-측면 섀프트로서 사용될 수 있다. 섀프트(42)가, 예를 들어, 출력-측면 섀프트로서 사용될 경우, 이는 도 1로부터의 각기 지주 축(12 또는 14)에 평행하게 위치된다. 드라이브-측면 섀프트(43)는 기술된 관절 조인트 배열에 의해서 지주의 위치와 배향으로부터 분리되며(decoupled) 그 회전(swivel) 베어링(46)으로 지지구조(22) 또는 선회 베이링(24)의 섀프트 몸체로 할당될 수 있다. 본 발명에 따라서, 2개의 관절 조인트 배열들(40)은 지주 쌍을 구동하게 요구된다. 따라서, 지주 조정을 위해 필요한 구동력을 드라이브 메커니즘으로부터 지주들 모두로 분배하는 것이 가능 하게 된다. 이 경우, 지주들의 어느 단부 상에 각기 베어링들이 위치되는 가는 중요하지 않게 된다. 도 1에서, 관절 조인트 컴비네이션들(30, 32) 및 카든 조인트들(18, 20)의 개개의 관절 조인트들이 상호 교환되거나 교체될 수 있다. 따라서, 관절 조인트들(30, 32) 모두는 또한 지주들(12, 14)의 상부 단부에 위치될 수 있으며, 한편 카든 조인트들(18, 20)은 하부 단부에 위치될 수 있다. 따라서, 관절 조인트 배열(40)은 구동력을 지주 쌍으로 전달하기 위해 플랫폼-측면 관절 조인트들에 또는 지지구조의 관절 조인트들에 할당될 수 있다. 제 1(44) 및 제 2 회전 베어링(46) 사이에, 제 1 회전 축(42) 상에, 제 3 카든 조인트(50) 뿐만 아니라, 비틀림에(torsionally) 대해 단단한 길이-상보 요소(48)가 위치된다. 이런 식으로, 지주 쌍들의 공통 및 길이-동기 기계적 드라이브 기능이 특정 선호 기술 수단에 의해서, 기술의 표준 요소들을 사용하여, 실현된다. 2개의 회전 베어링들(44 또는 46)의 베어링 힘들이 공통 하우징안에서 흡수되는 것이 고려될 수 있다.

도 3은 3차원 시점으로 제 1 위치지정 디바이스(52)를 도시한다. 베이스 플레이트(54)는 제 1 연결 요소들(56)에 의해서 제 1(58), 제 2(60) 그리고 제 3 지주 쌍(62)에 연결된다. 베이스 플레이트(54)는 대략 벌집 구조이며, 지주 쌍들(58, 60, 62)의 제 1 단부, 즉 하부 단부는 베이스 플레이트(54)의 각 제 2 측면 상에 위치된다. 이런 식으로, 지주 쌍들(58, 60, 62)에 대한 선형적으로 대칭적 시작 위치가 도달되며, 이는 힘들이 위치지정 디바이스(52)에 의해서 흡수되는 것과 이들의 계속된 전달에 대해 특히 바람직한 효과를 가진다.

지주 쌍들(58, 60, 62)의 하나의 각 지주는 그 상부 단부에서, 각기 범 용(universal) 조인트(64)에 의해서, 툴 플레이트(66)에 연결된다. 범용 조인트들(64)은 카든 조인트들이며 툴 플레이트(66)는 본 예시에서 디스크로서 구성된다. 지주 쌍(58, 60, 62)의 각 지주의 범용 조인트들(64)을 이격시킬 때, 지주들이 서로에 평행하게 놓일 수 있는 것을 보장하기 위해 주의가 기울여져야 한다. 이에 더해, 툴 플레이트(66)의 직경은, 지주 쌍들이 베이스 플레이트(54) 상에서, 지주 쌍들이 동일 한 길이를 가지는 시작 위치에서의 어떤 경우에도, 각기 가상의 수선과 특정 각을 가지게 되도록, 베이스 플레이트(54)의 외부 직경보다 저 작게 선택된다. 그러나, 이 시작 위치는 개개의 지주들의 길이 조정 설비에 따라서 이에 따라 변화할 수 있다.

