WO2007017245A1 - Positioning arrangement for an object and device for holding a car body part using such a positioning arrangement - Google Patents

Positioning arrangement for an object and device for holding a car body part using such a positioning arrangement Download PDF

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WO2007017245A1
WO2007017245A1 PCT/EP2006/007834 EP2006007834W WO2007017245A1 WO 2007017245 A1 WO2007017245 A1 WO 2007017245A1 EP 2006007834 W EP2006007834 W EP 2006007834W WO 2007017245 A1 WO2007017245 A1 WO 2007017245A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
holding part
positioning device
strut
support structure
length
Prior art date
Application number
PCT/EP2006/007834
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Sönke KOCK
Wolfgang Waldi
Fabrice Legelux
Original Assignee
Abb Patent Gmbh
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Filing date
Publication date
Application filed by Abb Patent Gmbh filed Critical Abb Patent Gmbh
Publication of WO2007017245A1 publication Critical patent/WO2007017245A1/en

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    • 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

Definitions

  • Positioning device for an object and device for holding a body part with such a positioning device
  • the present invention relates to a positioning device having a support structure, an adjustable holding part for holding an object, at least one actuator for adjusting the holding part and a length-adjustable strut, which are each arranged on the one hand on the support structure and on the other hand on the holding part, wherein the length-adjustable strut with so the support structure and the holding part is connected, that a pivoting of the holding member is prevented by at least one axis of the holding member. Furthermore, the present invention relates to a device for holding a body part of a vehicle with at least one such positioning device.
  • positioning devices of the generic type are known from the prior art, which are used in various fields of technology.
  • the known positioning devices serve to position an object and to hold it in position.
  • positioning devices For example, used to position a workpiece relative to a tool, so that the workpiece can be processed using the tool.
  • a body part of a vehicle is positioned by means of positioning devices in a workstation or the like. The body thus positioned can then be processed by the welding robots or the like.
  • US Pat. No. 5,787,758 describes a three-axis positioning device which serves to position objects such as workpieces, tools, sensors, optical surfaces, etc.
  • the known positioning device has a support structure which is connected via actuators with an adjustable machine component.
  • the machine component receives the object and can be moved and positioned by driving the actuators relative to the support structure.
  • the machine component should only be able to be moved in the direction of the axes of a Cartesian coordinate system of the machine component whose origin is firmly connected to the machine component. A tilting, pivoting or turning of the machine component about these axes should be prevented.
  • the known positioning on three struts, which are articulated on the one hand to the support structure and on the other hand on the machine component.
  • the struts are connected to the said parts and formed so that they prevent pivoting of the machine component about these axes.
  • the struts have two strut sections, which are hinged together, so that the length of the strut can be adjusted or changed by folding up and folding.
  • the known positioning devices have the particular disadvantage that they have a large space or space requirement. This leads in particular to the arrangement of the positioning device in a production line or the like, since here there is little space available between the robots, conveyor belts, components, etc. on a regular basis. Furthermore, the known positioning devices do not have the necessary rigidity to withstand the sometimes very high loads. to be able to counter. In addition, the assembly of the known positioning designed consuming.
  • the invention is further based on the object to provide a device for holding a body part of a vehicle with at least one such positioning device.
  • the positioning device initially has a support structure.
  • the support structure can for example be formed by a part of a device on which the positioning device is arranged, or by a part which in turn can be attached to a device and is designed in a more favorable embodiment as a base plate.
  • the positioning device furthermore has an adjustable holding part, on which the object to be positioned can be held.
  • For adjusting the holding member relative to the support structure at least one actuator is provided.
  • at least one length-adjustable strut is provided, wherein both the actuator and the length-adjustable strut are arranged on the one hand on the support structure and on the other hand on the holding part. This arrangement can be done for example via ball joints, gimbal joints or the like with predetermined degrees of freedom.
  • the length-adjustable strut is so connected to the support structure and the holding part or even formed such that pivoting of the holding member is prevented by at least one axis of the holding member.
  • an axis of the holding part here is an axis X, Y or Z of a Cartesian coordinate system to understand the origin is located in the center of the holding member and is moved with the holding part, wherein the coordinate system does not rotate when the holding member is tilted.
  • the inhibition of the pivoting process can by appropriate limitation of Degrees of freedom of the adjustable length strut and by appropriate selection of the attachment of the strut to the support member and the support structure done.
  • the length-adjustable strut can be telescopically length-adjusted.
  • the length-adjustable strut Since the length-adjustable strut is telescopically lengthened and not unfolded or folded, there is always the shortest connection between the attachment points of the length-adjustable strut on the holding part on the one hand and the support structure, without any part of the length-adjustable strut protruding laterally, as in the hinged strut according to US 5,787,758 the case. In this way, the length-adjustable strut occupies much less space or space. In addition, the rectilinear along the longitudinal axis adjustable strut causes a much stiffer structure than an angled strut.
  • the length-adjustable strut comprises at least two strut sections which can be displaced relative to each other along the longitudinal axis of the length-adjustable strut, for example when the actuator raises or lowers the holding part.
  • the one strut section has a guide along the longitudinal axis of the length-adjustable strut, in which the other strut section is guided.
  • a torsional moment acting on the length-adjustable strut which is generated by the adjustment of the holding part, can be transmitted to the support structure.
  • This can be done for example by suitable definition of the degrees of freedom at the attachment points between the strut and the holding part, between the strut and the support structure and / or between the strut sections themselves.
  • This will cause the holding member to rotate about an axis of the holding partly prevented, since the stationary support structure opposes the length-adjustable struts such a rotational movement.
  • the actuators are relieved, which thus do not have to counteract such a pivoting movement.
  • the length-adjustable strut is connected via a holding-part-side joint to the holding part and via a support structure-side joint with the support structure.
  • the holding part-side joint and the support structure-side joint are each designed such that pivoting of the length-adjustable strut about two axes is possible, while rotation of the length-adjustable strut about its longitudinal axis is prevented.
  • the axes again refer to the axes of a Cartesian coordinate system whose origin is arranged in the middle of the joint and which does not rotate when the joint is twisted.
  • the cross section of the strut section guided in the guide of the other strut section corresponds to the cross section in a further preferred embodiment of the invention the leadership essentially and has a deviating from a circle shape.
  • the torsional moment can thus be transferred positively from one strut section to the other strut section.
  • the function of the cross section of the strut portion and the guide is particularly reliably ensured when the cross section of the strut portion is formed according to a further preferred embodiment of the invention in the manner of a gear cross section.
  • the strut sections can be locked in their relative position to each other.
  • the strut sections can be locked after positioning of the holding member by the actuators, so that the strut is no longer adjustable in length and thus able to absorb also longitudinal forces.
  • the actuators are further relieved. If the holding part to be repositioned, so the lock can be released again.
  • the actuator is telescopically adjustable in length in a further advantageous embodiment of the positioning device according to the invention.
  • the advantages reference is made to the above description of the telescopically length-adjustable struts.
  • the actuator for adjusting the holding member is formed similar to the length-adjustable strut, i.
  • one actuator section has a guide along the longitudinal axis of the actuator, in which the other actuator section is guided.
  • the actuator is designed such that the transmission of a torque acting on the actuator torsion, which is generated by the adjustment of the holding member, is suppressed on the support structure. Since the torsion moment, which is generated by the adjustment of the holding part, is already transferred from the length-adjustable struts to the supporting structure, the transmission of the torsional moment acting on the actuator to the supporting structure is no longer necessary, for example by suitable definition of the degrees of freedom Since the actuator does not have to counteract the rotational movement of the holding part, it can be dimensioned correspondingly smaller and better at its actual task, namely the adjustment of the holding part and the absorption of longitudinal forces, to be adjusted.
  • the actuator is connected via a halteteil workedes joint with the support member and a support structure-side joint with the support structure, wherein the holding part-side joint and the support structure-side joint are each formed such that pivoting of the actuator to at least two, preferably three, axes is possible.
  • the axes again refer to the axes of a Cartesian coordinate system whose origin is arranged in the middle of the joint and which does not rotate when the joint is twisted.
  • the one actuator section can be rotated within the guide in the other actuator section about the longitudinal axis of the actuator.
  • the one actuator section is therefore not rotationally fixed connected in this case with the other actuator section, so that a transmission of the torsional moment is prevented by the actuator to the support structure.
  • the actuators of the positioning can be operated hydraulically, pneumatically or electrically in a preferred embodiment of the invention.
  • a pinion-rack arrangement would be conceivable in which the pinion is driven by an electric motor and engages the rack.
  • a hydraulic or pneumatic drive would, for example, a cylinder-piston assembly in question, which can be pressurized.
  • three actuators and three length-adjustable struts are provided.
  • the actuators and struts for example, can be arranged alternately one after another in a circle. Furthermore, it is advantageous, for example, if the adjacent actuators and length-adjustable struts are arranged crosswise.
  • the three length-adjustable struts are arranged on three support structure-side attachment points on the one hand and on three holding part side attachment points on the other hand, each forming the vertices of an imaginary equilateral triangle.
  • the imaginary equilateral triangle on the holding part is smaller than the imaginary equilateral triangle on the support structure.
  • an additional holding part is exchangeably attached to the holding part.
  • the positioning device can be adapted to different tasks.
  • a receptacle for receiving and securing the additional holding part may be provided in the holding part, wherein the additional holding part has a task adapted form.
  • the additional holding part can be mounted in a particularly preferred embodiment of the invention in different orientations on the holding part.
  • the device according to the invention for holding a body part of a vehicle has at least one positioning device of the type described above.
  • a device may, for example, be a pallet on which a plurality of positioning devices are fastened.
  • the body of the vehicle can then be moved, positioned and held using the positioning means on the pallet. On such a pallet, the body can be transported through a production line or the like.
  • Fig. 1 is a side view of a first embodiment of the invention
  • FIG. 2 is a plan view of the positioning of FIG. 1,
  • FIGS. 1 and 2 are a perspective view of the positioning of FIGS. 1 and 2,
  • FIG. 4 is a side view of a second embodiment of the positioning device according to the invention.
  • FIG. 5 is a plan view of the positioning of FIG. 4,
  • FIGS. 4 and 5 are perspective views of the positioning of FIGS. 4 and 5,
  • an axis of the holding part is understood to mean an X, Y or Z axis of a Cartesian coordinate system whose origin is located in the center of the holding part and is moved with the holding part, whereby the coordinate system does not rotate when the holding part is tilted.
  • the axes X, Y and Z of said coordinate system are indicated in FIGS. 1 to 6.
  • the positioning device 2 has a support structure 4, which is formed in the present example as a one-piece plate fixedly attached to a machine on a pallet for transporting a vehicle body or the like be formed as part of the machine, pallet or the like or can stand directly on a foundation.
  • the positioning device 2 further comprises an adjustable holding part 6 for holding an object, which is also plate-shaped is trained. The adjustable holding part 6 can be moved in space relative to the support structure 4, as will be explained later in more detail.
  • an additional holding part 8 is provided on the side facing away from the support structure 4, which is exchangeably fixed to the holding part 6.
  • the additional holding part 8 is composed of a fastening part 10, with which the additional holding part 8 is attached to the holding part 6, and an upwardly facing retaining pin 12 together.
