DE102009035877A1 - Balance actuating element for use in industrial robot system for e.g. positioning object, has joint arrangement deflectable by actuator, and movement unit deflectable in spatial directions due to coupling of joint assembly - Google Patents

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Abstract

The element (1) has a movement unit (2) translatory movable in spatial directions (X, Y). A solid joint assembly (4) includes a solid joint arrangement (4a) forming a lever (H1), and is mechanically coupled to the movement unit. Another solid joint assembly (5) includes a solid joint arrangement (5a), and is mechanically coupled to the movement unit and/or the former joint assembly. The joint arrangement of the latter joint assembly is deflectable by an actuator, and the movement unit is translatory deflectable in one of spatial directions due to coupling of the latter joint assembly. The actuator is formed as a piezoactuator. Independent claims are also included for the following: (1) a device for positioning an object and/or for machining a workpiece (2) a method for executing translatory balance movements in spatial directions.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Ausgleichsaktorik zum Durchführen von translatorischen Ausgleichsbewegungen in mindestens zwei, bevorzugt in drei Raumrichtungen. Die erfindungsgemäße Ausgleichsaktorik kann beispielsweise für Positionieraufgaben in der Werkstückbearbeitung oder in der Produktion, insbesondere in der Waver-Produktion oder für andere hochpräzise Montageaufgaben eingesetzt werden.The The present invention relates to a compensation actuator for Carry out of translational compensatory movements in at least two, preferably in three directions. The compensatory actuator according to the invention can, for example for positioning tasks in workpiece machining or in production, especially in wafer production or for others high-precision Assembly tasks are used.

Bei mechanischen Handhabungsgeräten wie beispielsweise Robotern besteht in der Regel ein großes Problem darin, dass diese eine ungenaue Positioniergenauigkeit aufweisen. Positionierfehler können statisch oder prozessspezifisch auftreten und müssen ausgeglichen werden. Dies kann beispielsweise mithilfe einer Ausgleichsaktorik geschehen.at mechanical handling devices such as robots is usually a big problem in that they have an inaccurate positioning accuracy. Positioning errors can be static or process-specific and must be compensated. This can for example be done using a compensation factor.

Um die Positioniergenauigkeit von Positioniervorrichtungen, insbesondere der Positioniereinheiten von Robotern zu erhöhen, wird im Stand der Technik auf Mittel der Kalibration, auf mechanische Ersatzmodelle, auf Temperaturkompensationen oder auch auf Ausgleichsachsen beispielsweise zur Schwingungsdämpfung zurückgegriffen. Für Positionieraufgaben sind auch Ausgleichskinematiken bekannt. Weiterhin sind hochdynamische Ausgleichsmechanismen im Bereich von Spindelaufhängungen bekannt, bei denen die hochdynamischen Eigenschaften von Piezoaktoren ausgenutzt werden und schädliche Einflüsse (beispielsweise Schwingungen durch Spindelbewegung, Schwingungsaufschaukeln durch regeneratives Rattern, Werkzeugabdrängungen aufgrund hoher lateraler Bearbeitungskräfte usw.) kompensiert werden.Around the positioning accuracy of positioning, in particular Increasing the positioning units of robots is known in the art on means of calibration, on mechanical replacement models, on temperature compensations or used on compensating axles, for example, for vibration damping. For positioning tasks Compensation kinematics are also known. Furthermore, highly dynamic Balancing mechanisms in the field of spindle suspensions known in which the highly dynamic properties of piezo actuators are exploited and harmful influences (For example, vibrations by spindle movement, Schwingungsaufschaukeln by Regenerative rattling, tool displacements due to high lateral Machining forces, etc.) be compensated.

All diese aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen und/oder Verfahren haben jedoch ihre spezifischen Nachteile. So sind bei manchen Vorrichtungen Positionierfehler nicht in drei Dimensionen oder nicht rein translatorisch ausgleichbar. Bei anderen ist kein Ausgleich von Positionierfehlern mit hoher Dynamik möglich. Hochfrequente Schwingungen können so nicht ausgeglichen werden. Bei anderen Verfahren ist der Ausgleich lediglich bis zu einem bestimmten Werkzeug- und/oder Werkstückgewicht möglich. Oft ist auch die erreichbare Positioniergenauigkeit begrenzt.Alles these known from the prior art devices and / or However, processes have their specific disadvantages. So are at Some devices do not have positioning errors in three dimensions or not translationally compensable. With others is no Compensation of positioning errors with high dynamics possible. High frequency Vibrations can so can not be compensated. Other methods are balancing only up to a certain tool and / or workpiece weight possible. Often is also the achievable positioning accuracy limited.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, basierend auf dem Stand der Technik, eine Ausgleichsaktorik sowie ein Verfahren zum Durchführen von translatorischen Ausgleichsbewegungen zur Verfügung zu stellen, mit denen

  • • statische translatorische Positionierfehler mindestens zweidimensional, bevorzugt dreidimensional ausgleichbar sind,
  • • ein hoch dynamischer Ausgleich möglich ist, das heißt hochdynamische Positionier- bzw. Ausgleichbewegungen geregelt möglich sind,
  • • dynamische Schwingungskompensationen von hochfrequenten Schwingungen möglich sind,
  • • eine mikrometergenaue Positionierung in mindestens zwei, bevorzugt drei Raumrichtungen erreicht werden kann (Absolutgenauigkeit ebenso wie Wiederholgenauigkeit),
  • • eine solche Genauigkeit bei einem Industrieroboter in jedem Fall besser als 20 μm beträgt und
  • • die entsprechende Genauigkeit auch für höhere Gewichte von zu positionierenden Objekten (z. B. Werkstücken oder Werkzeugen) erreicht werden kann (z. B. Gewichte bis etwa 20 kg).
It is therefore an object of the present invention, based on the prior art, to provide a compensating actuator as well as a method for carrying out translatory compensatory movements with which
  • Static translatory positioning errors can be compensated for at least two-dimensionally, preferably three-dimensionally,
  • • highly dynamic compensation is possible, ie highly dynamic positioning or compensation movements are possible in a regulated manner,
  • • Dynamic vibration compensation of high-frequency vibrations are possible
  • A micrometer-accurate positioning in at least two, preferably three spatial directions can be achieved (absolute accuracy as well as repeatability),
  • • In any case, such accuracy is better than 20 μm for an industrial robot, and
  • • The corresponding accuracy can also be achieved for higher weights of objects to be positioned (eg workpieces or tools) (eg weights of up to 20 kg).

Darüber hinaus ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine entsprechend genaue Vorrichtung zur Positionierung eines Objekts und/oder zur Bearbeitung eines Werkstücks unter Verwendung einer solchen Ausgleichsaktorik zur Verfügung zu stellen.Furthermore It is the object of the present invention to provide a corresponding exact device for positioning an object and / or for Machining a workpiece using such compensation factoring.

Diese Aufgabe wird durch eine Ausgleichsaktorik gemäß Anspruch 1, eine Ausgleichsaktorik-, Basisbaugruppe gemäß Anspruch 25, eine Vorrichtung zur Objektpositionierung und/oder Werkstückbearbeitung gemäß Anspruch 26 sowie ein Verfahren zum Durchführen von translatorischen Ausgleichsbewegungen gemäß Anspruch 27 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen lassen sich jeweils den abhängigen Ansprüchen entnehmen. Erfindungsgemäße Verwendungen ergeben sich aus Anspruch 28.These The object is achieved by a compensation actuator according to claim 1, a Ausgleichsaktorik-, basic assembly according to claim 25, a device for object positioning and / or workpiece machining according to claim 26 and a method for performing translational compensatory movements according to claim 27 solved. Advantageous embodiments can be found in the dependent claims. Uses according to the invention result from claim 28.

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung zunächst allgemein, dann in Form eines ausführlichen Ausführungsbeispiels beschrieben. Die im Rahmen des Ausführungsbeispiels vorgestellten spezifischen Kombinationen von Einzelmerkmalen müssen dabei im Rahmen der vorliegenden Erfindung (deren Schutzumfang durch die anhängenden Patentansprüche definiert ist) nicht genau in der gezeigten Konfiguration verwirklicht sein, sondern können auch in anderen Merkmalskombinationen verwirklicht werden. Insbesondere können einzelne der im Ausführungsbeispiel gezeigten Merkmale auch weggelassen werden oder mit anderen, gezeigten wie nicht gezeigten, Merkmalen auch auf andere Art und weise strukturell und/oder funktionell kombiniert werden.following The present invention is first general, then in shape a detailed embodiment described. The presented in the context of the embodiment specific combinations of individual features must be within the scope of the present Invention (the scope of which is defined by the appended claims is) not exactly in the configuration shown, but you can be realized in other combinations of features. Especially can single in the embodiment also be omitted or shown with other features shown as not shown, features in other ways structurally and / or functionally combined.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird dabei unter der Auslenkbarkeit eines Elementes verstanden, dass dieses Element unmittelbar (oder auch mittelbar über andere Elemente) und beispielsweise mithilfe eines Aktors innerhalb eines ortsfesten Koordinatensystems (x, y, z), also relativ zum Ursprung dieses Koordinatensystems, entlang einer Trajektorie bewegbar ist. Bei der Bewegung kann es sich somit um eine geradlinige Verschiebung, um eine Verschiebung entlang einer gekrümmten Bahn, um eine Drehung, ... handeln. Ebenso ist es auch möglich, dass der Schwerpunkt des Elementes (relativ zum ortsfesten Koordinatensystem) nicht bewegt wird, sondern dass das Element in sich dilatiert oder kontrahiert wird. Auch Kombinationen von Bewegungen entlang einer Trajektorie und einer solchen Dilatation und/oder Kontraktion sind möglich. Wird nachfolgend von Raumrichtungen x, y, z gesprochen, so sind in der Regel die drei Koordinaten eines kartesischen Koordinatenystems gemeint. Wird von einer tranlatorischen Bewegung in eine solche Raumrichtung gesprochen, so handelt es sich sofern nicht anders gesagt, um eine Bewegung die ausschließlich translatorische Anteile in diese Raumrichtung umfasst. Dies schließt jedoch nicht aus, dass eine solche Bewegung grundsätzlich auch (in der Regel geringfügige) rotatorische Anteile aufweisen kann.In the context of the present invention, the deflectability of an element is understood to mean that this element is directly (or else indirectly via other elements) and, for example, by means of an actuator within a fixed coordinate system (x, y, z), ie relative to the origin of this coordinate system. along a trajectory is movable. The movement may thus be a straight-line displacement, a displacement along a curved path, a rotation, etc. Likewise, it is also possible that the center of gravity of the element (relative to the stationary coordinate system) is not moved, but that the element in itself is dilated or contracted. Combinations of movements along a trajectory and such a dilation and / or contraction are possible. If one speaks below of spatial directions x, y, z, the three coordinates of a Cartesian coordinate system are generally meant. If we speak of a translational movement in such a spatial direction, then, unless otherwise stated, a movement comprises exclusively translational components in this spatial direction. However, this does not exclude that such a movement basically also (usually minor) rotational portions may have.

Unter einem Kniehebel wird im Rahmen der Erfindung eine Einrichtung bzw. ein Element zur Kraftübertragung und/oder Kraftübersetzung verstanden, die/das zumindest zwei einarmige Hebel mit einem gemeinsamen Endpunkt (in der Regel als beweglicher Drehpunkt ausgebildet) umfasst, wobei die freien Enden der einarmigen Hebel, die gegen einen oder mehrere Körper gestützt sind, unter dem Einfluss einer an dem gemeinsamen Ende angreifenden Kraft bewegt werden können (bei zwei Körpern werden diese dann in der Regel einander angenähert oder voneinander entfernt). In der Regel handelt es sich bei einem erfindungsgemäß verwendeten Kniehebel um einen zwei Kniegelenke aufweisenden Kniehebel (also einen vier in Form einer Raute bzw. näherungsweise in Form einer Raute angeordnete Hebelarme umfassenden Kniehebel, wobei die vier Hebelarme dann in der Regel so ausgebildet sind, dass bei Ausübung einer Kraft auf zwei gegenüberliegende Ecken der Raute sich die beiden anderen Ecken der Raute entweder aufeinander zu bewegen – nach außen gerichtete Kraft – oder voneinander wegbewegen – nach innen gerichtete Kraft). Unter der Hauptachse eines solchen Kniehebels wird im Rahmen der Erfindung dann in der Regel die diejenigen beiden gegenüberliegenden Ecken der Raute (”Kniegelenke”) verbindende Achse verstanden, die senkrecht zur vorbeschriebenen Kraftwirkungsrichtung angeordnet ist.Under a knee lever is within the scope of the invention, a device or an element for power transmission and / or power transmission understood, the / at least two-armed lever with a common End point (usually designed as a movable pivot) comprises the free ends of the one-armed lever, which against one or several bodies supported are under the influence of an attacking force at the common end can be moved (with two bodies these are then usually approximated or removed from each other). In general, it is a used in the invention Knee lever around a knee lever having two knee joints (ie a four in the form of a rhombus or approximately in the form of a Loom arranged lever arms comprehensive toggle lever, with the four lever arms then usually are designed so that when exercising a Force on two opposite Corners of the rhombus are the other two corners of the rhombus either move towards each other - after Outside directed force - or move away from each other - after internal force). Below the main axis of such a toggle lever is in the context of the invention then usually those two opposite Corners of the lozenge ("knee joints") connecting Axis understood that perpendicular to the above-described force action direction is arranged.