툴 플레이트(66)는 다수의 컷아웃들(68), 예를 들어 보어구멍들, 관통 구멍들 또는 나사산을 가진 구멍들을 가지며, 이는 다양한 툴들이 이 툴 플레이트(66) 상에 설치되는(be fitted onto)것을 허용해준다. 간단한 경우들에서, 이러한 툴은 핀(pin), 위치 지정(locating) 그리퍼(gripper) 또는 작업소재로의 일부 다른 연결 요소이다.

제 1 지주 쌍(58)에 근거하여, 지주 쌍들(58, 60, 62)의 각각에 속하는 다양한 구조 부분들이 보다 상세하게 기술될 것이다. 제 1 지주 쌍(58)이 여기서 제 1(70) 및 제 2 지주(72)를 가지며, 이는 실질적으로 제 1(74) 및 제 2 실린더형 구조 요소(76)로 이루어진다. 제 2 실린더형 구조 요소(76)는 여기서 구조 요소들(74, 76)의 망원경 접이식 늘임이 가능하도록 제 1 실린더형 구조 요소(74)에서 인도되며, 실린더형 구성 요소들(74, 76)은 바람직하게, 앞뒤로(reciprocally), 공 통 대칭 축을 따른 회전 자유도를 가지며, 이러한 이유 때문에, 본 발명에 따라서, 인장 및 압축력 만이, 그러나 토크들은 제외되며, 지주들에 적용될 수 있으며, 위치지정 디바이스의 변형이 방지된다. 보통, 구조 요소들의 늘임은 내장된(build-in) 스핀들 또는 나사산을 가진 드라이브를 통해 행해진다.

지주들(70, 72) 상의 각각 상의 범용 조인트(64)는 각기 툴 플레이트(66)로의 연결 점에서의 지주들 사이의 미리 정해진 거리가 변형 가능하지 않게 하는 것을 보장하는 것을 돕는다. 범용 조인트(64)는 카든식 장착부(cardanic mounting)를 가지며, 즉, 지주들(70, 72)은 원리상 두 개의 자유도들을 가지는 장착부가 제공된다. 제 1 지주(70)의 하부 단부에 제 5 선회 베어링(78)이 위치되며, 상응하여, 제 2 지주(72)의 하부 단부에, 제 6 선회 베어링(80)이 위치된다. 제 5(78) 및 제 6 선회 베어링(80) 사이의 거리는 베어링 섀프트 중심들과 관련되며, 상부 범용 조인트들(64)의 떨어진 거리에 상응한다. 이것의 효과는 지주들(68, 70)이, 이들이 동일한 길이를 갖는 한, 서로에 대해 평행하게 확실하게 배열된다는 것이다. 이는 지주들(68, 70)의 동기 늘임 또는 단축에 관련한 문제이며, 이는 이후 보다 자세하게 기술될 것이다.

제 5(78) 및 제 6 선회 베어링(80)은 이들이 제 7 선회 베어링(84)의 추가 베어링 섀프트(82)에 수직으로만 선회할 수 있는 식으로 이들의 베어링 섀프트들에 의해서 지지된다. 제 7 선회 축(84)은 여기서 베이스 플레이트(54)에의 가상 수직선 주위의 가상 원에 접하게, 정확하게, 그 중앙 점에 위치된다.

그 길이 조정 메커니즘의 공통 및 길이-동기 구동을 위해, 제 1 지주 쌍(58) 이 공통 전기 드라이브(86)를 가지며, 이는 지주들(70, 72)의 하부 지역에서 연결 요소(88)에 의해서 지지구조(90)에 연결된다. 지지구조(90)는, 섀프트가 회전될 때, 함께 선회하도록, 즉 연결 요소(88)와 전기 모터(86) 모두가 선회 운동시 함께 선회되는 식으로 베어링 섀프트(82) 상에서 연결된다. 따라서, 제 1 지주 쌍(58)의 지주 기부에 대한 전기 모터(86)의 상대적인 위치가 변화하지 않는 것이 보장된다. 전기 모터(68)로부터 제 1 지주 쌍(58)으로의 가능한 힘 전달 또는 토크 전달의 세부사항은, 원리상, 몇 가지 선택사항들이 이 경우 얻어지기 때문에, 이후에 보다 자세하게 설명된다.

