專利名稱：并聯(lián)運(yùn)動(dòng)學(xué)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種一種基于桿和促動(dòng)器的、具有固定的平臺(tái)和可運(yùn) 動(dòng)的平臺(tái)的并聯(lián)運(yùn)動(dòng)學(xué)裝置，其中至少一個(gè)促動(dòng)器構(gòu)成為長(zhǎng)度恒定的、 具有相對(duì)于所述固定的平臺(tái)可運(yùn)動(dòng)的底點(diǎn)的桿，并且具有位于所述可 運(yùn)動(dòng)的平臺(tái)上的、與一長(zhǎng)度恒定的具有位于所述固定的平臺(tái)上的固定 的底點(diǎn)的桿共同的頂點(diǎn)。
背景技術(shù)：
這種并聯(lián)運(yùn)動(dòng)學(xué)裝置也稱為剪床(Schere )或指針對(duì) (Zeigerpaare )并且通常是公知的。其中兩個(gè)桿之一 (或者兩者)可 以延伸超過頂點(diǎn)，而不會(huì)由此不利地影響該裝置的運(yùn)動(dòng)特性。通常， 固定點(diǎn)置于一種構(gòu)件中，該構(gòu)件稱為"固定的平臺(tái)"且是至少一個(gè)局部 的慣性系統(tǒng)，但任何情況下都是一種被視為固定的基準(zhǔn)系統(tǒng)。促動(dòng)器 的可運(yùn)動(dòng)的底點(diǎn)也可以相對(duì)于該系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)。裝置的共同的頂點(diǎn)通常是 所謂的"可運(yùn)動(dòng)的平臺(tái)"的一部分，其中術(shù)語(yǔ)"可運(yùn)動(dòng)的"用于與固定的 平臺(tái)相區(qū)分，并且同樣系指這兩個(gè)平臺(tái)之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。在多數(shù)情況下，兩個(gè)平臺(tái)之間的運(yùn)動(dòng)并非在平面內(nèi)進(jìn)行，于是這 就涉及到空間的運(yùn)動(dòng)學(xué)裝置，本裝置也可以是這種空間運(yùn)動(dòng)學(xué)裝置的 一部分。本發(fā)明的這種運(yùn)動(dòng)學(xué)裝置可以應(yīng)用在一級(jí)或多級(jí)的通常的并聯(lián)運(yùn) 動(dòng)學(xué)裝置的范圍內(nèi)，或者用作串聯(lián)的運(yùn)動(dòng)學(xué)裝置的一級(jí)。特別是本發(fā) 明的運(yùn)動(dòng)學(xué)裝置可用于操作機(jī)器人。下面為便于閱讀始終都談及"運(yùn)動(dòng) 學(xué)裝置"，其系指相應(yīng)的本發(fā)明的裝置。例如WO 03/004223 A披露了 一種并聯(lián)運(yùn)動(dòng)學(xué)裝置，該裝置的底 點(diǎn)可運(yùn)動(dòng)，但未構(gòu)造指針對(duì)，通過引用將該對(duì)比文件的內(nèi)容作為本申 請(qǐng)的內(nèi)容。該對(duì)比文件是一個(gè)內(nèi)容豐富的小冊(cè)子，其涉及一種奇特的裝置，即用于可運(yùn)動(dòng)的平臺(tái)的中心對(duì)稱的、并聯(lián)的桿運(yùn)動(dòng)學(xué)裝置，其 通過六個(gè)桿的沿著并聯(lián)于中心軸延伸的直線軸的底點(diǎn)移動(dòng)被操縱。附 加地，所示實(shí)施例具有用于在可運(yùn)動(dòng)的平臺(tái)上的工具平臺(tái)的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，可以使用運(yùn)動(dòng)學(xué)協(xié)調(diào)的系統(tǒng)并且將底點(diǎn)機(jī)構(gòu)與長(zhǎng)度可變的促動(dòng)器組合 使用。該裝置的詳細(xì)結(jié)構(gòu)如下在固定的平臺(tái)上中心對(duì)稱地設(shè)置用于底 點(diǎn)移動(dòng)的六個(gè)垂直的軌。三個(gè)桿較長(zhǎng)，另三個(gè)桿較短，較短的桿作用 在可運(yùn)動(dòng)的平臺(tái)的"位置較低"的區(qū)域上，并且圍繞中心軸相對(duì)于較長(zhǎng) 的桿偏移60。。由此實(shí)現(xiàn)基本上可沿著中心軸移動(dòng)的可運(yùn)動(dòng)的平臺(tái)，這也可以由 該對(duì)比文件的圖4來證明。