  • the retaining pin 12 is adjacent in the use state of the positioning device 2 to predetermined locations of an object, such as a vehicle body.
  • the additional holding part 8 can be arranged in different orientations on the adjustable holding part 6 in order to achieve greater flexibility of the positioning device 2.
  • the positioning device 2 has three elongated actuators 14, 16, 18.
  • the actuators 14, 16, 18 have a straight imaginary central axis in their longitudinal extension and are formed in the manner of support legs.
  • the three actuators 14, 16, 18 are on the one hand at three support structure-side attachment points 20, 22, 24 with the support structure 4 and on the other hand at three holding part side attachment points 26, 28, 30 connected to the holding part 6.
  • the support structure-side attachment points 20, 22, 24 form the vertices of a first imaginary equilateral triangle, while the holding part side attachment points 26, 28, 30 are arranged at the vertices of a second imaginary equilateral triangle, as is apparent in particular from FIG.
  • the side length of the first imaginary equilateral triangle is greater than the side length of the second imaginary equilateral triangle.
  • the actuators 14, 16, 18 may be telescopically lengthened and each have a first actuator portion 32, 34, 36 facing the support structure 4 and a second actuator portion 38, 40, 42 facing the support portion 6.
  • the second actuator section 38, 40, 42 can be displaced along the longitudinal axis of the actuator 14, 16, 18 with respect to the first actuator section 32, 34, 36.
  • the first actuator section 32, 34, 36 a Guide along the longitudinal axis of the actuator 14, 16, 18, in which the second actuator section 38, 40, 42 is guided.
  • the first actuator portion 32, 34, 36 and the second actuator portion 38, 40, 42 are formed as a cylinder-piston connection, which is hydraulically operated to change the length of the actuator 14, 16, 18 and thus the holding part 6 to adjust.
  • the transmission of a force acting on the actuator 14, 16, 18 torsional moment, which is generated by adjusting the holding member on the support structure 4 is suppressed.
  • the actuator 14, 16, 18 is connected to the holding part-side attachment point 26, 28, 30 via a holding part-side joint 44, 46, 48 with the holding part 6.
  • the actuator 14, 16, 18 is further connected to the support structure side attachment point 20, 22, 24 via a support structure side joint 50, 52, 54 with the support structure 4.
  • the holding-part-side and the support-structure-side joint 44, 46, 48; 50, 52, 54 is designed such that a pivoting of the actuator 14, 16, 18 about two axes is possible. This is representative of all joints of the actuators exemplified by a coordinate system for the support structure side joint 54 shown in Fig.
  • a hinge 54 may be provided which also allows rotation of the actuator 18 about its longitudinal axis relative to the hinge 54, but this is not essential as the second actuator section 42 is within the guide of the first actuator section 36 can be rotated so that a transmission of a torsional moment is already prevented.
  • the positioning device 2 furthermore has three length-adjustable struts 56, 58, 60.
  • the length-adjustable struts 56, 58, 60 are also rectilinear and formed in the manner of support legs.
  • the length-adjustable strut 56, 58, 60 is connected on the one hand to a support structure-side attachment point 62, 64, 66 with the support structure 4 and on the other hand at a holding part side attachment point 68, 70, 72 with the holding part 6.
  • the support structure side attachment points 62, 64, 66 form the vertices of a third imaginary equilateral triangle, while the holding part side attachment points 68, 70, 72 are arranged at the vertices of a fourth imaginary equilateral triangle, as is apparent in particular from FIG.
  • the side length of the third imaginary equilateral triangle is greater than the side of the fourth imaginary equilateral triangle.
  • the length-adjustable strut 56, 58, 60 is telescopically adjustable in length and has a first strut portion 74, 76, 78, which faces the support structure 4, and a second strut portion 80, 82, 84, which faces the holding part 6.
  • the second strut portion 80, 82, 84 can be displaced along the longitudinal axis of the strut 56, 58, 60 with respect to the first strut portion 74, 76, 78.
  • the first strut section 74, 76, 78 has a guide along the longitudinal axis of the length-adjustable strut 56, 58, 60, in which the second strut section 80, 82, 84 is guided.
  • the associated strut sections 74, 80; 76, 82; 78, 84 can be locked in their relative position to each other after the holding member 6 has been positioned. As the length adjustability is thereby removed, the struts 56, 58, 60 are further capable of absorbing longitudinal forces. The transmission of an acting on the length-adjustable strut 56, 58, 60 torsional moment, which is generated by the adjustment of the holding part 6, on the support structure 4 is possible.
  • the second strut portion 80, 82, 84 which is guided within the guide of the first strut portion 74, 76, 78, has a cross section that corresponds to the cross section of the guide substantially and one of a Circle has different shape, ie the torsional moment of the second strut section 80, 82, 84 is positively transferred to the first strut section 74, 76, 78.
  • the length-adjustable struts 56, 58, 60 also according to the aforementioned parts be attached.
  • the length-adjustable strut 56, 58, 60 connected to the holding part-side attachment point 68, 70, 72 Ü- a halteteil workedes joint 86, 88, 90 with the holding part 6.
  • the other end of the adjustable-length strut 56, 58, 60 is connected to the support structure-side attachment point 62, 64, 66 via a support structure-side hinge 92, 94, 96 with the support structure 4.
  • the holding-part-side and the support-structure-side joint 86, 88, 90; 92, 94, 96 is designed such that a pivoting of the length-adjustable strut 56, 58, 60 about two axes is possible, while a pivoting of the length-adjustable strut 56, 58, 60 is prevented about its longitudinal axis.
  • a pivoting of the length-adjustable strut 58 about the axes X 2 and Y 2 is possible, however, a pivoting about the axis Z 2 relative to the support structure side hinge 94 is prevented.
  • the adjustable-length strut 58 by a combined pivoting about the axes X 2 and Y 2 oscillate about the axis Z 2 revolve, however, a rotation of the length-adjustable strut 58 about its longitudinal axis relative to the hinge 94 is not possible. This can be realized for example by a correspondingly limited ball or universal joint.
  • a transmission of the torsional moment of the holding part 6 to the support structure 4 via the holding part side hinge 88, the second strut section 82, the first strut section 76 and the support structure side hinge 94 is possible.
  • FIGS. 4 to 6 show a second embodiment of the positioning device 2 ' according to the invention, which substantially corresponds to the positioning device 2 of FIGS. 1 to 3, so that the same reference numerals are used for the same parts and the above description applies accordingly. Below, only the differences from the first embodiment will be discussed.
  • the support structure-side joints 50, 52, 54; 92, 94, 96 and the holding part-side joints 44, 46, 48; 86, 88, 90 of the length-adjustable struts 56, 58, 60 and the actuators 14, 16, 18 are each formed as a universal joint, wherein the universal joints of the length-adjustable struts 56, 58, 60 no rotation of the length-adjustable strut 56, 58, 60 to the Allow longitudinal axis.
  • the cardan joints of the actuator 14, 16, 18, however, are classical universal joints that allow rotation of the actuator 14, 16, 18 to all three axes X 1 , Yi and Z 1 and thus also a rotation about the longitudinal axis.
  • the second strut sections 80, 82, 84 have a cross-section in the manner of a gear cross-section, so that a transmission of the torsional moment between the second strut section 80, 82, 84 and the first strut section 74, 76, 78 is ensured.
  • the actuators 14, 16, 18 are electrically operated and have for this purpose in each case a servomotor 98, which is arranged laterally on the actuators 14, 16, 18.
  • the adjacent actuators and length adjustable struts 14, 56; 16, 58 and 18, 60 are further arranged crosswise, whereby a particularly compact and rigid construction of the positioning device 2 'is achieved.
  • the holding part 6 can first be moved in the direction of its axes X, Y and Z by the actuators 14, 16, 18 are extended or shortened accordingly.
  • Fig. 3 shows the displaced in the direction of the Y-axis holding part 6.
  • the length-adjustable struts 56, 58, 60 follow this movement and extend or shorten accordingly.
  • it is possible to pivot the holding part 6 about its axes X and Y by the actuators 14, 16, 18 are extended or shortened accordingly.
  • a pivoting of the holding member 6 about the vertical axis Z is not possible, as will be explained below.
  • Positioning device support structure holding part additional holding part fixing part retaining pin, 16, 18 actuator, 22, 24 support structure side attachment point, 28, 30 holding part side attachment point, 34, 36 first actuator section, 40, 42 second actuator section t 46, 48
  • Garteil workedes joint 52, 54 support structure joint, 58, 60 length-adjustable strut, 64, 66 support structure-side attachment point, 70, 72 holding part side attachment point, 76, 78 first strut section, 82, 84 second strut section, 88, 90 holding part side joint, 94, 96 support structure side joint servomotor

Abstract

The invention relates to a positioning arrangement with a support structure (4), an adjustable holding part (6) for holding an object and at least one actuating element (14, 16, 18) for adjusting the holding part (6) as well as at least one longitudinally adjustable strut (56, 58, 60), which is arranged at one end on the support structure (4) and at the other end on the holding part (4), the at least one longitudinally adjustable strut (56, 58, 60) being connected to the support structure (4) and to the holding part (6) so as to prevent the holding part (4) from pivoting about at least one axis (Z) of the holding part (4). The at least one longitudinally adjustable strut (56, 58, 60) is longitudinally adjustable in a telescopic manner and the at least one strut (56, 58, 60) is locked in the longitudinal direction.

Description

Positioniereinrichtung für ein Objekt und Vorrichtung zum Halten eines Karosserieteiles mit einer solchen PositioniereinrichtungPositioning device for an object and device for holding a body part with such a positioning device
Beschreibungdescription
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Positioniereinrichtung mit einer Stützstruktur, einem verstellbaren Halteteil zum Halten eines Objektes, mindestens einem Stellglied zum Verstellen des Halteteiles sowie einer längenverstellbaren Strebe, die jeweils einerseits an der Stützstruktur und andererseits an dem Halteteil angeordnet sind, wobei die längenverstellbare Strebe derart mit der Stützstruktur und dem Halteteil verbunden ist, dass ein Verschwenken des Halteteiles um mindestens eine Achse des Halteteiles unterbunden ist. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum Halten eines Karosserieteiles eines Fahrzeuges mit mindestens einer solchen Positioniereinrichtung.The present invention relates to a positioning device having a support structure, an adjustable holding part for holding an object, at least one actuator for adjusting the holding part and a length-adjustable strut, which are each arranged on the one hand on the support structure and on the other hand on the holding part, wherein the length-adjustable strut with so the support structure and the holding part is connected, that a pivoting of the holding member is prevented by at least one axis of the holding member. Furthermore, the present invention relates to a device for holding a body part of a vehicle with at least one such positioning device.
Aus dem Stand der Technik sind unterschiedliche Positioniereinrichtungen der gattungsgemäßen Art bekannt, die in verschiedenen Bereichen der Technik zum Einsatz kommen. Die bekannten Positioniereinrichtungen dienen dazu, ein Objekt zu positionieren und in der Position zu halten. So kommen derartige Positioniereinrich- tungen beispielsweise zum Einsatz, um ein Werkstück gegenüber einem Werkzeug zu positionieren, so dass das Werkstück mit Hilfe des Werkzeuges bearbeitet werden kann. In der Automobilindustrie wird beispielsweise ein Karosserieteil eines Fahrzeuges mit Hilfe von Positioniereinrichtungen in einer Arbeitsstation o.a. positioniert. Die derart positionierte Karosserie kann dann von den Schweißrobotern o.a. bearbeitet werden.Different positioning devices of the generic type are known from the prior art, which are used in various fields of technology. The known positioning devices serve to position an object and to hold it in position. Thus, such positioning devices For example, used to position a workpiece relative to a tool, so that the workpiece can be processed using the tool. In the automotive industry, for example, a body part of a vehicle is positioned by means of positioning devices in a workstation or the like. The body thus positioned can then be processed by the welding robots or the like.
