Schwaar, Michael (Blumenweg 20, Hartmannsdorf, 09232, DE)
Wolf, Klaus-peter (Altendorfer Strasse 93 A, Chemnitz, 09113, DE)
Förster, Harald (Zschopauer Strasse 544, Chemnitz, 09128, DE)
Fischer, Dieter (Finkenweg 3, Lichtenau, 09244, DE)
Schwaar, Michael (Blumenweg 20, Hartmannsdorf, 09232, DE)
Wolf, Klaus-peter (Altendorfer Strasse 93 A, Chemnitz, 09113, DE)
Förster, Harald (Zschopauer Strasse 544, Chemnitz, 09128, DE)
| 1. | Bewegungs und/oder Postioniervorrichtung zum elektronisch gesteuerten, mehrachsigen Bewegen und/oder Positionieren eines Objektes mittels eines Objektträgers und Koppelgliedern, die in einem Gestell angeordnet sind, wobei jedes der Koppelglieder über eine Kardanische Aufhängung mit dem Gestell, in der das jeweilige Koppelglied verdrehbar gelagert ist, verbunden ist, und die Koppelglieder gegenüberliegend von der Kardanischen Aufhängung an einem Ende des Objektträgers mittels je einer Gelenkanordnung angelenkt sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Objektträger (2) mittels zweier Koppelglieder (3) mit dem Gestell (1) verbunden ist, und gegenüberliegend von den Gelenkanordnungen (5), die jeweils zwei Freiheitsgrade aufweisen, der Objektträger (2) über eine Kardanische Aufhängung (6) mit dem Gestell (1) verbunden ist. |
| 2. | Bewegungs und/oder Postioniervorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kardanische Aufhängung (6) des Objektträgers (2) am Gestell (1) aus zwei ringförmigen Elementen besteht, wobei ein äußerer Ring (7) einen inneren Ring (8) aufnimmt, der innere Ring (8) im äußeren Ring (7) drehbeweglich um eine Achse eines inneren Ringes (8) gelagert ist, und der äußere Ring (7) im Gestell (1) drehbeweglich um eine Achse des äußeren Ringes (7) gelagert ist, sowie der Objektträger (2) im inneren Ring (8) befestigt angeordnet ist. |
| 3. | Bewegungs und/oder Postioniervorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Gelenkanordnung (5) jedes Koppelgliedes (3) aus je einem Scharnier (9) besteht, welches das jeweilige Koppelglied (3) an einem Gelenkring (10) anlenkt, der um die Längsachse des Objektträgers (2) drehbeweglich angeordnet ist. |
| 4. | Bewegungs und/oder Postioniervorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Objekt (11) ein Ablenkspiegel (16) ist, der auf dem Ende des im Gestell (1) kardanisch angelenkten Objektträgers (2) fest anordenbar ist. |
| 5. | Bewegungs und/oder Postioniervorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Objekt (11) ein Lichtleitkabel ist, das durch den Objektträger (2) geführt ist. |
| 6. | Bewegungs und/oder Postioniervorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Objekt (11) eine Strahlenquelle ist, die auf dem Ende des im Gestell (1) kardanisch angelenkten Objektträgers (2) fest anordenbar ist. |
| 7. | Bewegungs und/oder Postioniervorrichtung nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlenquelle ein Laser ist. |
| 8. | Bewegungs und/oder Postioniervorrichtung nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen Scharnier (9) und Mittelpunkt der Kardanischen Aufhängung je Koppelglied (3) änderbar ist. |
| 9. | Bewegungs und/oder Postioniervorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der Koppelglieder (3) selbst änderbar ist. |
| 10. | Bewegungs und/oder Postioniervorrichtung nach Anspruch 1, und 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppelglieder (3) als Gewindespindeln ausgebildet sind, wobei die Gewindespindeln in den einzelnen Kardanischen Aufhängungen (4) jeweils in einer Haltvorrichtung mit Innengewinde, insbesondere in einer Mutter, drehbeweglich aufgenommen sind, wobei eine Mutter bezüglich einer Längsachse der Gewindespindeln mittels einer Antriebseinrichtung drehbar ist. |
| 11. | Bewegungs und/oder Postioniervorrichtung nach Anspruch 1 , und 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den einzelnen Kardanischen Aufhängungen (4) und den Koppelgliedem (3) je ein Linearantrieb mit innerem Freiheitsgrad Drehung um die eigenen Achse angeordnet ist. |
| 12. | Bewegungs und/oder Postioniervorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Gestell (1) mit einem Läufer (13) fest verbunden ist, der entlang einer oder mehrere Achsen im Raum beweglich angeordnet ist. |
| 13. | Bewegungs und/oder Postioniervorrichtung nach Anspruch 1 , 7 und 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine unabhängig auf der Achse des Läufers (13) verfahrbare angeordnete Fokussiereinheit (14) den Strahl des Lasers auf eine geforderte Länge bündelt. |
| 14. | Bewegungs und/oder Postioniervorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine programmierbare Steuereinheit ein kombiniertes Bewegen und/oder Positionieren des Objektträgers realisiert. |
| 15. | Bewegungs und/oder Postioniervorrichtung nach Anspruch 1 und 14, dadurch gekennzeichnet, dass die programmierbare Steuereinheit eine NC Steuereinheit ist, die einen Programmbaustein zur Erzeugung der koordinierten Bewegung aller Achsen der Schwenk und/oder Postioniervorrichtung aus Folgen von zwei oder drei Raumkoordinaten enthält. |
Die Erfindung betrifft, eine Bewegungs- und/oder Postioniervorrichtung zum elektronisch gesteuerten, mehrachsigen Bewegen und/oder Positionieren eines Objektes mittels eines Objektträgers und Koppelgliedern, die in einem Gestell angeordnet sind, wobei jedes der Koppelglieder über eine Kardanische Aufhängung mit dem Gestell, in der das jeweilige Koppelglied verdrehbar gelagert ist, verbunden ist, und die Koppelglieder gegenüberliegend von der Kardanischen Aufhängung an einem Ende des Objektträgers mittels je einer Gelenkanordnung angelenkt sind.