該對(duì)比文件示出上述配置的裝置，以便將 該裝置設(shè)計(jì)成可在Stuart平臺(tái)上移動(dòng)，由此兩個(gè)并聯(lián)運(yùn)動(dòng)學(xué)裝置串聯(lián) 地耦聯(lián)。但在本實(shí)施方式中頗有意味的是， 一個(gè)并聯(lián)運(yùn)動(dòng)學(xué)裝置的運(yùn) 動(dòng)根本不是用于另一并聯(lián)運(yùn)動(dòng)學(xué)裝置的運(yùn)動(dòng)，也就是說，第二并聯(lián)運(yùn) 動(dòng)學(xué)裝置自動(dòng)地在中間平臺(tái)上進(jìn)行整個(gè)運(yùn)動(dòng)，從而事實(shí)上這里只有一 套機(jī)組而沒有組合。最后，利用該運(yùn)動(dòng)學(xué)裝置只能在裝置邊界以內(nèi)的范圍(或者其基 座上方的區(qū)域)工作，也就是說，該裝置可用作機(jī)床等，但無論如何 都不可用作或適配調(diào)整為機(jī)器人或者用于物體的傳輸。同樣，WO 03/059581 A—在此其內(nèi)容被引用為本申請(qǐng)的內(nèi)容一涉 及一種基于底點(diǎn)移動(dòng)工作的獨(dú)特的運(yùn)動(dòng)學(xué)裝置，其中操縱機(jī)構(gòu)上的引 起底點(diǎn)移動(dòng)的不同的桿具有共同底點(diǎn)，因此這些共同的底點(diǎn)進(jìn)行相同 的移動(dòng)。這些操縱機(jī)構(gòu)基本上旋轉(zhuǎn)地工作，從而最后通過對(duì)底點(diǎn)移動(dòng) 的特殊設(shè)計(jì)再次將串聯(lián)的部件引入到運(yùn)動(dòng)學(xué)裝置中。此點(diǎn)也可由圖2 和3的比較得到，因?yàn)閳D3示出幾乎完全類似于前述的WO 03/004223 A的底點(diǎn)移動(dòng)。按照開頭部分所述定義的指針對(duì)也沒有該裝置。對(duì)于較大負(fù)載的運(yùn)動(dòng)或較大的力的傳遞，該對(duì)比文件并未給出任 何范例，因?yàn)樵诳蛇\(yùn)動(dòng)的底點(diǎn)和實(shí)施該底點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的促動(dòng)器之間的力傳遞，甚至用于底點(diǎn)移動(dòng)的桿及其保持桿之間的力傳遞，是非常不利的。 同樣，對(duì)于較大的工作區(qū)域來說，該裝置也不能使用，因?yàn)槠湎鄬?duì)的 占用位置(占用位置與工作空間的比)很大。最后，US 5,378,282 A還提到，其裝置基于底點(diǎn)移動(dòng)。其中通過 蝸桿傳動(dòng)對(duì)相互靠近地作用在可運(yùn)動(dòng)的平臺(tái)上的三個(gè)桿進(jìn)行適配地定 位?？蛇\(yùn)動(dòng)的平臺(tái)沿著中間的桿的方向延伸，并且在其(必要時(shí)彎曲 的)棵露的尖端具有一個(gè)工具。因此該裝置是個(gè)稀少的混合機(jī)構(gòu)，因 為可運(yùn)動(dòng)的平臺(tái)的位置由中間的桿的相應(yīng)的點(diǎn)的位置和該桿的位置限 定。該裝置只能用于狹窄的空間，并且由于多次力傳遞不適于大的負(fù) 載。按照開頭部分所述的定義的指針對(duì)也沒有該裝置。在"The Parallel Meehanismus Information Center (并聯(lián)機(jī)構(gòu)信 息中心)，，的主頁(yè)http:〃www.parallemic.org上的Illian Bonev的文 章"The True Origins of Parallel Robots"(并聯(lián)機(jī)器人的真正起源) 給出了關(guān)于并聯(lián)運(yùn)動(dòng)學(xué)裝置的歷史發(fā)展的杰出概括和基本原理，包括 對(duì)最重要的專利的說明。另一方面存在如下機(jī)構(gòu)，其屬于平面運(yùn)動(dòng)學(xué)裝置，通常簡(jiǎn)單地稱 為平面運(yùn)動(dòng)學(xué)裝置，這種機(jī)構(gòu)在現(xiàn)有技術(shù)中經(jīng)常出現(xiàn)且具有多種形式。 由于易于繪制，由于可以相對(duì)簡(jiǎn)單地計(jì)算運(yùn)動(dòng)方程，由于現(xiàn)有的使得 必需的純旋轉(zhuǎn)鉸接機(jī)構(gòu)可精確且成本低廉地制造的制造方法，也由于 可預(yù)先給定的動(dòng)態(tài)關(guān)系，平面的運(yùn)動(dòng)學(xué)裝置用于機(jī)床、力變換器、起 重機(jī)以及機(jī)器人，其中大多數(shù)情況下，平面的運(yùn)動(dòng)學(xué)裝置的不同的各 個(gè)構(gòu)件相繼地設(shè)置成"開口鏈"，以便由此通過對(duì)這種平面的運(yùn)動(dòng)構(gòu)件 的組合在所希望的情況下還會(huì)導(dǎo)致空間的運(yùn)動(dòng)構(gòu)件。