DE10329474A1 - Epicyclic gearbox - Google Patents

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DE10329474A1 DE2003129474 DE10329474A DE10329474A1 DE 10329474 A1 DE10329474 A1 DE 10329474A1 DE 2003129474 DE2003129474 DE 2003129474 DE 10329474 A DE10329474 A DE 10329474A DE 10329474 A1 DE10329474 A1 DE 10329474A1
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    • B23Q1/5468—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with rotating pairs only, the rotating pairs being the first two elements of the mechanism two rotating pairs only a single rotating pair followed parallelly by a single rotating pair

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Positioniervorrichtung zum Positionieren eines Objektes mit mindestens zwei Drehpositionierern und einem Objekteingriffsmittel daran zum Eingriff mit dem zu positionierenden Objekt. Hierbei ist vorgesehen, dass die Drehachse eines Drehpositionierers vom Objekteingriffsmittel daran und der Drehachse des weiteren Drehpositionierers versetzt ist.The invention relates to a positioning device for positioning an object with at least two rotary positioners and an object engaging means thereon for engagement with the object to be positioned. It is provided that the axis of rotation of a rotary positioner is offset from the object engaging means thereto and the axis of rotation of the further rotary positioner.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft das oberbegrifflich Beanspruchte und befasst sich somit mit der Positionierung von Objekten insbesondere im dreidimensionalen Raum.The The present invention relates to the term claimed above and thus deals with the positioning of objects in particular in three-dimensional space.

Zur Positionierung von Objekten wie Werkzeugen werden häufig Positioniervorrichtungen verwendet, um eine sichere, präzise und/oder nachvollziehbare Führung des Objektes zu gewährleisten. Es treten dabei unterschiedliche Positionieraufgaben auf; so ist häufig eine Positionierung auf einer Fläche erforderlich und/oder das Erreichen einer bestimmten Ausrichtung eines Objektes im Raum.to Positioning objects such as tools often become positioning devices used to be safe, accurate and / or understandable leadership of the object. There are different positioning tasks; so is often a positioning on a surface is required and / or achieving a particular orientation of an object in the room.

Die Positionierung von Objekten wird oft über mehrere, typisch orthogonal zueinander angeordnete Linearpositionierer realisiert. Dabei vollzieht jeder Linearpositionierer die Po sitionierung des Objektes längs einer Strecke; durch Koppeln dreier solcher Linearpositioniereinheiten wird es möglich, Objekte in einem dreidimensionalen Raum zu positionieren; eine Anordnung mit mehreren Drehpositionierern, deren Achsen typisch paarweise senkrecht zueinander stehen, erlaubt auch eine Ausrichtung im Raum.The Positioning objects is often over several, typically orthogonal realized arranged linear positioner. Thereby takes place each linear positioner is the positioning of the object along a Route; by coupling three such linear positioning units will it be possible To position objects in a three-dimensional space; an arrangement with several rotary positioners whose axes are typically in pairs perpendicular to each other, also allows alignment in space.

Es ist auch möglich, an bekannten Positionierern Aktoren anzubringen, um die Positionierung damit zu automatisieren. Die Ausmaße bekannter Linearpositioniervorrichtungen sind aber bereits groß; zudem werden zur Positionierung in der typischen, vorbeschriebenen Ausführung mindestens zwei Linearpositioniereinheiten aufeinander beweglich gelagert, wobei sich die Instabilitäten bzw. Ungenauigkeiten aufgrund der Serialität addieren.It is possible, too, attach actuators to known positioners for positioning to automate. The dimensions However, known Linearpositioniervorrichtungen are already large; moreover be at least for positioning in the typical, above-described embodiment two linear positioning units movably mounted on each other, being the instabilities or inaccuracies due to seriality.

Für verschiedene Anwendungsgebiete ist es wünschenswert, Positioniervorrichtungen zu entwickeln, die kompakt und/oder schnell sind, etwa, um die Positioniervorrichtungen tragbar oder selbst manipulierbar zu machen, in andere kompakte, insbesondere selbst bewegliche Vorrichtungen zu integrieren usw. Erstrebenswert ist es eventuell auch, eine präzise Ausrichtung zu gewährleisten und/oder eine preiswerte Vorrichtung vorzusehen. Dabei kann auch angestrebt sein, nur einige der vorgenannten Eigenschaften jeweils nur zum Teil und/oder preiswerter erreichbar zu machen. Wünschenswert ist daher, zumindest einige der erwähnten Probleme wenigstens einer partiellen Linderung zuzuführen.For different Application areas it is desirable To develop positioning devices that are compact and / or fast are, for example, portable around the positioning devices or themselves manipulatable, in others compact, in particular itself It is desirable to integrate movable devices, etc. it may also, a precise one To ensure alignment and / or to provide an inexpensive device. It can also be sought be, only some of the above properties only for Part and / or cheaper to reach. Desirable is therefore, at least some of the problems mentioned at least one to provide partial relief.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, Neues für die gewerbliche Anwendung bereit zu stellen.The The object of the invention is new to commercial application to provide.