So beschreibt die US 5,787,758 eine dreiachsige Positioniereinrichtung, die der Positionierung von Objekten, wie beispielsweise Werkstücke, Werkzeuge, Sensoren, optische Oberflächen usw., dient. Die bekannte Positioniereinrichtung weist eine Stützstruktur auf, die über Stellglieder mit einer verstellbaren Maschinenkomponente verbunden ist. Die Maschinenkomponente nimmt das Objekt auf und kann durch das Ansteuern der Stellglieder relativ zu der Stützstruktur bewegt und positioniert werden. Allerdings soll die Maschinenkomponente lediglich in Richtung der Achsen eines kartesischen Koordinatensystems der Maschinenkomponente bewegt werden können, dessen Ursprung fest mit der Maschinenkomponente verbunden ist. Ein Kippen, Verschwenken oder Drehen der Maschinenkomponente um diese Achsen soll unterbunden sein. Zu diesem Zweck weist die bekannte Positioniereinrichtung drei Streben auf, die einerseits an der Stützstruktur und andererseits an der Maschinenkomponente angelenkt sind. Die Streben sind dabei derart mit den genannten Teilen verbunden und ausgebildet, dass diese ein Verschwenken der Maschinenkomponente um diese Achsen verhindern. Die Streben weisen zwei Strebenabschnitte auf, die klappbar miteinander verbunden sind, so dass die Länge der Strebe durch Auf- und Zusammenklappen verstellt bzw. verändert werden kann.Thus, US Pat. No. 5,787,758 describes a three-axis positioning device which serves to position objects such as workpieces, tools, sensors, optical surfaces, etc. The known positioning device has a support structure which is connected via actuators with an adjustable machine component. The machine component receives the object and can be moved and positioned by driving the actuators relative to the support structure. However, the machine component should only be able to be moved in the direction of the axes of a Cartesian coordinate system of the machine component whose origin is firmly connected to the machine component. A tilting, pivoting or turning of the machine component about these axes should be prevented. For this purpose, the known positioning on three struts, which are articulated on the one hand to the support structure and on the other hand on the machine component. The struts are connected to the said parts and formed so that they prevent pivoting of the machine component about these axes. The struts have two strut sections, which are hinged together, so that the length of the strut can be adjusted or changed by folding up and folding.
Die bekannten Positioniereinrichtungen haben insbesondere den Nachteil, dass diese einen großen Platz- bzw. Raumbedarf haben. Dies führt insbesondere bei der Anordnung der Positioniereinrichtung in einer Fertigungsstraße o.a. zu Problemen, da hier regelmäßig wenig Raum zwischen den Robotern, Förderbändern, Bauteilen usw. zur Verfügung steht. Des Weiteren verfügen die bekannten Positioniereinrichtungen nicht über die notwendige Steifigkeit, um den zeitweise sehr hohen Belastungen be- gegnen zu können. Darüber hinaus gestaltet sich der Zusammenbau der bekannten Positioniereinrichtungen aufwendig.The known positioning devices have the particular disadvantage that they have a large space or space requirement. This leads in particular to the arrangement of the positioning device in a production line or the like, since here there is little space available between the robots, conveyor belts, components, etc. on a regular basis. Furthermore, the known positioning devices do not have the necessary rigidity to withstand the sometimes very high loads. to be able to counter. In addition, the assembly of the known positioning designed consuming.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Positioniereinrichtung zu schaffen, die kompakt und Platz sparend aufgebaut ist, einfach zusammenbaubar ist und eine hohe Steifigkeit aufweist. Der Erfindung liegt femer die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung zum Halten eines Karosserieteiles eines Fahrzeuges mit mindestens einer solchen Positioniereinrichtung zu schaffen.It is therefore an object of the present invention to provide a positioning device which is compact and space-saving, easy to assemble and has high rigidity. The invention is further based on the object to provide a device for holding a body part of a vehicle with at least one such positioning device.
Diese Aufgabe wird durch die in den Patentansprüchen 1 bzw. 22 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.This object is solved by the features specified in the patent claims 1 and 22, respectively. Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.
Die erfindungsgemäße Positioniereinrichtung weist zunächst eine Stützstruktur auf. Die Stützstruktur kann beispielsweise von einem Teil einer Vorrichtung gebildet werden, an der die Positioniereinrichtung angeordnet ist, oder von einem Teil, das wiederum an einer Vorrichtung angebracht werden kann und ist in eine günstigere Ausgestaltung als Grundplatte ausgeführt. Die Positioniereinrichtung weist femer ein verstellbares Halteteil auf, an dem das Objekt, das positioniert werden soll, gehalten werden kann. Zum Verstellen des Halteteiles gegenüber der Stützstruktur ist mindestens ein Stellglied vorgesehen. Ferner ist mindestens eine längenverstellbare Strebe vorgesehen, wobei sowohl das Stellglied als auch die längenverstellbare Strebe jeweils einerseits an der Stützstruktur und andererseits an dem Halteteil angeordnet sind. Diese Anordnung kann beispielsweise über Kugelgelenke, kardanische Gelenke o.a. mit vorbestimmten Freiheitsgraden erfolgen. Die längenverstellbare Strebe ist derart mit der Stützstruktur und dem Halteteil verbunden bzw. selbst derart ausgebildet, dass ein Verschwenken des Halteteiles um mindestens eine Achse des Halteteiles unterbunden ist. Unter einer Achse des Halteteiles ist hierbei eine Achse X, Y oder Z eines kartesischen Koordinatensystems zu verstehen, dessen Ursprung im Mittelpunkt des Halteteiles angeordnet ist und mit dem Halteteil bewegt wird, wobei sich das Koordinatensystem nicht mitdreht, wenn das Halteteil gekippt wird. Das Unterbinden des Schwenkvorganges kann durch entsprechende Einschränkung der Freiheitsgrade der längenverstellbaren Strebe sowie durch entsprechende Auswahl der Befestigungsart der Strebe an dem Halteteil und der Stützstruktur erfolgen. In diesem Zusammenhang sei beispielsweise auf die US 5,787,758 verwiesen. Erfindungsgemäß kann die längenverstellbare Strebe teleskopartig längenverstellt werden.The positioning device according to the invention initially has a support structure. The support structure can for example be formed by a part of a device on which the positioning device is arranged, or by a part which in turn can be attached to a device and is designed in a more favorable embodiment as a base plate. The positioning device furthermore has an adjustable holding part, on which the object to be positioned can be held. For adjusting the holding member relative to the support structure at least one actuator is provided. Furthermore, at least one length-adjustable strut is provided, wherein both the actuator and the length-adjustable strut are arranged on the one hand on the support structure and on the other hand on the holding part. This arrangement can be done for example via ball joints, gimbal joints or the like with predetermined degrees of freedom. The length-adjustable strut is so connected to the support structure and the holding part or even formed such that pivoting of the holding member is prevented by at least one axis of the holding member. Under an axis of the holding part here is an axis X, Y or Z of a Cartesian coordinate system to understand the origin is located in the center of the holding member and is moved with the holding part, wherein the coordinate system does not rotate when the holding member is tilted. The inhibition of the pivoting process can by appropriate limitation of Degrees of freedom of the adjustable length strut and by appropriate selection of the attachment of the strut to the support member and the support structure done. In this context, reference is made, for example, to US Pat. No. 5,787,758. According to the invention, the length-adjustable strut can be telescopically length-adjusted.
Da die längenverstellbare Strebe teleskopartig längenverstellt und nicht auseinander- oder zusammengeklappt wird, besteht zwischen den Befestigungspunkten der längenverstellbaren Strebe an dem Halteteil einerseits und der Stützstruktur andererseits stets die kürzeste Verbindung, ohne dass ein Teil der längenverstellbaren Strebe seitlich hervorsteht, wie dies bei der klappbaren Strebe nach der US 5,787,758 der Fall ist. Auf diese Weise nimmt die längenverstellbare Strebe wesentlich weniger Platz bzw. Raum in Anspruch. Darüber hinaus bedingt die geradlinig entlang der Längsachse verstellbare Strebe eine wesentlich steifere Struktur als eine abgewinkelte Strebe.Since the length-adjustable strut is telescopically lengthened and not unfolded or folded, there is always the shortest connection between the attachment points of the length-adjustable strut on the holding part on the one hand and the support structure, without any part of the length-adjustable strut protruding laterally, as in the hinged strut according to US 5,787,758 the case. In this way, the length-adjustable strut occupies much less space or space. In addition, the rectilinear along the longitudinal axis adjustable strut causes a much stiffer structure than an angled strut.
In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Positioniereinrichtung umfasst die längenverstellbare Strebe mindestens zwei Strebenabschnitte, die entlang der Längsachse der längenverstellbaren Strebe zueinander verschoben werden können, wenn beispielsweise das Stellglied das Halteteil anhebt oder absenkt.In a preferred embodiment of the positioning device according to the invention, the length-adjustable strut comprises at least two strut sections which can be displaced relative to each other along the longitudinal axis of the length-adjustable strut, for example when the actuator raises or lowers the holding part.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Positionier- einrichtung weist der eine Strebenabschnitt eine Führung entlang der Längsachse der längenverstellbaren Strebe auf, in der der andere Strebenabschnitt geführt ist.In a further preferred embodiment of the positioning device according to the invention, the one strut section has a guide along the longitudinal axis of the length-adjustable strut, in which the other strut section is guided.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Positioniereinrichtung kann ein auf die längenverstellbare Strebe einwirkendes Torsionsmoment, das durch das Verstellen des Halteteiles erzeugt wird, auf die Stützstruktur übertragen werden. Dies kann beispielsweise durch geeignete Festlegung der Freiheitsgrade an den Befestigungspunkten zwischen der Strebe und dem Halteteil, zwischen der Strebe und der Stützstruktur und/oder zwischen den Strebenabschnitten selbst erfolgen. Hierdurch wird das Drehen des Halteteiles um eine Achse des Halte- teiles unterbunden, da die ortsfeste Stützstruktur über die längenverstellbaren Streben einer solchen Drehbewegung entgegensteht. Ferner werden die Stellglieder entlastet, die einer solchen Schwenkbewegung somit nicht entgegenwirken müssen.In a particularly preferred embodiment of the positioning device according to the invention, a torsional moment acting on the length-adjustable strut, which is generated by the adjustment of the holding part, can be transmitted to the support structure. This can be done for example by suitable definition of the degrees of freedom at the attachment points between the strut and the holding part, between the strut and the support structure and / or between the strut sections themselves. This will cause the holding member to rotate about an axis of the holding partly prevented, since the stationary support structure opposes the length-adjustable struts such a rotational movement. Furthermore, the actuators are relieved, which thus do not have to counteract such a pivoting movement.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Positioniereinrichtung ist die längenverstellbare Strebe über ein halteteilseitiges Gelenk mit dem Halteteil und über ein stützstrukturseitiges Gelenk mit der Stützstruktur verbunden. Das halte- teilseitige Gelenk und das stützstrukturseitige Gelenk sind jeweils derart ausgebildet, dass ein Verschwenken der längenverstellbaren Strebe um zwei Achsen möglich ist, während ein Drehen der längenverstellbaren Strebe um deren Längsachse unterbunden ist. Unter den Achsen sind hierbei wiederum die Achsen eines kartesischen Koordinatensystems zu verstehen, dessen Ursprung in der Mitte des Gelenkes angeordnet ist und das sich nicht mitdreht, wenn das Gelenk verdreht wird.In an advantageous embodiment of the positioning device according to the invention, the length-adjustable strut is connected via a holding-part-side joint to the holding part and via a support structure-side joint with the support structure. The holding part-side joint and the support structure-side joint are each designed such that pivoting of the length-adjustable strut about two axes is possible, while rotation of the length-adjustable strut about its longitudinal axis is prevented. In this case, the axes again refer to the axes of a Cartesian coordinate system whose origin is arranged in the middle of the joint and which does not rotate when the joint is twisted.
