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Dokumentenidentifikation DE10008745A1 13.09.2001
Titel Vorrichtung zum dreidimensionalen Antrieb einer Grundplatte
Anmelder Zentrum Fertigungstechnik Stuttgart, 70569 Stuttgart, DE
Erfinder Plischke, Nikolai, Dr., 73312 Geislingen, DE;
Böhler, H., Dipl.-Ing., 70771 Leinfelden-Echterdingen, DE;
Aul, Peter, 70567 Stuttgart, DE
Vertreter Engelhardt & Engelhardt Patentanwälte, 88045 Friedrichshafen
DE-Anmeldedatum 24.02.2000
DE-Aktenzeichen 10008745
Offenlegungstag 13.09.2001
Veröffentlichungstag im Patentblatt 13.09.2001
IPC-Hauptklasse B23Q 1/44
IPC-Nebenklasse H02K 7/06   B23Q 17/00   B23Q 5/54   B25J 11/00   
Zusammenfassung Bei einer Vorrichtung (11) zum dreidimensionalen Antrieb einer ein Werkzeug (8), einen Messfühler oder ein ähnliches Gerät tragenden Grundplatte (12), an der sechs auf diese einwirkende Streben (13) angelenkt sind, soll daher sowohl eine hohe gleichbleibende Stabilität der einzelnen für die Bewegung der Grundplatte (12) verantwortlichen Streben (13) gewährleistet sein, als auch die Anordnung der zur Bewegung erforderlichen sechs Streben (13) derart ausgebildet sein, dass einerseits die herrschenden Kraftverhältnisse gleichmäßig abgestützt sind und andererseits der dreidimensionale Bewegungsspielraum der Grundplatte (12) vergrößert ist.
Ferner sollen die zu bewegenden Massen möglichst gering gehalten sein und die für die Bewegung der Grundplatte erforderliche Breite der Werkzeugmaschine, und zwar definitionsgemäß in x-Richtung, soll klein ausgelegt werden können.
Dies wird dadurch bewerkstelligt, dass die freien Enden (14) der Streben (13) jeweils gelenkig mit einem Verstellglied (15) verbunden sind, die getrennt voneinander gesteuert auf einer Linearachse oder auf einer Kurvenbahn verstellbar sind, und dass die einzelnen Streben (13) eine vorgegebene konstante Länge aufweisen; (Fig.2).

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum dreidimensionalen Antrieb einer ein Werkzeug, einen Messfühler oder ein ähnliches Gerät tragenden Grundplatte, an der sechs auf diese einwirkende Streben angelenkt sind.

Aus der DE 297 09 379 U1 ist eine Werkzeugmaschine bekannt, deren Werkzeug auf einer Grundplatte und parallel zu dieser montiert ist. Die Grundplatte wird hierbei mittels einer Vorrichtung angetrieben und bewegt, die aus sechs teleskopartig ineinander schiebbaren und somit längenveränderbaren Streben besteht. Die freien Enden der jeweiligen Streben sind fest an einem Rahmen, beispielsweise dem Werkzeugmaschinengestell, angebracht. Die dreidimensionale Bewegung der Grundplatte und somit des aufgespannten Werkzeuges wird dadurch bewerkstelligt, dass die Streben unabhängig voneinander in ihrer Länge gesteuert verändert werden. Aufgrund der Längenveränderbarkeit der Streben kann die Grundplatte sowohl in translatorische als auch in rotatorische Bewegungen in einem üblichen kartesischen x-y-z-Koordinatensystem bewegt werden.

Diese sechsfache Bewegungsfreiheit der Grundplatte ermöglicht die Bearbeitung eines auf einem ortsfest oder beweglichen Arbeitstisch der Werkzeugmaschine angebrachten Werkstückes. Es sind demnach sämtliche fünf freien Oberflächen des Werkstückes für das Werkzeug erreichbar.

