DE19640769A1

DE19640769A1 - Einrichtung mit mindestens einer Bewegungseinheit

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Publication number: DE19640769A1
Application number: DE19640769A
Authority: DE
Inventors: Uwe Prof Dr Ing Dr Heisel; Martin Dipl Ing Gringel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-01-03
Filing date: 1996-10-02
Publication date: 1997-07-10
Also published as: DE59608886D1

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung mit mindestens einer Bewegungseinheit nach dem Oberbegriff des Anspru ches 1.

Bekannt sind Einrichtungen für numerisch bahngesteuerte Fertigungseinrichtungen, welche für die 5-Achsbearbei tung bzw. zur Positionierung eines Werkzeuges oder einer Meßeinrichtung relativ zu einem Werkstück oder zu einem Objekt im Raum geeignet sind. Konventionelle Maschinen konzepte weisen speziell für geradlinige Bewegungen die hierfür erforderlichen Konstruktionsmerkmale, wie karte sische Achsanordnung von Vorschubbaugruppen, auf. Die heutigen modernen Fertigungseinrichtungen entsprechen vom mechanischen Grundaufbau und von der Maschinenkine matik weitestgehend diesen erprobten, hochentwickelten und bewährten Maschinenkonzepten. Für jeden Bewegungs freiheitsgrad der Maschine in X-, Y- und Z-Richtung wur de ein unterschiedlicher Aufbau der Achsbaugruppen kon struiert und der geradlinigen Vorschubbewegung angepaßt. Jede dieser Baugruppen weist in der Regel eine unter schiedliche Steifigkeit in Abhängigkeit von der Bauweise und der eingesetzten Maschinen- und Antriebselemente auf. Aufgrund der offenen Maschinenkinematik sind die Nachgiebigkeiten bzw. Deformationen additiv, verursacht von allen im Kraftfluß liegenden Bauteilen der Maschine, so daß die Gesamtsteifigkeit der Maschine unterhalb der Steifigkeit ihres schwächsten mechanischen Gliedes liegt. Dies führt bei Bearbeitungsmaschinen, die auf ei ne hohe Steifigkeit ausgelegt werden, zu entsprechend groß dimensionierten Bauteilquerschnitten mit hohen be wegten Massen.

Ein Nachteil der konventionellen 5-Achs-Maschinen sind die zeitaufwendigen und grundsätzlich manuell durchzu führenden Arbeiten für Einstell- und Ausrichtungsvorgän ge bei der Inbetriebnahme und der Justage, wenn Ferti gungstoleranzen überschritten werden. Während Fehler in der X-, Y- und Z-Richtung bei kartesischem Maschinenauf bau steuerungstechnisch oder durch Reglereinstellung kompensiert werden können, können Winkelfehler (Gieren, Stampfen, Rollen) nur manuell mit zeitaufwendigen Kor rekturmaßnahmen der Maschinengeometrie mittels Justage bzw. Nachbearbeitung durchgeführt werden.

Dem stehen neue Konzepte für Fertigungs- und Meßeinrich tungen zur Positionierung eines Werkzeuges oder einer Meßeinrichtung relativ zu einem Werkstück oder Objekt mittels geschlossenen Stabgelenkkinematiken auf Tripod- (EP 0 202 206 B1) bzw. auf Hexapod-Basis (US-PS 5 401 128, WO 92/17313 A1, US-PS 5 388 935, EP 0 589 565 A2, US-PS 5 392 663, EP 0 534 585 B1) entgegen. Die Entwicklungen bei hexapodalen Maschinen führen zunehmend zu Ferti gungseinrichtungen, welche entscheidende Vorteile gegen über konventionellen Maschinenkonzepten aufweisen. Bei spiele hierfür sind kostengünstige Fertigung, geringe Anzahl verschiedener Bauelemente, einfache Montage und Justage und eine Geometrieerzeugung und -korrektur mit tels Software. Allerdings ist hierbei ein erheblicher Mehraufwand hinsichtlich der Steuerung und Regelung er forderlich, da selbst bei geradlinigen Bahnbewegungen alle Achsen gleichzeitig geregelt werden müssen. Ein weiterer Nachteil derzeit existierender Werkzeug-, Meß- und Montagemaschinen ist, daß ein hoher Aufwand an Peri pherieeinheiten erforderlich ist, um einen automatisier ten Werkzeugwechsel bzw. Werkstückwechsel sowie die Werkstückversorgung und Werkstückspannung durchzuführen. Dies führt zwangsläufig zu hohen Anlagenkosten. Hexapo dale Maschinen haben hohe Bewegungsfreiheitsgrade, so daß aufwendige Werkzeugwechslermechanismen verzichtbar sind und statt dessen mit Pick-Up-Systemen gearbeitet werden kann.

Bei den bekannten tri- und hexapodalen Maschinen- und Fertigungseinrichtungen treten durch die dort ausgeführ te Anordnung der Streben, welche die Bewegung einer Plattform relativ zu einer feststehenden Basis mittels Längenänderungen der beteiligten Streben bewirken, Zug/Druck-Wechselbelastung in den Streben auf. Dadurch ist eine aufwendige Gestaltung und genaue Fertigung der Verbindungsglieder erforderlich, die als Koppelelemente an beiden Enden der Streben angeordnet sind. Bei diesen Einrichtungen tritt auch eine Nichtlinearität im Stei figkeitsverhalten bei Lastumkehr auf. Außerdem sind dy namische Instabilitäten der Streben besonders unter Druckbelastung zu beobachten. Auch ist eine Vorspannung der Bewegungseinheit zur Steifigkeitsabstimmung nicht möglich. Für den Einsatz dieser neuen Maschinenkonzepte im Fertigungsbereich sind aber gerade hohe Steifigkeiten und lineares Übertragungsverhalten die Grundvorausset zungen für hochgenaue Fertigungseinrichtungen und stel len somit wichtige und letztlich marktentscheidende Ei genschaften dar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungs gemäße Einrichtung so auszubilden, daß hohe Steifigkei ten und lineares Übertragungsverhalten gewährleistet sind.