Die grundlegende Idee der vorliegenden Erfindung besteht darin, translatorische Positionierfehler z. B. eines Roboters zu kompensieren und eine hochgenaue (mikrometergenaue) Positionierung eines Objekts relativ zu einem anderen Objekt und/oder einem ortsfesten Koordinatensystem dadurch zu realisieren, dass sogenannte Festkörpergelenke im Rahmen von Festkörpergelenkbaugruppen so angeordnet werden, dass partiell die Steifigkeiten der Festkörpergelenke in verschiedene Richtungen minimiert werden können, um durch Aktoren (insbesondere: Piezoaktoren) ausgelenkt zu werden. Unter einem Festkörpergelenk wird dabei ein Körper verstanden, der durch eine Stelle mit verminderter Biegesteifigkeit gekennzeichnet ist (die sich von benachbarten Zonen, die als Starrkörper angesehen werden können, abgrenzt). Mit solchen Festkörpergelenken können kinmatische Paare in einem Teil realisiert werden. Die verminderte Biegesteifigkeit wird in der Regel durch eine lokale Querschnittsverringerung realisiert. Dabei kann der Querschnitt nur entlang einer oder auch entlang zweier Raumrichtungen verringert sein; die Querschnittsveränderungen können unterschiedliche geometrische Formen aufweisen.The basic idea of the present invention is translational Positioning error z. B. a robot to compensate and a highly accurate (micrometer accurate) positioning of an object relative to a another object and / or a stationary coordinate system thereby to realize that so-called solid-state joints in the context of solid-state joint assemblies so be arranged that partially the rigidities of the solid joints can be minimized in different directions in order to be controlled by actuators (in particular: Piezo actuators) to be deflected. Under a solid-body joint becomes a body understood by a body with reduced bending stiffness is characterized (which is different from adjacent zones, which are regarded as rigid bodies can be demarcates). With such solid joints kinmatic Couples can be realized in one part. The reduced bending stiffness is usually realized by a local cross-sectional reduction. The cross section can only along one or along two Spatial directions be reduced; the cross-sectional changes can be different have geometric shapes.

Die in der Regel geringen Stellwege der verwendeten Aktoren werden durch festkörpergelenkartig gebildete Hebelübersetzungen vergrößert, um so größere Ausgleichsbewegungen zu ermöglichen. Die mit Hilfe der Festkörpergelenke übersetzten bzw. vergrößerten Bewegungen der Aktoren werden auf eine Bewegungseinheit (z. B. einen Objekttisch) übertragen. Somit ist erfindungsgemäß eine Anordnung verschiedener Festkörpergelenkskombinationen realisiert, mit der translatorische Ausgleichsbewegungen in mehreren Raumrichtungen möglich sind. Die verschiedenen Getriebeübersetzungen durch die Festkörpergelenke sind so ausgebildet, dass eine Vergrößerung der in der Regel geringen Hubbewegungen der Aktoren (z. B. beim Piezoaktor 180 μm) auf einen mehrfachen Wert möglich ist (z. B. 600 μm).The usually small adjustment paths of the actuators used are by solids articulated formed leverage ratios enlarged to so larger compensatory movements to enable. The translated with the help of solid joints or enlarged movements the actuators are transferred to a motion unit (eg a stage). Thus, according to the invention is an arrangement various solid-body joint combinations realized, with the translational compensatory movements in several Spatial directions are possible. The various gear ratios through the solid joints are designed so that an increase in the usually small strokes of the actuators (eg in the case of the piezo actuator 180 μm) to a multiple value possible is (eg 600 μm).

Insbesondere werden neben solchen Vergrößerungs-Festkörpergelenken auch weitere Festkörpergelenke eingesetzt, die für eine translatorische Zwangsführung (d. h. für die Vermeidung von rotatorischen Bewegungsanteilen) sorgen.Especially become next to such magnifying solid joints also other solid joints used that for a translatory forced operation (ie for the avoidance of rotational movement parts).

Insbesondere setzt die erfindungsgemäße Ausgleichsaktorik (nachfolgend alternativ auch als Ausgleichskinematik bezeichnet) unterschiedliche Festkörpergelenke in Zusammenhang mit (bzw. gekoppelt an) Aktoren ein, wobei die Ausgleichsrichtungen in die erste und die zweite Raumrichtung (x- und y-Richtung) in der Regel von der dritten Raumrichtung (z-Richtung) getragen werden. Hierdurch wird ein Getriebe auf Hebelbasis erzielt, bei dem keine unerwünschten Verdrehungen und/oder Verkippungen der Ausgleichsaktorik bzw. der bewegten Bewegungseinheit stattfinden können, sondern lediglich rein translatorische Bewegungen in die drei Raumrichtungen.Especially sets the Ausgleichsaktorik invention (hereinafter alternatively referred to as compensation kinematics) different solid joints in connection with (or coupled to) actuators, wherein the compensation directions in the first and the second spatial direction (x and y direction) in usually be carried by the third spatial direction (z-direction). As a result, a gear is achieved on lever basis, in which no undesirable Twists and / or tilting the Ausgleichsaktorik or the Moving movement unit can take place, but purely purely translatory movements in the three spatial directions.

Bei einer erfindungsgemäßen Ausgleichsaktorik kann es sich um eine in Reihe geschaltete Ausgleichsaktorik handeln, bei der die vorhergehende Achse ihre Befestigung in der jeweils nachfolgenden Ausgleichsrichtung aufweist (so wird z. B. die Bewegungseinheit mittels einer ersten Festkörpergelenkbaugruppe in die x-Richtung bewegt, die erste Festkörpergelenkbaugruppe samt der Bewegungseinheit wird dann mittels einer zweiten Festkörpergelenkbaugruppe in die y-Richtung bewegt und diese beiden Festkörpergelenkbaugruppen samt der Bewegungseinheit werden dann von einer dritten Festkörpergelenkbaugruppe in die z-Richtung bewegt. In diesem Fall bewegt somit die dritte Festkörpergelenkbaugruppe in der Regel sämtliche in die x- und die y-Richtung bewegte Massen: Die Ausgleichsrichtungen in x- und y-Richtung werden von der z-Richtung getragen (”serielle Ausgleichskinematik”).A compensatory actuator according to the invention can be a series-connected compensatory actuator, in which the preceding axle has its attachment in the respective subsequent compensation direction (for example, the movement unit is moved in the x-direction by means of a first solid-body joint assembly, the first one The solid-body joint assembly together with the movement unit is then made by means of a second solid-body joint assembly in the y direction, and these two solid joint assemblies, including the motion unit, are then moved in the z direction by a third solid state link assembly. In this case, therefore, the third solid-state joint assembly typically moves all masses moved in the x and y directions: the x and y directionalities are borne by the z direction ("serial compensation kinematics").

Dabei kann jede Ausgleichrichtung bzw. Festkörpergelenkbaugruppe für sich autonom betrieben werden. Die Bewegungseinheit (z. B. Endeffektor, auf welchem eine Werkzeugmaschinenspindel platziert werden kann) kann somit in alle drei Raumrichtungen x, y, z bewegt werden.there Each compensation direction or solid-state joint assembly can become autonomous operate. The motion unit (eg end effector, on which a machine tool spindle can be placed) can thus be moved in all three spatial directions x, y, z.

Erfindungsgemäß wird somit bevorzugt eine serielle, voneinander unabhängige Anordnung von Festkörpergelenkbaugruppen realisiert, die mit Hilfe von Hebelübersetzungen die Ausgleichsbewegungen in mehrere Raumrichtungen realisieren.Thus, according to the invention prefers a serial, independent arrangement of solid state joint assemblies implements the compensatory movements with the aid of lever ratios realize in several directions.

Eine erfindungsgemäße Ausgleichsaktorik umfasst zunächst die in mindestens zwei, bevorzugt drei Raumrichtungen translatorisch bewegbare Bewegungseinheit sowie mindestens einen Aktor (in der Regel ist für jede Raumrichtung ein Aktor vorgesehen). Eine erste Festkörpergelenkbaugruppe der Ausgleichsaktorik umfasst eine mechanisch an die Bewegungseinheit gekoppelte, einen ersten einfachen Hebel ausbildende erste Festkörpergelenkanordnung. Mittels des mindestens einen Aktors ist diese erste Festkörpergelenkanordnung auslenkbar, damit ist aufgrund der vorbeschriebenen, ersten Kopplung die Bewegungseinheit translatorisch in die erste Raumrichtung (x-Richtung) auslenkbar. Eine zweite Festkörpergelenkbaugruppe der Ausgleichsaktorik umfasst eine mechanisch an die Bewegungseinheit und/oder die erste Festkörpergelenkbaugruppe gekoppelte, zweite Festkörpergelenkanordnung. In der Regel ist die zweite Festkörpergelenkanordnung unmittelbar mit der ersten Festkörpergelenkbaugruppe mechanisch gekoppelt und letztere wiederum mechanisch an die Bewegungseinheit. In diesem Fall liegt eine mittelbare Kopplung der zweiten Festkörpergelenkbaugruppe an die Bewegungseinheit vor. Die zweite Festkörpergelenkanordnung bildet einen Kniehebel aus und ist mit dem mindestens einen Aktor so auslenkbar, dass damit aufgrund der vorbeschriebenen Kopplung der zweiten Festkörpergelenkanordnung die Bewegungseinheit translatorisch in die zweite Raumrichtung (y-Richtung) auslenkbar ist.A Compensating actuator according to the invention comprises first in at least two, preferably three spatial directions translational movable movement unit and at least one actuator (usually is for each spatial direction provided an actuator). A first solid state joint assembly the Ausgleichsaktorik includes a mechanically to the moving unit coupled, a first simple lever forming first solid-state hinge assembly. By means of the at least one actuator, this first solid-state joint arrangement deflectable, so that is due to the above, first coupling the movement unit translationally in the first spatial direction (x-direction) deflectable. A second solid-body joint assembly the Ausgleichsaktorik includes a mechanical to the moving unit and / or the first solid-state joint assembly coupled, second solid joint assembly. As a rule, the second solid-state joint arrangement is immediate mechanically with the first solid-state joint assembly coupled and the latter in turn mechanically to the moving unit. In this case, there is an indirect coupling of the second solid state joint assembly to the moving unit. The second solid state joint assembly forms a toggle and is so deflected with the at least one actuator, that thus due to the above-described coupling of the second solid-body hinge assembly the movement unit translationally in the second spatial direction (y-direction) is deflectable.

In der Regel handelt es sich bei den Auslenkungen um translatorische Verschiebungen. In der Regel werden zum Auslenken der ersten Festkörpergelenkanordnung und der zweiten Festkörpergelenkanordnung zwei unterschiedliche Aktoren eingesetzt; grundsätzlich ist es jedoch ebenso denkbar hierfür einen einzelnen z. B. über eine weitere Hebelanordnung mit den beiden Festkörpergelenkanordnungen gekoppelten Aktor einzusetzen.In As a rule, the deflections are translational Shifts. Typically, to deflect the first solid joint assembly and the second solid-state hinge assembly two different actuators used; In principle, however, it is the same conceivable for this a single z. B. over another lever assembly coupled to the two solid-state hinge assemblies Actuator insert.

Diese beiden Aktoren sind bevorzugt so ausgebildet und angeordnet, dass die von ihnen auf die beiden Festkörpergelenkanordnungen ausgeübten Kräfte (Kraft Fx zur translatorischen Bewegung in x-Richtung und Kraft Fy zur translatorischen Bewegung in y-Richtung) relativ zueinander parallel sind. Hierzu können z. B. zylinderförmige Piezoaktoren mit ihren Längsachsen in der durch die x- und die y-Richtung aufgespannten Ebene beabstandet voneinander und parallel zueinander angeordnet werden.These two actuators are preferably designed and arranged such that the forces exerted by them on the two solid-body joint arrangements (force F x for the translational movement in the x direction and force F y for the translatory movement in the y direction) are parallel relative to one another. For this purpose, z. B. cylindrical piezoelectric actuators with their longitudinal axes in the plane spanned by the x- and y-direction plane spaced from each other and are arranged parallel to each other.

Wie bereits vorbeschrieben handelt es sich beim erfindungemäß verwendeten Kniehebel bevorzugt um einen zwei Kniegelenke aufweisenden Kniehebel, dessen einzelne Hebelarme bevorzugt in Rautenform angeordnet sind.As already described above is used in accordance with the invention Knee lever preferably around a knee lever having two knee joints, whose individual lever arms are preferably arranged in diamond shape.

Besonders bevorzugt weist die Ausgleichsaktorik eine dritte Festkörpergelenkbaugruppe zum Durchführen einer translatorischen Ausgleichsbewegung auch in z-Richtung auf. Auch diese dritte Festkörpergelenkbaugruppe ist (unmittelbar oder auch mittelbar) mechanisch an die Bewegungseinheit gekoppelt. Die mechanische Verkopplung der einzelnen Einheiten kann dabei so realisiert sein, dass die erste Festkörpergelenkbaugruppe unmittelbar mechanisch an die Bewegungseinheit gekoppelt ist, dass die zweite Festkörpergelenkbaugruppe unmittelbar mechanisch an die erste Festkörpergelenkbaugruppe (und damit mittelbar an die Bewegungseinheit) gekoppelt ist und dass die dritte Festkörpergelenkbaugruppe unmittelbar mechanisch mit der Bewegungseinheit gekoppelt ist, wobei die dritte Festkörpergelenkbaugruppe mittels Versteifungsfüßen und weiterer Festkörpergelenke die beiden ersten Festkörpergelenkbaugruppen samt der Bewegungseinheit tragen und mittels ihrer dritten Festkörpergelenkanordnung translatorisch in die z-Richtung bewegen kann (siehe nachfolgend).Especially The compensation actuator preferably has a third solid-body joint assembly to perform a translational compensation movement in the z direction. Also this third solid-body joint assembly is (directly or indirectly) mechanically to the movement unit coupled. The mechanical coupling of the individual units can to be realized so that the first solid-state joint assembly directly is mechanically coupled to the movement unit that the second Flexure hinge assembly mechanically directly to the first solid-state joint assembly (and thus indirectly to the moving unit) is coupled and that the third Flexure hinge assembly is mechanically coupled directly to the movement unit, wherein the third solid-state joint assembly by means of stiffening feet and further solid joints the first two solid-state joint assemblies carry along with the movement unit and by means of their third solid-body joint arrangement translational in the z-direction can move (see below).

Vorteilhafterweise umfasst diese dritte Festkörpergelenkbaugruppe eine dritte Festkörpergelenkanordnung, die einen zweiten einfachen Hebel ausbildet und hierüber mechanisch mit der Bewegungseinheit verkoppelt ist. Vorteilhafterweise wird dann diese dritte Festkörpergelenkanordnung mittels eines separaten, dritten (Piezo-)Aktors ausgelenkt und hierdurch die z-Auslenkung der Bewegungseinheit erzeugt.advantageously, includes this third solid-state joint assembly a third solid-state hinge arrangement, which forms a second simple lever and this mechanically is coupled with the movement unit. Advantageously, then this third solid-body articulation arrangement deflected by a separate, third (piezo) actuator and thereby generates the z-deflection of the moving unit.

