DE102009035877B4 - compensation actuating - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Ausgleichsaktorik umfassend eine in drei Raumrichtungen translatorisch bewegbare Bewegungseinheit, mindestens einen Aktor, eine erste Festkörpergelenkbaugruppe umfassend eine mechanisch an die Bewegungseinheit gekoppelte, einen ersten einfachen Hebel ausbildende Festkörpergelenkanordnung (wobei mittels des mindestens einen Aktors die erste Festkörpergelenkanordnung auslenkbar und damit aufgrund dieser ersten Kopplung die Bewegungseinheit translatorisch in die erste Raumrichtung auslenkbar ist), und eine zweite Festkörpergelenkbaugruppe umfassend eine mechanisch an die Bewegungseinheit und/oder die erste Festkörpergelenkbaugruppe gekoppelte, einen Kniehebel ausbildende zweite Festkörpergelenkanordnung (wobei mittels des mindestens einen Aktors die zweite Festkörpergelenkanordnung auslenkbar und damit aufgrund dieser zweiten Kopplung die Bewegungseinheit translatorisch in die zweite Raumrichtung auslenkbar ist).The present invention relates to a compensation actuator comprising a movement unit translatable in three spatial directions, at least one actuator, a first solid joint assembly comprising a mechanically coupled to the movement unit, a first simple lever forming solid-state joint assembly (wherein by means of the at least one actuator, the first solid-state joint arrangement deflectable and so that due to this first coupling, the movement unit is translationally deflected in the first spatial direction), and a second solid-body joint assembly comprising a mechanically coupled to the movement unit and / or the first solid-state joint assembly, a toggle lever forming second solid state joint arrangement (wherein by means of the at least one actuator, the second solid state joint arrangement deflectable and thus due to this second coupling, the movement unit is translationally deflectable in the second spatial direction).
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 present invention relates to a compensation actuator for performing translatory compensation movements in at least two, preferably in three spatial directions. The compensating actuator according to the invention can be used, for example, for positioning tasks in workpiece machining or in production, in particular in wafer production or for other high-precision assembly tasks.
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.In mechanical handling devices such as robots, a major problem is usually that they have inaccurate positioning accuracy. Positioning errors can occur statically or process-specifically and must be compensated. This can be done, for example, by 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.In order to increase the positioning accuracy of positioning devices, in particular the positioning units of robots, recourse is made in the prior art to means of calibration, to mechanical replacement models, to temperature compensations or also to compensation axes, for example for vibration damping. Compensation kinematics are also known for positioning tasks. Furthermore, highly dynamic compensation mechanisms in the field of spindle suspensions are known in which the highly dynamic properties of piezo actuators are utilized and harmful influences (for example vibrations due to spindle movement, oscillation rocking due to regenerative rattling, tool displacements due to high lateral machining forces, etc.) are compensated.
Aus dem Stand der Technik (
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.However, all of these prior art devices and / or methods have their specific disadvantages. For example, positioning errors can not be compensated for in three dimensions or purely translationally in some devices. For others, it is not possible to compensate for positioning errors with high dynamics. High-frequency vibrations can not be compensated in this way. In other methods, the compensation is possible only up to a certain tool and / or workpiece weight. Often the achievable positioning accuracy is 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).
- 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.Moreover, it is the object of the present invention to provide a correspondingly accurate device for positioning an object and / or for machining a workpiece using such a compensation factor.
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.This object is achieved by a compensation actuator according to
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 geneigten, Merkmalen auch auf andere Art und weise strukturell und/oder funktionell kombiniert werden.Hereinafter, the present invention will be described first generally, then in the form of a detailed embodiment. In the context of the present invention (the scope of which is defined by the appending claims), the specific combinations of individual features presented in the context of the exemplary embodiment need not be realized exactly in the configuration shown, but can also be realized in other combinations of features. In particular, individual of the Embodiment shown features are also omitted or combined with other, shown as not inclined features in other ways structurally and / or functionally.