例如通常在很多情況下，如果現(xiàn)在考慮最簡(jiǎn)單類型的由長(zhǎng)度恒定 的桿和長(zhǎng)度可變的桿構(gòu)成的這種平面運(yùn)動(dòng)學(xué)裝置，其中這些桿的兩個(gè) 底點(diǎn)相互間的距離恒定且與其頂點(diǎn)重合，其中圍繞頂點(diǎn)或底點(diǎn)的所有 運(yùn)動(dòng)都是圍繞垂直于由兩個(gè)桿限定的平面的軸的旋轉(zhuǎn)，那么可直接看 到，在促動(dòng)器(其是長(zhǎng)度可變的桿)長(zhǎng)度改變時(shí)， 一個(gè)位于平面(其 它的力在此未談及)中的頂點(diǎn)上的、始終垂直于固定長(zhǎng)度的桿作用的具有相同大小的力在促動(dòng)器中根據(jù)長(zhǎng)度恒定的桿的角位置，需要差別 很大的反作用力，以便實(shí)現(xiàn)對(duì)該負(fù)載的"保持"。其中在角位置已經(jīng) 較小變化的情況下，最小必需的保持力和最大必需的保持力可以相差2倍或更多。隨著保持力的所述大的變化也會(huì)引起整個(gè)運(yùn)動(dòng)學(xué)裝置、支承件、 基本結(jié)構(gòu)和桿的相應(yīng)大的負(fù)載，這要求必需相應(yīng)大的構(gòu)造，通過該構(gòu)造再次明顯增加了自重以及促動(dòng)器的最小的必需的驅(qū)動(dòng)功率。所有這些當(dāng)然是不利的，而且會(huì)引起成本和能量的消耗?，F(xiàn)有技術(shù)中人們嘗試以如下方式克服這些問題，即在如下區(qū)域內(nèi) 對(duì)基本機(jī)構(gòu)的長(zhǎng)度和力多邊形的位置與形狀進(jìn)行選擇，所述區(qū)域根據(jù) 應(yīng)用領(lǐng)域或者是要求高運(yùn)動(dòng)精度的區(qū)域，或者是負(fù)載最大的區(qū)域，或 者進(jìn)行大多數(shù)加工步驟的區(qū)域等，從而在該區(qū)域中存在相應(yīng)最有利的 動(dòng)態(tài)情況，并且因此在不太有利的運(yùn)動(dòng)區(qū)域內(nèi)或者僅以減小的負(fù)載或 者盡可能少地實(shí)施操作。這些限制特別是對(duì)于操作機(jī)器人來說(但不僅僅對(duì)于操作機(jī)器人) 是不利的，因?yàn)樗鼈儠?huì)不利地影響操作機(jī)器人的普遍應(yīng)用，該操作機(jī) 器人可以通過對(duì)其自由編程實(shí)現(xiàn)，同一個(gè)操作機(jī)器人例如既可以"在 頂部以上"又可以在旁側(cè)以及在底部區(qū)域中工作。對(duì)于涂裝機(jī)器人來 說，由于工具的重量較輕不會(huì)造成過大的干擾，但對(duì)于焊接機(jī)器人， 特別是對(duì)于其部件運(yùn)動(dòng)的所有操作機(jī)器人來說，此點(diǎn)就已經(jīng)是個(gè)不利 的限制。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于，避免上述的現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種必要 時(shí)平面的并聯(lián)運(yùn)動(dòng)學(xué)裝置，其中用于對(duì)作用在運(yùn)動(dòng)學(xué)裝置的可運(yùn)動(dòng)部 分上的預(yù)先給定的力進(jìn)行保持所必需的保持力在很大程度上獨(dú)立于該 運(yùn)動(dòng)學(xué)裝置的相應(yīng)的瞬時(shí)角位置。根據(jù)本發(fā)明，這些目的通過如下措施得以實(shí)現(xiàn)，在開頭部分所定 義的并聯(lián)運(yùn)動(dòng)學(xué)裝置中，所述可運(yùn)動(dòng)的底點(diǎn)被一個(gè)具有在所述固定的 平臺(tái)上的固定的底點(diǎn)的轉(zhuǎn)向桿沿著一個(gè)圓弧引導(dǎo)，所述轉(zhuǎn)向桿與所述可運(yùn)動(dòng)的底點(diǎn)鉸接連接，并且操縱機(jī)構(gòu)作用在所述轉(zhuǎn)向桿上或者作用 在與該轉(zhuǎn)向桿通過力導(dǎo)入部件固定連接的作用點(diǎn)上。其中需要強(qiáng)調(diào)，促動(dòng)器的可運(yùn)動(dòng)的底點(diǎn)，相應(yīng)于轉(zhuǎn)向桿的頂點(diǎn)， 既不是固定的平臺(tái)的部件，也不是可運(yùn)動(dòng)的平臺(tái)的部件，而是相對(duì)于 所述固定的平臺(tái)沿著圓弧運(yùn)動(dòng)。


