DE10008745A1 - Vorrichtung zum dreidimensionalen Antrieb einer Grundplatte - Google Patents
Vorrichtung zum dreidimensionalen Antrieb einer GrundplatteInfo
- Publication number
- DE10008745A1 DE10008745A1 DE2000108745 DE10008745A DE10008745A1 DE 10008745 A1 DE10008745 A1 DE 10008745A1 DE 2000108745 DE2000108745 DE 2000108745 DE 10008745 A DE10008745 A DE 10008745A DE 10008745 A1 DE10008745 A1 DE 10008745A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- struts
- base plate
- adjusting member
- axis
- threaded spindle
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Ceased
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q1/00—Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
- B23Q1/25—Movable or adjustable work or tool supports
- B23Q1/44—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms
- B23Q1/50—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with rotating pairs only, the rotating pairs being the first two elements of the mechanism
- B23Q1/54—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with rotating pairs only, the rotating pairs being the first two elements of the mechanism two rotating pairs only
- B23Q1/545—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with rotating pairs only, the rotating pairs being the first two elements of the mechanism two rotating pairs only comprising spherical surfaces
- B23Q1/5462—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with rotating pairs only, the rotating pairs being the first two elements of the mechanism two rotating pairs only comprising spherical surfaces with one supplementary sliding pair
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J17/00—Joints
- B25J17/02—Wrist joints
- B25J17/0258—Two-dimensional joints
- B25J17/0266—Two-dimensional joints comprising more than two actuating or connecting rods
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
- B25J9/003—Programme-controlled manipulators having parallel kinematics
- B25J9/0033—Programme-controlled manipulators having parallel kinematics with kinematics chains having a prismatic joint at the base
- B25J9/0042—Programme-controlled manipulators having parallel kinematics with kinematics chains having a prismatic joint at the base with kinematics chains of the type prismatic-universal-universal
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Robotics (AREA)
- Machine Tool Units (AREA)
Abstract
Bei einer Vorrichtung (11) zum dreidimensionalen Antrieb einer ein Werkzeug (8), einen Messfühler oder ein ähnliches Gerät tragenden Grundplatte (12), an der sechs auf diese einwirkende Streben (13) angelenkt sind, soll daher sowohl eine hohe gleichbleibende Stabilität der einzelnen für die Bewegung der Grundplatte (12) verantwortlichen Streben (13) gewährleistet sein, als auch die Anordnung der zur Bewegung erforderlichen sechs Streben (13) derart ausgebildet sein, dass einerseits die herrschenden Kraftverhältnisse gleichmäßig abgestützt sind und andererseits der dreidimensionale Bewegungsspielraum der Grundplatte (12) vergrößert ist. DOLLAR A Ferner sollen die zu bewegenden Massen möglichst gering gehalten sein und die für die Bewegung der Grundplatte erforderliche Breite der Werkzeugmaschine, und zwar definitionsgemäß in x-Richtung, soll klein ausgelegt werden können. DOLLAR A Dies wird dadurch bewerkstelligt, dass die freien Enden (14) der Streben (13) jeweils gelenkig mit einem Verstellglied (15) verbunden sind, die getrennt voneinander gesteuert auf einer Linearachse oder auf einer Kurvenbahn verstellbar sind, und dass die einzelnen Streben (13) eine vorgegebene konstante Länge aufweisen; (Fig.2).
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum dreidimensionalen Antrieb einer
ein Werkzeug, einen Messfühler oder ein ähnliches Gerät tragenden Grundplatte, an
der sechs auf diese einwirkende Streben angelenkt sind.
Aus der DE 297 09 379 U1 ist eine Werkzeugmaschine bekannt, deren Werkzeug
auf einer Grundplatte und parallel zu dieser montiert ist. Die Grundplatte wird hierbei
mittels einer Vorrichtung angetrieben und bewegt, die aus sechs teleskopartig
ineinander schiebbaren und somit längenveränderbaren Streben besteht. Die freien
Enden der jeweiligen Streben sind fest an einem Rahmen, beispielsweise dem
Werkzeugmaschinengestell, angebracht. Die dreidimensionale Bewegung der
Grundplatte und somit des aufgespannten Werkzeuges wird dadurch bewerkstelligt,
dass die Streben unabhängig voneinander in ihrer Länge gesteuert verändert
werden. Aufgrund der Längenveränderbarkeit der Streben kann die Grundplatte
sowohl in translatorische als auch in rotatorische Bewegungen in einem üblichen
kartesischen x-y-z-Koordinatensystem bewegt werden.
