Patentansprüche
Anspruch 1
Steuerbares mechanisches Netzwerk, insbesondere für eine Vorrichtung zur Bearbeitung von Werkstücken, umfassend
a) ein mechanisches Netzwerk mit
- mindestens einer ersten parallelkinematischen Vorrichtung als Basisnetzwerk, mit
o mindestens einer Trägerebenen (1,2) zur jeweiligen Befestigung eines Gegenstandes {4) oder einer Vorrichtung (5.) , wobei jede Trägerebene (1, 2, ) durch ein Trägerfundament (8) oder durch mehrteilige Trägersegmente (6) gebildet ist,
o einer beliebigen Anzahl Kinematikelemente (7) mit Gelenken (9), wobei jedes Kinematikelement (7) an jeder Seite, direkt oder über Gelenke , mit einem der vorhandenen Trägersegmente (6) oder mit einem der vorhandenen Trägerfundamente (8) verbunden ist,
o mindestens ein steuerbares Antriebselement zum Bewegen der ersten, parallelkinematischen Vorrichtung,
- mindestens einer zweiten kinematischen Vorrichtung, die eine parallelkinematische Vorrichtung mit mindestens einer Trägerebene (3) gemäss oben genannter Definition oder eine andere kinematische
Vorrichtung ist,
b) mindestens ein Netzwerk zur Kommunikation mit und Energieversorgung von mindestens einem steuerbaren Antriebselement und bevorzugt weiterer funktioneller Elemente des Netzwerkes,
c) und eine Steuerung (10), die steuerungskompatible Elemente des steuerbaren Netzwerkes synergetisch miteinander verbindet,
wobei mindestens die zweite kinematische Vorrichtung mit mindestens einer Trägerebene (1) der ersten, parallelkinematischen Vorrichtung verbunden ist. Anspruch 2
Netzwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil des Netzwerkes aus einem elektrischen Netzwerk besteht, das entlang der in Abisatz a) beschriebenen Komponenten mit dem mechanischen Netzwerk verbunden is£-.
Anspruch 3
Netzwerk nach Anspruch 1 oder 2, zur Stabilisierung der Trägerebene ohne Befestigung eines Werkstückes (4), mit Gelenken (9) mit mechanisch getrennten Achsen, Kugelgelenken (11) oder anderen Gelenktypen, und mit durch die Steuerung (10) kontrollierten Gelenkbrems- oder Gelenkantriebselemente (12) , dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Achse mindestens eines Gelenkes (9) mit mindestens einem Gelenkbrems- oder Gelenkantriebselement (12) verbunden ist.
Anspruch 4
Netzwerk nach einer der Ansprüche 1 bis 3, zur Rotation um mindestens eine Achse (13) eines durch die Trägersegmente (6) eingespannten Werkstückes (4) oder eines beliebigen Gegenstandes, mit Trägersegmentrollen (14); die mit den Trägersegmenten (6) verbunden sind, und mit mindestens einem, durch die Steuerung (10) kontrollierten Trägersegmentrollenantriebselement (15), dadurch gekennzeichnet, dass das Rotationselement mindestens einer Trägersegmentrolle (14) mit dem Rötationselement mindestens eines Trägersegmentrollenantriebselementes (15) verbunden ist.
Anspruch 5
Netzwerk nach einer der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens' ein Teil der Steuerung (10) an einem oder mehreren Elementen des Netzwerkes angebracht sind.
Anspruch 6
Netzwerk nach einer der Ansprüche 1 bis 5, zur Energieversorgung mindestens eines Teils des Netzwerkes, dadurch gekennzeichnet, dass an einem oder mehreren Elementen des Netzwerkes Energiespeicher, Energietransformer, Energiegeneratoren oder andere Energievorrichtungen angebracht sind. Anspruch 7
Netzwerk nach einer der Ansprüche 1 bis 6, mit Schnittstellenvorrichtungen (16) zur Verknüpfung schnittstellenkompatibler Netzwerkelementen im Zusammenhang mit dem Befestigungsverfahren der Trägersegmente (6), dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere Schnittstellenvorrichtungen (16) an einem oder mehreren Elementen des Netzwerkes befestigt sind.
Anspruch 8
Netzwerk nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens die erste, die zweite oder eine dritte kinematische Vorrichtung über einen oder mehrere Führungsvorrichtungen (17) , oder über mindestens einen Drehmechanismus (18) mit einer beliebigen Trägerebene verbunden ist.