Als nachteilig hat es sich jedoch herausgestellt, dass die Stabilität der teleskopartig aufgebauten Streben, insbesondere bei hoher Druckbeanspruchung, gegen Knickung und Torsion niedrig ist, da zum einen, insbesondere bei ausgefahrenen Streben, deren Länge groß bemessen ist, so dass aufgrund der herrschenden mechanischen Krafteinwirkung die jeweilige Strebe geringere Stabilitätswerte aufweist als eine kurz bemessene, beispielsweise eingefahrene Strebe, und zum anderen, da die Querschnittsform der Streben an die teleskopartige Ineinanderverschiebung anzupassen ist, so dass mit zunehmender Anzahl der Teleskopstreben deren Steifigkeit abnimmt, denn die Wandung bzw. der gesamte Durchmesser der Streben ist zu verringern.

Ferner entsteht aufgrund der Längenverschiebungen der einzelnen Teleskopstreben erhebliche Reibung innerhalb der Streben, die zwangsläufig dazu führt, dass ein Temperaturanstieg während des Betriebes der Vorrichtung entsteht. Es ist bekannt, dass ein Temperaturanstieg zu einer Längenausdehnung von Bauteilen führt, die bei Hochpräzisionsmaschinen unerwünscht sind, da diese den Fertigungsprozess negativ beeinflussen. Die Längenänderungen in den Streben führen demzufolge zu einer geometrischen Änderung der gesamten Vorrichtung, so dass Fertigungs- bzw. Bewegungsschritte der Vorrichtung ungenau steuer- und berechenbar sind.

Des weiteren liegt die Bewegungsfreiheit der Grundplatte innerhalb von vorgegebenen Grenzwerten, da einerseits in translatorische x-, y- oder z-Richtung die Ausfahrbarkeit der Strebe nicht beliebig verlängerbar ist und andererseits für die Rotation der Grundplatte, insbesondere um die x-Achse, die von der Grundplatte abstehenden Streben sich in ihrer jeweiligen Bewegungsfreiheit gegenseitig behindern. Aus diesem Grund ist die Grundplatte lediglich in einem Winkelbereich von ca. +/-30° um die x-Achse kippbar, so dass die Bearbeitung eines Werkstückes eingeschränkt ist. Um nunmehr zu gewährleisten, dass das Werkstück vollständig an seinen fünf freien Oberflächen erreichbar ist und somit bearbeitet werden kann, sind gesonderte Maßnahmen an die Lagerung des Arbeitstisches der Werkzeugmaschine zu stellen, beispielsweise ist dieser dreh- und kippbar auszubilden. Dies stellt jedoch sowohl an den konstruktiven Aufbau der Werkzeugmaschine als auch an die technische Anforderung des Steuerprogramms und dessen Ablauf erhöhte Anforderungen, die dazu führen, dass die Werkzeugmaschine in ihrer Herstellung und im Betrieb sehr teuer ist.

Darüber hinaus sind dadurch hohe Bearbeitungstoleranzen gegeben, da die ausgefahrenen erhebliche Streben Stabilitätsschwankungen unterliegen, so dass eine maßgenaue Bearbeitung des eingespannten Werkstückes lediglich in einen vorbestimmten engbegrenzten Raumbereich möglich ist.

Mittels der Vorrichtung nach dem Stand der Technik ist nämlich die Verschwenkung der Grundplatte lediglich aufgrund von einzuhaltenden Abmessungen und Beabstandungen der freien Enden der Streben gewährleistet. Dies bedeutet jedoch, dass die Abmessung der Werkzeugmaschine, in die die Antriebs-Vorrichtung eingesetzt wird, möglichst groß bemessen sein muss, da anderenfalls die angegebenen Verstellwinkel nicht zu erzielen sind.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs genannten Gattung, insbesondere für eine Werkzeugmaschine, derart weiterzubilden, dass sowohl eine hohe gleichbleibende Stabilität der einzelnen für die Bewegung der Grundplatte verantwortlichen Streben gewährleistet ist, als auch die Anordnung der zur Bewegung erforderlichen sechs Streben derart auszubilden, dass einerseits die herrschenden Kraftverhältnisse gleichmäßig abgestützt werden und andererseits der dreidimensionale Bewegungsspielraum der Grundplatte vergrößert ist. Ferner sollen die zu bewegenden Massen möglichst gering gehalten sein und die für die Bewegung der Grundplatte erforderliche Breite der Werkzeugmaschine, und zwar definitionsgemäß in x-Richtung, soll klein ausgelegt werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die freien Enden der Streben jeweils gelenkig mit einem Verstellglied verbunden sind, die getrennt voneinander gesteuert auf einer Linearachse oder auf einer Kurvenbahn verstellbar sind, und dass die einzelnen Streben eine vorgegebene konstante Länge aufweisen.