Diese sechsfache Bewegungsfreiheit der Grundplatte ermöglicht die Bearbeitung
eines auf einem ortsfest oder beweglichen Arbeitstisch der Werkzeugmaschine
angebrachten Werkstückes. Es sind demnach sämtliche fünf freien Oberflächen des
Werkstückes für das Werkzeug erreichbar.
Als nachteilig hat es sich jedoch herausgestellt, dass die Stabilität der teleskopartig
aufgebauten Streben, insbesondere bei hoher Druckbeanspruchung, gegen
Knickung und Torsion niedrig ist, da zum einen, insbesondere bei ausgefahrenen
Streben, deren Länge groß bemessen ist, so dass aufgrund der herrschenden
mechanischen Krafteinwirkung die jeweilige Strebe geringere Stabilitätswerte
aufweist als eine kurz bemessene, beispielsweise eingefahrene Strebe, und zum
anderen, da die Querschnittsform der Streben an die teleskopartige
Ineinanderverschiebung anzupassen ist, so dass mit zunehmender Anzahl der
Teleskopstreben deren Steifigkeit abnimmt, denn die Wandung bzw. der gesamte
Durchmesser der Streben ist zu verringern.
Ferner entsteht aufgrund der Längenverschiebungen der einzelnen Teleskopstreben
erhebliche Reibung innerhalb der Streben, die zwangsläufig dazu führt, dass ein
Temperaturanstieg während des Betriebes der Vorrichtung entsteht. Es ist bekannt,
dass ein Temperaturanstieg zu einer Längenausdehnung von Bauteilen führt, die bei
Hochpräzisionsmaschinen unerwünscht sind, da diese den Fertigungsprozess
negativ beeinflussen. Die Längenänderungen in den Streben führen demzufolge zu
einer geometrischen Änderung der gesamten Vorrichtung, so dass Fertigungs- bzw.
Bewegungsschritte der Vorrichtung ungenau steuer- und berechenbar sind.
Des weiteren liegt die Bewegungsfreiheit der Grundplatte innerhalb von
vorgegebenen Grenzwerten, da einerseits in translatorische x-, y- oder z-Richtung
die Ausfahrbarkeit der Strebe nicht beliebig verlängerbar ist und andererseits für die
Rotation der Grundplatte, insbesondere um die x-Achse, die von der Grundplatte
abstehenden Streben sich in ihrer jeweiligen Bewegungsfreiheit gegenseitig
behindern. Aus diesem Grund ist die Grundplatte lediglich in einem Winkelbereich
von ca. +/-30° um die x-Achse kippbar, so dass die Bearbeitung eines Werkstückes
eingeschränkt ist. Um nunmehr zu gewährleisten, dass das Werkstück vollständig an
seinen fünf freien Oberflächen erreichbar ist und somit bearbeitet werden kann, sind
gesonderte Maßnahmen an die Lagerung des Arbeitstisches der Werkzeugmaschine
zu stellen, beispielsweise ist dieser dreh- und kippbar auszubilden. Dies stellt jedoch
sowohl an den konstruktiven Aufbau der Werkzeugmaschine als auch an die
technische Anforderung des Steuerprogramms und dessen Ablauf erhöhte
Anforderungen, die dazu führen, dass die Werkzeugmaschine in ihrer Herstellung
und im Betrieb sehr teuer ist.
Darüber hinaus sind dadurch hohe Bearbeitungstoleranzen gegeben, da die
ausgefahrenen erhebliche Streben Stabilitätsschwankungen unterliegen, so dass
eine maßgenaue Bearbeitung des eingespannten Werkstückes lediglich in einen
vorbestimmten engbegrenzten Raumbereich möglich ist.
Mittels der Vorrichtung nach dem Stand der Technik ist nämlich die Verschwenkung
der Grundplatte lediglich aufgrund von einzuhaltenden Abmessungen und
Beabstandungen der freien Enden der Streben gewährleistet. Dies bedeutet jedoch,
dass die Abmessung der Werkzeugmaschine, in die die Antriebs-Vorrichtung
eingesetzt wird, möglichst groß bemessen sein muss, da anderenfalls die
angegebenen Verstellwinkel nicht zu erzielen sind.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs genannten
Gattung, insbesondere für eine Werkzeugmaschine, derart weiterzubilden, dass
sowohl eine hohe gleichbleibende Stabilität der einzelnen für die Bewegung der
Grundplatte verantwortlichen Streben gewährleistet ist, als auch die Anordnung der
zur Bewegung erforderlichen sechs Streben derart auszubilden, dass einerseits die
herrschenden Kraftverhältnisse gleichmäßig abgestützt werden und andererseits der
dreidimensionale Bewegungsspielraum der Grundplatte vergrößert ist.