Aus der DE 102 52 443 A1 ist eine Vorrichtung zum Ablenken eines Laserstrahls bekannt. Sie umfasst einen Ablenkspiegel, der in einer Halterung schwenkbar um eine in seiner Spiegelfläche liegende, erste Schwenkachse gelagert ist, und weist einen Drehantrieb zum Verschwenken der Halterung um eine rechtwinklig zur ersten Schwenkachse verlaufende zweite Schwenkachse mit einer am Ablenkspiegel angreifenden Einrichtung zum Verschwenken des Ablenkspiegeles um die erste Schwenkachse auf. Die Einrichtung verfügt über ein drehbar um die zweite Schwenkachse gelagertes Verbindungselement, über einen Hebel, der am Ablenkspiegel und am Verbindungselement um jeweils parallel zur ersten Schwenkachse verlaufende Achsen schwenkbar gelagert ist, und über ein längs der zweiten Schwenkachse verschiebbares Antriebselement. Die Halterung und das Verbindungselement sind längs der zweiten Schwenkachse relativ zueinander verschiebbar gelagert. Das Antriebselement ist mit der Halterung oder mit dem Verbindungselement bewegungsgekoppelt. Diese Anordnung mehrerer miteinander verbundener und aufeinander aufbauender Bewegungselemente weist eine geringe Dynamik bei der Bewegung und/oder Positionierung auf. Zudem werden eventuell auftretende Bewegungs- und/oder Positionierungsfehler durch die Koppelung aufsummiert.
Die DE 101 53 854 C1 zeigt eine Bewegungs- und/oder Positioniereinrichtung zur fünfachsigen Bewegung und/oder Positionierung eines Objektes mit einem Objektträger und fünf Koppelgliedern, welche den Objektträger in einem Gestell abstützen, wobei vier oder fünf Koppelglieder jeweils mittels einer Gelenkanordnung mit jeweils zwei Freiheitsgraden und das entsprechende weitere der fünf Koppelglieder mittels einer zweiten Gelenkanordnung mit einem Freiheitsgrad mit dem Objektträger verbunden sind. Diese Bewegungs- und/oder Postioniervorrichtung weist den Nachteil auf, dass bei ihrer Ausbildung als Bearbeitungsmaschine das Werkstück ausschließlich innerhalb des Gestelles bearbeitet werden kann.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Bewegungs- und/oder Postioniervorrichtung zum elektronisch gesteuerten, mehrachsigen Bewegen und/oder Positionieren eines Objektes mittels eines Objektträgers und Koppelgliedern, die in einem Gestell angeordnet sind, wobei jedes der Koppelglieder über eine Kardanische Aufhängung mit dem Gestell, in der das jeweilige Koppelglied verdrehbar gelagert ist, verbunden ist, und die Koppelglieder gegenüberliegend von der Kardanischen Aufhängung an einem Ende des Objektträgers mittels je einer Gelenkanordnung angelenkt sind, zu entwickeln, mit der es möglich ist, Werkstücke bei hoher Dynamik der Bewegungselemente außerhalb des Gestelles zu bearbeiten.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass der Objektträger mittels zweier Koppelglieder mit dem Gestell verbunden ist, und gegenüberliegend von den Gelenkanordnungen, die jeweils zwei Freiheitsgrade aufweisen, der Objektträger über eine Kardanische Aufhängung mit dem Gestell verbunden ist.