Die Lösung dieser Aufgabe wird in unabhängiger Form beansprucht. Bevorzugte Ausführungsformen finden sich in den Unteransprüchen.The solution this task will be more independent Claimed form. Preferred embodiments can be found in the dependent claims.

Die vorliegende Erfindung schlägt somit in einem ersten Grundgedanken eine Positioniervorrichtung zum Positionieren eines Objektes vor mit mindestens zwei Drehpositionierern und einem Objekteingriffsmittel daran zum Eingriff mit dem zu positionierenden Objekt, bei welcher vorgesehen ist, dass die Drehachse eines Drehpositionierers vom Objekteingriffsmittel daran und der Drehachse des weiteren Drehpositionierers versetzt ist.The present invention proposes Thus, in a first basic idea, a positioning device for positioning an object with at least two rotary positioners and an object engaging means therefor for engagement with the one to be positioned Object in which it is provided that the axis of rotation of a rotary positioner from the object engagement thereon and the rotation axis of the further rotary positioner is offset.

Ein Grundgedanke der Erfindung ist somit in der Erkenntnis zu sehen, dass durch Drehpositionierer eine schnellere, kleinere Einheit erhalten werden kann. Es kann dabei ausgenutzt werden, dass typisch eine bestimmte Position des Objekteingriffsmittels in mehr als einer Drehpositioniererausrichtung erreichbar wird. Dies erlaubt eine Systemwahl bei der Bestimmung des Weges zur Ansteuerung bestimmter Positionen, was das Erreichen einer Zielposition wesentlich beschleunigt. Zudem ist es möglich, durch das Wählen unterschiedlicher Drehpositionierergrößen einen der Drehpositionierer deutlich leichter zu bauen und dennoch eine durchgehende Fläche für das Objekt erreichbar zu machen. Bei Linearpositionierern ist eine derartige Verkleinerung typisch nicht möglich. Auch kann eine Fehlpositionierung eines Positionierers durch Nachpositionieren eines anderen zumindest partiell insoweit kompensiert werden, als nicht mehr eine bloße Fehlausrichtung in genau einer Richtung vorliegt.One The basic idea of the invention is thus to be seen in the recognition that by rotary positioner get a faster, smaller unit can be. It can be exploited that typically one certain position of the object engaging means in more than one Rotary positioner orientation is reached. This allows one System selection in determining the way to control certain Positions, which significantly accelerates the achievement of a target position. It is also possible by choosing different Drehpositionierergrößen one of the rotary positioner much easier to build and yet a continuous surface for the object reachable. For Linearpositionierern is such Reduction typically not possible. Also, a mispositioning of a positioner can be repositioned be compensated for at least partially insofar as no longer a mere one Misalignment exists in exactly one direction.

Das zu positionierende Objekt kann ein Gegenstand wie ein Werkstück oder Werkzeug sein. In einem solchen Fall kann es entweder direkt mit dem Drehpositionierer in Eingriff treten oder über einen Werkzeug- bzw. Objektträger, der seinerseits als Teil des Objekteingriffsmittels mit dem Drehpositionierer in Eingriff steht.The The object to be positioned can be an object such as a workpiece or Be a tool. In such a case, it can either be directly with engage the rotary positioner or via a tool or the slide, the in turn, as part of the object engaging means with the rotary positioner in FIG Intervention is.

Gerade im Bereich der Robotik und/oder der Medizintechnik ist es oftmals erforderlich, ein Werkstück oder Werkzeug nachvollziehbar, d. h. reproduzierbar und/oder präzise zu bewegen bzw. zu positionieren, was oft mit einer unterschiedlichen Anzahl von Freiheitsgraden geschehen soll. Wenn lediglich zwei Freiheitsgrade erforderlich sind, reicht ein einzelnes Drehpositioniererpaar aus. Ist das Objekt sehr schwer, können auch zwei oder mehr miteinander gekoppelte Drehpositioniererpaare verwendet werden, um mit diesen die Positionierung eines einzigen Objektes durch simultane Bewegung der einzelnen Drehpositionierer der jeweiligen Paare zu gewährleisten. Wenn hingegen eine Positionierung in mehr als zwei Freiheitsgraden erforderlich ist, kann ein weiteres, positionsveränderliches Objekteingriffsmittel an einem zweiten Drehpositioniererpaar vorgesehen werden. Das zweite Drehpositioniererpaar kann beabstandet zum ersten Drehpositioniererpaar, etwa im Winkel zu diesem, vorgesehen sein, wird aber bevorzugt parallel zum ersten Drehpositioniererpaar und beabstandet zu diesem vorgesehen. Es ergeben sich nun an jedem der voneinander unabhängigen Drehpositioniererpaare zwei Freiheitsgrade, die es erlauben, eine Positionierung des Objekteingriffsmittels auf jeweils einen Punkt auf einer Fläche vorzusehen. Da durch die Verbindungslinie zwischen diesen beiden, unabhängig voneinander eingenommenen Objekteingriffsmittelpositionen in unterschiedlichen Ebenen die Lage einer Achse im Raum definiert wird, ergeben sich somit zwei translatorische und zwei rotatorische Freiheitsgrade.Especially in the field of robotics and / or medical technology, it is often necessary to traceable, ie reproducible and / or precise to move or position a workpiece or tool, which is often done with a different number of degrees of freedom. If only two degrees of freedom are required, a single rotary positioner pair is sufficient. If the object is very heavy, two or more coupled pairs of rotary positioners may be used to provide positioning of a single object by simultaneous movement of the individual rotary positioners of the respective pairs. Conversely, if positioning in more than two degrees of freedom is required, another positionally variable object engaging means may be provided on a second rotary positioner pair. The second Drehpositioniererpaar may be spaced from the first Drehpositioniererpaar, about at an angle to this, be provided, but is preferably provided parallel to the first Drehpositioniererpaar and spaced therefrom. There are now two degrees of freedom at each of the mutually independent Drehpositioniererpaare, which allow to provide a positioning of the object engaging means on each one point on a surface. Since the position of an axis in the space is defined by the connecting line between these two object engagement positions taken independently of one another in different planes, two translatory and two rotational degrees of freedom thus result.

