DE10211055A1

DE10211055A1 - Bewegungs- und/oder Positioniervorrichtung

Info

Publication number: DE10211055A1
Application number: DE2002111055
Authority: DE
Inventors: Steffen Ihlenfeldt; Frank Weidermann; Reimund Neugebauer; Thorsten Lasch
Original assignee: Deckel Maho Seebach GmbH; Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Deckel Maho Seebach GmbH; Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2002-03-13
Filing date: 2002-03-13
Publication date: 2003-10-09
Anticipated expiration: 2022-03-14
Also published as: DE10211055B4

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bewegungs- und/oder Positioniervorrichtung mit einer Basis und einem Träger, insbesondere zur achsparallelen Bewegung des Trägers im kartesischen Raum, wobei der Träger an der Basis über zumindest drei längenkonstante Koppelglieder gelagert ist, die jeweils mit der Basis über erste Gelenke und mit dem Träger über zweite Gelenke verbunden sind, und wobei zumindest eines der ersten Gelenke längsbewegbar angeordnet ist und die ersten und zweiten Gelenke jeweils zwei Freiheitsgrade aufweisen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bewegungs- und/oder Positioniervorrichtung mit einer Basis und einem Träger.
Die vorliegende Bewegungs- und/oder Positioniervorrichtung ist insbesondere als räumliches Parallelführungsgetriebe zum achsparallelen Bewegung und/oder Positionieren von Objekten wie beispielsweise Bearbeitungseinheiten im vorzugsweise kartesischen Raum verwendbar.
Somit ist die vorliegende Bewegungs- und/oder Positioniervorrichtung insbesondere auch bei Maschinen, welche ein Objekt im Raum entlang von vordefinierten Bewegungsachsen (Maschinenachsen) bewegen, wie beispielsweise Werkzeugmaschinen, Bearbeitungsmaschinen sowie Maschinen zur Montage und Handhabung, einsetzbar.

Bekannte Bewegungs- und/oder Positioniervorrichtungen nutzen häufig Anordnungen mehrerer miteinander verbundener und aufeinander aufbauender Bewegungsplattformen mit einem seriellen Aufbau entsprechender Bewegungsachsen der Bewegungsplattformen. Derartige serielle Anordnungen sind beispielsweise bei konventionellen Werkzeugmaschinen mit zwei Bewegungsplattformen realisiert, wobei die Antriebsachsen einer solchen konventionellen Werkzeugmaschine aufeinander aufbauen. Dies bedeutet, dass eine erste Achse eine nachfolgende, meist orthogonal zur ersten Achse angeordnete zweite Achse trägt.

In derartigen Bewegungs- und/oder Positioniervorrichtungen mit seriellen Anordnungen sind demzufolge zur Umsetzung einer dreiachsigen Bewegung in der Regel auch drei eigenständige Antriebe erforderlich.

Bei seriellen Anordnungen ist es somit notwenig, bei einer Bewegung bzw. Positionierung eines Objektes eine kombinierte Masse aller hintereinander geschalteten Bewegungsplattformen gemeinsam zu bewegen. Angewandt auf die einzelnen Antriebe der Bewegungsplattformen bedeutet dies, dass von den jeweiligen ersten Antrieben einer derartigen Antriebskette die größten Massen bewegt werden müssen und dass die einzelnen Antriebe einer Antriebskette jeweils unterschiedliche Massen bewegen.

Dementsprechend weisen derartige serielle Bewegungs- und/oder Positioniervorrichtungen eine geringe Dynamik bei der Bewegung bzw. Positionierung auf. Zudem werden eventuell auftretende Bewegungs- bzw. Positionierungsfehler durch die gekoppelte Bewegung der Bewegungsplattformen zueinander bei der Bewegung bzw. Positionierung aufsummiert. Weiterhin weisen derartige serielle Anordnungen eine nur geringe Anzahl an gleichartigen Bauteilen, sogenannten Wiederholungsbauteilen auf, wodurch eine Modularisierung nur eingeschränkt möglich und eine Verringerung der Herstellkosten daher nur bedingt umsetzbar ist.

Als Alternativen zu diesen seriellen Anordnungen sind Parallelkinematiken wie Triaglide- Mechanismen, geführte Parallelkinematiken oder ebene Koppelkinematiken (z. B. Dyna- M) mit serieller Zusatzachse bekannt.