Ferner sollen die zu bewegenden Massen möglichst gering gehalten sein und die für
die Bewegung der Grundplatte erforderliche Breite der Werkzeugmaschine, und zwar
definitionsgemäß in x-Richtung, soll klein ausgelegt werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Vorrichtung der eingangs genannten
Art dadurch gelöst, dass die freien Enden der Streben jeweils gelenkig mit einem
Verstellglied verbunden sind, die getrennt voneinander gesteuert auf einer
Linearachse oder auf einer Kurvenbahn verstellbar sind, und dass die einzelnen
Streben eine vorgegebene konstante Länge aufweisen.
Der Antrieb der freien Enden der Streben kann alternativ dadurch bewerkstelligt
werden, dass das jeweilige Verstellglied mittels einer Kugelrollspindel, mittels eines
Linearmotors oder über eine Zahnstange angetrieben wird.
Dadurch, dass die freien Enden der Streben beweglich angeordnet sind, ist
gewährleistet, dass die einzelnen Streben gleich oder unterschiedlich lang bemessen
werden können. Mittels unterschiedlich lang ausgebildeter Streben ist die Bewegung
der Grundplatte nämlich nach Art eines Getriebes steuerbar.
Aufgrund der Anordnung und Lagerung der sechs Streben ist die Grundplatte um die
x-Achse des Koordinatensystems in einem Winkelbereich von ca. +/-45° und/oder
um die y-Achse des Koordinatensystems in einem Winkelbereich von ca. +/-30°
neigbar.
Die sechs Bewegungsfreiheitsgrade der Grundplatte werden dadurch erreicht, dass
die einzelnen Anlenkungen der Streben an dem Verstellglied und der Grundplatte
jeweils mittels eines Kardangelenkes oder dgl. erfolgen und dass zwischen den
beiden Anlenkungen der Streben jeweils ein Drehgelenk vorgesehen ist, das einen
um die Längsachse der Strebe wirkenden Freiheitsgrad aufweist.
Eine erhöhte Stabilität der gesamten Anordnung der Vorrichtung ist gegeben, wenn
die sechs Streben paarweise zusammengefasst sind und diese zusammen mit der
Grundplatte im wesentlich dreieckförmig verlaufen, wobei die Streben und die
Grundplatte vorzugsweise ein gleichseitiges Dreieck bilden. Die in den
Verstellgliedern gelagerten freien Enden der Streben sind beliebig positionierbar, so
dass auch ein tordiertes Dreieck entstehen kann.
Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den
Unteransprüchen.
Dadurch, dass die Länge der einzelnen Streben konstant gehalten ist, kann jede
Strebe vorbestimmbare Druck- bzw. Zugkräfte aufnehmen, die gegenüber
längenveränderlichen Streben größer sind. Die Verfahrbarkeit der freien Enden der
Streben gewährleistet darüber hinaus eine hohe Flexibilität in den
Ausführungsvariationen einzelner Bewegungsabläufe, ohne dass innerhalb bzw. an
den Streben dynamische Eigenschaften aufgrund deren Längenveränderung
gegeben sind. Schließlich wird vorteilhafterweise die Massenverteilung an den
Streben konstant gehalten, so dass aufgrund konstruktiver Maßnahmen sowie das
Fehlen von für die Längenänderung erforderlichen Antrieben, beispielsweise von
Kugelrollspindeln in jeder längenveränderlichen Strebe, die Masse der einzelnen
konstanten Streben niedriger ist als dies bei längenveränderlichen Streben
vorgegeben ist.
Daraus ergibt sich in der Zusammenschau dieser Aspekte eine exakte
Berechnungsmöglichkeit der Bewegungsabläufe, so dass die Zustellvorgänge
optimiert sind.