Die Drehpositionierer sind bevorzugt scheiben- bzw. ringförmig und weisen dabei eine Dicke auf, die typisch ausreicht, um eine hinreichende mechanische Stabilität zu gewährleisten. Die radiale Ausdehnung der Drehpositionierer ist dann im Hinblick auf den erforderlichen Positionierbereich gewählt. Die Ausbildung in Scheiben- bzw. Ringform ist auch deshalb vorteilhaft, weil sich dann der Schwerpunkt der Massen in der Drehachse befindet, was die Laufruhe erhöht. Es kann eine große drehbare Scheibe vorgesehen werden, in welcher dezentral eine kleinere Scheibe drehbar aufgenommen ist, wobei die kleinere Scheibe versetzt von ihrer Mitte das Objekteingriffsmittel trägt.The Rotary positioners are preferably disc or annular and have a thickness that is typically sufficient to a sufficient mechanical stability to ensure. The radial extent of the rotary positioner is then in view selected to the required positioning range. The training in or ring shape is also advantageous because then the focus the masses in the axis of rotation, which increases the smoothness. It can a big rotatable disc are provided, in which decentralized a smaller Disc is rotatably received, the smaller disc offset from its center carries the object intervention.

Um den Positionierbereich groß zu gestalten, sollten die Drehpositionierer mindestens 360° drehbar sein und insbesondere umlaufend gedreht werden können, d. h. keine Beschränkungen in ihrer Drehbarkeit aufweisen.Around the positioning area too large The rotary positioners should be rotatable at least 360 ° be and in particular can be rotated circumferentially, d. H. no restrictions have in their rotation.

Die Positionierung wird bevorzugt mittels einem oder mehreren Aktoren bewirkt und somit von einem manuellen Antrieb bzw. einem manuellen Verstellen unabhängig gemacht werden. Die Ausrichtung mittels Aktoren ist schon deshalb bevorzugt, weil Positionen oft direkt, ohne aufwendiges Justieren, angefahren werden sollen. Eine geeignete, etwa mikroprozessorkontrollierte Aktoransteuerung erlaubt dabei insbesondere, den optimalen Verfahrweg zu bestimmen. Dabei kann die Positioniervorrichtung der Aktoren sehr kompakt bleiben, weil der Antrieb über ein Ritzel oder dergleichen erfolgen kann.The Positioning is preferred by means of one or more actuators causes and thus of a manual drive or a manual Adjust independently be made. The alignment by means of actuators is for that very reason preferred because positions often directly, without costly adjustments, to be approached. A suitable, for example, microprocessor-controlled Actuator control allows in particular, the optimal travel to determine. The positioning of the actuators can be very stay compact because of the drive via a pinion or the like can be done.

Damit die Aktoren gegebenenfalls den Positionierbereich nicht einschränken, sind sie bevorzugt außen angeordnet. Dann kann der Aktor direkt mit dem Drehpositionierer gekoppelt werden. Alternativ treibt der Aktor extern einen Zahnring an, in dessen Innenverzahnung ein Drehpositionierer kämmt. Auch wäre es möglich, einen Aktor mit Hohlwelle vorzusehen und in diesem ein innenlaufendes Element anzuordnen.In order to the actuators may not limit the positioning range, are she prefers the outside arranged. Then the actuator can work directly with the rotary positioner be coupled. Alternatively, the actuator externally drives a toothed ring on, in the internal toothing of a rotary positioner meshes. Also it would be possible to get one To provide actuator with hollow shaft and in this an in-running To arrange element.

