專利名稱：定位裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種定位裝置，該定位裝置具有支撐結(jié)構(gòu)、工件支 架和長度可調(diào)的支柱，支柱分別與支撐結(jié)構(gòu)和工件支架連接，其中， 支柱在與支撐結(jié)構(gòu)和工件支架的連接處是可活動地安裝的，至少一些 支柱的長度可調(diào)，并且至少一些支柱具有用于調(diào)節(jié)其長度的驅(qū)動裝置。
技術(shù)背景從現(xiàn)有技術(shù)中已知不同的這類定位裝置，它們用于多種技術(shù)領(lǐng) 域。已知的定位裝置用于將物體保持在位。因此，這種裝置用于例如 相對于工具定位工件，使得可以利用工具加工工件。在汽車工業(yè)中， 例如，汽車的車身零件通常借助多個定位裝置定位在工件站等處。然 后可通過例如焊接機器人加工如此定位的汽車車身。因此，US 5，787，758描述了一種三軸定位裝置,，該定位裝置用 于定位物體，如例如工件、工具、傳感器、光學(xué)表面等等。己知的定 位裝置具有支撐結(jié)構(gòu)，該支撐結(jié)構(gòu)通過定位元件與可調(diào)節(jié)的機器部件 連接。機器部件接收物體，并可通過啟動定位元件來相對于支撐結(jié)構(gòu) 移動和定位。但是，機器部件只能在機器部件的笛卡爾坐標(biāo)系的軸線 方向上移動，該笛卡爾坐標(biāo)系的原點與機器部件固定連接。機器部件 圍繞這些軸線的傾斜、樞轉(zhuǎn)或旋轉(zhuǎn)是要被禁止的。為此，該已知的定 位裝置具有三個支柱，這些支柱一方面與支撐結(jié)構(gòu)連接，另一方面與 機器部件連接。這里，支柱按照如下方式與支撐結(jié)構(gòu)和機器部件連接 和設(shè)計，即防止機器部件圍繞這些軸線樞轉(zhuǎn)。支柱具有兩個支柱部 分，兩個支柱部分可折疊地相互連接，從而可通過展開和合上兩個支 柱部分來調(diào)節(jié)或改變支柱的長度。這種定位裝置具有缺點。具體地說，它們占據(jù)大量的位置和空
間。特別當(dāng)定位裝置布置在生產(chǎn)線等處的情況下，由于機器人、傳送 帶、結(jié)構(gòu)零件等之間的空間通常很小，所以這會產(chǎn)生問'題。此外，己 知的定位裝置不具有抵抗有時出現(xiàn)的非常高的載荷的必要剛度。另 夕卜，已知定位裝置的裝配非常復(fù)雜。 '發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種定位裝置，該定位裝置結(jié)構(gòu)緊湊、節(jié) 省空間、并且剛度高。該目的是通過具有權(quán)利要求l所限定的特征的定位裝置實現(xiàn)的， 該定位裝置具有支撐結(jié)構(gòu)、工件支架和長度可調(diào)的支柱。相應(yīng)地，根據(jù)本發(fā)明的定位裝置的特征在于，至少六個支柱成 對布置；在一對支柱中，支柱平行布置；每對支柱在支柱的縱向第一 端具有樞轉(zhuǎn)軸承，并且在支柱的縱向第二端具有第二樞轉(zhuǎn)軸承。因此，根據(jù)本發(fā)明可以確保，盡管由每個支柱單獨地傳遞力， 但每對支柱可以看作力偶，從而可以傳遞扭矩。由此減少了支柱的平 均載荷。此外，支柱平行地布置成支柱對，并且在支柱的縱向端部帶 有特殊設(shè)計的樞轉(zhuǎn)軸承，這使得整體結(jié)構(gòu)具有有利的剛度。這樣布置 的支柱的另一個優(yōu)點是，相對于所承受的力和'扭矩來說，定位裝置可 設(shè)計得比較緊湊。在本發(fā)明的一個有利的實施例中，支柱的數(shù)量剛好為六個。因此，定位裝置剛好具有三個長度可調(diào)的支柱對，當(dāng)定位裝置 在支撐結(jié)構(gòu)上進行適當(dāng)?shù)目臻g布置時，可以以特別有利的方式將工件 的力和扭矩傳遞到支撐結(jié)構(gòu)上。根據(jù)本發(fā)明，每個支柱對具有共同的驅(qū)動裝置。這樣，定位裝置整體上更緊湊，并且控制驅(qū)動裝置的控制復(fù)雜 程度也相應(yīng)降低。另外，有利的是，驅(qū)動裝置通過保角連接(特別是帶、齒形帶、 齒輪系或齒輪)與各個支柱對相連。從屬權(quán)利要求給出了本發(fā)明的定位裝置的其它優(yōu)選實施例。


