SE527873C2 - Parallellkinematisk maskin - Google Patents

Description

30 527 875» 2 Samtliga dessa förbättringar av maskinens styvhet innebär dock ökade kostnader, tyngre maskin och minskat arbetsområde inom vilket positioneringshu- vudet kan manövreras.

Liknande parallellkinematiska maskiner är kända genom exv. UK patent- ansökan 8319708 (2 143 498), US 4,569,627 och NO 148216.

Samtliga dessa tidigare kända maskiner har en grundkonstruktion som dock inte tillåter den styvhet och därmed noggrannhet som modema maskiner syf- tar till.

Uppfinningens syfte Syftet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en parallellkinema- tisk maskin vilken uppvisar ökad styvhet och därmed ökad noggrannhet i förhål- lande till tidigare kända parallellkinematiska maskiner i kombination med en enkel konstruktion vilket bidrar till förhållandevis låga tillverkningskostnader.

Syftet är dessutom att åstadkomma en sådan maskin utan något centrum- rör för att därvid möjliggöra en bättre rörlighet för positioneringshuvudet i arbets- området vilket även bidrar till en enkel konstruktion och förhållandevis låga till- verkningskostnader.

Det är härvid vidare ett syfte att minska den rörliga massan av en sådan maskin.

Sammanfattning av uppfinningen Genom föreliggande uppfinning såsom denna framstår i det oberoende patentkravet, uppfylls ovan angivna syfte. Lämpliga utföringsforrner av uppfinning- en anges i de beroende patentkraven. uppfinningen avser en parallellkinematisk maskin innefattande minst tre i längdriktningen individuellt förlängnings- och förkortningsbara ställdon. Varje ställ- don är via en första led ansluten till ett positioneringshuvud samt även anslutet till ett fundament via en lämplig universalled som exempelvis kan utgöras av ett gyro- don eller en kulskruv. Positioneringshuvudet är härvid rörligt inom ett arbetsområ- de vid manövrering av ställdonen. Vidare är minst två förstyvningsbalkar anslutna till positioneringshuvudet via var sitt balkvridlager vilket vart och ett uppvisar en- dast en frihetsgrad. Varje förstyvningsbalk är vidare anordnad att transversellt gli- da i ett balklager i fundamentet när ett eller flera av ställdonen förlängs eller förkor- 10 20 30 527 873 3 tas. Dessutom är varje balklager anslutet till fundamentet via en balk-universalled och dessutom är balklagret till åtminstone en förstyvningsbalk vridbart rörlig kring en axel parallell med förstyvningsbalkens längdaxel.

Detta koncept ger upphov till ett antal tänkbara grundläggande utförings- former av förhållandet mellan fundamentet, ställdonen, förstyvningsbalkarna och positioneringshuvudet, ifråga om dels dessa delars förhållande till varandra och dels delamas lagringar i fundamentet och i positioneringshuvudet vilket framgår av figur 6 i den detaljerade delen av beskrivningen.

Den i detalj visade utföringsformen som beskrivs nedan uppvisar tre ställ- don vilka vart och ett är anslutet till var sin förstyvningsbalk och där det andra ställdonet dessutom är försedd med en extra förstyvningsbalk.

Universalleden är utfonnad med ett yttre gyrodon lagrat i fundamentet kring en yttre gyroaxel och med ett inre gyrodon lagrat i det yttre gyrodonet kring en inre gyroaxel vinkelrätt mot den yttre gyroaxeln. Balklagret är härvid företrädes- vis anslutet till universalledens inre gyrodon. l andra utföringsformer kan balklagret vara skilt från ställdonets universalled men anslutet till en egen universalled på av- stånd från ställdonets universalled vilket dock kräver ett eget balkvridlager för an- slutning av förstyvningsbalken till positioneringshuvudet.

Som framgår av den visade utföringsforrnen skall den första leden utfor- mas med endast en frihetsgrad vilket därmed ger maskinen dess styvhet samt eliminerar behovet av centrumrör.

Varje förstyvningsbalk är utformad till att uppvisa en böjstyvhet i en första riktning som avsevärt överstiger dess böjstyvhet i en riktning vinkelrätt mot den första riktningen. Således kan förstyvningsbalken utformas med ett i huvudsak rek- tangulärt tvärsnitt eller med ett elliptiskt tvärsnitt. Även andra tvärsnitt, exempelvis tvärsnitt av l-balkar, är tänkbara inom ramen för uppfinningen. Förstyvningsbalken tillverkas företrädesvis i kompositmaterial armerat med kolfiber.