Bevorzugt werden Sensoren vorgesehen, die die Drehpositionen der Drehpositionierer erfassen. Die Sensorsignale können insbesondere in eine Steuerung gespeist werden, welche die Aktoren zur Erzielung einer Soll-Position ansteuert, und zwar im Ansprechen auf die drehpositionsindikativen Signale der Aktoren. Durch die drehpositionsindikativen Signale der Sensoren wird es insbesondere auch möglich, eine Abweichung zwischen Ist- und Soll-Position zu kompensieren, was eine besonders präzise und sichere Objektpositionierung gewährleistet.Prefers Sensors are provided which the rotational positions of the rotary positioner to capture. The sensor signals can in particular fed to a controller which the actuators to achieve a desired position, in response on the rotational position-indicative signals of the actuators. By the In particular, rotational position-indicative signals from the sensors become also possible, to compensate for a deviation between the actual position and the desired position, what a particularly precise and secure object positioning.

In einer bevorzugten Variante weist das Objekteingriffsmittel ein Kugelgelenk auf, in dem eine verschiebbare Achse lagert bzw. in dem eine Achse verschiebbar gelagert ist. Auf diese Weise ist bei voneinander beabstandeten Drehpositioniererpaaren die variierende Entfernung zwischen den einzelnen Objekteingriffsmittelpunkten zu kompensieren, die sich ergibt, wenn die Schräglage der Achse verändert wird.In In a preferred variant, the object engagement means comprises a ball joint in which a displaceable axle supports or in which an axle is displaceable is stored. In this way is at spaced apart Rotary positioners pair the varying distance between the to compensate for individual object handles, which results if the skew the axis is changed.

Wenn ein rotierendes Werkzeug positioniert werden soll, ist es möglich, dessen unerwünschtes Drehen durch eine Hemmung zu unterbinden und/oder unterdrücken. Damit kann insbesondere eine Drehmomentabstützung erreicht werden, was über ein Hemmteil geschehen kann, so dass Werkzeuge wie Bohrer usw. auch im Betrieb, d. h. während ihres betriebsbedingten (und nicht positionierbewirkten) Drehens, also nach der Positionierung bzw. während des Positionierens in ihrer Position gehalten werden können.If a rotating tool is to be positioned, it is possible whose unwanted turning by inhibiting and / or suppressing it. In order to In particular, a torque support can be achieved, what about a Hemmteil can happen, so that tools such as drills, etc. also in operation, d. H. while their operational (and not positioning) rotation, So after positioning or during positioning in their position.

Es ist weiter bevorzugt möglich, die beiden Drehpositionierer eines Drehpositioniererpaares insbesondere zur Erzielung eines möglichst großen Positionierbereiches wahlweise unabhängig voneinander drehbar zu machen, wobei sich bevorzugt die Drehachse des Drehpositionierers mit dem Objekteingriffsmittel daran entsprechend der Drehung des anderen Drehpositionierers mitbewegt. Typisch wird eine große Scheibe mit nicht-zentrischem Loch als erster Drehpositionierer vorgesehen, wobei im nicht-zentrischen Loch eine innere Scheibe mit dem Objekteingriffsmittel daran drehbar oder beweglich darin umläuft; es ergibt sich somit ein epizyklischer Positionierer. Wenn der äußere" Ring gedreht wird, kann und wird er den inneren Ring mitdrehen. Der innere Ring kann simultan oder separat selbst wie erforderlich gedreht werden.It is more preferably possible the two rotary positioner of a Drehpositioniererpaares in particular to achieve as much as possible huge Positioning range either independently rotatable to make, with preferably the axis of rotation of the rotary positioner with the object intervening thereon according to the rotation of the other Rotary positioner moved. Typical is a large disc with non-centric Hole provided as a first rotary positioner, wherein in the non-centric Hole an inner disc with the object engagement means rotatable thereon or moveable therein; This results in an epicyclic positioner. When the outer ring is turned, can and he will turn the inner ring. The inner ring can be simultaneous or be rotated separately as required.

Insbesondere in einem solchen Fall können kompakte Ausmaße der Positioniervorrichtung erreicht werden, indem die beiden Drehpositionierer eines Drehpositioniererpaares mit unterschiedlichen Radien gefertigt werden, wobei bevarzugt der Drehpositionierer mit dem Objekteingriffsmittel daran einen kleineren Radius aufweist als der zweite Drehpositionierer. Der Abstand zwischen der Drehachse des Drehpositionierers mit dem Objekteingriffsmittel daran wird bevorzugt dem Abstand der Drehachse zwischen den beiden Drehpositionierern des Drehpositioniererpaares entsprechen.In particular, in such a case compact dimensions of the positioning device can be achieved by making the two rotary positioners of a Drehpositioniererpaares with different radii, bevarzugt the Drehpositionierer with the object engaging means thereon has a smaller radius than the second rotary positioner. The distance between the axis of rotation of the Drehpositionierers with the object engaging means thereto is preferably the distance of the axis of rotation zwi rule correspond to the two Drehpositionierern the Drehpositioniererpaares.

Mit der erfindungsgemäßen Positioniervorrichtung wird typisch ein Verfahren zum Positionieren des Objektes ausgeführt, bei dem ein Objekteingriffsmittel durch die Überlagerung von Drehungen beziehungsweise nur durch die Überlagerung von Drehungen um die beabstandete Drehachse in eine gewünschte Soll-Position bewegt wird.With the positioning device according to the invention Typically, a method for positioning the object is performed, in which an object intervention means by the superposition of rotations or only through the overlay is moved by rotations about the spaced axis of rotation in a desired desired position.