Anspruch 9
Netzwerk nach einer der Ansprüche 1 bis 8, mit mindestens einer Trägerebene (1), mit einem Trägerfundamenttisch (19), zur Ablage oder Befestigung von Vorrichtungen, Werkstücke oder Gegenstände, der aus der Form des Trägerfundamentes (8) gegeben ist oder mit dem Trägerfundament (8) verbunden ist, mit Materialauffangwannen, die unterhalb des Trägerfundamentes (8) positioniert werden, und mit mindestens einem Trägerfundamentfuss (20) , der aus der aus der Form des Trägerfundamentes gegeben ist oder mit dem Trägerfundament (8) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb des Trägerebenetisches (19) im Trägerfundament mindestens eine Trägerfundamentaussparung (21) vorhanden ist, oder mindestens ein Trägerfundamentfuss (20) mit dem Trägerfundament (8) verbunden ist.
Anspruch 10
Netzwerk nach einer der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass als Schutzvorrichtung an einem oder mehreren Trägerfundamenten (8) oder Trägersegmenten (6) eine oder mehrere Schutzwände (22) fest, oder mindestens ein Teil der Schutzwände (22) über Führungsvorrichtungen, die manuell oder durch, von der Steuerung (10) kontrollierte Schutzwandantriebselemente, verschiebbar, befestigt sind. Anspruch 11
Netzwerk nach einer der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zum Messen des Werkstückes (4) , zur Positionsmessung vorhandener Vorrichtungen sowie zum Messen beliebiger Informationen, an den Schutzwänden (22) oder an anderen Elementen des Netzwerkes Messvorrichtungen (23) angebracht sind.
Anspruch 12
Verfahren zum Betreiben eines Netzwerkes nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (10), durch Vergleichen und Abgleichen der Soll- und Istzustände, die Netzstruktur in Schritten der Steuerungstaktfrequenz unter Berücksichtigung aller vorhandenen, steuerungskompatiblen Daten, den Sollwerten bestmöglichst annähert.
Anspruch 13
Verfahren Anspruch 12, zur automatischen Selbstmontage, oder, bei umgekehrter Schrittreihenfolge, Selbstdemontage, eines steuerbaren mechanischen Netzwerkes, mit einer für die Sollform benötigten Anzahl betriebsbereiter Basisnetzwerke oder Basisnetzwerkgruppen, und mit einem entsprechenden, in der Steuerung (10) enthaltenen, oder durch die Steuerung generierten Zielfindungsalgorithmus gemäss Sollform und gegebenenfalls Sollbewegung, wobei für das Selbstmontageverfahren in einem
ersten Schritt eine für die Sollform benötigte Anzahl Basisnetzwerke bereitgestellt werden,
in einem zweiten Schritt durch ein Basisnetzwerk ein anderes Basisnetzwerk ausfindig gemacht wird,
in einem dritten Schritt das Basisnetzwerk mit einem anderen Basisnetzwerk an den Trägersegmenten (6) oder Trägerfundamenten der Basisnetzwerke mechanisch, und über die vorhandenen Schnittstellen entsprechend verbunden wird,
und in einem vierten Schritt die Schritte zwei und drei solange wiederholt werden, bis keine Basisnetzwerke mehr vorhanden sind, oder die Istform der Sollform bestmöglichst angenähert ist. |
Steuerbares mechanisches Netzwerk Beschreibung
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein steuerbares mechanisches Netzwerk zur Lösung einer beliebigen Aufgabe, unter anderem in den Anwendungsgebieten Robotik, Automationstechnik, Fertigungstechnik und CNC- Technik.