Um sicher zu stellen, dass das Torsionsmoment, das auf die längenverstellbare Strebe einwirkt, von dem Halteteil auf die Stützstruktur übertragen wird, entspricht der Querschnitt des Strebenabschnittes, der in der Führung des anderen Strebenabschnittes geführt ist, in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dem Querschnitt der Führung im Wesentlichen und weist eine von einem Kreis abweichende Form auf. Das Torsionsmoment kann somit formschlüssig von einem Strebenabschnitt auf den anderen Strebenabschnitt übertragen werden.In order to ensure that the torsional moment acting on the length-adjustable strut is transferred from the holding part to the support structure, the cross section of the strut section guided in the guide of the other strut section corresponds to the cross section in a further preferred embodiment of the invention the leadership essentially and has a deviating from a circle shape. The torsional moment can thus be transferred positively from one strut section to the other strut section.
Die Funktion des Querschnittes des Strebenabschnittes sowie der Führung ist insbesondere dann zuverlässig gewährleistet, wenn der Querschnitt des Strebenabschnittes gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in der Art eines Zahnradquerschnittes ausgebildet ist.The function of the cross section of the strut portion and the guide is particularly reliably ensured when the cross section of the strut portion is formed according to a further preferred embodiment of the invention in the manner of a gear cross section.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Positioniereinrichtung können die Strebenabschnitte in ihrer relativen Position zueinander arretiert werden. Auf diese Weise können die Strebenabschnitte nach dem Positionieren des Halteteiles durch die Stellglieder arretiert werden, so dass die Strebe nicht mehr längenverstellbar und somit dazu in der Lage ist, auch Längskräfte aufzunehmen. Hierdurch werden die Stellglieder weiter entlastet. Soll das Halteteil neu positioniert werden, so kann die Arretierung wieder gelöst werden.In a further preferred embodiment of the positioning device according to the invention, the strut sections can be locked in their relative position to each other. In this way, the strut sections can be locked after positioning of the holding member by the actuators, so that the strut is no longer adjustable in length and thus able to absorb also longitudinal forces. As a result, the actuators are further relieved. If the holding part to be repositioned, so the lock can be released again.
Um eine möglichst kompakte und steife Positioniereinrichtung zur Verfügung stellen zu können, ist das Stellglied in einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Positioniereinrichtung teleskopartig längenverstellbar. Bezüglich der Vorteile sei auf die obige Beschreibung zu den teleskopartig längenverstellbaren Streben verwiesen.In order to provide a compact and rigid positioning available, the actuator is telescopically adjustable in length in a further advantageous embodiment of the positioning device according to the invention. With regard to the advantages, reference is made to the above description of the telescopically length-adjustable struts.
Vorzugsweise ist das Stellglied zum Verstellen des Halteteiles ähnlich wie die längenverstellbare Strebe ausgebildet, d.h. in einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist das Stellglied mindestens zwei Stellgliedabschnitte auf, die entlang der Längsachse des Stellgliedes zueinander verschoben werden können.Preferably, the actuator for adjusting the holding member is formed similar to the length-adjustable strut, i. In a further advantageous embodiment of the invention, the actuator on at least two actuator sections, which can be moved along the longitudinal axis of the actuator to each other.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Positioniereinrichtung weist der eine Stellgliedabschnitt eine Führung entlang der Längsachse des Stellgliedes auf, in der der andere Stellgliedabschnitt geführt ist.According to a further advantageous embodiment of the positioning device according to the invention, one actuator section has a guide along the longitudinal axis of the actuator, in which the other actuator section is guided.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Positioniereinrichtung ist das Stellglied derart ausgebildet, dass die Übertragung eines auf das Stellglied einwirkenden Torsionsmomentes, das durch das Verstellen des Halteteiles erzeugt wird, auf die Stützstruktur unterbunden ist. Da das Torsionsmoment, das durch das Verstellen des Halteteiles erzeugt wird, bereits von den längenverstellbaren Streben auf die Stützstruktur" übertragen wird, ist die Übertragung des auf das Stellglied einwirkenden Torsionsmomentes auf die Stützstruktur nicht mehr notwendig. Dies kann beispielsweise durch geeignete Festlegung der Freiheitsgrade an den Befestigungspunkten zwischen dem Stellglied und dem Halteteil, zwischen dem Stellglied und der Stützstruktur und/oder zwischen den Stellgliedabschnitten selbst erfolgen. Da das Stellglied der Drehbewegung des Halteteiles nicht entgegenwirken muss, kann dieses entsprechend kleiner dimensioniert und besser an seine eigentliche Aufgabe, nämlich das Verstellen des Halteteiles und die Aufnahme von Längskräften, angepasst werden. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Positioniereinrichtung ist das Stellglied über ein halteteilseitiges Gelenk mit dem Halteteil und über ein stützstrukturseitiges Gelenk mit der Stützstruktur verbunden, wobei das hal- teteilseitige Gelenk und das stützstrukturseitige Gelenk jeweils derart ausgebildet sind, dass ein Verschwenken des Stellgliedes um mindestens zwei, vorzugsweise drei, Achsen möglich ist. Unter den Achsen sind hierbei wiederum die Achsen eines kartesischen Koordinatensystems zu verstehen, dessen Ursprung in der Mitte des Gelenkes angeordnet ist und das sich nicht mitdreht, wenn das Gelenk verdreht wird.In a particularly preferred embodiment of the positioning device according to the invention, the actuator is designed such that the transmission of a torque acting on the actuator torsion, which is generated by the adjustment of the holding member, is suppressed on the support structure. Since the torsion moment, which is generated by the adjustment of the holding part, is already transferred from the length-adjustable struts to the supporting structure, the transmission of the torsional moment acting on the actuator to the supporting structure is no longer necessary, for example by suitable definition of the degrees of freedom Since the actuator does not have to counteract the rotational movement of the holding part, it can be dimensioned correspondingly smaller and better at its actual task, namely the adjustment of the holding part and the absorption of longitudinal forces, to be adjusted. In a further preferred embodiment of the positioning device according to the invention the actuator is connected via a halteteilseitiges joint with the support member and a support structure-side joint with the support structure, wherein the holding part-side joint and the support structure-side joint are each formed such that pivoting of the actuator to at least two, preferably three, axes is possible. In this case, the axes again refer to the axes of a Cartesian coordinate system whose origin is arranged in the middle of the joint and which does not rotate when the joint is twisted.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Positioniereinrichtung kann der eine Stellgliedabschnitt innerhalb der Führung in dem anderen Stellgliedabschnitt um die Längsachse des Stellgliedes gedreht werden. Der eine Stellgliedabschnitt ist in diesem Fall also nicht drehfest mit dem anderen Stellgliedabschnitt verbunden, so dass eine Übertragung des Torsionsmomentes von dem Stellglied auf die Stützstruktur verhindert ist.In a further advantageous embodiment of the positioning device according to the invention, the one actuator section can be rotated within the guide in the other actuator section about the longitudinal axis of the actuator. The one actuator section is therefore not rotationally fixed connected in this case with the other actuator section, so that a transmission of the torsional moment is prevented by the actuator to the support structure.
Die Stellglieder der Positioniereinrichtung können in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hydraulisch, pneumatisch oder elektrisch betrieben werden. Bei einem elektrischen Betrieb wäre beispielsweise eine Ritzel-Zahnstangen-Anordnung denkbar, bei der das Ritzel von einem Elektromotor angetrieben wird und in die Zahnstange eingreift. Als hydraulischer oder pneumatischer Antrieb käme beispielsweise eine Zylinder-Kolben-Anordnung in Frage, die mit Druck beaufschlagt werden kann.The actuators of the positioning can be operated hydraulically, pneumatically or electrically in a preferred embodiment of the invention. In an electric operation, for example, a pinion-rack arrangement would be conceivable in which the pinion is driven by an electric motor and engages the rack. As a hydraulic or pneumatic drive would, for example, a cylinder-piston assembly in question, which can be pressurized.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Positioniereinrichtung sind drei Stellglieder und drei längenverstellbare Streben vorgesehen. Die Stellglieder und Streben können beispielsweise abwechselnd hintereinander kreisförmig angeordnet werden. Ferner ist es beispielsweise vorteilhaft, wenn die benachbarten Stellglieder und längenverstellbaren Streben über Kreuz angeordnet werden.In an advantageous embodiment of the positioning device according to the invention, three actuators and three length-adjustable struts are provided. The actuators and struts, for example, can be arranged alternately one after another in a circle. Furthermore, it is advantageous, for example, if the adjacent actuators and length-adjustable struts are arranged crosswise.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die drei Stellglieder an drei stützstrukturseitigen Befestigungspunkten einerseits und an drei halteteilseitigen Befestigungspunkten andererseits angeordnet, die jeweils die Eckpunkte eines gedachten gleichseitigen Dreieckes bilden.According to a further advantageous embodiment of the invention, the three actuators on three support structure-side attachment points on the one hand and to three On the other hand, retaining element-side attachment points are arranged, which each form the corner points of an imaginary equilateral triangle.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Positioniereinrichtung sind die drei längenverstellbaren Streben an drei stützstrukturseitigen Befestigungspunkten einerseits und an drei halteteilseitigen Befestigungspunkten andererseits angeordnet, die jeweils die Eckpunkte eines gedachten gleichseitigen Dreieckes bilden.In a further preferred embodiment of the positioning device according to the invention, the three length-adjustable struts are arranged on three support structure-side attachment points on the one hand and on three holding part side attachment points on the other hand, each forming the vertices of an imaginary equilateral triangle.
