SE527992C2 - Parallel kinematic machine with active measurement system - Google Patents

Parallel kinematic machine with active measurement system

Info

Publication number
SE527992C2
SE527992C2 SE0402993A SE0402993A SE527992C2 SE 527992 C2 SE527992 C2 SE 527992C2 SE 0402993 A SE0402993 A SE 0402993A SE 0402993 A SE0402993 A SE 0402993A SE 527992 C2 SE527992 C2 SE 527992C2
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
sin
cos
stiffening
bearing
positioning head
Prior art date
Application number
SE0402993A
Other languages
Swedish (sv)
Other versions
SE0402993L (en
SE0402993D0 (en
Inventor
Karl-Erik Neumann
Original Assignee
Exechon Ab
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Exechon Ab filed Critical Exechon Ab
Priority to SE0402993A priority Critical patent/SE527992C2/en
Publication of SE0402993D0 publication Critical patent/SE0402993D0/en
Priority to TW094141395A priority patent/TW200624233A/en
Priority to MYPI20055604A priority patent/MY137228A/en
Priority to PCT/SE2005/001836 priority patent/WO2006062466A1/en
Publication of SE0402993L publication Critical patent/SE0402993L/en
Publication of SE527992C2 publication Critical patent/SE527992C2/en

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q1/00—Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
    • B23Q1/25—Movable or adjustable work or tool supports
    • B23Q1/44—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms
    • B23Q1/50—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with rotating pairs only, the rotating pairs being the first two elements of the mechanism
    • B23Q1/54—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with rotating pairs only, the rotating pairs being the first two elements of the mechanism two rotating pairs only
    • B23Q1/545—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with rotating pairs only, the rotating pairs being the first two elements of the mechanism two rotating pairs only comprising spherical surfaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J17/00—Joints
    • B25J17/02—Wrist joints
    • B25J17/0258—Two-dimensional joints
    • B25J17/0266—Two-dimensional joints comprising more than two actuating or connecting rods
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/003—Programme-controlled manipulators having parallel kinematics
    • B25J9/0063—Programme-controlled manipulators having parallel kinematics with kinematics chains having an universal joint at the base
    • B25J9/0069—Programme-controlled manipulators having parallel kinematics with kinematics chains having an universal joint at the base with kinematics chains of the type universal-prismatic-universal

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Control Of Position Or Direction (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
  • Machine Tool Sensing Apparatuses (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

A parallel-kinematical machine (1) which has at least three setting device (4.1, 4.2, 4.3) which can be lengthened and shortened individually in their longitudinal direction, wherein each setting device (4.1, 4.2, 4.3) is connected to a positioning head (11) via a first joint, wherein each setting device (4.1, 4.2, 4.3) is connected to a machine base (2) via a universal joint (3.1, 3.2, 3.3), and wherein the positioning head (11) is movable within a working area in response to manoeuvring of the setting devices (4.1, 4.2, 4.3), wherein at least two reinforcing beams (5.1, 5.2, 5.2.1, 5.2.2) are each connected to the positioning head (11) viaa respective beam rotation bearing (10.1, 10.2), wherein each of said beam rotation bearings (10.1, 10.2) has only one degree of freedom, and wherein each of said beam rotation bearings is provided with two angle indicators (5.1a, 5.1b, 5.2a, 5.2b) which are each connected to the beam rotation bearing (10.1, 10.2) so that the measuring points of two angle indicators (5.1a, 5.1b) will each be situated on a respective side of the first beam rotation bearing (10.1) and so that the measuring points of two angle indicators (5.2a, 5.2b) will each be situated on a respective side of the second beam rotation bearing (10.2) so that the angle indicators will firstly register an angle 1, 2, 3, 4 between the positioning head (11) and respective reinforcing beams (5.1, 5.2) and secondly register a first angular difference 1, where 1= 2- 1, between the measuring points of the two angle indicators (5.1a, 5.1b) of the first beam rotation bearing (10.1) and also a second angular difference 2, where 2= 4- 3, between the measuring points of two angle indicators (5.2a, 5.2b) of the second beam rotation bearing (10.2) such as to form an active measuring system (AMS), wherein in the case of a loaded machine each deviation in the value of the angles 1, 2, 3, 4, from a nominal angle value in the case ofa non-loaded machine is adapted to be corrected by manoeuvring the setting devices (4.1, 4.2, 4.3) to a changed working positioning of the positioning head (11).

Description

527 992 2 Samtliga dessa förbättringar av maskinens styvhet innebär dock ökade kostnader, tyngre maskin och minskat arbetsområde inom vilket positioneringshu- vudet kan manövreras. 527 992 2 However, all these improvements in the rigidity of the machine mean increased costs, a heavier machine and a reduced working area within which the positioning head can be operated.

För att ytterligare öka en sådan tidigare känd maskins noggrannhet och precision har den försetts med ett regiersystem enligt patentskriften US 6,301 .525 med motsvarighet i SE 512338. Emellertid innebär ett sådant regiersystem att dess sensorer är placerade i anslutning till fundamentet varvid systemet inte kan korrigera för påkänningar som resulterar i deformationer, nedböjningar och torsio- ner i området mellan fundamentet och positioneringshuvudet.In order to further increase the accuracy and precision of such a prior art machine, it has been provided with a control system according to the patent specification US 6,301,525 with equivalent in SE 512338. stresses that result in deformations, deflections and torsions in the area between the foundation and the positioning head.

Liknande parallellkinematiska maskiner är dessutom kända genom exv.Similar parallel kinematic machines are also known by e.g.

UK patentansökan 8319708 (2 143 498), US 4.569,627 och NO 148216.UK patent application 8319708 (2,143,498), US 4,569,627 and 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.All of these previously known machines have a basic construction which, however, does not allow the rigidity and thus accuracy that modern machines aim for.

Uppfinningens syfte Syftet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma ett aktivt mätsy- stem till en parallellkinematisk maskin för att korrigera läget hos maskinens posi- tioneringshuvud på grund av yttre mekanisk och termisk påverkan.Purpose of the invention The object of the present invention is to provide an active measuring system for a parallel kinematic machine for correcting the position of the positioning head of the machine due to external mechanical and thermal influences.

Ett ytterligare syfte är att åstadkomma ett aktivt mätsystem till en parallell- kinematisk maskin av en typ som uppvisar ett balkvridlager med endast en frihets- grad i anslutning till positioneringshuvudet.A further object is to provide an active measuring system for a parallel kinematic machine of a type which has a beam pivot bearing with only one degree of freedom in connection with the positioning head.

Dessutom är syftet att med ett sådant aktivt mätsystem åstadkomma en parallellkinematisk maskin som uppvisar ökad styvhet och därmed ökad nog- grannhet i förhållande till tidigare kända parallellkinematiska maskiner vilket i kom- bination med en enkel konstruktion bidrar till förhållandevis låga tillverkningskost- naden Sammanfattning av uppfinningen Genom föreliggande uppfinning såsom denna framstår i det oberoende patentkravet, uppfylls ovan angivna syfte. Lämpliga utföringsformer av uppfinning- en anges i de beroende patentkraven.In addition, the object of such an active measuring system is to provide a parallel kinematic machine which shows increased rigidity and thus increased accuracy in relation to previously known parallel kinematic machines, which in combination with a simple construction contributes to the relatively low manufacturing cost. the present invention as set forth in the independent claim, the above object is fulfilled. Suitable embodiments of the invention are set out in the dependent claims.

Uppfinningen avser en parallellkinematisk maskin vilken innefattar minst tre i längdriktningen individuellt förlängnings- och förkortningsbara ställdon varvid 10 20 25 30 527 992 3 varje ställdon är via en första led ansluten till ett positioneringshuvud. Vidare är varje ställdon anslutet till ett fundament via en lämplig universalled varvid positio- neringshuvudet är rörligt inom ett arbetsområde vid manövrering av ställdonen.The invention relates to a parallel kinematic machine which comprises at least three actuators which can be individually extended and shortened in the longitudinal direction, each actuator being connected to a positioning head via a first link. Furthermore, each actuator is connected to a foundation via a suitable universal joint, the positioning head being movable within a working area when operating the actuators.