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 des 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 indirectly via other elements) and, for example, by means of an actuator within a stationary 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 is in itself 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 one speaks of a translatory movement in such a spatial direction, it is, unless otherwise stated, a movement which 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.In the context of the invention, a knee lever is understood to mean a device or an element for force transmission and / or power transmission which comprises at least two one-armed levers with a common end point (usually designed as a movable pivot point), the free ends of the one-armed links Levers which are supported against one or more bodies can be moved under the influence of a force acting on the common end (in the case of two bodies, these are then usually brought closer to each other or away from each other). As a rule, a knee lever used in accordance with the invention is a toggle lever comprising two knee joints (ie, four toggle lever comprising four lever arms arranged in the shape of a rhombus or approximately in the form of a rhombus, wherein the four lever arms are then usually designed such that when a force is applied to two opposite corners of the lozenge, the other two corners of the lozenge move either toward each other - outward force or away from one another - inward force). In the context of the invention, the main axis of such a toggle lever is then generally understood to mean the axis connecting those two opposite corners of the lozenge ("knee joints"), which axis is arranged perpendicularly to the above-described force action direction.
Die grundlegende Idee der vorliegenden Erfindung besteht darin, translatorische Pasitionierfehler 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 Festkörpergelen 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 Pasierungsierfehler z. B. a robot to compensate and to realize a highly accurate (micrometer accurate) positioning of an object relative to another object and / or a fixed coordinate system, that so-called solid joints are arranged in the context of solid-body joint assemblies so that partially the stiffnesses of the solid joints in different directions can be minimized to be deflected by actuators (in particular: piezo actuators). A solid-state gel is understood to mean a body which is characterized by a position with reduced flexural rigidity (which is delimited by adjacent zones which can be regarded as rigid bodies). With such solid-state joints, kinetic pairs can be realized in one part. The reduced bending stiffness is usually realized by a local reduction in cross-section. In this case, the cross section can be reduced only along one or even along two spatial directions; the cross-sectional changes may have different 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. 500 μm).The usually small travel ranges of the actuators used are increased by solid-joint-like lever translations formed so as to allow greater compensation movements. The movements of the actuators which are translated or enlarged with the aid of the solid-body joints are transmitted to a movement unit (eg a stage). Thus, according to the invention, an arrangement of different solid-state joint combinations is realized with which translatory compensation movements in several spatial directions are possible. The various gear ratios through the solid-state joints are designed such that an enlargement of the generally small stroke movements of the actuators (for example in the case of the piezo actuator 180 μm) to a multiple value is possible (for example 500 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.In particular, other solid-state joints are used in addition to such enlargement-solid-body joints, which provide for a translatory positive guidance (that is, for the prevention 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.In particular, the compensating actuator according to the invention (hereinafter alternatively also referred to as compensating kinematics) uses different solid-state hinges in conjunction with (or coupled to) actuators, the compensating directions in the first and the second spatial directions (x and y directions) generally being determined by the third spatial direction (z-direction) are worn. As a result, a gear is achieved on lever basis, in which no unwanted distortions and / or tilting of the compensating actuator or the moving movement unit can take place, but only purely translational 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 restkörpergelenkbaugruppe in die y-Richtung bewegt und diese beiden Festkörpergelenkbaugruppen samt der Bewagungseinheit werden dann von einer dritten Festkörpergelenkbaugruppe in die z-Richtung bewegt. In diesem Fall bewegt somit die dritte Festkörpergelenkbaugruppe in der Regal 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 respectively following 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 joint assembly, including the motion unit, is then moved in the y direction by a second residual joint joint assembly and these two solid joint assemblies together with the gadget are then moved in the z direction by a third solid joint assembly, in which case the third solid joint assembly in the rack will move all of them into the y direction x- and y-direction moving masses: The compensation directions in the x- and y-direction are supported 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.In this case, each compensation direction or solid-state joint assembly can be operated autonomously. The movement 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.According to the invention, a serial, independent arrangement of solid-body joint assemblies is thus preferably realized which realize the compensatory movements in several spatial directions with the aid of lever ratios.
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 Dewegungseinheit 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 the at least two, preferably three spatial directions translationally movable moving unit and at least one actuator (usually, an actuator is provided for each spatial direction). A first solid-state joint assembly of the compensation actuator comprises a first solid-body joint arrangement which is mechanically coupled to the movement unit and forms a first simple lever. By means of the at least one actuator, this first solid-body joint arrangement can be deflected, so that the movement unit can be deflected translationally in the first spatial direction (x-direction) on account of the above-described first coupling. A second solid-state joint assembly of the compensation actuator comprises a second solid-body joint arrangement mechanically coupled to the movement unit and / or the first solid-state joint assembly. As a rule, the second solid-state joint arrangement is mechanically coupled directly to the first solid-state joint assembly and the latter in turn mechanically to the movement 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 arrangement forms a toggle lever and is deflectable with the at least one actuator so that due to the above-described coupling of the second solid-body joint arrangement, the movement unit can be deflected translationally in the second spatial direction (y-direction).