Diese Aufgabe wird bei der gattungsgemäßen Einrichtung erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung stehen die Ein stellvorrichtungen durch entsprechend berechnete und eingestellte Verkürzungen in der Längsrichtung unter de finierter Zugbelastung. Die Bewegungseinheit weist da durch eine hohe statische und dynamische Steifigkeit so wie ein lineares Bahnbewegungsverhalten durch nicht vor handenes Umkehrspiel in den Verbindungsgliedern auf. Dies wirkt sich direkt auf eine hohe Konturgenauigkeit der zu bearbeitenden Werkstücke aus. Weiterhin ist das mechanische Bewegungssystem dynamisch durch eine ent sprechende Wahl der Vorspannung in bisher nicht reali sierbaren Bereichen abstimmbar, so daß beispielsweise dynamische Instabilitäten bei der spanenden Bearbeitung, wie Rattern, durch Vorspannungsänderung unterdrückt wer den können. Konstruktiv sind wesentlich vereinfachte Verbindungsglieder möglich, da sie keiner wechselnden Belastungskraft in den Hauptrichtungen unterworfen sind. Die Einrichtung kann in vertikaler, horizontaler Anord nung oder in Kombination dieser Anordnungen zu mehreren Bearbeitungseinheiten zusammengefaßt werden, so daß Transferstraßen, flexible Fertigungssysteme (FFS) und Fertigungsinseln gebildet werden können. Weiterhin kön nen Manipulatoreinheiten für die Montage und auch ein zelne bzw. kombinierte Meßeinrichtungen aufgebaut wer den.

Die erfindungsgemäße Einrichtung kann zur Fertigung, zur Handhabung, zum Manipulieren, als Meßeinrichtung und dergleichen eingesetzt werden.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den wei teren Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.

Die Erfindung wird anhand einiger in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 in perspektivischer Darstellung eine erfin dungsgemäße Einrichtung,

Fig. 2 in perspektivischer Darstellung Einstellvor richtungen, Verbindungsglieder und einen Ba siskörper der erfindungsgemäßen Einrichtung gemäß Fig. 1,

Fig. 3 eine Draufsicht auf die Einstellvorrichtungen, Verbindungsglieder und den Basiskörper der er findungsgemäßen Einrichtung,

Fig. 4 eine Seitenansicht der Einstellvorrichtungen, Verbindungsglieder und des Basiskörpers der erfindungsgemäßen Einrichtung,

Fig. 5 in perspektivischer Darstellung zwei erfin dungsgemäße Einrichtungen, die als Bearbei tungs- und als Handhabungseinheit ausgebildet sind,

Fig. 6 und Fig. 7 in einer Darstellung entsprechend den Fig. 3 und 4 eine zweite Ausführungsform einer erfin dungsgemäßen Einrichtung,

Fig. 8 in Seitenansicht die erfindungsgemäße Einrich tung gemäß den Fig. 1 bis 4, deren Basiskörper Schnittstellen für Werkzeuge aufweist,

Fig. 9 in Seitenansicht die Einstellvorrichtungen, Verbindungsglieder und den Basiskörper einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemä ßen Einrichtung,

Fig. 10 die Einrichtung gemäß Fig. 9 in perspektivi scher Darstellung,

Fig. 11 in Explosivdarstellung ein Rahmengestell der erfindungsgemäßen Einrichtung,

Fig. 12 das Rahmengestell gemäß Fig. 11 in montiertem Zustand als Teil der erfindungsgemäßen Ein richtung,

Fig. 13 eine weitere Ausführungsform einer erfindungs gemäßen Einrichtung,

Fig. 14 ein mit einem Antrieb versehenes Verbindungs glied der erfindungsgemäßen Einrichtung,

Fig. 15 bis Fig. 23 weitere Ausführungsformen von erfindungsgemä ßen Einrichtungen,

Fig. 24 eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungs form einer erfindungsgemäßen Einrichtung,

Fig. 25 in perspektivischer Darstellung eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ein richtung,

Fig. 26 in perspektivischer Darstellung die Einrich tung gemäß Fig. 25 zusammen mit einer Meßein richtung.

Die Einrichtung gemäß den Fig. 1 bis 4 ist als Werkzeug maschine ausgebildet. Sie hat ein Rahmengestell 2, an dem über Verbindungsglieder 6 Einstellvorrichtungen 1 gelagert sind. Sie sind über weitere Verbindungsglieder 4 (Fig. 1 und 2) an einen eine Bewegungseinheit bilden den Basiskörper 3 angekoppelt. Im dargestellten Ausfüh rungsbeispiel hat die Einrichtung sechs Einstellvorrich tungen 1. Sie sind jeweils mit einem Antrieb 27 verse hen. Sie können als mechanische, elektromechanische, hy draulische oder pneumatische Antriebe ausgebildet wer den, mit denen die noch zu beschreibende Stellbewegung des Basiskörpers 3 erzeugt wird. Der Basiskörper 3 ist mit einem Spindelhauptantrieb 20 einer Spindeleinheit versehen, mit dem ein Werkzeug 14 angetrieben werden kann. Die Antriebe 27 sind vorteilhaft an eine Steuerung angeschlossen, die von einem Bedienpaneel 36 (Fig. 1) betätigt werden kann. Es befindet sich außerhalb des Rahmengestelles 2 an einer leicht zugänglichen Stelle.

