專利名稱：六足設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種六足設備(Hexapod)，包括一優(yōu)選是板狀的接納件，在該接納件上設置有至少五個、優(yōu)選六個在獨立的鉸接裝置中支承的桿，其中每個桿的另一個端部都鉸接設置在一支架上，所有支架都能沿運動軌跡運動。
背景技術：
六足設備是一種調(diào)整或控制裝置，用它可以任意改變位于尤其是板狀接納件上的物體的空間位置/姿態(tài)。為此板狀接納件與至少五個、最好六個用單獨的鉸接裝置支承的、長度相同的桿相鉸接，其中每個桿以其另一個端部鉸接在一支架上。每個支架可動地設置在一公共的圓軌上，也就是說可以沿通過該圓軌規(guī)定的圓形運動軌跡移動。通過支架的運動必然改變與之鉸接的桿的距離，其中根據(jù)桿的距離必然改變相應的桿的夾角，從而改變 位于接納件上的桿鉸接裝置的空間位置。由此可以控制可動板件的所有六個自由度。但是基于在一公共的圓軌上對支架的導向而使可控的位置受到限制，無法用這種六足設備實現(xiàn)特殊的調(diào)整目標。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的是提供一種改進的六足設備。為了實現(xiàn)所述目的，對于開頭所述類型的六足設備，按照本發(fā)明提出，每個支架設置在一單獨的承載件上，其中，或者是相應的支架能沿相應的承載件運動或者是相應的承載件能連同設置在其上的支架一起運動，其中承載件是環(huán)件或環(huán)段，或者具有確定封閉或開放的運動軌跡的二維或三維彎曲/迂回的空間形狀。在本發(fā)明的六足設備中，取消了由現(xiàn)有技術已知的支架在僅僅一個圓形軌道架上的“剛性”連接。按照本發(fā)明，每個支架設置在一個單獨的承載件上，亦即設有至少五個、優(yōu)選六個單獨的支架承載件對。為了使接納件運動或定位而給予了兩種不同的運動可能性。按照本發(fā)明第一方案，相應的支架可以沿相應的承載件運動。亦即，支架按照小車或滑塊的方式可沿相應的承載件運動。第二種方案提出，使相應的承載件連同固定設置在其上的支架一起運動，也就是說，因此使承載件能在空間內(nèi)運動、由此引起桿調(diào)節(jié)/移位。通過配屬或布置在相應的為支架專門指定的單獨的承載件上而使支架“脫開”，其實現(xiàn)了相應的為支架專門指定的承載件在其幾何結(jié)構(gòu)方面和空間布局方面的任意設計。這是因為不同于現(xiàn)有技術，在本發(fā)明的六足設備中不再必須設置或使用圓形軌道承載件，而是根據(jù)所要求的、待利用六足設備實施的調(diào)整目標而毫無困難地實現(xiàn)了，幾何結(jié)構(gòu)不同的承載件的使用，從而得到與承載件幾何結(jié)構(gòu)有關的、單個支架的任意空間運動軌跡。由此必然造成可以控制極其不同的接納件運動。本發(fā)明的六足設備也同樣允許采用幾何結(jié)構(gòu)相同的承載件，甚至是圓環(huán)形的承載件，它們分別支承一支架并必須在空間上相互錯開設置。也就是說，最終利用本發(fā)明的六足設備可以實現(xiàn)單個承載件的任意幾何上的設計和空間布局，由此實現(xiàn)了六足設備設計方面的極大可變性以及對于極其不同的調(diào)整目標的處理。這并不是最后表明的，如按照本發(fā)明可以提出，承載件可以設置在相同的水平面內(nèi)，或者設置在平行的水平面內(nèi)，或者相對傾斜地設置，其中當然也可以考慮在空間內(nèi)的任意“組合”的承載件布局。也就是說，任意幾何結(jié)構(gòu)的承載件(例如環(huán)件、環(huán)段、多重彎曲的承載件)可以相互并排地分布在同一水平面內(nèi)，或者可以沿豎向錯開地設置在平行的水平面內(nèi)。此外還存在這樣的可能性，即承載件相互傾斜地定位。也就是說，最終給出承載件在空間內(nèi)的任意的布局可能性。如上所述，可以使用任意幾何形狀的承載件。優(yōu)選的承載件結(jié)構(gòu)是環(huán)件。例如可能的是，在采用六個桿時采用六個單獨的、分別承載一個支架的環(huán)件，它們例如沿豎向疊置在平行的水平面內(nèi)。或者是各個支架可在位置固定的環(huán)件上運動，或者是環(huán)件可以各自與支架一起運動，在這種情況下它們可以繞一公共的轉(zhuǎn)動軸線轉(zhuǎn)動。