Minst två förstyvningsbalkar är anslutna till positioneringshuvudet via var sitt balk- vridlager vilket vart och ett uppvisar endast en frihetsgrad. Vart och ett av dessa balkvridlager är försett med två vinkelgivare vilka var och en är ansluten till balk- vridlagret så att två vinkelgivares mätpunkter är placerade pà var sin sida av det första balkvridlagret och att två vinkelgivares mätpunkter är placerade på var sin sida av det andra balkvridlagret för att vinkelgivarna för det första skall registrera en vinkel m, m2, ag, m, mellan positioneringshuvudet och respektive förstyvnings- balk och för det andra registrera dels en första vinkeldifferens ß1, där ß1=a2- on, mellan det första balkvridlagrets två vinkelgivares mätpunkter dels en andra vin- keldifferens ßg, där ß2=a4- ua, mellan det andra balkvridlagrets två vinkelgivares mätpunkter för att bilda ett aktivt mätsystem, AMS. Varje awikelse i vinkelvärde för vinklama m, org, m3, a., vid belastad maskin fràn ett nominellt vinkelvärde vid obelastad maskin är anordnad att korrigeras genom att ställdonen manövreras till ett förändrat arbetsläge för positioneringshuvudet.At least two stiffening beams are connected to the positioning head via separate beam pivot bearings, each of which has only one degree of freedom. Each of these beam pivot bearings is provided with two angle sensors, each of which is connected to the beam pivot bearing so that the measuring points of two angle sensors are located on each side of the first beam pivot bearing and that the measuring points of two angle sensors are located on each side of the other. the beam pivot bearing so that the angle sensors first register an angle m, m2, ag, m, between the positioning head and the respective stiffening beam and secondly register a first angular difference ß1, where ß1 = a2- one, between the two angle pivot bearing of the first beam pivot bearing measuring points and a second angular difference ßg, where ß2 = a4- ua, between the measuring points of the second beam pivot bearing two angle sensors to form an active measuring system, AMS. Each deviation in angular value of the angles m, org, m3, a., At loaded machine from a nominal angular value at unloaded machine is arranged to be corrected by operating the actuators to a changed operating position of the positioning head.

Vinkelgivarna till det första balkvridlagret är i en utföringsform placerade på var sin sida av den första förstyvningsbalken och vinkelgivarna till det andra balkvridlagret är placerade på var sin sida av den andra förstyvningsbalken.The angle sensors of the first beam pivot bearing are in one embodiment located on each side of the first stiffening beam and the angle sensors of the second beam pivot bearing are located on each side of the second stiffening beam.

Vinkelgivamas mätpunkter är i ytterligare en utföringsform placerade i di- rekt anslutning till sidan av respektive förstyvningsbalk.In another embodiment, the measuring points of the angle sensors are located in direct connection to the side of the respective stiffening beam.

Varje förstyvningsbalk är vidare anordnad att transversellt glida i ett balk- lager i fundamentet när ett eller flera av ställdonen förlängs eller förkortas. Dess- utom är varje balklager anslutet till fundamentet via en balk-universalled och dess- utom är balklagret till åtminstone en förstyvningsbalk vridbart rörlig kring en axel parallell med förstyvningsbalkens längdaxel.Each stiffening beam is further arranged to slide transversely in a beam bearing in the foundation when one or more of the actuators is extended or shortened. In addition, each beam bearing is connected to the foundation via a beam universal joint and in addition, the beam bearing of at least one stiffening beam is rotatably movable about an axis parallel to the longitudinal axis of the stiffening beam.

Detta koncept ger upphov till ett antal tänkbara grundläggande utförings- former av förhållandet mellan fundamentet, ställdonen, förstyvningsbalkama och positioneringshuvudet, i fràga om dels dessa delars förhållande till varandra och dels delamas lagringari fundamentet och i positioneringshuvudet.This concept gives rise to a number of possible basic embodiments of the relationship between the foundation, the actuators, the stiffening beams and the positioning head, in terms of both these parts 'relationship to each other and partly the parts' storage in the foundation and in the positioning head.

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. 20 30 527 992 4 Universalleden är utformad 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 universaliedens inre gyrodon. l andra utföringsformer kan balklagret vara skilt fràn ställdonets universalled men anslutet till en egen universalled på av- stånd frän ställdonets universalled vilket dock kräver ett eget balkvridlager för an- slutning av förstyvningsbalken till positioneringshuvudet.The embodiment shown in detail as described below has three actuators, each of which is connected to its respective stiffening beam and where the other actuator is also provided with an additional stiffening beam. The universal joint is formed with an outer gyrodon mounted in the foundation around an outer gyro axis and with an inner gyrodon mounted in the outer gyrodon around an inner gyro axis perpendicular to the outer gyro axis. The beam bearing is in this case preferably connected to the universal gyrodon of the universal joint. In other embodiments, the beam bearing may be separate from the universal joint of the actuator but connected to a separate universal joint at a distance from the universal joint of the actuator, which, however, requires a separate beam pivot bearing for connecting the stiffening beam to the positioning head.

Som framgår av den visade utföringsformen skall den första leden utfor- mas med endast en frihetsgrad vilket därmed ger maskinen dess styvhet samt eliminerar behovet av centrumrör.As can be seen from the embodiment shown, the first joint must be designed with only one degree of freedom, which thus gives the machine its rigidity and eliminates the need for center pipes.

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.Each stiffening beam is designed to have a bending stiffness in a first direction which significantly exceeds its bending stiffness in a direction perpendicular to the first direction. Thus, the stiffening beam can be designed with a substantially rectangular cross-section or with an elliptical cross-section. Other cross-sections, for example cross-sections of 1-beams, are also conceivable within the scope of the invention. The stiffening beam is preferably made of composite material reinforced with carbon.

Maskinen enligt den visade detaljerade utföringsformen 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 yttenigare en förstyvningsbalk med syfte att erhålla i huvudsak samma styvhet i samtliga riktningar. Som indike- rats ovan är det tänkbart att utfonna maskinen med endast två förstyvningsbalkar orienterade vinkelrätt mot varandra. Balklagringen av åtminstone en förstyvnings- balk är vridbart rörlig kring sin egen långdaxel eller kring en med denna parallell axel i sin lagring i fundamentet. I den visade utföringsformen är de dubbla förstyv- ningsbalkarna vridbart rörliga kring ställdonet i det inre gyrodonet.The machine according to the detailed embodiment shown is designed with three actuators, each of which at the first joint is fixedly connected to a stiffening beam. One of the actuators is further provided with a further stiffening beam for the purpose of obtaining substantially the same rigidity in all directions. As indicated above, it is conceivable to design the machine with only two stiffening beams oriented perpendicular to each other. The beam bearing of at least one stiffening beam is rotatably movable about its own longitudinal axis or about one with this parallel axis in its bearing in the foundation. In the embodiment shown, the double stiffening beams are rotatably movable about the actuator in the inner gyrodon.

Varje ställdon är i den visade utföringsformen utformat som en skruv- mutter-mekanism vars mutter är fast ansluten till det inre gyrodonet. Andra utfö- ringsforrner 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 linjärmotor skulle till och med kunna ut- göras av förstyvningsbalken eller ingå som en del i denna.Each actuator in the embodiment shown is designed as a screw-nut mechanism whose nut is fixedly connected to the inner gyrodon. Other embodiments of the machine with other types of actuators are fully conceivable within the scope of the invention. Exv. For example, linear motors can be used as actuators instead of the shown screw-nut mechanism. Such a linear motor could even consist of the stiffening beam or be part of it.

Två av de första lederna vid positioneringshuvudet uppvisar parallella led- axlar medan den tredje av de första lederna vid positioneringshuvudet uppvisar en ledaxel som är vinkelrät mot de övriga två. Dessutom är varje ställdons universal- 20 527 992 5 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.Two of the first joints at the positioning head have parallel pivot axes, while the third of the first joints at the positioning head has a pivot axis which is perpendicular to the other two. In addition, the inner gyro axis of each actuator universal joint is parallel to the joint axis of the actuator first joint of the joints which do not allow tilting, i.e. rotation of the stiffening beam about an axis parallel to its own symmetrical longitudinal axis of the joint.

Den i detalj visade utföringsformen erbjuder en parallellkinematisk maskin vilkens universallagringar uppvisar två 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 förstyvningsbalkarnas antal och dess tvärsnitts dimensioner varieras. Även antalet frihetsgrader hos den första leden, dvs. ställdonets led mot positioneringshuvudet, kan variera så länge som inte balkvridlagret är gemensamt med den första leden.The embodiment shown in detail offers a parallel kinematic machine whose universal bearings have two joints with two degrees of freedom each and a joint with three degrees of freedom and only one degree of freedom for each of the machine's beam rotary bearings, ie. at the positioning head. within the scope of the invention, the number of stiffening beams and its cross-sectional dimensions can of course be varied. Also the number of degrees of freedom of the first line, ie. the joint of the actuator against the positioning head, may vary as long as the beam pivot bearing is not common to the first joint.