Das Rahmengestell 2 wird beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 bis 4 von drei senkrechten Säulen 11 getra gen, die auf dem Untergrund in geeigneter Weise veran kert sind. Die Säulen 11 sind an den freien Enden von Armen eines Trägers 12 vorgesehen. Er hat drei unter Winkeln von jeweils 120° zueinander liegende Arme, die auf dem Untergrund aufliegen. Die Säule 11 und der Trä ger 12 bilden ein Gestellbauteil für die Einrichtung. Auf dem Träger 12 ist mittig ein Werkstücktisch 13 gela gert.

Fig. 2 zeigt die Einrichtung ohne das Rahmengestell 2 und den Gestellbauteil 11, 12. Die Einstellvorrichtungen 1 sind über ihre Verbindungsglieder 4 an umfangsseitig verteilt angeordneten Krafteinleitungsstellen am Basis körper 3 angekoppelt. Die Verbindungsglieder 4 können einfache Kugelelemente oder Kardangelenke sein. Die Krafteinleitungsstellen am Basiskörper 3 spannen eine erste gedachte Ankopplungsebene 5 des Basiskörpers 3 auf. Die zugehörigen Einstellvorrichtungen 1 erstrecken sich längs der Seiten eines gedachten Tetraeders bis zu ihren entsprechenden Verbindungsgliedern 6, die an um fangsseitig verteilt angeordneten Krafteinleitungsstel len des Rahmengestelles 2 vorgesehen sind. Sie spannen eine erste gedachte Ankopplungsebene 7 des Rahmengestel les 2 auf. Auch diese Verbindungsglieder 6 können einfa che Kugelelemente oder Kardangelenke sein. Die Verbin dungsglieder 4 und 6 der den Ankopplungsebenen 5 und 7 zugeordneten Einstellvorrichtungen 1 liegen jeweils un ter einem Umfangswinkel von 120° zueinander. Diese Ein stellvorrichtungen 1 erstrecken sich in der Darstellung gemäß Fig. 2 von ihren Verbindungsgliedern 4 aus schräg nach unten.

Die Einrichtung weist drei weitere Einstellvorrichtungen 1 auf, die über ihre Verbindungsglieder 4 ebenfalls an umfangsseitig verteilt angeordneten Krafteinleitungs stellen am Basiskörper 3 angekoppelt sind. Diese Kraft einleitungsstellen spannen eine zweite gedachte Ankopp lungsebene 8 des Basiskörpers 3 auf. Sie ist in einem festen Abstand zur ersten gedachten Ankopplungsebene 5 des Basiskörpers 3 angeordnet. Diese Einstellvorrichtun gen 1 erstrecken sich längs der Seiten eines weiteren gedachten Tetraeders bis zu ihren Verbindungsgliedern 6 an umfangsseitig verteilt angeordneten Krafteinleitungs stellen des Rahmengestelles 2 vorgesehen sind. Sie span nen eine zweite gedachte Ankopplungsebene 9 des Rahmen gestelles 2 auf, die in einem festen Abstand zur ersten gedachten Ankopplungsebene 7 angeordnet ist. Die gedach te zweite Ankopplungsebene 8 des Basiskörpers 3 und die zweite gedachte Ankopplungsebene 9 des Rahmengestelles 2 weisen gegenüber den ersten Ankopplungsebenen 5 und 7 eine Winkelverdrehung um eine Hauptachse 10 des Basis körpers 3 auf. Dadurch werden Kollisionen der Einstell vorrichtungen 1 untereinander bzw. mit dem Basiskörper 3 verhindert.

Die den zweiten gedachten Ankopplungsebenen 8, 9 zu geordneten Einstellvorrichtungen 1 erstrecken sich von ihren Verbindungsgliedern 4 aus in der Darstellung gemäß Fig. 2 schräg nach oben. Die Verbindungsglieder 4, 6 dieser Einstellvorrichtungen 1 liegen wiederum in einem gegenseitigen Winkelabstand von 120° zueinander.

Der Basiskörper 3 ist mit einer integrierten (nicht dar gestellten) Spindeleinheit versehen, mit der das Werk zeug 14 drehbar angetrieben wird.

Wie Fig. 1 zeigt, sind die Einstellvorrichtungen so am Rahmengestell 2 gelagert, daß die Antriebe 27 außerhalb des Rahmengestelles 2 angeordnet sind. Der Basiskörper 3 befindet sich im Bereich innerhalb des Rahmengestelles 2. Die Einstellvorrichtungen 1 haben jeweils eine Ver bindungsstange 37 (Fig. 14), die am freien Ende das Ver bindungsglied 4 aufweist und die mit dem Antrieb 27 in ihrer Längsrichtung verschoben werden kann. Die Verbin dungsstange 37 erstreckt sich durch das Verbindungsglied 6, mit dem die Einstellvorrichtung 1 am Rahmengestell 2 gelagert ist. Der Antrieb 27 hat einen Anschluß 38, mit dem die Einstellvorrichtung 1 an eine Steuerung ange schlossen wird. Durch Betätigen des Antriebes 27 wird die Verbindungsstange 37 in der gewünschten Richtung verschoben. Über die Steuerung werden bei der Ausfüh rungsform gemäß den Fig. 1 bis 4 die Einstellvorrichtun gen 1 so angesteuert, daß der Basiskörper 3 in die ge wünschte Lage und Position verstellt wird. Über das Ver bindungsglied 4 ist jede Einstellvorrichtung 1 so mit dem Basiskörper 3 gelenkig verbunden, daß eine freie Schwenkbewegung der jeweiligen Einstellvorrichtung 1 im Verhältnis zum Basiskörper 3 möglich ist. Mittels des Verbindungsgliedes 6, das mit Abstand vom Verbindungs glied 4 vorgesehen ist und durch welches die Verbin dungsstange 37 der jeweiligen Einstellvorrichtung 1 ver läuft, ist eine freie Schwenkbewegung der jeweiligen Einstellvorrichtung im Verhältnis zum Rahmengestell 2 möglich. Somit kann durch entsprechende Verstellung der Verbindungsstangen 37 jeder Einstellvorrichtung 1 der Basiskörper 3 in bezug auf das Rahmengestell 2 frei ge schwenkt werden.