Der Antrieb der freien Enden der Streben kann alternativ dadurch bewerkstelligt werden, dass das jeweilige Verstellglied mittels einer Kugelrollspindel, mittels eines Linearmotors oder über eine Zahnstange angetrieben wird.

Dadurch, dass die freien Enden der Streben beweglich angeordnet sind, ist gewährleistet, dass die einzelnen Streben gleich oder unterschiedlich lang bemessen werden können. Mittels unterschiedlich lang ausgebildeter Streben ist die Bewegung der Grundplatte nämlich nach Art eines Getriebes steuerbar.

Aufgrund der Anordnung und Lagerung der sechs Streben ist die Grundplatte um die x-Achse des Koordinatensystems in einem Winkelbereich von ca. +/-45° und/oder um die y-Achse des Koordinatensystems in einem Winkelbereich von ca. +/-30° neigbar.

Die sechs Bewegungsfreiheitsgrade der Grundplatte werden dadurch erreicht, dass die einzelnen Anlenkungen der Streben an dem Verstellglied und der Grundplatte jeweils mittels eines Kardangelenkes oder dgl. erfolgen und dass zwischen den beiden Anlenkungen der Streben jeweils ein Drehgelenk vorgesehen ist, das einen um die Längsachse der Strebe wirkenden Freiheitsgrad aufweist.

Eine erhöhte Stabilität der gesamten Anordnung der Vorrichtung ist gegeben, wenn die sechs Streben paarweise zusammengefasst sind und diese zusammen mit der Grundplatte im wesentlich dreieckförmig verlaufen, wobei die Streben und die Grundplatte vorzugsweise ein gleichseitiges Dreieck bilden. Die in den Verstellgliedern gelagerten freien Enden der Streben sind beliebig positionierbar, so dass auch ein tordiertes Dreieck entstehen kann.

Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Dadurch, dass die Länge der einzelnen Streben konstant gehalten ist, kann jede Strebe vorbestimmbare Druck- bzw. Zugkräfte aufnehmen, die gegenüber längenveränderlichen Streben größer sind. Die Verfahrbarkeit der freien Enden der Streben gewährleistet darüber hinaus eine hohe Flexibilität in den Ausführungsvariationen einzelner Bewegungsabläufe, ohne dass innerhalb bzw. an den Streben dynamische Eigenschaften aufgrund deren Längenveränderung gegeben sind. Schließlich wird vorteilhafterweise die Massenverteilung an den Streben konstant gehalten, so dass aufgrund konstruktiver Maßnahmen sowie das Fehlen von für die Längenänderung erforderlichen Antrieben, beispielsweise von Kugelrollspindeln in jeder längenveränderlichen Strebe, die Masse der einzelnen konstanten Streben niedriger ist als dies bei längenveränderlichen Streben vorgegeben ist.

Daraus ergibt sich in der Zusammenschau dieser Aspekte eine exakte Berechnungsmöglichkeit der Bewegungsabläufe, so dass die Zustellvorgänge optimiert sind.

Ferner werden die Verstellbewegungen der Grundplatte, und zwar insbesondere die Neigungen um die x-Achse, im wesentlichen aufgrund der Verstellmöglichkeit der Streben in z-Richtung bewerkstelligt, so dass der benötigte Raum in x-Richtung kleiner ausgelegt werden kann, um dadurch sogar eine größere Auslenkung der Grundplatte zu erzielen, als dies bei Vorrichtungen mit längenveränderlichen Streben vorgegeben ist.