Ferner werden die Verstellbewegungen der Grundplatte, und zwar insbesondere die
Neigungen um die x-Achse, im wesentlichen aufgrund der Verstellmöglichkeit der
Streben in z-Richtung bewerkstelligt, so dass der benötigte Raum in x-Richtung
kleiner ausgelegt werden kann, um dadurch sogar eine größere Auslenkung der
Grundplatte zu erzielen, als dies bei Vorrichtungen mit längenveränderlichen Streben
vorgegeben ist.
Des weiteren ermöglichen die unterschiedlich gesteuerten Bewegungen der freien
Enden der Streben ein Bewegen der Grundplatte im dreidimensionalen Raum. Es hat
sich dabei als vorteilhaft herausgestellt, dass die Grundplatte aus der vertikalen
Einstellung um ca. +/-45° geneigt werden kann und in dieser Stellung trotz der
extremen sich einstellenden Ausbildungen der Streben zueinander eine zuverlässige
und gleichmäßige Halterung der Grundplatte besteht, obwohl die Krafteinleitung und
die Aufnahme in den sechs Streben in diesen Stellungen schwierig zu
bewerkstelligen ist. Für eine exakte Bearbeitung eines aufgespannten Werkstückes
ist es nämlich erforderlich, dass die Kraftübertragungen in Richtung der x-y-z-Achsen
in jeder beliebigen Auslenkposition der Grundplatte in etwa gleich groß bemessen
sind, so dass nahezu konstante Spannungszustände in den Streben herrschen,
obwohl diese sich in verschiedenen, teilweise extremen Auslenk-Positionen
befinden.
Aufgrund der vorteilhaften Überlagerung von sechs möglichen
Bewegungsfreiheitsgraden ist die Grundplatte und somit das auf dieser aufgespannte
Werkzeug im Bereich der fünf frei zugänglichen Oberflächen des Werkstückes
bewegbar, so dass diese Oberflächen bearbeitet werden können, ohne dass der
Arbeitstisch zu verdrehen und/oder zu verschwenken ist.
Diese Einsparung einer Schwenkachse zur Bearbeitung des Werkstückes reduziert
den Bewegungsberechnungsaufwand für die Werkzeugmaschine erheblich
gegenüber herkömmlichen Werkzeugmaschinen, so dass die Ansteuerungen bzw.
die Bewegungsabläufe mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung exakt und zeitlich
schnell zu bewerkstelligen sind.
In einer Zeichnung ist ein erfindungsgemäß ausgebildetes Ausführungsbeispiel, das
nachfolgend näher erläutert ist, dargestellt. Im einzelnen zeigt:
Fig. 1 eine in einer Werkzeugmaschine eingesetzter Vorrichtung in einer
Grundstellung, in Vorderansicht,
Fig. 2 eine Seitenansicht der Vorrichtung gemäß Fig. 1,
Fig. 3 einen Schnitt gemäß der Schnittlinie III-III in Fig. 1,
Fig. 4 die Vorrichtung gemäß Fig. 1, deren Grundplatte um die y-Achse
geschwenkt ist,
Fig. 5 die Vorrichtung gemäß Fig. 2, deren Grundplatte um die x-Achse in
einer ersten Auslenkposition geschwenkt ist, und
Fig. 6 die Vorrichtung gemäß Fig. 2, deren Grundplatte um die x-Achse in
einer zweiten Auslenkposition geschwenkt ist.
In Fig. 1 ist eine Werkzeugmaschine 1 dargestellt, in der eine Vorrichtung 11 zum
dreidimensionalen Antrieb einer Grundplatte 12 angeordnet ist. Auf der Oberfläche
der Grundplatte 12 ist ein Werkzeug 8 arretiert, mittels dem ein auf einem
Arbeitstisch 3 aufgespanntes Werkstück 4, wie nachfolgend erläutert, bearbeitet
werden kann. Die Werkzeugmaschine 1 weist zur Aufnahme und Abstützung der
Vorrichtung 11 ein im Querschnitt nahezu rechteckförmiges Rahmengestell 2 auf,
das lediglich zur Abstützung der auftretenden Momente und Kräfte dient und somit
jede beliebige Querschnittsform angepasst an den vorgegebenen Einsatz- bzw.
Verwendungszweck der Werkzeugmaschine 1 aufweisen kann. Zur Bewegung und
Halterung der Grundplatte 12 sind sechs an der Grundplatte 12 angelenkte Streben
13 vorgesehen, deren freie Enden 14 gelenkig mit einem als Verstellglied
ausgebildeten Schlitten 15 verbunden sind. Die Streben 13 sind zueinander gleich
lang ausgebildet und somit in ihrer Länge konstant gehalten. Es ist jedoch auch
vorstellbar, dass die Länge der jeweiligen Strebe 13 unterschiedlich ist, so daß
dadurch die Bewegung der Grundplatte 12 beeinflußbar ist.