除圓環(huán)形狀外還可以將承載件設計成環(huán)段。這種環(huán)段可以例如延伸120°至180°的角。這些環(huán)段也可以任意分布在空間內(nèi)，例如(類似于具有相互疊置的環(huán)件的實施例)沿豎向疊置地設置在重疊的水平面內(nèi)，其中它們沿周向相互錯開。也可以考慮在其他一些平面內(nèi)的其他的空間分布等。最后，每個承載件也可以具有兩維或三維彎曲的空間形狀，亦即按“樣條/仿樣(Spline)”的形式彎曲。 一種特別優(yōu)選的實施方式提出，環(huán)件或環(huán)段同心疊置，亦即，它們重疊設置在平行的水平面內(nèi)，其中它們可繞一公共的轉(zhuǎn)動軸線轉(zhuǎn)動。但是也可以考慮，它們?nèi)吭谕粋€水平面內(nèi)同心嵌套，亦即例如在采用六個環(huán)件時它們同心嵌套。這里環(huán)件也可以繞一公共的中心轉(zhuǎn)動軸線轉(zhuǎn)動。也可以考慮將這兩種構(gòu)造方案這樣組合，使環(huán)件或環(huán)段沿豎向和徑向彼此錯開，從而例如得到一種從上向下分級的結(jié)構(gòu)。對于開頭所述的具有一個可動引導所有支架的公共的圓環(huán)軌道的已知六足設備，另一技術問題在于，使每個支架與自己的驅(qū)動單元、亦即自己的驅(qū)動電機相連接，所述電機連同支架一起運動。也就是說，不僅支架沿圓環(huán)軌道運動，其驅(qū)動電機也沿圓環(huán)軌道運動，該驅(qū)動電機例如通過齒輪機構(gòu)與相應的圓環(huán)軌道齒嚙合。因為每個驅(qū)動電機與一連接導線連接，所以在原則上可能的接納件的360°轉(zhuǎn)動中，亦即當所有支架在圓形軌道上行駛360°時，會造成導線的纏繞。也就是說，360°轉(zhuǎn)動僅受限制地是可能的。為了克服這一點，本發(fā)明一種特別有利的改進方案提出，每個可動的承載件或每個可動的支架都能單獨地通過自己的、位置固定的驅(qū)動單元而運動，或者兩個承載件或支架相互這樣運動耦合、特別是通過一優(yōu)選可切換的傳動裝置運動耦合成，能通過一公共的、位置固定的驅(qū)動單元而使之運動。也就是說在本發(fā)明的六足設備中，驅(qū)動單元、例如驅(qū)動電機或伺服電機是位置固定的，因此是不能運動的。它以適當?shù)姆绞脚c可動的承載件或可動的支架相聯(lián)接，對此下面還要加以說明。然而它與任意復雜的支架運動或承載件運動無關地位置固定，亦即不跟隨運動。由此，可以在無導線纏繞危險的情況下實現(xiàn)任意的運動。特別是對于具有六個環(huán)形軌道、例如嵌套或疊置的圓環(huán)軌道的本發(fā)明六足設備的實施方案，這一點是特別有利的。因為這種結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了六足設備或接納件的360°轉(zhuǎn)動，其中在本發(fā)明的六足設備中可以在無電纜纏繞危險的情況下進行無限多個360°轉(zhuǎn)動。這里可以考慮兩種不同的方案。按照第一種方案，每個承載件或每個支架可單獨通過自己的驅(qū)動單元，亦即自己的電機而運動。也就是說在這種情況下設有六個位置固定的驅(qū)動電機。而按照第二種方案也可以考慮，兩個承載件或兩個支架這樣相互運動耦合，使得可通過一個公共的位置固定的驅(qū)動單元使之運動。在這種情況下，只設置三個伺服電機，其中每一個伺服電機分別使兩個承載件或支架運動。運動耦合例如可以通過一中間連接的傳動裝置實現(xiàn)，該傳動裝置例如也可以是可切換的，以便當希望承載件或支架單獨運動時使之能在運動上脫耦。傳動裝置可以是這樣的，使承載件或支架可以反向或同向運動。為了能夠進行承載件運動，按照本發(fā)明一種改進方案，每個可動的承載件具有齒，通過位置固定的驅(qū)動單元、即位置固定的電機驅(qū)動的輸出元件與所述齒嚙合。這個輸出元件可以例如是一小齒輪或主軸/螺桿，其中電機或者直接與該小齒輪或主軸連接，或者例如通過一柔性驅(qū)動軸與之連接并設置在外部。代替小齒輪或主軸也可以考慮皮帶或鏈傳動裝置，亦即每個可動的承載件例如被一皮帶，在這里是齒形帶包圍，它通過位置固定的電機驅(qū)動。也就是說，運動耦合例如可以直接地通過小齒輪或主軸實現(xiàn)或間接地通過皮帶或鏈條實現(xiàn)。