Um eine besonders stabile Positioniereinrichtung zu schaffen, ist das gedachte gleichseitige Dreieck an dem Halteteil gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kleiner als das gedachte gleichseitige Dreieck an der Stützstruktur.In order to provide a particularly stable positioning, the imaginary equilateral triangle on the holding part according to a further embodiment of the invention is smaller than the imaginary equilateral triangle on the support structure.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Positioniereinrichtung ist an dem Halteteil ein zusätzliches Halteteil austauschbar befestigt. Hierdurch kann die Positioniereinrichtung an verschiedene Aufgabenstellungen an- gepasst werden. So kann in dem Halteteil beispielsweise eine Aufnahme zum Aufnehmen und Befestigen des zusätzlichen Halteteiles vorgesehen sein, wobei das zusätzliche Halteteil eine der Aufgabenstellung angepasste Form hat.In a further advantageous embodiment of the positioning device according to the invention, an additional holding part is exchangeably attached to the holding part. As a result, the positioning device can be adapted to different tasks. Thus, for example, a receptacle for receiving and securing the additional holding part may be provided in the holding part, wherein the additional holding part has a task adapted form.
Um eine größere Flexibilität der erfindungsgemäßen Positioniereinrichtung sicher zu stellen, kann das zusätzliche Halteteil in einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in unterschiedlichen Orientierungen an dem Halteteil angebracht werden.In order to ensure greater flexibility of the positioning device according to the invention, the additional holding part can be mounted in a particularly preferred embodiment of the invention in different orientations on the holding part.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Halten eines Karosserieteiles eines Fahrzeuges weist mindestens eine Positioniereinrichtung der zuvor beschriebenen Art auf. Bei einer solchen Vorrichtung kann es sich beispielsweise um eine Palette handeln, auf der mehrere Positioniereinrichtungen befestigt sind. Die Karosserie des Fahrzeuges kann dann mit Hilfe der Positioniereinrichtungen auf der Palette bewegt, positioniert und gehalten werden. Auf einer solchen Palette kann die Karosserie durch eine Fertigungsstraße o.a. transportiert werden. Die Erfindung wird im Folgenden an Hand einer beispielhaften Ausführungsform unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert.The device according to the invention for holding a body part of a vehicle has at least one positioning device of the type described above. Such a device may, for example, be a pallet on which a plurality of positioning devices are fastened. The body of the vehicle can then be moved, positioned and held using the positioning means on the pallet. On such a pallet, the body can be transported through a production line or the like. The invention will be explained in more detail below with reference to an exemplary embodiment with reference to the accompanying drawings.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 eine Seitenansicht einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßenFig. 1 is a side view of a first embodiment of the invention
Positioniereinrichtung,positioning,
Fig. 2 eine Draufsicht auf die Positioniereinrichtung von Fig. 1 ,2 is a plan view of the positioning of FIG. 1,
Fig. 3 eine perspektivische Darstellung der Positioniereinrichtung von Fig. 1 und 2,3 is a perspective view of the positioning of FIGS. 1 and 2,
Fig. 4 eine Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Positioniereinrichtung,4 is a side view of a second embodiment of the positioning device according to the invention,
Fig. 5 eine Draufsicht auf die Positioniereinrichtung von Fig. 4,5 is a plan view of the positioning of FIG. 4,
Fig. 6 eine perspektivische Darstellung der Positioniereinrichtung von Fig. 4 und 5,6 is a perspective view of the positioning of FIGS. 4 and 5,
Nachfolgend wird unter einer Achse des Halteteiles eine Achse X, Y oder Z eines kartesischen Koordinatensystems verstanden, dessen Ursprung im Mittelpunkt des Halteteiles angeordnet ist und mit dem Halteteil bewegt wird, wobei sich das Koordinatensystem nicht mitdreht, wenn das Halteteil gekippt wird. Die Achsen X, Y und Z des genannten Koordinatensystems sind in den Fig. 1 bis 6 angedeutet.Hereinafter, an axis of the holding part is understood to mean an X, Y or Z axis of a Cartesian coordinate system whose origin is located in the center of the holding part and is moved with the holding part, whereby the coordinate system does not rotate when the holding part is tilted. The axes X, Y and Z of said coordinate system are indicated in FIGS. 1 to 6.
Die Fig. 1 bis 3 zeigen eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Positioniereinrichtung 2. Die Positioniereinrichtung 2 weist eine Stützstruktur 4 auf, die in dem vorliegenden Beispiel als einstückige Platte ausgebildet ist, die ortsfest an einer Maschine, an einer Palette zum Transport einer Fahrzeugkarosserie o.a. befestigt werden oder als Teil der Maschine, Palette o.a. ausgebildet sein kann oder unmittelbar auf einen Fundament stehen kann. Die Positioniereinrichtung 2 weist ferner ein verstellbares Halteteil 6 zum Halten eines Objektes auf, das ebenfalls plattenförmig ausgebildet ist. Das verstellbare Halteteil 6 kann im Raum relativ zu der Stützstruktur 4 bewegt werden, wie dies später eingehender erläutert wird.1 to 3 show a first embodiment of the positioning device according to the invention 2. The positioning device 2 has a support structure 4, which is formed in the present example as a one-piece plate fixedly attached to a machine on a pallet for transporting a vehicle body or the like be formed as part of the machine, pallet or the like or can stand directly on a foundation. The positioning device 2 further comprises an adjustable holding part 6 for holding an object, which is also plate-shaped is trained. The adjustable holding part 6 can be moved in space relative to the support structure 4, as will be explained later in more detail.
An dem verstellbaren Halteteil 6 ist auf der der Stützstruktur 4 abgewandten Seite ist ein zusätzliches Halteteil 8 vorgesehen, das austauschbar an dem Halteteil 6 befestigt ist. Das zusätzliche Halteteil 8 setzt sich aus einem Befestigungsteil 10, mit dem das zusätzliche Halteteil 8 an dem Halteteil 6 befestigt ist, und einem nach oben weisenden Haltestift 12 zusammen. Der Haltestift 12 grenzt im Gebrauchszustand der Positioniereinrichtung 2 an vorbestimmte Stellen eines Objektes, wie beispielsweise eine Fahrzeugkarosserie, an. Das zusätzliche Halteteil 8 kann dabei in unterschiedlichen Orientierungen an dem verstellbaren Halteteil 6 angeordnet werden, um eine größere Flexibilität der Positioniereinrichtung 2 zu erreichen.On the adjustable holding part 6, an additional holding part 8 is provided on the side facing away from the support structure 4, which is exchangeably fixed to the holding part 6. The additional holding part 8 is composed of a fastening part 10, with which the additional holding part 8 is attached to the holding part 6, and an upwardly facing retaining pin 12 together. The retaining pin 12 is adjacent in the use state of the positioning device 2 to predetermined locations of an object, such as a vehicle body. The additional holding part 8 can be arranged in different orientations on the adjustable holding part 6 in order to achieve greater flexibility of the positioning device 2.
Um das Halteteil 6 gegenüber der Stützstruktur 4 verstellen zu können, weist die Positioniereinrichtung 2 drei lang gestreckte Stellglieder 14, 16, 18 auf. Die Stellglieder 14, 16, 18 haben eine gerade gedachte Mittelachse in ihrer Längsstreckung und sind in der Art von Stützbeinen ausgebildet. Die drei Stellglieder 14, 16, 18 sind einerseits an drei stützstrukturseitigen Befestigungspunkten 20, 22, 24 mit der Stützstruktur 4 und andererseits an drei halteteilseitigen Befestigungspunkten 26, 28, 30 mit dem Halteteil 6 verbunden. Die stützstrukturseitigen Befestigungspunkte 20, 22, 24 bilden die Eckpunkte eines ersten gedachten gleichseitigen Dreiecks, während die halteteilseitigen Befestigungspunkte 26, 28, 30 an den Eckpunkten eines zweiten gedachten gleichseitigen Dreiecks angeordnet sind, wie dies insbesondere aus Fig. 2 hervorgeht. Die Seitenlänge des ersten gedachten gleichseitigen Dreiecks ist dabei größer als die Seitenlänge des zweiten gedachten gleichseitigen Dreiecks.In order to be able to adjust the holding part 6 relative to the support structure 4, the positioning device 2 has three elongated actuators 14, 16, 18. The actuators 14, 16, 18 have a straight imaginary central axis in their longitudinal extension and are formed in the manner of support legs. The three actuators 14, 16, 18 are on the one hand at three support structure-side attachment points 20, 22, 24 with the support structure 4 and on the other hand at three holding part side attachment points 26, 28, 30 connected to the holding part 6. The support structure-side attachment points 20, 22, 24 form the vertices of a first imaginary equilateral triangle, while the holding part side attachment points 26, 28, 30 are arranged at the vertices of a second imaginary equilateral triangle, as is apparent in particular from FIG. The side length of the first imaginary equilateral triangle is greater than the side length of the second imaginary equilateral triangle.
Die Stellglieder 14, 16, 18 können teleskopartig längenverstellt werden und weisen jeweils einen ersten Stellgliedabschnitt 32, 34, 36, der der Stützstruktur 4 zugewandt ist, und einen zweiten Stellgliedabschnitt 38, 40, 42 auf, der dem Halteteil 6 zugewandt ist. Der zweite Stellgliedabschnitt 38, 40, 42 kann entlang der Längsachse des Stellgliedes 14, 16, 18 gegenüber dem ersten Stellgliedabschnitt 32, 34, 36 verschoben werden. Zu diesem Zweck weist der erste Stellgliedabschnitt 32, 34, 36 eine Führung entlang der Längsachse des Stellgliedes 14, 16, 18 auf, in der der zweite Stellgliedabschnitt 38, 40, 42 geführt ist. Im vorliegenden Beispiel sind der erste Stellgliedabschnitt 32, 34, 36 und der zweite Stellgliedabschnitt 38, 40, 42 als Zylinder-Kolben-Verbindung ausgebildet, die hydraulisch betrieben wird, um die Länge des Stellgliedes 14, 16, 18 zu verändern und somit das Halteteil 6 zu verstellen. Es ist jedoch ebenso möglich, die Stellglieder elektrisch, mechanisch oder pneumatisch zu betreiben.The actuators 14, 16, 18 may be telescopically lengthened and each have a first actuator portion 32, 34, 36 facing the support structure 4 and a second actuator portion 38, 40, 42 facing the support portion 6. The second actuator section 38, 40, 42 can be displaced along the longitudinal axis of the actuator 14, 16, 18 with respect to the first actuator section 32, 34, 36. For this purpose, the first actuator section 32, 34, 36 a Guide along the longitudinal axis of the actuator 14, 16, 18, in which the second actuator section 38, 40, 42 is guided. In the present example, the first actuator portion 32, 34, 36 and the second actuator portion 38, 40, 42 are formed as a cylinder-piston connection, which is hydraulically operated to change the length of the actuator 14, 16, 18 and thus the holding part 6 to adjust. However, it is also possible to operate the actuators electrically, mechanically or pneumatically.
Die Übertragung eines auf das Stellglied 14, 16, 18 einwirkenden Torsionsmomentes, das durch Verstellen des Halteteiles erzeugt wird, auf die Stützstruktur 4 ist unterbunden. Dies wird in der vorliegenden Ausführungsform dadurch erreicht, dass der zweite Stellgliedabschnitt 38, 40, 42 innerhalb der Führung in dem ersten Stellgliedabschnitt 32, 34, 36 um die Längsachse des Stellgliedes 14, 16, 18 gedreht werden kann, d.h. der zweite Stellgliedabschnitt 38, 40, 42 könnte sich frei um die Längsachse des Stellgliedes 14, 16, 18 Drehen, ohne ein Torsionsmoment auf den ersten Stellgliedabschnitt 32, 34, 36 zu übertragen und umgekehrt.The transmission of a force acting on the actuator 14, 16, 18 torsional moment, which is generated by adjusting the holding member on the support structure 4 is suppressed. This is accomplished in the present embodiment by allowing the second actuator section 38, 40, 42 within the guide in the first actuator section 32, 34, 36 to be rotated about the longitudinal axis of the actuator 14, 16, 18, i. the second actuator section 38, 40, 42 could freely rotate about the longitudinal axis of the actuator 14, 16, 18, without transmitting a torsional moment to the first actuator section 32, 34, 36, and vice versa.