Maskinen enligt den visade detaljerade utföringsforrnen är utformad med tre ställdon vilka vart och ett vid den första leden är fast anslutet till en förstyv- ningsbalk. Ett av ställdonen är vidare försedda med ytterligare en förstyvningsbalk med syfte att erhålla i huvudsak samma styvheti samtliga riktningar. Som indike- rats ovan är det tänkbart att utforma maskinen med endast tvâ förstyvningsbalkar orienterade vinkelrätt mot varandra. Balklagringen av åtminstone en förstyvnings- balk är vridbart rörlig kring sin egen längdaxel eller kring en med denna parallell 20 30 527 873~ 4 axel i sin lagring i fundamentet. l den visade utföringsformen är de dubbla förstyv- ningsbalkama vridbart rörliga kring ställdonet i det inre gyrodonet.

Varje ställdon är i den visade utföringsforrnen utformat som en skruv- mutter-mekanism vars mutter är fast ansluten till det inre gyrodonet. Andra utfö- ringsformer av maskinen med andra typer av ställdon är fullt tänkbara inom ramen för uppfinningen. Exv. kan linjärmotorer användas som ställdon i stället för den vi- sade skruv-mutter-mekanismen. En sådan linjämtotor skulle till och med kunna ut- göras av förstyvningsbalken eller ingå som en del i denna.

Varje förstyvningsbalk är försedd med åtminstone ett längsgående första glidorgan, exv. en glidbalk av stål vilken limmas och skruvas fast mot balken, vilket är formlåst anslutet till men glidbart löpande i förhållande till ett andra glidorgan, exv. en styrskena, vilket andra glidorgan är anslutet till muttem endera direkt eller indirekt via ett mellanliggande lager. l det fall det andra glidorganet är anslutet till muttem indirekt via ett mellanliggande lager är det andra glidorganet fonnmässigt styrt i förhållande till muttern genom tiltmöjlighet kring ställdonet vilket framgår av den visade utföringsforrnen i universallagringen med de dubbla förstyvningsbal- kama. Även om utföringsformen visar att förstyvningsbalkama kan vridas kring en axel parallell med en förstyvningsbalks symmetriska längdaxel genom att tillåta vridning i det inre gyrodonet kan naturligtvis motsvarande vridning åstadkommas genom att hela universalleden, dvs. dess yttre gyrodon, är vridbart lagrat i funda- mentet.

Skruven eller muttem är vidare anordnad att drivas till rotation av en ställ- donsmotor. I det fall skruven är anordnadatt drivas av motom 'år denna ansluten till skruvens ena ände medan skruvens andra ände bärs upp av ett stödlager.

Ställdonsmotorn är i den visade detaljerade utföringsformen monterad i en motor- hållare vars ena ände är utformad med ena delen av nämnda första led och som dessutom är försedd med anslutningsytor mot vilka en eller flera förstyvningsbal- kar är anordnade att fästas. Motorhàllaren med ställdonsmotorn kan även vara monterad vid skruvens andra ände i förhållande till det som är visat varvid den "motorfria" änden av skruven i det fallet är ansluten till den första leden. l det fall muttem drivs av motorn kan detta exv. ske via en remväxel eller dylikt för att en- kelt möjliggöra en förändring av ställdonets utväxling i förhållande till motorn.

Två av de första ledema vid positioneringshuvudet uppvisar parallella led- axlar medan den tredje av de första lederna vid positioneringshuvudet uppvisar en 20 527 873 5 ledaxel som är vinkelrät mot de övriga tvà. Dessutom är varje ställdons universal- leds inre gyroaxel parallell med ställdonets första leds ledaxel för de leder som inte tillåter tiltning, dvs. vridning av förstyvningsbalken kring en axel parallell med sin egen symmetriska längdaxel i leden.