Die meisten vergleichbaren Vorrichtungen in verschiedenen Anwendungsgebieten, die zum Stand der Technik gehören, haben, obwohl sie mittlerweile einen hohen Grad an Universalität aufweisen, noch immer viele spezifische Komponenten, die im Zusammenhang mit ihrer Aufgabe unumgänglich sind. Daraus ergeben sich als Nachteile unter anderem hohe
Produktionskosten zur Herstellung solcher Vorrichtungen und damit auch hohe Anschaffungs- und Betriebskosten, was den ökonomischen Nutzen der Vorrichtung negativ beeinflussen kann. Beim Begriff Universalität handelt es sich in diesem Zusammenhang um den Wert, der grundsätzlich den verhältnismässigen Anteil an spezifischen Komponenten einer Vorrichtung beziffert. Nicht spezifische Komponenten werden unter anderem als Systemkomponenten, modulare Systeme oder Baukastensysteme bezeichnet.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, in einem entsprechenden Anwendungsbereich den Universalitätsgrad unter Berücksichtigung des Anforderungsprofiles, wie beispielsweise vorteilhafte Werte in den Bereichen Flexibilität, Festigkeit, Verfahrwege, Beschleunigung, Statik, Dynamik, Positionierung und Dämpfung, durch Vereinheitlichung, Harmonisierung, Vereinfachung und Reduktion der einzelnen Komponenten, sowie allenfalls der Vorrichtung als Ganzes, den Universalitätsgrad und damit den ökonomischen Nutzen der Vorrichtung, erheblich zu erhöhen. Eine mögliche Lösung besteht darin, dass die einzelnen Baugruppen oder Teilkomponenten der Vorrichtung, wie Fundament, Antriebsvorrichtungen, Kinematikvorrichtungen, GreifVorrichtungen, Kommunikationsnetz, EnergievorsOrgungsnetz, pro Baugruppe auf möglichst eine oder mehrere identische Komponenten, reduziert werden. Die spezifischen Komponenten bilden dabei eine eigene Baugruppe ausserhalb des in sich mechanisch geschlossenen Netzwerkes. Die vorliegende Erfindung basiert auf diesem Lösungsansatz.
Das steuerbare mechanische Netzwerk setzt sich aus einem oder mehreren, steuerbaren mechanischen, auf Parallelkinematik basierenden Basisnetzwerken, zusammen. Bei der Parallelkinematik wird normalerweise eine, bei der vorliegenden Erfindung mindestens eine Trägerebene zur jeweiligen Befestigung eines Gegenstandes, eines Werkstückes oder einer
Vorrichtung, bewegt, wobei jede Trägerebene durch ein Trägerfundament oder durch mehrteilige Trägersegmente gebildet ist. Durch eine Steuerung werden die Kinematikelemente mit Gelenken kontrolliert, wobei jedes Kinematikelement an jeder Seite, direkt oder über Gelenke, mit einem der vorhandenen Trägersegmente oder mit einem der vorhandenen Trägerfundamente, verbunden ist, und damit eine oder mehrere Trägerebenen bewegt werden. Bei den Kinematikelementen handelt es sich um kinematische Vorrichtungen, die durch ein Antriebselement, beispielsweise in Form eines Elektromotors, • einer pneumatischen oder hydraulischen Vorrichtung, durch die Steuerung bewegt werden können. Dadurch entsteht bei räumlicher Anordnung der Kinematikelemente im dreidimensionalen Raum ein mechanisches Netzwerk mit einem Volumen innerhalb des Basisnetzwerkes, nachfolgend Parallelkinematikvolumen genannt. Bei ebener Anordnung der Kinematikelemente entsteht ein mechanisches Netzwerk im zweidimensionalen Raum. Dabei kann es sich um eine beliebige parallelkinematische Ebenenoder Volumenstruktur wie Tetraeder, Hexaeder, Oktaeder in symetrischer oder asymetrischer, offener oder geschlossener Form und unterschiedlicher Grosse handeln. Zur Kommunikation und Energieversorgung der entsprechenden Netzwerkelemente oder anderer Elemente sind ein oder mehrere Kommunikations- und Energienetzwerke mit dem mechanischen Netzwerk verbunden. Vorgloichbar~±st das Zusammensetzen von Basisnetzwerken mit einem Molekül, das sich aus mehreren Atomen zusammensetzt. Die Form der Basisnetzwerke sowie die Verbindungsanordnung der Basisnetzwerke zu einem steuerbaren mechanischen Netzwerkes hängt in erster Linie von der zu lösenden Aufgabe ab. Sofern es sich bei entsprechender Anwendung, im