本發(fā)明一合理的改進方案最后提出，對于同心疊置的環(huán)件或環(huán)段，齒設置在外側(cè)或內(nèi)側(cè)。根據(jù)驅(qū)動單元、亦即伺服電機是位于同心環(huán)件或環(huán)段結(jié)構(gòu)的外部還是內(nèi)部。對于位于一個水平面內(nèi)的環(huán)件或環(huán)段的情況，所述齒優(yōu)選位于下側(cè)。因此伺服電機也位于這個 區(qū)域內(nèi)。如果承載件具有非圓的形狀，例如對于橢圓形的或任意空間曲線描述的承載件，那么在采用皮帶傳動的情況下實現(xiàn)了其繞一中心軸線的轉(zhuǎn)動，其中皮帶在外側(cè)包圍承載件。因為支架可以沿承載件運動，那么合理地利用一沿該承載件的與電機聯(lián)接的牽引單元使該承載件運動。這種牽引單元也可以是皮帶或鏈條，它例如設置在空心承載件的內(nèi)部。在這種情況下可動的支架例如設計成滑塊，它通過滾子、其他滾動支承件或滑動支承件在承載件上可動地引導并通過合適的聯(lián)接裝置與皮帶或鏈條連接。為了確保承載件的可動性，本發(fā)明還提出，可動的承載件，特別是環(huán)件或環(huán)段，通過支承裝置支承在一個或多個固定不動的構(gòu)件上，或者它們通過設置在它們之間的支承裝置相對彼此可動地支承。這里，原則上可以考慮所有可能的支承方式，只要它們允許各個承載件的單獨運動?？梢圆捎们蛑С屑?、滾子支承件、滑動支承件、空氣支承件、磁力支承件等作為支承裝置，它們根據(jù)承載件如何相對彼此可動地支承而被設計。按照本發(fā)明的第一變型方案，可動的承載件，特別是環(huán)件或環(huán)段可以分別具有支承臂，其中所有支承臂都通過支承裝置支承在一公共的中心支承座上。如果例如承載件是環(huán)件，那么每個環(huán)件具有一個向內(nèi)朝向圓心延伸的支承臂，這里例如六個環(huán)件的所有支承臂都通過合適的滾動支承裝置支承在一公共的中心支承座上。環(huán)件的圓形形狀并不是前提條件。相反這種支承方式原則上可以用于所有的承載件形式。這里，承載件可以設置在不同的水平面內(nèi)，例如沿豎向看相互疊置的水平面內(nèi)。但是也可以考慮，將這種中心支承座用在位于一個公共水平面內(nèi)的環(huán)承載件中，其中支承臂相應地設計成呈角度的，以便將它們引到中心支承座。對于具有同心同徑的環(huán)件的六足設備實施方式，存在這樣的可能性，即作為另外的備選支承方案環(huán)件以其外側(cè)通過相應的在支承座一側(cè)的支承裝置支承在至少三個支承座上。這些環(huán)件相互疊置，在環(huán)件結(jié)構(gòu)的徑向內(nèi)部或外部有三個等距分布的支承座連同相應的支承裝置，環(huán)件在所述支承裝置上滾動。由此還可以實現(xiàn)簡單的支承。備選地，這里還存在這樣的可能性，即支承裝置也安裝在各個環(huán)件之間，例如形式為具有任何滾體形式的軸向支承圈。
最后，合理地設有一公共的控制所有驅(qū)動單元的控制裝置，它通過相應承載件的運動或通過支架本身的運動實現(xiàn)了各個支架的高精度定位，從而能夠設定出希望的接納件姿態(tài)。但是在這里應該指出，特別是對于具有沿豎向疊置的環(huán)件的六足設備構(gòu)造方案，原則上也可以具有環(huán)件的手動運動可能性，只要它們是可運動的即可；或者支架的手動運動可能性，只要它們可以沿圓環(huán)運動即可，以便進行位置/姿態(tài)調(diào)整。


本發(fā)明的其他優(yōu)點，特征和細節(jié)由下面介紹的實施例以及借助于附圖得到。附圖中圖I示出本發(fā)明第一實施方式的六足設備的透視圖。
圖2示出圖I中的六足設備的側(cè)視圖。圖3示出圖I中的六足設備的俯視圖。圖4示出一用來表示各個承載件的支承的局部視圖。圖5不出一用來表不支架在承載件上的布置結(jié)構(gòu)的局部視圖。圖6示出用來表示各個承載件的驅(qū)動機構(gòu)的局部視圖。圖7-9示出接納件在不同位置/姿態(tài)的圖I中的六足設備的不同視圖。圖10示出第二實施方式的六足設備的透視圖，其帶有分別成對地運動連接的承載件。圖11示出本發(fā)明的第三種實施方式的六足設備的透視圖，其帶有皮帶傳動裝置。圖12示出圖11中的六足設備的俯視圖。圖13示出圖11中的六足設備的側(cè)視圖。圖14示出按本發(fā)明另一種實施方式的環(huán)形承載件的可能支承方案的局部視圖。圖15示出本發(fā)明的六足設備的第四實施方式的透視圖，其帶有位于內(nèi)部的驅(qū)動