Bekannte Triaglide-Mechanismen weisen (wie in Fig. 3 gezeigt) eine Arbeitsplattform 100 beispielsweise zum Tragen eines Bearbeitungszentrums auf, wobei die Arbeitsplattform 100 über Koppelglieder mit insgesamt drei Führungsschlitten 120 verbunden ist, wobei die Führungsschlitten 120 unabhängig voneinander entlang von in parallelen Ebenen angeordneten und parallel zueinander ausgerichteten Führungsbahnen 130 verschiebbar an einem Gestell gelagert sind (wie über die in Fig. 3 gezeigten Pfeile a, b, c angedeutet). Die Koppelglieder weisen dabei jeweils zwei Koppelstangen 110 auf, die jeweils über Gelenke 140 mit der Arbeitsplattform 100 und dem entsprechenden Führungsschlitten 120 unabhängig voneinander gelagert sind. Die jeweils zwei Koppelstangen 110 eines Koppelgliedes bilden dabei ein Parallelogramm.

Da somit insgesamt sechs Koppelstangen 110 in drei Parallelogrammanordnungen als Verbindungen zwischen der Arbeitsplattform 100 und einer (nicht gezeigten) Gestellplattform notwendig sind, ist eine große Anzahl von Gelenken 140 (gemäß der obigen Beschreibung insgesamt zwölf) notwendig. Diese Vielzahl an einzelnen Gelenken 140 führt zu einem kostenintensiven Aufbau.

Geführte Parallelkinematiken weisen beispielsweise eine Kombination einer Tripod- Vorrichtung mit einem (redundanten) passiven Führungsmechanismus auf. In Fig. 2 ist eine derartige geführte Parallelkinematik gezeigt, wobei ein Bearbeitungszentrum 200mit drei Streben 210 verbunden ist. Die Streben 210, von denen eine in Fig. 2 fast vollständig durch das Bearbeitungszentrum 200 verdeckt ist, sind in einem nicht im einzelnen gezeigten Maschinengestell 230 jeweils über Kardangelenke 240 angelenkt bzw. abgestützt: Ein Abstand zwischen den Kardangelenken 240 und dem Bearbeitungszentrum 200 ist veränderbar. Das Bearbeitungszentrum 200 ist mit einem passiven Koppelarm 220 zur zusätzlichen Führung des Bearbeitungszentrums 200 verbunden. Der passive Koppelarm 220 ist ebenfalls am Maschinengestell 230 abgestützt. Ein zu bearbeitendes Werkstück ist auf einem drehbaren Werkstücktisch 250 angeordnet.

Nachteilig an derartigen geführten Parallelkinematiken ist, dass der passive Koppelarm 220 mitbewegt werden muss, wodurch sich eine erhöhte zu bewegende Masse ergibt. Zudem ist ein hoher fertigungstechnischer Aufwand und damit auch ein erhöhter Kostenaufwand für eine hochpräzise Fertigung des passiven Koppelarmes notwendig, da diese Führungskette das Bearbeitungszentrum führt und somit eine hohe Genauigkeit zu fordern ist.

Eine bekannte ebene Koppelkinematik, die Dyna-M, weist ein Zweiachs-Parallel- Bewegungssystem (in einer Bewegungsebene x, y) verbunden mit einer Zusatzachse in einer zur x, y-Ebene senkrechten z-Richtung auf.

Bei derartigen Anordnungen sind große Massen zu bewegen, da senkrecht auf der x, y-Ebene wirkende Kräfte durch einen steifen Aufbau (und damit durch große Massen) aufgenommen werden müssen. Zudem ist die serielle Zusatzachse kostenträchtig. Weiterhin ist die Anzahl an Wiederholungsbauteilen derartiger ebener Koppelkinematiken niedriger als bei vollparallelen Strukturen.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Bewegungs- und/oder Positioniervorrichtung zu schaffen, welche eine belastungsgerechte Gestaltung der Koppelglieder der Bewegungs- und/oder Positioniervorrichtung auf einfache und kostengünstige Weise ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Bewegungs- und/oder Positioniervorrichtung mit einer Basis und einem Träger, insbesondere zur achsparallelen Bewegung des Trägers im kartesischen Raum, gelöst, wobei der Träger an der Basis über zumindest drei längenkostante Koppelglieder gelagert ist, die jeweils mit der Basis über erste Gelenke und mit dem Träger über zweite Gelenke verbunden sind, und wobei zumindest eines der ersten Gelenke längsbewegbar angeordnet ist und die ersten und zweiten Gelenke jeweils zwei Freiheitsgrade aufweisen.