Den i detalj visade utföringsformen erbjuder en parallellkinematisk maskin vilkens universallagringar uppvisar tvà leder med varder tvà frihetsgrader och en led med tre frihetsgrader samt endast en frihetsgrad för var och en av maskinens balkvridlager, dvs. vid positioneringshuvudet. inom ramen för uppfinningen kan naturligtvis förstyvningsbalkamas antal och dess tvärsnitts dimensioner varieras. Även antalet frihetsgrader hos den första leden, dvs. stâlldonets led mot positioneringshuvudet, kan variera så länge som inte balkvridlagret är gemensamt med den första leden.

Kort beskrivning av ritningarna Uppfinningen kommer nu att beskrivas närmare med hjälp av utföringsex- empel med hänvisning till de bifogade ritningama, där figur 1 visar en utföringsform av en maskin enligt uppfinningen, figur 2 visar en av maskinens förstyvningsbalkar enligt figur 1 med anslutet ställdon, _ figur 3 visar ett snitt genom förstyvningsbalken och ställdonet vid punkten F3 i figur 2, figur 4 visar en annan av maskinens förstyvningsbalkar vilken är vridbar en- ligt figur 1 med anslutet ställdon, j figur 5 visar ett snitt genom förstyvningsbalken och ställdonet vid punkten F5 i figur 4, figur 6 a)-e) visar schematiskt fem olika grundtyper av utföringsf-ormer enligt upp- finningen, figur 7 visar en universalled iforrn av en kardanknut med tvà frihetsgrader.

Beskrivning av uppfinningen Figur 1 visar en utföringsform av en parallellkinematisk maskin 1 enligt uppfinningen. l ett fundament 2 är tre separata universalleder 3.1, 3.2, 3.3 monte- rade i motsvarande tre genomgående öppningar i fundamentet. Genom varje uni- versalled sträcker sig dels ett ställdon 4.1, 4.2, 4.3 och dels en förstyvningsbalk 20 25 30 527 873 *- 6 5.1, 5.2.1, 5.2.2, 5.3. l det fall universalleden för ställdonet inte sammanfaller med universalleden för förstyvningsbalken betecknas förstyvningsbalkens universalled för balk-universalled BU1, BU2, BU3. Ställdonet är utformat som en skruv-mutter- mekanism vars mutter är fast ansluten till universalleden. Ställdonets skruv drivs av en ställdonsmotor 6.1, 6.2, 6.3 vilken är monterad i en motorhàllare 7.1, 7.2, 7.3 vilken i sin tur i sin ände är försedd med ena delen 8 av en första led som samver- kar med andra delen 9 av leden för vridning kring en ledaxel 10. Den andra delen 9 av leden är fast förbunden med ett positloneringshuvud 11. Således fungerar denna första led 8, 9, 10 i den ifig. 1 visade utföringsformen som ett balkvridlager 100.3 för förstyvningsbalken 5.3 och verkar härvid som ett gàngjäm med endast en frihetsgrad. Pà motsvarande sätt är även övriga motorhàllare 7.1, 7.2 anslutna till positioneringshuvudet via var sitt balkvridlager 100.1, 100.2. Pà konventionellt sätt är sedan till positioneringshuvudet 11 anslutet ett manöverhuvud 12, ett verk- tygshuvud 13 och ett verktygsfäste 14 för rörelse av ett verktyg inom ett arbetsom- råde. Motorhâllaren 7.1, 7.2, 7.3 är vidare pà tvà motsatta sidor försedd med an- slutningsytor 15 mot vilka förstyvningsbalken 5.1, 5.2.1, 5.2.2, 5.3 är fäst. Vidare framgår det av figuren att fundamentet är försett med ett mediefönster 16 för in- rymning av kablage och dylikt.

Varje förstyvningsbalk 5.1, 5.2, 5.3 är anordnad att transversellt glida ge- nom en balklagring 17.1, 17.2.1, 17.2.2, 17.3 ifundamentet 2 när ställdonet 4.1, 4.2, 4.3 förlängs eller förkortas. Balklagringen 17.1, 17.2.1, 17.2.2, 17.3. enligt utfö- ringsforrnen itigur1 är anordnad inuti balk-universalleden BU1, BU2, BU3 som sammanfaller med ställdonens universalleder 3.1 , 3.2, 3.3. I Som även framgår av figur 1 är ett av ställdonen, det andra ställdonet 4.2, utformat med två förstyvningsbalkar 5.2.1, 5.2.2 placerade pà var sin sida om det till balkama anslutna ställdonet och orienterade i huvudsak i rät vinkel mot de övri- ga tvá förstyvningsbalkama 5.1, 5.3 vid de två andra ställdonen 4.1, 4.3. Denna dubblering av förstyvningsbalkar har gjorts för att låta samtliga förstyvningsbalkari maskinen erhålla samma dimensioner och uppta lika stora krafter.