Die Ankopplungen der Einstellvorrichtungen 1 am Rahmen gestell 2 und am Basiskörper 3 sind so angeordnet, daß bei Stillstandspositionen und bei Bahnbewegungen des Ba siskörpers 3 innerhalb des Rahmengestelles 2 die Ein stellvorrichtungen 1 durch entsprechend berechnete und eingestellte Verkürzungen bzw. Verlängerungen in der Längsrichtung immer unter definierter Zugbelastung ste hen. Diese Verkürzungen und Verlängerungen werden da durch erreicht, daß die Verbindungsstangen 37 mittels der Antriebe 27 in der gewünschten Richtung relativ zum Antrieb 27 verschoben werden. Dadurch weist der Basis körper 3 eine hohe statische und dynamische Steifigkeit sowie ein lineares Bahnbewegungsverhalten durch nicht vorhandenes axiales Umkehrspiel in den Verbindungsglie dern 4, 6 auf. Auf diese Weise ergibt sich eine opti mierte Maschinenstruktur, die räumlich präzise Bahnbewe gungen des Basiskörpers 3 auch unter wirkenden Bela stungskräften ermöglicht. Dies gilt sowohl für rotieren de Werkzeuge als auch für am Basiskörper 3 vorgesehene Operatoren.

Mit den Einstellvorrichtungen 1 kann der Basiskörper 3 nicht nur in eine bestimmte Position und Lage verstellt, sondern auch längs einer gewünschten Bahn präzise bewegt werden. Im Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 bis 4 sind sechs Einstellvorrichtungen 1 vorgesehen, mit denen die gewünschten Bewegungen und Positionen optimal er reicht werden können. Bei einfacher gestalteten Einrich tungen können auch nur drei Einstellvorrichtungen 1 vor gesehen werden. Während der Verstellung des Basiskörpers 3 können sich die Einstellvorrichtungen 1 relativ zum Rahmengestell 2 infolge der als einfache Kugelgelenke oder als Kardangelenke ausgebildeten Verbindungsglieder 6 in die gewünschte Richtung bewegen. Die Antriebe 27 der Einstellvorrichtungen 1 sind in bezug auf das Rahmenge stell 2 in ihrer Achsrichtung unverstellbar, können aber infolge der Verbindungsglieder 6 relativ zum Rahmenge stell in die erforderliche Richtung schwenken.

Die Zuordnung der beiden Ankopplungsebenen 5, 8 des Ba siskörpers 3 und die Zuordnung der beiden Ankopplungs ebenen 7, 9 des Rahmengestelles 2 kann konstruktiv be liebig in der Weise ausgeführt sein, daß die steifig keitsbestimmenden Distanzen nach den bekannten konstruk tionssystematischen Lösungen ausgeführt werden. Da die Einstellvorrichtungen 1 über ihre entsprechenden Verbin dungsglieder 4 an umfangsseitig mit einer Winkelteilung von 120° verteilt angeordneten Krafteinleitungsstellen am Basiskörper 3 und über ihre Verbindungsglieder 6 an umfangsseitig mit einer Winkelteilung von 120° verteilt angeordneten Krafteinleitungsstellen am Rahmengestell 2 angekoppelt sind, kann der Basiskörper 3 einwandfrei in die gewünschte Lage bzw. Position gebracht bzw. längs der gewünschten Bahn präzise bewegt werden. Hierzu trägt in vorteilhafter Weise bei, daß die zweiten gedachten Ankopplungsebenen 8, 9 gegen die ersten gedachten Ankopplungsebenen 5, 7 um einen Winkel von 60° um die Haupt achse 10 des Basiskörpers 3 verdreht vorgesehen sind.

Die Einstellvorrichtungen 1 können auch so angeordnet sein, daß die ersten und zweiten gedachten Ankopplungs ebenen 7, 9 des Rahmengestelles 2 zusammenfallen. Ebenso können die ersten und zweiten gedachten Ankopplungsebe nen 5, 8 des Basiskörpers 3 zusammenfallen. Dies ist dann der Fall, wenn die Verbindungsglieder 4 bzw. 6 sämtlicher Einstellvorrichtungen 1 am Basiskörper 3 bzw. am Rahmengestell 2 jeweils in gemeinsamen Ebenen liegen.

Fig. 5 zeigt die Anwendung zweier Einrichtungen als kom binierte Bearbeitungs- und Handhabungseinheit. Die Bearbeitungseinheit 39 ist - bis auf den Gestellbauteil 11, 12 mit dem Werkstücktisch 13 - gleich ausgebildet wie die Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 4. Das Rahmenge stell 2 ist im Gegensatz zur vorigen Ausführungsform je doch vertikal auf einem Gestellbauteil 40 angeordnet. Das Werkzeug 14 liegt dadurch in der Neutralstellung ho rizontal.