下面基于附圖中示出的實施例更詳細(xì)地解釋和描述本發(fā)明、本 發(fā)明的優(yōu)選實施例及其改進方案、以及本發(fā)明的具體優(yōu)點，在附圖中:圖i示出了長度可調(diào)的支撐對的第基本方案； —圖2示出了用于連接支撐對的第一方案；圖3示出了定位裝置的第一實施例的三維視圖；圖4示出了定位裝置的實施例的俯視圖；圖5示出了定位裝置的支柱對底部的細(xì)節(jié)；圖6以剖視圖的形式示出了支柱對底部的第二細(xì)節(jié)；圖7示出了用于支撐對的齒形帶驅(qū)動裝置的基本示意圖；圖8示出了支柱對的支柱頂部的細(xì)節(jié)；圖9示出了第一示例位置；圖IO示出了第二示例位置；圖11示出了第三示例位置；圖12示出了定位裝置的第四示例位置；圖13示出了用于連接支撐對的第二方案；圖14示出了用于連接支撐對的第三方案；圖15示出了用于支柱對的共用驅(qū),動裝置的第二實例；圖16示出了支柱對中的第二實例的細(xì)節(jié)；圖17示出了第一示例布置；圖18示出了帶有單獨的制動器的支柱對的第二示例布置；以及 圖19示出了第三示例布置。
具體實施方式
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的定位裝置的支撐對的基本方案10，其 中第一支柱12和和第二支柱14平行布置，并且以由結(jié)構(gòu)預(yù)先確定的 距離隔開。如第一方案10中的活塞-缸裝置16所示，支柱12和14 的長度都是可調(diào)的。在本文中，可以設(shè)想出不同類型的驅(qū)動裝置，如 例如液壓、氣壓或電動驅(qū)動裝置，也可以是機械類型的長度調(diào)節(jié)裝置， 該機械類型的長度調(diào)節(jié)裝置又由氣壓、液壓或電動驅(qū)動裝置驅(qū)動。類 似地，還可以設(shè)想手動的調(diào)節(jié)裝置，在驅(qū)動裝置發(fā)生故障的情況下， 可以借助例如曲柄來使用該手動的調(diào)節(jié)裝置。支柱12、 M在它們的縱向第一端(在圖1中為上端)分別通過第一萬向節(jié)18和第二萬向節(jié)20固'定連接到支撐結(jié)構(gòu)22上-。在這種 情況下，每個萬向節(jié)18、 20分別具有第一樞轉(zhuǎn)軸承24和第二樞轉(zhuǎn)軸 承26。各樞轉(zhuǎn)軸承24固定連接到支撐結(jié)構(gòu)22上，并以由結(jié)構(gòu)確定 的距離隔開。此外，第一樞轉(zhuǎn)軸承24布置為具有共同的第一樞轉(zhuǎn)軸 線28。支柱12、 14在它們的縱向第二端分別具有第三樞轉(zhuǎn)軸承30， 該第三樞轉(zhuǎn)軸承30共同安裝在第四樞轉(zhuǎn)軸承32上。因此，根據(jù)本發(fā) 明，保證了第三樞轉(zhuǎn)軸承30也以由結(jié)構(gòu)預(yù)先確定的距離隔開，并且 共同在第二樞轉(zhuǎn)軸線34上樞轉(zhuǎn)。第二樞轉(zhuǎn)軸線34以預(yù)定的距離與樞 轉(zhuǎn)軸線28隔開，由此限定了支柱對的所需長度。具有樞轉(zhuǎn)軸線34 的共同樞轉(zhuǎn)軸承32固定連接在活動平臺38上，該活動平臺38可用 作工件支架。通過以這種方式連接，平臺38相對于固定的支撐結(jié)構(gòu) 22具有如圖1中的箭頭所示的活動性。樞轉(zhuǎn)軸線28和34的隔開距 離根據(jù)平臺的位置和方向改變，例如，軸線34可延長到軸線36的位 置。對于上面詳細(xì)描述的支柱12、 14的下部安裝的軸承方案，從整 體上看，獲得了在圖1中以箭頭'方向X、 Y和Z所示的安裝自由度。根據(jù)本發(fā)明，對于共同地、長度同步地機械驅(qū)動支柱對來說， 可以有三種方案。圖2示出了用于動力學(xué)連接支柱對的第一方案40, 該連接借助鉸接連接裝置以特殊的方式將馬達的驅(qū)動力傳遞到支柱 對。