DE10216571A1

DE10216571A1 - Device for moving a working head in space

Info

Publication number: DE10216571A1
Application number: DE2002116571
Authority: DE
Inventors: Zsolt Herbak
Original assignee: 1 1 PROTOTYPING HERBAK GmbH
Current assignee: HERBAK, ZSOLT, 75323 BAD WILDBAD, DE
Priority date: 2002-04-13
Filing date: 2002-04-13
Publication date: 2003-10-30
Also published as: AU2003232586A1; DE10391447D2; DE20320809U1; DE10391447B4; WO2003086717A1

Abstract

Es wird eine Vorrichtung zum Verfahren eines Arbeitskopfes im Raum beschrieben, die die Vorteile einer kartesisch/rotatorischen Maschine insbesondere hinsichtlich des großen überspannbaren Volumens hat, jedoch einen leichten direkten Zugang zum Arbeitskopf ermöglicht. Weiterhin weist die Vorrichtung eine relativ geringe zu beschleunigende Masse auf, ohne mechanische Stabilität einzubüßen. Die Vorrichtung weist eine Plattform (30) auf, die in einer ersten Ebene zweidimensional bewegbar angeordnet ist. Die Plattform (30) trägt ein um eine Drehachse drehbares Drehelement (40), an welchem wenigstens zwei bezüglich des Drehelements (40) verschiebbare Stangen (52, 54, 55) angeordnet sind, die wiederum eine Montagevorrichtung (60) für einen Arbeitskopf oder einen Arbeitskopf selbst tragen (Fig. 1).A device for moving a working head in space is described which has the advantages of a Cartesian / rotary machine, in particular with regard to the large volume that can be spanned, but allows easy direct access to the working head. Furthermore, the device has a relatively small mass to be accelerated without losing mechanical stability. The device has a platform (30) which is arranged to be movable in two dimensions in a first plane. The platform (30) carries a rotating element (40) which can be rotated about an axis of rotation and on which at least two rods (52, 54, 55) which are displaceable with respect to the rotating element (40) are arranged, which in turn are a mounting device (60) for a working head or a Wear the working head yourself (Fig. 1).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verfahren eines Arbeitskopfes im Raum nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. The invention relates to a device for moving a working head in Space according to the preamble of claim 1.

Werkstücke werden heutzutage häufig vollautomatisch mittels CNC- gesteuerten Maschinen bearbeitet. Hierzu ist es in der Regel notwendig, einen Arbeitskopf in alle drei Raumrichtungen verfahren zu können, und es ist häufig weiterhin notwendig den Arbeitskopf zusätzlich entlang zweier Achsen drehbar oder schwenkbar anzuordnen. Um dies zu erreichen sind in der Technik zwei grundlegend verschiedene Konzepte bekannt:
Bei einer Klasse solcher Vorrichtungen wird das Ende einer Säule mittels dreier orthogonal zueinander stehenden Laufbahnen im Raum bewegt. An ihrem Ende ist in der Regel ein Drehgelenk angeordnet, dessen Achse parallel zur Säule steht. An dieses Drehgelenk schließt sich ein Gabelkopfgelenk an, dessen Drehachse senkrecht zu der Drehachse des Drehgelenks steht. An diesem Gabelkopf ist schließlich der betreffende Arbeitskopf angeordnet. Der Arbeitskopf kann also kartesisch im Raum verschoben werden und weiterhin im Raum orientiert werden, wobei jedoch der Schwenkwinkel des Gabelkopfgelenkes häufig auf ca. 180° begrenzt ist. Nowadays, workpieces are often processed fully automatically using CNC-controlled machines. For this purpose, it is generally necessary to be able to move a working head in all three spatial directions, and it is often still necessary to additionally arrange the working head so that it can be rotated or pivoted along two axes. To achieve this, two fundamentally different concepts are known in technology:
In one class of such devices, the end of a column is moved in space by three orthogonal tracks. A hinge is usually arranged at its end, the axis of which is parallel to the column. A fork head joint adjoins this swivel joint, the axis of rotation of which is perpendicular to the axis of rotation of the swivel joint. The working head in question is finally arranged on this fork head. The working head can thus be moved Cartesian in space and still be oriented in space, although the swivel angle of the clevis joint is often limited to approximately 180 °.