도 4는 위로부터의 툴 플레이트(66)의 상면도에서 제 1 위치지정 디바이스(52)를 도시하며, 여기서 지주 쌍들(58, 60, 62)이, 이 도면에서 툴 플레이트(66)가 베이스 플레이트(54) 위에서 정확히 중앙으로 위치되도록, 동일한 길이를 가진다. 이 도면에서, 도 3에서 또한 볼수 있는 바와 같은 동일한 부분들에 대한 참조 기호들이 상응하게 사용된다. 이 도면으로부터, 선회 베어링 섀프트들, 즉 베어링 섀프트(82) 및 추가 지주 쌍들(60, 62)의 상응하는 선회 섀프트들의 도시를 통해, 등변 삼각형에서 지주 쌍들(58, 60, 62)의 대칭 배열이 선택된 것을 볼 수 있으며, 이 배열은, 적어도 툴 플레이트(66)의 이 시작 위치에서, 개개의 지주 쌍들(58, 60, 62) 사이의 툴 플레이트(66) 상에 작용할 수 있는 힘들과 토크들의, 바람직하고, 고르며 대칭인, 분포를 만들어 낸다. 이런 식으로, 개개의 구조적 부분들의 각각의 바람직한 동일한 레이아웃이 가능하며, 이 가능성은, 지주 쌍들(58, 60, 62)과 이들의 장착부들과 드라이브 메커니즘의 균일한 디자인을 통해, 오직 드 라이브와 지주 쌍 타입만을 각기 디자인하고 만들어내는 것을 할 수 게 해주며, 드라이브와 지주 쌍 타입은 상응하는 위치지정 디바이스의 근간을 이루게 된다.

도 5는 제 1 지주 쌍(58)의 기부의 상세한 확대도이며, 여기서 전기 모터(68), 연결 요소(88), 제 6 선회 베어링(80), 베어링 섀프트(82) 그리고 제 1 연결 요소(56)가 확대된 스케일로 표시된다. 이 도면에서, 하부 연결 요소들(92)이 명확하게 도시되며, 이는 제 1 지주(70)의 제 1 실린더 형 구조 부분(74)을 고정적으로 제 5 선회 베어링(74)의 제 1 선회 포크(fork)(94)에 연결한다. 제 2 지주(72)의 제 6 선회 베어링(80)은 또한 상응하는 선회 포크(94)에 연결된다.

이 도면에서, 기계적 연결이 하부 서브(sub)조립체(96)와 제 2 실린더형 구조 부분(76) 또는 제 2 지주(72)의 상응하는 구조 부분 사이에 존재한다는 것이 확대 스케일로 더 표시된다.

도 6은 베어링 섀프트(82)를 통해 단면으로 도 2의 제 1 설계에 따라 제 4(98)과 제 5 카든 조인트(100)의 형태로 기계적 연결(95)의 제 1 실시모드를 도시한다. 카든 조인트들(98, 100)은, 한편으로, 로드들(rods)(102)에 연결되며, 로드들은 제 2 지주(62)의 상응하는 구조 부분 아래의 제 2 실린더형 구조 부분(76)의 회전 운동에 영향을 준다. 다른 한편, 카든 조인트들(98, 100)은 연결 요소들(104)에 연결되며, 이들은 한편 드라이브 섀프트들(106)에 연결된다. 하부 서브조립체(96)(상세하게 표시되지 않음)에서, 드라이브(86)가 동일한 속도로 드라이브 섀프트들(106) 모두를 구동하는 것을 보장하며, 따라서, 주지 쌍들이 이들의 세로 연장에서 균일하게 늘어나거나 줄어드는 것을 보장한다. 제 1 지주 쌍(58)의 표시 된 실시모드에서, 이는 공통 기어휠을 통한 공통 드라이브에 의해서 실현되도록 의도되며, 이 기어휠은 이 도면에서 도면의 면 밖에 놓이며 따라서 표시되지 않는다. 이런 타입의 드라이브에서, 제 2 구조 요소들의 하나(76)가 왼쪽 회전에 의해서 연장하며, 한편 다른 것은 오른 쪽 회전에 의해서 구동되며 따라서 우측 회전에 의해서 길어지는 것을(또는 그 반대) 보장하도록 주의가 기울여져야 한다. 짧게 함에 있어서, 드라이브는 상응하게 상호 교환되는 회전 방향을 가지며 작동한다.