Bei der erfindungsgemäßen Bewegungs- und/oder Positioniervorrichtung ist insbesondere aufgrund der längenkonstanten Ausführung der Koppelglieder eine belastungsgerechte Gestaltung der Streben auf einfache und kostengünstige Weise ermöglicht. Dementsprechend sind die Koppelglieder einfach an konstruktive Vorgaben anpaßbar, beispielsweise über die Wahl eines Querschnittes an eine zu erreichende Torsionssteifigkeit. Insbesondere ist diese Anpassbarkeit gegenüber konventionellen längenveränderlichen Koppelgliedern vereinfacht.

Zudem können vorteilhafterweise gleichartige erste und zweite Gelenke zum Verbinden der Koppelglieder mit der Basis bzw. dem Träger eingesetzt werden, wodurch die Anzahl an Wiederholungsbauteilen erhöht ist. Insbesondere können auch die zumindest drei längenkonstanten Koppelglieder gleichartig aufgebaut sein, wodurch die Anzahl an Wiederholungsbauteilen noch weitergehend gesteigert ist.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Bewegungs- und/oder Positioniervorrichtung ist das zumindest eine längsbewegbar angeordnete erste Gelenk mit einem Führungsschlitten verbunden, der entlang einer Linearführung verschiebbar ist. Dabei kann eine Antriebseinheit zwischen dem Führungsschlitten und der Linearführung angeordnet sein. Die Linearführung selbst kann als Führungsschiene, Führungsstange, Führungskette oder Gewindestange ausgebildet sein.

Folglich ist es auf vorteilhafte Weise ermöglicht, die Antriebseinheit der erfindungsgemäßen Bewegungs- und/oder Positioniervorrichtung außerhalb des Kraftflusses der Vorrichtung anzuordnen.

Zudem sind verschiedenartige Antriebsarten einsetzbar, ohne dass wesentliche Änderungen bei der erfindungsgemäßen Bewegungs- und/oder Positioniervorrichtung notwendig wären.

Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Bewegungs- und/oder Positioniervorrichtung weisen die einzelnen ersten und zweiten Gelenke der Koppelglieder jeweils zwei sich schneidende Gelenkachsen auf.

Die insbesondere als Kardangelenke ausgebildeten ersten und zweiten Gelenke können dabei jeweils zwei sich senkrecht schneidende Gelenkachsen aufweisen, wobei die der Basis bzw. der Linearführung zugewandten Gelenkachsen der ersten Gelenke und/oder die dem Träger zugewandten Gelenkachsen der zweiten Gelenke in zueinander parallelen Ebenen angeordnet sein.

Insbesondere in diesem Ausführungsbeispiel ist auf vorteilhafte Weise ein achsparalleles Führen des Trägers in einem kartesischen Raum ermöglicht.

Bevorzugterweise sind die Koppelglieder als längserstreckte und insbesondere torsionssteife Streben ausgebildet. Somit ist besonders in diesem Ausführungsbeispiel eine konstruktive Anpassbarkeit an unterschiedliche Belastungen und folglich unterschiedliche Verwendungsarten der erfindungsgemäßen Bewegungs- und/oder Positioniervorrichtungen ermöglicht.

Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die Bewegungs- und/oder Positioniervorrichtung genau drei Koppelglieder auf, über die der Träger mit der Basis verbunden ist, wobei jeweils die ersten Gelenke der Koppelglieder längsbewegbar angeordnet sind.

Auf vorteilhafte Weise ist in diesem Ausführungsbeispiel die Anzahl an Gelenken und Koppelgliedern minimiert. Zudem ist ein thermosymmetrischer Aufbau ermöglicht.