Der Arbeitskopf weist also 5 Freiheitsgrade auf, drei transitorische und zwei rotatorische. Die Freiheitsgrade sind vollständig voneinander entkoppelt, was die Steuerung der Vorrichtung relativ einfach macht. The working head therefore has 5 degrees of freedom, three transitory and two rotatory. The degrees of freedom are completely decoupled from each other, what the control of the device makes it relatively simple.

Neben dieser relativ einfachen Steuerung haben Vorrichtungen dieser Art noch den weiteren Vorteil, dass nahezu beliebige Volumina überspannt werden können, so dass auch sehr große Werkstücke bearbeitet werden können. In addition to this relatively simple control, devices of this type Another advantage is that almost any volume spans can be processed so that even very large workpieces can be processed.

Dieses ist insbesondere dann möglich, wenn die entsprechende Vorrichtung nach Art eines Portalroboters aufgebaut ist. This is particularly possible if the corresponding device is built like a portal robot.

Neben diesem Vorteil haben dererlei Vorrichtungen natürlich auch Nachteile, von denen für das Folgende insbesondere zwei von Bedeutung sind. Um die Säule, welche das Drehgelenk trägt, hinreichend stabil gegen auftretende Querkräfte zu machen, muss diese in der Regel relativ stark dimensioniert werden, was natürlich zu einer entsprechend hohen Masse führt. Da diese Säule natürlich während des Betriebs verfahren werden muss (sie dient idR als Z-Achse) müssen entsprechend große Massen beschleunigt werden, was die bekannten Nachteile hinsichtlich der Dimensionierung der Motoren und der maximal erreichbaren Arbeitsgeschwindigkeit hat. In addition to this advantage, such devices naturally also have disadvantages, Two of which are particularly important for the following. To the Pillar, which supports the swivel, is sufficiently stable against occurring To make shear forces, they usually have to be dimensioned relatively strong become, which naturally leads to a correspondingly high mass. This one The column must of course be moved during operation (it usually serves as Z axis), correspondingly large masses have to be accelerated, what the known disadvantages with regard to the dimensioning of the motors and the maximum achievable working speed.

Weiterhin versperrt die Z-Säule den direkten Zugang zum Arbeitskopf. Dies kann in zahlreichen Anwendungsfällen sehr hinderlich sein, z. B. dann, wenn dem Arbeitskopf ein Laserstrahl zugeführt werden soll, der dann über ein Spiegelsystem auf das Werkstück gelenkt wird, oder wenn an den Arbeitskopf eine Hochdruckleitung beispielsweise zur Versorgung mit Farbe, Kunststoff oder Wasser angeschlossen werden soll. The Z-pillar also blocks direct access to the working head. This can be very cumbersome in numerous applications, e.g. B. if a laser beam is to be fed to the working head, which is then via a Mirror system is directed to the workpiece, or when to the working head a high pressure line, for example to supply paint, plastic or water should be connected.

Weiterhin sind sogenannte Multipoden, insbesondere Hexapoden bekannt. Hier sind 6 Stäbe an einem Grundelement schwenkbar und verschieblich angeordnet. Die Enden dieser Stäbe sind wiederum beweglich mit einem gemeinsamen Befestigungselement verbunden, welches wiederum den Arbeitskopf trägt. Ein solcher Hexapod ist bspw. in der DE 196 49 082 C1 beschrieben. So-called multipodes, in particular hexapods, are also known. Here 6 bars can be swiveled and moved on a basic element arranged. The ends of these rods are in turn movable with one common fastener connected, which in turn the Working head. Such a hexapod is, for example, in DE 196 49 082 C1 described.