Der dritte Aktor lenkt vorteilhafterweise mittels der dritten Festkörpergelenkanordnung (und bevorzugt auch unter Zuhilfenahme von Versteifungsfüßen) nicht nur die Bewegungseinheit, sondern auch die ersten beiden Festkörpergelenkbaugruppen in z-Richtung aus.Advantageously, by means of the third solid-body joint arrangement (and preferably also with the aid of stiffening feet), the third actuator directs not only the movement unit but also the first two solid-body joint assemblies z direction.

Vorteilhafterweise wird die hierzu notwendige Kraft Fz senkrecht zu den beiden (parallel ausgeübten) Kräften Fx, Fy, jedoch ebenfalls parallel zur x-y-Ebene mittels eines separaten Piezo-Aktors erzeugt, dessen (Zylinderform vorausgesetzt) Längsachse parallel zur x-y-Ebene und senkrecht zu den Längsachsen der ersten beiden Aktoren angeordnet ist, wobei der dritte Piezo-Aktor beabstandet von und unterhalb der ersten beiden (Piezo-)Aktoren angeordnet ist.Advantageously, the force F z necessary for this purpose is generated perpendicular to the two (parallel) forces F x , F y , but also parallel to the xy plane by means of a separate piezo actuator whose (cylindrical shape assumed) longitudinal axis parallel to the xy plane and is arranged perpendicular to the longitudinal axes of the first two actuators, wherein the third piezoelectric actuator is spaced from and arranged below the first two (piezo) actuators.

Vorteilhafterweise sind die erste und die zweite Festkörpergelenkbaugruppe samt der Bewegungseinheit als ebene Baugruppen in ein- und derselben Ebene ausgebildet, wobei diese Ebene parallel zur x-y-Ebene angeordnet ist.advantageously, are the first and second solid-state joint assemblies together with the Movement unit as planar assemblies in one and the same plane formed, wherein this plane is arranged parallel to the x-y plane.

Wie nachfolgend noch im Detail beschrieben, weist die erste Festkörpergelenkbaugruppe vorteilhafterweise ein oder mehrere weitere Festkörpergelenke auf, die so ausgebildet und angeordnet sind, dass die erste Festkörpergelenkanordnung (durch die mittelbare oder unmittelbare mechanische Kopplung an die Bewegungseinheit) eine rein translatorische Bewegung der verkoppelten Bewegungseinheit entlang eines geraden Abschnitts in die erste Raumrichtung x realisiert. Entsprechendes gilt vorteilhafterweise ebenso für die zweite und/oder dritte Festkörpergelenkbaugruppe.As Described in detail below, the first solid state joint assembly advantageously one or more other solid joints formed and arranged such that the first solid-state hinge assembly (through the direct or indirect mechanical coupling the movement unit) a purely translational movement of the coupled Moving unit along a straight section in the first spatial direction x realized. The same applies advantageously also for the second and / or third solid state joint assembly.

Bei allen drei Festkörpergelenkbaugruppen sind solche weiteren Festkörpergelenke (sofern vorhanden) bevorzugt symmetrisch um die Bewegungseinheit oder die erste Festkörpergelenkbaugruppe herum (erste Festkörpergelenkbaugruppe und zweite Festkörpergelenkbaugruppe) oder so angeordnet (dritte Festkörpergelenkbaugruppe) dass die Projektionen dieser weiteren Festkörpergelenke auf diejenige Ebene, in der die Bewegungseinheit angeordnet ist, symmetrisch um letztere herum angeordnet sind.at all three solid-state joint assemblies are such other solid-state joints (if present) preferably symmetrical about the movement unit or the first solid-state joint assembly around (first solid-state joint assembly and second solid-state joint assembly) or so arranged (third solid-body joint assembly) that the projections of these other solid joints on that plane in which the movement unit is arranged symmetrically around the latter are arranged around.

Insbesondere können die weiteren Festkörpergelenke der ersten, der zweiten und/oder der dritten Festkörpergelenkbaugruppen jeweils an den Ecken eines Quadrats oder Rechtecks angeordnet sein.Especially can the other solid joints the first, second and / or third solid state joint assemblies be arranged at the corners of a square or rectangle.

Bevorzugt ist die den zweiten einfachen Hebel ausbildende dritte Festkörpergelenkanordnung über mehrere (bevorzugt genau zwei) weitere Festkörpergelenke der dritten Festkörpergelenkbaugruppe mechanisch mit der Bewegungseinheit verbunden (also an diese gekoppelt). Diese Kopplung greift bevorzugt im Schwerpunkt und/oder im geometrischen Mittelpunkt der Bewegungseinheit an.Prefers is the third simple joint assembly forming the second simple lever over a plurality (preferably exactly two) further solid joints of the third solid state joint assembly mechanically connected to the movement unit (thus coupled to this). This coupling preferably engages in the center of gravity and / or in the geometric center to the movement unit.

In einer weiteren bevorzugten Bauform weist die dritte Festkörpergelenkbaugruppe mehrere Versteifungsfüße auf. Bevorzugt werden genau vier solcher Versteifungsfüße verwendet. Die Versteifungsfüße koppeln dabei jeweils über ein weiteres Festkörpergelenk an die erste Festkörpergelenkbaugruppe und/oder die Bewegungseinheit. Die Versteifungsfüße sind dabei vorteilhafterweise in z-Richtung angeordnet und umgeben die Bewegungseinheit (ggf. samt der ersten und/oder zweiten Festkörpergelenkbaugruppe) symmetrisch so, dass mittels der dritten Festkörpergelenkanordnung eine rein translatorische Verschiebung der Bewegungseinheit in die z-Richtung (ohne jegliche x- oder y-Verschiebungsanteile) realisiert werden kann.In Another preferred design, the third solid-body hinge assembly several stiffening feet on. Preferably, exactly four such stiffening feet are used. Pair the stiffening feet each case about another solid-state joint to the first solid state joint assembly and / or the movement unit. The stiffening feet are advantageously arranged in z-direction and surround the movement unit (possibly together with the first and / or second solid state joint assembly) symmetrically such that by means of the third solid-body joint arrangement a pure translational displacement of the moving unit in the z-direction (without any x or y shift shares) can.

Hierzu sind vorteilhafterweise die Stellen verminderter Biegesteifigkeit der weiteren Festkörpergelenke, über die die Versteifungsfüße mittelbar oder unmittelbar mit der Bewegungseinheit verbunden bzw. verkoppelt sind, symmetrisch, insbesondere punktsymmetrisch, um die Bewegungseinheit herum (z. B. entlang der Seiten eines Quadrats) so ausgebildet, dass die Ausdehnung (sowie die Steifigkeit) dieser Stellen in einer Ebene senkrecht zur z-Richtung deutlich größer ist, als ihre Ausdehnung (sowie die Steifigkeit) in z-Richtung.For this are advantageously the locations of reduced bending stiffness the other solid joints, on the the stiffening feet indirectly or are directly connected or coupled with the movement unit, symmetrical, in particular point-symmetrical, about the movement unit around (eg along the sides of a square) that the extent (as well as the stiffness) of these places in a Plane perpendicular to the z-direction is significantly larger than its extension (as well as the stiffness) in z-direction.

Vorteilhafterweise verläuft die Längsachse des ersten einfachen Hebels (der ersten Festkörpergelenkanordnung) parallel zur Hauptachse des Kniehebels der zweiten Festkörpergelenkanordnung. Diese beiden Achsen verlaufen vorteilhafterweise in ein und derselben Ebene parallel zur x-y-Ebene. Auch die Längsachse des zweiten einfachen Hebels verläuft vorteilhafterweise parallel zu dieser Ebene und/oder zu den vorgenannten beiden Achsen, jedoch beabstandet unterhalb der beschriebenen Längsachse des ersten einfachen Hebels und der Hauptachse des Kniehebels.advantageously, extends the longitudinal axis of the first simple lever (the first solid joint assembly) in parallel to the main axis of the toggle lever of the second solid-state hinge assembly. These Both axes are advantageously in one and the same Plane parallel to the x-y plane. Also the longitudinal axis of the second simple Levers runs advantageously parallel to this plane and / or to the aforementioned both axes, but spaced below the described longitudinal axis the first simple lever and the main axis of the bell crank.

In weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsformen ist der erste Aktor mit seiner Längsachse entlang der x-Richtung angeordnet. Der zweite Aktor kann innerhalb der durch die vier Hebelarme gebildeten Raute eines rautenförmig ausgebildeten Kniehebels angeordnet sein, wobei seine Längsachse ebenfalls entlang der x-Richtung angeordnet sein kann. Die Kopplung des ersten einfachen Hebels bzw. der ersten Festkörpergelenkanordnung an die Bewegungseinheit kann über einen flexibel ausgebildeten, mit seiner Längsachse bevorzugt in x-Richtung ausgerichteten Steg realisiert sein.In Further advantageous embodiments is the first actuator with its longitudinal axis along the x-direction arranged. The second actuator can be within the through the four lever arms formed rhombus of a rhomboid trained knee lever to be arranged, with its longitudinal axis can also be arranged along the x-direction. The coupling the first simple lever or the first solid joint assembly to the movement unit can over a flexible, with its longitudinal axis preferably in the x direction be realized aligned web.

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben. Es zeigen:following The present invention will be described with reference to an embodiment. Show it:

1 einen Schnitt durch die erste Festkörpergelenkbaugruppe, die zweite Festkörpergelenkbaugruppe und die Bewegungseinheit in der Horizontalen x, y 1 a section through the first solid-state hinge assembly, the second solid-state hinge assembly and the movement unit in the horizontal x, y

2 denselben Schnitt mit einem mechanischen Ersatzschaltbild der Dämpfungskonstanten, Fehlerkonstanten, bewegten Massen und Kräfte 2 the same section with a mechanical equivalent circuit of the damping constants, error constants, moving masses and forces

3 einen Schnitt senkrecht zur Horizontalen (also in der Vertikalen y, z) in dem die dritte Festkörpergelenkbaugruppe erkennbar ist 3 a section perpendicular to the horizontal (ie in the vertical y, z) in which the third solid-state joint assembly is recognizable

4 denselben Schnitt mit einem mechanischen Ersatzschaltbild 4 the same section with a mechanical equivalent circuit diagram

5 das Prinzip der Versteifungsfüße 5 the principle of stiffening feet

6 eine dreidimensionale Aufsicht auf die erfindungsgemäße Ausgleichsaktorik des gezeigten Beispiels 6 a three-dimensional view of the compensating actuator according to the invention of the example shown

7 das mechanische Ersatzschaltbild derselben 7 the mechanical equivalent circuit diagram of the same

8 die Verwendung einer erfindungsgemäßen Ausgleichsaktorik in einem Industrierobotersystem 8th the use of a compensating actuator according to the invention in an industrial robot system

1 zeigt einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Ausgleichsaktorik in einer durch die erste und zweite Raumrichtung (x, y) aufgespannten Ebene. Sichtbar sind die erste Festkörpergelenkbaugruppe 4 sowie die zweite Festkörpergelenkbaugruppe 5 und die Bewegungseinheit 2. Alle diese Elemente sind als ebene, in der x-y-Ebene angeordnete, mechanisch miteinander verbundene bzw. mechanisch aneinander gekoppelte Elemente aus Aluminium ausgebildet. 1 shows a cross section through a compensating actuator according to the invention in a plane defined by the first and second spatial direction (x, y) plane. Visible are the first solid-state joint assembly 4 and the second solid-state joint assembly 5 and the motion unit 2 , All these elements are formed as a flat, arranged in the xy plane, mechanically interconnected or mechanically coupled to each other elements made of aluminum.

Die Bewegungseinheit 2 ist als im Wesentlichen rechteckförmige, zur Aufnahme eines Werkzeugs und/oder eines Werkstücks ausgebildete Platte ausgebildet. Die Bewegungseinheit 2 ist in der x-y-Ebene mit mehreren Öffnungen versehen, die die Ausbildung der nachfolgend beschriebenen, weiteren Festkörpergelenke erlauben. So ist die Bewegungseinheit 2 an zwei gegenüberliegenden Seiten über jeweils zwei weitere Festkörpergelenke 4f bis 4i (nachfolgend auch als Hilfsgelenke bezeichnet) mechanisch mit den sie umgebenden Abschnitten der Festkörpergelenkbaugruppe 4 verbunden: Die beiden in der Figur an der linken Seiten der Bewegungseinheit 2 gezeigten Hilfsgelenke 4f und 4h sind dabei ebenso wie die beiden Hilfsgelenke 4g und 4i an der rechten Seite als mäanderförmig verlaufende, stegförmige Festkörpergelenkfedern ausgebildet. Die vier Hilfsgelenke 4f bis 4i (nachfolgende Bezeichnung: ”4f4i”) sind dabei punktsymmetrisch zum Mittelpunkt M der Bewegungseinheit 2 (der hier mit dem Schwerpunkt dieser Bewegungseinheit zusammenfällt) angeordnet (Punktsymmetrie in der x-y-Ebene gesehen).The movement unit 2 is formed as a substantially rectangular plate formed for receiving a tool and / or a workpiece. The movement unit 2 is provided in the xy plane with a plurality of openings, which allow the formation of the further solid joints described below. That's the movement unit 2 on two opposite sides over two more solid joints 4f to 4i (hereinafter also referred to as auxiliary joints) mechanically with the surrounding portions of the solid-state hinge assembly 4 connected: The two in the figure on the left side of the movement unit 2 shown auxiliary joints 4f and 4h are there as well as the two auxiliary joints 4g and 4i formed on the right side as meandering, web-shaped solid joint springs. The four auxiliary joints 4f to 4i (following name: " 4f - 4i ") Are point-symmetrical to the center M of the movement unit 2 (which coincides here with the center of gravity of this motion unit) arranged (point symmetry seen in the xy plane).