Bei diesem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel der Bewegungs- und/oder Positioniervorrichtung kann jedes der ersten Gelenke mit einem Führungsschlitten verbunden sein, wobei die einzelnen Führungsschlitten entlang von mit der Basis verbundenen Linearführungen verschiebbar angeordnet sind.

In dieser Ausgestaltung ergibt sich auf vorteilhafte Weise eine hohe Anpassbarkeit der Vorrichtung an zu realisierende Bewegungsabläufe des Trägers.

Dabei können die Linearführungen an der Basis ein gleichseitiges Dreieck aufspannen und/oder parallel zueinander angeordnet sein.

Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Basis der Bewegungs- und/oder Positioniervorrichtung an einem Gestell einer Werkzeugmaschine anbringbar.

Zudem kann der Träger ein Werkzeug, eine Bearbeitungseinrichtung oder eine Haltereinrichtung, insbesondere für ein Werkzeug, ein Werkstück oder ein sonstiges zu bewegendes bzw. zu positionierendes Objekt tragen.

Insbesondere ist auch darauf hinzuweisen, dass die Bewegungs- und/oder Positioniervorrichtung als räumliches Parallelführungsgetriebe einsetzbar ist.

Weitere bevorzugte Ausführungsbeispiele der Bewegungs- und/oder Positioniervorrichtung sind in den entsprechenden weiteren abhängigen Ansprüchen dargelegt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den dazugehörigen Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine schematische räumliche Darstellung eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Bewegungs- und/oder Positioniervorrichtung,
Fig. 2 eine schematische räumliche Darstellung einer geführten Parallelkinematik und
Fig. 3 eine schematische räumliche Darstellung eines Triaglide-Mechanismus.
In Fig. 1 ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Bewegungs- und/oder Positioniervorrichtung am Anwendungsfall eines räumlichen Parallelführungsgetriebes dargestellt.
Gemäß dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel der Bewegungs- und/oder Positioniervorrichtung ist der Träger 9 über drei als Streben ausgebildete Koppelglieder 5 an der Basis 10 gelagert. Die Basis 10 wiederum ist an einem (nicht gezeigten) Maschinengestell, beispielsweise einer Werkzeugmaschine oder einer Verpackungsmaschine, gelagert. Dabei kann die Basis 10 am Gestell ortsfest oder bewegbar angeordnet sein.
An dem Träger 9 ist eine Bearbeitungseinrichtung 6 gelagert, wobei der Träger 9 gleichfalls ein Werkzeug bzw. eine Halteeinrichtung insbesondere für ein Werkzeug, ein Werkstück oder ein sonstiges zu bewegendes bzw. zu positionierendes Objekt tragen kann. Die Bearbeitungseinrichtung 6 nimmt im gezeigten Ausführungsbeispiel eine Antriebseinheit, eine Motorspindel und eine Werkzeughalteeinrichtung, vorliegend ein Spannfutter auf.
Der Träger 9 ist mit den Koppelgliedern 5 jeweils gelenkig über die sogenannten zweiten Gelenke 8 verbunden. Die zweiten Gelenke 8 sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Kardangelenke mit zwei sich in einem Schnittpunkt senkrecht schneidenden Gelenkachsen ausgebildet. Diese zwei Gelenkachsen ermöglichen genau zwei rotatorische Freiheitsgrade zwischen dem jeweiligen Koppelglied 5 und dem Träger 9.
Die dem Träger 9 zugewandten Achsen 7" der Kardangelenke 8 sind in zueinander parallelen Ebenen angeordnet.
Die Koppelglieder 5 sind an ihrem jeweiligen dem Träger 9 abgewandten (und damit der Basis zugewandten) Ende gelenkig über die sogenannten ersten Gelenke 3 mit jeweils einem Führungsschlitten verbunden. Die als Kardangelenke ausgebildeten ersten Gelenke 3 weisen ebenfalls zwei sich in einem Schnittpunkt senkrecht schneidende Gelenkachsen auf. Folglich weisen die ersten Gelenke 3 vergleichbar den zweiten Gelenken 8 zwei rotatorische Freiheitsgrade auf.
Die der Basis 10 zugewandten Achsen 7' der Kardangelenke 3 sind alle in zueinander parallelen Ebenen angeordnet.