Des weiteren ermöglichen die unterschiedlich gesteuerten Bewegungen der freien Enden der Streben ein Bewegen der Grundplatte im dreidimensionalen Raum. Es hat sich dabei als vorteilhaft herausgestellt, dass die Grundplatte aus der vertikalen Einstellung um ca. +/-45° geneigt werden kann und in dieser Stellung trotz der extremen sich einstellenden Ausbildungen der Streben zueinander eine zuverlässige und gleichmäßige Halterung der Grundplatte besteht, obwohl die Krafteinleitung und die Aufnahme in den sechs Streben in diesen Stellungen schwierig zu bewerkstelligen ist. Für eine exakte Bearbeitung eines aufgespannten Werkstückes ist es nämlich erforderlich, dass die Kraftübertragungen in Richtung der x-y-z-Achsen in jeder beliebigen Auslenkposition der Grundplatte in etwa gleich groß bemessen sind, so dass nahezu konstante Spannungszustände in den Streben herrschen, obwohl diese sich in verschiedenen, teilweise extremen Auslenk-Positionen befinden.

Aufgrund der vorteilhaften Überlagerung von sechs möglichen Bewegungsfreiheitsgraden ist die Grundplatte und somit das auf dieser aufgespannte Werkzeug im Bereich der fünf frei zugänglichen Oberflächen des Werkstückes bewegbar, so dass diese Oberflächen bearbeitet werden können, ohne dass der Arbeitstisch zu verdrehen und/oder zu verschwenken ist.

Diese Einsparung einer Schwenkachse zur Bearbeitung des Werkstückes reduziert den Bewegungsberechnungsaufwand für die Werkzeugmaschine erheblich gegenüber herkömmlichen Werkzeugmaschinen, so dass die Ansteuerungen bzw. die Bewegungsabläufe mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung exakt und zeitlich schnell zu bewerkstelligen sind.

In einer Zeichnung ist ein erfindungsgemäß ausgebildetes Ausführungsbeispiel, das nachfolgend näher erläutert ist, dargestellt. Im einzelnen zeigt:

Fig. 1 eine in einer Werkzeugmaschine eingesetzter Vorrichtung in einer Grundstellung, in Vorderansicht,

Fig. 2 eine Seitenansicht der Vorrichtung gemäß Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt gemäß der Schnittlinie III-III in Fig. 1,

Fig. 4 die Vorrichtung gemäß Fig. 1, deren Grundplatte um die y-Achse geschwenkt ist,

Fig. 5 die Vorrichtung gemäß Fig. 2, deren Grundplatte um die x-Achse in einer ersten Auslenkposition geschwenkt ist, und

Fig. 6 die Vorrichtung gemäß Fig. 2, deren Grundplatte um die x-Achse in einer zweiten Auslenkposition geschwenkt ist.

In Fig. 1 ist eine Werkzeugmaschine 1 dargestellt, in der eine Vorrichtung 11 zum dreidimensionalen Antrieb einer Grundplatte 12 angeordnet ist. Auf der Oberfläche der Grundplatte 12 ist ein Werkzeug 8 arretiert, mittels dem ein auf einem Arbeitstisch 3 aufgespanntes Werkstück 4, wie nachfolgend erläutert, bearbeitet werden kann. Die Werkzeugmaschine 1 weist zur Aufnahme und Abstützung der Vorrichtung 11 ein im Querschnitt nahezu rechteckförmiges Rahmengestell 2 auf, das lediglich zur Abstützung der auftretenden Momente und Kräfte dient und somit jede beliebige Querschnittsform angepasst an den vorgegebenen Einsatz- bzw. Verwendungszweck der Werkzeugmaschine 1 aufweisen kann. Zur Bewegung und Halterung der Grundplatte 12 sind sechs an der Grundplatte 12 angelenkte Streben 13 vorgesehen, deren freie Enden 14 gelenkig mit einem als Verstellglied ausgebildeten Schlitten 15 verbunden sind. Die Streben 13 sind zueinander gleich lang ausgebildet und somit in ihrer Länge konstant gehalten. Es ist jedoch auch vorstellbar, dass die Länge der jeweiligen Strebe 13 unterschiedlich ist, so daß dadurch die Bewegung der Grundplatte 12 beeinflußbar ist.