도 7은 지주 쌍들의 길이를 조정하기 위한 메커니즘의 드라이브를 위한 제 2 디자인 선택사항을 도시하며, 이전의 도면의 예시 실시모드와 이것 사이의 근본적인 차이는 제 2 전기 모터(108)가 이가 있는(toothed) 벨트(110)를 구동하며, 벨트는 추가적으로 구동 도르레들(drive pulleys)(112)을 통해 작동되고, 도르레들은 실질적으로 이전에 제공된 실시모드로부터의 드라이브 섀프트들(106)의 기능을 이행한다는 점에서 명백하다. 이가 있는 벨트의 장력은 두 개의 조정 가능한 장력 도르레들(107)을 통해 얻어지며, 도르레들은 조정에 의해서 미리 정해진 힘을 이가 있는 벨트(100)의 이가 없는 후미 측면에 인가하며 이런 식으로 이가 있는 벨트(110)를 레이아웃에 의해서 미리 정해진 시작(initial) 장력으로 유지한다. 제 2 실시모드(107)에서, 제 2 실린더 형 구조 부분들(76)을 위한 드라이브가 얻어지며, 이는 동일 방향성을 가져서, 지주들의 디자인에 있어서, 구조 부분들의 구동에 있어서의 회전 방향이 이점적으로 고려될 필요가 없다.

도 8은 지주 쌍들(58, 60, 62)의 상부 단부를 툴 플레이트(66)와의 이들의 연결 점에서 도시한다. 이 도면에서, 또한, 알려진 부분들 및 구조적 부분들에 이 전에 소개된 것들에 상응하는 참조 기호들이 제공된다. 도 8에서, 관절 섀프트들(114)은 가능한 한 조인트들의 자유도를 가시화하기 위해서 도시된다. 뒤따르는 도면에서, 이러한 조인트들(64)이 제공되는, 제 1 위치 지정 디바이스와 함께 가능한 위치들의 도면이 도시된다.

도 9는 제 1 위치 지정 디바이스(52)의 제 1 위치(116)를 도시하며, 여기서 작업 소재 플레이트(66)가 베이스 플레이트(54) 위에 정확하게 중심에 위치되며, 이에 더해, 지주 쌍들(58, 60, 62)가 이들의 최소 길이로 후퇴되었다.

도 10은 제 1 위치 지정 디바이스(52)의 제 2 위치(118)를 도시하며, 여기서 툴 플레이트(66)가 같은 식으로 베이스 플레이트(54) 위에 정확하게 중심에 위치되나, 지주 쌍들(58, 60, 62)은 이들의 최대 길이를 가진다. 도 10과 도 9의 결합된 도면에서, 어떻게 툴 플레이트(66)가 그 이동 축들의 하나를 따라서 위치될 수 있는가를 볼 수 있다.

도 11은 제 1 위치 지정 디바이스(52)의 제 3 위치(120)를 도시하며, 여기서 지주 쌍들(58, 60, 62)은 도 9 및 도 10의 것과 비교하여 중간 길이를 가진다.

도 12는 제 1 위치 지정 디바이스(52)의 제 4 위치(122)를 도시하며, 여기서 도면의 왼쪽에 도시된 지주 쌍은 두 개의 다른 지주 쌍들 보다 더 짧은 세로 연장을 가져서, 최종 분리(analysis)에서, 툴 플레이트는 도면의 왼쪽에 도시된 지주 쌍 거의 바로 위에 위치된다. 툴 플레이트 디스크(66)는 여기서, 이전 도면들 에서와 같이, 여전히 베이스 플레이트(54)에 평행하게 배열된다. 도면은 , 툴 플레이트(66) 상의 힘과 토크의 영향에 따라서, 압축 힘들이 지주 쌍들(58, 60, 62) 상 에 작용할 뿐만 아니라, 힘들 또는 토크들이 툴 플레이트(66) 상에 작용하는 방식에 의존하여, 인장(tensile) 력들도 작용하게 된다.