Wesentlich ist dabei, dass die dem Träger 9 zugewandten Achsen 7" der Kardangelenke 8 und die der Basis 10 zugewandten Achsen 7' der Kardangelenke 3 in zueinander parallelen Ebenen angeordnet sind.
Die mit den ersten Gelenken 3 verbundenen und nicht im einzelnen gezeigten Führungsschlitten sind jeweils entlang von einzelnen Linearführungen 2 gemäß der in Fig. 1 gezeigten Bewegungspfeife 1 verlagerbar. Die Führungsschlitten weisen jeweils ausschließlich einen translatorischen Freiheitsgrad (entlang der Linearführungen 2) auf.
Die Linearführungen sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel jeweils aus zwei Einzelführungen aufgebaut, wobei die Führungsschlitten in den Linearführungen 2 linear fest geführt und zwischen den Führungsschlitten und den Linearführungen 2 einzelne Antriebseinheiten angeordnet sind.
Die vorliegende Bewegungs- und/oder Positioniervorrichtung ist allerdings nicht auf diese vorteilhafte Ausgestaltung beschränkt ist. Beispielsweise können die Führungsschlitten auch entlang von Gewindestangen geführt werden, wobei die Gewindestangen über Servomotoren rotatorisch bewegt werden können. Weiterhin können die Führungsschlitten über insbesondere an der Basis angeordnete Servomotoren, welche mit den Führungsschlitten über Führungsseile oder Führungsbänder verbunden sind, bewegt werden. Ebenso ist die Verlagerung der Führungsschlitten mittels hydraulischen oder pneumatischen Zylindern möglich, wodurch der Einsatz von elektrischen Antrieben zum Bewegen bzw. Positionieren des Trägers vermeidbar ist.
Gemäß dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Linearführungen 2 in den (Abstütz-)Bereichen A1, A2, A3 gelagert. Diese Abstützbereiche A1, A2, A3 bilden in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel auf der Basis 10 ein gleichseitiges Dreieck.
Weiterhin sind die Linearführungen 2 senkrecht zur Basis 10 und parallel zueinander ausgerichtet.
Insbesondere aufgrund der geschilderten Anordnung der Linearführungen ergibt sich ein thermosymmetrischer Aufbau, wodurch eine hochpräzise Positionierung auch bei Temperaturschwankungen, z. B. abhängig von externen Einflüssen (abhängig vom Einsatzraum) ermöglicht ist.
Eine Lage und eine Orientierung der Linearführungen 2 ist jedoch auch an einen konkreten Anwendungsfall anpaßbar und abhängig von einer gestellten Einsatzbedingung frei wählbar, wodurch sich eine hohe Anpassbarkeit der vorliegenden Bewegungs- und/oder Positioniervorrichtung ergibt.
Gemäß dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Koppelglieder 5 als längenkonstante, zylindrische Streben ausgebildet und weisen eine kreis- bzw. kreisringförmige Querschnittsfläche auf.
Bei bekannten längenveränderlichen Streben ergibt sich die Notwendigkeit von Fügestellen zur Schaffung der Längenveränderlichkeit. Bei den vorliegenden Koppelgliedern 5 sind derartige Fügestellen demgegenüber nicht vorhanden. Somit ergibt sich eine erhöhte Festigkeit der vorliegenden Koppelglieder 5 im Vergleich zu längenveränderlichen Streben.
Zudem ist die Querschnittsfläche grundsätzlich frei wählbar. Dementsprechend ist beispielsweise ein Durchmesser der Querschnittsfläche der vorliegenden Koppelglieder 5 an eine gewünschte Torsionssteifigkeit anpaßbar.
Bei bekannten längenveränderlichen Streben ist die Torsionssteifigkeit außerdem längenabhängig. Demgegenüber ist bei den vorliegenden längenunveränderlichen (längenkonstanten) Koppelgliedern die Torsionssteifigkeit nicht längenabhängig.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die zweiten Gelenke 8 (also die Anlenkung der Koppelglieder 5 am Träger 9) am Träger in Form eines gleichseitigen Dreieckes angeordnet. Diese Anordnung der zweiten Gelenke entspricht der Ausrichtung der Linearführungen 2, wodurch Überschneidungen der Koppelgelenke bei Bewegung oder Positionierung des Trägers 9 vermieden werden. Auch dies trägt zum thermosymmetrischer Aufbau der Vorrichtung bei.