在根據(jù)本發(fā)明的定位裝置中，該鉸接連接裝置使得馬達的驅(qū)動力 與樞轉(zhuǎn)的支柱對無關(guān)地進行傳遞，而不會導(dǎo)致變形或卡住。兩個軸 42和43的任何一個都可用作驅(qū)動側(cè)軸或輸出側(cè)軸。例如，如果軸42 用作輸出側(cè)軸，那么該軸布置為與圖1中的各個支柱12或14的軸線 平行。驅(qū)動側(cè)軸43通過所述的鉸接連接裝置與支柱的位置和方向解 耦，其旋轉(zhuǎn)軸承46可以與支撐結(jié)構(gòu)22或者樞轉(zhuǎn)軸承24的軸體相連。 根據(jù)本發(fā)明，需要兩個鉸接連接裝置40以驅(qū)動支柱對。由此能夠?qū)?調(diào)節(jié)支柱所需的驅(qū)動力從驅(qū)動機構(gòu)分配給兩個支柱。在這種情況下，
各個軸承布置在支柱的哪一端無關(guān)緊要。在圖1中，鉸接連接組合30、 32和萬向節(jié)18、 20的單個鉸接連接可以互換或相互代替。因此， 鉸接連接30、 32可以布置在支柱12、 M的上端，而萬向節(jié)18、 20 可布置在下端。相應(yīng)地，鉸'接連接裝置40可與平臺側(cè)鉸接連接或者 支撐結(jié)構(gòu)的鉸接連接相連，以將驅(qū)動力傳遞到支柱對。在第一旋轉(zhuǎn)軸 承44和第二旋轉(zhuǎn)軸承46之間，在第一旋轉(zhuǎn)軸線42上布置有抗扭的 長度補償元件48以及第三萬向節(jié)50。這樣，通過特別有利的技術(shù)措 施，利用現(xiàn)有技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)元件實現(xiàn)了支柱對的共同的、長度同步的機 構(gòu)驅(qū)動裝置的功能。還可以設(shè)想在共同的外殼內(nèi)承受兩個旋轉(zhuǎn)軸承 44或46的軸承力。圖3以三維視圖示出了第一定位裝置52。底板54通過第一連接 元件56與第一支柱對58、第二支柱對60和第三支柱對62相連。底 板54具有大致蜂窩狀構(gòu)造，支柱對58、 60和62的第一端(即下端) 設(shè)置在底板54的側(cè)邊上，并且相鄰的支柱對58、 60和62之間間隔 一個側(cè)邊。這樣，獲得了支柱對58、 60和62的線性對稱的開始位置， 這對于將要由定位裝置52傳遞的力以及力的繼續(xù)傳遞具有特別有利 的作用。每對支柱對58、 60 ,和62中的每個支柱的上端通過萬向接頭64 與工具板66相連。萬向接頭64是萬向節(jié)，工具板66在本實例中構(gòu) 造為盤。當(dāng)使支柱對58、 60和62的支柱的萬向接頭64間隔開時， 必須保證支柱能夠相互平行。此外，工具板66的直徑選擇為小于底 板54的外徑，從而使得在支柱對具有相同長度的開始位置，各支柱 對與底板54的假想垂線之間始終具有規(guī)定的角度。但是，該開始位 置可根據(jù)各支柱的長度調(diào)節(jié)方案而相應(yīng)地改變。工具板66具有多個切口 68，例如鉆孔、通孔或螺紋孔，這些切 口允許各種工具安裝到該工具板66上。在簡單的情況下，這種工具 是銷、定位夾或者與工件連接的其它連接元件。下面基于第一支柱對58更詳細(xì)地描述可應(yīng)用于各支柱對58、60 和62的各種結(jié)構(gòu)零件。第一支柱對58具有第一支柱71和第二支柱 72，這些支柱基本由第一圓柱形結(jié)構(gòu)元件74和第二圓柱形結(jié)構(gòu)元件
76構(gòu)成。第二圓柱形結(jié)構(gòu)元件76在第一圓柱形結(jié)構(gòu)元件74中被引 導(dǎo)，使得能夠伸縮式延長結(jié)構(gòu)元件74和76。圓柱形結(jié)構(gòu)元件74、 76 優(yōu)選地相對彼此分別具有沿著共同的對稱軸的旋轉(zhuǎn)自由度，為此，根 據(jù)本發(fā)明，只有拉伸ij和壓縮力，而沒有扭矩可施加到支柱上，從而 防止了定位裝置變形。通常，通過內(nèi)置的心軸或者螺旋驅(qū)動裝置來延 長結(jié)構(gòu)元件。每個支柱70、 72上的萬向接頭64用于分別保證在與工具板66 的連接處，支柱之間的預(yù)定距離不能改變。