Die Erfindung wird im Folgenden nur beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben. In dieser zeigt:The Invention will be described below only by way of example with reference to the drawing described. In this shows:

1 eine Schnittansicht durch eine Positioniervorrichtung der vorliegenden Erfindung; 1 a sectional view through a positioning device of the present invention;

2 eine schematische Skizze zur Darstellung der Positionierung; 2 a schematic diagram illustrating the positioning;

3 eine perspektivische Ansicht eines technischen Ausführungsbeispiels der Positioniervorrichtung als epizyklischen Manipulator. 3 a perspective view of a technical embodiment of the positioning device as an epicyclic manipulator.

Nach 1 umfasst eine allgemein mit 1 bezeichnete Positioniervorrichtung 1 zum Positionieren eines Objektes 2 zumindest zwei Drehpositionierer 3a, 3b und ein Objekteingriffsmittel 4 zum Eingriff mit einem zu positionierenden Objekt 5 (2), wobei die Drehachse 3a1D vom Objekteingriffsmittel 4 daran und der Drehachse 3b1D des weiteren Drehpositionierers versetzt ist.To 1 includes a generally designated 1 positioning device 1 for positioning an object 2 at least two rotary positioners 3a . 3b and an object engaging means 4 for engaging an object to be positioned 5 ( 2 ), where the axis of rotation 3a1D from the object resource 4 it and the rotation axis 3b1D the other rotary positioner is offset.

Die Positioniervorrichtung 1 ist im vorliegenden Fall zur Positionierung einer Werkzeugspitze 5, die in 2 nur schematisch angedeutet ist, ausgebildet. Die Positioniervorrichtung umfasst zwei Drehpositioniererpaare 3a1, 3b1 und 3a2, 3b2 in zueinander paralleler Ausrichtung, die an einem Verbindungselement 1b parallel zueinander an geordnet sind. Die Positioniervorrichtung 1 ist dabei so bemaßt, dass sie in ein selbst wiederum bewegliches Gehäuse einbringbar ist, welches von einem Benutzer manipulierbar ist. Die Positioniervorrichtung 1 ist dabei so leichtgängig und in der Positionierung schnell ausgebildet, dass eine unwillentliche Bewegung des Gehäuses durch den Benutzer, welche durch übliche Beschleunigungssensoren oder dergleichen erfassbar ist (nicht gezeigt), kompensierbar ist.The positioning device 1 is in the present case for positioning a tool tip 5 , in the 2 only schematically indicated, formed. The positioning device comprises two Drehpositioniererpaare 3a1 . 3b1 and 3a2 . 3b2 in parallel alignment with each other on a connecting element 1b are arranged parallel to each other. The positioning device 1 is dimensioned so that it can be inserted into a housing that is in turn movable, which can be manipulated by a user. The positioning device 1 is so smooth and quickly formed in the positioning that an involuntary movement of the housing by the user, which can be detected by conventional acceleration sensors or the like (not shown), is compensated.

Das Objekteingriffsmittel ist vorliegend als Welle 2 aus starrem Material gebildet, wobei das Objekteingriffsmittel 4b des vom Werkstück 5 abgewandten Drehpositioniererpaares in einem Kugelgelenk schwenkbar gelagert ist und wobei das Kugelgelenk in 1 nur angedeutet ist. Die Welle 2 ist weiter im Drehpositioniererpaar 3a1, 3b1, welches dem Werkstück 5 (in 2) näher ist, schwenk- und verschiebbar gelagert. Dazu ist eine Axialdurchführung, in welcher die Welle 2 verschieblich ist, ihrerseits schwenkbar in dem Drehpositionierer 3a1 gelagert.The object intervention means is present as a wave 2 formed of rigid material, wherein the object engaging means 4b of the workpiece 5 turned away Drehpositioniererpaares is pivotally mounted in a ball joint and wherein the ball joint in 1 only hinted at. The wave 2 is still in the rotary positioner pair 3a1 . 3b1 which is the workpiece 5 (in 2 ) is closer, pivotally mounted and displaceable. This is an Axialdurchführung, in which the shaft 2 is displaceable, in turn pivotable in the rotary positioner 3a1 stored.