Die Handhabungseinheit 41 hat ebenfalls das Rahmenge stell 2 mit den Einstellvorrichtungen 1 und dem Basis körper 3. Das Rahmengestell 2 ist ebenfalls vertikal auf dem Gestellbauteil 40 angeordnet. Das Rahmengestell 2, die Einstellvorrichtungen 1 und der Basiskörper 3 sind in gleicher Weise ausgebildet und angeordnet wie beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 bis 4. Am Basiskör per 3 ist der Werkstücktisch 13 befestigt, auf den die mit dem Werkzeug 14 der Bearbeitungseinheit 39 zu bear beitenden Werkstücke gespannt werden. Der Werkstücktisch 13 ist vertikal angeordnet. Mit dem Basiskörper 3 kann der Werkstücktisch 13 um die horizontale Achse in die gewünschte Richtung gedreht werden. Die Bearbeitungs- und die Handhabungseinheit 39, 41 arbeiten in gleicher Weise, wie dies anhand der Fig. 1 bis 4 erläutert worden ist. Die Einstellvorrichtungen 1 stehen stets unter einer definierten Zugbelastung, so daß der Basiskörper 3 der beiden Einheiten eine hohe statische und dynamische Steifigkeit aufweist. Während der Bearbeitung des Werk stückes können der Werkstücktisch 13 und/oder das Werk zeug 14 über den zugehörigen Basiskörper 3 in die ge wünschte Lage bzw. Positionierung eingestellt und/oder in einer für die Bearbeitung des Werkstückes erforderli chen Bahn bewegt werden. Die beiden Einheiten 39, 41 können auf dem Gestellbauteil 40 in einem solchen Ab stand voneinander angeordnet sein, daß die Bewegungen der beiden Basiskörper 3 der beiden Einheiten 39, 41 ausreichen, um das Werkstück in der gewünschten Weise zu bearbeiten. Es ist darüber hinaus auch möglich, die Be arbeitungseinheit 39 und/oder die Handhabungseinheit 41 auf dem Gestellbauteil 40 in z-Richtung verfahrbar aus zubilden, so daß der Abstand zwischen den beiden Einhei ten 39, 41 geändert werden kann. Im dargestellten Aus führungsbeispiel wird das Werkzeug 14 um seine Achse drehbar angetrieben und kann beispielsweise ein Fräser, ein Bohrer oder dergleichen sein. Der Basiskörper 3 ist zur Aufnahme des Werkzeuges 14 mit einer entsprechenden Aufnahme versehen, die über den Spindelhauptantrieb 20 drehbar angetrieben werden kann.

Die Fig. 6 und 7 zeigen eine Ausführungsform, bei der das am Basiskörper 3 während der Bearbeitung und/oder Handhabung des Werkstückes auftretende Drehmoment abge stützt werden kann. Hierzu ist am Basiskörper 3 ein Arm 42 vorgesehen, der sich quer, vorzugsweise senkrecht, zur Hauptachse 10 des Basiskörpers 3 erstreckt. Am frei en Ende des Arms 42 ist über ein Verbindungsglied 4 eine zusätzliche Einstellvorrichtung 15 angelenkt, die gleich ausgebildet ist wie die Einstellvorrichtungen 1. Die Einstellvorrichtung 15 ist mit einem Verbindungsglied 6 am Rahmengestell 2 angelenkt, das in Fig. 6 lediglich schematisch dargestellt ist. Die Verbindungsglieder 4, 6 der Einstellvorrichtung 15 können wiederum einfache Ku gelgelenke oder Kardangelenke sein. Die Einstellvorrich tung 15 weist den Antrieb 27 auf, der am Rahmengestell 2 gelagert ist und mit dem die Verbindungsstange 37 in ih rer Längsrichtung verschoben werden kann. Wie sich aus Fig. 7 ergibt, liegen die Verbindungsglieder 4 der Ein stellvorrichtung 15 sowie der entsprechenden Einstell vorrichtungen 1 in einer gemeinsamen Ebene. Die zusätz liche Einstellvorrichtung 15 hat, in Achsrichtung des Basiskörpers 3 gesehen (Fig. 6), einen Abstand a von der benachbarten Einstellvorrichtung 1. Die zusätzliche Ein stellvorrichtung 15 ist an die Steuerung angeschlossen und wird zusammen mit den Einstellvorrichtungen 1 wäh rend des Einsatzes der Einrichtung so betätigt, daß die beim Arbeiten auf den Basiskörper 3 wirkenden Drehmomen te aufgefangen werden. Dadurch kann beispielsweise ein Werkstück mit hoher Genauigkeit bearbeitet werden.

Fig. 8 zeigt die Möglichkeit, am Basiskörper 3 Schnitt stellen 16 vorzusehen, an die Werkzeuge 14 bzw. Operato ren 17 sowie weitere Einheiten 18 angeschlossen werden können. Die Schnittstellen 16 sind im dargestellten Aus führungsbeispiel an den beiden Enden des länglichen Ba siskörpers 3 vorgesehen. An die in Fig. 8 rechte Schnittstelle 16 wird das Werkzeug 14 angeschlossen, das mit dem (nicht dargestellten) integrierten Spindelan trieb um seine Achse drehbar angetrieben wird. An die in Fig. 8 linke Schnittstelle 16 wird der Operator 17 ange schlossen, auf den die Achseinheit 18 aufgeschoben wird. Sie kann mittels des Operators 17 um eine horizontale Achse 43 gedreht werden (Pfeil 44). Die Achseinheit 18 ist mit einem Kopfstück 45 versehen, das gegenüber einem Grundkörper 46 der Achseinheit 18 um eine in Fig. 8 ver tikale Achse 47 gedreht werden kann. Die beiden Drehach sen 43, 47 der Einheit 18 liegen somit senkrecht zuein ander. An der Stirnseite des Kopfstückes 45 ist ein Werkzeug 48 vorgesehen. Die Fertigungseinrichtung gemäß Fig. 8 ist im übrigen gleich ausgebildet wie das Ausfüh rungsbeispiel nach den Fig. 1 bis 4. Der Basiskörper 3 kann entsprechend der Ausführungsform nach den Fig. 6 und 7 auch eine Drehmomentabstützung aufweisen.