도 13은 하부 서브-조립체의 제 2 실시모드(124)와 관련한 것이며, 이는 모터의 구동력을 특정 방식으로 지주 쌍에 전달한다. 이 도면은 단순히 다양한 구조적 요소들의 상호 작용의 설계를 도시하며, 구조적 요소들의 기호들은 도 1 또는 도 2와 동일한 것으로 선택되었다. 따라서, 이전 드라이브 시스템들과의 비교에 있어서의 근본적인 차이들만이 아래에 기술될 것이다.

제 4 지주 쌍(126)을 위한 구동력은 드라이브 섀프트(128)에 의해서 제공된다. 드라이브 섀프트(128) 자신이 어떻게 구동되는 지는 자세하게 표시되지 않지만, 이는 압축공기로, 수압적으로, 전기적으로 또는 당업자에 알려진 다른 방식들로 수행될 수 있다. 기어 시스템(130)을 통해서, 드라이브 섀프트(128)의 구동력은 제 4 지주 쌍(126)의 지주들로 전달된다. 선택된 예에서, 기어 시스템(130)은 제 1 피니언(pinion)을 가지며, 이는 제 1 연결 섀프트(134)에 연결되며 구동 상황에서 이를 회전시킨다. 회전은 제 2 피니언(136)이 구동되게 야기하며, 제 2 피니언은 제 1 지주 로드(138) 상에 위치된다. 따라서, 드라이브 섀프트(128) 상에 위치된, 제 3 피니언(140)은 제 2 드라이브 섀프트(142)를 구동하며, 이는 다음으로 제 4 피니언(144)을 구동하며, 제 4 피니언은 한편 제 2 지주 로드(146) 상에 위치된다. 지주 로드들(138, 146)은 이들의 세로 축 주위로 회전 가능하며, 적절하게 장착되고, 따라서, 지지되는 지주 단부를 가리키는, 그 장착부(mounting)가, 이미 위에 기술된 방식으로, 카든 장착부로 함께(148) 지지된다. 지주 로드들(138, 146) 상의 제 2 베어링의 지탱 힘들을 흡수하기 위해서, 연결 로드들(150)이 제공되며, 이들은 드라이브를 상기 장착부에 연결한다. 이는 도면에서 상응하는 연결 로드들(150)로 표시되며, 이들은 드라이브 섀프트(128) 상의 상응하는 베어링 기호들을 지주 로드들(138, 146) 상의 상응하는 베어링 기호들에 연결시킨다. 이러한 연결 로드들(150)대신에, 하우징이 지탱(bearing) 힘들을 흡수하는 것이 또한 또한 동등하게 고려될 수 있다. 비틀어짐에 대해 단단한 길이-상보 메커니즘(127)이 마지막으로 지주 쌍이 회전 축(26) 주위로, 구동력의 전달을 감하지 않으며, 함께 선회하게 허용한다.

도 14에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 드라이브의 제 3 실시모드(152)는 벨트 드라이브(152)를 사용하며, 이는, 예를 들어, 두 개의 드라이브 도르레들(154)을 구동하기 위해, 이가 있는 벨트 또는 V형태 벨트 또는 견인 벨트로서 실현될 수 있다. 드라이브 도르레들(154)은 각기 베블 기어 트레인(train)(158)의 제 1 베블 기어(156) 상에 작용하며, 이는 베블 기어 트레인(158)의 제 2 베블 기어(160)를 구동하며, 이는 지주 로드들(162) 상에 작용한다. 이들 지주 로드들(162)은 범용 장착부(164)에 카든 방식으로(cardanically) 장착된다.

도 15는 제 3 실시모드(152)의 디자인을 도시하며, 이는 도 14에 개략적으로 표시되고, 이 도면에서 원리상 디자인 제안으로서 도시된다. 따라서, 상응하는 가시적인 구조적 부분들은 또한 도 14에 따른 참조 기호들이 제공된다.