萬向接頭64具有萬向支 承結(jié)構(gòu)，即支柱70、 72的支承通常具有兩個自由度。在第一支柱70 的下端設(shè)置有第五樞轉(zhuǎn)軸承78，相應(yīng)地，在第二支柱72的下端設(shè)置 有第六樞轉(zhuǎn)軸承80。相對于軸承軸中心來說，第一樞轉(zhuǎn)軸承78和第 六樞轉(zhuǎn)軸承80之間的距離與上部萬向接頭64之間的間隔距離相對 應(yīng)。這樣做的效果是，只要支柱68和70具有相同的長度，那么它們 肯定是相互平行的。這是與同步延長或縮短支柱68、 70有關(guān)的問題， 后面將對此詳細(xì)描述。第五樞轉(zhuǎn)軸承78和第六樞轉(zhuǎn)軸承80由它們的軸承軸支撐，使 得它們僅能垂直于第七樞轉(zhuǎn)軸承84的另一個軸承軸82樞轉(zhuǎn)。第七樞 轉(zhuǎn)軸線84與圍繞亭板54的假想垂線(，更確切地說，是位于底板 54的中心的假想垂線)的假想圓相切。對于共同地、長度同步地驅(qū)動其長度調(diào)節(jié)機構(gòu)，第一支柱對58 具有共同的電動驅(qū)動裝置86，該電動驅(qū)動裝置86在支柱70、 72的 下部區(qū)域通過連接元件88與支撐結(jié)構(gòu)90相連。支撐結(jié)構(gòu)90連接在 軸承軸82上，使得當(dāng)軸旋轉(zhuǎn)時，支撐結(jié)構(gòu)90也一起旋轉(zhuǎn)，從而使連 接元件88和電動馬達86在樞轉(zhuǎn)運動的情況下一起樞轉(zhuǎn)。由此保證了 電動馬達68相對于第一支柱對58的支柱底部的位置不發(fā)生變化。從 電動馬達68向第一支柱對58的可能的力傳遞或者扭矩傳遞的細(xì)節(jié)將 在后面描述，因為原則上可以獲得幾種方案。圖4以從上方看到的工具板66的俯視圖示出了第一定位裝置 52，其中支柱58、 60和62具有相同的長度，從而工具板66在圖中 精確位于底板54上方的中心位置。在該圖中，使用與圖3相同的附 圖標(biāo)記。在該圖中，通過展示了樞轉(zhuǎn)軸承軸，即軸承軸82和其它支 柱對60、 62的相應(yīng)樞轉(zhuǎn)軸承軸，可以看出，選擇了將支柱對58、 60 和62對稱布置成等邊三角形的方案，該方案至少在工具板66的開始 位置使得可能;乍用在工具板66上的力和扭矩在各支柱對58、 60和 62之間有利、平均且對稱地分配。這樣，可以有利地使每個單個構(gòu) 件具有相同的結(jié)構(gòu)，并且通過使支柱對58、 60和62以及它們的支撐和驅(qū)動裝置具有相同的結(jié)構(gòu)，能夠只設(shè)計和制造一種驅(qū)動裝置和支柱 對，并用這些驅(qū)動裝置和支柱對構(gòu)成相應(yīng)的定位裝置。圖5示出了第一支柱對58的底部的細(xì)節(jié)放大圖，其中以放大的 比例示出了電動馬達68、連接元件88、第六樞轉(zhuǎn)軸承80、軸承軸82 和第一連接元件56。在圖中，清楚地示出了下部連接元件92，其將 第一支柱70的第一圓柱形結(jié)構(gòu)零件74固定連接在第五樞轉(zhuǎn)軸承74 的第一樞轉(zhuǎn)叉94上。第二支柱72的第六樞轉(zhuǎn)軸承80也連接在對應(yīng) 的樞轉(zhuǎn)叉94上。在圖中，還以放大的比例示出了在下部子組件96和第二支柱72 的第二圓柱形零件76或?qū)?yīng)的結(jié)構(gòu)零件之間存在機械連接。圖6以穿過軸承軸82的橫截面示出了根據(jù)圖2所示第一方案的、 第四萬向節(jié),98和第五萬向節(jié)100形式的機械連接95的第一實施例。 萬向節(jié)98、 100與桿102相連，桿102使第二圓柱形零件76在第二 支柱的對應(yīng)結(jié)構(gòu)零件下方進行旋轉(zhuǎn)運動。另一方面，萬向節(jié)98、 100 與連接元件104相連，而連接元件104又與驅(qū)動軸106相連。在下部 子組件96中(沒有詳細(xì)示出)，保證驅(qū)動裝置86以同樣的速度驅(qū)動 兩個驅(qū)動軸106，從而保證支柱對在其長度方向上一致地延長或縮 短。