Der Antrieb der Grundplatte 12 wird dadurch erzielt, dass die freien Enden 14 der
Streben 13 jeweils auf einer Linearachse in Form einer Kugelrollspindel, die als
Gewindespindel 16 mit einem durchgehenden Gewindegang 18 ausgebildet ist,
unabhängig voneinander verfahren werden. Jede Strebe 13 weist fünf
Bewegungsfreiheitsgrade auf, die dadurch geschaffen werden, dass die Streben 13
sowohl an der Grundplatte 12 als auch an den jeweiligen Schlitten 15 mittels eines
Kardangelenkes 17 verbunden sind. Des weiteren ist in jeder Strebe 13 ein nicht
dargestelltes Rotationsgelenk vorgesehen, das zwischen der Grundplatte 12 und
dem der Grundplatte 12 zugeordneten Kardangelenk 17 oder aber auch zwischen
den beiden jeweiligen Kardangelenken 17 der einen Strebe 13 angeordnet ist. Das
Rotationsgelenk erlaubt die Torsion der Strebe 13.
Dadurch, dass die sechs Streben 13 jeweils fünf Bewegungsfreiheitsgrade
aufweisen, ist die Grundplatte 12 im dreidimensionalen Raum sowohl translatorisch
entlang den x-, y- und z-Achsen 5, 6 und 7 eines üblichen kartesischen
Koordinatensystems als auch rotatorisch um jeweils eine der drei Achsen 5, 6 und 7
beweglich.
In Fig. 2 ist die Vorrichtung 11 gezeigt und das Rahmengestell 2 der
Werkzeugmaschine lediglich andeutungsweise dargestellt. Jeder Gewindespindel 16
ist hierbei ein Antriebsmotor 21 zugeordnet, die gemeinsam mittels eines
computergestützten Steuerprogramms definiert angesteuert und in Betrieb gesetzt
werden. Die Gewindespindeln 16 sind im Bereich des Arbeitstisches 3 der
Werkzeugmaschine 1 sowie im Bereich des Antriebsmotors 21 jeweils in einem
Lager 22 drehbar gehalten, die ortsfest an dem Rahmengestell 2 der
Werkzeugmaschine 1 angebracht sind. Die Distanz zwischen den beiden jeweiligen
Lagern 22 entspricht dabei dem Verfahrbereich der freien Enden 14 der Streben 13.
Für die Auslegung der Werkzeugmaschine, und zwar im Hinblick auf den benötigten
Arbeitsraum und den notwendigen Verfahrbereich ist die Funktion von Größe des
Arbeitsraumes, Schwenkwinkel und Länge der Streben maßgeblich. Diese Größen
können variiert werden und sind demnach kalierbar. Jedoch sind als Bezugsgrößen
die Stabilitäts- und Spannungswerte der Streben entscheidend, da diese einen
vorgegebenen Grenzwert nicht unterschreiten dürfen.
Die Rotierbarkeit der einzelnen Streben 13 wird mittels eines schematisch
dargestellten Drehgelenkes 19 erreicht, das andeutungsweise gezeigt ist. Dieses
Drehgelenk 19 ist in diesem Ausführungsbeispiel zwischen den beiden
Kardangelenke 17 der einen Strebe 13 angeordnet. Eine solche Positionierung des
Drehgelenkes 19 ist jedoch nicht zwingend erforderlich, da lediglich sicherzustellen
ist, dass die Strebe 13 einen Freiheitsgrad um die Längsachse aufweist.
Aus Fig. 3 ist die Wirkverbindung zwischen der Gewindespindel 16 und dem
Schlitten 15 ersichtlich. In die Spindel 16 ist in Richtung der Längsachse in deren
Mantelfläche eine schraubenlinienförmige Nut 27 eingearbeitet, die eine konstante
Steigung aufweist. Der Schlitten 15 umgreift die Gewindespindel 16. Im Inneren des
Schlittens 16 ist ein in Längsrichtung des Schlittens 15 umlaufender Kanal 26
vorgesehen, in dem eine Vielzahl von Kugeln 23 angeordnet sind. Die Kugeln 23
sind ebenfalls in der Nut 27 der Gewindespindel 16 vorhanden, so dass bei Rotation
der Gewindespindel 16 die Kugeln 23 durch die Nut 27 und den Kanal 26 gedrückt
werden und demnach der Schlitten 15 entlang der rotierenden Gewindespindel 16
verfahren wird. Die Rotationsrichtung und -geschwindigkeit der Gewindespindel 16
dienen als Maß für die Bewegungsrichtung und -geschwindigkeit des Schlittens 15,
und demzufolge auch für die jeweilige Strebe 13.