이 디자인에서, 다양한 기술적 기능들이 각기 한 개의 평면에 놓이는 것이 사실상 특히 바람직한 것으로 판명되었으며, 이 기능들은 도면에서 상응하는 사각형들에 표시된다. 따라서, 제 1 평면(166)이 얻어지며, 여기서 드라이브는 드라이브 도르레들(154)과 드라이브 벨트(153)를 통해 작동된다. 제 2 평면(168)이 지주 로드들(138, 146) 및 지주 로드들(138, 146)의 두 개의 단부들에서 상응하는 장착부들에 의해서 형성된다. 제 3 평면(170)은 툴 디스크에 의해서 형성되며, 이는 이 도면에서 도시되지 않으며, 한편 제 4 평면(172)은 드라이브 도르레들(154)의 회전 축들에 의해서 한정된다. 마지막으로, 제 5 평면(174)을 볼 수 있게 되어 있으며, 이는 제 4 평면(172)에 평행하게 놓이며 베어링 포인트(176), 즉 선회 베어링에 의해서 한정되며, 이는 지지 기부(supporting foot)(178)에 가장 가깝게 놓인다. 이 경우, 연결 요소의 지지 기부(178)는 베이스 구조에 연결하게 되며(이 도면에서 표시되지 않음), 베이스 구조에 이 실시모드가 연결될 수 있다.

도 16은 제 3 실시모드(152)의 단면을 표시하며, 이 이유로 이전과 같은 참조 기호들이 다시 한번 사용되었다. 특히, 이 도면에서 토크 모터(178)가 섀프트(180)를 사용하여 드라이브 도르레들(154)의 하나를 구동시키는 식으로 배열된다는 것이 나타난다. 다른 드라이브 도르레(154)는 한편 드라이브 벨트(153)를 통해 구동되며, 이는 추가 섀프트(182)를 구동한다. 섀프트(180)과 추가 섀프트(182)를 통해, 길이-조정 가능 지주들(186)의 상응하는 보조 섀프트들(184)이 구동된다. 이 경우, 개별 조정 가능한 지주들(186) 사이의 거리는 섀프트(180) 와 추가 섀프트(182) 사이의 구성에 의해서 미리 고정된 거리 및 상부 범용 조인트들(190)의 지역에서 길이-조정 가능 지주들(186)의 다른 단부에서 툴 플레이트(도시되지 않음) 로의 연결 포인트 모두에 의해서 고정된다. 추가 섀프트(182) 상에서, 드라이브 도르레(154)로부터 멀리 떨어져 향하는 면 상에, 브레이크(188)가 위치되며, 이는, 필요한 경우, 추가 섀프트(182)를 차단한다. 이런 식으로, 단순한 수단이 길이-조정 가능 지주들(186)이 드라이브가 작용할 수 있는 어떠한 힘들도 흡수해야하게 할 필요 없이 미리 지정된 위치에 고정되는 것을 보장하도록 사용된다. 이는 이 구성에 특별한 기계적 안정성을 가져다준다.

이 구성에서의 안정성에 기여하는 추가 방안들은, 예를 들어 베블 기어(192)를 포함하는, 힘 전달을 위한 기어휠들의 사용이며, 이는, 90°베블 기어 트레인에서와 같이, 추가 섀프트(182)의 작동 드라이브 힘들을 보조 섀프트들의 하나(184)에 전달한다.

게다가, 이 구성에서, 기능 분리가 얻어지며, 여기서 토크 모터(179)가 섀프트(180) 상에 작용하며 제 1 브레이크(188)가 추가 섀프트(182) 상에 작용한다. 이런 식으로, 개별 기술적 기능들의 특히 소형의 구현이 얻어진다.

추가 브레이크 구성이 도 17에 도시되며, 이는 다시 제 1 주지 쌍(58)의 상세한 표시를 표시하며, 그 목적은 단순히 이 도면에서 제 2 브레이크(194)가 이미 전기 모터(86)에 일체화된 것을 도시하기 위함이다.

도 18은 브레이크(196)의 구성 변형을 도시하며, 이는, 회전 섀프트와 추가 회전 섀프트에 위치된, 두 개 파트-브레이크들을 가지며, 이들은 각기 두 개 지주들의 보조 섀프트들을 구동한다. 이러한 셋-업에서, 여분의 브레이크(brake redundancy)가 성취된다. 제 3 브레이크(196)의 파트-브레이크들의 하나가 고장난 다 하더라도, 다른 파트-브레이크가 기계적 작동 연결을 통해 보조 섀프트들 뿐만 아니라, 함께, 이때 직접적으로 브레이크되지 않는 보조 섀프트 모두를 제동시킨다. 게다가, 브레이크들은 용이하게 액세스 가능하며, 이는 브레이크들의 유지 및 검사를 용이하게 해준다.