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.As a rule, the deflections are translational displacements. As a rule, two different actuators are used for deflecting the first solid-body joint arrangement and the second solid-body joint arrangement; In principle, however, it is also conceivable for this purpose a single z. B. via a further lever assembly with the two solid-state joint arrangements coupled actuator.
Diese beiden Aktoren sind bevorzugt so ausgebildet und angeordnet, dass die von ihnen auf die beiden Festkörpergelenkanordnungen ausgeübten Kräfte (Kraft F zur translatorischen Bewegung in x-Richtung und Kraft F 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 for translatory movement in the x-direction and force F for 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, the toggle lever used according to the invention is preferably a toggle lever having two knee joints whose individual lever arms are preferably arranged in a 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).Particularly preferably, the compensation factor has a third solid-body joint assembly for performing a translatory compensation movement also in the z-direction. This third solid-body joint assembly is mechanically (directly or indirectly) coupled to the movement unit. The mechanical coupling of the individual units can be implemented such that the first solid-state joint assembly is mechanically coupled directly to the movement unit, that the second solid-state joint assembly is directly mechanically coupled to the first solid-state joint assembly (and thus indirectly to the movement unit) and that the third solid-state joint assembly directly is mechanically coupled to the movement unit, wherein the third solid-state joint assembly by means of stiffening feet and other solid joints wear the first two solid-state joint assemblies together with the movement unit and translate by means of their third solid-body joint assembly in the z-direction (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, this third solid-body joint assembly comprises a third solid-body joint arrangement which forms a second simple lever and is mechanically coupled thereto by means of the movement unit. Advantageously, this third solid-state joint arrangement is then deflected by means of a separate, third (piezo) actuator, thereby generating the z-deflection of the movement 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.The third actuator advantageously deflects by means of the third solid-body joint arrangement (and preferably also with the aid of stiffening feet) not only the movement unit, but also the first two solid-body joint assemblies in the 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. 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, 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. Advantageously, the first and the second solid-body joint assembly together with the movement unit are designed as planar assemblies in one and the same plane, this plane being arranged parallel to the xy 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 will be described in detail below, the first solid-state joint assembly advantageously comprises one or more other solid-state joints which are designed and arranged such that the first solid-state joint arrangement (by the direct or indirect mechanical coupling to the movement unit) is a purely translational movement of the coupled movement unit realized a straight section in the first spatial direction x. The same applies advantageously also for the second and / or third solid-body 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.In all three solid state joint assemblies, such other solid joints (if any) are preferably symmetrical about the moving unit or the first solid joint assembly (first solid joint assembly and second solid joint assembly) or so arranged (third solid joint assembly) that the projections of these further solid joints on the plane in which the moving unit is arranged symmetrically about the latter are arranged around.
Insbesondere können die weiteren Festkörpergelenke der ersten, der zweiten und/oder der dritten restkörpergelenkbaugruppen jeweils an den Ecken eines Quadrats oder Rechtecks angeordnet sein.In particular, the further solid-state joints of the first, the second and / or the third rest body joint assemblies can each 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.The third solid-body joint arrangement forming the second simple lever is preferably mechanically connected to the movement unit via a plurality of (preferably exactly two) further solid-state joints of the third solid-body joint assembly (that is, coupled thereto). This coupling preferably attacks in the center of gravity and / or in the geometric center of 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 a further preferred embodiment, the third solid-body joint assembly comprises a plurality of stiffening feet. Preferably, exactly four such stiffening feet are used. The stiffening feet in each case couple via another solid-body joint to the first solid-body joint assembly and / or the movement unit. The stiffening feet are advantageously arranged in the z-direction and surround the movement unit (possibly together with the first and / or second solid-state joint assembly) symmetrically so that by means of the third solid-body joint arrangement a purely translational displacement of the movement unit in the z-direction (without any x or y-shift shares) can be realized.
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 purpose, advantageously, the points of reduced bending stiffness of the further solid-body joints, via which the stiffening feet are connected or coupled directly or indirectly to the movement unit, are symmetrical, in particular point-symmetrical, around the movement unit (eg along the sides of a square). that the extent (as well as the stiffness) of these points in a plane perpendicular to the z-direction is significantly greater than their extension (and the rigidity) in the 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, the longitudinal axis of the first simple lever (the first solid joint assembly) is parallel to the major axis of the bellcrank of the second solid joint assembly. These two axes advantageously run in one and the same plane parallel to the x-y plane. Also, the longitudinal axis of the second simple lever is advantageously parallel to this plane and / or to the aforementioned two axes, but spaced below the described longitudinal axis of the first simple lever and the main axis of the toggle lever.