下面借助附圖詳細(xì)說明本發(fā)明。圖中示出 圖1以不同角度位置的兩個(gè)視圖示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的通常的平面 的力多邊形；圖2示出在圖1的力F保持恒定的情況下，活塞力的通常的關(guān)系曲線；圖3a完全示意地示出本發(fā)明的通常的運(yùn)動(dòng)學(xué)裝置； 圖3b示出本發(fā)明的平面的運(yùn)動(dòng)學(xué)裝置的第一實(shí)施方式在三個(gè)不 同的位置；圖4示出操縱機(jī)構(gòu)上的類似于圖2的、但用于圖3b的運(yùn)動(dòng)學(xué)裝置 的力曲線；圖5為本發(fā)明的平面的運(yùn)動(dòng)學(xué)裝置例如可用于操作機(jī)器人時(shí)的實(shí) 施方式的斜一見圖；圖6為根據(jù)圖4的運(yùn)動(dòng)學(xué)裝置的側(cè)視圖，其帶有與其串聯(lián)設(shè)置的 本發(fā)明的另一運(yùn)動(dòng)學(xué)裝置；圖7為帶有圖6的運(yùn)動(dòng)學(xué)裝置的操作機(jī)器人的構(gòu)造的立體圖；和圖8示出兩個(gè)并聯(lián)設(shè)置的本發(fā)明的平面運(yùn)動(dòng)學(xué)裝置的應(yīng)用。
具體實(shí)施方式
圖1示出通常的由處于兩個(gè)不同的角位置的長(zhǎng)度恒定的桿1和長(zhǎng) 度變化的促動(dòng)器A構(gòu)成的力多邊形。作用于共同的頂點(diǎn)2上的、在所 示位置通過圍繞底點(diǎn)3的力臂l作用的力F要求促動(dòng)器A上的力Fa 為Fa= (Fxl) /Rw其中Rw表示促動(dòng)器A圍繞底點(diǎn)3的與角度相關(guān)的力臂。圖lb示出在偏轉(zhuǎn)狀態(tài)下的情形，桿l的長(zhǎng)度l始終不變，力F照常作用于 桿1上。例如由促動(dòng)器A中的保持的力Fa的力臂的顯著減小引起， 在促動(dòng)器A中待施加的力明顯變大，用于保持力F?？梢姡跅Ul圍 繞底點(diǎn)3繼續(xù)運(yùn)動(dòng)的情況下，將到達(dá)一個(gè)獨(dú)一無二的點(diǎn)，此時(shí)頂點(diǎn)2 與底點(diǎn)3和4處于一條線上，于是所述當(dāng)然僅僅是純粹假設(shè)的保持力 Fa無限大。圖2純粹示意性地示出促動(dòng)器A中的保持力Fa與始終沿著圓周 方向作用到桿1上的力F之間的比例與桿1的角度a的關(guān)系曲線，其 中角a相對(duì)于兩個(gè)底點(diǎn)3， 4的連接線。如果力F并不跟隨桿1，而是具有恒定的方向，特別是對(duì)于起重 機(jī)來說通常就屬于這種情況，那么所述曲線會(huì)呈現(xiàn)不同的形狀，甚至 在力多邊形關(guān)于載荷F的方向的設(shè)計(jì)不利時(shí)還會(huì)出現(xiàn)奇點(diǎn)。為了克服這些問題，于是本發(fā)明規(guī)定了一種平面的運(yùn)動(dòng)學(xué)裝置， 其原理結(jié)構(gòu)如圖3所示圖3分成了兩個(gè)部分附圖，其中圖3a示出了 原理，圖3b則是一個(gè)實(shí)際的方案。圖3a示出，具有其底點(diǎn)3和頂點(diǎn)2的桿1與圖1的設(shè)置相同，但 促動(dòng)器A是長(zhǎng)度恒定的另一桿，其一端作用在頂點(diǎn)2上，另一端作用 在一個(gè)可運(yùn)動(dòng)的底點(diǎn)6上，所述平面的運(yùn)動(dòng)學(xué)裝置的一個(gè)轉(zhuǎn)向桿7也鉸接地作用在該底點(diǎn)6上。轉(zhuǎn)向桿7的背離可運(yùn)動(dòng)的底點(diǎn)6的一端(相 應(yīng)于其頂點(diǎn))鉸接在位置固定的旋轉(zhuǎn)點(diǎn)8(其底點(diǎn))上?，F(xiàn)在， 一個(gè)操縱機(jī)構(gòu)B以其頂點(diǎn)10作用在轉(zhuǎn)向桿7或與該轉(zhuǎn)向 桿固定連接的力導(dǎo)入部件9上，該操縱機(jī)構(gòu)以其另 一端同樣作用在位 置固定的鉸接點(diǎn)(其底點(diǎn)4)上。