Figur 2 visar ett första ställdon 4.1 i kombination med en förstyvningsbalk 5.1 och identiskt lika ett tredje ställdon 4.3 ifigur 1. Universalleden 3.1 är utfonnad med dels ett yttre gyrodon 21 lagrat i fundamentet kring en yttre gyroaxel 22 och dels ett inre gyrodon 23 lagrati det yttre gyrodonet 21 kring en inre gyroaxel 24.

Vidare sträcker sig förstyvningsbalken 5.1 genom ett gyrofönster 25 i universalle- 20 25 30 527 873- 7 den varvid ställdonet 4.1 och förstyvningsbalken 5.1 kan röra sig likformigt som en enhet i universalleden. Härvid är förstyvningsbalken 5.1 försedd med två första längsgående glidorgan 26 i form av tvâ glidbalkar vilka är fonnmässigt låsta men glidbart anslutna till var sitt andra glidorgan 27 i form av en styrskena fast förbun- den med det inre gyrodonet 23. Ställdonets 4_.1 mutter 28 är fast anordnad i det inre gyrodonet 23 medan dess skruv roterar genom muttern och är uppburen vid dess ände av ett stödlager 29.

När ställdonsmotom 6.1 roterar ställdonets 4.1 skruv kommer således mo- torhàllaren 7.1 med dess Ieddel 8 att närrnas/avlägsnas universalleden 3.1 och så- ledes fundamentet tillsammans med den i glidorganet 27 förskjutbara förstyv- ningsbalken 5.1 varvid positioneringshuvudet kommer att röras inom ett arbetsom- ràde. Härvid verkar ställdonens skruvar som drag- och trycköverförande organ mellan positioneringshuvudet och fundamentet medan de till ställdonen anslutna förstyvningsbalkama verkar som organ för att uppta böj- och vridpàkänningar samt överföra sidokrafter mellan positioneringshuvudet och fundamentet.

Figur 3 visar ett snitt taget vid läget F3 i figur 2 varvid ställdonets skruv 31 är gängad i dess mutter 28 vilken är fastsatt i det inre gyrodonet 23 vilket i sin tur är vridbart lagrat kring den inre gyroaxeln 24 i det yttre gyrodonet 21. Figuren visar tydligare hur förstyvningsbalkens 5.1 första glidorgan 26 är glidbart anordnade men forrnstyrda i tvà andra glidorgan 27 permanent fästa vid det inre gyrodonet 23. Även gyrofönstret 25 framgår tydligt i figuren. Dessutom framgår tydligt av figu- ren att förstyvningsbalken 5.1 är utformad med ett rektangulärt tvärsnitt vilket in- nebär att den uppvisaren böjstyvhet i en första riktning som avsevärt överstiger _ dess böjstyvhet i en riktning vinkelrätt mot den första riktningen. i Figur 4 visar det andra och därmed sista ställdonet av de tre ställdonen med de båda till ställdonet anslutna förstyvningsbalkama 5.2.1, 5.2.2 vilka är fast anslutna till motorhàllaren 7.2 på var sin sida av ställdonsmotom 6.2 och ställdonet vilket i figuren är skymt av den ena förstyvningsbalken 5.2.1. Detta ställdon i sträcker sig genom ett inre gyrodon 43 som, pà motsvarande sätt som tidigare be- skrivits, är lagrat kring en inre gyroaxel 46 i ett yttre gyrodon 21 vilket i sin tur är lagrat kring en yttre gyroaxel 47 i fundamentet. Emellertid är det inre gyrodonet 43 utformat med ett första och ett andra gyrofönster 45.1, 45.2 genom vilka de båda förstyvningsbalkama 5.2.1, 5.2.2 var för sig är anordnade att parallellt löpa. 20 30 527 873 8 Figur 5 visar ett snitt taget vid läget F5 ifigur 4 varvid det framgår att ställ- donets skruv 51 stàr i gängingrepp med dess mutter 52 vilken är fast förbunden med en central midja 53 via ett mutterhus 54 i det inre gyrodonet 43 vilken midja är bildad av de två gyrofönstren 45.1, 45.2 pà var sin sida av midjan 53. Figuren visar även att varje förstyvningsbalk 5.2.1, 5.2.2 är ansluten till det inre gyrodonet 43 via tvâ tiltningsdon 55.1, 55.2 av vilka det ena tiltningsdonet 55.1 är lagrat kring ställdonets skruv 51 pà ena sidan om det inre gyrodonet 43 medan det andra tilt- ningsdonet 55.2 pà motsvarande sätt är lagrat kring ställdonets skruv 51 pà andra sidan om det inre gyrodonet 43. Tiltningsdonen 55.1, 55.2 är vart och ett lagrat i mutterhuset 54 för vridning runt ställdonets skniv 51. Ett tiltningsdon är försett med en första sätesarrn 56.1 och en andra sätesarm 56.2 anordnade diagonalt kring ställdonets skruv 51 och-med deras säten 56 riktade àt motsatta hàll sà att den första sätesarmen 56.1 håller ett andra glidorgan 57.1 och ett första glidorgan 57.2 till den ena förstyvningsbalken 5.2.1 medan den andra sätesarmen 56.2 häller ett andra glidorgan 58.1 och ett första glidorgan 58.2 till den andra förstyvningsbalken 5.2.2. Pà motsvarande sätt är det andra tiltningsdonet 55.2 på andra sidan om midjan 53 utformat men orienterat sà att varje förstyvningsbalk 5.2.1, 5.2.2 är an- sluten till båda tiltningsdonen 55.1, 55.2 pà ömse sidor om midjan 53 enligt figur 5.