Das Stellglied 14, 16, 18 ist an dem halteteilseitigen Befestigungspunkt 26, 28, 30 über ein halteteilseitiges Gelenk 44, 46, 48 mit dem Halteteil 6 verbunden. Das Stellglied 14, 16, 18 ist ferner an dem stützstrukturseitigen Befestigungspunkt 20, 22, 24 über ein stützstrukturseitiges Gelenk 50, 52, 54 mit der Stützstruktur 4 verbunden. Auf eine detaillierte Darstellung der Gelenke wurde aus Gründen der Übersichtlichkeit verzichtet. Das halteteilseitige und das stützstrukturseitige Gelenk 44, 46, 48; 50, 52, 54 ist dabei derart ausgebildet, dass ein Verschwenken des Stellgliedes 14, 16, 18 um zwei Achsen möglich ist. Dies ist stellvertretend für alle Gelenke der Stellglieder beispielhaft an Hand eines Koordinatensystems für das stützstrukturseitige Gelenk 54 in Fig. 1 dargestellt, wobei für das Koordinatensystem des Gelenkes die Festlegungen für das Koordinatensystem des Halteteiles 6 entsprechend gelten. So ist ein Verschwenken des Stellgliedes 18 um die Achsen Xi und Y1 möglich, ein Verschwenken um die Achse Zi ist jedoch unterbunden. Zwar kann das Stellglied 18 durch ein kombiniertes Verschwenken um die Achsen X1 und Y1 pendelnd um die Achse Z1 kreisen, jedoch ist eine Drehung des Stellgliedes 18 um dessen Längsach- se gegenüber dem Gelenk 54 nicht möglich. Dies kann beispielsweise durch ein entsprechend eingeschränktes Kugelgelenk realisiert werden. Es sei jedoch erwähnt, dass grundsätzlich ein Gelenk 54 vorgesehen werden kann, das auch eine Drehung des Stellgliedes 18 um dessen Längsachse gegenüber dem Gelenk 54 ermöglicht, jedoch ist dies nicht unbedingt erforderlich, da ja der zweite Stellgliedabschnitt 42 innerhalb der Führung des ersten Stellgliedabschnittes 36 gedreht werden kann, so dass eine Übertragung eines Torsionsmomentes bereits unterbunden ist.The actuator 14, 16, 18 is connected to the holding part-side attachment point 26, 28, 30 via a holding part-side joint 44, 46, 48 with the holding part 6. The actuator 14, 16, 18 is further connected to the support structure side attachment point 20, 22, 24 via a support structure side joint 50, 52, 54 with the support structure 4. For a detailed view of the joints was omitted for the sake of clarity. The holding-part-side and the support-structure-side joint 44, 46, 48; 50, 52, 54 is designed such that a pivoting of the actuator 14, 16, 18 about two axes is possible. This is representative of all joints of the actuators exemplified by a coordinate system for the support structure side joint 54 shown in Fig. 1, wherein the provisions for the coordinate system of the holding member 6 apply mutatis mutandis to the coordinate system of the joint. Thus, a pivoting of the actuator 18 about the axes Xi and Y 1 is possible, pivoting about the axis Zi is prevented, however. Although the actuator 18 by a combined pivoting about the axes X 1 and Y 1 oscillate about the axis Z 1 , however, a rotation of the actuator 18 about its longitudinal axis se against the joint 54 is not possible. This can be realized for example by a correspondingly limited ball joint. It should be noted, however, that in principle a hinge 54 may be provided which also allows rotation of the actuator 18 about its longitudinal axis relative to the hinge 54, but this is not essential as the second actuator section 42 is within the guide of the first actuator section 36 can be rotated so that a transmission of a torsional moment is already prevented.
Die Positioniereinrichtung 2 weist femer drei längenverstellbare Streben 56, 58, 60 auf. Die längenverstellbaren Streben 56, 58, 60 sind ebenfalls geradlinig und in der Art von Stützbeinen ausgebildet. Die längenverstellbare Strebe 56, 58, 60 ist einerseits an einem stützstrukturseitigen Befestigungspunkt 62, 64, 66 mit der Stützstruktur 4 und andererseits an einem halteteilseitigen Befestigungspunkt 68, 70, 72 mit dem Halteteil 6 verbunden. Die stützstrukturseitigen Befestigungspunkte 62, 64, 66 bilden die Eckpunkte eines dritten gedachten gleichseitigen Dreiecks, während die halteteilseitigen Befestigungspunkte 68, 70, 72 an den Eckpunkten eines vierten gedachten gleichseitigen Dreiecks angeordnet sind, wie dies insbesondere aus Fig. 2 hervorgeht. Die Seitenlänge des dritten gedachten gleichseitigen Dreiecks ist dabei größer als die Seitenlänge des vierten gedachten gleichseitigen Dreiecks.The positioning device 2 furthermore has three length-adjustable struts 56, 58, 60. The length-adjustable struts 56, 58, 60 are also rectilinear and formed in the manner of support legs. The length-adjustable strut 56, 58, 60 is connected on the one hand to a support structure-side attachment point 62, 64, 66 with the support structure 4 and on the other hand at a holding part side attachment point 68, 70, 72 with the holding part 6. The support structure side attachment points 62, 64, 66 form the vertices of a third imaginary equilateral triangle, while the holding part side attachment points 68, 70, 72 are arranged at the vertices of a fourth imaginary equilateral triangle, as is apparent in particular from FIG. The side length of the third imaginary equilateral triangle is greater than the side of the fourth imaginary equilateral triangle.
Die längenverstellbare Strebe 56, 58, 60 ist teleskopartig längenverstellbar und weist einen ersten Strebenabschnitt 74, 76, 78, der der Stützstruktur 4 zugewandt ist, und einen zweiten Strebenabschnitt 80, 82, 84 auf, der dem Halteteil 6 zugewandt ist. Der zweite Strebenabschnitt 80, 82, 84 kann entlang der Längsachse der Strebe 56, 58, 60 gegenüber dem ersten Strebenabschnitt 74, 76, 78 verschoben werden. Zu diesem Zweck weist der erste Strebenabschnitt 74, 76, 78 eine Führung entlang der Längsachse der längenverstellbaren Strebe 56, 58, 60 auf, in der der zweite Strebenabschnitt 80, 82, 84 geführt ist. Die zusammengehörigen Strebenabschnitte 74, 80; 76, 82; 78, 84 können in ihrer relativen Position zueinander arretiert werden, nachdem das Halteteil 6 positioniert wurde. Da die Längenverstellbarkeit hierdurch aufgehoben wird, sind die Streben 56, 58, 60 ferner dazu in der Lage, Längskräfte aufzunehmen. Die Übertragung eines auf die längenverstellbare Strebe 56, 58, 60 einwirkenden Torsionsmomentes, das durch das Verstellen des Halteteiles 6 erzeugt wird, auf die Stützstruktur 4 ist möglich. Dies wird in der vorliegenden Ausführungsform dadurch erreicht, dass der zweite Strebenabschnitt 80, 82, 84, der innerhalb der Führung des ersten Strebenabschnittes 74, 76, 78 geführt ist, einen Querschnitt aufweist, der dem Querschnitt der Führung im Wesentlichen entspricht und eine von einem Kreis abweichende Form hat, d.h. das Torsionsmoment des zweiten Strebenabschnittes 80, 82, 84 wird formschlüssig auf den ersten Strebenabschnitt 74, 76, 78 übertragen.The length-adjustable strut 56, 58, 60 is telescopically adjustable in length and has a first strut portion 74, 76, 78, which faces the support structure 4, and a second strut portion 80, 82, 84, which faces the holding part 6. The second strut portion 80, 82, 84 can be displaced along the longitudinal axis of the strut 56, 58, 60 with respect to the first strut portion 74, 76, 78. For this purpose, the first strut section 74, 76, 78 has a guide along the longitudinal axis of the length-adjustable strut 56, 58, 60, in which the second strut section 80, 82, 84 is guided. The associated strut sections 74, 80; 76, 82; 78, 84 can be locked in their relative position to each other after the holding member 6 has been positioned. As the length adjustability is thereby removed, the struts 56, 58, 60 are further capable of absorbing longitudinal forces. The transmission of an acting on the length-adjustable strut 56, 58, 60 torsional moment, which is generated by the adjustment of the holding part 6, on the support structure 4 is possible. This is achieved in the present embodiment in that the second strut portion 80, 82, 84, which is guided within the guide of the first strut portion 74, 76, 78, has a cross section that corresponds to the cross section of the guide substantially and one of a Circle has different shape, ie the torsional moment of the second strut section 80, 82, 84 is positively transferred to the first strut section 74, 76, 78.
Um die Übertragung des Torsionsmomentes von dem Halteteil 6 auf die längenverstellbare Strebe 56, 58, 60 und von der längenverstellbaren Strebe 56, 58, 60 auf die Stützstruktur 4 zu ermöglichen, müssen die längenverstellbaren Streben 56, 58, 60 ferner entsprechend an den vorgenannten Teilen befestigt sein. So ist die längenverstellbare Strebe 56, 58, 60 an dem halteteilseitigen Befestigungspunkt 68, 70, 72 ü- ber ein halteteilseitiges Gelenk 86, 88, 90 mit dem Halteteil 6 verbunden. Das andere Ende der längenverstellbaren Strebe 56, 58, 60 ist an dem stützstrukturseitigen Befestigungspunkt 62, 64, 66 über ein stützstrukturseitiges Gelenk 92, 94, 96 mit der Stützstruktur 4 verbunden. Auf eine detaillierte Darstellung der Gelenke wurde aus Gründen der Übersichtlichkeit verzichtet. Das halteteilseitige und das stützstruktur- seitige Gelenk 86, 88, 90; 92, 94, 96 ist dabei derart ausgebildet, dass ein Verschwenken der längenverstellbaren Strebe 56, 58, 60 um zwei Achsen möglich ist, während ein Verschwenken der längenverstellbaren Strebe 56, 58, 60 um deren Längsachse unterbunden ist. Dies ist stellvertretend für alle Gelenke 86, 88, 90, 92, 94, 96 der längenverstellbaren Streben 56, 58, 60 beispielhaft an Hand eines Koordinatensystems für das stützstrukturseitige Gelenk 94 in Fig. 1 dargestellt, wobei für das Koordinatensystem des Gelenkes die Festlegungen für das Koordinatensystem des Halteteiles 6 entsprechend gelten.In order to enable the transmission of the torsional moment from the holding part 6 to the length-adjustable strut 56, 58, 60 and the length-adjustable strut 56, 58, 60 on the support structure 4, the length-adjustable struts 56, 58, 60 also according to the aforementioned parts be attached. Thus, the length-adjustable strut 56, 58, 60 connected to the holding part-side attachment point 68, 70, 72 Ü- a halteteilseitiges joint 86, 88, 90 with the holding part 6. The other end of the adjustable-length strut 56, 58, 60 is connected to the support structure-side attachment point 62, 64, 66 via a support structure-side hinge 92, 94, 96 with the support structure 4. For a detailed view of the joints was omitted for the sake of clarity. The holding-part-side and the support-structure-side joint 86, 88, 90; 92, 94, 96 is designed such that a pivoting of the length-adjustable strut 56, 58, 60 about two axes is possible, while a pivoting of the length-adjustable strut 56, 58, 60 is prevented about its longitudinal axis. This is representative of all joints 86, 88, 90, 92, 94, 96 of the length-adjustable struts 56, 58, 60 shown by way of example with reference to a coordinate system for the support structure-side hinge 94 in Fig. 1, wherein for the coordinate system of the joint, the specifications for the coordinate system of the holding member 6 apply accordingly.