Gegensatz zu ebene oder zweidimensionale, um volumetrische oder dreidimensionale Basisnetzwerke handelt, können die Basisnetzwerke grundsätzlich verschieden miteinander verbunden werden. Es kann dabei zwischen innerer, äusserer, oder in Kombination mit innerer und äusserer, Verbindung unterschieden werden. Bei der inneren Verbindung wird ein Basisnetzwerk innerhalb des Parallelkinematikvolumens eines anderen Basisnetzwerkes mit mindestens einer Trägerebene verbunden. Bei der äusseren, respektive kombinierten Verbindung, entsprechend ausserhalb, respektive kombiniert. Durch die Kombinationsvielfalt, insbesondere im Zusammenhang unterschiedlich dimensionierter Basisnetzwerke, sowie symetrischer und asymetrischer respektive gleichschenkliger und ungleichschenkliger Basisnetzwerke, entstehen Vorrichtungsvarianten, die bisher vorallem bei natürlichen Organismen bekannt sind. Nach dem Prinzip der Fraktalen Anordnung und Bewegung können künstliche Organismen aufgebaut und, sowohl grösser, gleich oder kleiner eines Basisnetzwerkes, beliebig verschachtelt werden. Möglich ist auch eine Omdeutung eines Elementes, beispielsweise eines einzelnen Trägersegmentes, das auf Grund seiner Grösse
genüber einem weiteren, viel kleineren, an dem Trägersegment befestigten Basisnetzwerk, die Funktion als Trägersegment im. Grossen, als auch die Funktion als einteiliges Trägerfundament aufweist. Das Verbinden der einzelnen Basisnetzwerken erfolgt entweder durch den Bau und Montage einer Vorrichtung im herkömmlichen Sinne oder durch ein Verfahren zur Se ^ lbstmontage oder Selbstdemonta ' ge eines steuerbaren mechanischen Netzwerkes. Die Montage eines steuerbaren mechanischen Netzwerkes wird durch die Erfindung soweit vereinfacht-, dass dadurch eine Montage, durch die bestehenden Basisnetzwerke selbst, ermöglicht wird. Die Erfindung beschreibt unter anderem ein Verfahren zur Selbstmontage, oder, in umgekehrter Reihenfolge, Selbstdemontage eines steuerbaren mechanischen Netzwerkes. Als Anwendungsbeispiele eines steuerbaren mechanischen Netzwerkes werden nachfolgend in einem ersten, allgemeinen Beispiel eine Vorrichtung zur Bewegungsautomatisierung in Form eines universellen Roboters, zur Lösung einer beliebigen Aufgabe, und in einem zweiten Beispiel im Detail eine Vorrichtung zur Komplettbearbeitung eines Werkstückes in einer Aufspannung, gemäss Zeichnung, beschrieben.
Das erste Anwendungsbeispiel eines steuerbaren mechanischen Netzwerkes beinhaltet eine Vorrichtung" zur Bewegungsautomatisierung, in Form eines universellen Roboters, umfassend gemäss Anspruch 1 mindestens ein parallelkinematisches Basisnetzwerk mit mindestens einer Trägerebene,' in diesem Beispiel zwanzig Trägerebenen, in Form eines Fussballs, wobei die Kinematikelemente den Fussballnähten und die Trägersegmente den Schnittpunkten der Fussballnähten entspricht. Vorausgesetzt, dass mindestens die Energiequelle bei/spielsweise in Form einer oder mehreren Batterien gemäss Anspruch 6 und bevorzugt mindestens ein Teil der Steuerung gemäss Anspruch 5, an beliebigen Elementen des Netzwerkes befestigt sind, und mindestens ein Teil der Gelenke gemäss Anspruch 3 mit entsprechenden Antriebs- oder Bremsvorrichtung verbunden sind, lässt sich der drahtlose Roboter durch die in sich stabile mechanische Netzwerkstruktur mit der Steuerung 'kontrolliert bewegen und mit entsprechenden Kinematikelementen, Messvorrichtungen und Sensoren für eine beliebige Aufgabe, innerhalb der physikalischen Möglichkeiten aller vorhandenen Komponenten, einsetzen. Dabei kann sich der Roboter nach Bedarf mit weiteren Basisnetzwerken selbstständig aufbauen oder abbauen, wobei der Auf- oder Abbau grundsätzlich innerhalb, kombiniert oder ausserhalb eines Basisnetzwerkes, vergleichbar mit dem Prinzip der Fraktale geschehen kann. Dabei kann es sich bei dem vorliegenden Anwendungsbeispiel in Form eines universellen Roboters im Zusammenhang Aufgabenstellung oder des Sollzustandes um eine beliebige Kombination der Patentansprüche handeln.