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 schematisk modell av lägena för förstyvningsbalkamas ori- entering dels vid fundamentet och dels vid positioneringshuvudet en- ligt utföringsfonnen enligt figur 1, figur 3 visar en schematisk modell av vinkelgivarna enligt en generell utfö- ringsforrn enligt uppfinningen.Brief description of the drawings The invention will now be described in more detail with the aid of exemplary embodiments with reference to the accompanying drawings, in which Figure 1 shows an embodiment of a machine according to the invention, Figure 2 shows a schematic model of the positions for the orientation of stiffening beams. the foundation and partly at the positioning head according to the embodiment according to fi figure 1, fi figure 3 shows a schematic model of the angle sensors according to a general embodiment according to the invention.

Beskrivning av uppfinningen Figur 1 visar en utföringsform av en parallellkinematisk maskin 1 enligt uppfinningen. I 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 förlängnings- och förkortningsbart ställdon 4.1, 4.2, 4.3 och dels en förstyvningsbalk 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. Ena änden av ställdonet är lagrad ansluten till ett positioneringshuvud 11 medan dess andra ände är ansluten till universalleden. Ställdonet är utformat som en skruv-mutter- mekanism vars mutter är fast ansluten till universalleden. Ställdonets skruv drivs av en ställdonsmotor sà att en manövrering av ställdonet minskar respektive ökar 20 527 992 6 avståndet mellan universalleden och positioneringshuvudet. Enligt utföringsformen enligt figur 1 fungerar denna lagring till positioneringshuvudet även som ett balk- vridlager 10.1, 10.2, 10.3 för förstyvningsbalken 5.1, 5.2.1, 5.2.2, 5.3 och verkar härvid som ett gångjäm med endast en frihetsgrad. På konventionellt sätt är sedan till positioneringshuvudet 11 anslutet ett manöverhuvud, ett verktygshuvud och ett verktygsfäste för rörelse av ett verktyg inom ett arbetsområde, (ej visat).Description of the invention Figure 1 shows an embodiment of a parallel kinematic machine 1 according to the invention. In a foundation 2, three separate universal joints 3.1, 3.2, 3.3 are mounted in the corresponding three through-openings in the foundation. An extension and shortening actuator 4.1, 4.2, 4.3 and a stiffening beam 5.1, 5.2.1, 5.2.2, 5.3 extend through each universal joint. In the case where the universal joint for the actuator does not coincide with the universal joint for the stiffening beam, the universal joint of the stiffening beam is called beam-universal joint BU1, BU2, BU3. One end of the actuator is mounted connected to a positioning head 11 while its other end is connected to the universal joint. The actuator is designed as a screw-nut mechanism whose nut is fixedly connected to the universal joint. The actuator screw is driven by an actuator motor so that an actuation of the actuator reduces or increases the distance between the universal joint and the positioning head. According to the embodiment according to fi gur 1, this bearing to the positioning head also functions as a beam swivel bearing 10.1, 10.2, 10.3 for the stiffening beam 5.1, 5.2.1, 5.2.2, 5.3 and acts as a hinge with only one degree of freedom. In a conventional manner, an operating head, a tool head and a tool holder for moving a tool within a working area (not shown) are then connected to the positioning head 11.

Varje förstyvningsbalk 5.1, 5.2.1, 5.2.2, 5.3 är anordnad att transversellt glida genom ett balklager17.1, 17.2.1, 17.2.2, 17.3 i fundamentet 2 när ställdonet 4.1 , 4.2, 4.3 förtängs eller förkortas. Balklagringen enligt utföringsforrnen i figur 1 är anordnad inuti balk-universalleden BU1, BU2, BUS som sammanfaller med ställdonens universalleder 3.1, 3.2, 3.3. Andra utföringsformer inom ramen för uppfinningen är tänkbara där dessa lagringar inte sammanfaller.Each stiffening beam 5.1, 5.2.1, 5.2.2, 5.3 is arranged to slide transversely through a beam bearing 17.1, 17.2.1, 17.2.2, 17.3 in the foundation 2 when the actuator 4.1, 4.2, 4.3 is lengthened or shortened. The beam storage according to the embodiments in Figure 1 is arranged inside the beam universal joint BU1, BU2, BUS which coincides with the universal joint of the actuators 3.1, 3.2, 3.3. Other embodiments within the scope of the invention are conceivable where these bearings do not coincide.

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 på var sin sida om det till balkarna anslutna ställdonet och orienterade i huvudsak i rät vinkel mot de övri- ga två förstyvningsbalkarna 5.1, 5.3 vid de två andra stålldonen 4.1, 4.3. Denna dubblering av förstyvningsbalkar har gjorts för att låta samtliga förstyvningsbalkari maskinen erhålla samma dimensioner och uppta lika stora krafter.As can also be seen from Figure 1, one of the actuators, the other actuator 4.2, is designed with two stiffening beams 5.2.1, 5.2.2 placed on each side of the actuator connected to the beams and oriented substantially at right angles to the other the two stiffening beams 5.1, 5.3 at the other two steel devices 4.1, 4.3. This doubling of stiffening beams has been done to allow all stiffening beams in the machine to obtain the same dimensions and absorb equal forces.

Varje balkvridlager är försett med två vinkelgivare 5.1 a, 5.1 b, 5.2a, 5.2b, 5.3a, 5.3b vilka var och en är ansluten till balkvridlagret 10.1, 10.2, 10.3 så att två vinkelgivares 5.1a, 5.1b mätpunkter är placerade på var sin sida av det första balkvridlagret 10.1, att två vinkelgivares 5.2a, 5.2b mätpunkter är placerade på var sin sida av det andra balkvridlagret 10.2 och att två vinkelgivares 5.3a, 5.3b måt- punkter år placerade på var sin sida av det tredje balkvridlagret 10.3. Varje vinkel- givare skall för det första registrera en vinkel, a1 för givare 5.1a, a; för givare 5.1 b, a3 för givare 5.2a, a4 för givare 5.2b, af, för givare 5.3a och as för givare 5.3b, mel- lan positioneringshuvudet 11 och respektive förstyvningsbalk 5.1, 5.2, 5.3. För det andra skall vinkelgivarna parvis registrera dels en första vinkeldifferens ß1= a2- a1 mellan det första balkvridlagrets 10.1 två vinkelgivares 5.1a, 5.1b mätpunkter dels en andra vinkeldifferens ßg= a4- a; mellan det andra balkvridlagrets 10.2 två vin- kelgivares 5.2a, 5.2b mätpunkter och dels en tredje vinkeldifferens ß3= aö- a5 mel- lan det tredje balkvridlagrets 10.3 två vinkelgivares 5.3a, 5.3b mätpunkter för att bilda ett aktivt mätsystem, AMS. Varje awikelse i vinkelvärdeför vinklama a1, ag, aa, a4, a5, as vid belastad maskin från ett nominellt vinkelvärde vid obelastad ma- 20 30 527 992 7 skin är anordnad att korrigeras genom att ställdonen 4.1, 4.2, 4.3 manövreras till ett förändrat arbetsläge för positioneringshuvudet 11.Each beam pivot bearing is provided with two angle sensors 5.1 a, 5.1 b, 5.2a, 5.2b, 5.3a, 5.3b which are each connected to the beam pivot bearing 10.1, 10.2, 10.3 so that the measuring points of two angle sensors 5.1a, 5.1b are located at each side of the first beam pivot bearing 10.1, that two angle sensors 5.2a, 5.2b measuring points are located on each side of the second beam pivot bearing 10.2 and that two angle sensors 5.3a, 5.3b measuring points are placed on each side of the third beam torque bearing 10.3. Each angle sensor shall first register an angle, a1 for sensor 5.1a, a; for sensor 5.1 b, a3 for sensor 5.2a, a4 for sensor 5.2b, af, for sensor 5.3a and as for sensor 5.3b, between the positioning head 11 and the respective stiffening beam 5.1, 5.2, 5.3. Secondly, the angle sensors must register in pairs a first angular difference ß1 = a2- a1 between the measuring points of the first beam rotary bearing 10.1, two angle sensors 5.1a, 5.1b and a second angular difference ßg = a4- a; between the second beam rotary bearing 10.2 two angle sensors 5.2a, 5.2b measuring points and a third angular difference ß3 = aö- a5 between the third beam rotary bearing 10.3 two angular sensors 5.3a, 5.3b measuring points to form an active measuring system, AMS. Each deviation in angular value of the angles a1, ag, aa, a4, a5, as at loaded machine from a nominal angular value at unloaded machine is arranged to be corrected by operating the actuators 4.1, 4.2, 4.3 to a changed operating position. for the positioning head 11.