Ein Verschwenken der längenverstellbaren Strebe 58 um die Achsen X2 und Y2 ist möglich, ein Verschwenken um die Achse Z2 relativ zu dem stützstrukturseitigen Gelenk 94 ist jedoch unterbunden. Zwar kann die längenverstellbare Strebe 58 durch ein kombiniertes Verschwenken um die Achsen X2 und Y2 pendelnd um die Achse Z2 kreisen, jedoch ist ein Drehen der längenverstellbaren Strebe 58 um deren Längsachse gegenüber dem Gelenk 94 nicht möglich. Dies kann beispielsweise durch ein entsprechend eingeschränktes Kugel- oder Kardangelenk realisiert werden. Somit ist eine Übertragung des Torsionsmomentes von dem Halteteil 6 zu der Stützstruktur 4 über das halteteilseitige Gelenk 88, den zweiten Strebenabschnitt 82, den ersten Strebenabschnitt 76 und das stützstrukturseitige Gelenk 94 möglich.A pivoting of the length-adjustable strut 58 about the axes X 2 and Y 2 is possible, however, a pivoting about the axis Z 2 relative to the support structure side hinge 94 is prevented. Although the adjustable-length strut 58 by a combined pivoting about the axes X 2 and Y 2 oscillate about the axis Z 2 revolve, however, a rotation of the length-adjustable strut 58 about its longitudinal axis relative to the hinge 94 is not possible. This can be realized for example by a correspondingly limited ball or universal joint. Thus, a transmission of the torsional moment of the holding part 6 to the support structure 4 via the holding part side hinge 88, the second strut section 82, the first strut section 76 and the support structure side hinge 94 is possible.
Auf Grund der vorstehend beschriebenen Verbindung zwischen der längenverstellbaren Strebe 56, 58, 60 mit dem Halteteil 6 und der Stützstruktur 4 und auf Grund des Aufbaus der längenverstellbaren Strebe 56, 58, 60 ist ein Verschwenken des Halteteiles 6 um die Achse Z des Halteteiles 6 unterbunden.Due to the above-described connection between the length-adjustable strut 56, 58, 60 with the holding part 6 and the support structure 4 and due to the structure of the length-adjustable strut 56, 58, 60 a pivoting of the holding member 6 about the axis Z of the holding member 6 is suppressed ,
Die Fig. 4 bis 6 zeigen eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Positioniereinrichtung 2', die im Wesentlichen der Positioniereinrichtung 2 aus den Fig. 1 bis 3 entspricht, so dass für gleiche Teile die gleichen Bezugszeichen verwendet werden und die obige Beschreibung entsprechend gilt. Nachstehend soll lediglich auf die Unterschiede zu der ersten Ausführungsform eingegangen werden.4 to 6 show a second embodiment of the positioning device 2 ' according to the invention, which substantially corresponds to the positioning device 2 of FIGS. 1 to 3, so that the same reference numerals are used for the same parts and the above description applies accordingly. Below, only the differences from the first embodiment will be discussed.
Die stützstrukturseitigen Gelenke 50, 52, 54; 92, 94, 96 und die halteteilseitigen Gelenke 44, 46, 48; 86, 88, 90 der längenverstellbaren Streben 56, 58, 60 und der Stellglieder 14, 16, 18 sind jeweils als Kardangelenk ausgebildet, wobei die Kardangelenke der längenverstellbaren Streben 56, 58, 60 keine Rotation der längenverstellbaren Strebe 56, 58, 60 um deren Längsachse zulassen. Die Kardangelenke des Stellgliedes 14, 16, 18 sind hingegen klassische Kardangelenke, die eine Rotation des Stellgliedes 14, 16, 18 um alle drei Achsen X1, Y-i und Z1 und somit auch eine Rotation um deren Längsachse zulassen.The support structure-side joints 50, 52, 54; 92, 94, 96 and the holding part-side joints 44, 46, 48; 86, 88, 90 of the length-adjustable struts 56, 58, 60 and the actuators 14, 16, 18 are each formed as a universal joint, wherein the universal joints of the length-adjustable struts 56, 58, 60 no rotation of the length-adjustable strut 56, 58, 60 to the Allow longitudinal axis. The cardan joints of the actuator 14, 16, 18, however, are classical universal joints that allow rotation of the actuator 14, 16, 18 to all three axes X 1 , Yi and Z 1 and thus also a rotation about the longitudinal axis.
Die zweiten Strebenabschnitte 80, 82, 84 weisen einen Querschnitt in der Art eines Zahnradquerschnittes auf, so dass eine Übertragung des Torsionsmomentes zwischen dem zweiten Strebenabschnitt 80, 82, 84 und dem ersten Strebenabschnitt 74, 76, 78 sicher gewährleistet ist. Die Stellglieder 14, 16, 18 werden elektrisch betrieben und weisen zu diesem Zweck jeweils einen Stellmotor 98 auf, der seitlich an den Stellgliedern 14, 16, 18 angeordnet ist.The second strut sections 80, 82, 84 have a cross-section in the manner of a gear cross-section, so that a transmission of the torsional moment between the second strut section 80, 82, 84 and the first strut section 74, 76, 78 is ensured. The actuators 14, 16, 18 are electrically operated and have for this purpose in each case a servomotor 98, which is arranged laterally on the actuators 14, 16, 18.
Die benachbarten Stellglieder und längenverstellbaren Streben 14, 56; 16, 58 und 18, 60 sind femer über Kreuz angeordnet, wodurch ein besonders kompakter und steifer Aufbau der Positioniereinrichtung 2' erzielt wird.The adjacent actuators and length adjustable struts 14, 56; 16, 58 and 18, 60 are further arranged crosswise, whereby a particularly compact and rigid construction of the positioning device 2 'is achieved.
Nachstehend wird die Funktionsweise der beiden Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Ausführungsform aus den Fig. 1 bis 3 beispielhaft beschrieben. Das Halteteil 6 kann zunächst in Richtung seiner Achsen X, Y und Z bewegt werden, indem die Stellglieder 14, 16, 18 entsprechend verlängert oder verkürzt werden. Somit ist es möglich, das Halteteil 6 in der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Orientierung zu jeder Position innerhalb eines Raumes zu bewegen, der durch die minimale und maximale Länge der Stellglieder 14, 16, 18 vorgegeben ist. So zeigt beispielsweise Fig. 3 das in Richtung der Y-Achse verschobene Halteteil 6. Die längenverstellbaren Streben 56, 58, 60 folgen dieser Bewegung und verlängern bzw. verkürzen sich entsprechend. Des Weiteren ist es möglich, das Halteteil 6 um dessen Achsen X und Y zu verschwenken, indem die Stellglieder 14, 16, 18 entsprechend verlängert oder verkürzt werden. Ein Verschwenken des Halteteiles 6 um die vertikale Achse Z ist hingegen nicht möglich, wie dies nachstehend erläutert wird.Hereinafter, the operation of the two embodiments will be described by way of example with reference to the embodiment of Figs. The holding part 6 can first be moved in the direction of its axes X, Y and Z by the actuators 14, 16, 18 are extended or shortened accordingly. Thus, it is possible to move the holding member 6 in the orientation shown in Figs. 1 and 2 to any position within a space dictated by the minimum and maximum lengths of the actuators 14, 16, 18. Thus, for example, Fig. 3 shows the displaced in the direction of the Y-axis holding part 6. The length-adjustable struts 56, 58, 60 follow this movement and extend or shorten accordingly. Furthermore, it is possible to pivot the holding part 6 about its axes X and Y by the actuators 14, 16, 18 are extended or shortened accordingly. A pivoting of the holding member 6 about the vertical axis Z, however, is not possible, as will be explained below.
Sollte das Halteteil 6 auf Grund der Stellbewegung der Stellglieder 14, 16, 18 einem Drehmoment um die Z-Achse ausgesetzt sein, so wird dieses Drehmoment über das halteteilseitige Gelenk 86, 88, 90, den zweiten Strebenabschnitt 80, 82, 84, den ersten Strebenabschnitt 74, 76, 78 und das stützstrukturseitige Gelenk 92, 94, 96 auf die ortsfeste bzw. unbewegliche Stützstruktur 4 übertragen. Das auftretende Drehmoment führt demzufolge nicht zu einer Rotation des Halteteiles 6 um die Z-Achse, so dass ein Verschwenken um die Z-Achse nicht möglich ist. BezugszeichenlisteIf the holding part 6 due to the adjusting movement of the actuators 14, 16, 18 be subjected to a torque about the Z axis, so this torque on the holding part side joint 86, 88, 90, the second strut section 80, 82, 84, the first Strut portion 74, 76, 78 and the support structure side hinge 92, 94, 96 transferred to the stationary or immovable support structure 4. Consequently, the occurring torque does not lead to a rotation of the holding part 6 about the Z-axis, so that a pivoting about the Z-axis is not possible. LIST OF REFERENCE NUMBERS
' Positioniereinrichtung Stützstruktur Halteteil zusätzliches Halteteil Befestigungsteil Haltestift , 16, 18 Stellglied , 22, 24 stützstrukturseitiger Befestigungspunkt , 28, 30 halteteilseitiger Befestigungspunkt , 34, 36 erster Stellgliedabschnitt , 40, 42 zweiter Stellgliedabschnitt t 46, 48 halteteilseitiges Gelenk , 52, 54 stützstrukturseitiges Gelenk , 58, 60 längenverstellbare Strebe , 64, 66 stützstrukturseitiger Befestigungspunkt , 70, 72 halteteilseitiger Befestigungspunkt , 76, 78 erster Strebenabschnitt , 82, 84 zweiter Strebenabschnitt , 88, 90 halteteilseitiges Gelenk , 94, 96 stützstrukturseitiges Gelenk Stellmotor ' Positioning device support structure holding part additional holding part fixing part retaining pin, 16, 18 actuator, 22, 24 support structure side attachment point, 28, 30 holding part side attachment point, 34, 36 first actuator section, 40, 42 second actuator section t 46, 48 Halteteilseitiges joint, 52, 54 support structure joint, 58, 60 length-adjustable strut, 64, 66 support structure-side attachment point, 70, 72 holding part side attachment point, 76, 78 first strut section, 82, 84 second strut section, 88, 90 holding part side joint, 94, 96 support structure side joint servomotor

Claims

Patentansprüche claims
1. Positioniereinrichtung mit einer Stützstruktur (4), einem verstellbaren Halteteil (6) zum Halten eines Objektes und mindestens einem Stellglied (14, 16, 18) zum Verstellen des Halteteiles (6) sowie mindestens einer längenverstellbaren Strebe (56, 58, 60), die jeweils einerseits an der Stützstruktur (4) und andererseits an dem Halteteil (4) angeordnet sind, wobei die mindestens eine längenverstellbare Strebe (56, 58, 60) derart mit der Stützstruktur (4) und dem Halteteil (6) verbunden ist, dass ein Verschwenken des Halteteiles (4) um mindestens eine Achse (Z) des Halteteiles (4) unterbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine längenverstellbare Strebe (56, 58, 60) teleskopartig längenverstellbar ist, und dass die mindestens eine Strebe (56, 58, 60) längs gesperrt ist.1. Positioning device with a support structure (4), an adjustable holding part (6) for holding an object and at least one actuator (14, 16, 18) for adjusting the holding part (6) and at least one length-adjustable strut (56, 58, 60) which are arranged on the one hand on the support structure (4) and on the other hand on the holding part (4), wherein the at least one length-adjustable strut (56, 58, 60) in such a way with the support structure (4) and the holding part (6) is connected, in that pivoting of the holding part (4) about at least one axis (Z) of the holding part (4) is prevented, characterized in that the at least one length-adjustable strut (56, 58, 60) is telescopically adjustable in length, and in that the at least one strut ( 56, 58, 60) is locked longitudinally.
2. Positioniereinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die längenverstellbare Strebe (56, 58, 60) mindestens zwei Strebenabschnitte (74, 80; 76, 82; 78, 84) umfasst, die entlang der Längsachse der längenverstellbaren Strebe (56, 58, 60) zueinander verschiebbar sind.2. Positioning device according to claim 1, characterized in that the length-adjustable strut (56, 58, 60) at least two strut sections (74, 80, 76, 82, 78, 84), along the longitudinal axis of the length-adjustable strut (56, 58 , 60) are mutually displaceable.
3. Positioniereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der eine Strebenabschnitt (74, 76, 78) eine Führung entlang der Längsachse der längenverstellbaren Strebe (56, 58, 60) aufweist, in der der andere Strebenabschnitt (80, 82, 84) geführt ist.3. Positioning device according to claim 2, characterized in that the one strut section (74, 76, 78) has a guide along the longitudinal axis of the length-adjustable strut (56, 58, 60), in which the other strut section (80, 82, 84) is guided.
4. Positioniereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein auf die längenverstellbare Strebe (56, 58, 60) einwirkendes Torsionsmoment, das durch das Verstellen des Halteteiles (6) erzeugt wird, auf die Stützstruktur (6) übertragbar ist.4. Positioning device according to one of the preceding claims, characterized in that on the length-adjustable strut (56, 58, 60) acting torsional moment, which is generated by the adjustment of the holding part (6) on the support structure (6) is transferable.
5. Positioniereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die längenverstellbare Strebe (56, 58, 60) über ein halteteilsei- tiges Gelenk (86, 88, 90) mit dem Halteteil (6) und ein stützstrukturseitiges Gelenk (92, 94, 96) mit der Stützstruktur (4) verbunden ist, wobei das halteteilseitige Gelenk (86, 88, 90) und das stützstrukturseitige Gelenk (92, 94, 96) jeweils derart ausgebildet sind, dass ein Verschwenken der längenverstellbaren Strebe (56, 58, 60) um zwei Achsen (X2, Y2) möglich ist, während ein Drehen der längenverstellbaren Stre- be (56, 58, 60) um deren Längsachse unterbunden ist.5. Positioning device according to one of the preceding claims, characterized in that the length-adjustable strut (56, 58, 60) via a halteteilsei- tiges joint (86, 88, 90) with the holding part (6) and a support structure-side joint (92, 94 , 96) is connected to the support structure (4), wherein the holding part-side joint (86, 88, 90) and the support structure-side joint (92, 94, 96) are each designed such that a pivoting of the length-adjustable strut (56, 58, 60) about two axes (X2, Y2) is possible, while rotating the length-adjustable struts Be (56, 58, 60) is prevented about the longitudinal axis.
6. Positioniereinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des Strebenabschnittes (80, 82, 84), der in der Führung des anderen Strebenabschnittes (74, 76, 78) geführt ist, dem Querschnitt der Führung im Wesentlichen entspricht und eine von einem Kreis abweichende Form aufweist.6. Positioning device according to one of claims 2 to 5, characterized in that the cross section of the strut portion (80, 82, 84), which is guided in the guide of the other strut portion (74, 76, 78), the cross-section of the guide substantially corresponds and has a different shape from a circle.
7. Positioniereinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des Strebenabschnittes (80, 82, 84) in der Art eines Zahnradquerschnittes ausgebildet ist.7. Positioning device according to claim 6, characterized in that the cross section of the strut portion (80, 82, 84) is formed in the manner of a gear cross section.
8. Positioniereinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Strebenabschnitte (74, 80; 76, 82; 78, 84) in ihrer relativen Position zueinander arretierbar sind.8. Positioning device according to one of the preceding claims 2 to 7, characterized in that the strut sections (74, 80; 76, 82; 78, 84) are lockable in their relative position to each other.
9. Positioniereinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied (14, 16, 18) teleskopartig längenverstellbar ist.9. Positioning device according to one of the preceding claims, characterized in that the actuator (14, 16, 18) is telescopically adjustable in length.
10. Positioniereinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied (14, 16, 18) zum Verstellen des Halteteiles (6) mindestens zwei Stellgliedabschnitte (32, 38; 34, 40; 36, 42) aufweist, die entlang der Längsachse des Stellgliedes (14, 16, 18) zueinander verschiebbar sind.10. Positioning device according to claim 9, characterized in that the actuator (14, 16, 18) for adjusting the holding part (6) has at least two actuator sections (32, 38, 34, 40, 36, 42) along the longitudinal axis of Actuator (14, 16, 18) are mutually displaceable.
11. Positioniereinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der eine Stellgliedabschnitt (32, 34, 36) eine Führung entlang der Längsachse des Stellgliedes (14, 16, 18)aufweist, in der der andere Stellgliedabschnitt (38, 40, 42) geführt ist.11. Positioning device according to claim 10, characterized in that the one actuator section (32, 34, 36) has a guide along the longitudinal axis of the actuator (14, 16, 18) in which the other actuator section (38, 40, 42) out is.
12. Positioniereinrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragung eines auf das Stellglied (14, 16, 18) einwirkenden Torsionsmomentes, das durch das Verstellen des Halteteiles erzeugt wird, auf die Stützstruktur (4) unterbunden ist.12. Positioning device according to one of claims 9 to 11, characterized in that the transmission of a force acting on the actuator (14, 16, 18) Torsionsmomentes, which is generated by the adjustment of the holding member, on the support structure (4) is prevented.
13. Positioniereinrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied (14, 16, 18) über ein halteteilseitiges Gelenk (44, 46, 48) mit dem Halteteil (6) und ein stützstrukturseitiges Gelenk (50, 52, 54) mit der Stützstruktur (4) verbunden ist, wobei das halteteilseitige Gelenk (44, 46, 48) und das stützstrukturseitige Gelenk (50, 52, 54) jeweils derart ausgebildet sind, dass ein Ver- schwenken des Stellgliedes (14, 16, 18) um mindestens zwei, vorzugsweise drei, Achsen (X1 , Y1 , Z1) möglich ist.13. Positioning device according to one of claims 9 to 12, characterized in that the actuator (14, 16, 18) via a holding part-side joint (44, 46, 48) with the holding part (6) and a support structure-side joint (50, 52, 54) is connected to the support structure (4), wherein the holding part-side joint (44, 46, 48) and the support structure-side joint (50, 52, 54) are each formed such that an pivoting of the actuator (14, 16, 18) by at least two, preferably three, axes (X1, Y1, Z1) is possible.
14. Positioniereinrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der eine Stellgliedabschnitt (38, 40, 42) innerhalb der Führung um die Längsachse des Stellgliedes (14, 16, 18) drehbar ist.14. Positioning device according to one of claims 10 to 13, characterized in that the one actuator portion (38, 40, 42) within the guide about the longitudinal axis of the actuator (14, 16, 18) is rotatable.
15. Positioniereinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellglieder (14, 16, 18) hydraulisch, pneumatisch oder e- lektrisch betreibbar sind.15. Positioning device according to one of the preceding claims, characterized in that the actuators (14, 16, 18) are hydraulically, pneumatically or e- lektrisch operable.
16. Positioniereinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass drei Stellglieder (14, 16, 18) und drei längenverstellbare Streben (56, 58, 60) vorgesehen sind.16. Positioning device according to one of the preceding claims, characterized in that three actuators (14, 16, 18) and three length-adjustable struts (56, 58, 60) are provided.
17. Positioniereinrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die drei Stellglieder (14, 16, 18) an drei stützstrukturseitigen Befestigungspunkten (20, 22, 24) einerseits und an drei halteteilseitigen Befestigungspunkten (26, 28, 30) andererseits angeordnet sind, die jeweils die Eckpunkte eines gedachten gleichseitigen Dreieckes bilden.17. Positioning device according to claim 16, characterized in that the three actuators (14, 16, 18) on three support structure-side attachment points (20, 22, 24) on the one hand and on three holding part side attachment points (26, 28, 30) on the other hand are arranged, the each form the vertices of an imaginary equilateral triangle.
18. Positioniereinrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die drei längenverstellbaren Streben (56, 58, 60) an drei stützstrukturseitigen Befestigungspunkten (62, 64, 66) einerseits und an drei halteteilseitigen Befestigungspunkten (86, 88, 90) andererseits angeordnet sind, die jeweils die Eckpunkte eines gedachten gleichseitigen Dreieckes bilden.18. Positioning device according to claim 16 or 17, characterized in that the three length-adjustable struts (56, 58, 60) on three support structure-side attachment points (62, 64, 66) on the one hand and on three holding part-side attachment points (86, 88, 90) on the other hand arranged are each, which form the vertices of an imaginary equilateral triangle.
19. Positioniereinrichtung nach einem der Ansprüche 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass das gedachte gleichseitige Dreieck an dem Halteteil (6) kleiner als das gedachte gleichseitige Dreieck an der Stützstruktur (4) ist.19. Positioning device according to one of claims 17 or 18, characterized in that the imaginary equilateral triangle on the holding part (6) is smaller than the imaginary equilateral triangle on the support structure (4).
20. Positioniereinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Halteteil (6) ein zusätzliches Halteteil (8) austauschbar befestigt ist.20. Positioning device according to one of the preceding claims, characterized in that on the holding part (6) an additional holding part (8) is exchangeably mounted.
21. Positioniereinrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das zusätzliche Halteteil (8) in unterschiedlichen Orientierungen an dem Halteteil (6) anbringbar ist. 21. Positioning device according to claim 20, characterized in that the additional holding part (8) in different orientations on the holding part (6) is attachable.
22. Vorrichtung zum Halten eines Karosserieteiles eines Fahrzeuges mit mindestens einer Positioniereinrichtung (2, 2') nach einem der vorangehenden Ansprüchen. 22. A device for holding a body part of a vehicle with at least one positioning device (2, 2 ' ) according to one of the preceding claims.
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