Das zweite Anwendungsbeispiel eines • steuerbaren mechanischen Netzwerkes beinhaltet eine Vorrichtung zur Komplettbearbeitung eines beliebigen Gegenstandes in einer Aufspannung, nachfolgend Werkstück genannt. Bisherige computergesteuerte Vorrichtungen zur spanabhebenden Bearbeitung eines Werkstückes basieren normalerweise auf Linearkinematik. Zur Positionierung und f zur Bewegung des rotierenden Werkzeuges und / oder des Werkstückes im Raum werden für eine beliebige Bearbeitungsart, wie zum Beispiel Fräsen, Bohren, Schleifen, mindestens drei lineare mechanische Führungsschlitten benötigt, wovon jeder Führungsschlitten einer der Koordinatenachsen (X, Y, Z) entspricht und mit einer Antriebsspindel und einem Antriebselement verbunden ist. Durch die synergetische Verbindung der Steuerung, die die Achsen über die Antriebselemente bewegt, kann sich das Werkzeug in Bezug auf das Werkstück im dreidimensionalen, innerhalb der möglichen Verfahrwege der Führungsschlitten, im Raum frei bewegen. Bei einer Drehbearbeitung sind mindestens zwei Achsen (X, Y) und mindestens einer Rotationsachse in Form des rotierenden Werkstückes erforderlich. Bei der Mehrseitenbearbeitung in einer Aufspannung müssen zusätzliche Achsen eingesetzt werden. Der Einsatz von zusätzlichen Rundachsen oder weiteren linearen Führungsschütten sind Beispiele solcher Achsen. Eine Alternative zur konventionellen Raumaufteilung in drei Achsen, bietet die Parallelkinematik. Die bisher beschriebenen, konventionellen Bearbeitungsmaschinen ermöglichen es, maximal fünf Seiten eines Werkstückes, beispielsweise eines Würfels, in einer Aufspannung zu bearbeiten. Die sechste Seite, die normalerweise durch die Spannvorrichtung des Werkstückes für das Werkzeug nicht zugänglich ist, kann erst bearbeitet werden, nachdem das Werkstück, in einer zweiten Aufspannung, umgedreht wird. Mit der Anwendung eines steuerbaren mechanischen Netzwerkes in Form einer Vorrichtung zur Bearbeitung eines Werkstückes, ist es möglich, mit einer Aufspannung alle Seiten eines Werkstückes zu bearbeiten. Für das Werkzeug nicht zugänglich sind nur noch die Bereiche, die zur Befestigung des Werkstückes erforderlich sind.
Die Vorrichtung zur Komplettbearbeitung eines Werkstückes (4) in einer Aufspannung, umfasst gemäss Anspruch 1 mindestens einer ersten parallelkinematisches Vorrichtung als erstes Basisnetzwerk, mit mindestens einer Trägerebene, in diesem Beispiel mit zwei Trägerebenen (1,2) in Form eines asymetrischen Hexaeders zur Befestigung eines Gegenstandes, einer Vorrichtung oder eines Werkstückes (4). Dabei ist die Trägerebene (2), die als GreifVorrichtung das Werkstück (4) automatisch an sich selbst befestigen kann, in mehrere, durch Kinematikelemente direkt oder über Gelenke (9,11) verbundene Trägersegmente (6), aufgeteilt. Gemäss Anspruch 1 mit einer zweiten parallelkinematischen Vorrichtung, mit einer Trägerebene (3) zur Befestigung einer Bearbeitungsvorrichtung (5) mit Frässpindel (24)
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5 und Fräser (25) zur spanabhebenden Bearbeitung des Werkstückes (4) als zweites Basisnetzwerk, die innerhalb des Parallelkinematikvolumens der ersten parallelkinematischen Vorrichtung befestigt ist. Gemäss Anspruch 1 mit einem Netzwerk zur Kommunikation und Energieversorgung der steuerbaren Kinematikelementen (7) mit Antriebselementen, und bevorzugt weiterer funktioneller Elemente des Netzwerkes . Gemäss Anspruch 1 mit einer Steuerung (10), die steuerungskompatible Elemente des steuerbaren Netzwerkes synergetisch miteinander verbindet. Durch diese Netzwerkkonstellation ergeben sich durch die zwei beweglichen Trägerebenen (2,3) und der festen Trägerebene (1) als Referenzebene in Form eines Trägerfundamentes (8) drei Koordinatensysteme, ein erstes Koordinatensystem durch die Trägerebene (2) des Werkstückes (4), ein zweites Koordinatensystem durch die Trägerebene (3) der Bearbeitungsvorrichtung (5) und ein drittes Koordinatensystem durch die Trägerebene CD in Form des Trägerfundamentes (8), die, durch die Steuerung (10) koordiniert, . synergetisch miteinander verbunden sind und damit eine Komplettbearbeitung des Werkstückes (4) durch die Bearbeitungsvorrichtung (5) ermöglichen. Dabei ergänzen sich die beiden parallelkinematischen Vorrichtungen mit Trägerebenen (2,3) dahingehend, dass die Frässpindel (24) die Werkstückoberfläche durch dön Gesamtschwenkwinkel von 180°, der sich aus der Summe der Schwenkbereiche der beiden Trägerebenen (2/3) ergibt, in Verbindung mit mindestens einem Drehmechanismus (18) gemäss Anspruch 8 zu 100% erreicht, wovon zu ca. 90% rechtwinklig zur Werkstückoberfläche, da 10% der Werkstückoberfläche durch den Befestigungsmechanismus der Trägerebene (2) für den Fräser (25) nicht rechtwinklig zugänglich sind.