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, the first actuator is arranged with its longitudinal axis along the x-direction. The second actuator can be arranged within the lozenge formed by the four lever arms of a diamond-shaped knee lever, wherein its longitudinal axis can also be arranged along the x-direction. The Coupling of the first simple lever or of the first solid-body joint arrangement to the movement unit can be realized by means of a flexibly formed web which is preferably aligned with its longitudinal axis in the x-direction.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben. Es zeigen:Hereinafter, the present invention will be described with reference to an embodiment. Show it:
Die Bewegungseinheit
Auch an den beiden anderen sich gegenüberliegenden Seiten des Rechtecks der Bewegungseinheit
Die Hauptgelenke
An der in der Figur oben liegenden Seite (an der auch die beiden Hauptgelenke
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
Im gezeigten Fall umfasst die erste Festkörpergelenkbaugruppe
Die erste Festkörpergelenkbaugruppe
Auch an der oberen und der unteren Rechtecksseite der ersten Festkörpergelenkbaugruppe
Die Haupt- und die Nebengelenke
Mittig zwischen den beiden Hauptgelenken
Da die Anordnung der Haupt- und Nebengelenke
Auf der Unterseite der Bewegungseinheit
Gut zu sehen ist hier die parallele Anordnung des ersten Piezoaktors
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
Hierzu ist eine dritte Festkörpergelenkbaugruppe
An einem Ende des Hebels H2 (dem in
Am linken Ende der dritten Festkörpergelenkanordnung bzw. des Hebels H2 ist ein dritter Piezoaktor
Die dritte Festkörpergelenkbaugruppe
Darüber hinaus umfasst die dritte Festkörpergelenkbaugruppe
Es ergibt sich somit eine an vier Positionen realisierte mechanische Kopplung (vierte Kopplung g4) zwischen den Versteifungsfüßen
Aufgrund der vorbeschriebenen Anordnung dienen die vier Versteifungsfüße
Die
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 denotes the damping constants of the system in the three directions, d denotes the spring constants in the individual directions, m denotes the masses of the system to be moved in each direction, and F denotes the force and the points of application of the same: The knee-lever principle in y Direction and 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
Ein prinzipielles Maschinenkonzept, in dem die vorbeschriebene Ausgleichsaktorik eingesetzt werden kann, ist in
Problematisch ist hier die zu regelnde Distanz zwischen Werkzeug
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.
- • 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 so that the latter can perform highly accurate machining processes. Examples include the milling of components, laser cutting or drilling processes. However, the compensation kinematics can be used quite generally in the range of any micrometer-accurate positioning tasks, including outside of robotics.
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Cited By (2)
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---|---|---|---|---|
DE102014015187A1 (en) | 2014-10-15 | 2015-04-23 | Daimler Ag | Apparatus and method for machining a workpiece |
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Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102013103136B4 (en) | 2013-03-27 | 2015-12-24 | Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. | Fiber-laying device |
DE202014101387U1 (en) * | 2014-03-25 | 2015-06-26 | Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. | Fiber-laying head and fiber-laying device with this fiber laying head |
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CN108262629B (en) * | 2018-03-21 | 2023-12-26 | 吉林大学 | Large-stroke high-precision two-degree-of-freedom quick cutter servo device |
US10675768B2 (en) * | 2018-03-27 | 2020-06-09 | The Boeing Company | Robotic end effector assembly, system, and method of using the same |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7024925B2 (en) * | 2003-02-21 | 2006-04-11 | Korea Advanced Institute Of Science And Technology | 3-axis straight-line motion stage and sample test device using the same |
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2009
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Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7024925B2 (en) * | 2003-02-21 | 2006-04-11 | Korea Advanced Institute Of Science And Technology | 3-axis straight-line motion stage and sample test device using the same |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102014015187A1 (en) | 2014-10-15 | 2015-04-23 | Daimler Ag | Apparatus and method for machining a workpiece |
DE102014015184A1 (en) | 2014-10-15 | 2015-04-23 | Daimler Ag | Apparatus and method for machining a workpiece |
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