在圖中所示的第一支柱對58的實施例中，通過利用共用齒輪的 共用驅(qū)動裝置來實現(xiàn)這一點，但是，該共用驅(qū)動裝置沒有處在圖的平 面中，所以沒有示出。在這種驅(qū)動裝置中，應(yīng)該確保第二結(jié)構(gòu)元件 76之一通過左旋延長，第二結(jié)構(gòu)元件76中的另一個由右旋驅(qū)動并從 而通過右旋延長(或者反之亦然)。在縮短時，驅(qū)動裝置以相應(yīng)的互 換的旋轉(zhuǎn)方向工作。圖7示出了用于調(diào)節(jié)支柱對的長度的機構(gòu)的驅(qū)動裝置的第二設(shè) 計方案，圖6所示方案與圖7所示方案之間的主要區(qū)別是，第二電動馬達108驅(qū)動齒形帶110，齒形帶IIO又通過驅(qū)動帶輪112引導(dǎo)，帶 輪112實現(xiàn)前一實施例的驅(qū)動軸106的功能。通過兩個可調(diào)節(jié)的張緊 帶輪10'7張緊齒形帶，張緊帶輪107向齒形帶107的無齒后側(cè)施加可 通過調(diào)節(jié)預(yù)先限定的力，并從而將齒形帶107保持在由結(jié)構(gòu)預(yù)先確定 的初始張力下。在第二實施例107中，還實現(xiàn)了用于第二圓柱形結(jié)構(gòu) 零件76的同向驅(qū)動裝置，從而在設(shè)計支柱時，有利的是，不需要考 慮驅(qū)動結(jié)構(gòu)零件時的旋轉(zhuǎn)方向。圖8示出了支柱對58、 60和62在其與工具板66的連接處的上 端。在圖中，己知的零件和結(jié)構(gòu)零件具有和前面所述的零件和結(jié)構(gòu)零 件相同的附圖標(biāo)記。在圖8中，示出了鉸接軸114以便盡可能地看出 接頭的自由度。在下面的圖中，示出了利用這種接頭64提供的第一定位裝置的可能位置。圖9示出了第一定位裝置52的第一位置116,其中，工件板66 剛好位于底板54上方的中心處，此外，支柱對58、 60和62縮短到 其最小長度。圖IO示出了第一定位裝置52的第二位置118，其中，工具板 66 ^樣剛好位于底板54上方的中心處，但支柱對58、 60和62具有 最大的長度。結(jié)合圖9和圖IO可以看出，工具板66可以沿著其運動 軸線之一定位。圖11示出了第一定位裝置52的第三位置120，其中，與圖9 和圖10相比，支柱對58、 60和62具有中等長度。圖12示出了第一定位裝置52的第四位置122，其中，圖中左側(cè) 的支柱對的縱向長度小于另外兩個支柱對的縱向長度，從而在最終的 分析中，工具板66幾乎位于圖中左側(cè)的支柱對的正上方。這里，和 前面的圖一樣，工具板66仍然與底板54平行。該圖表明，根據(jù)作用 在工具板66上的力和扭矩的作用，不僅壓縮力可作用在支柱對58、 60和62上，而且拉伸力也可作用在支柱對58、 60和62上，這取決 于力或扭矩如何作用在工具板66上。圖13涉及下部子組件的第二實施例124，其將馬達的驅(qū)動力以
特定的方式傳遞到支柱對。該圖僅示出了各種結(jié)構(gòu)零件的相互作用的 方案，結(jié)構(gòu)零件的附圖標(biāo)記與圖1或圖2相同。下面僅描述與前面的 f區(qū)動系統(tǒng)的主要不同之處。由驅(qū)動軸128提供用于第四支柱對126的驅(qū)動力。圖中沒有詳 細(xì)示出驅(qū)動軸128本身是如何被驅(qū)動的，但是，可以通過氣壓、液壓、 電動或者本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的各種其它方式對驅(qū)動軸128 進行驅(qū)動。驅(qū)動軸128的驅(qū)動力通過齒輪系統(tǒng)130傳遞到第四支柱對 126的支柱。在所選實例中，齒輪系統(tǒng)130具有第一小齒輪132，該 小齒輪132與第一連接軸134相連并在驅(qū)動時使第一連接軸134旋 轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致設(shè)置在第一支柱桿138上的第二小齒輪136被驅(qū)動。