例如由對(duì)圖3a的短暫的觀察可知，現(xiàn)在可以通過對(duì)位置固定的鉸 接點(diǎn)或底點(diǎn)4和8的相應(yīng)的選擇、對(duì)轉(zhuǎn)向桿7和促動(dòng)器A的長(zhǎng)度的相 應(yīng)的選擇并且通過對(duì)力導(dǎo)入部件9的形狀和大小的選擇并且由此通過 對(duì)操縱機(jī)構(gòu)B的頂點(diǎn)10的確定，在作用在頂點(diǎn)2上的力F和操縱機(jī) 構(gòu)B上的對(duì)于平衡該力F的所必需的保持力Fa之間建立一個(gè)關(guān)聯(lián)， 這種關(guān)聯(lián)允許在整個(gè)可用的區(qū)域上盡可能恒定的栽荷。由此實(shí)現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)學(xué)上的、特別是動(dòng)態(tài)的優(yōu)點(diǎn)如此之大，以至于與 根據(jù)圖1的已知裝置相比所付出的部件較多的代價(jià)不會(huì)起決定作用。為了清楚地闡明本發(fā)明的基本構(gòu)思，還在圖3a中示出一個(gè)示意圖，其 中對(duì)占用空間做了極大的夸張，圖3b示出了實(shí)際上的可實(shí)施的解決方 案有多么緊湊和精美。如圖3b所示，可以通過合適地選擇位置固定的支承板35 (固定 的平臺(tái))實(shí)現(xiàn)非常緊湊的結(jié)構(gòu)，在該支承板上構(gòu)造有桿1及轉(zhuǎn)向桿7 的鉸接點(diǎn)3和8和操縱機(jī)構(gòu)B的底點(diǎn)4，然而所述緊湊的結(jié)構(gòu)卻開辟 出對(duì)頂點(diǎn)2的較大的可接近范圍(未示出的可運(yùn)動(dòng)的平臺(tái)的一部分)， 關(guān)于一個(gè)空間固定的坐標(biāo)系在幾乎180度范圍內(nèi)。圖4示出對(duì)于本發(fā)明的動(dòng)力學(xué)機(jī)構(gòu)來說，力Fb關(guān)于桿1的擺動(dòng) 角的關(guān)系曲線，由此可見，盡管桿1可幾乎180。地?cái)[動(dòng)，但操縱機(jī)構(gòu) B中的保持力Fb卻圍繞其平均值只波動(dòng)約15%。圖5為本發(fā)明用于帶有用于最主要部件的對(duì)稱平面的操作機(jī)器人 的立體圖。只有這樣的部件不滿足對(duì)稱條件，所述部件用于在具有垂 直于對(duì)稱平面的法線分量的方向上對(duì)所述裝置進(jìn)行加固。其中，本發(fā) 明的裝置虛擬地在所述對(duì)稱平面上實(shí)現(xiàn)，因?yàn)橛糜谔岣邫C(jī)械強(qiáng)度的各 個(gè)桿實(shí)際上傾斜于對(duì)稱平面延伸。用以確定運(yùn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)軸全部垂直于 對(duì)稱平面延伸，從而各個(gè)部件始終平行于對(duì)稱平面運(yùn)動(dòng)。各個(gè)桿的旋轉(zhuǎn)軸保留圖3a的分別預(yù)先標(biāo)有"l"的附圖標(biāo)記，對(duì)稱 的桿ll之間的加固部分未示出，帶有圍繞軸13的孔的另一加固部分 標(biāo)有19，這與所述示意圖不相稱，卻有利于編號(hào)。在所示實(shí)施例中，操縱機(jī)構(gòu)B直接作用在轉(zhuǎn)向桿17和促動(dòng)器A 之間的鉸接機(jī)構(gòu)16上，由此圖3a的力導(dǎo)入部件9與該鉸接機(jī)構(gòu)的軸 重合。容易看到，可以容易地例如將轉(zhuǎn)向桿17構(gòu)成為兩個(gè)單獨(dú)的桿并將 其中之一設(shè)計(jì)成可改變長(zhǎng)度的促動(dòng)器。于是不言而喻，也可以對(duì)這些 桿的支承件進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而在操縱該促動(dòng)器時(shí)實(shí)現(xiàn)其它桿的扭轉(zhuǎn)和旋 轉(zhuǎn)，這例如可以通過如并聯(lián)運(yùn)動(dòng)學(xué)裝置中公知的萬向懸置機(jī)構(gòu)等來實(shí)現(xiàn)。通過這種簡(jiǎn)單的方式，本發(fā)明的裝置甚至可以用于提供三維的并 聯(lián)運(yùn)動(dòng)學(xué)裝置。圖6以側(cè)視圖示出相應(yīng)于圖5的運(yùn)動(dòng)學(xué)裝置和作用于其位置固定 的軸13(圖5)上的、與其類似地構(gòu)造的第二運(yùn)動(dòng)學(xué)裝置，通過該第 二運(yùn)動(dòng)學(xué)裝置可以以并聯(lián)運(yùn)動(dòng)學(xué)裝置的形式操縱第二自由度。該第二 并聯(lián)運(yùn)動(dòng)學(xué)裝置的部件類似于圖3a,但標(biāo)有位于前面的"2"，其中 也是第一并聯(lián)運(yùn)動(dòng)學(xué)裝置的部件的那些部件在圖5中未標(biāo)有這個(gè)附圖 標(biāo)記，而是保持按照第一運(yùn)動(dòng)學(xué)裝置的示意圖。