Hexapoden sind zwar steuerungstechnisch schwieriger zu beherrschen, haben jedoch den Vorteil von sehr großer mechanischer Stabilität bei geringer Masse. Weiterhin ist der vom Hexapod bewegte Arbeitskopf idR sehr gut auf direkter Mittellinie erreichbar. Ein für viele Anwendungen erheblicher Nachteil von Multipoden ist, dass das mit Ihnen erreichbare Volumen relativ klein ist, was dazu führt, dass sie zur Bearbeitung großer Werkstücke nicht eingesetzt werden können. Although hexapods are more difficult to master in terms of control technology, however, have the advantage of very high mechanical stability with less Dimensions. Furthermore, the working head moved by the Hexapod is usually very good direct center line reachable. A major disadvantage for many applications of multipods is that the volume you can achieve is relatively small, which means that they are not used for machining large workpieces can be.

Für einige Spezialanwendungen sind Vorrichtungen bekannt geworden, die das Multipoden-Prinzip mit dem Prinzip einer kartesisch/rotatorisch arbeitenden Maschine verbinden. In der DE 43 06 332 A1 ist bspw. eine Vorrichtung beschrieben, die zum Wechseln von Meß- und/oder Probesonden dient. Diese Vorrichtung weist einen Drehteller auf, in dem eine Antriebseinheit über zwei Teleskopbeine schwenkbar angeordnet ist. Der Drehteller ist in einer Längsrichtung verschiebbar. Devices have become known for some special applications the multipod principle with the principle of a Cartesian / rotary connect working machine. DE 43 06 332 A1, for example, is a device described, which serves to change measuring and / or test probes. This device has a turntable in which a drive unit two telescopic legs is pivotally arranged. The turntable is in one Slidable in the longitudinal direction.

Aus der DE 196 40 769 A1 ist ein kugelartig aufgebauter Hexapod bekannt. In dieser Druckschrift wird u. a. vorgeschlagen diesen Multipoden mit einem weiteren linearen oder rotatorischen Freiheitsgrad zu versehen. A spherical hexapod is known from DE 196 40 769 A1. In this document, u. a. proposed this multipod with one to provide a further linear or rotary degree of freedom.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe die Erfindung eine Vorrichtung zum Verfahren eines Arbeitskopfes im Raum zu schaffen, die die Vorteile einer oben dargestellten kartesisch/rotatorischen Maschine insbesondere hinsichtlich des großen überspannbaren Volumens erhält, jedoch einen leichten direkten Zugang zum Arbeitskopf ermöglicht. Starting from this prior art, it is an object of the invention Device for moving a working head in space to create the Advantages of a Cartesian / rotary machine shown above especially with regard to the large spanable volume, however allows easy direct access to the working head.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es die zu beschleunigende Masse zu verringern, ohne mechanische Stabilität einzubüßen. Another object of the invention is to accelerate the mass reduce without losing mechanical stability.

Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. This object is achieved with a device with the features of the claim 1 solved.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist eine Plattform auf, die in einer ersten Ebene 2-dimensional bewegbar angeordnet ist. Diese ist in der Regel die horizontale X-Y Ebene. Dies kann nach Art eines Portalroboters geschehen, so dass die überstreichbare Fläche praktisch beliebig groß gewählt werden kann. Diese Plattform trägt ein um eine Drehachse drehbares Drehelement, an welchem wiederum ein Multipod befestigt ist, welcher wiederum einen Arbeitskopf oder eine Montagevorrichtung für einen Arbeitskopf trägt. Dieser Multipod ist dafür zuständig, den Meßkopf in der dritten Raumrichtung, idR die Z-Richtung, zu verschieben und wenigstens entlang einer Achse zu verschwenken. The device according to the invention has a platform which in a first level is arranged 2-dimensionally movable. This is usually the horizontal X-Y plane. This can be done like a portal robot happen so that the paintable area is chosen practically any size can be. This platform carries a rotatable around an axis of rotation Rotating element, on which in turn a multipod is attached, which in turn carries a working head or a mounting device for a working head. This multipod is responsible for the measuring head in the third spatial direction, usually to move the Z direction and at least along one axis pivot.

Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung wird der besondere Vorteil einer klassischen kartesisch/rotatorischen Vorrichtung erhalten, es bleibt nämlich die Möglichkeit erhalten, nahezu beliebig große Werkstücke zu bearbeiten. Dadurch, dass die direkte Anbindung an den Arbeitskopf bzw. dessen Montagevorrichtung über einen Multipoden erfolgt, kann zum einem der direkte Zugang zum Arbeitskopf freigehalten werden, was, wie bereits oben dargestellt, in einigen Anwendungsfällen erhebliche Vorteile bietet. Weiterhin können wenigstens bezüglich zweier Freiheitsgrade die Vorteile ausgenützt werden, die ein Multipod bezüglich des Verhältnisses zwischen Masse und mechanischer Stabilität aufweist. The device according to the invention has the particular advantage of a classic Cartesian / rotary device preserved, namely it remains get the opportunity to machine workpieces of almost any size. Because the direct connection to the working head or its Mounting device via a multipod can be one of the direct Access to the working head must be kept free, which, as already shown above, offers significant advantages in some applications. Can continue at least with regard to two degrees of freedom, the advantages are exploited that a multipod in terms of the relationship between mass and mechanical Has stability.

Nach Anspruch 2 kann die Bewegung der Plattform mit Hilfe eines Portalroboters ausgeführt werden, wobei die Bewegungsebene der Plattform vorzugsweise eine horizontale Ebene ist. According to claim 2, the movement of the platform with the help of a Portal robots are executed, the movement level of the platform is preferably a horizontal plane.

Die Ansprüche 3-5 geben eine besonders bevorzugte Ausführungsform an, bei der der Multipod kinematisch ein Dipod ist, aus Gründen der Statik jedoch als Tripod aufgebaut ist. Hierbei steht eine erste Stange in einem fixen Winkel zum Drehelement, vorzugsweise in einem rechtem Winkel. Im Verhältnis zum Drehelement kann diese erste Stange also nur eine reine Axialbewegung durchführen. Die beiden anderen Stangen sind symmetrisch angeordnet und sorgen für die Verkippung des Arbeitskopfes bzw. dessen Montagevorrichtung entlang einer Achse, die vorzugsweise senkrecht zur Drehachse des Drehelementes steht. Weiterhin stehen vorzugsweise die Richtung der ersten Linearbewegung (Y-Richtung), die Richtung der zweiten Linearbewegung (x- Richtung) und die Drehachse des Drehelementes jeweils orthogonal zueinander. Claims 3-5 indicate a particularly preferred embodiment, where the multipod is kinematically a dipod, but for reasons of statics is constructed as a tripod. Here, a first rod is at a fixed angle to the rotating element, preferably at a right angle. In relation to This first rod can only rotate as a pure axial movement carry out. The other two rods are arranged symmetrically and ensure the tilting of the working head or its Mounting device along an axis, which is preferably perpendicular to the axis of rotation of the Rotary element stands. Furthermore, the direction of the first is preferred Linear movement (Y direction), the direction of the second linear movement (x- Direction) and the axis of rotation of the rotating element are each orthogonal to each other.

Nach Anspruch 6 überragt die erste Laufbahn die zweite Laufbahn seitlich, wodurch es möglich wird, den gesamten Arbeitsbereich, der zwischen den zweiten Laufbahnen aufgespannt ist, zugänglich zu machen. According to claim 6, the first track projects laterally beyond the second track, which makes it possible to cover the entire work area between the second career is spanned to make accessible.

Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die beigefügten Figuren näher erläutert. Es zeigen: The invention will now be described using an exemplary embodiment with reference to the attached figures explained in more detail. Show it:

Fig. 1 eine perspektivische Prinzipdarstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, Fig. 1 is a perspective schematic view of the device according to the invention,

Fig. 2 die Teilansicht T aus Fig. 1, Fig. 2 is a partial view T in FIG. 1,

Fig. 3 eine Prinzipdarstellung der Lagerung der ersten Stange im Drehelement im Querschnitt, Fig. 3 is a schematic representation of the mounting of the first rod in the rotary member in cross-section,

Fig. 4 eine Prinzipdarstellung der Lagerung einer zweiten Stange im Drehelement im Querschnitt, Fig. 4 is a schematic representation of the superposition of a second rod in the rotary member in cross-section,

Fig. 5 eine vergrößerte Teilansicht aus Fig. 1. Fig. 5 is an enlarged partial view in FIG. 1.

Fig. 1 zeigt eine vereinfachte Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Ein Drehelement in Form eines Drehtellers 40 ist an einer ersten Laufbahn 10 horizontal verschieblich gelagert (Y-Richtung). Mittels zweier Vertikalstreben 11, 12 ist die erste Laufbahn 10 in einer zweiten Richtung (X-Richtung) verschieblich auf den beiden zweiten Laufbahnen 20 gelagert, wobei die beiden Laufrichtungen vertikal zueinander stehen. Dieser Aufbau entspricht dem eines in der Technik bekannten Portalroboters und es wird dadurch erreicht, das die Plattform 30 in der horizontal liegenden X-Y Ebene verfahren werden kann. Die entsprechenden Elektromotoren, die zur Durchführung der Bewegungen notwendig sind, sind in Fig. 1 nicht dargestellt. Fig. 1 shows a simplified illustration of a preferred embodiment of the invention. A rotary element in the form of a turntable 40 is horizontally displaceably mounted on a first raceway 10 (Y direction). By means of two vertical struts 11 , 12 , the first raceway 10 is displaceably mounted on the two second raceways 20 in a second direction (X direction), the two race directions being vertical to one another. This structure corresponds to that of a portal robot known in the art and it is achieved in that the platform 30 can be moved in the horizontal XY plane. The corresponding electric motors that are necessary to carry out the movements are not shown in FIG. 1.

In der Plattform 30 ist ein mittels eines Elektromotors (nicht dargestellt) drehbarer Drehteller 40 gelagert, dessen Drehachse senkrecht zu den beiden oben dargestellten Bewegungsrichtungen ist. A turntable 40 which is rotatable by means of an electric motor (not shown) and whose axis of rotation is perpendicular to the two directions of movement shown above is mounted in the platform 30 .

Am Drehteller 40 sind drei Stangen jeweils verschieblich angeordnet. Es handelt sich hierbei um die Vertikalstange 52 und die beiden Schrägstangen 54, 55. Die Stangen erstrecken sich jeweils im Wesentlichen nach unten und die Enden der Stangen 52, 54 und 55 sind gelenkig mit der Montagevorrichtung 60 verbunden, siehe Fig. 2. Auf die Montageeinrichtung 60 und deren Verbindung mit den Stangen 52, 54, 55 wird später genauer eingegangen, zunächst wird die Lagerung der Stangen 52, 54, 55 im Drehteller 40 mit Bezug auf die Fig. 3 und 4 näher erläutert:
In Fig. 3 ist die Lagerung der Vertikalstange 52 im Drehteller 40 schematisch in einem Querschnitt dargestellt. Im Drehteller 40 ist eine erste Lagerhülse 42 starr eingebaut. Die Achse dieser Lagerhülse erstreckt sich parallel zur Drehachse des Drehtellers 40. In dieser ersten Lagerhülse 42 ist die Vertikalstange 52 verschiebbar angeordnet, so dass diese eine Bewegung in Z- Richtung durchführen kann. Die Ansteuerung der Vertikalstange 52 kann bspw. mittels eines Elektromotors M geschehen, der über ein Zahnrad Z in eine Zahnung 52a der Vertikalstange 52 eingreift. On the turntable 40 three rods are each slidably arranged. These are the vertical rod 52 and the two inclined rods 54 , 55 . The rods each extend essentially downwards and the ends of the rods 52 , 54 and 55 are connected in an articulated manner to the mounting device 60 , see FIG. 2. The mounting device 60 and its connection to the rods 52 , 54 , 55 will be explained in more detail later received, the storage of the rods 52 , 54 , 55 in the turntable 40 will be explained in more detail with reference to FIGS. 3 and 4:
In Fig. 3, the storage of the vertical rod 52 in the turntable 40 is shown schematically in a cross section. A first bearing sleeve 42 is rigidly installed in the turntable 40 . The axis of this bearing sleeve extends parallel to the axis of rotation of the turntable 40 . The vertical rod 52 is displaceably arranged in this first bearing sleeve 42 so that it can carry out a movement in the Z direction. The vertical rod 52 can be controlled, for example, by means of an electric motor M, which engages with a toothing Z in a toothing 52 a of the vertical rod 52 .