>J-U ρ α裝直。圖16示出圖15中的六足設備的剖視圖。圖17示出圖15中的六足設備的俯視圖，其被剖開以示出內(nèi)部的驅(qū)動裝置。圖18示出本發(fā)明的六足設備的第五實施方式的原理圖，其具有同心設置的、在一水平面內(nèi)相互嵌套的承載件。圖19示出本發(fā)明第六實施方式的六足設備的原理圖，其具有以任意軌跡廓形描述的承載件。圖20示出本發(fā)明第七實施方式的六足設備的原理圖，其具有曲柄式支承的承載件，該承載件沿軸向相互錯開并在空間內(nèi)形成傾斜的軌跡。圖21示出圖20中的六足設備的側(cè)視圖。
具體實施例方式圖I示出第一實施方式的本發(fā)明六足設備1，它包括一圓柱形的外殼體2，在所示實施例中在該殼體中以可繞一公共的轉(zhuǎn)動軸線轉(zhuǎn)動的方式接納有總共六個單獨的承載件3(特別是見圖4)。承載件3設計成環(huán)件，它們沿豎向相互重疊地設置在平行的水平面內(nèi)。這些承載件以可轉(zhuǎn)動地支承的方式被接納在一例如環(huán)形的下部的底板4和一上蓋圈5之間。為此，在底板4與相鄰的承載件3之間、在各個承載件3之間以及在上部的承載件3與蓋圈5之間設有支承裝置6，在所示的實施例中該支承裝置的形式是以滾動支承件7 (軸向支承件)。由此使每個承載件3都能單獨地相對于相鄰的承載件和/或相對于相鄰的板件轉(zhuǎn)動。每個承載件3都固定連接有一支架8，使得支架在承載件3轉(zhuǎn)動時沿一圓形軌道與承載件一起運動。該支架在橫截面中觀察是L形的，它具有一內(nèi)部的固定段9 (見圖5)，支架通過所述的固定段利用固定螺釘10與相應的承載件3連接。上方的橫向或水平部段11位于上部的蓋圈5上方，亦即以一間隙超出該蓋圈。在每一個支架8部段11上都設有一鉸接裝置12，其在所示的例子中是一球鉸裝置，桿13分別鉸接地接納在所述鉸接裝置中。每個桿13又以其上端部鉸接支承在一接納件15上的鉸接裝置14中，在該接納件上可以設置任意的待通過六足設備I調(diào)整的物品(例如工具等)，這里也示例性地表示一球鉸裝置。這里應指出的是，當然也可以采用任何其他的、允許在空間中的自由可動性的鉸接連接來取代所示的球鉸。
為了使各個承載件3、進而使各個支架8能單獨地繞中心轉(zhuǎn)動軸線運動，給每個單個的承載件3配設一單獨的、形式為伺服電機17的驅(qū)動單元16。伺服電機17 (例如見圖I)位置固定地設置在圓柱形的殼體2上。也就是說，當為調(diào)整接納件15的位置/姿態(tài)而使支架8運動時，伺服電機不運動。為此，伺服電機17分別通過一輸出小齒輪18和一中間齒輪19與相應承載件3的外齒20嚙合，見圖6。由該圖可以看到，每個承載件3都具有外齒，相應伺服電機17的中間齒輪19分別與相應的外齒嚙合。由此可以高精度地調(diào)整承載件位置并借助調(diào)整支架位置，由此改變所聯(lián)接的桿13的相應空間位置，由此又改變所聯(lián)接的接納件15的空間位置/姿態(tài)。本發(fā)明的六足設備I使得能夠用其六個獨立的驅(qū)動單元16控制總共七個自由度。一方面，接納件15可以在水平面中相對X軸移動并有限地繞X軸轉(zhuǎn)動。同樣，接納件15也可以在該水平面內(nèi)相對Y軸移動并有限地繞Y軸轉(zhuǎn)動。此外接納件15也可以相對豎向的Z軸移動，但是由于驅(qū)動單元16的位置固定的布置、亦即驅(qū)動單元不運動并且其中由于其導線18不能纏繞，接納件可以無限制地繞該與接納件有關的Z軸(它和平面形接納件15垂直相交)轉(zhuǎn)動。但是，此外接納件15還可以繞六足設備的中心豎向Z軸，亦即全部承載件3繞其轉(zhuǎn)動的Z軸，常?？蔁o限地轉(zhuǎn)動。也就是說，繞兩個不同的Z軸的兩個不受限制的360°轉(zhuǎn)動，也就是說一方面是繞與接納件有關的Z軸的無限轉(zhuǎn)動、另一方面是繞六足設備固有的中心Z軸的無限轉(zhuǎn)動。因為驅(qū)動單元不運動、因此也不會造成導線18的纏繞，所以上述兩種轉(zhuǎn)動可以僅僅通過六個驅(qū)動單元不受限制地實現(xiàn)。但并不是在接納件15的所有可能位置/姿態(tài)中都能實現(xiàn)接納件15繞自身的Z軸的完整轉(zhuǎn)動，這是因為六個支架8的行程限制給它們確立了界限。