도 19는 브레이크 쌍(198)의 배열을 위한 추가 선택사항 및 위치를 도시한다. 이 예에서, 다시 두 개의 파트-브레이크들이 지주들의 각기 하나에 일체화되어, 파트-브레이크들이 보조 섀프트들 상에 직접 작용하며, 이런 식으로 상응하는 제동 력들에 의해서 각각의 개별 주지를 고정할 수 있게 된다.

여기서 이점은 구성이 보다 더 소형화 되고, 게다가 브레이크의 기계적 여분이 유지된다는 점에 있다.

***** 참조 기호 리스트 *****

10 기본 설계 12 제 1 주지(strut)

14 제 2 주지 16 피스톤-실린더 배열

18 제 1 카든 조인트 20 제 2 카든 조인트

22 지지구조 24 제 1 선회 베어링

26 제 2 선회 베어링 28 제 1 선회 축

30 제 3 선회 베어링 32 제 4 선회 베어링

34 제 2 선회 축 36 축

38 작업 캐리어 40 제 1 설계/관절 조인트 배열

42 상부 섀프트 43 하부 섀프트

44 제 1 회전 베어링 46 제 2 회전 베어링

48 길이-상보 요소 50 제 3 카든 조인트

52 제 1 위치지정 디바이스 54 베이스 플레이트

56 제 1 연결 요소 58 제 1 주지 쌍

60 제 2 주지 쌍 62 제 3 주지 쌍

64 범용 조인트 66 툴 플레이트

68 컷아웃 70 제 1 주지

72 제 2 주지 74 제 1 실린더형 구조적 요소

76 제 2 실린더형 구조적 요소 78 제 5 선회 베어링

80 제 6 선회 베어링 82 베어링 섀프트

84 제 7 선회 베어링 86 전기 모터

88 제 2 연결 요소 90 지지구조

92 제 3 연결 요소 94 제 1 선회 아크

95 기계적 커넥터 96 하부 서브조립체

98 제 4 카든 조인트 100 제 5 카든 조인트

102 로드들(rods) 104 연결 요소

106 드라이브 섀프트 107 제 2 실시모드

108 제 2 전기 모터 110 이가 있는 벨트

112 드라이브 도르레들 114 관절 섀프트들

116 제 1 위치 118 제 2 위치

120 제 3 위치 122 제 4 위치

124 제 3 실시모드 126 제 4 주지 쌍

128 드라이브 섀프트 130 기어 시스템

132 제 1 피니언 134 제 1 드라이브 섀프트

136 제 2 피니언 138 제 1 주지 로드

140 제 3 피니언 142 제 2 드라이브 섀프트

144 제 4 피니언 146 제 2 주지 로드

148 카든 자창부 150 연결 로드들

152 제 4 실시모드 154 드라이브 도르레들

156 제 1 베블 기어 158 베블 기어 트레인

160 제 2 베블 기어 162 주지 로드들

164 범용 장착부 166 제 1 평면

168 제 2 평면 170 제 3 평면

172 제 4 평면 174 제 5 평면

176 베어링 포인트 178 지지 기부

179 토크 모터 180 섀프트

182 추가 섀프트 184 보조 섀프트

186 길이-조정 가능 주지들 188 제 1 브레이크

190 상부 범용 조인트 192 베블 기어

194 제 2 브레이크 196 제 3 브레이크

198 제 4 브레이크

지지구조를 가지며, 한편으로, 지지구조에, 그리고 다른 한편, 작업 캐리어에 각기 연결되는 길이-조정 가능한 지주들을 가지는 위치지정 디바이스에 관련한 것이며, 여기서 지주들은 지지구조와 작업 캐리어에 연결 점들에서 이동 가능하게 장착되며, 적어도 일부의 지주들이 길이가 조정가능하며, 적어도 일부 지주들은 이들의 길이를 조정하기 위한 드라이브를 가짐으로써 산업 상 이용 가능하다.