Figuren visar även att universalledema 3.1, 3.2, 3.3 är utformade med dels ett yttre gyrodon lagrat i fundamentet kring en yttre gyroaxel och dels ett inre gyrodon lagrat i det yttre gyrodonet kring en inre gyroaxel. Varje förstyvningsbalk 5.1, 5.2.1, 5.2.2, 5.3 är dessutom anordnad att transversellt glida i nämnda balkla- ger 17.1, 17.2.1, 17.2.2, 17.3 ifundamentet 2 när ett eller flera av ställdonen 4.1, 4.2, 4.3 förlängs eller förkortas. Varje balklager 17.1 , 17.2.2, 17.2.2, 17.3 är anslu- tet till fundamentet 2 via en balk-universalled BU1, BU2, BU3. Balklagret 17.2.1, 17.2.2 till åtminstone en förstyvningsbalk 5.2.1 , 5.2.2 är dessutom vridbart rörlig kring en axel i huvudsak parallell med förstyvningsbalkens 5.2.1, 5.2.2 längdaxel.The figure also shows that the universal joints 3.1, 3.2, 3.3 are designed with an outer gyrodon mounted in the foundation around an outer gyro axis and an inner gyrodon stored in the outer gyrodon around an inner gyro axis. Each stiffening beam 5.1, 5.2.1, 5.2.2, 5.3 is furthermore arranged to slide transversely in said beam layers 17.1, 17.2.1, 17.2.2, 17.3 in the foundation 2 when one or more of the actuators 4.1, 4.2, 4.3 are extended or abbreviated. Each beam bearing 17.1, 17.2.2, 17.2.2, 17.3 is connected to the foundation 2 via a beam universal joint BU1, BU2, BU3. The beam bearing 17.2.1, 17.2.2 to at least one stiffening beam 5.2.1, 5.2.2 is also rotatably movable about an axis substantially parallel to the longitudinal axis of the stiffening beam 5.2.1, 5.2.2.

Härvid verkar ställdonen som drag- och trycköverförande organ mellan positioneringshuvudet och fundamentet medan de till ställdonen anslutna förstyv- ningsbalkama verkar som organ för att uppta böj- och vridpåkänningar samt över- föra sidokrafter mellan positioneringshuvudet och fundamentet.In this case, the actuators act as tensile and pressure-transmitting means between the positioning head and the foundation, while the stiffening beams connected to the actuators act as means for absorbing bending and rotational stresses and transmitting lateral forces between the positioning head and the foundation.

Enligt figur 2 nedan, följer en matematisk modell av en maskin enligt figur 1. Modellen beskriver ett förhållande mellan en övre fix plattform UP vilken mot- svaras av fundamentet 2 i figur 1 och en nedre rörlig plattform LP vilken motsvaras av positioneringshuvudet 11 ifigur 1. l en speciell konfigureringsställning av maskinen har ställningen av dess nedre rörliga plattform LP en liten störning i läget eller orienteringen vilket definie- ras av vinkelgivamas visade awikelsevärden.According to Figure 2 below, a mathematical model of a machine follows Figure 1. The model describes a relationship between an upper fixed platform UP which corresponds to the foundation 2 in Figure 1 and a lower movable platform LP which corresponds to the positioning head 11 in Figure 1. In a special positioning position of the machine, the position of its lower movable platform LP has a slight disturbance in the position or orientation, which is determined by the displayed deviation values of the angle sensors.

Koordinatlägena enligt figur 2 iden övre plattformen UP är: Ra] Ra] L -L A11 := L A12 := -L A21 := -Rbl A22 := -Rbl O ¿ 0 ; 0 ; 0 '-RaI -RaI A31 := L A32 := -L L 0 ; 0 Koordinatlägena enligt figur 2 iden rörliga plattfonnen LP är: 20 25 30 40 527 992 8 Ra2 Ra2 L -L B11 := L B12 := -L B21 := -Rb2:\ B22 := {-Rb2} LL M L. f, -Ra2 -Ra2 B31 :=\: L } B32:=[ -L} 0 . 0 7 Den rörliga piattformsramen är: FO: = Txyz(x0,yO,z0) &* Rx(rx)&*Ry(ry) &* Rz(rz) FO := matrix([[cos(ry)*cos(rz), -cos(ry)*sin(rz), sin(ry), xO], [sin(rx)*sin(ry)*cos(rz)+cos(rx)*sin(rz), -sin(rx)*sin(ry)*sin(rz)+cos(rx)*cos(rz). - sin(rx)*cos(ry), y0], [-cos(rx)*sin(ry)*cos(rz)+sin(rx)*sin(rz), cos(rx)*sin(ry)*sin(rz)+sin(rx)*cos(rz), cos(rx)*cos(ry), zO], [0, 0, 0, 1]]) Axelvektorer BÄ för alla vinkelgivare.The coordinate positions according to fi gur 2 in the upper platform UP are: Ra] Ra] L -L A11: = L A12: = -L A21: = -Rbl A22: = -Rbl O ¿0; 0; 0 '-RaI -RaI A31: = L A32: = -L L 0; The coordinate positions according to Figure 2 in the moving platform LP are: 20 25 30 40 527 992 8 Ra2 Ra2 L -L B11: = L B12: = -L B21: = -Rb2: \ B22: = {-Rb2} LL M L. f, -Ra2 -Ra2 B31: = \: L} B32: = [-L} 0. 0 7 The moving platform frame is: FO: = Txyz (x0, yO, z0) & * Rx (rx) & * Ry (ry) & * Rz (rz) FO: = matrix ([[cos (ry) * cos ( rz), -cos (ry) * sin (rz), sin (ry), xO], [sin (rx) * sin (ry) * cos (rz) + cos (rx) * sin (rz), -sin (rx) * sin (ry) * sin (rz) + cos (rx) * cos (rz). - sin (rx) * cos (ry), y0], [-cos (rx) * sin (ry) * cos (rz) + sin (rx) * sin (rz), cos (rx) * sin (ry) * sin (rz) + sin (rx) * cos (rz), cos (rx) * cos (ry), zO], [0, 0, 0, 1]]) Shaft vectors BÄ for all angle sensors.