但是如果接納件15不是嚴重地翻轉(zhuǎn)而偏離水平面，那么便可以毫無困難地無限制地實現(xiàn)360°轉(zhuǎn)動。而在接納件15的任何位置/姿態(tài)中都能實現(xiàn)繞六足設備的中心轉(zhuǎn)動軸線的轉(zhuǎn)動，這是因為所有六個支架8都以相同的運動軌跡運動，也就是說，所有承載件3都均勻地以相同的速度或加速度運動。圖7-9示出六足設備I的接納件15的不同的位置/姿態(tài)舉例。在圖7中相鄰支承在接納件15的相應鉸接裝置上的兩個桿13的兩個支架8分別相向行駛，這里在所示例子中三個支架對基本上是等距地彼此間隔開，因此接納件15基本上處在一水平的位置/姿態(tài)。
僅通過使在圖7中于前面示出的兩個支架8反方向行駛，使接納件15離開該水平的位置/姿態(tài)達到圖8所示的、強烈傾斜的位置/姿態(tài)，使得最終接近得到分別包括三個支架8的兩個組，如圖8清楚表示的那樣。但是為了使接納件15能夠重新略微抬起，能夠?qū)⑵渲匦抡{(diào)整到涉及其自身的扁平平面的空間位置/姿態(tài)，使得在圖8左邊示出的三個支架8中的兩個基于圖8向右行駛，如圖9中所示。由此在接納件平面偏移的情況下實現(xiàn)找平。由這些少數(shù)幾個例子可以看到，在使用本發(fā)明六足設備的情況下可以調(diào)整到支架15的任何空間位置/姿態(tài)。通過一僅在圖7中示例性表示的公共控制裝置33對驅(qū)動單元16的控制，能實現(xiàn)進行整體的移動或轉(zhuǎn)動運動以及所述的360°轉(zhuǎn)動，特別是接納件15繞中心轉(zhuǎn)動軸線的無限制的轉(zhuǎn)動。圖10表示另一本發(fā)明六足設備，其中在可能情況下對相同的構(gòu)件采用相同的附圖標記。圖10中的六足設備I基本上相當于圖I至9中的六足設備I的結(jié)構(gòu)。但是這里 僅僅設置三個形式為伺服電機17的驅(qū)動單元16，這里通過每個伺服電機17可以驅(qū)動兩個承載件3。為此在每個伺服電機17和兩個聯(lián)接的承載件3之間設有一未詳細示出的可切換的傳動裝置，該傳動裝置可以通過控制裝置33 (見圖7，顯然在每種實施方式中都設有這樣的控制裝置)單獨控制。這種可切換的傳動裝置一方面允許兩個聯(lián)接在一起的承載件被同時驅(qū)動以運動，也就是說，這兩個聯(lián)接在一起的承載件可以同時同向或反向地運動。此外，傳動裝置也可以設計成這樣被切換，在需要時將一個承載件脫開并且只有另外的承載件能在伺服電機17的作用下向任意方向運動或者反之。利用這種方案可以節(jié)省電機，其中特別是當通過可切換的傳動裝置也可以單獨驅(qū)動各個承載件時提供與按圖I的實施方式相同的調(diào)整可能性，但是稍微被放慢。原則上當然也可以考慮，例如通過一個伺服電機17操縱三個承載件3，從而只要用兩個伺服電機17就夠了。圖11-13示出本發(fā)明六足設備I的另一種實施方式。它同樣包括六個獨立的承載件3，在承載件上在承載件內(nèi)側(cè)上又分別設有一個支架8，該支架基本上相當于第一實施例的支架8。這里承載件3也設計成環(huán)件。這里鉸接裝置12設計成萬向節(jié)，鉸接裝置14同樣設置在接納件15上，這里在所示實施例中在一公共的鉸接裝置14上或者點上設有兩個桿13 (分別設計成雙柱件)。在所示實施例中，六個承載件3轉(zhuǎn)動支承在總共三個支承座34上，這三個支承座分別具有多個滾子21，在所示實施例中為總個六個滾子21。支承座34等距設置在承載件3的外側(cè)區(qū)域內(nèi)，它們相互錯開120°設置在六足設備殼體2上(它也可能是機架等)。各個承載件3分別轉(zhuǎn)動支承在滾子21上，為此承載件3具有一相應的外輪廓，使得它們可以在滾子21上滾動。在任何情況下通過這種“三點支承”可以實現(xiàn)每個承載件3的完全的轉(zhuǎn)動支承。為了驅(qū)動各個承載件3，它又能分別單獨地被驅(qū)動并由此使各個支架8沿一圓形軌道移位，又設有總共六個單獨的形式為伺服電機17的驅(qū)動單元16。這些驅(qū)動單元又位置固定地設置在殼體2上。在所示例子中，承載件驅(qū)動分別通過一在外部包圍相應承載件3的皮帶22進行。