Således är de två förstyvningsbalkama 5.2.1, 5.2.2 anslutna till det inre gyrodonet 43 via tiltningsdonen.

Figur 6 a)-e) visar schematiskt fem olika grundtyper av utföringsfonner inom ramen för uppfinningen. Med genomgående motsvarande sifferhänvisningar i figur 6 som i tidigare visade figurer anger delfigurema schematiskt grundtyper av utföringsformer inom ramen för uppfinningen varvid maskinen omfattar minst tre i långdriktningen individuellt förlängnings- och förkortningsbara ställdon 4.1, 4.2, 4.3 där varje ställdon är via en första led 8, 9, 10 ansluten till ett positioneringshuvud 11. Vidare är varje ställdon 4.1, 4.2, 4.3 anslutet till fundamentet 2 via en univer- salled 3.1, 3.2, 3.3, varvid positioneringshuvudet 11 är rörligt inom ett arbetsområ- de vid manövrering av ställdonen. Vidare är minst två förstyvningsbalkar 5.1, 5.2 i anslutna till positioneringshuvudet 11 via var sitt balkvridlager 100.1, 100.2 vilket vart och ett uppvisar endast en frihetsgrad, dvs. balkvridlagret fungerar som ett _ gàngjäm. Varje förstyvningsbalk 5.1, 5.2 är dessutom anordnad att transversellt glida i ett balklager 17.1, 17.2 ifundamentet 2 när ett eller flera av ställdonen 4.1, 4.2, 4.3 förlängs eller förkortas. Varje balklager 17.1, 17.2 är anslutet till funda- 20 25 30 527 8738 9 mentet 2 via en balk-universalled BU1, BU2 som tidigare beskrivits. Balklagret 17.2 till åtminstone en förstyvningsbalk 5.2 är dessutom vridbart rörlig kring en axel A parallell med förstyvningsbalkens 5.2 längdaxel vilket illustreras i figurema 6a)-6e) med en dubbelpil.

Härvid visar figur 6a) en första gmndtyp av utföringsfonner där ett ställ- dons, exv. det första ställdonets 4.1, första led 8, 9, 10 utgör en led direkt ansluten till positioneringshuvudet 11 vilken led är placerad på avstånd från en förstyv- ningsbalks, exv. den första förstyvningsbalkens 5.1, balkvridlager 100.1 alt. 100.2 vilket även detta är direkt anslutet till positioneringshuvudet 11. Dessutom är den första förstyvningsbalkens 5.1 balk-universalled BU1 och balklager 17.1 ifunda- mentet 2 placerat på avstånd från ställdonets 4.1, 4.2, 4.3 universalled 3.1, 3.2, 3.3 vilken är fast ansluten till fundamentet 2.