Im vorliegenden Ausführungsfall sind die den Linearführungen 2 bzw. dem Träger 9 zugewandten Drehachsen 7' bzw. 7" der Kardangelenke 3 bzw. 8 sämtlich in zueinander parallelen Ebenen angeordnet. Eine Parallelführung des Trägers 9 erfolgt parallel zu diesen parallelen Ebenen. Zudem ist jedes der Kardangelenke 3, 8 derart ausgeführt, dass sich die beiden Drehachsen senkrecht schneiden.
Durch diese Gelenkanordnungen werden die rotatorischen Freiheitsgrade des Trägers 9 gesperrt. Somit wird insbesondere durch diese Art der Ausrichtung der Achsen der Kardangelenke zueinander die achsparallele Führung des Trägers 9 im kartesischen Raum x, y, z realisiert.
Dabei sind die Antriebseinheiten nicht im Kraftfluss angeordnet. Zudem ergibt sich eine belastungsgerechte Gestaltungsmöglichkeit der Koppelglieder (Streben), wobei insbesondere die Torsionssteifigkeit aufgrund der Längenkonstanz der Streben nicht längenabhängig ist und die Streben auch keine strukturbedingten Fügestellen aufweisen.
Im Folgenden wird die Funktionsweise der vorliegenden Bewegungs- und/oder Positioniervorrichtung anhand von (mehreren) Bewegungsablaufen exemplarisch beschrieben. Für die nachfolgende Betrachtung wird die in Fig. 1 mit C bezeichnete Symmetrieachse des Trägers 9, die gleichzeitig auch die Symmetrieachse der Bearbeitungseinrichtung 6 darstellt, als Bezugspunkt angenommen. Die z-Achse des kartesischen Koordinatensystems ist achssymmetrisch mit der Symmetrieachse C und in Fig. 1 nach unten weisend angeordnet. Die x- und die y-Achse des kartesischen Koordinatensystems stehen senkrecht auf der z-Achse und damit auch senkrecht auf der Symmetrieachse C. In der räumlichen Darstellung der Fig. 1 ist die x-Achse in Richtung der Vorderseite des Bildes, die y-Achse nach rechts weisend angeordnet.
Als Beispiel soll nun der in Fig. 1 im Hintergrund angeordnete Führungsschlitten und damit auch das mit diesem verbundene erste Gelenk 3a entlang dessen Linearführung 2 aus der in Fig. 1 dargestellten Lage in Richtung der Basis 10 verschoben werden. Aufgrund der längenkonstanten Ausführung des zwischen Gelenk 3a und Träger 9 angeordneten Koppelgliedes 5, wird der Träger und damit die Bearbeitungseinheit 6 in der x, z-Ebene bewegt und "kippt" dementsprechend um eine zur y-Achse parallele Achse.
Gleichartige Bewegungen ergeben sich, wenn einer der anderen Führungsschlitten und damit das mit diesem verbundene erste Gelenk bewegt werden, wodurch also Bewegungen in der x, y-Ebene bzw. z, y-Ebene erreichbar sind.
Werden die Führungsschlitten gemeinsam aus der in Fig. 1 dargestellten Lage in Richtung der Basis 10 bewegt ("verfahren"), so ergibt sich eine achsparallele Bewegung entlang der z-Achse.
Grundsätzlich ist anzumerken, dass in Fig. 1 die Richtung der z-Achse gleichzeitig die Vertikalrichtung (des Erdmagnetfeldes) darstellt. Dementsprechend ist in Fig. 1 die Basis 10 oberhalb des Trägers 9 angeordnet bzw. in anderen Worten der Träger 10 ist an der Basis über die Koppelglieder 5 und die Linearführungen 2 aufgehangen.
Die vorliegende Bewegungs- und/oder Positioniervorrichtung ist jedoch nicht auf diese "Über-Kopf"-Anordnung beschränkt. Vielmehr ist auch eine invertierte Anordnung möglich, d. h. dass der Träger 9 oberhalb der Basis 10 angeordnet und der Träger 9 über die Koppelglieder 5 und die Linearführungen 2 an der Basis abgestützt ist. Jede mögliche Zwischenlage ist ebenso denkbar, ohne dass die Funktionsweise der Bewegungs- und/oder Positioniervorrichtung eingeschränkt ist bzw. ohne dass wesentliche Änderungen an der vorliegenden Bewegungs- und/oder Positioniervorrichtung durchgeführt werden müssten.