Gemäss Anspruch 2 besteht mindestens ein Teil des Netzwerkes aus einem elektrischen Netzwerk, das entlang der in Absatz a) des in Anspruchs 1 beschriebenen Komponenten mit dem mechanischen Netzwerk verbunden ist.
Gemäss Anspruch 3 werden die Trägerebenen ohne Befestigung eines Werkstückes (4), mit Gelenken (9) mit mechanisch getrennten Achsen, beispielsweise in Form von Kardangelenken, Kugelgelenken (11) oder anderen Gelenktypen, und mit durch die Steuerung (10) kontrollierten Gelenkbrems- oder Gelenkantriebselemente (26) , dadurch stabilisiert, dass mindestens eine Achse mindestens eines Gelenkes (9) mit mindestens einem Gelenkbremsoder Gelenkantriebselement (26) verbunden ist. Dies entspricht einer Funktionsverschmelzung einer parallel-kinematischen Vorrichtung mit einem Knickarmroboter. Gemäss Zeichnung sind unterschiedliche Gelenktypen innerhalb einer Trägerebene (2) dargestellt.
Anspruch 4 beinhaltet eine Vorrichtung zur Rotation um mindestens eine Achse (13) eines durch die Trägersegmente (6) eingespannten Werkstückes (4) oder eines beliebigen Gegenstandes, mit Trägersegmentrollen (14), die mit den Trägersegmenten (6) verbunden sind, und mit mindestens einem, durch die Steuerung (10) kontrollierten Trägersegmentrollenantriebselemente (15), dadurch gekennzeichnet, dass das Rotationselement mindestens einer Trägersegmentrolle (14) mit dem Rotationselement mindestens eines Trägersegmentrollenantriebselementes (15) verbunden ist. Dadurch wird eine spanabhebende Drehvorrichtung beschrieben, wobei in diesem Beispiel die Drehachse (13) des Werkstückes (4) in allen Freiheitsgraden, wie das Werkstück (4) selbst, bewegt werden kann. Dabei ist es möglich, bei vorhandenem Gegenspitz, auf der Höhe, da das Werkstück (4) eingespannt ist, eine Nute (27) zu fräsen, die in einem weiteren Arbeitsgang als Führungsnute (27) für die Trägersegmentrollen (14) zur Stabilisierung der Drehachse (13) benutzt wird. Dabei passt sich die Trägerebene (2) bei Drehung des Werkstückes (4) solange der unrunden Form an, bis 360° des Werkstückumfangs mit der Führungsnute (27) versehen ist.
Gemäss Anspruch 5 sind mindestens ein Teil der Steuerung (10) an einem oder mehreren Elementen des Netzwerkes angebracht. Dies kann eine Voraussetzung für Vorrichtungen im Bereich künstlicher Intelligenz sein. Dabei geht es darum, dass Prozessverarbeitungensvorrichtungen wie ein oder mehrere Computerprozessoren, dezentral, beispielsweise an einem Trägersegment, befestigt sind.