Die Fig. 4 zeigt die Lagerung der Schrägstangen 54, 55 im Drehteller 40. Diese Lagerungen sind jeweils gleich aufgebaut, da auch die beiden Schrägstangen 54, 55 symmetrisch bzgl. der Vertikalstange 52 angeordnet sind und auch synchron betrieben werden. Die beiden Schrägstangen 54, 55 sind auch jeweils mittels einer Hülse (zweite Hülse 44) gelagert, wobei die jeweilige Schrägstange bzgl. dieser zweiten Lagerhülse 44 eine Axialbewegung durchführen kann. Im Gegensatz zur Lagerung der Vertikalstange 52 ist die zweite Lagerhülse 44 jedoch nicht starr mit dem Drehteller 40 verbunden, sondern über eine Schwenkplatte 45 kardanisch mit dem Drehteller 40 verbunden. Das Kardangelenk selbst ist in Fig. 4 nicht dargestellt. Durch diese kardanische Aufhängung können die Schrägstangen 54, 55 jeweils in beliebiger Richtung bezüglich des Drehtellers 40 verschwenkt werden. Der Antrieb der Schrägstangen erfolgt auch hier jeweils über einen Elektromotor M, der so angeordnet ist, dass er die Kippbewegungen der Schrägstangen mitmacht. Die Notwendigkeit der kardanischen Lagerung der Schrägstangen 54, 55 erkennt man, wenn man Fig. 2 betrachtet:
Die Vertikalstange 52 ist über ein erstes Gelenk 66 mit dem L-förmigen Verbindungsbügel 64 der Montagevorrichtung 60 verbunden. Die Schwenkachse dieses ersten Drehgelenkes 66 liegt in der Horizontalebene. Durch die Axialverschiebungen der Vertikalstange 52 wird die Z-Position der Montagevorrichtung 60 verändert. Die beiden Schrägstangen 54, 55 müssen diese Bewegung mitmachen, wodurch sich natürlich deren Winkel bzgl. des Drehtellers 40 verändert. Um dies auszugleichen ist die oben erwähnte kardanische Aufhängung notwendig. FIG. 4 shows the mounting of the swash rods 54, 55 in the rotary table 40. These bearings are constructed identically, since the two inclined rods 54 , 55 are also arranged symmetrically with respect to the vertical rod 52 and are also operated synchronously. The two inclined rods 54 , 55 are also each supported by means of a sleeve (second sleeve 44 ), the respective inclined rod being able to perform an axial movement with respect to this second bearing sleeve 44 . In contrast to the mounting of the vertical rod 52, however , the second bearing sleeve 44 is not rigidly connected to the turntable 40 , but is gimbally connected to the turntable 40 via a swivel plate 45 . The universal joint itself is not shown in Fig. 4. This cardanic suspension allows the inclined rods 54 , 55 to be pivoted in any direction with respect to the turntable 40 . The inclined rods are also driven here in each case by an electric motor M which is arranged in such a way that it follows the tilting movements of the inclined rods. The need for the gimbal mounting of the oblique rods 54 , 55 can be seen when looking at FIG. 2:
The vertical rod 52 is connected to the L-shaped connecting bracket 64 of the mounting device 60 via a first joint 66 . The pivot axis of this first swivel joint 66 lies in the horizontal plane. The Z position of the mounting device 60 is changed by the axial displacements of the vertical rod 52 . The two inclined rods 54 , 55 must follow this movement, which of course changes their angle with respect to the turntable 40 . To compensate for this, the gimbals mentioned above are necessary.