與 此對應(yīng)，設(shè)置在驅(qū)動軸128上的第三小齒輪140驅(qū)動第二驅(qū)動軸142, 第二驅(qū)動軸142又驅(qū)動設(shè)置在第四支柱桿146上的第四小齒輪144。 支柱桿138、 146可圍繞它們的縱向軸線旋轉(zhuǎn)，并且相應(yīng)地以前面所 述的方式安裝，位于支柱端部的安裝點利用萬向支座148支撐。為了 承受第二軸承作用在支柱桿138、 146上的軸承力，提供了將驅(qū)動裝 置與所述支座相連的連桿150。這在圖中用對應(yīng)的以符號表示的連桿 150表示，連桿150將位于驅(qū)動軸128上的對應(yīng)軸承符號連接到位于 支柱桿138、 146上的軸承符號。同樣可以想到，代替這種連桿150， 可以使用殼體承受軸承力。抗扭的長度補償機構(gòu)127最終允許支柱對 共同圍繞旋轉(zhuǎn)軸線26樞轉(zhuǎn)，而不會影響驅(qū)動力的傳遞。如圖14所示，根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動裝置的第三實施例152利用帶 式驅(qū)動裝置152驅(qū)動兩個驅(qū)動帶輪154，帶式驅(qū)動裝置152可以是例 如齒形帶、V帶或牽引帶。驅(qū)動帶輪154分別作用在錐齒輪傳動裝置 158的第一錐齒輪156上，第一錐齒輪156驅(qū)動錐齒輪傳動裝置158 的第二錐齒輪160，第二錐齒輪160作用在支柱桿162上。該支柱桿 162通過萬向軸安裝在萬向支座164中。圖15示出了第三實施例152的方案，第三實施例152示意性地 示出在圖14中，并且在圖15中原則上作為設(shè)計建議示出。因此，對 應(yīng)的結(jié)構(gòu)零件具有與圖14相同的附圖標(biāo)記。在該方案中，己經(jīng)證明特別有利的是，各種技術(shù)功能分別處于
同一平面中，這些功能在圖中用對應(yīng)的矩形表示。在第一平面166中，通過驅(qū)動帶輪154和驅(qū)動帶153實現(xiàn)驅(qū)動。第二平面168由支柱 桿138、 146和位于支柱桿138、 146的兩個端部的對應(yīng)支座形成。第 三平面170由工具盤形成，但圖中沒有示出工具盤。第四平面172 由驅(qū)動帶輪154的旋轉(zhuǎn)軸線限定。最后，第五平面174是可見的，其 與第四平面172平行，并且由最靠近支腳178的支撐點176 (即樞轉(zhuǎn) 軸承)限定。在這種情況下，連接元件的支腳178與圖中沒有示出的 底部結(jié)構(gòu)相連，其中本實施例可與所述底部結(jié)構(gòu)相連。圖16示出了第三實施例152的剖視圖，其中使用與前面圖中相 同的附圖標(biāo)記。具體地，在圖中，需要指出，扭矩馬達178布置為通 過軸180驅(qū)動兩個驅(qū)動帶輪154之一。另一個驅(qū)動帶輪154由驅(qū)動帶 153驅(qū)動，并且驅(qū)動另一個軸182。通過軸180和另一個軸182驅(qū)動 長度可調(diào)支柱186的對應(yīng)的第二軸184。在這種情況下，通過由結(jié)構(gòu) 決定的軸180和另一個軸182之間的距離，以及通過在長度可調(diào)的支 柱186的位于上部萬向接頭190附近的另一個端部處與工具板(未示 出)的連接點，固定了各長度可調(diào)的支柱186之間的距離。在另一個 軸182的背離驅(qū)動帶輪154的一側(cè)設(shè)置有制動器188，制動器188在 必要時對另一個軸182進行制動。這樣，可以使用簡單的措施保證將 長度可調(diào)的支柱186固定在預(yù)定的位置，而驅(qū)動裝置則不必承受可能 發(fā)生的任何力。這使得這種布置具有特別高的機械穩(wěn)定性。用于提高這種布置的機械穩(wěn)定性的其它措施包括利用齒輪傳 遞力，例如包括錐齒輪192，和在90°錐齒輪傳遞系統(tǒng)中一樣，錐齒 輪192將另一個軸182的工作驅(qū)動力傳遞到第二軸184之一。此外，在該布置中，實現(xiàn)了功能分離，其中扭矩馬達179作用 在軸180上，第一制動器188作用在另一個軸182上。這樣，可以實 現(xiàn)具有單獨的技術(shù)功能的特別緊湊的布置。圖17示出了另一個制動布置，其中再次示出了第一結(jié)構(gòu)對58 的細(xì)節(jié)，其目的僅僅是表明，在該圖中，第二制動器194已經(jīng)結(jié)合在 電動馬達86中。圖18示出了制動器196的結(jié)構(gòu)變型，其具有布置在一個旋轉(zhuǎn)軸