Es ist möglich, auch zweigängige Gewindespindeln zu verwenden, so dass der
Schlitten 16 auf der Gewindespindel vorgespannt gehalten ist. Dadurch ist
gewährleistet, dass schnelle Richtungsänderungen vorgenommen werden können,
ohne dass das Spiel zwischen den Kugeln 23 und der Nut 27 zu Ungenauigkeiten in
den Bewegungsabläufen der Streben 13 führt.
Die Rotationsbewegungen der einzelnen Spindeln 16 sind für die dreidimensionale
Bewegung der Grundplatte 12 aufeinander abzustimmen.
Die Bewegung des Schlittens 15 kann gleichwertig zu dem Antrieb mittels der
Gewindespindel 16 auch mittels eines Linearmotors oder einer Zahnstange, auf der
der Schlitten 15 geführt gehalten ist, bewerkstelligt werden.
Aus der Fig. 4 ist die Verschwenkung der Grundplatte 12 um die y-Achse 6
ersichtlich. Der maximale Auslenkwinkel β beträgt +/-30°. Die Kardangelenke 17 in
den sechs Streben 13 sind nämlich aufgrund der Ausnehmungen in den Schlitten 15
sowie den Anlenkungen an der Grundplatte 12 nicht beliebig verschwenkbar,
sondern werden vielmehr durch die Bauweise und der Anlenkung des Schlittens 15
an der Grundplatte 12 sowie an den Schlitten 15 beschränkt.
In den Fig. 5 und 6 sind die Auslenkungen der Grundplatte 12 um die x-Achse 5
gezeigt, wobei der Auslenkungswinkel α +/-45° beträgt. Insbesondere bei einer
Überlagerung der Auslenkungen um die x-Achse 5 und die y-Achse 6 sowie einer
Verdrehung der Grundplatte 12 um die z-Achse 7 ist der Bewegungsspielraum der
Streben 13 zueinander begrenzt, denn einerseits führen extreme Stellungen der
Streben 13 zu ungünstigen Spannungszuständen innerhalb der Streben 13 und
andererseits behindern sich die Streben 13 bei derartigen extremen Bewegungen
gegenseitig.
Aus den einzelnen Figuren ist ersichtlich, dass die Streben 13 paarweise angeordnet
sind. Zusammen mit der Grundplatte 12 bilden zwei nebeneinander angeordnete
Streben 13 ein gleichseitiges Dreieck, das sich aufgrund der Bewegungen der
Schlitten 15 und somit der freien Enden 14 der Streben 13 aus einer Ebene
verdrehen kann.
In Abhängigkeit von den gewünschten Bewegungen der Grundplatte 12 können die
Schlitten 15 auch auf jeder beliebigen Bahn verlaufen, beispielsweise auf einer
Kurvenbahn oder auf einer linearen Bahn. Es ist daher nicht notwendig, daß die
linearen Bahnen parallel zueinander angeordnet sind. Jede beliebige Anordnung der
linearen Bahnen zueinander ist denkbar. Beispielsweise können die linearen Bahnen
als Mantellinien eines Kegelstumpfes angeordnet sein.
Des weiteren kann die Grundplatte 12 mehrere Ebenen aufweisen, an denen die
Streben 13 in unterschiedlichen Positionen, bezogen auf die z-Achse 7, angelenkt
sind, so dass auch mit dieser konstruktiven Maßnahme unterschiedliche
Bewegungsabläufe der Grundplatte 12 zu bewerkstelligen sind.