Die beiden Schrägstangen 54, 55 sind über zweite Gelenke 67 mit dem Verbindungsbügel 64 verbunden. Diese zweiten Gelenke 67 dürfen keine starren Achsen aufweisen und können bspw. in Form von Kugelgelenken ausgeführt sein. Durch ein synchrones Verschieben der beiden Schrägstangen 54, 55 wird die Montagevorrichtung 60 in einer Vertikalebene verschwenkt. Insgesamt werden also die geforderten 5 Freiheitsgrade erzielt. Bei geeigneter Dimensionierung der Bauteile kann ein Schwenkbereich von deutlich mehr als 180° erzielt werden. The two inclined rods 54 , 55 are connected to the connecting bracket 64 via second joints 67 . These second joints 67 must not have rigid axes and can be designed, for example, in the form of ball joints. The assembly device 60 is pivoted in a vertical plane by a synchronous displacement of the two inclined rods 54 , 55 . Overall, the required 5 degrees of freedom are achieved. With suitable dimensioning of the components, a swivel range of significantly more than 180 ° can be achieved.

Die 3-beinige Ankopplung der Montagevorrichtung 60, an deren Montageabschnitt 62 ein beliebiger Arbeitskopf, bspw. ein Fräskopf, ein Sprühkopf, ein Laserbearbeitungskopf, ein Wasserschneidekopf u. s. w. angekoppelt werden kann, hat insbesondere folgende Vorteile: The 3-leg coupling of the assembly device 60 , to the assembly section 62 of which any work head, for example a milling head, a spray head, a laser processing head, a water cutting head, etc., can be coupled, in particular, the following advantages:

Zunächst wird die Mittelachse die sich vom Drehteller 40 zum Arbeitskopf erstreckt, freigehalten. Dies ist dann sehr hilfreich, wenn dem Arbeitskopf bspw. ein Laserstrahl oder Flüssigkeit unter hohem Druck mittels eines Druckrohres zugeführt werden muss. Hier wäre es bspw. auch denkbar in einer speziell geformten Montagevorrichtung eine zentrale Durchbrechung vorzusehen, durch die das gewünschte Medium unmittelbar dem Arbeitskopf zugeführt werden kann und eine Umlenkung nur noch in der einen Schwenkebene zu erfolgen braucht. First, the central axis that extends from the turntable 40 to the working head is kept clear. This is very helpful if, for example, a laser beam or liquid must be supplied to the working head under high pressure by means of a pressure tube. Here it would also be conceivable, for example, to provide a central opening in a specially shaped mounting device through which the desired medium can be fed directly to the working head and only needs to be deflected in one swivel plane.

Weiterhin ist die hier vorgeschlagene Anordnung bei geringen Gewicht sehr stabil gegen Querkräfte, so dass ohne Präzisionsverlust nur relativ geringe Massen beschleunigt werden müssen, wodurch zum einen die entsprechenden Stellmotoren klein dimensioniert werden können und weiterhin eine hohe Arbeitsgeschwindigkeit ermöglicht wird. Um eine weitere Gewichtsreduzierung zu erzielen, ist es denkbar, die Stangen aus Kohlefaser oder einem faserverstärktem Kunststoff zu fertigen. Furthermore, the arrangement proposed here is very light stable against lateral forces, so that without loss of precision only relatively small Masses must be accelerated, which on the one hand corresponding servomotors can be dimensioned small and still high Working speed is made possible. Another one To achieve weight reduction, it is conceivable to use carbon fiber rods or one to manufacture fiber-reinforced plastic.

