SE527992C2 - Parallellkinematisk maskin med aktivt mätsystem - Google Patents

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.

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.

Liknande parallellkinematiska maskiner är dessutom kända genom exv.

UK patentansökan 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 ett aktivt mätsy- stem till en parallellkinematisk maskin för att korrigera läget hos maskinens posi- tioneringshuvud på grund av yttre mekanisk och termisk påverkan.

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.

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.

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.

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.

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.

Vinkelgivamas mätpunkter är i ytterligare en utföringsform placerade i di- rekt anslutning till sidan av respektive förstyvningsbalk.

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.

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.

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.

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.

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 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.

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.

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.

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.

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.

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).

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Claims (13)

20 30 527 992 12 PATENTKRAV

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).

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).

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 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.

5. Parallellkinematisk maskin enligt kravet 4, kännetecknad av att minst ett balkvridlager (10.1, 10.2) utgörs av den första leden.

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).

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.

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.

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.

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 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).

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.

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.