Die Drehpositioniererpaare 3a1, 3b1 bzw. 3a2, 3b2 sind im dargestellten Ausführungsbeispiel wie bevorzugt möglich identisch gebildet, um so den Materialaufwand und die Lagerhaltung für die Herstellung des erfindungsgemäßen epizyklischen Positionierers gering zu halten. Jedes Drehpositioniererpaar umfasst dabei eine große Scheibe 3b mit einer Ausnehmung und eine darin abrollbare zweite Positionierscheibe 3a. Der Innendurchmesser der großen Scheibe 3b, in welcher die kleine Scheibe 3a umläuft, ist dabei entsprechend dem erforderlichen Zielfeld gewählt, in welchem das Werkzeug 5 positioniert werden muss. Der Durchmesser der kleineren, innen in der Ausnehmung der größeren Scheibe beweglichen Drehpositionierereinheit 3a entspricht dabei dem Innenradius der großen Scheibe 3b. Das Objekteingriffsmittel, d. h. die Öffnung 4, durch welche die Welle 2 tritt, liegt dicht am Rand des kleineren, innenlaufenden Drehpositionierers. Der Abstand bzw. Versatz zwischen dem Mittelpunkt der inneren, kleinen Drehpositioniererscheibe und dem Objekteingriffsmittel 2 bzw. 4 entspricht dabei dem Abstand der beiden Mittelpunkte der beiden Drehpositionierereinheiten 3a1D und 3b1D, so dass das Objekteingriffsmittel 4 bis zum Mittelpunkt 3b1D der größeren Scheibe 3b1 durch geeignete Ausrichtung der kleineren Drehpositionierereinheit bewegt werden kann.The rotary positioner pairs 3a1 . 3b1 respectively. 3a2 . 3b2 are formed in the illustrated embodiment, as preferably identical, so as to keep the cost of materials and storage for the production of epicyclic positioner according to the invention low. Each Drehpositioniererpaar includes a large disc 3b with a recess and a second positioning disc which can be unrolled therein 3a , The inside diameter of the big disc 3b in which the small disc 3a rotates, is chosen according to the required target field, in which the tool 5 must be positioned. The diameter of the smaller, inside the recess of the larger disc movable Drehpositionierereinheit 3a corresponds to the inner radius of the large disc 3b , The object intervention means, ie the opening 4 through which the shaft 2 occurs, lies close to the edge of the smaller, in-running Drehpositionierers. The distance between the center of the inner small rotary positioning disc and the object engaging means 2 or 4 corresponds to the distance between the two centers of the two Drehpositionierereinheiten 3a1D and 3b1D so that the object intervening 4 to the center 3b1D the larger disc 3b1 can be moved by suitable alignment of the smaller Drehpositionierereinheit.

Den Drehpositionierern ist jeweils ein Sensor zur Erfassung der jeweiligen Winkellage um einen fest gewählten 0-Winkel und ein Aktor zu seiner Drehung zugeordnet. In 2 ist der Sensor an der Drehpositionierereinheit 3b1 als 3b1S bezeichnet, der Sensor an der Drehpositionierereinheit 3a1 als 3a1S und entsprechend sind die Sensoren am anderen Drehpositioniererpaar als 3b2S bzw. 3a2S bezeichnet. Die entsprechenden Aktoren sind als 3a1A, 3b1A, 3a2A und 3b2A bezeichnet. Von den Sensoren werden drehpositionsindikative Signale, d.h. Signale, die für die jeweilige Winkelstellung relativ zum willkürlich einmal fest gewählten Drehwinkel bestimmt sind, an einer Steuerung 6 gespeist, die ihrerseits mit einer Sollausrichtungsvorgabeeinheit 7, wie einer Computersteuerung oder dergleichen, verbunden ist und über Leitungen Ansteuerungssignale zur Erregung der Aktoren an die jeweiligen Aktoren speist.The rotary positioners are each assigned a sensor for detecting the respective angular position about a fixed selected 0 angle and an actuator for its rotation. In 2 is the sensor on the rotary positioner unit 3b1 when 3b1S denotes the sensor on the Drehpositionierereinheit 3a1 when 3a1S and accordingly, the sensors on the other Drehpositioniererpaar than 3b2S respectively. 3a2S designated. The corresponding actuators are as 3a1A . 3b1A . 3a2A and 3b2A designated. Of the sensors are rotational position-indicative signals, ie signals that are determined for the respective angular position relative to the arbitrary once fixed rotation angle, on a controller 6 which, in turn, is supplied with a target alignment preselection unit 7 , as a computer control or the like, is connected and feeds via lines drive signals for energizing the actuators to the respective actuators.