VBA11v := vector([cos(ry)*cos(rz)*Ra2-cos(ry)*sin(rz)*L+xO-Ra1, (sin(rx)*sin(ry)*cos(rz)+cos(rx)*sin(rz))*Ra2+(- sin(rx)*sin(ry)*sin(rz)+cos(rx)*cos(rz))*L+y0-L, (- cos(rx)*sin(ry)*cos(rz)+sin(rx)*sin(rz))*Ra2+(cos(rx)*sin(ry)*sin(rz)+sin(rx)*cos(rz))* L+z0]) VBA12v := vector([cos(ry)*cos(rz)*Ra2+cos(ry)*sin(rz)*L+x0-Ra1, (sin(rx)*sin(ry)*cos(rz)+cos(rx)*sin(rz))*Ra2-(- sin(rx)*sin(ry)*sin(rz)+cos(rx)*cos(rz))*L+y0+L, (- cos(rx)*sin(ry)*cos(rz)+sin(rx)*sin(rz))*Ra2- (cos(rx)*sin(ry)*sin(rz)+sin(rx)*oos(rz))*L+z0]) VBA21v := vector([cos(ry)*cos(rz)*L+cos(ry)*sin(rz)*Rb2+sin(ry)*h+x0-L, (sin(rx)*sin(ry)*cos(rz)+cos(rx)*sin(rz))*L-(- sin(rx)*sin(ry)*sin(rz)+cos(rx)*cos(rz))*Rb2-sin(rx)*cos(ry)*h+y0+Rb1, (- cos(rx)*sin(ry)*cos(rz)+sin(rx)*sin(rz))*L- (cos(rx)*sin(ry)*sin(rz)+sin(rx)*cos(rz))*Rb2+cos(rx)*cos(ry)*h+z0]) VBA22v := vector([-cos(ry)*cos(rz)*L+cos(ry)*sin(rz)*Rb2+sin(ry)*h+x0+L, - (sin(rx)*sin(ry)*cos(rz)+ccs(rx)*sin(rz))*L-(- sin(rx)*sin(ry)*sin(rz)+cos(rx)*cos(rz))*Rb2-sin(rx)*cos(ry)*h+y0+Rb1, -(- cos(rx)*sin(ry)*cos(rz)+sin(rx)*sin(rz))*L- (cos(rx)*sin(ry)*sin(rz)+sin(rx)*cos(rz))*Rb2+cos(rx)*cos(ry)*h+z0]) 10 20 25 30 40 527 992 9 VBA31v := vector([-cos(ry)*cos(rz)*Ra2-cos(ry)*sin(rz)*L+x0+Ra1, - (sin(rx)*sin(ry)*cos(rz)+cos(rx)*sin(rz))*Ra2+(- sin(rx)*sin(ry)*sin(rz)+cos(rx)*cos(rz))*L+y0-L, -(- _ _ cos(rx)*sin(ry)*cos(rz)+sin(rx)*sin(rz))*Ra2+(cos(rx)*sin(ry)*s|n(rz)+s|n(rx)*cos(rz))* L+z0]) VBA32v := vector([-cos(ry)*cos(rz)*Ra2+cos(ry)*sin(rz)*L+x0+Ra1, - (sin(rx)*sin(ry)*cos(rz)+cos(rx)*sin(rz))*Ra2-(- sin(rx)*sin(ry)*sin(rz)+cos(rx)*cos(rz))*L+y0+L, -(- cos(rx)*sin(ry)*cos(rz)+sin(rx)*sin(rz))*Ra2- (cos(rx)*sin(ry)*sin(rz)+sin(rx)*cos(rz))*L+zO]) Använda referensvektorer för att mäta vinkelgivarnas värden.VBA11v: = vector ([cos (ry) * cos (rz) * Ra2-cos (ry) * sin (rz) * L + xO-Ra1, (sin (rx) * sin (ry) * cos (rz) + cos (rx) * sin (rz)) * Ra2 + (- sin (rx) * sin (ry) * sin (rz) + cos (rx) * cos (rz)) * L + y0-L, (- cos ( rx) * sin (ry) * cos (rz) + sin (rx) * sin (rz)) * Ra2 + (cos (rx) * sin (ry) * sin (rz) + sin (rx) * cos (rz) ) * L + z0]) VBA12v: = vector ([cos (ry) * cos (rz) * Ra2 + cos (ry) * sin (rz) * L + x0-Ra1, (sin (rx) * sin (ry ) * cos (rz) + cos (rx) * sin (rz)) * Ra2 - (- sin (rx) * sin (ry) * sin (rz) + cos (rx) * cos (rz)) * L + y0 + L, (- cos (rx) * sin (ry) * cos (rz) + sin (rx) * sin (rz)) * Ra2- (cos (rx) * sin (ry) * sin (rz) + sin (rx) * oos (rz)) * L + z0]) VBA21v: = vector ([cos (ry) * cos (rz) * L + cos (ry) * sin (rz) * Rb2 + sin (ry) * h + x0-L, (sin (rx) * sin (ry) * cos (rz) + cos (rx) * sin (rz)) * L - (- sin (rx) * sin (ry) * sin ( rz) + cos (rx) * cos (rz)) * Rb2-sin (rx) * cos (ry) * h + y0 + Rb1, (- cos (rx) * sin (ry) * cos (rz) + sin (rx) * sin (rz)) * L- (cos (rx) * sin (ry) * sin (rz) + sin (rx) * cos (rz)) * Rb2 + cos (rx) * cos (ry) * h + z0]) VBA22v: = vector ([- cos (ry) * cos (rz) * L + cos (ry) * sin (rz) * Rb2 + sin (ry) * h + x0 + L, - ( sin (rx) * sin (ry) * cos (rz) + ccs (rx) * sin (rz)) * L - (- sin (rx) * sin (ry) * sin (rz) + cos (rx) * cos (rz)) * Rb2-sin (rx) * cos (ry) * h + y0 + Rb1, - (- cos (rx) * sin (ry) * cos (rz) + sin (rx) * sin (rz)) * L- (cos (rx) * sin (ry) * sin (rz) + sin (rx) * cos (rz)) * Rb2 + cos (rx) * cos (ry) * h + z0]) 10 20 25 30 40 527 992 9 VBA31v: = vector ( [-cos (ry) * cos (rz) * Ra2-cos (ry) * sin (rz) * L + x0 + Ra1, - (sin (rx) * sin (ry) * cos (rz) + cos (rx ) * sin (rz)) * Ra2 + (- sin (rx) * sin (ry) * sin (rz) + cos (rx) * cos (rz)) * L + y0-L, - (- _ _ cos ( rx) * sin (ry) * cos (rz) + sin (rx) * sin (rz)) * Ra2 + (cos (rx) * sin (ry) * s | n (rz) + s | n (rx) * cos (rz)) * L + z0]) VBA32v: = vector ([- cos (ry) * cos (rz) * Ra2 + cos (ry) * sin (rz) * L + x0 + Ra1, - (sin ( rx) * sin (ry) * cos (rz) + cos (rx) * sin (rz)) * Ra2 - (- sin (rx) * sin (ry) * sin (rz) + cos (rx) * cos ( rz)) * L + y0 + L, - (- cos (rx) * sin (ry) * cos (rz) + sin (rx) * sin (rz)) * Ra2- (cos (rx) * sin (ry ) * sin (rz) + sin (rx) * cos (rz)) * L + zO]) Use reference vectors to measure the values of the angle sensors.

VBl11v := vector([cos(ry)*cos(rz), sin(rx)*sin(ry)*cos(rz)+cos(rx)*sin(rz), - cos(rx)*sin(ry)*cos(rz)+sin(rx)*sin(rz)]) VB|12v := vector([cos(ry)*cos(rz), sin(rx)*sin(ry)*cos(rz)+cos(rx)*sin(rz), - cos(rx)*sin(ry)*cos(rz)+sin(rx)"sin(rz)]) VBJ21v := vector([cos(ry)*sin(rz), sin(rx)*sin(ry)*sin(rz)-cos(rx)*cos(rz), - cos(rx)*sin(ry)*sin(rz)-sin(rx)*cos(rz)]) VBJ22v := vector([cos(ry)*sin(rz), sin(rx)*sin(ry)*sin(rz)-cos(rx)*cos(rz), - cos(rx)*sin(ry)*sin(rz)-sin(rx)*cos(rz)]) VB|31v := vector([-cos(ry)*cos(rz), -sin(rx)*sin(ry)*cos(rz)-cos(rx)*sin(rz), cos(rx)*sin(ry)*cos(rz)-sin(rx)*sin(rz)]) VB|32v := vector([-cos(ry)*cøs(rz), -sin(rx)*sin(ry)*cos(rz)-cos(rx)*sin(rz), cos(rx)*sin(ry)*cos(rz)-sin(rx)*sin(rz)]) Vinkelgivarnas visade värden är vinklama mellan två vektorer och uttrycks som: a :arccosä/BAU-Vßnl ¿s_o 1 ||VBA11||||VB111|| f: a: = arm* Vzmz - Vßnz , 1_s9 1|VBA12||||VB112|| f: a: =amCOS(VBAz1-VBJ21)*1_zz_O ||VBA21||||VBJ21|| f: (14 z arccofl VBA22 - VßJzz * Q ]|VBA22||||VBJ22\| f» a :arccoär/BAM-Vßlal ,¿s_o 5 ||VBA31|¶|Vß131|| f: 0,6 :amcoflïßíßifzæyfi ||VBA32||||VBI32|| f: 5 15 20 Numeriska exempel. 527 10 992 Geometriska parametrar och nominellt läge: VinLlgivan/ärden, nominellt värde och awikelsevärden: R1 Ra2 Rb1 Rb2 L h 600 225 700 285 200 100 x0 y0 10 rx ry F: 0 0 -1200 0 0 0 dz=-1 Vlnkelgivare nominellt dx=1 dy=1 (Z=-1201) rx=1d ry=1de rz=1gg_ 012 107.3540247 107.3105 107.354019 107.3404 107.4016 106.3023 1075011 022 107.3540247 1073105 107.354019 1073404 107.3067 106.3023 107.1975 03: 110.6701233 110.6701 110715707 110.6529 109.5073 110.61 110.8231 042 110.6701233 110.6701 110.715707 110.6529 109.5073 110.73 110.5048 052 107.3540247 1073975 107.354019 107.3404 107.4016 108.4091 107.1975 062 1073540247 107.3975 107.354019 107.3404 107.306? 108.4091 107.5011 Förändrln A012 -0.04351 -5.7E-06 -0.01358 0.047573 -1.05173 0.147107 A022 -0.04351 -5.7E-06 -0.01358 -0.04732 -1.05173 -0.15655 A032 -7.8E-06 0.0455834 -0.01719 -1.16286 -0.06016 0.152957 A042 -7.8E-06 0.0455834 -0.01719 -1.16286 0.059924 -0.16535 A052 0.043488 -5.7E-06 -0.01358 0.047573 1.055032 -0.15655 A052 0.043488 -5.7E-06 -0.01358 -0.04732 1055032 0.147107 Figur 3 visar schematiskt en generell utföringsform av uppfinningen där maskinen är försedd med endast tvà förstyvningsbalkar 5.1, 5.2 vilka var och en är 10 dels vridbart lagrade dels förskjutbart lagrade i var sin balk-universalled BU1, BU2, vilket tidigare beskrivits och vilket visas i figuren som en ellips med tvà parallella linjer, varvid förstyvningsbalkamas respektive ändar är anslutna via var sitt balk- vridlager10.1, 10.2, vilket vart och ett uppvisar endast en frihetsgrad, till positione- ringshuvudet 1 1.VBl11v: = vector ([cos (ry) * cos (rz), sin (rx) * sin (ry) * cos (rz) + cos (rx) * sin (rz), - cos (rx) * sin (ry ) * cos (rz) + sin (rx) * sin (rz)]) VB | 12v: = vector ([cos (ry) * cos (rz), sin (rx) * sin (ry) * cos (rz) + cos (rx) * sin (rz), - cos (rx) * sin (ry) * cos (rz) + sin (rx) "sin (rz)]) VBJ21v: = vector ([cos (ry) * sin) (rz), sin (rx) * sin (ry) * sin (rz) -cos (rx) * cos (rz), - cos (rx) * sin (ry) * sin (rz) -sin (rx) * cos (rz)]) VBJ22v: = vector ([cos (ry) * sin (rz), sin (rx) * sin (ry) * sin (rz) -cos (rx) * cos (rz), - cos ( rx) * sin (ry) * sin (rz) -sin (rx) * cos (rz)]) VB | 31v: = vector ([- cos (ry) * cos (rz), -sin (rx) * sin (ry) * cos (rz) -cos (rx) * sin (rz), cos (rx) * sin (ry) * cos (rz) -sin (rx) * sin (rz)]) VB | 32v: = vector ([- cos (ry) * cøs (rz), -sin (rx) * sin (ry) * cos (rz) -cos (rx) * sin (rz), cos (rx) * sin (ry) * cos (rz) -sin (rx) * sin (rz)]) The displayed values of the angle sensors are the angles between two vectors and are expressed as: a: arccosä / BAU-Vßnl ¿s_o 1 || VBA11 |||| VB111 || f: a: = arm * Vzmz - Vßnz, 1_s9 1 | VBA12 |||| VB112 || f: a: = amCOS (VBAz1-VBJ21) * 1_zz_O || VBA21 |||| VBJ21 || f: (14 z arcco fl VBA22 - VßJzz * Q] | VBA22 |||| VBJ22 \ | f »a: arccoär / BAM-Vßlal, ¿s_o 5 || VBA31 | ¶ | Vß131 || f: 0.6: amco fl ïßíßifzæy fi || VBA32 |||| VBI32 || f: 5 15 20 Numerical examples. 527 10 992 Geometric parameters and nominal position: Wine sensor / values, nominal value and deviation values: R1 Ra2 Rb1 Rb2 L h 600 225 700 285 200 100 x0 y0 10 rx ry F: 0 0 -1200 0 0 0 dz = -1 Angle sensor nominal dx = 1 dy = 1 (Z = -1201) rx = 1d ry = 1de rz = 1gg_ 012 107.3540247 107.3105 107.354019 107.3404 107.4016 106.3023 1075011 022 107.3540247 1073105 107.354019 1073404 107.3067 106.3023 110.6127 1107 110.6 110.6 110.6 110.6 110.6 110.6. 110.6529 109.5073 110.73 110.5048 052 107.3540247 1073975 107.354019 107.3404 107.4016 108.4091 107.1975 062 1073540247 107.3975 107.354019 107.3404 107.306? 108.4091 107.5011 Förändrln A012 -0.04351 -5.7E-06 -0.01358 0.047573 -1.05173 0.147107 A022 -0.04351 -5.7E-06 -0.01358 -0.04732 -1.05173 -0.15655 A032 -7.8E-06 0.0455192.016. E-06 0.0455834 -0.01719 -1.16286 0.059924 -0.16535 A052 0.043488 -5.7E-06 -0.01358 0.047573 1.055032 -0.15655 A052 0.043488 -5.7E-06 -0.01358 -0.04732 1055032 0.147107 Figure 3 shows a schematic embodiment of the invention. with only two stiffening beams 5.1, 5.2 each of which is 10 rotatably mounted and displaceably mounted in each beam universal joint BU1, BU2, which has been previously described and which is shown in the som shape as an ellipse with two parallel lines, the stiffening beams being respectively connected via separate beam pivot bearings10.1, 10.2, each of which has only one degree of freedom, to the positioning head 1 1.