Figur 6b) visar en andra grundtyp av utföringsfonner där ett ställdons, exv. det första ställdonets 4.1, första led 8, 9, 10 utgör en led direkt ansluten till positio- neringshuvudet 11. En förstyvningsbalks, exv. den första förstyvningsbalkens 5.1, balkvridlager 100.1 alt. 100.2 år i denna utföringsforrn placerat fast anslutet till ställdonet men på avstånd från ställdonets första led 9, 10. På motsvarande sätt som ifig. 6a) är den första förstyvningsbalkens 5.1 balk-universalled BU1 och balklager17.1 i fundamentet 2 placerad på avstånd från ställdonets 4.1, 4.2, 4.3 universalled 3.1, 3.2, 3.3 vilken också är fast ansluten till fundamentet 2.

Figur 6c) visar en tredje gmndtyp av uttöringsfonner där ett ställdons, exv. det första ställdonets 4.1, första led 8, 9, 10 är placerad fast ansluten till en förs- tyvningsbalk, exv. den första förstyvningsbalken 5.1. Denna förstyvningsbalks 5.1 balkvridlager 100.1 är i denna utföringsforrn placerat direkt anslutet till positione- ringshuvudet 11. Emellertid är ställdonets första led 8, 9, 10 placerad på avstånd ~ från balkvridlagret 100.1. På motsvarande sätt som ifig. 6a) och 6b) är förstyv- ningsbalkens 5.1 balk-universalled BU1 och balklager17.1 ifundamentet 2 place- rat på avstånd från ställdonets 4.1, 4.2, 4.3 universalled 3.1, 3.2, 3.3 vilken är fast ansluten till fundamentet 2.

Figur 6d) visar en fjärde grundtyp av utföringsformer där ett ställdons, exv. det första ställdonets 4.1, första led 8, 9, 10 och en förstyvningsbalks, exv. den första förstyvningsbalkens 5.1, balkvridlager100.1, 100.2 utgörs av samma led som är placerad direkt ansluten till positioneringshuvudet 11. På motsvarande sätt som i fig. 6a), 6b) och 6c) är det den första förstyvningsbalkens 5.1 balk- 20 25 30 527 873- 10 universalled BU1 och balklager 17.1 ifundamentet 2 placera på avstånd från ställ- donets 4.1, 4.2, 4.3 universalled 3.1, 3.2, 3.3 vilken är fast ansluten till fundamen- tet 2.

Figur Se) visar en femte grundtyp av utföringsfonner där ett ställdons, exv. det första ställdonets 4.1, första led 8, 9, 10 och en förstyvningsbalks, exv. den för- sta förstyvningsbalkens 5.1, balkvridlager 100.1, 100.2 utgörs av samma led vilken är placerad direkt ansluten till positioneringshuvudet 11. Dessutom är ställdonets 4.1, 4.2, 4.3 universalled 3.1, 3.2, 3.3 fast ansluten till fundamentet 2 och utgörs av förstyvningsbalkens balk-universalled och balklager i fundamentet 2. Således rör sig förstyvningsbalken tillsammans med ställdonet vid denna utföringsform.

Denna femte grundtyp av utföringsform visar ett ställdon i kombination med en förstyvningsbalk enligt den inledningsvis under figurema 1-5 i detalj be- skrivna utföringsformen vilken tillhör denna femte grundtyp.

Balk-universalledema BU1 och BU2 är så kallade kardanknutar med två frihetsgrader där det kinematiska beteendet hos en sàdan knut är sådant att rota- tionsvinkeln vid den yttre gyroaxeln 22 inte är lika som rotationen av den inre gy- roaxeln 24 beroende på vinkeln mellan dem, en så kallad rotationsvinkeldifierens.

Då balkvridlagringarna 100.1, 100.2 med endast en frihetsgrad äri placerade vin- kelrätt mot varandra ger detta att rotationsvinkeldifferensen för BU1 och BU2 mot- verkar varandra vilket resulterar i en kinematisk läsning av maskinen om inte minst en förstyvningsbalk tillåts rotera vilket visas i följande ekvation med tillhörande fi- gur 7.