Die Positioniervorrichtung 1 der vorliegenden Erfindung wird verwendet wie folgt:
Zunächst wird mittels der positionsindikativen Sensoren die aktuelle Ist-Position jedes Drehpositionierers in der Steuerung 6 erfasst. Dann wird über die Eingabevorrichtung 7 eine Soll-Position bzw. -Ausrichtung des Objekteingriffsmittels 2 vorgegeben. Nun werden zu dieser Soll-Lage der Welle 2 im Raum die erforderlichen Drehwinkelstellungen aller Drehpositionierer bestimmt. Dabei werden typisch keine eindeutigen Lösungen erhalten. Dies wird einsichtig, wenn man sich veranschaulicht, dass etwa im vorderen Drehpositioniererpaar von 2 das Objekteingriffsmittel auf der dargestellten Position auch dann angeordnet sein könnte, wenn sich der Mittelpunkt des kleinen Drehpositionierers nicht, wie dargestellt, oberhalb des Objekteingriffsmittels 4 befände, sondern unterhalb davon. Es wird unter den nicht eindeutigen Lösungen dann von der Steuerung 6 eine optimale Soll-Position ausgewählt, insbesondere im Hinblick auf die derzeitige Position und das erwünschte schnelle Erreichen der Soll-Position. Nach der Bestimmung der tatsächlich anzusteuernden Drehwinkel aller Drehpositionierer werden die jeweiligen Aktoren durch die Steuerung wie erforderlich erregt. Dabei wird bevorzugt eine Erregung der vorderen und hinteren Drehpositioniererpaare so gewählt, dass sich minimale Schwenkbewegungen des Werkzeuges 5 ergeben.The positioning device 1 The present invention is used as follows:
First, by means of the position-indicating sensors, the current actual position of each rotary positioner in the controller 6 detected. Then, via the input device 7 a desired position or orientation of the object intervention means 2 specified. Now the required for this position of the shaft 2 in the room pivot positions of all rotary positioner determined. Typically no clear solutions are obtained. This becomes obvious when one demonstrates that, for example, in the front rotary positioner pair of 2 the object engaging means could be located in the position shown even if the center of the small rotary positioner is not located above the object engaging means as shown 4 but below it. It will then be under the ambiguous solutions of the controller 6 an optimal target position selected, in particular with regard to the current position and the desired rapid achievement of the desired position. After determining the actual angle of rotation of all rotary positioners to be controlled, the respective actuators are excited by the controller as required. In this case, an excitation of the front and rear Drehpositioniererpaare is preferably chosen so that minimal pivoting movements of the tool 5 result.

Nachdem die Soll-Position erreicht ist, werden die Aktoren abgestellt. Es kann nun erforderlichenfalls unter Auswertung der Beschleunigungssignale und des Beschleunigungsmessers erfasst werden, ob ein die Positioniervorrichtung 1 aufnehmendes Gehäuse bewegt wurde, um dann auf eine solche Bewegung zu kompensieren. Dies erlaubt einen Ausgleich von Tremorbewegungen oder dergleichen eines handgehaltenen Werkzeuges. Auch kann die Auswertung einer Absolutposition der Positioniervorrichtung mit herkömmlichen Trackingsystemen oder dergleichen geschehen.After the setpoint position has been reached, the actuators are switched off. If necessary, it can be detected by evaluating the acceleration signals and the accelerometer whether the positioning device 1 receiving housing was moved to then compensate for such movement. This allows compensation of tremor movements or the like of a hand-held tool. Also, the evaluation of an absolute position of the positioning device can be done with conventional tracking systems or the like.

3 zeigt, dass die Aktoren in einem praktischen Beispiel als Ritzelantriebe außerhalb des epizyklischen Getriebes anzuordnen sind, was eine insgesamt kleine Ausbildung der Positioniervorrichtung ermöglicht. Der innere Drehpositionierer 3a1 bzw. 3a2 ist dabei als auf einem Innenzahnring kämmend dargestellt. 3 shows that the actuators are to be arranged in a practical example as a pinion drives outside of the epicyclic gear, which allows a total small training of the positioning. The inner rotary positioner 3a1 respectively. 3a2 is shown as meshing on an internal toothed ring.

Es sei erwähnt, dass Varianten der vorliegenden Erfindung möglich sind. Insbesondere ist es nicht zwingend erforderlich, kreisrunde Scheiben bzw. Scheiben mit kreisrunden Ausnehmungen zu verwenden.It be mentioned that variants of the present invention are possible. In particular it is not mandatory, circular discs or discs to use with circular recesses.

Claims (16)