Auch an den beiden anderen sich gegenüberliegenden Seiten des Rechtecks der Bewegungseinheit 2 (in der Figur an der oberen und der unteren Seite der Bewegungseinheit 2) sind jeweils zwei weitere Festkörpergelenke 4b4e, die nachfolgend auch als Hauptgelenke bezeichnet werden, angeordnet. Auch diese vier Hauptgelenke 4b4e sind (in der x-y-Ebene gesehen) punktsymmetrisch zum Mittelpunkt M der Bewegungseinheit 2 angeordnet. Die vier Hauptgelenke 4b4e sind ebenfalls als stegförmige Festkörpergelenkfedern ausgebildet, weisen jedoch in der x-y-Ebene gesehen einen Ω-förmigen Verlauf auf.Also on the other two opposite sides of the rectangle of the movement unit 2 (in the figure at the upper and lower sides of the moving unit 2 ) are two more solid joints 4b - 4e , which are also referred to as main joints hereinafter, arranged. Also these four main joints 4b - 4e are (as seen in the xy plane) point-symmetric to the center M of the motion unit 2 arranged. The four main joints 4b - 4e are also designed as web-shaped solid-state hinge springs, but have seen in the xy plane on a Ω-shaped course.

Die Hauptgelenke 4b4e sowie die Nebengelenke 4f4i sind so ausgeformt und angeordnet, dass, bei einer nachfolgend noch näher beschriebenen Auslenkung der Bewegungseinheit 2 mithilfe der ersten Festkörpergelenkanordnung 4a bzw. des ersten einfachen Hebels H1, eine rein translatorische Bewegung in x-Richtung realisiert werden kann. Diese Anordnungen und Formen (z. B. die geöffnete Ω-Form) wurden gewählt, um ein Maximum an Steifigkeit bei maximaler Bewegungsmöglichkeit zu realisieren.The main joints 4b - 4e as well as the minor joints 4f - 4i are formed and arranged so that, in a later described in more detail deflection of the moving unit 2 using the first solid-state joint arrangement 4a or the first simple lever H1, a purely translational movement in the x-direction can be realized. These arrangements and shapes (eg, the open Ω shape) were chosen to realize maximum stiffness with maximum motion capability.

An der in der Figur oben liegenden Seite (an der auch die beiden Hauptgelenke 4b und 4c ausgebildet sind) ist die Bewegungseinheit 2 durch einen flexibel ausgebildeten, mit seiner Längsachse in die erste Raumrichtung (x-Richtung) ausgerichteten Steg mit einer ersten Festkörpergelenkanordnung 4a mechanisch verbunden. Diese erste Festkörpergelenkanordnung 4a bildet einen ersten einfachen Hebel H1 aus, dessen Längsachse L in die zweite Raumrichtung, also senkrecht zur x-Richtung in die y-Richtung, ausgerichtet ist. Die erste Kopplung g1 mittels des flexibel ausgebildeten Stegs ist dabei an einem Ende (rechts gezeigtes Ende) des Hebels H1 bzw. der Festkörpergelenkanordnung 4a realisiert. Der am Ende des Hebels H1 angeordnete Steg g1 ist dabei symmetrisch zwischen den beiden Hauptgelenkten 4b und 4c an die Bewegungseinheit 2 bzw. deren obere Seite gekoppelt.At the side in the figure above (at the also the two main joints 4b and 4c are formed) is the moving unit 2 by a flexibly formed web aligned with its longitudinal axis in the first spatial direction (x-direction) and having a first solid-body joint arrangement 4a mechanically connected. This first solid-state joint arrangement 4a forms a first simple lever H1, whose longitudinal axis L is aligned in the second spatial direction, that is perpendicular to the x-direction in the y-direction. The first coupling g1 by means of the flexibly formed web is in this case at one end (end shown on the right) of the lever H1 or the solid-body joint arrangement 4a realized. The arranged at the end of the lever H1 web g1 is symmetrical between the two Hauptgelenkten 4b and 4c to the movement unit 2 or its upper side coupled.

Am gegenüberliegenden Ende (linkes Ende) des Hebels H1 ist, geringfügig beabstandet von diesem Ende, eine hier im Querschnitt näherungsweise hutförmige Öffnung O gezeigt. Diese ist so ausgebildet, dass an ihr ein gehärtetes Druckstück eingebracht werden kann, an dem ein Piezoaktor angekoppelt werden kann (Ausrichtung der Längsachse des Piezoaktors in x-Richtung, vgl. auch 2), so dass mithilfe dieses ersten Piezoaktors der einfache Hebel H1 in der Nähe des linken Endes in x-Richtung ausgelenkt werden kann. Hierdurch ergibt sich durch die vorbeschriebene Kopplung der ersten Festkörpergelenkanordnung 4a bzw. des Hebels H1 vermittels des Stegs g1 an die Bewegungseinheit 2 eine translatorische Bewegung der Bewegungseinheit 2 in x-Richtung, die aufgrund der Zwangsführung mit den Hauptgelenken 4b4e und den Hilfsgelenken 4f4i so ausgebildet ist, dass sie ausschließlich Bewegungsanteile in x-Richtung aufweist. Da die erste Festkörpergelenkanordnung 4a am äußersten linken Ende (also in y-Richtung gesehen beabstandet vom Ort der Öffnung O) fest eingespannt ist F, ergibt sich im vorliegenden Fall ein Hebelübersetzungsverhältnis (vgl. auch 2) von etwa 1:4. Wird somit der erste Piezoaktor 3a (2) um beispielsweise 150 μm ausgelenkt, so ergibt sich aufgrund des vorbeschriebenen Hebelansatzpunktes O zwischen F und g1 am rechten Hebelende g1 eine Auslenkung der Einheit 2 von 600 μm in die x-Richtung.At the opposite end (left end) of the lever H1 is slightly spaced from this end, here an approximately hat-shaped in cross-section opening O shown. This is designed so that a hardened pressure piece can be introduced to it, to which a piezoelectric actuator can be coupled (alignment of the longitudinal axis of the piezoelectric actuator in the x direction, see also 2 ), so that with the aid of this first piezoactuator, the simple lever H1 can be deflected in the x-direction near the left end. This results from the above-described coupling of the first solid-state joint arrangement 4a or the lever H1 by means of the web g1 to the moving unit 2 a translational movement of the movement unit 2 in the x-direction, due to the forced operation with the main joints 4b - 4e and the auxiliary joints 4f - 4i is designed so that it has exclusively motion components in the x direction. Because the first solid-body joint arrangement 4a is firmly clamped at the outermost left end (that is, as seen in the y direction, spaced from the location of the opening O) F, in the present case results in a lever transmission ratio (cf. 2 ) of about 1: 4. Will thus be the first piezoelectric actuator 3a ( 2 ) is deflected by 150 microns, for example, it is due to the above-described lever approach point O between F and g1 at the right end of the lever g1 a deflection of the unit 2 of 600 μm in the x-direction.

Im gezeigten Fall umfasst die erste Festkörpergelenkbaugruppe 4 somit die erste Festkörpergelenkanordnung 4a (bzw. den Hebel H1), den Einspannabschnitt F, die Haupt- und die Nebengelenke 4b4i, den ersten Kopplungsabschnitt g1 sowie weitere Plattenabschnitte, die diese Elemente sowie die Bewegungseinheit 2 umgeben. Auch die Bewegungseinheit 2 kann hier als Teil der ersten Festkörpergelenkbaugruppe angesehen werden.In the case shown, the first solid state joint assembly includes 4 thus the first solid-body joint arrangement 4a (or the lever H1), the clamping section F, the main and the minor joints 4b - 4i , the first coupling portion g1 and other plate portions, these elements and the moving unit 2 surround. Also the movement unit 2 can be considered here as part of the first solid-state joint assembly.

Die erste Festkörpergelenkbaugruppe 4 (samt der Bewegungseinheit 2) ist von weiteren Festkörpergelenken 5b5i der zweiten Festkörpergelenkbaugruppe 5 konzentrisch umgeben und somit an die zweite Festkörpergelenkbaugruppe 5 mechanisch gekoppelt. Hierzu sind die äußeren Randabschnitte der ersten Festkörpergelenkbaugruppe 4 (die die Elemente 4a4i umgeben) so ausgestaltet, dass die erste Festkörpergelenkbaugruppe 4 insgesamt gesehen wiederum als im Wesentlichen rechteckförmiges Plattenelement ausgebildet ist. Die beiden sich in x-Richtung gesehen gegenüberliegenden Seiten dieses Rechtecks (die in der Figur links und rechts gezeigten Seiten) weisen dann jeweils zwei Hauptgelenke (die weiteren Festkörpergelenke 5b5e) auf. Sowohl die Hauptgelenke 5b und 5d der linken Seite als auch die Hauptgelenke 5c und 5e der rechten Seite sind dabei (analog zu den Gelenken 4b4e) als stegförmige, im Wesentlichen Ω-förmige Festkörperfedergelenke ausgebildet. Die Hauptgelenke 5b5e sind dabei punktsymmetrisch zum geometrischen Mittelpunkt der ersten Festkörpergelenkbaugruppe 4 samt Bewegungseinheit 2 (dieser Mittelpunkt ist hier nicht eingezeichnet) angeordnet.The first solid-state joint assembly 4 (including the movement unit 2 ) is from other solid joints 5b - 5i the second solid-state joint assembly 5 surrounded concentrically and thus to the second solid state joint assembly 5 mechanically coupled. For this purpose, the outer edge portions of the first solid-state joint assembly 4 (the the elements 4a - 4i surrounded) so that the first solid-state joint assembly 4 Overall, in turn, is designed as a substantially rectangular plate member. The two opposite sides of this rectangle seen in the x-direction (the sides shown in the figure left and right) then each have two main joints (the other solid joints 5b - 5e ) on. Both the main joints 5b and 5d the left side as well as the main joints 5c and 5e the right side are there (analogous to the joints 4b - 4e ) formed as a web-shaped, substantially Ω-shaped solid-state spring joints. The main joints 5b - 5e are point-symmetrical to the geometric center of the first solid-state joint assembly 4 including movement unit 2 (this center is not shown here) arranged.

Auch an der oberen und der unteren Rechtecksseite der ersten Festkörpergelenkbaugruppe 4 samt der Bewegungseinheit 2 sind insgesamt vier Nebengelenke 5f5i ausgebildet. Diese sind wie die Nebengelenke 4f-4i als stegförmige, mäanderförmig verlaufende Festkörperfedergelenke ausgeformt. Auch die Nebengelenke 5f5i sind punktsymmetrisch zum vorbeschriebenen Mittelpunkt der ersten Festkörpergelenkbaugruppe 4 samt der Bewegungseinheit 2 angeordnet.Also on the upper and lower sides of the first solid-state hinge assembly 4 including the movement unit 2 are a total of four minor joints 5f - 5i educated. These are like the minor joints 4f-4i shaped as web-shaped, meander-shaped solid-state spring joints. Also the minor joints 5f - 5i are point symmetrical to the prescribed center of the first solid state joint assembly 4 including the movement unit 2 arranged.

Die Haupt- und die Nebengelenke 5b5i koppeln die erste Festkörpergelenkbaugruppe 4 samt der Bewegungseinheit 2 mechanisch an einen Rahmenabschnitt R, der die erste Festkörpergelenkbaugruppe 4 samt der Bewegungseinheit 2 sowie die zweite Festkörpergelenkanordnung 5a (siehe nachfolgend) außenumfangsseitig umgibt.The major and minor joints 5b - 5i couple the first solid-state joint assembly 4 including the movement unit 2 mechanically to a frame portion R, which is the first solid state joint assembly 4 including the movement unit 2 and the second solid-state hinge assembly 5a (see below) surrounds the outer peripheral side.

Mittig zwischen den beiden Hauptgelenken 5b und 5d ist die linke Seite der ersten Festkörpergelenkbaugruppe 4 bzw. des durch sie ausgebildeten rechteckförmigen Plattenabschnitts mechanisch über eine zweite Kopplung g2 mit der zweiten Festkörpergelenkanordnung 5a und über diese mit dem gegenüberliegenden, in der Figur ganz links gezeigten Abschnitt des Außenrahmens R verbunden. Diese zweite Festkörpergelenkanordnung 5a bildet einen zwei Kniegelenke K1 und K2 aufweisenden Kniehebel K aus. Das hier gezeigte doppelte Kniehebelprinzip ist dem Fachmann in seiner Funktionsweise grundsätzlich bekannt, so dass sich ihm anhand des in 1 gezeigten Aufbaus das folgende unmittelbar erschließt: Durch die feste Verbindung des linken Kniegelenks K1 des Kniehebels K mit dem Außenrahmen R wird, wenn die beiden Kniegelenke K1 und K2 entlang der sie verbindenen Hauptachse H des Kniehebels K aufeinander zu bewegt werden (Verringerung des Kniegelenkabstands aufgrund entsprechender Kraftausübung durch den Piezoaktor 3b, vgl. 2) aufgrund der zweiten mechanischen Verkopplung g2 die erste Festkörpergelenkbaugruppe 4 samt der Bewegungseinheit 2 innerhalb des Rahmens R auf das erste Kniegelenk K1 zu bewegt, also in –y-Richtung bewegt. Werden die beiden Kniegelenke K1 und K2 bei entsprechender Kraftausübung durch den Piezoaktor 3b (vergleiche 2) voneinander weg bewegt, so bewegt sich aufgrund der Kopplung g2 der gesamte Komplex aus erster Festkörpergelenkbaugruppe 4 samt Bewegungseinheit 2 in +y-Richtung.Midway between the two main joints 5b and 5d is the left side of the first solid-state hinge assembly 4 or of the rectangular plate section formed by it, mechanically via a second coupling g2 to the second solid-body joint arrangement 5a and connected via this with the opposite, shown in the figure far left portion of the outer frame R. This second solid-body joint arrangement 5a Forms a two knee joints K1 and K2 having toggle K. The double toggle lever principle shown here is in principle known to the person skilled in the art, so that it can be described with reference to FIG 1 As a result of the fixed connection of the left knee joint K1 of the toggle lever K with the outer frame R, the two knee joints K1 and K2 are moved toward one another along the main axis H of the toggle lever K joining them (reduction of the knee joint distance due to corresponding knee joint K) Power exerted by the piezoelectric actuator 3b , see. 2 ) due to the second mechanical coupling g2 the first solid state joint assembly 4 including the movement unit 2 moved within the frame R to the first knee joint K1, ie moved in the -y direction. Be the two knee joints K1 and K2 with appropriate force through the piezoelectric actuator 3b (see 2 ) moves away from each other, so moves due to the coupling g2 of the entire complex of first solid-state hinge assembly 4 including movement unit 2 in + y direction.