因為承載件3相互重疊設置、進而設置在不同的水平面內(nèi)，所以伺服電機17也沿豎向錯開地設置(參見按圖1-9的結(jié)構(gòu)I和按圖10的結(jié)構(gòu)2)。由此，相應的皮帶22也必然在不同的水平面內(nèi)運轉(zhuǎn)。因為這里伺服電機17也是位置固定的，所以實現(xiàn)了任意的360°轉(zhuǎn)動而不必顧慮導線纏繞的危險(當然每個伺服電機17通過合適的連接線與已經(jīng)介紹過的控制裝置等連接)。每個皮帶22可以設計成齒形帶，這里相應承載件3的外表面也可以具有齒。但是也可以考慮，皮帶以及承載件外側(cè)是無特定成型的。圖14以原理圖示出各承載件3的另外的可能實施方式和可能支承方案，這些方案在如圖11-13所示的具有帶傳動裝置的六足設備中是可能的，但是也可以用在其他類型的六足設備中。在所示例子中，每個承載件3具有一向內(nèi)取向的支承臂23，其中所有支承臂都終止于環(huán)件的中央并通過合適的支承裝置、如滾動支承件、滾子等支承在一公共的中心支承座24上。為此每個支承臂具有一合適的支承通孔，該支承通孔本身例如構(gòu)成滾動支承件的外圈或者在這個通孔中縮裝(einschrumpfen )這種外圈或滾動支承件本身。在任何情況下，通過這些內(nèi)部的支承座提供簡單的轉(zhuǎn)動支承。另外，在每個支承臂上設有分別用于一單獨的、這里沒有詳細畫出的支架8的固定接納部25。也就是說，它可以與相應的環(huán)形承載件3以不能相對轉(zhuǎn)動的方式連接。當然也可以由圖I的第一種實施方式中的齒輪傳動來取代皮帶傳動。圖15-17表示本發(fā)明六足設備I的另一種實施方式，這里不同于此前描述的實施 例，驅(qū)動單元16設置在內(nèi)部，因此從內(nèi)部驅(qū)動各個承載件3。這里也設有一個六足設備殼體2以及六個承載件3。每個承載件3通過合適的支承裝置6、例如軸向球支承件可轉(zhuǎn)動地設置在由單獨的位置固定的支承圈26組成的內(nèi)部結(jié)構(gòu)上。也就是說，支承圈26形成一位置固定的內(nèi)支承結(jié)構(gòu)或承載結(jié)構(gòu)，各個承載件3通過支承裝置6、亦即軸向支承圈被以轉(zhuǎn)動支承的方式接納在該支承結(jié)構(gòu)或承載結(jié)構(gòu)上。在所示實施例中，在內(nèi)部的由支承圈26形成的支承結(jié)構(gòu)上設有六個形式為單個的伺服電機17的驅(qū)動單元16。每個支承圈26具有一缺口 27，每個伺服電機17的輸出小齒輪32穿過此缺口并通過在所示例子2中的中間齒輪19與各承載件3的內(nèi)齒20嚙合(見圖16，這里由于是剖視圖將各個所示的上面的零件“拆散”表示)。可以看到，伺服電機17設置在不同的高度位置上，使得可以調(diào)整出關于齒連接的不同的水平面。通過這種方式實現(xiàn)了，由設置在機架2內(nèi)部的、包括六個伺服電機17的不運動的驅(qū)動裝置能夠單獨地使每個承載件3運動。在每個承載件3的外側(cè)上還分別以不能相對轉(zhuǎn)動的方式設有一支架8，對此(見按圖17的剖視圖)在每個承載件3上設有一徑向向外伸出的突起28，在所述突起上固定相應的支架8。因此，在運行時支架8沿環(huán)形結(jié)構(gòu)的外周運動。由于伺服電機17位置固定地設置并且每個支架8固定在獨立的承載件3上，在最高程度的靈活定位可能性的同時還提供了無限制的360°轉(zhuǎn)動。圖18以原理圖表示本發(fā)明六足設備I的另一種實施方式。在這種實施方式中，同樣設有六個設計成環(huán)件的承載件3，但是它們從外向內(nèi)半徑減小并同心地嵌套設置在一個水平面內(nèi)。接納件15同樣通過其六個牽桿或桿13分別以已描述的方式與一承載件3鉸接連接，其中這里由于這種徑向的結(jié)構(gòu)而使牽桿13必然具有不同的長度。承載件3也同樣可以單獨地繞中心的轉(zhuǎn)動中心線運動，為此同樣設有六個獨立的位置固定的形式為伺服電機17的驅(qū)動單元16。在所示例子中，這些驅(qū)動單元設置在承載件3的平面下方，因此看不至IJ。例如，每個承載件3在其下側(cè)上具有齒，伺服電機17與所述齒共同作用，這種共同作用既可以直接通過輸出小齒輪進行也可以通過中間齒輪進行，或者例如通過柔性驅(qū)動軸進行，使得各個伺服電機17也可以設置在承載件結(jié)構(gòu)的側(cè)面，這種結(jié)構(gòu)有時出于空間原因是必須的。