Der Antrieb der Grundplatte 12 wird dadurch erzielt, dass die freien Enden 14 der Streben 13 jeweils auf einer Linearachse in Form einer Kugelrollspindel, die als Gewindespindel 16 mit einem durchgehenden Gewindegang 18 ausgebildet ist, unabhängig voneinander verfahren werden. Jede Strebe 13 weist fünf Bewegungsfreiheitsgrade auf, die dadurch geschaffen werden, dass die Streben 13 sowohl an der Grundplatte 12 als auch an den jeweiligen Schlitten 15 mittels eines Kardangelenkes 17 verbunden sind. Des weiteren ist in jeder Strebe 13 ein nicht dargestelltes Rotationsgelenk vorgesehen, das zwischen der Grundplatte 12 und dem der Grundplatte 12 zugeordneten Kardangelenk 17 oder aber auch zwischen den beiden jeweiligen Kardangelenken 17 der einen Strebe 13 angeordnet ist. Das Rotationsgelenk erlaubt die Torsion der Strebe 13.

Dadurch, dass die sechs Streben 13 jeweils fünf Bewegungsfreiheitsgrade aufweisen, ist die Grundplatte 12 im dreidimensionalen Raum sowohl translatorisch entlang den x-, y- und z-Achsen 5, 6 und 7 eines üblichen kartesischen Koordinatensystems als auch rotatorisch um jeweils eine der drei Achsen 5, 6 und 7 beweglich.

In Fig. 2 ist die Vorrichtung 11 gezeigt und das Rahmengestell 2 der Werkzeugmaschine lediglich andeutungsweise dargestellt. Jeder Gewindespindel 16 ist hierbei ein Antriebsmotor 21 zugeordnet, die gemeinsam mittels eines computergestützten Steuerprogramms definiert angesteuert und in Betrieb gesetzt werden. Die Gewindespindeln 16 sind im Bereich des Arbeitstisches 3 der Werkzeugmaschine 1 sowie im Bereich des Antriebsmotors 21 jeweils in einem Lager 22 drehbar gehalten, die ortsfest an dem Rahmengestell 2 der Werkzeugmaschine 1 angebracht sind. Die Distanz zwischen den beiden jeweiligen Lagern 22 entspricht dabei dem Verfahrbereich der freien Enden 14 der Streben 13.

Für die Auslegung der Werkzeugmaschine, und zwar im Hinblick auf den benötigten Arbeitsraum und den notwendigen Verfahrbereich ist die Funktion von Größe des Arbeitsraumes, Schwenkwinkel und Länge der Streben maßgeblich. Diese Größen können variiert werden und sind demnach kalierbar. Jedoch sind als Bezugsgrößen die Stabilitäts- und Spannungswerte der Streben entscheidend, da diese einen vorgegebenen Grenzwert nicht unterschreiten dürfen.

Die Rotierbarkeit der einzelnen Streben 13 wird mittels eines schematisch dargestellten Drehgelenkes 19 erreicht, das andeutungsweise gezeigt ist. Dieses Drehgelenk 19 ist in diesem Ausführungsbeispiel zwischen den beiden Kardangelenke 17 der einen Strebe 13 angeordnet. Eine solche Positionierung des Drehgelenkes 19 ist jedoch nicht zwingend erforderlich, da lediglich sicherzustellen ist, dass die Strebe 13 einen Freiheitsgrad um die Längsachse aufweist.

Aus Fig. 3 ist die Wirkverbindung zwischen der Gewindespindel 16 und dem Schlitten 15 ersichtlich. In die Spindel 16 ist in Richtung der Längsachse in deren Mantelfläche eine schraubenlinienförmige Nut 27 eingearbeitet, die eine konstante Steigung aufweist. Der Schlitten 15 umgreift die Gewindespindel 16. Im Inneren des Schlittens 16 ist ein in Längsrichtung des Schlittens 15 umlaufender Kanal 26 vorgesehen, in dem eine Vielzahl von Kugeln 23 angeordnet sind. Die Kugeln 23 sind ebenfalls in der Nut 27 der Gewindespindel 16 vorhanden, so dass bei Rotation der Gewindespindel 16 die Kugeln 23 durch die Nut 27 und den Kanal 26 gedrückt werden und demnach der Schlitten 15 entlang der rotierenden Gewindespindel 16 verfahren wird. Die Rotationsrichtung und -geschwindigkeit der Gewindespindel 16 dienen als Maß für die Bewegungsrichtung und -geschwindigkeit des Schlittens 15, und demzufolge auch für die jeweilige Strebe 13.