Da die Anordnung der Haupt- und Nebengelenke 5b bis 5i hier ganz analog wie diejenige der Haupt- und Nebengelenke 4b bis 4i ist (erstere Gelenke sind lediglich in der x-y-Ebene um 90° verdreht angeordnet) ergibt sich auch hier vermittels der Kopplung dieser Gelenke 5b bis 5i an den Außenrahmen R eine Zwangsführung die sicherstellt, dass bei entsprechender Kraftausübung Fy auf den Kniehebel K die erste Festkörpergelenkbaugruppe 4 samt der Bewegungseinheit 2 eine rein translatorische Bewegung in die zweite Bewegungsrichtung, also eine ausschließlich lineare Bewegungsanteile in die y-Richtung aufweisende Bewegung ausführt.Because the arrangement of the major and minor joints 5b to 5i here quite analogous to that of the main and minor joints 4b to 4i is (former joints are arranged only in the xy plane rotated by 90 °) is also here by means of the coupling of these joints 5b to 5i on the outer frame R a forced guidance which ensures that with appropriate exertion of force F y on the knee lever K, the first solid-state joint assembly 4 including the movement unit 2 a purely translational movement in the second direction of movement, that is, an exclusively linear motion components in the y-direction having movement performs.

Auf der Unterseite der Bewegungseinheit 2 trägt diese einen hier nicht gezeigten quaderförmigen Messklotz, dessen Seitenflächen jeweils parallel zu einer der drei Raumrichtungen x, y und z ausgerichtet sind. Drei kapazitive Sensoren sind unterhalb der Bewegungseinheit in unmittelbarer Nähe zu dieser und zum Messklotz angeordnet und auf die Messklotzflächen ausgerichtet. Mit diesen Sensoren kann dann eine Auslenkung der Bewegungseinheit 2 im Koordinatensystem (x, y, z) bestimmt werden. Die so bestimmte Auslenkung dient dann als Rückführungswert für eine Regelungs- und Steuerungseinrichtung 14 (vgl. 8, hier nicht gezeigt).On the bottom of the movement unit 2 this carries a cuboid measuring block, not shown here, whose side surfaces are each aligned parallel to one of the three spatial directions x, y and z. Three capacitive sensors are below the motion unit in close proximity to this and arranged to the measuring block and aligned on the Meßklotzflächen. With these sensors can then be a deflection of the movement unit 2 in the coordinate system (x, y, z). The deflection determined in this way then serves as feedback value for a regulating and control device 14 (see. 8th , not shown here).

2 zeigt nun den selben Schnitt wie 1, jedoch überlagert mit einem mechanischen Ersatzschaltbild, dass die einzelnen Dämpfungskonstanten, Federkonstanten, bewegten Massen, Auslenkungsrichtungen sowie die Kraftwirkungsrichtungen und die Angriffspunkte der Kräfte zeigt. 2 now shows the same cut as 1 , but superimposed with a mechanical equivalent circuit that shows the individual damping constants, spring constants, moving masses, deflection directions as well as the force action directions and the points of application of the forces.

Gut zu sehen ist hier die parallele Anordnung des ersten Piezoaktors 3a und des zweiten Piezoaktors 3b, die in Bezug auf ihre beiden Längsachsen A1 bzw. A2 beabstandet voneinander und parallel zueinander sowie parallel zur x-y-Ebene ausgerichtet sind. Die beiden Piezoaktoren 3a, 3b sind so positioniert, dass mit ihnen die einfache Hebelauslenkung H1 sowie die Kniehebelauslenkung K realisiert werden kann. Zum Auslenken des Kniehebels K ist der zweite Piezoaktor mit seiner Längsachse A2 senkrecht zur Hauptachsrichtung H des Kniehebels (1) und konzentrisch innerhalb der einzelnen Hebelarme des Kniehebels angeordnet. Die durch den zweiten Piezoaktor 3b generierte Auslenkungskraft Fy ist somit hier wie beim ersten Piezoaktor (Kraft Fx) ebenfalls in die erste Raumrichtung x gerichtet. Da sie jedoch an den beiden sich gegenüberliegenden, den Knien K1 und K2 abgewandten Enden der einzelnen Hebelarme des Kniehebels K angreift, wird durch diese Kraftwirkung in die erste Raumrichtung eine Auslenkung der ersten Festkörpergelenkbaugruppe 4 samt der Bewegungseinheit 2 in die zweite Raumrichtung y bewirkt. Die durch den ersten Piezoaktor 3a in Richtung seiner Längsachse A1 bzw. der x-Richtung generierte Auslenkungskraft Fx realisiert die vorbeschriebene Auslenkung des ersten einfachen Hebels H1 bzw. der ersten Festkörpergelenkanordnung 4a.Good to see here is the parallel arrangement of the first piezoelectric actuator 3a and the second piezoelectric actuator 3b spaced apart from each other and parallel to each other and parallel to the xy plane with respect to their two longitudinal axes A1 and A2, respectively. The two piezo actuators 3a . 3b are positioned so that with them the simple lever deflection H1 and the toggle K can be realized. For deflecting the knee lever K is the second piezoelectric actuator with its longitudinal axis A2 perpendicular to the main axis H of the toggle lever ( 1 ) and arranged concentrically within the individual lever arms of the toggle lever. The through the second piezoelectric actuator 3b generated deflection force F y is thus here as in the first piezoelectric actuator (force F x ) also directed in the first spatial direction x. However, since it acts on the two opposing ends of the individual lever arms of the knee lever K remote from the knees K1 and K2, this force action in the first spatial direction causes a deflection of the first solid-body joint assembly 4 including the movement unit 2 effected in the second spatial direction y. The through the first piezoelectric actuator 3a Deflection force F x generated in the direction of its longitudinal axis A 1 or the x-direction implements the above-described deflection of the first simple lever H 1 or of the first solid-body joint arrangement 4a ,

Das Funktionsprinzip der Festkörpergelenkanordnung für die x-Ausgleichsbewegung ist somit ein einfacher Hebel H1. Die Schwierigkeit bestand hierbei unter anderem darin, die eigentlich durch diesen Hebel hervorgerufene Kreisbewegung in eine rein translatorische Auslenkung der Bewegungseinheit 2 zu überführen. Dies ist durch den flexiblen Steg g1 in Verbindung mit den Haupt- und Hilfsgelenken 4b bis 4i realisiert. Die y-Auslenkung ist eine parallele Auslenkung mit Hilfe des Kniehebels K, der mit der Kraft Fy beaufschlagt wird. Durch die Verwendung eins Kniehebels und des einfachen Hebels H1, die relative Anordnung dieser beiden Hebel zueinander sowie die vorbeschriebene Anordnung der beiden Piezoaktoren 3a und 3b können die gezeigten Baugruppen parallel und auf sehr engem Raum angeordnet werden. Zum anderen hat die Verwendung eines Kniehebels auch den Vorteil, dass in y-Richtung keine Drehbewegung zu berücksichtigen ist, so dass auf die gezeigte Art und Weise eine sehr stabile Zwangsführung in y-Richtung erzielt werden kann. Die für den Ausgleich in x-Richtung und in y-Richtung verantwortlichen Baugruppen sind somit mechanisch so miteinander verbunden bzw. verkoppelt, dass sich eine serielle Ausgleichskinematik ergibt.The functional principle of the solid-body joint arrangement for the x-compensating movement is thus a simple lever H1. The difficulty here was, among other things, the actually caused by this lever circular motion in a purely translational deflection of the movement unit 2 to convict. This is due to the flexible web g1 in conjunction with the main and auxiliary joints 4b to 4i realized. The y-deflection is a parallel deflection by means of the toggle K, which is acted upon by the force F y . By using a toggle lever and the simple lever H1, the relative arrangement of these two levers to each other and the above-described arrangement of the two piezo actuators 3a and 3b The assemblies shown can be arranged in parallel and in a very small space. On the other hand, the use of a toggle lever also has the advantage that no rotational movement is to be taken into account in the y-direction, so that a very stable positive guidance in the y-direction can be achieved in the manner shown. The assemblies responsible for the compensation in the x-direction and in the y-direction are thus mechanically connected or coupled to one another in such a way that a serial compensation kinematics results.

3 und 4, die jeweils einen Schnitt durch die in 1 und 2 gezeigte Ausgleichsaktorik senkrecht zur x-y-Ebene in der y-z-Ebene zeigen, offenbaren, dass die gezeigte Ausgleichsaktorik zum Durchführen translatorischer Ausgleichsbewegungen in alle drei Raumrichtungen x, y, z ausgebildet ist. 3 and 4 , each one cut through the in 1 and 2 shown compensating actuators perpendicular to the xy plane in the yz plane show that the compensating actuator shown for performing translational compensating movements in all three spatial directions x, y, z is formed.

Hierzu ist eine dritte Festkörpergelenkbaugruppe 6 vorgesehen, die eine dritte Festkörpergelenkanordnung 6a umfasst. Diese Festkörpergelenkanordnung 6a ist in Form eines zweiten einfachen Hebels H2 ausgebildet, dessen Längsachse (vergleiche 4) in y-Richtung ausgerichtet ist. Die dritte Festkörpergelenkanordnung 6a bzw. der Hebel H2 ist beabstandet von den in 1 und 2 gezeigten Plattenelementen und unterhalb derselben angeordnet.This is a third solid-body joint assembly 6 provided a third solid-state joint assembly 6a includes. This solid-state joint arrangement 6a is formed in the form of a second simple lever H2 whose longitudinal axis (cf. 4 ) is aligned in the y-direction. The third solid-body joint arrangement 6a or the lever H2 is spaced from the in 1 and 2 plate elements shown and arranged below it.

An einem Ende des Hebels H2 (dem in 3, 4 rechts gezeigten Ende) ist der Hebel H2 an seiner Oberseite über zwei weitere Festkörpergelenke 6c, 6b (doppelt knickbare Festkörpergelenkanordnung) mechanisch über eine Zwischenplatte mit der Unterseite der Bewegungseinheit 2 verbunden bzw. an letztere gekoppelt (dritte Kopplung g3). Die dritte Kopplung g3 ist hier unmittelbar unterhalb des geometrischen Mittelpunktes bzw. Schwerpunktes M der Bewegungseinheit 2 (sowie der Zwischenplatte, aller Piezoaktoren und, bei einer Werkzeugmaschine, der Spindel), also in der Mitte der Bewegungseinheit 2 ausgebildet. Am anderen Ende des Hebels H2 (in den Bildern links gezeigt) ist dieser an seiner Oberseite mechanisch über ein weiteres Festkörpergelenk (einfach knickbares Festkörpergelenk 6h) mit einem brückenförmigen Aufbau verbunden. Diese feste Fixierung am brückenförmigen Aufbau stellt sicher, dass der Hebel in nicht ausgelenkter Ruhelage einen lichten Abstand zum Boden aufweist, also frei hängend und lediglich an seinen beiden Enden über die Festkörpergelenke 6h einerseits und 6c, 6b andererseits am brückenförmigen Element bzw. an der Bewegungseinheit 2 samt der Zwischenplatte aufgehängt ist.At one end of the lever H2 (the in 3 . 4 right) is the lever H2 at its top over two more solid joints 6c . 6b (double articulated solid joint assembly) mechanically via an intermediate plate with the bottom of the moving unit 2 connected or coupled to the latter (third coupling g3). The third coupling g3 is here directly below the geometric center or center of gravity M of the movement unit 2 (And the intermediate plate, all piezo actuators and, in a machine tool, the spindle), ie in the middle of the movement unit 2 educated. At the other end of the lever H2 (shown in the pictures on the left) this is mechanically on its upper side via another solid-body joint (simply bendable solid-state joint 6h ) connected to a bridge-shaped structure. This fixed fixation on the bridge-shaped structure ensures that the lever in undeflected rest position has a clear distance from the ground, so hanging freely and only at its two ends on the solid state joints 6h on the one hand and 6c . 6b on the other hand, on the bridge-shaped element or on the movement unit 2 is suspended together with the intermediate plate.

Am linken Ende der dritten Festkörpergelenkanordnung bzw. des Hebels H2 ist ein dritter Piezoaktor 3c mit seiner Längsachse parallel zur Längsachse des Hebels H2 so angeordnet, dass eine Längenausdehnung des Piezoaktors 3c entlang seiner Längsachse eine Auslenkung des zweiten einfachen Hebels H2 bewirkt. Aufgrund der vorbeschriebenen Anordnung bewirkt somit eine Ausdehnung eines dritten Piezoaktors 3c in die +y-Richtung eine Auslenkung des zweiten einfachen Hebels H2 im wesentlichen in ebendiese Richtung und somit durch die Übersetzung bzw. Umlenkung mittels der weiteren Festkörpergelenke 6c und 6b und die mechanische Kopplung an die Bewegungseinheit 2 samt der Zwischenplatte eine Auslenkung letzterer nach oben, also in –z-Richtung.At the left end of the third solid-body joint arrangement or the lever H2 is a third piezoelectric actuator 3c with its longitudinal axis parallel to the longitudinal axis of the lever H2 arranged so that a longitudinal extension of the piezoelectric actuator 3c along his Longitudinal axis causes a deflection of the second simple lever H2. Due to the above-described arrangement thus causes an expansion of a third piezoelectric actuator 3c in the + y direction, a deflection of the second simple lever H2 substantially in this same direction and thus by the translation or deflection by means of the other solid joints 6c and 6b and the mechanical coupling to the moving unit 2 including the intermediate plate, a deflection of the latter upwards, ie in the -z direction.