圖19以原理圖的形式示出本發(fā)明六足設備I的一個實施例，其中同樣設有六個單獨的承載件3。但是這里它們描述一種任意的非對稱結(jié)構(gòu)，其中在所示例子中各個承載件3的基本輪廓就此而言是相同的，但是承載件3的大小不同。它們例如相互嵌套地設置在同一水平面內(nèi)。每個承載件3設計成確定一封閉軌跡的導軌，但是它不同于前面所述的實施方式是位置固定的。使接納件15通過其牽桿13與相應的承載件3連接的各個支架8在這種實施方式中是可沿固定的承載件3運動的。為了這個目的，支架8設計成滑塊或小車，該滑塊或小車沿承載件上側(cè)行駛，亦即承載件3規(guī)確了運動軌跡。為了使支架8能夠運動，承載件3設計成空心型材，使得單獨的牽引單元、例如皮帶或鏈條可以在每個承載件3內(nèi)運行。圖19以局部放大圖示出一原理圖。也就是說，牽引單元35在承載件3內(nèi)部工作，但是為了與形式為伺服電機的驅(qū)動單元(這里未詳細畫出)連接而可以在一位置處從承載件3移出。但是，電機也可以以輸出小齒輪嵌入導軌內(nèi)并作用在鏈條上。支架8本身設計成滑塊或小車并通過一連接軸銷29等在牽引單元35內(nèi)連接。如果牽引單元35在承載件3中運動，那么通過滾動支承件或滑動支承件等可動支承在承載件上的支架8必然沿承載件3運動。 由于在所示實施例19中一當然它在承載件形式方面沒有任何限制、而是可考慮任意的承載件廓形——承載件3具有一與圓形軌道不同的輪廓，必然得到由軌道幾何結(jié)構(gòu)引起的、完全不同的調(diào)整可能性。圖20和21以原理圖形式示出本發(fā)明六足設備I的另一實施例。這里每個承載件3都設計成長形的牽桿，這些牽桿可以分別繞一獨立的轉(zhuǎn)動軸線30轉(zhuǎn)動。在所示例子中，轉(zhuǎn)動軸線30相互錯開設置，它們例如都位于相同的半徑上并且相互間隔60°地等距設置。對于每個承載件3都形成它的運動軌跡31，即一圓形軌跡。相應的支架8位于承載件3的相應端部上，在所述支架上固定有通向接納件15的相應牽桿13?，F(xiàn)在，為了調(diào)整接納件15通過未詳細畫出的驅(qū)動單元、這里也是伺服電機，使各個承載件3繞其相應的轉(zhuǎn)動軸線30偏轉(zhuǎn)到任意的位置，因此造成相應的支架8必然運動、由此牽桿13必然運動。雖然存在這樣的可能性，即牽桿形的承載件3分別在一水平面內(nèi)運動，其中各個水平面最好沿豎向彼此錯開，由此承載件3不會相互碰撞，但是在如圖21所示的實施例中規(guī)定，承載件3在空間中傾斜設置，從而得到同樣在空間中傾斜的軌跡或運動平面。也就是說，在承載件3進行360°轉(zhuǎn)動的情況下引起升降運動。雖然圖20和21描述了轉(zhuǎn)動軸線30的等距對稱布置方式，但當然也可以考慮使它們以不同的方式分布在空間中。還可以考慮，為了進一步提高調(diào)整靈活性附加地使支架8能沿承載件3運動。最后還應該明確，承載件也可以設計成環(huán)段或扇形段而不是環(huán)件。例如一扇形段可以描述120°或180°。這樣的扇形段可以像在圖I的實施方式中那樣沿豎向疊置，但是繞轉(zhuǎn)動中心線相互錯開地放置。相應地，各個伺服電機17也錯開設置。這種構(gòu)造方案同樣允許接納件調(diào)整，但是當然不能360°轉(zhuǎn)動。本發(fā)明的六腳裝置的不同實施方式(當然絕不局限于所示的實施例)都允許接納件15的高精密和高靈活性定位。在接納件15上可以安裝任何儀器。它可以是小儀器和最小儀器，例如在醫(yī)藥技術中應用的手術裝置或工作裝置，或者在加工技術中應用的工具或工件架，直至大型結(jié)構(gòu)，如望遠鏡或衛(wèi)星天線或模擬器、如飛行器模擬器、直升飛機模擬器或機動車模擬器。因此可以應用在需要在六個自由度上一利用本 發(fā)明六足設備甚至在七個自由度上——運動并且需要特別是任意數(shù)量的360°轉(zhuǎn)動的任意地方。
權(quán)利要求
1.一種六足設備，包括一優(yōu)選是板狀的接納件，在該接納件上設置有至少五個、優(yōu)選六個在獨立的鉸接裝置中支承的桿，其中每個桿的另一個端部都鉸接設置在一支架上，所有支架都能沿運動軌跡運動，其特征為每個支架(8)設置在一單獨的承載件(3)上，其中，或者是相應的支架(8)能沿相應的承載件(3)運動或者是相應的承載件(3)能連同設置在其上的支架(8) —起運動，其中承載件(3)是環(huán)件或環(huán)段或者具有確定封閉或開放的運動軌跡的二維或三維彎曲的空間形狀。