因此在圖6中沒有為 圖5的軸13標(biāo)上該附圖標(biāo)記，而是標(biāo)上了適合于第二運(yùn)動(dòng)學(xué)裝置的附 圖標(biāo)記24。第二運(yùn)動(dòng)學(xué)裝置的基本結(jié)構(gòu)由構(gòu)造在桿11上的軸23和28給定， 從而對(duì)于第二運(yùn)動(dòng)學(xué)裝置來說可以將桿11視為基本結(jié)構(gòu)。在軸28和 26之間的桿27構(gòu)成了用于促動(dòng)器A2的轉(zhuǎn)向桿。僅由一個(gè)簡(jiǎn)單的線條 表示的桿21在軸22和23之間構(gòu)成本發(fā)明的并聯(lián)運(yùn)動(dòng)學(xué)裝置的長(zhǎng)度恒 定的桿。如果操縱機(jī)構(gòu)A2的底點(diǎn)通過操縱機(jī)構(gòu)B2來操縱，操縱機(jī)構(gòu) B2以其底點(diǎn)可偏轉(zhuǎn)地鉸接在桿11的底點(diǎn)上并且在另一端上作用在促 動(dòng)器A2和轉(zhuǎn)向桿27之間的連接軸上，并且耦合件25或桿21即使行 程較短，也會(huì)明顯擺動(dòng)。圖7為這種雙運(yùn)動(dòng)學(xué)裝置的一個(gè)實(shí)施例的斜視圖，該雙運(yùn)動(dòng)學(xué)裝 置利用了一種帶有安裝的臂30的操作機(jī)器人，其中為明了起見，未示 出相應(yīng)的底點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)軸及這些旋轉(zhuǎn)軸的支承件。它們只通過相關(guān)的附 圖標(biāo)記來說明。臂30與促動(dòng)器A2 (圖6)固定連接并與其隨動(dòng)，底 盤31圍繞一個(gè)未示出的垂直軸可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在基座32上。在臂30 上純示意性地示出一個(gè)工具架33，該工具架可圍繞臂30的縱軸和橫 軸旋轉(zhuǎn)。因此在本實(shí)施例中，本發(fā)明的并聯(lián)運(yùn)動(dòng)學(xué)裝置作為自己的部 段設(shè)置在串聯(lián)的運(yùn)動(dòng)學(xué)裝置中。由附圖可見簡(jiǎn)便的結(jié)構(gòu)和到本發(fā)明的運(yùn)動(dòng)學(xué)裝置的所有部件的易 接近性，特別是由圖3b可見可大范圍覆蓋的工作范圍和工作角度。圖8以透視圖示出本發(fā)明的運(yùn)動(dòng)學(xué)裝置在并聯(lián)設(shè)置的三維并聯(lián)運(yùn)動(dòng)學(xué)裝置中的應(yīng)用示例，其中與圖3a或3b的部件對(duì)應(yīng)的部件的附圖 標(biāo)記取用前面的"4":設(shè)置兩個(gè)運(yùn)動(dòng)學(xué)裝置34、 34'，它們?cè)谒镜?正 常狀態(tài)，，下相互并聯(lián)，但可單獨(dú)操縱并且因此可相向擺動(dòng)。因此概念"并 聯(lián)，，不應(yīng)從數(shù)學(xué)的角度去理解，而應(yīng)在從技術(shù)的角度去理解，因?yàn)楦鱾€(gè) 運(yùn)動(dòng)學(xué)裝置也不必構(gòu)造得相同，而是僅僅在它們位于固定的平臺(tái)和可 運(yùn)動(dòng)的平臺(tái)之間的位置上"并聯(lián)"設(shè)置。對(duì)于兩個(gè)運(yùn)動(dòng)學(xué)裝置34、 34'中的每一個(gè)來說，相應(yīng)的固定板35、 35'是(局部的)固定的平臺(tái)，其基準(zhǔn)框架(慣性系統(tǒng)) 一總體上是并 聯(lián)運(yùn)動(dòng)學(xué)裝置的固定的平臺(tái)一由促動(dòng)器37和38的底點(diǎn)和例如固定板 35給定，于是固定板35'可圍繞兩個(gè)軸相對(duì)于該基準(zhǔn)框架擺動(dòng)地安裝。 每個(gè)運(yùn)動(dòng)學(xué)裝置34、 34'的通過兩個(gè)固定板35、 35'的對(duì)稱平面給定的 平面也可以圍繞位于該平面內(nèi)的或與該平面平行延伸的軸可擺動(dòng)地支 承，所述兩個(gè)固定板分別對(duì)于其裝置來說是固定的平臺(tái)。其中軸的定 向可在寬的范圍內(nèi)自由選取，就在裝置的可能的位置中平行于促動(dòng)器 37或38的軸的軸而言，必須避免奇點(diǎn)，出于實(shí)際原因一力過高的增 大一也要避免幾乎平行的定向，然而這對(duì)于并聯(lián)運(yùn)動(dòng)學(xué)裝置領(lǐng)域的技 術(shù)人員來說是公知的。