Gemäss Anspruch 6 sind an mindestens einem Teil des Netzwerkes Elemente zur Energieversorgung des Netzwerkes, Energiespeicher, Energietransformer, Energiegeneratoren oder andere Energievorrichtungen angebracht. Dabei handelt es sich wie im oberen Abschnitt um die Voraussetzungen zur Anwendung künstlicher Intelligenz, sowie um die Unabhängigkeit von physikalischen, örtlich gebundenen Netzwerke
Gemäss Anspruch 7 sind an einem oder mehreren Elementen des Netzwerkes Schnittstellenvorrichtungen (16), zum Beispiel an den Trägersegmenten (6)
«iL«. zur Verknüpfung schnittstellenkompatibler Netzwerkelementen im Zusammenhang mit dem Befestigungsverfahren der Trägersegmente (6), eine oder mehrere Schnittstellenvorrichtungen (16) befestigt. Dadurch kann das Kommunikations- und Energienetz alleine durch die automatische, physikalische Befestigung mit anderen kompatiblen Netzwerkkomponenten durch eine beliebige Verbindung oder Spannverbindung der entsprechenden Trägersegmenten (6) oder Trägerfundamenten (8) erweitert oder reduziert werden.
Gemäss Anspruch 8 sind mindestens die erste, die. zweite oder eine dritte kinematische Vorrichtung über einen oder mehrere FOhrungsVorrichtungen (17), oder über mindestens einen Drehmechanismus (18) mit einer beliebigen Trägerebene verbunden (1) . Dabei ist zur Komplettbearbeitung des Wertstückes (4) mindestens ein Drehmechanismus (18) eine Voraussetzung. Weitere Führungsschlitten oder Drehmechanismen erweitern den Wirkungsbereich der entsprechenden kinematischen oder anderen Vorrichtungen mit Trägerebenen (2,3).
Anspruch 9 umfasst mindestens eine Trägerebene (1), mit einem Trägerfundamenttisch (19) , zur Ablage oder Befestigung von Vorrichtungen, Werkstücke oder Gegenstände, der aus der Form des Trägerfundamentes (8) gegeben ist oder mit dem Trägerfundament (8) verbunden ist, mit Materialauffangwannen, die unterhalb des Trägerfundamentes (8) positioniert werden, und mit drei Trägerfundamentfüsse (20), die aus der Form des Trägerfundamentes gegeben sind oder mit dem Trägerfundament (8) verbunden sind. Unterhalb des Trägerfundamenttisches (19) sind im Trägerfundament drei Trägerfundamentaussparung (21) vorhanden, die unter anderem den Zugang entsprechender Auffangwanneπ, zum Auffangen von Spänen, Kühlwasser oder anderem, unterhalb des Trägerfundamentes, ermöglichen. Durch die obere Formgebung des Trägerfundamentes als Ringtisch (21) ergibt sich die ■ Möglichkeit zur Ablage und Befestigung mit beliebigen Gegenständen, Werkstücken (4) und Vorrichtungen.
Gemäss Anspruch 10 sind als Schutzvorrichtung an einem oder mehreren Trägerfundamenten (8) oder Trägersegmenten (6) eine oder mehrere Schutzwände (22) fest, oder mindestens ein Teil der Schutzwände (22) über Führungsvorrichtungen, die manuell oder durch, von der Steuerung (10) kontrollierte Schutzwandantriebselemente, verschiebbar, befestigt. Durch die von der Steuerung kontrollierten, verschiebbaren Schutzwände entsteht ein optimales Verhältnis zwischen Schutz und Freiraum. '
Gemäss Anspruch 11 sind zum Messen des Werkstückes (4), zur Positionsmessung vorhandener Vorrichtungen sowie zum Messen beliebiger Informationen, an den Schutzwänden (22) oder an anderen Elementen des Netzwerkes MessVorrichtungen (23) angebracht. Damit ergibt sich zum Messen beliebiger Informationen mit beliebigen Vorrichtungen, insbesondere durch die grossflächigen Schutzwände zum Senden und Empfangen von beliebigen Daten, ein grosses Anwendungsspektrum, insbesondere im Bereich der künstlichen Intelligenz.
Anspruch 12 beschreibt ein Verfahren. zum Betreiben eines Netzwerkes nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Steuerung (10), durch Vergleichen und Abgleichen der Soll- und Istzustände, die Netzstruktur in Schritten der Steuerungstaktfrequenz unter Berücksichtigung- aller vorhandenen, steuerungskompatiblen Daten, den Sollwerten bestmöglichst annähert. Dabei wepden in entsprechenden Algorithmen, allenfalls mit einem bestimmten Anteil an künstlicher Intelligenz, ein Grundverhalten des steuerbaren mechanischen Netzwerkes beschrieben.