2.按權(quán)利要求I的六足設備，其特征為承載件(3)設置在相同的水平面內(nèi)，或者設置在平行的水平面內(nèi)，或者相對傾斜地設置。
3.按權(quán)利要求I或2的六足設備，其特征為環(huán)件或環(huán)段同心疊置或同心嵌套，或者環(huán)件或環(huán)段沿豎向和徑向相互錯開設置。
4.一種六足設備，包括一優(yōu)選是板狀的接納件，在該接納件上設置有至少五個、優(yōu)選六個在獨立的鉸接裝置中支承的桿，其中每個桿的另一個端部都鉸接設置在一支架上，所有支架都能沿運動軌跡運動，其特征為每個支架(8)設置在一單獨的承載件(3)上，其中，或者是相應的支架(8)能沿相應的承載件(3)運動，或者是相應的承載件(3)能連同設置在其上的支架(8) —起運動，其中承載件(3)是曲柄狀轉(zhuǎn)動支承的牽桿，其中，牽桿被轉(zhuǎn)動支承成能繞一公共的轉(zhuǎn)動軸線(30)轉(zhuǎn)動或繞單獨的、相互錯開的轉(zhuǎn)動軸線轉(zhuǎn)動。
5.按上述權(quán)利要求之任一項的六足設備，其特征為每個可動的承載件(3)或每個可動的支架(8)都能單獨地通過自己的、位置固定的驅(qū)動單元(16)而運動，或者兩個承載件(3)或支架(8)——特別是通過一優(yōu)選可切換的傳動裝置——相互運動耦合成，能通過一公共的、位置固定的驅(qū)動單元(16)而使之運動。
6.按權(quán)利要求5的六足設備，其特征為每個可動的承載件(3)具有齒(20)，通過位置固定的電機(17 )驅(qū)動的輸出元件(18、19、22 )與所述齒嚙合。
7.按權(quán)利要求6的六足設備，其特征為對于同心疊置的環(huán)件或環(huán)段所述齒(20)設置在外側(cè)或內(nèi)側(cè)，對于在一個或多個不同的、必要時傾斜的水平面內(nèi)設置的環(huán)件或環(huán)段所述齒(20)設置在下側(cè)。
8.按權(quán)利要求7的六足設備，其特征為通過沿承載件(3)被引導的牽引單元(28)能使可動的支架(8 )運動，所述牽弓I單元與電機聯(lián)接。
9.按權(quán)利要求8的六足設備，其特征為可動的支架(8)設計成滑塊。
10.按權(quán)利要求I至7之任一項的六足設備，其特征為可動的承載件(3)——特別是環(huán)件或環(huán)段-通過支承裝置(6)支承在一個或多個固定不動的構(gòu)件上,或者可動的承載件(3)——特別是環(huán)件或環(huán)段——通過設置在它們之間的支承裝置(6)支承。
11.按權(quán)利要求10的六足設備，其特征為可動的承載件(3)——特別是環(huán)件或環(huán)段一分別具有支承臂(23)，其中所有支承臂(23)都通過支承裝置支承在一公共的中心支承座(24)上。
12.按權(quán)利要求10的六足設備，其特征為同心的、直徑相同的環(huán)件以其外側(cè)通過相應的在支承座側(cè)的支承裝置支承在至少三個支承座(24)上。
13.按上述權(quán)利要求之任一項的六足設備，其特征服設有一公共的控制所有驅(qū)動單元(16)的控制裝置(19)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種六足設備，包括一優(yōu)選是板狀的接納件，在該接納件上設置有至少五個、優(yōu)選六個在獨立的鉸接裝置中支承的桿，其中每個桿的另一個端部都鉸接設置在一支架上，所有支架都能沿運動軌跡運動，其特征為每個支架(8)設置在一單獨的承載件(3)上，其中，或者是相應的支架(8)能沿相應的承載件(3)運動或者是相應的承載件(3)能連同設置在其上的支架(8)一起運動，其中承載件(3)是環(huán)件或環(huán)段或者確定封閉或開放的運動軌跡，具有二維或三維彎曲的空間形狀。
文檔編號B23Q1/54GK102802886SQ201180014724
公開日2012年11月28日 申請日期2011年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月22日
發(fā)明者馬丁·施瓦布 申請人:馬丁·施瓦布