不言而喻，該基準(zhǔn)框架(它是整個(gè)裝置的固定的平臺(tái))例如可以 圍繞垂直延伸的軸旋轉(zhuǎn)地可運(yùn)動(dòng)地支承，于是不再有嚴(yán)格物理意義上 的慣性系統(tǒng)，但為了說明可以繼續(xù)將其視為這種慣性系統(tǒng)?？蛇\(yùn)動(dòng)的 平臺(tái)36位于并聯(lián)運(yùn)動(dòng)學(xué)裝置上。平面的運(yùn)動(dòng)學(xué)裝置34'與上述裝置相比的不同之處在于，可在其底 點(diǎn)上移動(dòng)的促動(dòng)器A'此外構(gòu)成為可改變長(zhǎng)度的桿。初看起來這似乎是 多余的，因?yàn)轫旤c(diǎn)42'的位置始終都處于圍繞軸43的環(huán)形軌道上，并 且操縱機(jī)構(gòu)B可以通過力導(dǎo)入部件49和固定長(zhǎng)度的促動(dòng)器引起頂點(diǎn) 的任何可能的運(yùn)動(dòng)。但特別是當(dāng)?shù)c(diǎn)43、 46間的相互間隔較大時(shí)(平 的力多邊形)，存在如下位置，即在這些位置上由桿/促動(dòng)器45'的長(zhǎng) 度改變引起的頂點(diǎn)42'的擺動(dòng)既有利于動(dòng)態(tài)特性又有利于可實(shí)現(xiàn)的位 置精度。平面的運(yùn)動(dòng)學(xué)裝置34沒有這種"雙活動(dòng)的，，促動(dòng)器，這里設(shè)有一 個(gè)固定長(zhǎng)度的促動(dòng)器A。促動(dòng)器37作用在頂點(diǎn)42的區(qū)域中，以便限 定可運(yùn)動(dòng)的平臺(tái)36在橫向于相互(幾乎)平行的可擺動(dòng)的力多邊形 34、 34'的方向上的位置。為了最終限定可運(yùn)動(dòng)的平臺(tái)36的位置，還設(shè)有一個(gè)促動(dòng)器38。 為明了起見，慣性系統(tǒng)(基座、滑架、手推車等)上的各個(gè)部件的固 定機(jī)構(gòu)(支承件、鉸接機(jī)構(gòu)、軸等)未示出。這里也可以看到，所有部件的易接近性，可以使用標(biāo)準(zhǔn)件作為部 件和實(shí)現(xiàn)高的活動(dòng)性的可能性。本發(fā)明并不限于所示和所述的實(shí)施例。這些實(shí)施例完全通常表明， 完全可以容易地相互并聯(lián)地或彼此串聯(lián)地設(shè)置本發(fā)明的運(yùn)動(dòng)學(xué)裝置， 其中通過合適的運(yùn)動(dòng)邏輯連接可以實(shí)現(xiàn)并非簡(jiǎn)單的加倍，而是如借助 這些實(shí)施例所述，獲得其它的效果。特別是可以根據(jù)需要來適配調(diào)整底點(diǎn)間的距離和桿與促動(dòng)器的長(zhǎng) 度關(guān)系，由此可以較大程度地改變運(yùn)動(dòng)和用于多種領(lǐng)域。結(jié)合并聯(lián)運(yùn) 動(dòng)學(xué)裝置自身的特性，如自重輕和運(yùn)動(dòng)精度高，本發(fā)明提供了運(yùn)動(dòng)學(xué) 裝置的可廣泛應(yīng)用的基本單元。
權(quán)利要求
1.一種基于桿(1，11，21，41)和促動(dòng)器的、具有固定的平臺(tái)和可運(yùn)動(dòng)的平臺(tái)的并聯(lián)運(yùn)動(dòng)學(xué)裝置，其中至少一個(gè)促動(dòng)器(A，A1，A2)構(gòu)成為長(zhǎng)度恒定的、具有相對(duì)于所述固定的平臺(tái)可運(yùn)動(dòng)的底點(diǎn)(6，16，26，46)的桿，并且具有位于所述可運(yùn)動(dòng)的平臺(tái)上的、與一長(zhǎng)度恒定的具有位于所述固定的平臺(tái)上的固定的底點(diǎn)的桿(1，11，21，41)共同的頂點(diǎn)(2，12，22，42)，其特征在于，所述可運(yùn)動(dòng)的底點(diǎn)(6，16，26，46)被一個(gè)具有在所述固定的平臺(tái)上的固定的底點(diǎn)的轉(zhuǎn)向桿(7，17，27，47)沿著一個(gè)圓弧引導(dǎo)，所述轉(zhuǎn)向桿與所述可運(yùn)動(dòng)的底點(diǎn)鉸接連接，并且操縱機(jī)構(gòu)(B，B1，B2)作用在所述轉(zhuǎn)向桿(17，27)上或者作用在與該轉(zhuǎn)向桿通過力導(dǎo)入部件(9，49)固定連接的作用點(diǎn)(10，40)上。