和另一個旋轉(zhuǎn)軸中的兩個局部制動器，這兩個旋轉(zhuǎn)軸分別驅(qū)動兩個支 柱的第二軸。在這種結(jié)構(gòu)中，獲得了制動器過剩。即使第三制動器196的局部制動器之一發(fā)生故障，另一個局部制動器也能通過機械操作連接一起對兩個第二軸進行制動，以及對沒有被直接制動的第二軸 進行制動。此外，可以易于達到制動器，這有利于對制動器進行維護 和檢査。圖19示出了制動器對198的另一個可選方案和位置。在本實例 中，兩個局部制動器還是分別集成在支柱中，從而局部制動器直接作 用在第二軸上，并從而通過相應(yīng)的制動力將各支柱固定。本發(fā)明的優(yōu)點在于，結(jié)構(gòu)變得更緊湊，并且保持了制動器的機 械過剩。附圖標(biāo)記清單10基本方案12第一支柱14第二支柱16活塞-缸裝置18第一萬向節(jié)20第二萬向節(jié)22支撐結(jié)構(gòu)24第一樞轉(zhuǎn)軸承26第二樞轉(zhuǎn)軸承28第一樞轉(zhuǎn)軸線30第三樞轉(zhuǎn)軸承32第四樞轉(zhuǎn)軸承34第二樞轉(zhuǎn)軸線36軸線38工件支架40第一方案/鉸接連接裝置42上部軸
43下部軸44第一旋轉(zhuǎn)軸承46第二旋轉(zhuǎn)軸承48長度補償元件50第三萬向節(jié)52第一定位裝置54底板56第一連接元件58第一支柱對60第二支柱對62第三支柱對64萬向接頭66工具板68切口70第一支柱72第二支柱74第一圓柱形結(jié)構(gòu)元件76第二圓柱形結(jié)構(gòu)元件78第五樞轉(zhuǎn)軸承80第六樞轉(zhuǎn)軸承82軸承軸84第七樞轉(zhuǎn)軸承86電動馬達88第二連接元件90支撐結(jié)構(gòu)92第三連接元件94第一樞轉(zhuǎn)叉95機械連接器96下部子組件98第四萬向節(jié) 100第五萬向節(jié)102桿104連接元件106驅(qū)動軸107第二實施例108第二電動馬達110齒形帶112驅(qū)動帶輪114鉸接軸116第一位置118第二位置120第三位置122第四位置124第三實施例126第四支柱對128驅(qū)動軸130齒輪系統(tǒng)132第一小齒輪134第一驅(qū)動軸136第二小齒輪138第一支柱桿140第三小齒輪142第二驅(qū)動軸144第四小齒輪146第二支柱桿148萬向支座150連接桿152第四實施例154驅(qū)動帶輪156第一錐齒輪
158錐齒輪傳動裝置160第二錐齒輪162支柱桿164萬向支座166第一平面168第二平面170第三平面172第四平面174第五平面176支承點178支腳179扭矩馬達180軸182另一個軸184第二軸186長度可調(diào)支柱188第一制動器190上部萬向接頭192錐齒輪194第二制動器1%第三制動器198第四制動器
權(quán)利要求
1. 一種定位裝置，具有支撐結(jié)構(gòu)(22)；工件支架(38)；長度可調(diào)的支柱(70，72；186)，其一方面與支撐結(jié)構(gòu)相連，另一方面與工件支架(22)相連，其中支柱(70，72；186)在與支撐結(jié)構(gòu)和工件支架(38)的連接處是可活動地安裝的，至少一些支柱(70，72；186)是長度可調(diào)的，至少一些支柱(70，72；186)具有用于調(diào)節(jié)其長度的驅(qū)動裝置，其特征在于，至少六個支柱(70，72；186)成對布置，在一個支柱對(58，60，62；126)中，支柱平行布置，每個支柱對(58，60，62；126)在支柱(70，72；186)的縱向第一端具有樞轉(zhuǎn)軸承(24，26，30，32；78，80；84)，每個支柱對(58，60，62；126)在支柱(70，72)的縱向第二端具有第二軸承。