Rotationsvinkeldifferensen kan uttryckas som: rpK=a2-a1 çox = arctan tanal - al COS varvid ß är vinkeln mellan den yttre gyroaxel och den inre gyroaxel, m1 är vridning- en av den yttre gyroaxel och a2 är vridningen av den inre gyroaxel.

Claims (22)

15 20 25 30 527 873 11 PATENTKRAV

1. Parallellkinematisk maskin (1) innefattande minst tre i längdriktningen indi- viduellt förlängnings- och förkortningsbara ställdon (4.1, 4.2, 4.3) varvid varje ställ- don (4.1, 4.2, 4.3) är via en första led (8, 9, 10) ansluten till ett positioneringshuvud (11) samt att varje ställdon (4.1, 4.2, 4.3) är anslutet till ett fundament (2) via en universalled (3.1, 3.2, 3.3), varvid positioneringshuvudet (11) är rörligt inom ett ar- betsomráde vid manövrering av ställdonen (4.1, 4.2, 4.3), kännetecknad av att minst två förstyvningsbalkar (5.1, 5.2, 5.2.1, 5.2.2) är anslutna till positionerings- huvudet (11) via var sitt balkvridlager (100.1, 100.2) vilket vart och ett uppvisar endast en frihetsgrad och att varje förstyvningsbalk (5.1, 5.2, 5.2.1, 5.2.2) är an- ordnad att transversellt glida i ett balklager (17.1, 17.2, 17.2.1, 17.2.2) ifundamen- tet (2) när ett eller flera av ställdonen (4.1, 4.2, 4.3) förlängs eller förkortas och att varje balklager (17.1, 17.2, 17.2.1, 17.2.2) är anslutet till fundamentet (2) via en balk-universalled (BU1, BU2) samt att balklagret (17.2, 17.2.1, 17.2.2) till åtmin- stone en förstyvningsbalk (5.2, 5.2.1, 5.2.2) är vridbart rörlig kring en axel parallell med förstyvningsbalkens (5.2, 5.2.1, 5.2.2) längdaxel.

2. Parallellkinematisk maskin enligt kravet 1, kännetecknad av att minst ett balkvridlager (100.1, 100.2) utgörs av den första leden (8, 9, 10).

3. Parallellkinematisk maskin enligt kravet 2, kännetecknad av att minst en balk-universalled (BU1, BU2) utgörs av en universalled (3.1, 3.2, 3.3).

4. Parallellkinematisk maskin enligt kravet 1, kännetecknad av att åtrninsto- ne en förstyvningsbalks (5.1, 5.2, 5.2.1, 5.2.2) balkvridlager (100.1, 100.2) är fast anslutet till ett ställdon (4.1, 4.2, 4.3).

5. Parallellkinematisk maskin enligt kravet 1, kännetecknad av att åtminsto~ ne ett ställdons (4.1, 4.2, 4.3) första led (8, 9, 10) är fast ansluten till en förstyv- ningsbalk (5.1, 5.2, 5.2.1, 5.2.2).

6. Parallellkinematisk maskin enligt något av kraven 1-5, kännetecknad av att både universalleden (3.1, 3.2, 3.3) och balk-universalleden (BU1, BU2) är ut- 10 20 25 30 527 873" 12 formad med ett yttre gyrodon (21) lagrat i fundamentet (2) kring en yttre gyroaxel (22, 47) och med ett inre gyrodon (23, 43) lagrat i det yttre gyrodonet (21) kring en inre gyroaxel (24, 46) vinkelrätt mot den yttre gyroaxeln (22, 47).

7. Parallellkinematisk maskin enligt kravet 6, kännetecknad av att balklagret (17.1, 17.2) är anslutet tiil endera universalledens (3.1, 3.2, 3.3) eller balk- universalledens (BU1, BU2) inre gyrodon (23, 43).

8. Parallellkinematisk maskin enligt något av kraven 1-7, kännetecknad av att varje förstyvningsbalk (5.1, 5.2, 5.2.1, 5.2.2) uppvisar en böjstyvhet i en första riktning som avsevärt överstiger dess böjstyvhet i en riktning vinkelrätt mot den första riktningen.

9. Parallellkinematisk maskin enligt kravet 8, kännetecknad av att varje förs- tyvningsbalk (5.1, 5.2, 5.2.1, 5.2.2) uppvisar ett i huvudsak rektangulärt tvärsnitt.