2. 如權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)向桿(47)構(gòu) 成面狀的或框架形的。
3. 如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)向桿(47)連 同力導(dǎo)入部件(49)基本上具有三角形的形狀，所述作用點(diǎn)(6， 46; 10， 40)和所述轉(zhuǎn)向桿的底點(diǎn)(8, 48)設(shè)置在所述三角形的角部區(qū)域 中。
4. 如前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述桿(l) 的、所述轉(zhuǎn)向桿(7, 17， 27, 47)的以及所述操縱機(jī)構(gòu)(B, Bl， B2 ) 的位置固定的底點(diǎn)(3， 4， 8)構(gòu)造在支承板(35)上。
5. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述操縱 機(jī)構(gòu)(B， Bl， B2)構(gòu)成為絲杠螺母驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
6. —種并聯(lián)運(yùn)動(dòng)學(xué)裝置，包括兩個(gè)如權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述 的運(yùn)動(dòng)學(xué)裝置，其特征在于，第一運(yùn)動(dòng)學(xué)裝置具有用于所述操縱機(jī)構(gòu)(Bl)的固定點(diǎn)(14)、用于所述轉(zhuǎn)向桿(17)的固定點(diǎn)(18)和用 于桿(11)的固定點(diǎn)(13),第二運(yùn)動(dòng)學(xué)裝置的用于操縱機(jī)構(gòu)(B2) 的固定點(diǎn)(24)與平面的第一運(yùn)動(dòng)學(xué)裝置的固定點(diǎn)(13)重合，并且所述轉(zhuǎn)向桿(27)的固定點(diǎn)(28)如同所述桿(21)的固定點(diǎn)(23) 一樣設(shè)置在第一運(yùn)動(dòng)學(xué)裝置的桿(11)的頂點(diǎn)(12)的區(qū)域中。
7. —種組合的并聯(lián)運(yùn)動(dòng)學(xué)裝置，包括至少兩個(gè)并聯(lián)設(shè)置的如權(quán)利 要求1至5任一項(xiàng)所述的運(yùn)動(dòng)學(xué)裝置，其特征在于，運(yùn)動(dòng)學(xué)裝置(34、 34')其中至少一個(gè)相對(duì)于該組合的并聯(lián)運(yùn)動(dòng)學(xué)裝置的位置固定的系統(tǒng) 可圍繞一個(gè)軸擺動(dòng)，該軸平行于其中一個(gè)運(yùn)動(dòng)學(xué)裝置(34、 34')的對(duì) 稱平面延伸。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于桿(1，11，21，41)和促動(dòng)器的、具有固定的平臺(tái)和可運(yùn)動(dòng)的平臺(tái)的并聯(lián)運(yùn)動(dòng)學(xué)裝置，其中至少一個(gè)促動(dòng)器(A，A1，A2)構(gòu)成為長(zhǎng)度恒定的、具有相對(duì)于所述固定的平臺(tái)可運(yùn)動(dòng)的底點(diǎn)(6，16，26，46)的桿，并且具有位于所述可運(yùn)動(dòng)的平臺(tái)上的、與一長(zhǎng)度恒定的具有位于所述固定的平臺(tái)上的固定的底點(diǎn)的桿(1，11，21，41)共同的頂點(diǎn)(2，12，22，42)并且保持力與運(yùn)動(dòng)學(xué)裝置的角位置盡可能無關(guān)，其中所述可運(yùn)動(dòng)的底點(diǎn)(6，16，26，46)被一個(gè)具有在所述固定的平臺(tái)上的固定的底點(diǎn)的轉(zhuǎn)向桿(7，17，27，47)沿著一個(gè)圓弧引導(dǎo)，所述轉(zhuǎn)向桿與所述可運(yùn)動(dòng)的底點(diǎn)鉸接連接，并且操縱機(jī)構(gòu)(B，B1，B2)作用在與該轉(zhuǎn)向桿通過力導(dǎo)入部件(9，49)固定連接的作用點(diǎn)(10，40)上。
文檔編號(hào)B25J9/10GK101232978SQ200680027345
公開日2008年7月30日 申請(qǐng)日期2006年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月29日
發(fā)明者弗倫茨·埃倫萊特納 申請(qǐng)人:弗倫茨·埃倫萊特納