Utföringsformer enligt figur 3 är även försedda med minst tre i längdrikt- ningen individuellt förlängnings- och förkorlningsbara ställdon dock ej visade i figu- ren för tydlighetens skull. Vidare visar figuren att de båda balkvridlagrens 10.1, 10.2 axlar är i huvudsak vinkelrätt orienterade mot varandra. lnom ramen för upp- finningen kan även dessa axlar vara i huvudsak parallella till varandra.Embodiments according to fi gur 3 are also provided with at least three actuators that can be individually extended and shortened in the longitudinal direction, but not shown in the fi gur for the sake of clarity. Furthermore, the visar clock shows that the axes of the two beam pivot bearings 10.1, 10.2 are substantially perpendicularly oriented towards each other. Within the scope of the invention, these axes can also be substantially parallel to each other.

Vidare visar figuren att balkvridlagren 10.1, 10.2 till förstyvningsbalkarna är placerade direkt pà positioneringshuvudet 11, men inom ramen för uppfinningen kan dessa lager vara placerade indirekt anslutna till positioneringshuvudet 11. Ex- 20 25 527 992 11 empelvis kan lagren vara placerade pà de i fig. 3 ej visade ställdonen eller sam- manfalla med lagringen för ställdonen vid positioneringshuvudet.Furthermore, the visar clock shows that the beam pivot bearings 10.1, 10.2 of the stiffening beams are located directly on the positioning head 11, but within the scope of the invention these bearings can be located indirectly connected to the positioning head 11. For example, the bearings may be located on those in fi g. 3 or coincide with the storage of the actuators at the positioning head.

Enligt samtliga utföringsformen enligt figur 3 är dock vart och ett av dessa balkvridlager är försett med två vinkelgivare 5.1a, 5.1b, 5.2a, 5.2b vilka var och en är ansluten till balkvridlagret 10.1, 10.2 så att tvâ vinkelgivares 5.1a, 5.1b mät- punkter är placerade pá var sin sida av det första balkvridlagret 10.1 och att tvà vinkelgivares 5.2a, 5.2b mätpunkter är placerade på var sin sida av det andra balkvridlagret 10.2 för att varje vinkelgivare skall för det första registrera en vinkel or1, org, org, or4 mellan positioneringshuvudet 11 och respektive förstyvningsbalk 5.1, 5.2. För det andra skall vinkelgivarna registrera dels en första vinkeldifferens ß1=or2- or1 mellan det första balkvridlagrets 10.1 två vinkelgivares 5.1a, 5.1b mät- punkter dels en andra vinkeldifferens ßg=or4- a; mellan det andra balkvridlagrets 10.2 tvà vinkelgivares 5.2a, 5.2b mätpunkter för att bilda ett aktivt mätsystem, AMS. Således anger vinkeldifferensema [31 och [52 ett mätt pà förstyvningsbalkar- nas respektive twist, dvs. dess vridning kring en axel i huvudsak parallell med dess längdriktning. Även vid denna generella utföringsform är varje awikelse i vinkelvärde för vinklama on, org, or3, or., vid belastad maskin från ett nominellt vinkelvärde vid obe- lastad maskin anordnad att korrigeras genom att ställdonen (ej visade i fig. 3) ma- növreras till ett förändrat arbetslåge för positioneringshuvudet 11.According to all embodiments according to Figure 3, however, each of these beam rotary bearings is provided with two angle sensors 5.1a, 5.1b, 5.2a, 5.2b which are each connected to the beam rotary bearing 10.1, 10.2 so that two angle sensors 5.1a, 5.1b measuring points are located on each side of the first beam pivot bearing 10.1 and that two angle sensors 5.2a, 5.2b measuring points are located on each side of the second beam pivot bearing 10.2 so that each angle sensor first registers an angle or1, org, org, or4 between the positioning head 11 and the respective stiffening beam 5.1, 5.2. Second, the angle sensors must register a first angular difference ß1 = or2- or1 between the measuring points of the first beam pivot bearing 10.1, two angle sensors 5.1a, 5.1b and a second angular difference ßg = or4- a; between the second beam pivot bearing 10.2 two angle sensors 5.2a, 5.2b measuring points to form an active measuring system, AMS. Thus, the angular differences [31 and [52 indicate a measure of the respective twist of the stiffening beams, i.e. its rotation about an axis is substantially parallel to its longitudinal direction. Also in this general embodiment, any deviation in angular value for the angles on, org, or3, or. to a changed working position of the positioning head 11.