Das Werkzeug 8 kann auf unterschiedliche Arten mit der Grundplatte 12 verbunden
sein. In den vorliegenden Figuren verläuft die Längsachse des Werkzeuges 8 parallel
zu der Oberfläche der Grundplatte 12. Es ist jedoch auch vorstellbar, die Längsachse
des Werkzeuges 8 geneigt verlaufend zu der Oberfläche der Grundplatte 12
anzuordnen; das Werkzeug 8 kann auch die Grundplatte 12 durchdringen. Allerdings
hindert der Teil des Werkzeuges 8, der aus der Grundplatte 12 in Richtung der
Streben 13 ragt, die Bewegungsfreiheit der Streben 13, so dass diese Anordnung
des Werkzeuges 8 auf der Grundplatte 12 lediglich in Ausnahmefällen Verwendung
findet.
Aufgrund des großen Verfahrbereiches entlang einer linear oder Kurvenbahn der
jeweiligen Streben 13 in Richtung der z-Achse 7 kann der Abstand der
Gewindespindel 16 in Richtung der x-Achse 5 kompakt vorgesehen werden, da die
Verschwenkungen der Grundplatte 12 im wesentlich mittels der Verstellung der
freien Enden 14 der Streben 13 bewerkstelligt sind. Demnach wird die sowieso
vorhandene Länge der Werkzeugmaschine 1 ausgenutzt und die nicht unbedingt
notwendige Breite der Werkzeugmaschine 1 optimiert.
Claims (18)
1. Vorrichtung (11) zum dreidimensionalen Antrieb einer ein Werkzeug (8), einen
Messfühler oder ein ähnliches Gerät tragenden Grundplatte (12), an der sechs auf
diese einwirkende Streben (13) angelenkt sind,
dadurch gekennzeichnet,
dass die freien Enden (14) der Streben (13) jeweils gelenkig mit einem Verstellglied
(15) verbunden sind, die getrennt voneinander gesteuert auf einer Linearachse oder
auf einer Kurvenbahn verstellbar sind, und dass die einzelnen Streben (13) eine
vorgegebene konstante Länge aufweisen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Antrieb des jeweiligen Verstellgliedes (15) mittels einer Gewindespindel
(16) erfolgt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Gewindespindel (16) ein- oder mehrgängig ausgebildet ist und dass das
Verstellglied (15) auf der Gewindespindel (16) unter Vorspannung gehalten ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Antrieb des jeweiligen Verstellgliedes (15) mittels eines Linearmotors
erfolgt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Verstellglied (15) über eine Zahnstange angetrieben ist.
6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die einzelnen Streben (13) der Vorrichtung (11) gleich lang bemessen sind.
7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die einzelnen Streben (13) unterschiedlich lang bemessen sind.
8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Grundplatte (12) um die x-Achse (5) des Koordinatensystems in einem
Winkelbereich α von ca. +/-45° neigbar ist.
9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Grundplatte um die y-Achse (6) des Koordinatensystems in einem
Winkelbereich β von ca. +/-30° neigbar ist.
10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 8 und 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Verstellbewegungen der Grundplatte (12) um die x- und die y-Achsen (5, 6)
gleichzeitig und/oder unabhängig voneinander ausführbar sind.
11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Streben (13) an der Grundplatte (12) in einer gemeinsamen Ebene
angelenkt sind.
12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Streben (13) an der Grundplatte (12) auf mindestens zwei unterschiedlichen
Ebenen angelenkt sind.
13. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die einzelnen Anlenkungen der Streben (13) an dem Verstellglied (15) und der
Grundplatte (12) jeweils mittels eines Kardangelenkes (17) oder dgl. erfolgt und dass
zwischen den beiden Anlenkungen der Streben (13) jeweils ein Drehgelenk (19)
vorgesehen ist, das einen um die Längsachse der Strebe (13) wirkenden
Freiheitsgrad aufweist.
14. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Werkzeug (8) auf der Grundplatte (12) parallel, geneigt verlaufend,
vorzugsweise in einem Winkel von 45°, oder senkrecht zu dieser angebracht ist.
15. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die sechs Streben (13) paarweise zusammengefasst sind, und dass diese
jeweils zusammen mit der Grundplatte (12) ein, vorzugsweise gleichseitiges, Dreieck
bilden.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Anlenkungen von zwei paarweise angeordneten Streben (13) in der
Grundstellung der Vorrichtung (11) an der Grundplatte (12) und/oder an zwei
nebeneinander angeordneten Verstellgliedern (15) mit geringem Abstand zueinander
erfolgt.
17. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Linearachsen parallel oder zueinander geneigt verlaufend angeordnet sind.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Linearachsen in deren Längsrichtung als Mantellinien eines Kegelstumpfes
angeordnet sind.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2000108745 DE10008745A1 (de) | 2000-02-24 | 2000-02-24 | Vorrichtung zum dreidimensionalen Antrieb einer Grundplatte |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2000108745 DE10008745A1 (de) | 2000-02-24 | 2000-02-24 | Vorrichtung zum dreidimensionalen Antrieb einer Grundplatte |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE10008745A1 true DE10008745A1 (de) | 2001-09-13 |
Family
ID=7632289
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2000108745 Ceased DE10008745A1 (de) | 2000-02-24 | 2000-02-24 | Vorrichtung zum dreidimensionalen Antrieb einer Grundplatte |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE10008745A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2003037562A1 (de) * | 2001-11-02 | 2003-05-08 | Metrom Mechatronische Maschinen Gmbh | Vorrrichtung zur fünfachsigen bewegung und/oder positionierung eines objektes |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1997022436A1 (de) * | 1995-12-20 | 1997-06-26 | Alexander Konrad Wiegand | Vorrichtung zur räumlichen gesteuerten bewegung eines körpers in drei bis sechs freiheitsgraden |
US5715729A (en) * | 1994-11-29 | 1998-02-10 | Toyoda Koki Kabushiki Kaisha | Machine tool having parallel structure |
-
2000
- 2000-02-24 DE DE2000108745 patent/DE10008745A1/de not_active Ceased
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5715729A (en) * | 1994-11-29 | 1998-02-10 | Toyoda Koki Kabushiki Kaisha | Machine tool having parallel structure |
WO1997022436A1 (de) * | 1995-12-20 | 1997-06-26 | Alexander Konrad Wiegand | Vorrichtung zur räumlichen gesteuerten bewegung eines körpers in drei bis sechs freiheitsgraden |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2003037562A1 (de) * | 2001-11-02 | 2003-05-08 | Metrom Mechatronische Maschinen Gmbh | Vorrrichtung zur fünfachsigen bewegung und/oder positionierung eines objektes |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE10045176B4 (de) | Werkzeugmaschine | |
EP1287945B1 (de) | Universal-Fräs- und Bohrmaschine | |
EP3456462B1 (de) | Werkzeugmaschine zur bearbeitung eines werkstücks | |
EP0812652B1 (de) | Vorrichtung zur Bearbeitung und/oder Montage von Werkstücken | |
DE19611130A1 (de) | Vorrichtung zur Erzeugung einer definierten Positionierung und Orientierung mindestens einer Plattform | |
WO2004070483A1 (de) | Verfahren zur steuerung von relativbewegungen eines werkzeuges gegen ein werkstück | |
WO2001032367A1 (de) | Bearbeitungsmaschine zum mehrachsigen bewegen eines werkzeuges oder eines werkstückes | |
EP2762254A1 (de) | Kurbelwellendreh- und Fräsmaschine und Werkzeugrevolver hierfür | |
CH679841A5 (de) | ||
DE2756183A1 (de) | Praezisions-vorschubtisch | |
DE10019788A1 (de) | Werkzeugmaschine | |
EP0787560B1 (de) | Vorrichtung zum Bearbeiten von Stangenmaterial, Profilen und dergleichen | |
EP1832383B1 (de) | Werkzeugmaschine | |
DE10008745A1 (de) | Vorrichtung zum dreidimensionalen Antrieb einer Grundplatte | |
EP1025953A1 (de) | Werkzeugmaschine | |
EP0799671B1 (de) | Bohr- und/oder Fräsmaschine | |
DE10061883A1 (de) | Polarkoordinaten-Bohrmaschine mit Bohrer-Vorschubsteuerung | |
AT521951B1 (de) | Werkzeugmaschine | |
DE19938058A1 (de) | Bewegungseinrichtung zur Bewegung einer Halteeinrichtung | |
DE19924823A1 (de) | Vorrichtung zur Bearbeitung und/oder Montage von Werkstücken | |
DE19546878A1 (de) | Werkzeugmaschine mit mehreren Antriebseinheiten | |
DE19743149A1 (de) | Werkzeugmaschine | |
DE10354395A1 (de) | Werkzeugmaschine, insbesondere Abdachmaschine | |
DE10130738B4 (de) | Vorrichtung zum Verstellen einer Spindel | |
DE19853757C2 (de) | Meßvorrichtung für die Positionsbestimmung eines Maschinenteils |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8131 | Rejection |