Anspruch 13 beschreibt ein Verfahren nach Anspruch 12, zur automatischen Selbstmontage, oder, bei umgekehrter Schrittreihenfolge, Selbstdemontage, eines steuerbaren mechanischen Netzwerkes, mit einer für die Sollform benötigten Anzahl betriebsbereiter Basisnetzwerke oder Basisnetzwerkgruppen, und mit einem entsprechenden, in der Steuerung (10)..enthaltenen, oder durch die Steuerung (10) generierten Zielfindungsalgorithmus gemäss Sollform und gegebenenfalls Sollbewegung, wobei für das Selbstmontageverfahren in einem
ersten Schritt eine für die Sollform benötigte Anzahl Basisnetzwerke bereitgestellt werden,
in einem zweiten Schritt durch ein Basisnetzwerk ein anderes Basisnetzwerk ausfindig gemacht wird,
in einem dritten Schritt das Basisnetzwerk mit einem anderen Basisnetzwerk an den Trägersegmenten (6) oder Trägerfundamenten (8) der Basisnetzwerke mechanisch, und über die vorhandenen Schnittstellen (16) entsprechend verbunden wird,
und in einem vierten Schritt die Schritte zwei und drei solange wiederholt werden, bis keine Basisnetzwerke mehr vorhanden sind, oder die Istform der Sollform bestmöglichst angenähert ist.
Durch diesen Anspruch ist es möglich, durch ein Basisnetzwerk mit bereitgestellten andereren Basisnetzwerken eine beliebige Vorrichtung zusammenzustellen. Dies geschieht in Form der Selbstmontage respektive Selbstdemontage. Dadurch wird nicht nur in jedem Arbeitsschritt die Kinematische Form, sondern auch die physikalische Grundform immer von neuem aktualisiert und modifiziert. Vorallem im Bereich der künstlichen Intelligenz kann dies als entscheidender Vorteil gesehen werden. So kann beispielsweise vollautomatisch eine bestimmte Aufgabe oder Sollsituation analisiert werden, von der Steuerung (10) ein Zielfindungsalgorithmus
ausgearbeitet werden, der die Lösung.durch entsprechende Unteralgorithmen auf Grund aller vorhandenen Messdaten berechnet, -und die optimale Lösungsvorrichtung mit den kinematischen Lösungsbewegunsabläufen innerhalb der vorhandenen physikalischen Möglichekeiten und bereitgestellten Basisnetzwerken oder Elemente des Netzwerkes durch die Steuerung realisiert wenden.
In beiden Anwendungsbeispielen der vorliegenden Erfindung können unter' anderem die vorteilhaften Bedingungen in den Bereichen Flexibilität, Festigkeit, Beschleunigung, Statik, Dynamik, Positioniergenauigkeit, Dämpfungswerte, sowie grosse Verfahrwege, ein hoher Anteil an Systemkomponenten, einfache Geometrie der einzelnen Komponenten, tiefe Anschaffungskosten, tiefe Betriebskosten sowie die unbegrenzten Erweiterungs- und Kombinationsmöglichkeiten erwähnt werden. Viele in diesem Abschnitt erwähnten Vorteile gegenüber bestehenden Vorrichtungen haben direkt oder indirekt zur Folge, dass sowohl die Kosten zur Herstellung der Vorrichtung, die Betriebskosten, die Kosten der durch die Vorrichtung hergestellten Werkstücke sowie die Kosten entsprechender Automatisierungs- prozesse erheblich gesenkt werden. Dadurch kann das Netzwerk auch in. Bereichen eingesetzt werden/ die mit vergleichbaren Vorrichtungen zwar auch möglich wäre, jedoch durch zu hohe Anschaffungs- und Betriebskosten der vergleichbaren Vorrichtungen keinen ökonomischen Nutzen einbringen wüfden. Grundsätzlich beschreibt die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung in Form eines steuerbares mechanisches Netzwerk, zur Lösung einer beliebigen Aufgabe, die unter den entsprechenden umständen in der Lage ist, ein beliebiges Produkt, bestehend aus :' einem oder mehreren Teilen, von der Fertigung bis zur Hontage der Einzelteile, automatisch und lernfähig, herzustellen.
Next Patent: ADAPTER FOR PRESSURE SENSORS