Die dritte Festkörpergelenkbaugruppe 6 umfasst somit im gezeigten Fall die dritte Festkörpergelenkanordnung 6a bzw. den Hebel H2, die weiteren Festkörpergelenke 6b, 6c und 6h sowie den dritten Piezoaktor 3c.The third solid-body joint assembly 6 Thus, in the case shown, the third solid-body joint arrangement 6a or the lever H2, the other solid joints 6b . 6c and 6h as well as the third piezoelectric actuator 3c ,

Darüber hinaus umfasst die dritte Festkörpergelenkbaugruppe 6 vier einzelne Versteifungsfüße 7a bis 7d (von denen in 3 und 4 lediglich die beiden Füße 7c und 7d sichtbar sind, da die beiden Füße 7a und 7b hinter diesen liegend angeordnet sind). Die Versteifungsfüße 7a bis 7d sind als in z-Richtung längsgestreckte Quader ausgebildet, an den Ecken eines (parallel zur x-y-Ebene liegenden) Quadrats aufgestellt und tragen die in den 1, 2 gezeigten Baugruppen 2, 4 und 5 samt der Zwischenplatte und aller Aktoren (sowie ggf. der Spindel). Hierzu weist jeder der vier Versteifungsfüße am oberen Ende genau ein weiteres Festkörpergelenk (Bezugszeichen 6d bis 6g) auf.In addition, the third solid-body joint assembly includes 6 four individual stiffening feet 7a to 7d (of which in 3 and 4 only the two feet 7c and 7d are visible because the two feet 7a and 7b are arranged lying behind them). The stiffening feet 7a to 7d are formed as in the z-direction elongated cuboid, placed at the corners of a (lying parallel to the xy-plane) square and carry in the 1 . 2 shown assemblies 2 . 4 and 5 including the intermediate plate and all actuators (and possibly the spindle). For this purpose, each of the four stiffening feet at the top exactly one more solid joint (reference numeral 6d to 6g ) on.

Es ergibt sich somit eine an vier Positionen realisierte mechanische Kopplung (vierte Kopplung g4) zwischen den Versteifungsfüßen 7a bis 7d einerseits und den beiden Festkörpergelenkbaugruppen 4 und 5 (samt der Bewegungseinheit 2) andererseits über die Festkörpergelenke 6d bis 6g.This results in a four-position mechanical coupling (fourth coupling g4) between the stiffening feet 7a to 7d on the one hand and the two solid-body joint assemblies 4 and 5 (including the movement unit 2 ) on the other hand on the solid joints 6d to 6g ,

5 zeigt die Ausbildung der weiteren Festkörpergelenke 6d bis 6g sowie die Anordnung derselben im Detail. Jedes dieser Festkörpergelenke weist eine parallel zur x-y-Ebene ausgerichtete, versteifte Längsachse (Versteifungsachse), sowie aufgrund des doppel-U-förmigen Querschnitts in einer Ebene senkrecht zu dieser versteiften Längsachse (diese Ebene ist in 5 ganz links gezeigt) senkrecht dazu zwei senkrecht zueinander stehende, nachgiebige Richtungen auf. Die versteiften Längsachsen der vier Festkörpergelenke 6d bis 6g sind dabei jeweils zentriert auf den vier Seiten eines Quadrates angeordnet (vergleiche 5 rechts). Es ergibt sich somit eine punktsymmetrische Anordnung der vier Versteifungsachsen der Elemente 6d bis 6g relativ zu einem Punkt P, der in z-Richtung genau unterhalb des Mittelpunktes M der Bewegungseinheit 2 angeordnet ist (etwa auf Höhe des weiteren Festkörpergelenks 6b, siehe 3). 5 shows the formation of the other solid joints 6d to 6g as well as the arrangement of the same in detail. Each of these solid-state hinges has a stiffened longitudinal axis (stiffening axis) aligned parallel to the xy plane and, due to the double-U-shaped cross section, in a plane perpendicular to this stiffened longitudinal axis (this plane is in FIG 5 shown on the left) perpendicular to two mutually perpendicular, compliant directions. The stiffened longitudinal axes of the four solid-state joints 6d to 6g are each centered on the four sides of a square arranged (see 5 right). This results in a point-symmetrical arrangement of the four stiffening axes of the elements 6d to 6g relative to a point P which is in the z-direction just below the center M of the moving unit 2 is arranged (approximately at the height of the other solid-state joint 6b , please refer 3 ).

Aufgrund der vorbeschriebenen Anordnung dienen die vier Versteifungsfüße 7a bis 7d zur zusätzlichen Versteifung der Ausgleichsaktorik 1 in die z-Richtung. Hierdurch werden zum einen Bearbeitungskräfte abgefangen, zum anderen aber auch eine gleichmäßige Bewegung in die z-Richtung ermöglicht: Da die Versteifungsfüße sowie deren Versteifungsachsen symmetrisch zum Kraftangriffspunkt auf Höhe des geometrischen Zentrums M angeordnet sind, wird sichergestellt, dass bei Auslenkung des zweiten einfachen Hebels H2 mittels des Piezoaktors 3c die hierdurch über die weiteren Festkörpergelenke 6c und 6b in die Bewegungseinheit 2 und die Zwischenplatte eingekoppelte Kraft eine Bewegung der Baugruppen 2, 4 und 5 ergibt, die ausschließlich in –z-Richtung gerichtet ist. Eine Verdrehung und/oder Verkippung um die z-Achse wird somit durch die Anordnung der Versteifungsfüße bzw. deren Versteifungsachsen im Karree verhindert (sehr steife Drehrichtung). Dabei sind die Haupt- und Nebengelenke einerseits und die Versteifungsachsen der Füße andererseits im Winkel von 45° zueinander angeordnet. Auch ein Verkippen um die x- und die y-Achse wird hierdurch minimiert.Due to the above-described arrangement, the four stiffening feet are used 7a to 7d for additional stiffening of the compensation factor 1 in the z direction. As a result, processing forces are intercepted on the one hand, but also allows a uniform movement in the z-direction: Since the stiffening feet and their stiffening axes are arranged symmetrically to the force application point at the level of the geometric center M, it is ensured that upon deflection of the second simple lever H2 by means of the piezo actuator 3c the thereby over the further solid joints 6c and 6b in the movement unit 2 and the intermediate plate coupled force a movement of the assemblies 2 . 4 and 5 results, which is directed exclusively in -z direction. A rotation and / or tilting about the z-axis is thus prevented by the arrangement of the stiffening feet or their stiffening axes in the square (very rigid direction of rotation). The main and auxiliary joints on the one hand and the stiffening axes of the feet on the other hand are arranged at an angle of 45 ° to each other. Also tilting about the x- and the y-axis is minimized thereby.

Die 3 bis 5 zeigen somit das mechanische Konzept einer z-Hubeinheit der erfindungsgemäßen Ausgleichsaktorik 1, bei der ein einfacher Hebel H2 mittels eines Piezoaktors 3c ausgelenkt und diese Auslenkung, die eigentlich eine Kreisbewegung ist, durch die weiteren Festkörpergelenke 6c und 6b in die rein translatorische z-Bewegung übersetzt wird. Die vier Versteifungsfüße dienen dabei der Optimierung dieser Kraftübertragung (Verdreh- und Verkippsicherung).The 3 to 5 thus show the mechanical concept of a z-lifting unit of the compensating actuator according to the invention 1 in which a simple lever H2 by means of a piezoelectric actuator 3c deflected and this deflection, which is actually a circular motion, through the other solid joints 6c and 6b is translated into the purely translatory z-motion. The four stiffening feet serve to optimize this power transmission (anti-twist and anti-tilt).

4 zeigt dabei noch einmal ein mechanisches Ersatzschaubild der z-Hubeinheit, in dem die einzelnen Dämpfungskonstanten, Federkonstanten, Massen und Kraft- und Angriffspunkte zu erkennen sind. Die 3 und 4 zeigen darüber hinaus rechts oben jeweils ein auf der Bewegungseinheit 2 angeordnetes Objekt (hier: Werkzeugspindel), das durch eine Bewegung der Bewegungseinheit 2 translatorisch in den drei Raumrichtungen x, y und z hochgenau positioniert werden kann. 4 shows once again a mechanical equivalent diagram of the z-lifting unit, in which the individual damping constants, spring constants, masses and force and attack points can be seen. The 3 and 4 also show one on top of the movement unit in the top right corner 2 arranged object (here: tool spindle), by a movement of the movement unit 2 translationally in the three spatial directions x, y and z can be positioned highly accurately.

6 zeigt eine dreidimensionale Aufsicht auf die Ausgleichsaktorik 1 der 1 bis 5. 6 shows a three-dimensional view of the compensation factor 1 of the 1 to 5 ,

7 zeigt schließlich das mechanische Ersatzschaltbild der seriellen dreidimensionalen Ausgleichskinematik 1 der 1 bis 6: Die einzelnen Translationsrichtungen sind in Reihe geschaltet, die vorhergehende Achse hat ihre Befestigung an der jeweils nachfolgenden Ausgleichsrichtung (die y-Richtung bewegt alles in x-Richtung Bewegte mit, die z-Bewegung bewegt alles in x- und in y-Richtung Bewegte mit; der x-Aktor muss somit nur die Masse mx bewegen, der y-Aktor die Masssen mx und my, der z-Aktor schließlich alle drei Massen mx, my und mz zusammen). 7 finally shows the mechanical equivalent circuit of the serial three-dimensional compensation kinematics 1 of the 1 to 6 : The individual translation directions are connected in series, the previous axis has its attachment to the subsequent compensation direction (the y-direction moves everything in the x-direction with moving, the z-movement moves everything in the x- and y-direction Moved with The x-actuator thus only has to move the mass m x , the y-actuator the masses m x and m y , the Finally, all three masses m x , m y and m z are combined.

c bezeichnet hierbei die Dämpfungskonstanten des Systems in die drei Richtungen, d bezeichnet die Federkonstanten in die einzelnen Richtungen, m bezeichnet die in die einzelnen Richtungen jeweils zusätzlich zu bewegenden Massen des Systems und F bezeichnet die Kraft und die Angriffspunkte derselben: Das Kniehelbelprinzip in y-Richtung sowie die beiden einfachen Hebelprinzipien in x- und in z-Richtung sind hier lediglich schematisch angedeutet.c hereby denotes the damping constants of the system in the three directions, d denotes the spring constant in the individual directions, m denotes the in the individual directions each in addition to moving masses of the system and F denotes the force and the points of attack: the knee-joint principle in the y-direction as well as the two simple leverage principles in the x and z directions are indicated here only schematically.

Selbstverständlich ist es auch möglich, die beispielhaft vorgestellte Ausgleichsaktorik 1 lediglich mit der ersten und der zweiten Festkörpergelenkbaugruppe zu realisieren (zweidimensionale Ausgleichsaktorik für einen x- und y-Ausgleich).Of course, it is also possible, the exemplified Ausgleichsaktorik 1 to realize only with the first and the second solid-state joint assembly (two-dimensional compensation factor for an x and y compensation).

Ein prinzipielles Maschinenkonzept, in dem die vorbeschriebene Ausgleichsaktorik eingesetzt werden kann, ist in 8 gezeigt: Ein Industrieroboter 13 trägt am Ende seines Roboterarms 12 ein Werkzeug 11, mit dem ein Werkstück 9 bearbeitet werden soll. Ebenso ist es jedoch möglich, dass der Roboter das Werkstück führt und die Ausgleichsaktorik das Werkzeug (hier nicht gezeigt). Das Werkstück 9 ist auf der Bewegungseinheit 2 (hier nicht gezeigt) einer gemäß den 1 bis 7 ausgebildeten Ausgleichsaktorik 1, die wiederum auf einem festen Sockel 10 platziert ist, angeordnet.A basic machine concept in which the above-described compensatory actuation can be used is in 8th shown: An industrial robot 13 carries at the end of his robotic arm 12 a tool 11 with which a workpiece 9 to be edited. However, it is also possible for the robot to guide the workpiece and the compensation actuator to guide the tool (not shown here). The workpiece 9 is on the movement unit 2 (not shown here) one according to the 1 to 7 trained compensation factor 1 , in turn, on a solid pedestal 10 is placed.

Problematisch ist hier die zu regelnde Distanz zwischen Werkzeug 11 und Werkstück 9, wobei Störgrößen beispielsweise durch unerwünschte Schwingungen des Roboterarms 12 (z. B. aufgrund dessen Eigengewichts und von Bearbeitungskräften) auftreten können. Um diese Störgrößen auszuregeln bzw. zu kompensieren, wird mit einer Absolutsensorik 15 sowohl die Absolutposition des Werkzeugs 11, als auch die Absolutposition des Werkstücks 9 im Raum ermittelt. Mithilfe der Regelungs- und Steuerungseinrichtung 14, die mit den Daten der Absolutsensorik sowohl die Bewegung des Roboterarms 12 als auch die Bewegung der Ausgleichsaktorik bzw. den translatorischen Ausgleich durch die Bewegungseinheit 2 steuert, können durch Durchführen von translatorischen Ausgleichsbewegungen in alle drei Raumrichtungen die Störgrößen bzw. unerwünschten Abweichungen des Werkzeugs 11 von seiner vorgegebenen Soll-Bahn in Echtzeit, also hochdynamisch ausgeglichen werden, indem das Werkstück 9 vermittels der Bewegungseinheit 2 entsprechend ausgleichend bewegt wird. Vom Werkstück 9 aus gesehen bewegt sich somit das zu bearbeitende Werkzeug 11 hochgenau auf seiner Soll-Bahn.The problem here is the distance between tool to be controlled 11 and workpiece 9 , with disturbances, for example, by unwanted vibrations of the robot arm 12 (eg due to its own weight and machining forces). To compensate for these disturbances or to compensate, is with an absolute sensor 15 both the absolute position of the tool 11 , as well as the absolute position of the workpiece 9 determined in the room. Using the control and regulation device 14 , which with the data of the absolute sensors both the movement of the robot arm 12 as well as the movement of the compensation factor or the translational compensation by the movement unit 2 controls, by performing translational compensatory movements in all three spatial directions, the disturbance variables or undesirable deviations of the tool 11 from his predetermined target path in real time, so be highly dynamically balanced by the workpiece 9 by means of the movement unit 2 is moved accordingly compensatory. From the workpiece 9 Thus, the tool to be machined moves 11 highly accurate on its target path.

Gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Ausgleichsverfahren weist die vorliegende Erfindung eine Reihe wesentlicher Vorteile auf:

  • • Durch die Kombination aus mindestens einem einfachen Hebel und einem Kniehebel wird auf einfache und hochgenaue Art und Weise eine translatorische Zwangsführung in mindestens zwei Dimensionen realisiert.
  • • Die hierfür notwendigen Baugruppen können aufgrund der vorbeschriebenen Anordnung sowie der Verwendung eines Kniehebels auf geringem Bauraum untergebracht werden, so dass sich eine Ausgleichsaktorik mit sehr kompakter Bauweise realisieren lässt.
  • • Die gezeigte Ausgleichsaktorik kann durch geeignete Materialwahl auch für vergleichsweise hohe Gewichte von bis zu ca. 20 kg für die zu bewegenden Objekte realisiert werden, ohne dass hierdurch die hohe Positionsgenauigkeit (von typischerweise einigen Mikrometern bis einigen 10 Mikrometern) gefährdet wird.
  • • Sowohl statisch als auch dynamisch sind somit translatorische Positionierfehler dreidimensional ausgleichbar. Insbesondere können auch hochfrequente Schwingungen dynamisch (bei geeigneter Ausbildung des Regelungs- und Steuerungsmechanismus 14) kompensiert werden. Ein solcher dynamischer Ausgleich ist bis hin zu mehreren hundert Hertz möglich.
Compared to the compensation methods known from the prior art, the present invention has a number of significant advantages:
  • • Due to the combination of at least one simple lever and a toggle lever, a translatory positive guidance in at least two dimensions is realized in a simple and highly accurate manner.
  • • The necessary assemblies can be accommodated in a small space, due to the above-described arrangement and the use of a toggle lever, so that it is possible to realize a Ausgleichsaktorik with very compact design.
  • • By means of a suitable choice of material, the balancing actor shown can also be realized for comparatively high weights of up to approx. 20 kg for the objects to be moved, without jeopardizing the high position accuracy (typically from a few micrometers to a few tens of micrometers).
  • • Both statically and dynamically, translational positioning errors can thus be compensated in three dimensions. In particular, high-frequency vibrations can dynamic (with a suitable design of the control and control mechanism 14 ) are compensated. Such a dynamic compensation is possible up to several hundred hertz.

Die Ausgleichsaktorik kann in Verbindung mit Industrierobotern eingesetzt werden, damit können letztere hochgenaue Bearbeitungsprozesse durchführen. Beispiele hierfür sind das Fräsen von Bauteilen, das Laserschneiden oder Bohrprozesse. Die Ausgleichskinematik kann jedoch ganz allgemein im Bereich beliebiger mikrometergenauer Positionieraufgaben eingesetzt werden, also auch außerhalb der Robotik.The Compensation Actuator can be used in conjunction with industrial robots be able to do that the latter perform highly accurate machining processes. Examples are the mill of components, laser cutting or drilling processes. The compensation kinematics However, in general, it can be anywhere in the range of any micrometer Positioning tasks are used, including outside robotics.

Claims (28)