Es ist möglich, auch zweigängige Gewindespindeln zu verwenden, so dass der Schlitten 16 auf der Gewindespindel vorgespannt gehalten ist. Dadurch ist gewährleistet, dass schnelle Richtungsänderungen vorgenommen werden können, ohne dass das Spiel zwischen den Kugeln 23 und der Nut 27 zu Ungenauigkeiten in den Bewegungsabläufen der Streben 13 führt.

Die Rotationsbewegungen der einzelnen Spindeln 16 sind für die dreidimensionale Bewegung der Grundplatte 12 aufeinander abzustimmen.

Die Bewegung des Schlittens 15 kann gleichwertig zu dem Antrieb mittels der Gewindespindel 16 auch mittels eines Linearmotors oder einer Zahnstange, auf der der Schlitten 15 geführt gehalten ist, bewerkstelligt werden.

Aus der Fig. 4 ist die Verschwenkung der Grundplatte 12 um die y-Achse 6 ersichtlich. Der maximale Auslenkwinkel β beträgt +/-30°. Die Kardangelenke 17 in den sechs Streben 13 sind nämlich aufgrund der Ausnehmungen in den Schlitten 15 sowie den Anlenkungen an der Grundplatte 12 nicht beliebig verschwenkbar, sondern werden vielmehr durch die Bauweise und der Anlenkung des Schlittens 15 an der Grundplatte 12 sowie an den Schlitten 15 beschränkt.

In den Fig. 5 und 6 sind die Auslenkungen der Grundplatte 12 um die x-Achse 5 gezeigt, wobei der Auslenkungswinkel α +/-45° beträgt. Insbesondere bei einer Überlagerung der Auslenkungen um die x-Achse 5 und die y-Achse 6 sowie einer Verdrehung der Grundplatte 12 um die z-Achse 7 ist der Bewegungsspielraum der Streben 13 zueinander begrenzt, denn einerseits führen extreme Stellungen der Streben 13 zu ungünstigen Spannungszuständen innerhalb der Streben 13 und andererseits behindern sich die Streben 13 bei derartigen extremen Bewegungen gegenseitig.

Aus den einzelnen Figuren ist ersichtlich, dass die Streben 13 paarweise angeordnet sind. Zusammen mit der Grundplatte 12 bilden zwei nebeneinander angeordnete Streben 13 ein gleichseitiges Dreieck, das sich aufgrund der Bewegungen der Schlitten 15 und somit der freien Enden 14 der Streben 13 aus einer Ebene verdrehen kann.

In Abhängigkeit von den gewünschten Bewegungen der Grundplatte 12 können die Schlitten 15 auch auf jeder beliebigen Bahn verlaufen, beispielsweise auf einer Kurvenbahn oder auf einer linearen Bahn. Es ist daher nicht notwendig, daß die linearen Bahnen parallel zueinander angeordnet sind. Jede beliebige Anordnung der linearen Bahnen zueinander ist denkbar. Beispielsweise können die linearen Bahnen als Mantellinien eines Kegelstumpfes angeordnet sein.

Des weiteren kann die Grundplatte 12 mehrere Ebenen aufweisen, an denen die Streben 13 in unterschiedlichen Positionen, bezogen auf die z-Achse 7, angelenkt sind, so dass auch mit dieser konstruktiven Maßnahme unterschiedliche Bewegungsabläufe der Grundplatte 12 zu bewerkstelligen sind.

Das Werkzeug 8 kann auf unterschiedliche Arten mit der Grundplatte 12 verbunden sein. In den vorliegenden Figuren verläuft die Längsachse des Werkzeuges 8 parallel zu der Oberfläche der Grundplatte 12. Es ist jedoch auch vorstellbar, die Längsachse des Werkzeuges 8 geneigt verlaufend zu der Oberfläche der Grundplatte 12 anzuordnen; das Werkzeug 8 kann auch die Grundplatte 12 durchdringen. Allerdings hindert der Teil des Werkzeuges 8, der aus der Grundplatte 12 in Richtung der Streben 13 ragt, die Bewegungsfreiheit der Streben 13, so dass diese Anordnung des Werkzeuges 8 auf der Grundplatte 12 lediglich in Ausnahmefällen Verwendung findet.