Det aktiva mätsystemet enligt uppfinningen är anordnat att användas till- sammans med tidigare kända styrsystem för dessa typer av parallellkinematiska maskiner och arbetar aktivt mot dessa på ett mer eller mindre kontinuerligt sätt.The active measuring system according to the invention is arranged to be used together with previously known control systems for these types of parallel kinematic machines and works actively against these in a more or less continuous manner.

Det beskrivna mätsystemet utgör härvid ett värdefullt komplement till dessa typer av maskiner för att i möjligaste mån korrigera lägesförändringar av positionerings- huvudet pà grund av dels mekanisk och dels termisk kraftpàverkan.The described measuring system is a valuable complement to these types of machines in order to correct, as far as possible, changes in the position of the positioning head due to both mechanical and thermal force.

Claims (13)

20 30 527 992 12 PATENTKRAV20 30 527 992 12 PATENT REQUIREMENTS 1. Parallellkinematisk maskin (1) vilken innefattar minst tre i längdriktningen individuellt förlängnings- och förkortningsbara ställdon (4.1, 4.2, 4.3) varvid varje ställdon (4.1, 4.2, 4.3) 'a'r via en första led ansluten till ett positioneringshuvud (11) samt att varje ställdon (4.1, 4.2, 4.3) är anslutet till ett fundament (2) via en univer- salled (3.1, 3.2, 3.3), varvid positioneringshuvudet (11) är rörligt inom ett arbets- omràde vid manövrering av ställdonen (4.1, 4.2, 4.3), kännetecknad av att minst tvä förstyvningsbalkar (5.1, 5.2, 5.2.1 , 5.2.2) är anslutna till positioneringshuvudet (11) via var sitt balkvridlager (10.1, 10.2) vilket vart och ett uppvisar endast en fn'- hetsgrad och att vart och ett av dessa balkvridlager är försett med tvâ vinkelgivare (5.1a, 5.1b, 5.2a, 5.2b) vilka var och en är ansluten till balkvridlagret (10.1, 10.2) så att tvà vinkelgivares (5.1a, 5.1b) mätpunkter är placerade pà var sin sida av det första balkvridlagret (10.1) och att två vinkelgivares (5.2a, 5.2b) mätpunkter är pla- cerade pà var sin sida av det andra balkvridlagret (10.2) för att vinkelgivama för det första skall registrera en vinkel on, az, on, on, mellan positioneringshuvudet (11) och respektive förstyvningsbalk (5.1, 5.2) och för det andra registrera dels en första vinkeldifferens ß1, där ß1=ot2- on, mellan det första balkvridlagrets (10.1) två vinkelgivares (5.1a, 5.1 b) mätpunkter dels en andra vinkeldifferens (52, där ßfon- on, mellan det andra balkvridlagrets (10.2) två vinkelgivares (5.2a, 5.2b) mätpunk- ter för att bilda ett aktivt mätsystem (AMS), varvid varje awikelse i vinkelvärde för vinklarna on, ou, on, on vid belastad maskin från ett nominellt vinkelvärde vid obe- lastad maskin är anordnad att korrigeras genom att ställdonen (4.1, 4.2, 4.3) ma- növreras till ett förändrat arbetsläge för positioneringshuvudet (11).A parallel kinematic machine (1) which comprises at least three longitudinally extensible and shortening actuators (4.1, 4.2, 4.3), each actuator (4.1, 4.2, 4.3) being connected via a first link to a positioning head (11 ) and that each actuator (4.1, 4.2, 4.3) is connected to a foundation (2) via a universal joint (3.1, 3.2, 3.3), the positioning head (11) being movable within a working area when operating the actuators ( 4.1, 4.2, 4.3), characterized in that at least two stiffening beams (5.1, 5.2, 5.2.1, 5.2.2) are connected to the positioning head (11) via separate beam pivot bearings (10.1, 10.2), each of which has only one '- degree and that each of these beam pivot bearings is provided with two angle sensors (5.1a, 5.1b, 5.2a, 5.2b) which are each connected to the beam pivot bearing (10.1, 10.2) so that two angle sensors (5.1a, 5.1b) measuring points are located on each side of the first beam pivot bearing (10.1) and that two angle sensors s (5.2a, 5.2b) measuring points are placed on each side of the second beam pivot bearing (10.2) so that the angle sensors first register an angle on, az, on, on, between the positioning head (11) and the respective stiffening beam (5.1, 5.2) and secondly register a first angular difference ß1, where ß1 = ot2- on, between the measuring points of the first beam pivot bearing (10.1) two angular transducers (5.1a, 5.1 b) and a second angular difference (52, where ßfon- on, between the measuring points of the two beam swivel bearings (10.2) of the two angle sensors (5.2a, 5.2b) to form an active measuring system (AMS), each deviation in angular value of the angles on, ou, on, on nominal angular value for unloaded machine is arranged to be corrected by maneuvering the actuators (4.1, 4.2, 4.3) to a changed working position for the positioning head (11). 2. Parallellkinematisk maskin enligt kravet 1, kännetecknad av att vinkelgi- varna (5.1a, 5.1b) till det första balkvridlagret (10.1) är placerade pà var sin sida av den första förstyvningsbalken (5.1) och vinkelgivama (5.2a, 5.2b) till det andra balkvridlagret (10.2) är placerade pà var sin sida av den andra förstyvningsbalken (5.2, 5.2.1, 5.2.2).Parallel kinematic machine according to Claim 1, characterized in that the angle sensors (5.1a, 5.1b) of the first beam pivot bearing (10.1) are located on opposite sides of the first stiffening beam (5.1) and the angle sensors (5.2a, 5.2b). to the second beam pivot bearing (10.2) are located on each side of the second stiffening beam (5.2, 5.2.1, 5.2.2). 3. Parallellkinematisk maskin enligt något av kraven 1-2, kännetecknad av att vinkelgivarnas (5.1a, 5.1 b, 5.2a, 5.2b) mätpunkter år placerade i direkt anslut- ning till sidan av respektive förstyvningsbalk (5.1, 5.2). 20 30 527 992 13Parallel kinematic machine according to one of Claims 1 to 2, characterized in that the measuring points of the angle sensors (5.1a, 5.1b, 5.2a, 5.2b) are located in direct connection with the side of the respective stiffening beam (5.1, 5.2). 20 30 527 992 13 4. Parallellkinematisk maskin enligt något av kraven 1-3, kännetecknad av att varje förstyvningsbalk (5.1, 5.2, 5.2.1, 5.2.2) är anordnad att transversellt glida i ett balklager (17.1, 17.2.1, 17.2.2) i fundamentet (2) när ett eller flera av ställdonen (4.1, 4.2, 4.3) förlängs eller förkortas och att varje balklager (17.1, 17.2.1, 17.2.2) är anslutet till fundamentet (2) via en balk-universalled (BU1, BU2) samt att balk- lagret (17.2.1, 17.2.2) till åtminstone en förstyvningsbalk (5.2, 5.2.1, 5.2.2) är vrid- bart rörlig kring en axel parallell med förstyvningsbalkens (5.2, 5.2.1, 5.2.2) längd- axel.Parallel kinematic machine according to one of Claims 1 to 3, characterized in that each stiffening beam (5.1, 5.2, 5.2.1, 5.2.2) is arranged to slide transversely in a beam bearing (17.1, 17.2.1, 17.2.2) in the foundation (2) when one or more of the actuators (4.1, 4.2, 4.3) are lengthened or shortened and that each beam bearing (17.1, 17.2.1, 17.2.2) is connected to the foundation (2) via a beam universal joint (BU1, BU2) and that the beam bearing (17.2.1, 17.2.2) of at least one stiffening beam (5.2, 5.2.1, 5.2.2) is rotatably movable about an axis parallel to the stiffening beam (5.2, 5.2.1, 5.2 .2) longitudinal axis. 5. Parallellkinematisk maskin enligt kravet 4, kännetecknad av att minst ett balkvridlager (10.1, 10.2) utgörs av den första leden.Parallel kinematic machine according to Claim 4, characterized in that at least one beam pivot bearing (10.1, 10.2) consists of the first joint. 6. Parallellkinematisk maskin enligt kravet 5, kännetecknad av att minst en balk-universalled (BU1, BU2) utgörs av en universalled (3.1, 3.2, 3.3).Parallel kinematic machine according to Claim 5, characterized in that at least one beam universal joint (BU1, BU2) consists of a universal joint (3.1, 3.2, 3.3). 7. Parallellkinematisk maskin enligt något av kraven 1-6, 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.Parallel kinematic machine according to one of Claims 1 to 6, characterized in that each stiffening beam (5.1, 5.2, 5.2.1, 5.2.2) has a bending stiffness in a first direction which considerably exceeds its bending stiffness in a direction perpendicular to the first direction. . 8. Parallellkinematisk maskin enligt kravet 7, kännetecknad av att varje förs- tyvningsbalk (5.1, 5.2, 5.2.1, 5.2.2) uppvisar ett i huvudsak rektangulärt tvärsnitt.Parallel kinematic machine according to Claim 7, characterized in that each stiffening beam (5.1, 5.2, 5.2.1, 5.2.2) has a substantially rectangular cross-section. 9. Parallellkinematisk maskin enligt något av kraven 1-8, kännetecknad av att varje vinkelgivare (5.1 a, 5.1 b, 5.2a, 5.2b) är placerad koaxiellt med respektive balkvridlagers (10.1, 10.2) lageraxel.Parallel kinematic machine according to one of Claims 1 to 8, characterized in that each angle sensor (5.1a, 5.1b, 5.2a, 5.2b) is located coaxially with the bearing shaft of the respective beam pivot bearings (10.1, 10.2). 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 är utan mellanliggande led eller lager fast anslutet till var sin förstyv- ningsbalk (5.1, 5.2, 5.2.1, 5.2.2, 5.3). 527 992 14Parallel kinematic machine according to one of Claims 1 to 9, characterized in that the machine is designed with three actuators (4.1, 4.2, 4.3), each of which at the first link is without intermediate links or bearings fixed to each of its stiffening beams. (5.1, 5.2, 5.2.1, 5.2.2, 5.3). 527 992 14 11. Parallellkinematisk maskin enligt kravet 1-10, kännetecknad av att ett av ställdonen (4.2) är försedda med ytterligare en förstyvningsbalk (5.2.1, 5.2.2).Parallel kinematic machine according to Claims 1 to 10, characterized in that one of the actuators (4.2) is provided with an additional stiffening beam (5.2.1, 5.2.2). 12. Parallellkinematisk maskin enligt något av kraven 1-11, kännetecknad av att minst tvà förstyvningsbalkars (5.1, 5.2, 5.2.1, 5.2.2) balkvridlager (10.1, 10.2) med dess vinkelgivare (5.1a, 5.1b, 5.2a, 5.2b) uppvisar lageraxlar vilka är vinkel- rätt orienterade till varandra.Parallel kinematic machine according to one of Claims 1 to 11, characterized in that at least two stiffening beams (5.1, 5.2, 5.2.1, 5.2.2) have a pivot bearing (10.1, 10.2) with its angle sensors (5.1a, 5.1b, 5.2a). 5.2b) has bearing shafts which are oriented perpendicular to each other. 13. Parallellkinematisk maskin enligt kravet 12, kännetecknad av att minst tvà förstyvningsbalkars (5.1, 5.3) balkvridlager (10.1, 10.3) med dess vinkelgivare (5.1a, 5.1 b, 5.2a, 5.2b) uppvisar lageraxlar vilka är parallellt orienterade till varand- fa.Parallel kinematic machine according to Claim 12, characterized in that the beam pivot bearings (10.1, 10.3) of at least two stiffening beams (5.1, 5.3) with their angle sensors (5.1a, 5.1b, 5.2a, 5.2b) have bearing shafts which are oriented parallel to each other. fa.
SE0402993A 2004-12-09 2004-12-09 Parallel kinematic machine with active measurement system SE527992C2 (en)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE0402993A SE527992C2 (en) 2004-12-09 2004-12-09 Parallel kinematic machine with active measurement system
TW094141395A TW200624233A (en) 2004-12-09 2005-11-25 Parallel-kinematical machines with an active measuring system
MYPI20055604A MY137228A (en) 2004-12-09 2005-11-30 Parallel-kinematical machine with an active measuring system
PCT/SE2005/001836 WO2006062466A1 (en) 2004-12-09 2005-12-05 Parallel-kinematical machine with an active measuring system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE0402993A SE527992C2 (en) 2004-12-09 2004-12-09 Parallel kinematic machine with active measurement system