Claims

1. Bewegungs- und/oder Positioniervorrichtung mit einer Basis (10) und einem Träger (9), insbesondere zur achsparallelen Bewegung des Trägers (9) im kartesischen Raum (x, y, z), wobei der Träger (9) an der Basis (10) über zumindest drei längenkonstante Koppelglieder (5) gelagert ist, die jeweils mit der Basis (10) über erste Gelenke (3) und mit dem Träger (9) über zweite Gelenke (8) verbunden sind, und wobei zumindest eines der ersten Gelenke (3) längsbewegbar angeordnet ist und die ersten und zweiten Gelenke (3, 8) jeweils zwei Freiheitsgrade aufweisen.

2. Bewegungs- und/oder Positioniervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine längsbewegbar angeordnete erste Gelenk (3) mit einem Führungsschlitten verbunden ist, der entlang einer Linearführung (2) verschiebbar ist.

3. Bewegungs- und/oder Positioniervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Führungsschlitten und Linearführung (2) eine Antriebseinheit angeordnet ist.

4. Bewegungs- und/oder Positioniervorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Linearführung (2) als Führungsschiene, Führungsstange, Führungskette oder Gewindestange ausgebildet ist.

5. Bewegungs- und/oder Positioniervorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen ersten und zweiten Gelenke (3, 8) der Koppelglieder jeweils zwei sich schneidende Gelenkachsen (7) aufweisen.

6. Bewegungs- und/oder Positioniervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die insbesondere als Kardangelenke ausgebildeten ersten und zweiten Gelenke (3, 8) jeweils zwei sich senkrecht schneidende Gelenkachsen (7) aufweisen, wobei die der Basis (10) bzw. der Linearführung (2) zugewandten Gelenkachsen (7') der ersten Gelenke (3) und/oder die dem Träger (9) zugewandten Gelenkachsen (7") der zweiten Gelenke (8) in zueinander parallelen Ebenen angeordnet sind.

7. Bewegungs- und/oder Positioniervorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Parallelführung der ersten Gelenke (3) parallel zu den parallelen Ebenen bzw. senkrecht zu den der Basis (10) bzw. der Linearführung (2) zugewandten Gelenkachsen (7') der ersten Gelenke (3) und/oder senkrecht zu den dem Träger (9) zugewandten Gelenkachsen (7") der zweiten Gelenke (8) den vorgesehen ist.

8. Bewegungs- und/oder Positioniervorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppelglieder (5) als längserstreckte und insbesondere torsionssteife Streben ausgebildet sind.

9. Bewegungs- und/oder Positioniervorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (9) mit der Basis (10) über genau drei Koppelglieder (5) verbunden ist, wobei jeweils die ersten Gelenke (3) der Koppelglieder (5) längsbewegbar angeordnet sind.

10. Bewegungs- und/oder Positioniervorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass jedes des ersten Gelenke (3) mit einem Führungsschlitten verbunden ist, wobei die einzelnen Führungsschlitten entlang von mit der Basis (10) verbundenen Linearführungen (2) verschiebbar sind.

11. Bewegungs- und/oder Positioniervorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Linearführungen (2) auf der Basis (10) ein gleichseitiges Dreieck aufspannen und/oder parallel zueinander angeordnet sind.

12. Bewegungs- und/oder Positioniervorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Basis (10) an einem Gestell einer Werkzeugmaschine anbringbar ist.

13. Bewegungs- und/oder Positioniervorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (9) ein Werkzeug, eine Bearbeitungseinrichtung (6) oder eine Halteeinrichtung, insbesondere für ein Werkzeug, ein Werkstück oder ein sonstiges zu bewegendes bzw. positionierendes Objekt trägt.

14. Bewegungs- und/oder Positioniervorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungs- und/oder Positioniervorrichtung als räumliches Parallelführungsgetriebe einsetzbar ist.