10. Parallellkinematisk maskin enligt något av kraven 1-9, kännetecknad av att maskinen är utformad med tre ställdon (4.1, 4.2, 4.3) vilka vart och ett vid den första leden (8, 9, 10) är utan mellanliggande led eller lager fast anslutet till en förstyvningsbalk (5.1, 5.2, 5.2.1, 5.2.2, 5.3). 1 1 . att ett av ställdonen (4.2) är försedda med ytterligare en förstyvningsbalk (5.2.1, 5.2.2).

11. Parallellkinematisk maskin enligt något av kraven 1-10, kännetecknad av

12. Parallellkinematisk maskin enligt något av kraven 1-11, kännetecknad av att åtminstone ett ställdon (4.1, 4.2, 4.3) är utformat som en skruv-mutter- mekanism vars skruv eller mutter (28, 52) är fast ansluten till det inre gyrodonet (23, 43).

13. Parallellkinematisk maskin enligt något av kraven 1-11, kännetecknad av att åtminstone ett ställdon (4.1, 4.2, 4.3) är utformat som en linjärmotor. 15 20 25 30 527 873 13

14. Parallellkinematisk maskin enligt kravet 13, kännetecknad av att en del av linjärmotorn utgörs av en förstyvningsbalk (5.1, 5.2, 5.2.1, 5.2.2, 5.3).

15. Parallellkinematisk maskin enligt något av kraven 1-14 , kännetecknad av att varje förstyvningsbalk (5.1, 5.2, 5.2.1, 5.2.2, 5.3) är försedd med åtminstone ett längsgående första glidorgan (26, 57.2, 58.2), exv. en glidbalk, vilket är forrnlåst anslutet till men giidbart löpande i förhållande till ett andra glidorgan (27, 57.1,

16. 58.1), exv. en styrskena, vilket andra glidorgan (27, 57.1, 58.1) är anslutet till det inre gyrodonet (23, 43). i 16. Parallellkinematisk maskin enligt kravet 15, kännetecknad av att det and- ra glidorganet (27, 57.1, 58.1) är endera fast anslutet till eller formmässigt styrt i förhållande till det inre gyrodonet (23, 43).

17. Parallellkinematisk maskin enligt något av kraven 12-16, kännetecknad av att endera mekanismens skruv (31, 51) i sin ena ände är anordnad att drivas av en ställdonsmotor (6.1, 6.2, 6.3) medan skruvens andra ände bärs upp av ett stöd- lager (29) eller att mekanismens mutter (28, 52) är anordnad att drivas av en ställ- donsmotor (6).

18. Parallellkinematisk maskin enligt kravet 17, kännetecknad av att ställ- donsmotorn (6.1, 6.2, 6.3) är monterad i en motorhållare (7.1, 7.2, 7.3) vars ena ände är utfonnad som ena delen (8) av nämnda första led (8, 9, 10) och som dessutom är försedd med anslutningsytor (15) mot vilka minst en förstyvningsbalk (5.1, 5.2.1, 5.2.2, 5.3) är anordnad att fästas.

19. Parallellkinematisk maskin enligt något av kraven 1-18, kännetecknad av att minst två förstyvningsbalkars (5.1, 5.2, 5.2.1, 5.2.2) balkvridlager (100.1, 100.2) uppvisar lageraxlar vilka är vinkelrätt orienterade till varandra.

20. Parallellkinematisk maskin enligt något av kraven 12-19, kännetecknar! av att minst två förstyvningsbalkars (5.1, 5.3) balkvridlager ( 100.1, 100.3) uppvisar lageraxlar vilka är parallellt orienterade till varandra. 527 873 14

21. Parallellkinematisk maskin enligt något av kraven 1-20, kännetecknad av att två förstyvningsbalkars (5.1, 5.3) balk-universalleders (BU1, BU3) inre gyroax- lar (24, 46) är parallella med respektive balkvridlagers (100.1, 100.3) lageraxlar.

22. Parallellkinematisk maskin enligt kravet 21, kännetecknar! av att två av förstyvningsbalkarnas (5.1, 5.3) balk-universalleders (BU1, BU3) inre gyroaxlar (24) är parallella med varandra.