Publications (3)

Publication Number Publication Date
SE0402993D0 SE0402993D0 (en) 2004-12-09
SE0402993L SE0402993L (en) 2006-06-10
SE527992C2 true SE527992C2 (en) 2006-08-01

Family

ID=33550617

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE0402993A SE527992C2 (en) 2004-12-09 2004-12-09 Parallel kinematic machine with active measurement system

Country Status (4)

Country Link
MY (1) MY137228A (en)
SE (1) SE527992C2 (en)
TW (1) TW200624233A (en)
WO (1) WO2006062466A1 (en)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE0950953A1 (en) * 2009-12-11 2011-06-12 Tetrafix Ab A header
SE535182C2 (en) * 2010-06-17 2012-05-08 Exechon Ab A parallel kinematic machine with card holder
CN201907121U (en) * 2010-12-29 2011-07-27 天津大学 Three-dimensional translational and one-dimensional rotational parallel mechanism
CN102672714B (en) * 2012-03-21 2014-05-21 天津大学 High-rigidity high-precision five-coordinate parallel power head
CN102922512A (en) * 2012-11-02 2013-02-13 清华大学 Four-degree-of-freedom single action platform parallel mechanism capable of achieving three-dimensional translation and one-dimensional rotation
CN104889978A (en) * 2015-07-01 2015-09-09 北京工业大学 Two-rotation one-movement three-degree-of-freedom asymmetric parallel robot mechanism
CN107351063B (en) * 2017-07-25 2020-02-18 天津大学 Parameter integration design method of five-degree-of-freedom hybrid robot
CN109128872B (en) * 2018-09-26 2019-09-17 燕山大学 A kind of symmetrical parallel three NC axes main tapping can be realized multi-direction Fixed-point Motion of A
WO2021081894A1 (en) * 2019-10-31 2021-05-06 深圳市大疆创新科技有限公司 Work planning method and system for movable platform, and control terminal
CN111604884B (en) * 2020-04-30 2022-07-26 江苏小野智能装备有限公司 Five-freedom-degree series-parallel robot with two flat parts and three rotating parts

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH637869A5 (en) * 1979-06-19 1983-08-31 Microbo Ag HANDLING DEVICE, IN PARTICULAR FOR INDUSTRIAL ROBOTS.
US4790718A (en) * 1985-03-27 1988-12-13 The English Electric Company Plc Manipulators
FR2674017B1 (en) * 1991-03-12 1995-01-13 Romer Srl DEVICE FOR MEASURING THE SHAPE OR POSITION OF AN OBJECT.
US5616917A (en) * 1995-05-16 1997-04-01 Brown & Sharpe Manufacturing Company Device for measuring an angle between pivotally-connected members
US6587802B1 (en) * 1998-09-17 2003-07-01 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh Calibration device for a parallel kinematic manipulator
SE518982C2 (en) * 2000-09-04 2002-12-17 Johansson Ab C E Adjustment of an angular position to a robotic arm

Also Published As

Publication number Publication date
TW200624233A (en) 2006-07-16
MY137228A (en) 2009-01-30
WO2006062466A1 (en) 2006-06-15
SE0402993L (en) 2006-06-10
SE0402993D0 (en) 2004-12-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2006062466A1 (en) Parallel-kinematical machine with an active measuring system
US9199381B2 (en) Parallel-kinematical machine with gimbal holders
US20190275681A1 (en) Torque sensor device and method for detecting torques
JP5659446B2 (en) Hollow drive module
US20100078866A1 (en) Method and device for the compensation of geometrical errors in machining machinery
US20090038413A1 (en) Force/moment sensor for measuring at least three orthogonal loads
JPH10508812A (en) Pitch adjustment assembly for bearingless main rotor
KR20080109755A (en) Positioning device
US8678694B2 (en) Aircraft reaction link
CN110207881A (en) A kind of parallel connection load-sharing type six-dimension force sensor structural optimization method
US20200369105A1 (en) Three-Point Suspension Link And Production Method For A Three-Point Suspension Link
GB2132365A (en) Material and component testing machine
CN102656436B (en) Spindle clamping
JP2000337807A (en) Movement error correcting method of parallel mechanism, and its apparatus
EP2772431B1 (en) Rotor system shear bearing
Zhao et al. Elastodynamic characteristics comparison of the 8-PSS redundant parallel manipulator and its non-redundant counterpart—the 6-PSS parallel manipulator
EP2557320A1 (en) Base body, framework system and also production method for such a base body
US20070129153A1 (en) Coupling for compensating axle misalignment
JP3168408B2 (en) Force sensor
EP3009548B1 (en) Crank driving apparatus
Liang et al. Accuracy analysis of SCARA industrial robot based on screw theory
JP3165170B2 (en) Exercise transmission device
US20180099406A1 (en) Device for Three-dimensionally Positioning a Coupling Component and Actuator System
JPS61153702A (en) Soft structure work machine
JP3008673U (en) Assembled screw screw rebar adjustment tool

Legal Events

Date Code Title Description
NUG Patent has lapsed