Positioniervorrichtung zum Positionieren eines Objektes mit mindestens zwei Drehpositionierern und einem Objekteingriffsmittel daran zum Eingriff mit dem zu positionierenden Objekt, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse eines Drehpositionierers vom Objekteingriffsmittel daran und der Drehachse des weiteren Drehpositionierers versetzt ist.A positioning device for positioning an object with at least two rotary positioners and an object engaging means thereon for engagement with the object to be positioned, characterized in that the axis of rotation of a rotary positioner is offset from the object engaging means thereon and the axis of rotation of the further rotary positioner. Positioniervorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das zu positionierende Objekt ein Werkzeug oder -stück ist.Positioning device according to the preceding claim, characterized in that the object to be positioned is a tool or piece is. Positioniervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass neben dem Objekteingriffsmittel am Drehpositionierer mindestens ein weiteres positionsveränderliches Objekteingriffsmittel vorgesehen ist, bevorzugt an einem zweiten, insbesondere in einer parallelen Ebene zum ersten beabstandet angeordneten Drehpositioniererpaar, das bevorzugt unabhängig vom ersten beweglich ist, um so eine Positionierung mit vier Freiheitsgraden zu ermöglichen.Positioning device according to one of the preceding Claims, characterized in that in addition to the object engaging means on Rotary positioner at least one further positionally variable Object intervention means is provided, preferably at a second, arranged in particular in a plane parallel to the first spaced Rotary positioner pair, which is preferably movable independently of the first, so as to allow positioning with four degrees of freedom. Positioniervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Drehpositionierer, bevorzugt vier Drehpositionierer in zwei Drehpositioniererpaaren angeordnet, parallele Drehachsen aufweisen.Positioning device according to one of the preceding Claims, characterized in that at least two rotary positioners, preferably four rotary positioners in two Drehpositioniererpaaren arranged to have parallel axes of rotation. Positioniervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Drehpositionierer Scheiben- und/oder ringförmig ist.Positioning device according to one of the preceding Claims, characterized in that at least one rotary positioner disc and / or annular is. Positioniervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Drehpositionierer um mindestens 360° drehbar ist.Positioning device according to one of the preceding Claims, characterized in that at least one rotary positioner um rotatable at least 360 ° is. Positioniervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einem Drehpositionierer ein Aktor zum Drehen des Drehpositionierers zugeordnet ist.Positioning device according to one of the preceding Claims, characterized in that at least one rotary positioner an actuator is assigned for rotating the rotary positioner. Positioniervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Drehpositionierer, bevorzugt der Drehpositionierer mit Objekteingriffsmittel daran, in der Innenverzahnung eines Zahnringes vorgesehen ist, dem ein Außenantrieb zugeordnet ist.Positioning device according to one of the preceding Claims, characterized in that at least one rotary positioner, preferably the Rotary positioner with object engaging thereon, in the internal teeth a toothed ring is provided, which is associated with an external drive. Positioniervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Drehpositionierer direkt an einen Aktor gekoppelt ist.Positioning device according to one of the preceding Claims, characterized in that at least one rotary positioner directly is coupled to an actuator. Positioniervorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Steuerung aufweist, die im Ansprechen auf drehpositionsindikative Signale zumindest einen Aktor ansteuert.Positioning device according to the preceding claim, characterized in that the device comprises a controller, the at least one in response to rotational position indicative signals Actuator controls. Positioniervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Objekteingriffsmittel mindestens ein Kugelgelenk aufweist, in dem bevorzugt eine bevorzugt verschiebbare Achse lagert.Positioning device according to one of the preceding Claims, characterized in that the object engaging means at least a ball joint, in which preferably a preferably displaceable Axis stores. Positioniervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Objekteingriffsmittel mit einem Hemmteil versehen ist, das dazu ausgebildet ist, ein unerwünschtes Verdrehen der Objekteingriffsmittel zu hemmen.Positioning device according to one of the preceding Claims, characterized in that the object engaging means comprises a Hemmteil is provided, which is designed to be an undesirable Twisting the object interventions to inhibit. Positioniervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Drehpositionierer unabhängig voneinander drehbar sind, wobei bevorzugt die Drehachse des Drehpositionierers mit Objekteingriffsmittel daran bei Drehung des anderen Drehpositionierers mitgenommen wird.Positioning device according to one of the preceding Claims, characterized in that at least two rotary positioners independently are rotatable, wherein preferably the axis of rotation of the rotary positioner with object engagement thereon upon rotation of the other rotary positioner is taken. Positioniervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Drehpositionierer eines Drehpositioniererpaares unterschiedliche Radien aufweisen, wobei bevorzugt der Drehpositionierer mit Objekteingriffsmittel daran einen kleineren Radius aufweist als der andere Drehpositionierer und bevorzugt der Abstand zwischen der Drehachse des Drehpositionierers mit dem Objekteingriffsmittel daran dem Abstand der Drehachsen zwischen den beiden Drehpositionierern eines Drehpositioniererpaares entspricht.Positioning device according to one of the preceding Claims, characterized in that the two rotary positioners of a Drehpositioniererpaares have different radii, wherein preferably the rotary positioner with Object engaging means has a smaller radius than the other rotary positioner and preferably the distance between the axis of rotation of the rotary positioner with the object engaging means the distance between the axes of rotation between the two Drehpositionierern a Rotary positioner pair corresponds. Verfahren zum Positionieren eines Objektes mit mindestens zwei Drehpositionierern und einem Objekteingriffsmittel daran zum Eingriff mit dem zu positionierenden Objekt, wobei die Drehachse eines Drehpositionierers vom Objekteingriffsmittel daran und der Drehachse des weiteren Drehpositionierers versetzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Objekteingriffsmittel durch die Überlagerung von Drehungen um die beabstandeten Drehachsen in eine gewünschte Soll-Position bewegt und/oder darauf gehalten wird.Method for positioning an object with at least two Drehpositionierern and a Objektingriffsmittel to it Engagement with the object to be positioned, wherein the axis of rotation a Drehpositionierers of the object engaging means and the Rotary axis of the further rotary positioner is offset, thereby characterized in that the object engaging means by the overlay of rotations about the spaced axes of rotation in a desired desired position moved and / or held on it. Verfahren zum Positionieren eines Objektes nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Objekteingriffsmittel ausschließlich durch die Überlagerung von Drehungen um die beabstandeten Drehachsen in eine gewünschte Soll-Position bewegt und/oder darauf gehalten wird.Method for positioning an object the preceding claim, characterized in that the object intervention means exclusively through the overlay of rotations about the spaced axes of rotation in a desired desired position moved and / or held on it.
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