Die Fig. 9 und 10 zeigen eine Ausführungsform, bei der an beide Schnittstellen 16 des Basiskörpers 3 jeweils eine Einheit 18 angeschlossen ist. Die Einheiten 18 sind gleich ausgebildet wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 8, können aber selbstverständlich jede andere ge eignete Ausbildung haben. Die in Fig. 9 linke Einheit 18 sitzt auf einer Stange 49, die im Basiskörper 3 ver schiebbar gelagert ist. Die Einheit 18 kann somit auch in Achsrichtung des Basiskörpers 3 verschoben werden. Der zugehörige Verschiebeantrieb ist in den Basiskörper 3 integriert und vorteilhaft an ihn die Steuerungen für die Einstellvorrichtungen 1 angeschlossen. Dies gilt auch für den Antrieb der anderen Einheit 18. Im übrigen ist das Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 9 und 10 gleich ausgebildet wie die Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 4. Es kann auch eine Drehmomentabstützung für den Basiskörper 3 entsprechend der Ausführungsform nach den Fig. 6 und 7 vorgesehen sein.

Die Fig. 11 und 12 zeigen im einzelnen den Aufbau des Rahmengestelles 2. Es begrenzt einen Innenraum 19, der, wie sich aus Fig. 11 ergibt, sechseckigen Querschnitt hat. Im Innenraum 19 ist zumindest teilweise der Basis körper 3 untergebracht. Sein Spindelhauptantrieb 20 ragt über das Rahmengestell 2 (Fig. 12). Das Rahmengestell 2 hat einen mittleren Gestellteil 21, der die Form eines regelmäßigen Sechseckes hat. Dieser Gestellteil 21 kann auch eine andere regelmäßige vieleckige Querschnittsform aufweisen. Die Wände des Gestellteiles 21 liegen im dar gestellten Ausführungsbeispiel jeweils unter einem Win kel von 60° zueinander. Der durch den Gestellteil 21 be grenzte Innenraum hat über die Höhe des Gestellteiles 21 konstanten Querschnitt.

An dem mittleren Gestellteil 21 sind stirnseitig zwei Gestellteile 22 angeschlossen, die ebenfalls sechsecki gen Querschnitt haben. Die Wände der Gestellteile 22 verlaufen vom mittleren Gestellteil 21 aus konvergie rend. Dadurch verringert sich der Innenquerschnitt der Gestellteile 22 vom mittleren Gestellteil 21 aus stetig. In diesen äußeren Gestellteilen 22 sind die Einstellvor richtungen 1, 14 mittels der Verbindungsglieder 6 gela gert. Der Anstellwinkel bzw. Neigungswinkel 24 der Wände der Gestellteile 22 orientiert sich nach den Raumwinkeln 25, den die Einstellvorrichtungen 1 in der Neutralstel lung des Basiskörpers 3 einnehmen. Die Gestellteile 22 weisen in den Seitenwänden Durchgangsöffnungen 50 auf, durch welche die Einstellvorrichtungen 1 in den Innen raum 19 des Rahmengestelles 2 ragen. Die Durchgangsöff nungen 50 sind in jeweils übernächsten Wänden der Ge stellteile 22 vorgesehen.

Der mittlere Gestellteil 21 weist in jeweils übernäch sten Wänden Öffnungen 51 auf, durch welche der Innenraum 19 des Rahmengestelles 2 von außen einsehbar ist.

Die Gestellteile 21, 22 können auch eine andere Quer schnittsausbildung haben, so daß die entsprechende Ein richtung den jeweiligen Erfordernissen, insbesondere der Zahl an Einstellvorrichtungen 1, angepaßt werden kann.

Fig. 13 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem das Rah mengestell 2 durch einzelne Streben 52 gebildet wird, welche Rahmenelemente 26 miteinander verbinden, an denen die Einstellvorrichtungen 1 gelagert sind. Die Rahmen elemente 26 sind plattenförmig ausgebildet und dienen zur Aufnahme der Verbindungsglieder 4 der Einstellvorrichtungen 1. Die Streben 52 begrenzen den Innenraum 19 des Rahmengestelles 2, in welchem der Basiskörper 3 an geordnet ist, an dem die Einstellvorrichtungen 1 in der beschriebenen Weise angelenkt sind. An dem in Fig. 13 unteren Ende des Basiskörpers 3 ist eine Einheit 18 an geschlossen. Infolge der Streben 52 und der plattenför migen Rahmenelemente 26 hat das Rahmengestell 2 nur ge ringes Gewicht. Dennoch weist es eine hohe Steifigkeit auf. Die Einrichtung arbeitet im übrigen wie das Ausfüh rungsbeispiel nach den Fig. 1 bis 4. Die Rahmenelemente 26 sind, wie dies anhand der Fig. 11 und 12 für die Ge stellteile 22 beschrieben worden ist, unter einem An stellwinkel 24 zur Horizontalebene angeordnet. Dieser Anstellwinkel richtet sich wiederum nach den Raumwinkeln 25, den die Einstellvorrichtungen 1 bei Neutralstellung des Basiskörpers 1 in bezug auf die Horizontalebene ein nehmen. Insoweit liegen gleiche Verhältnisse vor wie beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 11 und 12.