Claims (13)

1. 지지구조(22)를 가지며, 작업 캐리어(38)을 가지고, 각기, 한편으로, 지지구조에, 그리고 다른 한편으로, 작업 캐리어(22)에 연결된 길이-조정 가능 지주들(70, 72; 186)을 가지는 위치지정 디바이스로서,

   지주들(70, 72; 186)은 지지구조 및 작업 캐리어(38)로의 연결 포인트들에서 이동 가능하게 장착되고, 적어도 일부 지주들(70, 72; 186)은 길이에 있어서 조정 가능하며, 적어도 일부 지주들(70, 72; 186)은 이들의 길이를 조정하기 위한 드라이브를 가지는, 위치지정 디바이스에 있어서,

   적어도 6개의 지주들(70, 72; 186)의 쌍들로 배열되며, 지주 쌍에서(58, 60, 62; 126), 지주들이 평행하게 배열되며, 각 지주 쌍(58, 60, 62; 126)은, 적어도 지주들(70, 72; 186)의 세로 연장의 제 1 단부에서, 선회 베어링(24, 26, 30, 32; 78, 80; 84)를 가지며, 각 지주 쌍(58, 60, 62; 126)이, 각 지주(70, 72)의 세로 연장의 제 2 단부에서, 제 2 베어링을 가지는 것을 특징으로 하는, 위치지정 디바이스.
2. 제 1항에 있어서, 지주 쌍(58, 60, 62; 126)의 각 지주(70, 72)가 선회 베어링(24, 26, 30, 32; 78, 80; 84)을 가지며, 선회 베어링들(24, 26, 30, 32; 78, 80; 84)은 공통 베어링 섀프트 축을 가지는 것을 특징으로 하는, 위치지정 디바이스.
3. 제 1항 또는 제 2 항에 있어서, 지주들이 그 수가 여섯 개인, 위치지정 디바이스.
4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 디바이스가 수압식, 압축 공기식 또는 전기적 드라이브인 것을 특징으로 하는, 위치지정 디바이스.
5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 각 지주 쌍(58, 60, 62; 126)이 공통 드라이브를 가지는 것을 특징으로 하는, 위치지정 디바이스.
6. 제 5항에 있어서, 드라이브가 벨트, 이가 있는(toothed) 벨트(110), 기어 시스템(130) 또는 기어휠들, 또는 일부 다른 각-보존(angle-preserving) 연결에 의해서 각 지주쌍(58, 60, 62; 126)에 연결되는 것을 특징으로 하는, 위치지정 디바이스.
7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 각 지주 쌍(58, 60, 62; 126)에 대해 제동 디바이스가 할당되며, 제동 디바이스를 통해, 필요한 경우, 관련한 드라이브, 또는 드라이브에 의해서 구동되는, 적어도 구조적 요소(74, 75, 76)가 제동될 수 있거나 고정되는 것을 특징으로 하는, 위치지정 디바이스.
8. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서, 제 1 단부가 지지구조에 할당되는 것을 특징으로 하는, 위치지정 디바이스.
9. 제 1항 내지 제 8항 중 어는 한 항에 있어서, 제 1 단부에 제 3 베어링이 위치되는 것을 특징으로 하는, 위치지정 디바이스.
10. 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서, 제 2 및 제 3 베어링의 선회 베어링(24, 26, 30, 32; 78, 80; 84)의 자유도의 합이 예상된 하중의 자유도에 상응하는 것을 특징으로 하는, 위치지정 디바이스.
11. 제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서, 베어링들로서, 카든 베어링들인, 선회 베어링들(24, 26, 30, 32; 78, 80; 84)이 사용될 수 있는 것을 특징으로 하는, 위치지정 디바이스.
12. 제 1항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서, 드라이브 및/또는 지주들이 위치 측정 디바이스들을 가지는 것을 특징으로 하는, 위치지정 디바이스.
13. 제 12항에 있어서, 작업 캐리어의 세팅(setting) 또는 공간에서 그 위치가 제어 디바이스 그리고 위치 측정 디바이스들의 위치 데이터로 미리 정해질 수 있는 것을 특징으로 하는, 위치지정 디바이스.

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