Zum Durchführen von translatorischen Ausgleichsbewegungen in eine erste (x) und in eine zweite Raumrichtung (y), bevorzugt auch in eine dritte Raumrichtung (z) ausgebildete Ausgleichsaktorik (1), umfassend: eine in die erste und zweite, bevorzugt auch in die dritte Raumrichtung translatorisch bewegbare Bewegungseinheit (2), mindestens einen Aktor (3a, 3b, 3c), eine erste Festkörpergelenkbaugruppe (4) umfassend eine mechanisch an die Bewegungseinheit (2) gekoppelte (g1), einen ersten einfachen Hebel (H1) ausbildende erste Festkörpergelenkanordnung (4a), wobei mittels des mindestens einen Aktors die erste Festkörpergelenkanordnung auslenkbar und damit aufgrund dieser erster Kopplung (g1) die Bewegungseinheit (2) translatorisch in die erste Raumrichtung (x) auslenkbar ist, und eine zweite Festkörpergelenkbaugruppe (5) umfassend eine mechanisch an die Bewegungseinheit (2) und/oder die erste Festkörpergelenkbaugruppe (4) gekoppelte (g2), einen Kniehebel (K) ausbildende zweite Festkörpergelenkanordnung (5a), wobei mittels des mindestens einen Aktors die zweite Festkörpergelenkanordnung auslenkbar und damit aufgrund dieser zweiten Kopplung (g2) die Bewegungseinheit (2) translatorisch in die zweite Raumrichtung (y) auslenkbar ist.For carrying out translatory compensatory movements in a first (x) and in a second spatial direction (y), preferably also in a third spatial direction (z), compensatory actuators ( 1 ), comprising: a movement unit translatable in the first and second, preferably also in the third spatial direction ( 2 ), at least one actuator ( 3a . 3b . 3c ), a first solid state joint assembly ( 4 ) comprising a mechanical to the movement unit ( 2 ) coupled (g1), a first simple lever (H1) forming the first solid-state hinge assembly ( 4a ), wherein by means of the at least one actuator, the first solid-state joint arrangement deflectable and thus due to this first coupling (g1), the movement unit ( 2 ) translationally in the first spatial direction (x) is deflectable, and a second solid-state joint assembly ( 5 ) comprising a mechanical to the movement unit ( 2 ) and / or the first solid state joint assembly ( 4 ) coupled (g2), a toggle lever (K) forming the second solid-state joint assembly ( 5a ), wherein by means of the at least one actuator, the second solid-body joint arrangement deflectable and thus due to this second coupling (g2), the movement unit ( 2 ) translationally in the second spatial direction (y) is deflected. Ausgleichsaktorik nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Festkörpergelenkbaugruppe (4) einen ersten Aktor (3a) umfasst, mittels dessen die erste Festkörpergelenkanordnung (4a) auslenkbar ist, und dass die zweite Festkörpergelenkbaugruppe (5) einen zweiten Aktor (3b) umfasst, mittels dessen die zweite Festkörpergelenkanordnung (5a) auslenkbar ist, wobei bevorzugt der erste und der zweite Aktor so ausgebildet und angeordnet sind, dass die von ihnen auf die Festkörpergelenkanordnungen (4a, 5a) ausübbaren und/oder ausgeübten Kräfte (Fx, Fy) relativ zueinander parallel sind.Ausgleichsaktorik according to the preceding claim, characterized in that the first solid-state joint assembly ( 4 ) a first actor ( 3a ), by means of which the first solid-state joint arrangement ( 4a ) and that the second solid state joint assembly ( 5 ) a second actuator ( 3b ), by means of which the second solid-body joint arrangement ( 5a ) is deflectable, wherein preferably the first and the second actuator are designed and arranged so that the them on the solid-state joint arrangements ( 4a . 5a ) exerted and / or applied forces (F x , F y ) are parallel relative to each other. Ausgleichsaktorik nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kniehebel (K) ein zwei Kniegelenke (K1, K2) aufweisender Kniehebel ist, der bevorzugt näherungsweise rautenförmig mit den beiden Kniegelenken an gegenüberliegenden Ecken der Raute ausgebildet ist.Ausgleichsaktorik according to any one of the preceding claims, characterized in that the knee lever (K) has a two knee joints (K1, K2) exhibiting toggle lever, which preferably approximately rhomboid with the two knee joints at opposite Corners of the rhombus is formed. Ausgleichsaktorik nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des mindestens einen Aktors (3a, 3b, 3c), bevorzugt mittels des zweiten Aktors (3b), die zweite Festkörpergelenkanordnung (5a) auslenkbar und damit aufgrund der zweiten Kopplung (g2) nicht nur die Bewegungseinheit (2), sondern auch die erste Festkörpergelenkbaugruppe (4) oder zumindest Abschnitte derselben translatorisch in die zweite Raumrichtung (y) auslenkbar ist.Ausgleichsaktorik according to any one of the preceding claims, characterized in that by means of the at least one actuator ( 3a . 3b . 3c ), preferably by means of the second actuator ( 3b ), the second solid-state hinge assembly ( 5a ) and thus due to the second coupling (g2) not only the movement unit ( 2 ), but also the first solid-state joint assembly ( 4 ) or at least portions thereof translationally in the second spatial direction (y) is deflected. Ausgleichsaktorik nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichsaktorik zum Durchführen von translatorischen Ausgleichsbewegungen in drei Raumrichtungen (x, y, z) ausgebildet ist durch Vorsehen einer dritten Festkörpergelenkbaugruppe (6) umfassend eine mechanisch an die erste Festkörpergelenkbaugruppe (4), die zweite Festkörpergelenkbaugruppe (5) und/oder die Bewegungseinheit (2) gekoppelte (g3), einen zweiten einfachen Hebel (H2) ausbildende dritte Festkörpergelenkanordnung (6a), wobei mittels des mindestens einen Aktors (3a, 3b, 3c) die dritte Festkörpergelenkanordnung auslenkbar und damit aufgrund dieser dritten Kopplung (g3) die Bewegungseinheit (2) translatorisch in die dritte Raumrichtung (z) auslenkbar ist.Ausgleichsaktorik according to one of the preceding claims, characterized in that the Ausgleichsaktorik for performing translational compensation movements in three spatial directions (x, y, z) is formed by providing a third solid-state joint assembly ( 6 ) comprising a mechanical to the first solid-state hinge assembly ( 4 ), the second solid-state joint assembly ( 5 ) and / or the moving unit ( 2 ) coupled third (g3), a second simple lever (H2) forming the third solid-body joint assembly ( 6a ), wherein by means of the at least one actuator ( 3a . 3b . 3c ) the third solid-body joint arrangement deflectable and thus due to this third coupling (g3), the movement unit ( 2 ) translationally in the third spatial direction (z) is deflectable. Ausgleichsaktorik nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Kopplung zwischen der dritten Festkörpergelenkanordnung (6a) und der Bewegungseinheit (2) realisiert ist und/oder dass mittels des mindestens einen Aktors (3a, 3b, 3c), bevorzugt mittels des dritten Aktors (3c), die dritte Festkörpergelenkanordnung (6a) auslenkbar und damit aufgrund der dritten Kopplung (g3) nicht nur die Bewegungseinheit (2), sondern auch die erste und/oder die zweite Festkörpergelenkbaugruppe (4, 5) oder zumindest Abschnitte derselben translatorisch in die dritte Raumrichtung auslenkbar ist/sind.Ausgleichsaktorik according to the preceding claim, characterized in that the third coupling between the third solid-body hinge assembly ( 6a ) and the moving unit ( 2 ) is realized and / or that by means of at least one actuator ( 3a . 3b . 3c ), preferably by means of the third actor ( 3c ), the third solid-body joint arrangement ( 6a ) and thus due to the third coupling (g3) not only the movement unit ( 2 ), but also the first and / or the second solid-state joint assembly ( 4 . 5 ) or at least portions of the same translationally in the third spatial direction is / are deflected. Ausgleichsaktorik nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Festkörpergelenkbaugruppe (4) einen ersten Aktor (3a) umfasst, mittels dessen die erste Festkörpergelenkanordnung (4a) auslenkbar ist, dass die zweite Festkörpergelenkbaugruppe (5) einen zweiten Aktor (3b) umfasst, mittels dessen die zweite Festkörpergelenkanordnung (5a) auslenkbar ist, und dass die dritte Festkörpergelenkbaugruppe (6) einen dritten Aktor (3c) umfasst, mittels dessen die dritte Festkörpergelenkanordnung (6a) auslenkbar ist, wobei bevorzugt der erste, zweite und dritte Aktor so ausgebildet und angeordnet sind, dass die vom ersten und zweiten Aktor auf die erste und zweite Festkörpergelenkanordnung (4a, 5a) ausübbaren und/oder ausgeübten zwei Kräfte (Fx, Fy) relativ zueinander parallel sind und dass die vom dritten Aktor auf die dritte Festkörpergelenkanordnung (6a) ausübbare und/oder ausgeübte Kraft (Fz) zu diesen beiden Kräften senkrecht steht und bevorzugt auch in ein und derselben Ebene wie diese beiden Kräfte ausgebildet ist.Compensation actuator according to one of the two preceding claims, characterized in that the first solid-state joint assembly ( 4 ) a first actor ( 3a ), by means of which the first solid-state joint arrangement ( 4a ) is deflectable, that the second solid-body joint assembly ( 5 ) a second actuator ( 3b ), by means of which the second solid-body joint arrangement ( 5a ) and that the third solid-state joint assembly ( 6 ) a third actor ( 3c ), by means of which the third solid-body joint arrangement ( 6a ), wherein preferably the first, second and third actuators are designed and arranged in such a way that the first and second actuators act on the first and second solid-state joint arrangements ( 4a . 5a ) are exerted and / or exerted two forces (F x , F y ) are parallel relative to each other and that the third actuator on the third solid-body joint arrangement ( 6a ) exerted and / or applied force (F z ) is perpendicular to these two forces and preferably also in one and the same plane as these two forces is formed. Ausgleichsaktorik nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Festkörpergelenkbaugruppe (5) an der ersten Festkörpergelenkbaugruppe (4) befestigt ist.Compensation actuator according to one of the preceding claims, characterized in that the second solid-state joint assembly ( 5 ) on the first solid-state joint assembly ( 4 ) is attached. Ausgleichsaktorik nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite und die erste Festkörpergelenkbaugruppe (5, 4) als ebene Baugruppen in ein und derselben, bevorzugt durch die erste und die zweite Raumrichtung aufgespannten Ebene (x, y) oder einer Parallelebene derselben ausgebildet sind.Compensation actuator according to one of the preceding claims, characterized in that the second and the first solid-state joint assembly ( 5 . 4 ) are formed as planar assemblies in one and the same, preferably by the first and the second spatial direction spanned plane (x, y) or a parallel plane thereof. Ausgleichsaktorik nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste, die zweite und/oder die dritte Festkörpergelenkbaugruppe (4, 5, 6) ein oder mehrere weitere(s) Festkörpergelenk(e) (4b, 4c, ..., 5b, 5c, ..., 6b, 6c, ...) aufweist/aufweisen, das/die so ausgebildet und angeordnet ist/sind, dass die jeweilige Festkörpergelenkanordnung (4a, 5a, 6a) rein translatorisch, d. h. entlang eines ausschließlich geraden Abschnitts ohne jeden Kurvenanteil, in die jeweilige Raumrichtung (x, y, z) auslenkbar ist.Ausgleichsaktorik according to any one of the preceding claims, characterized in that the first, the second and / or the third solid-state joint assembly ( 4 . 5 . 6 ) one or more further solid-state joints (e) ( 4b . 4c , ..., 5b . 5c , ..., 6b . 6c , ...), which is / are designed and arranged such that the respective solids body steering arrangement ( 4a . 5a . 6a ) purely translationally, ie along an exclusively straight section without any curve portion, in the respective spatial direction (x, y, z) is deflected. Ausgleichsaktorik nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Festkörpergelenkbaugruppe (4) mehrere symmetrisch um die Bewegungseinheit (2) herum angeordnete, bevorzugt punktsymmetrisch zum Schwerpunkt und/oder zum geometrischen Mittelpunkt (M) der Bewegungseinheit (2) angeordnete, weitere Festkörpergelenke (4b, 4c, ...) aufweist, wobei bevorzugt die erste Festkörpergelenkbaugruppe (4), diese weiteren Festkörpergelenke (4b, 4c, ...) und/oder die Bewegungseinheit (2) als ebene Baugruppen in ein und derselben, bevorzugt durch die erste und die zweite Raumrichtung aufgespannten Ebene (x, y) oder einer Parallelebene derselben ausgebildet sind.Ausgleichsaktorik according to the preceding claim, characterized in that the first solid-state joint assembly ( 4 ) several symmetrical about the movement unit ( 2 ), preferably point-symmetrically to the center of gravity and / or to the geometric center (M) of the movement unit ( 2 ), more solid joints ( 4b . 4c , ...), wherein preferably the first solid-state joint assembly ( 4 ), these other solid joints ( 4b . 4c , ...) and / or the movement unit ( 2 ) are formed as planar assemblies in one and the same, preferably by the first and the second spatial direction spanned plane (x, y) or a parallel plane thereof. Ausgleichsaktorik nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Festkörpergelenkbaugruppe (5) mehrere symmetrisch um die erste Festkörpergelenkbaugruppe (4) samt der Bewegungseinheit (2) herum angeordnete, bevorzugt punktsymmetrisch zum Schwerpunkt und/oder zum geometrischen Mittelpunkt (M) der ersten Festkörpergelenkbaugruppe (4) samt der Bewegungseinheit (2) angeordnete, weitere Festkörpergelenke (5b, 5c, ...) aufweist, wobei bevorzugt die zweite Festkörpergelenkbaugruppe (5), diese weiteren Festkörpergelenke (5b, 5c, ...) und/oder die erste Festkörpergelenkbaugruppe (4) samt der Bewegungseinheit (2) als ebene Baugruppen in ein und derselben, bevorzugt durch die erste und die zweite Raumrichtung aufgespannten Ebene (x, y) oder einer Parallelebene derselben ausgebildet sind.Compensation actuator according to one of the two preceding claims, characterized in that the second solid-state joint assembly ( 5 ) several symmetrically about the first solid-state joint assembly ( 4 ) together with the movement unit ( 2 ), preferably point-symmetrically to the center of gravity and / or to the geometric center (M) of the first solid-state joint assembly (FIG. 4 ) together with the movement unit ( 2 ), more solid joints ( 5b . 5c , ...), wherein preferably the second solid-state joint assembly ( 5 ), these other solid joints ( 5b . 5c , ...) and / or the first solid-state joint assembly ( 4 ) together with the movement unit ( 2 ) are formed as planar assemblies in one and the same, preferably by the first and the second spatial direction spanned plane (x, y) or a parallel plane thereof. Ausgleichsaktorik nach einem der drei vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Festkörpergelenkbaugruppe (6) mehrere, bevorzugt genau zwei, die den zweiten einfachen Hebel (H2) ausbildende dritte Festkörpergelenkanordnung (6a) mechanisch an die Bewegungseinheit (2) koppelnde (g3), weitere Festkörpergelenke (6b, 6c) aufweist.Compensation actuator according to one of the three preceding claims, characterized in that the third solid-body joint assembly ( 6 ) a plurality, preferably exactly two, of the second simple lever (H2) forming third solid-body hinge assembly ( 6a ) mechanically to the moving unit ( 2 ) coupling (g3), other solid joints ( 6b . 6c ) having. Ausgleichsaktorik nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte mechanische Kopplung (g3) im Schwerpunkt und/oder geometrischen Mittelpunkt (M) der Bewegungseinheit (2) und/oder einer mit der Bewegungseinheit verbundenen Zwischenplatte an der Bewegungseinheit (2) und/oder der Zwischenplatte angreift.Ausgleichsaktorik according to the preceding claim, characterized in that the third mechanical coupling (g3) in the center of gravity and / or geometric center (M) of the movement unit ( 2 ) and / or an intermediate plate connected to the movement unit on the movement unit ( 2 ) and / or the intermediate plate attacks. Ausgleichsaktorik nach einem der fünf vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Festkörpergelenkbaugruppe (6) mehrere, bevorzugt genau vier, über jeweils genau ein weiteres Festkörpergelenk (6d, 6e, 6f, 6g) mechanisch an die erste Festkörpergelenkbaugruppe (4), die zweite Festkörpergelenkbaugruppe (5) und/oder die Bewegungseinheit (2) gekoppelte (g4) Versteifungsfüße (7a, 7b, 7c, 7d) umfasst.Compensation actuator according to one of the preceding five claims, characterized in that the third solid-state joint assembly ( 6 ) several, preferably exactly four, each about exactly one other solid-state joint ( 6d . 6e . 6f . 6g ) mechanically to the first solid-state joint assembly ( 4 ), the second solid-state joint assembly ( 5 ) and / or the moving unit ( 2 ) coupled (g4) stiffening feet ( 7a . 7b . 7c . 7d ). Ausgleichsaktorik nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Versteifungsfüße (7a, 7b, 7c, 7d) säulenförmig ausgebildet und mit ihrer Längsachse jeweils senkrecht zu der durch die erste und die zweite Raumrichtung aufgespannten Ebene (x, y) angeordnet sind und/oder dass die Versteifungsfüße (7a, 7b, 7c, 7d) so angeordnet sind, dass ihre Parallelprojektionen auf diese Ebene (x, y) symmetrisch um den Schwerpunkt und/oder den geometrischen Mittelpunkt (M) der Bewegungseinheit (2) herum, bevorzugt punktsymmetrisch zu diesem Schwerpunkt und/oder geometrischen Mittelpunkt (M), zum Liegen kommen.Ausgleichsaktorik according to the preceding claim, characterized in that the stiffening feet ( 7a . 7b . 7c . 7d ) are column-shaped and arranged with their longitudinal axis in each case perpendicular to the plane defined by the first and the second spatial direction plane (x, y) and / or that the stiffening feet ( 7a . 7b . 7c . 7d ) are arranged so that their parallel projections on this plane (x, y) symmetrically about the center of gravity and / or the geometric center (M) of the movement unit ( 2 ), preferably point-symmetrical to this center of gravity and / or geometric center (M), come to rest. Ausgleichsaktorik nach einem der zwei vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellen mit verminderter Biegesteifigkeit der die vier Versteifungsfüße (7a, 7b, 7c, 7d) mechanisch an die erste Festkörpergelenkbaugruppe (4), die zweite Festkörpergelenkbaugruppe (5) und/oder die Bewegungseinheit (2) koppelnden (g4) vier weiteren Festkörpergelenke (6d, 6e, 6f, 6g) entlang der vier Seiten eines symmetrisch um den Schwerpunkt und/oder den geometrischen Mittelpunkt (M) der Bewegungseinheit (2), der Bewegungseinheit (2) samt der ersten Festkörpergelenkbaugruppe (4) und/oder der Bewegungseinheit (2) samt der ersten und der zweiten Festkörpergelenkbaugruppe (4, 5) herum, bevorzugt punktsymmetrisch zu diesem/n Mittelpunkt(en) und/oder Schwerpunkt(en), liegenden Rechtecks verlaufen.Ausgleichsaktorik according to one of the two preceding claims, characterized in that the points of reduced flexural rigidity of the four stiffening feet ( 7a . 7b . 7c . 7d ) mechanically to the first solid-state joint assembly ( 4 ), the second solid-state joint assembly ( 5 ) and / or the moving unit ( 2 ) coupling (g4) four further solid-state joints ( 6d . 6e . 6f . 6g ) along the four sides of a symmetrical about the center of gravity and / or the geometric center (M) of the moving unit ( 2 ), the moving unit ( 2 ) along with the first solid-state joint assembly ( 4 ) and / or the moving unit ( 2 ) including the first and second solid state joint assemblies ( 4 . 5 ), preferably point-symmetrical to this center (s) and / or center of gravity (s), of lying rectangles. Ausgleichsaktorik nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsachse (L) des ersten einfachen Hebels (H1) der ersten Festkörpergelenkanordnung (4a) parallel zur Hauptachse (H) des Kniehebels (K) der zweiten Festkörpergelenkanordnung (5a) ausgerichtet ist, wobei beide Achsen (L, H) bevorzugt in der durch die erste und die zweite Raumrichtung (x, y) aufgespannten Ebene oder einer Parallelebene derselben angeordnet sind.Ausgleichsaktorik according to any one of the preceding claims, characterized in that the longitudinal axis (L) of the first simple lever (H1) of the first solid-body joint arrangement ( 4a ) parallel to the main axis (H) of the toggle lever (K) of the second solid-state hinge assembly ( 5a ), wherein both axes (L, H) are preferably arranged in the plane spanned by the first and second spatial directions (x, y) or a parallel plane thereof. Ausgleichsaktorik nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Aktor (3a) mit seiner Längsachse (A1) entlang der ersten Raumrichtung (x) angeordnet ist und dass der zweite Aktor (3b) innerhalb der von der Raute aufgespannten Fläche des Kniehebels gemäß Anspruch 3 und mit seiner Längsachse (A2) ebenfalls entlang der ersten Raumrichtung (x) angeordnet ist.Ausgleichsaktorik according to any one of the preceding claims, characterized in that the first actuator ( 3a ) is arranged with its longitudinal axis (A1) along the first spatial direction (x) and that the second actuator ( 3b ) within the of the Rau te spanned surface of the toggle lever according to claim 3 and with its longitudinal axis (A2) also along the first spatial direction (x) is arranged. Ausgleichsaktorik nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kopplung (g1) mittels eines flexibel ausgebildeten, bevorzugt mit seiner Längsachse in die erste Raumrichtung (x) ausgerichteten Stegs ausgebildet ist.Ausgleichsaktorik after one of the preceding Claims, characterized in that the first coupling (g1) by means of a flexibly formed, preferably with its longitudinal axis in the first spatial direction (x) aligned web is formed. Ausgleichsaktorik nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Festkörpergelenkbaugruppe (6) als eine die Bewegungseinheit (2), die erste Festkörpergelenkbaugruppe (4) und die zweite Festkörpergelenkbaugruppe (5) tragende Baugruppe realisiert ist und/oder dass die Bewegungseinheit (2) als Teil der ersten Festkörpergelenkbaugruppe ausgebildet ist.Compensation actuator according to one of the preceding claims, characterized in that the third solid-state joint assembly ( 6 ) as a the motion unit ( 2 ), the first solid-state joint assembly ( 4 ) and the second solid state joint assembly ( 5 ) carrying assembly is realized and / or that the movement unit ( 2 ) is formed as part of the first solid state joint assembly. Ausgleichsaktorik nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Aktoren, bevorzugt alle der Aktoren (ein) Piezoaktor(en) ist/sind.Ausgleichsaktorik after one of the preceding Claims, characterized in that at least one of the actuators, preferably all of the actuators (one) piezoactuator (s) is / are. Ausgleichsaktorik nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste, die zweite und die dritte Raumrichtung paarweise nicht gleichgerichtet sind, wobei bevorzugt diese drei Raumrichtungen senkrecht aufeinander stehen, also mit den Richtungen eines kartesischen Koordinatensystems zusammenfallen.Ausgleichsaktorik after one of the preceding Claims, characterized in that the first, the second and the third Spacing in pairs are not rectified, with preferred these three spatial directions are perpendicular to each other, so with coincide with the directions of a Cartesian coordinate system. Ausgleichsaktorik nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungseinheit (2) einen Objekttisch und/oder eine Objekthalterung umfasst.Ausgleichsaktorik according to any one of the preceding claims, characterized in that the movement unit ( 2 ) comprises a stage and / or an object holder. Ausgleichsaktorik-Basisbaugruppe umfassend eine Ausgleichsaktorik nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichsaktorik keinen Aktor (3a, 3b, 3c) umfasst, jedoch zur Aufnahme mindestens eines solchen Aktors wie in einem der vorhergehenden Ansprüche beschrieben ausgebildet ist.Ausgleichsaktorik base assembly comprising a compensation actuator according to any one of the preceding claims, characterized in that the Ausgleichsaktorik no actuator ( 3a . 3b . 3c ), but adapted to receive at least one such actuator as described in one of the preceding claims. Vorrichtung zur Positionierung eines Objekts und/oder zur Bearbeitung eines Werkstücks (9), insbesondere Industrierobotersystem, umfassend eine Ausgleichsaktorik oder eine Ausgleichsaktorik-Basisbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungseinheit (2) als Aufnahme für das Objekt und/oder als Effektor ausgebildet ist, mit dem das Werkstück und/oder ein für dieses zum Bearbeiten vorgesehenes Werkzeug aufnehmbar ist.Device for positioning an object and / or for machining a workpiece ( 9 ), in particular an industrial robot system comprising a compensation actuator or a compensation actuator base assembly according to one of the preceding claims, characterized in that the movement unit ( 2 ) is designed as a receptacle for the object and / or as an effector, with which the workpiece and / or a tool provided for this purpose can be received. Verfahren zum Durchführen von translatorischen Ausgleichsbewegungen in eine erste (x) und in eine zweite Raumrichtung (y), bevorzugt auch in eine dritte Raumrichtung (z) mit einer dafür ausgebildeten Ausgleichsaktorik (1), dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichsaktorik (1) nach einem der vorhergehenden Ausgleichsaktorikansprüche ausgebildet ist.Method for carrying out translatory compensation movements in a first (x) and in a second spatial direction (y), preferably also in a third spatial direction (z) with a compensation factor ( 1 ), characterized in that the compensation factor ( 1 ) is designed according to one of the preceding Ausgleichsaktorikansprüche. Verwendung einer Ausgleichsaktorik, einer Ausgleichsaktorik-Basisbaugruppe, einer Vorrichtung zur Positionierung eines Objekts und/oder zur Bearbeitung eines Werkstücks und/oder eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Positionieren eines Bauteils, insbesondere zum Positionieren des Bauteils beim Fräsen, Laserschneiden und/oder Bohren des Bauteils.Use of a compensation actuator, a compensation actuator base assembly, a device for positioning an object and / or for processing a workpiece and / or a method according to any one of the preceding claims for Positioning a component, in particular for positioning the component Component during milling, Laser cutting and / or drilling of the component.
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