In den beschriebenen und dargestellten Ausführungsformen ist die Einrichtung stationär angeordnet. Es ist durch aus möglich, die Einrichtung auch mobil auszubilden. So kann die Einrichtung als nicht ortsfest gebundene Bear beitungseinheit beispielsweise in einer Fertigungsumge bung eingesetzt werden. Die Einrichtung ist in diesem Falle mit entsprechenden Schnittstellen versehen. Bei spielsweise wäre die Ausführungsform gemäß Fig. 13 wegen ihrer besonderen Ausbildung des Rahmengestelles 2 vor teilhaft als mobile Einrichtung einsetzbar.

Bei sämtlichen beschriebenen und noch zu beschreibenden Ausführungsbeispielen sind die Einstellvorrichtungen 1 zur Übertragung der Zugkräfte mit den momentenfreien Verbindungsgliedern 4, 6 versehen. Mit den Antrieben 27 werden die entsprechenden Verbindungsstangen 37 der Ein stellvorrichtungen 1 in der gewünschten Richtung ver schoben.

Fig. 15 zeigt die Einrichtung als Teil einer Werkzeugma schine, in welcher Werkstücke 28 mit dem Werkzeug 14 be arbeitet werden. Das Werkstück 28 ist auf dem Werkstück tisch 13 in bekannter Weise gespannt. Das Werkzeug 14 ist als Bohrer ausgebildet, mit dem beispielsweise ne beneinander liegende Bohrungen 53 im Werkstück 28 ge bohrt werden. Die Einrichtung entspricht der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform. Das Werkzeug 14 ist in einer Spindeleinheit 29 aufgenommen, die am Basiskörper 3 vorgesehen ist. Mittels der Spindeleinheit 29 wird das Werkzeug 14 rotierend angetrieben. Je nach erforderli cher Bearbeitung am Werkstück 28 können auch andere Werkzeuge 14 eingesetzt werden.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 16, die bis auf die noch zu beschreibenden Unterschiede gleich ausgebildet ist wie das Ausführungsbeispiel nach Fig. 15, ist am Ba siskörper 3 eine Strahlführungseinheit 30 vorgesehen, mit der ein energiereicher Strahl, insbesondere ein La serstrahl, relativ zu einem Werkstück positioniert wer den kann. Das mit dem energiereichen Strahl zu bearbei tende Werkstück wird auf dem Werkstücktisch 13 gespannt, der auf dem Träger 12 angeordnet ist. Die dargestellte Ausführungsform ist somit eine Strahlführungsmaschine, mit welcher der energiereiche Strahl relativ zum Werk stück positioniert wird. Da der Basiskörper 3 mit den Einstellvorrichtungen 1 in der beschriebenen Weise in die unterschiedlichsten Lagen und Positionen verstellt und auch längs Bewegungsbahnen bewegt werden kann, läßt sich das Werkstück mit dem energiereichen Strahl in der erforderlichen Weise präzise bearbeiten.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 ist die Einrichtung Teil einer Handhabungseinheit, mit der beispielsweise eine Montage, eine Beschichtung, Füge- und Trenntechni ken, Handhabungen, Beschickungen und dergleichen durch geführt werden können. Am Basiskörper 3 ist in diesem Falle eine Manipulatoreinheit 31 für ein auf dem Tisch 13 angeordnetes (nicht dargestelltes) Objekt vorgesehen. Der Tisch 13 bildet in diesem Falle einen Objektträger tisch, welcher das jeweilige Objekt aufnimmt. Im übrigen ist diese Einheit gleich ausgebildet wie das Ausfüh rungsbeispiel nach den Fig. 1 bis 4. Das Rahmengestell 2 der Einrichtung ist am oberen Ende der vertikalen Säulen 11 in der beschriebenen Weise befestigt. Die Manipula toreinheit 31 kann mit dem Basiskörper 3 und den Ein stellvorrichtungen 1 im erforderlichen Maße bewegt wer den.

Fig. 18 zeigt eine weitere Anwendung der Einrichtung. Am unteren Ende des Basiskörpers 3 ist eine andere Art ei ner Manipulatoreinheit 31 als beim vorigen Ausführungs beispiel angeordnet. Im übrigen ist diese Ausführungs form gleich ausgebildet wie das Ausführungsbeispiel nach Fig. 17.

Fig. 19 zeigt die Möglichkeit, an einer Maschine, welche die Einrichtung gemäß den Fig. 1 bis 4 aufweist, ein Werkzeugwechselsystem 32 vorzusehen. Es ist an einem der vertikalen Ständer 11 angeordnet und hat ein Magazin 54, in dem die Werkzeuge 14 gelagert sind. Das Magazin 54 kann auch Bearbeitungsköpfe und/oder Meßzeuge zusätzlich oder anstelle der Werkzeuge 14 enthalten. Das Werkzeugwechselsystem 32 kann passiv oder aktiv ausgebildet sein. Bei einem passiven Werkzeugwechselsystem 32 werden die Werkzeuge 14 Bearbeitungsköpfe und/oder Meßzeuge dem Magazin 54 durch die Einrichtung selbst entnommen bzw. im Magazin abgelegt. Ist das Werkzeugwechselsystem aktiv ausgebildet, weist es einen Werkzeugwechsler auf, mit dem die Werkzeuge 14, Bearbeitungsköpfe und/oder Meßzeu ge dem Magazin 54 entnommen und am Basiskörper 3 in ge eigneter Weise befestigt werden. Da solche aktiven bzw. passiven Werkzeugwechselsysteme an sich bekannt sind, werden sie nicht näher beschrieben. Ein solches Werk zeugwechselsystem 32 kann auch bei den zuvor und im fol genden noch zu beschreibenden Ausführungsbeispielen vor gesehen sein. Mittels des Werkzeugwechselsystems 32 ist ein automatisierter Wechsel der Werkzeuge 14, Bearbei tungsköpfe und/oder Meßzeuge möglich.