2. 如權(quán)利要求l所述的定位裝置(52)，其特征在于， 支柱對(58， 60， 62; 126)的每個支柱(70， 72)具有樞轉(zhuǎn)軸承(24， 26, 30， 32; 78， 80; 84)，樞轉(zhuǎn)軸承(24， 26， 30， 32; 78， 80; 84)具有共同的軸承軸 軸線。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的定位裝置(52)，其特征在于， 支柱的數(shù)量為六。
4. 如前述權(quán)利要求之一所述的定位裝置(52)，其特征在于， 驅(qū)動裝置是液壓、氣壓或者電動驅(qū)動裝置。
5.如前述權(quán)利要求之一所述的定位裝置(52)，其特征在于， 每個支柱對(58， 60， 62; 126)具有共同的驅(qū)動裝置。
6.如前述權(quán)利要求之一所述的定位裝置(52)，其特征在于， 驅(qū)動裝置通過帶、齒形帶(110)、齒輪系統(tǒng)(130)、齒輪或 者一些其它保角連接與各支柱對(58， 60， 62; 126)相連。
7. 如前述權(quán)利要求之一所述的定位裝置(52)，其特征在于， 每個支柱對(58， 60， 62; 126)配備有一個制動裝置，在必要時，可利用制動裝置制動或固定相關(guān)的驅(qū)動裝置或者至少一個由驅(qū)動 裝置驅(qū)動的結(jié)構(gòu)元件(74， 75， 76)。
8. 如前述權(quán)利要求之一所述的定位裝置(52)，其特征在于， 第一端與支撐結(jié)構(gòu)相連。
9. 如前述權(quán)利要求之一所述的定位裝置(52)，其特征在于， 在第一端處設(shè)置有第三軸承。
10. 如前述權(quán)利要求之一所述的定位裝置(52)，其特征在￥， 樞轉(zhuǎn)軸承(24， 26， 30， 32; 78, 80; 84)、第二軸承和第三軸承的自由度之和與預(yù)期的載荷的自由度相對應(yīng)。
11. 如前述權(quán)利要求之一所述的定位裝置(52)，其特征在于， 可使用萬向軸承作為樞轉(zhuǎn)軸承(24， 26， 30， 32; 78， 80; 84)。
12. 如前述權(quán)利要求之一所述的定位裝置(52)，其特征在于， 驅(qū)動裝置和/或支柱具有位置測量裝置。
13. 如權(quán)利要求12所述的定位裝置(52)，其特征在于， 可利用控制裝置和位置測量裝置的位置數(shù)據(jù)來預(yù)先確定工件支 架的姿態(tài)或者工件支架在空間中的位置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種定位裝置，其具有支撐結(jié)構(gòu)、工件支架(22)和長度可調(diào)的支柱(70，72；186)。支柱一方面與支撐結(jié)構(gòu)相連，另一方面與工件支架(22)相連，其中支柱(70，72；186)在與支撐結(jié)構(gòu)和工件支架(22)的連接處是可活動地安裝的，至少一些支柱(70，72；186)是長度可調(diào)的，至少一些支柱(70，72；186)具有用于調(diào)節(jié)其長度的驅(qū)動裝置。至少六個支柱(70，72；186)成對布置。在一個支柱對(58，60，62；126)中，支柱平行布置。每個支柱對(58，60，62；126)在支柱(70，72；186)的縱向第一端具有樞轉(zhuǎn)軸承(24，26，30，32；78，80；84)。每個支柱對(58，60，62；126)在每個支柱(70，72)的縱向第二端還具有第二軸承。
文檔編號B25J17/02GK101400476SQ200780009175
公開日2009年4月1日 申請日期2007年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月13日
發(fā)明者斯文·澤特比爾, 桑克·科克, 沃爾夫?qū)の譅柕?申請人:Abb股份有限公司