Die Anordnung einer der Stangen in einem festen Winkel, vorzugsweise dem rechten Winkel, bezüglich des Drehtellers 40 hat insbesondere zwei Vorteile. Zum einen kann somit eine Kollision einer der Stangen mit dem zu bearbeitenden Werkstück zuverlässig verhindert werden. Wenn alle drei Stangen kardanisch aufgehängt wären, was auch möglich ist, und in bestimmten Anwendungsfällen auch Vorteile bringen kann, nämlich dann, wenn ein sechster Freiheitsgrad benötigt wird, müsste beim Verfahren des Arbeitskopfes stets beachtet werden, dass keine der Stangen mit dem Werkstück kollidiert. Dies wäre regelungstechnisch sehr schwierig. Im hier dargestellten Beispiel muss lediglich darauf geachtet werden, dass immer die Vertikalstange in Richtung des Werkstückes zeigt. Dies ist einfach. The arrangement of one of the rods at a fixed angle, preferably the right angle, with respect to the turntable 40 has in particular two advantages. On the one hand, a collision of one of the rods with the workpiece to be machined can thus be reliably prevented. If all three rods were gimbaled, which is also possible and can also bring advantages in certain applications, namely when a sixth degree of freedom is required, it should always be ensured when moving the working head that none of the rods collides with the workpiece. This would be very difficult in terms of control technology. In the example shown here, it is only necessary to ensure that the vertical rod always points in the direction of the workpiece. It is easy.

Weiterhin wird die Regelung auch insgesamt einfacher, da eine Verschiebung der Vertikalstange genau der z-Bewegung des Arbeitskopfes entspricht. Bezugszeichenliste 10 erste Laufbahn
11, 12 Vertikalsstreben
20 zweite Laufbahn
30 Plattform
40 Drehteller
42 erste Lagerhülse
44 zweite Lagerhülse
45 Schwenkplatte
52 Vertikalstange
54 erste Schrägstange
55 zweite Schrägstange
60 Montagevorrichtung
62 Montageabschnitt
64 Verbindungsbügel
66 erstes Gelenk
67 zweites Gelenk
Furthermore, the regulation is also simpler overall, since a displacement of the vertical rod corresponds exactly to the z-movement of the working head. Legend: 10 first raceway
11 , 12 vertical struts
20 second career
30 platform
40 turntables
42 first bearing sleeve
44 second bearing sleeve
45 swivel plate
52 vertical rod
54 first diagonal bar
55 second diagonal bar
60 mounting device
62 assembly section
64 connecting bracket
66 first joint
67 second joint

Claims

1. Device for moving a working head in space with:
a platform ( 30 ) which is arranged to be two-dimensionally movable in a first plane,
characterized in that
the platform ( 30 ) carries a rotating element ( 40 ) rotatable about an axis of rotation,
on which at least two rods ( 52 , 54 , 55 ) which are displaceable with respect to the rotary element ( 40 ) are arranged,
which in turn carry a mounting device ( 60 ) for a working head or a working head itself.

2. Device according to claim 1, characterized in that the platform ( 30 ) can carry out a first linear movement on a first track ( 10 ), wherein the first track can carry out a second linear movement on a second track ( 20 ).

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that a first rod ( 52 ) is at a fixed angle to the rotating element ( 40 ), while the second rod is at a variable angle to the rotating element.

4. The device according to claim 3, characterized in that the fixed angle is selected so that the first rod ( 52 ) extends parallel to the axis of rotation.

5. Device according to one of claims 3 or 4, characterized in that two second rods ( 54 , 55 ) are present, which are arranged symmetrically, and whose movements are synchronous.

6. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the rods ( 52 , 54 , 55 ) consist of carbon fiber or a fiber-reinforced plastic.