Aufgrund des großen Verfahrbereiches entlang einer linear oder Kurvenbahn der jeweiligen Streben 13 in Richtung der z-Achse 7 kann der Abstand der Gewindespindel 16 in Richtung der x-Achse 5 kompakt vorgesehen werden, da die Verschwenkungen der Grundplatte 12 im wesentlich mittels der Verstellung der freien Enden 14 der Streben 13 bewerkstelligt sind. Demnach wird die sowieso vorhandene Länge der Werkzeugmaschine 1 ausgenutzt und die nicht unbedingt notwendige Breite der Werkzeugmaschine 1 optimiert.


Anspruch[de]
  1. 1. Vorrichtung (11) zum dreidimensionalen Antrieb einer ein Werkzeug (8), einen Messfühler oder ein ähnliches Gerät tragenden Grundplatte (12), an der sechs auf diese einwirkende Streben (13) angelenkt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die freien Enden (14) der Streben (13) jeweils gelenkig mit einem Verstellglied (15) verbunden sind, die getrennt voneinander gesteuert auf einer Linearachse oder auf einer Kurvenbahn verstellbar sind, und dass die einzelnen Streben (13) eine vorgegebene konstante Länge aufweisen.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb des jeweiligen Verstellgliedes (15) mittels einer Gewindespindel (16) erfolgt.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindespindel (16) ein- oder mehrgängig ausgebildet ist und dass das Verstellglied (15) auf der Gewindespindel (16) unter Vorspannung gehalten ist.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb des jeweiligen Verstellgliedes (15) mittels eines Linearmotors erfolgt.
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstellglied (15) über eine Zahnstange angetrieben ist.
  6. 6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Streben (13) der Vorrichtung (11) gleich lang bemessen sind.
  7. 7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Streben (13) unterschiedlich lang bemessen sind.
  8. 8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundplatte (12) um die x-Achse (5) des Koordinatensystems in einem Winkelbereich α von ca. +/-45° neigbar ist.
  9. 9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundplatte um die y-Achse (6) des Koordinatensystems in einem Winkelbereich β von ca. +/-30° neigbar ist.
  10. 10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellbewegungen der Grundplatte (12) um die x- und die y-Achsen (5, 6) gleichzeitig und/oder unabhängig voneinander ausführbar sind.
  11. 11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Streben (13) an der Grundplatte (12) in einer gemeinsamen Ebene angelenkt sind.
  12. 12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Streben (13) an der Grundplatte (12) auf mindestens zwei unterschiedlichen Ebenen angelenkt sind.
  13. 13. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Anlenkungen der Streben (13) an dem Verstellglied (15) und der Grundplatte (12) jeweils mittels eines Kardangelenkes (17) oder dgl. erfolgt und dass zwischen den beiden Anlenkungen der Streben (13) jeweils ein Drehgelenk (19) vorgesehen ist, das einen um die Längsachse der Strebe (13) wirkenden Freiheitsgrad aufweist.
  14. 14. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (8) auf der Grundplatte (12) parallel, geneigt verlaufend, vorzugsweise in einem Winkel von 45°, oder senkrecht zu dieser angebracht ist.
  15. 15. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die sechs Streben (13) paarweise zusammengefasst sind, und dass diese jeweils zusammen mit der Grundplatte (12) ein, vorzugsweise gleichseitiges, Dreieck bilden.
  16. 16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlenkungen von zwei paarweise angeordneten Streben (13) in der Grundstellung der Vorrichtung (11) an der Grundplatte (12) und/oder an zwei nebeneinander angeordneten Verstellgliedern (15) mit geringem Abstand zueinander erfolgt.
  17. 17. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Linearachsen parallel oder zueinander geneigt verlaufend angeordnet sind.
  18. 18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Linearachsen in deren Längsrichtung als Mantellinien eines Kegelstumpfes angeordnet sind.






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