Weitere Ausführungsformen der Erfindung zeigen die Unteransprüche 2 bis 15.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die dazugehörige Zeichnung zeigt eine schematische Darstellung einer Bewegungs- und/oder Postioniervorrichtung zum elektronisch gesteuerten, mehrachsigen Bewegen und/oder Positionieren eines Objektes 11 -mittels eines Objektträgers 2. Das Objekt 11 kann unter anderem ein Laser, ein Ablenkspiegel oder ein Lichtleitkabel sein, wobei das Lichtleitkabel an der Vorderseite eines Objektträgers 2 endet. In der Zeichnung führt der Objektträger 2 als Objekt 11 den Ablenkspiegel, der einen Laserstrahl 12 beim Karosserieschweißen in Schweißposition reflektiert, wobei ein Gestell 1 mit einem Läufer 13 fest verbunden ist, der entlang einer oder mehrerer Achsen im Raum, beispielsweise in X- und Y-Achsrichtung, beweglich angeordnet ist. Dazu bündelt eine unabhängig auf der Achse des Läufers 13 verfahrbare Fokussiereinrichtung 14 den Laserstrahl 12 auf eine geforderte Länge. Die Bewegungs- und/oder Postioniervorrichtung besteht aus dem Gestell 1 , in dem der Objektträger 2 mittels zweier Koppelglieder 3 angeordnet ist, wobei die Koppelglieder 3 mit dem Gestell 1 über je eine Kardanische Aufhängung 4, in der das jeweilige Koppelglied 3 verdrehbar gelagert ist, verbunden sind. Gegenüberliegend von der Kardanischen Aufhängung 4 sind die Koppelglieder 3 an einem der Enden des Objektträgers 2 mittels je einer Gelenkanordnung 5 angelenkt. Das gegenüberliegende Ende des Objektträgers 2 ist im Gestell 1 mit einer Kardansichen Aufhängung 6 verbunden. Die Kardanische Aufhängung 6 des Objektträgers 2 am Gestell 1 weist zwei Freiheitsgrade auf und besteht aus zwei ringförmigen Elementen, wobei ein äußerer Ring 7 einen inneren Ring 8 aufnimmt. Der innere Ring 8 ist im äußeren Ring 7 drehbeweglich um eine Achse des inneren Ringes 8 gelagert. Der äußere Ring 7 ist im Gestell 1 drehbeweglich um eine Achse des äußeren Ringes 7 gelagert. Der Objektträger 2 ist im inneren Ring 8 befestigt und kann außen an der Stirnseite das Objekt 11 aufnehmen. Die Gelenkanordnung 5 jedes Koppelgliedes 3 verfügt über zwei Freiheitsgrade. Sie besteht aus einem Scharnier 9, dass das jeweilige Koppelglied 3 an einem Gelenkring 10 anlenkt, der um die Längsachse des
Objektträgers 2 drehbeweglich angeordnet ist. Die Kardanische Aufhängung 4 der Koppelglieder 3 im Gestell 1 ist technisch so ausgebildet, wie die Kardanische Aufhängung 6 des Objektträgers 2 im Gestell 1 , wobei das Koppelglied 3 im inneren Ring 8 verdrehbar aufgenommen ist.
In einer Ausführung der Erfindung ist der Abstand zwischen Scharnier 9 und Mittelpunkt der Kardanischen Aufhängung 4 je Koppelglied 3 änderbar. Beispielsweise können die Koppelglieder 3 als Gewindespindeln ausgebildet sein, wobei die Gewindespindeln in den einzelnen Kardanischen Aufhängungen 4 jeweils in einer nicht dargestellten Mutter, drehbeweglich aufgenommen sind. Dazu werden die Muttern mittels einer Antriebseinrichtung drehend bezüglich der Längsachse der Gewindespindel bewegt. Alternativ zur Ausbildung der Koppelglieder 3 als Gewindespindeln können zwischen den Kardanischen Aufhängungen 4 und den Scharnieren 9 Hubzylinder angeordnet werden, die funktionell als Koppelglieder 3 dienen und die Länge der Koppelglieder 3 selbst ändern. In einer weiteren Ausführung der Erfindung ist zwischen den Kardanischen Aufhängungen 4 und den Scharnieren 9 je ein Linearantrieb mit innerem Freiheitsgrad Drehung um die eigene Achse angeordnet. Der Linearantrieb ist als Koppelglied 3 ausgebildet und ändert die Länge der Koppelglieder 3. Die elektronische Steuerung zum mehrachsigen Bewegen und/oder Positionieren des Objektes 11 ist eine programmierte Steuereinheit in Form einer NC-Steuereinheit für vier Programmierachsen, wobei die NC- Steuereinheit einen Programmierbaustein zur Erzeugung der koordinierten Bewegung aller Achsen der Bewegungs- und/oder Positioniervorrichtung aus Folgen von Raumkoordinaten aufweist.
Bezugszeichen
1 Gestell
2 Objektträger
3 Koppelglieder
4 Aufhängung- Koppelglieder
5 Gelenkanordnungen
6 Aufhängung - Objektträger
7 Ring, außen
8 Ring, innen
9 Scharniere
10 Gelenkringe
11 Objekt
12 Laserstrahl
13 Läufer
14 Fokussiereinrichtung