Fig. 20 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die mit dem Werkzeug 14 der Einrichtung zu bearbeitenden Werk stücke 28 der Maschine automatisch zugeführt werden. Die Werkstücke 28 sind auf Werkstücktischen 13 gespannt, die auf einem Transportsystem 33 transportiert werden. Das Transportsystem 33 ist auf dem Untergrund in bekannter Weise montiert und in bekannter Weise ausgebildet. Es weist eine Transportbahn 55 auf, auf der die Werkstück tische 13 transportiert werden. Das Transportsystem 33 bzw. die Transportbahn 55 erstreckt sich durch die Ma schine, so daß die Werkstücke 28 in den Arbeitsbereich des Werkzeuges 14 bzw. der Einrichtung gelangen. Für die Bearbeitung des Werkstückes 28 können die entsprechenden Werkstücktische 13 quer zur Transportrichtung herausbe wegt werden, wenn dies zur Bearbeitung des Werkstückes 28 mittels des Werkzeuges 14 erforderlich ist. Die ver tikalen Säulen 11 der Maschine befinden sich beiderseits des Transportsystems 33. Längs der Transportbahn 55 kön nen weitere Maschinen mit entsprechenden Einrichtungen vorgesehen sein, so daß die Werkstücke 28 an den ver schiedenen Maschinen unterschiedlich bearbeitet und/oder gehandhabt werden können. Die Maschine ist im darge stellten Ausführungsbeispiel gleich ausgebildet wie die Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 4. Die Maschine kann aber auch eine Gestaltung haben, wie sie anhand der an deren Figuren erläutert worden ist.

Fig. 21 zeigt die Möglichkeit, den Werkstücktisch 13 um eine vertikale Achse 34 zu drehen. Zusätzlich läßt sich der Werkstücktisch 13 in Pfeilrichtung 35 verschieben. Die Bewegungsachsen 34, 35 sind NC-Achsen, die eine ge naue Verstellung des Werkstücktisches 13 ermöglichen. Der Werkstücktisch 13 kann auch eine integrierte verti kale Drehachse haben. Der Werkstücktisch 13 kann dann lediglich um diese integrierte Achse 34 drehen. Es ist aber auch möglich, weitere NC-Achsen vorzusehen, um das auf dem Werkstücktisch 13 gespannte Werkstück im ge wünschten Maße bearbeiten zu können. Damit der Werk stücktisch 13 in Richtung 35 verschoben werden kann, ist der eine Arm des Trägers 12 auf seiner Oberseite mit ei ner entsprechenden Schiebeführung 56 für den Werkstück tisch 13 versehen. Im übrigen ist die Maschine gleich ausgebildet wie das Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 bis 4. Selbstverständlich kann die Maschine aber auch eine Ausbildung entsprechend den anderen dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen haben.

Die beschriebenen Fertigungseinrichtungen können in be zug auf die Hauptachse 10 des Basiskörpers 3 horizontal, vertikal sowie in jeder beliebigen Zwischenlage angeord net sein. Bei den Ausführungsformen gemäß den Fig. 1 bis 4, 12, 13 und 15 bis 21 ist die Hauptachse 10 bei Neu tralstellung des Basiskörpers 3 jeweils vertikal ange ordnet, so daß die Rahmengestelle 2 der Einrichtungen horizontal liegen. Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 liegen die Hauptachsen 10 der beiden Basiskörper 3 in deren Neutralstellung horizontal, so daß die Rahmenge stelle 2 jeweils vertikal angeordnet sind. Beim Ausfüh rungsbeispiel nach Fig. 22 sind drei Einrichtungen vor gesehen, die jeweils gleich ausgebildet sind wie das Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 bis 4. Die Rahmenge stelle 2 der drei Einrichtungen sind über Zwischenrahmen 57 derart miteinander verbunden, daß zwei einander ge genüberliegende Rahmengestelle 2 vertikal und das obere Rahmengestell 2 horizontal angeordnet sind. Sämtliche Rahmengestelle 2 haben eine gemeinsame Vertikalebene. In der Neutralstellung der Basiskörper 3 der Einrichtungen liegen die Hauptachsen 10 in dieser Vertikalebene. Die Hauptachsen 10 der einander gegenüberliegenden Einrich tungen liegen fluchtend zueinander und horizontal, wäh rend die Hauptachse 10 der oberen Einrichtung hierzu vertikal verläuft. Benachbarte Rahmengestelle 2 liegen im dargestellten Ausführungsbeispiel senkrecht zueinan der. Die Zwischenrahmen 57 liegen in diesem Falle je weils unter 45° zu den jeweiligen Rahmengestellen 2. Die Zwischenrahmen 57 sind an den mittleren Gestellteilen 21 der Rahmengestelle 2 befestigt. Die Maschine ist über ein Gestell 58, auf dem der Werkstücktisch 13 angeordnet ist, auf dem Untergrund abgestützt. Die beiden vertika len Rahmengestelle 2 sind über jeweils einen Zwischen rahmen 57 mit dem Gestell 58 verbunden. Da jede Einrich tung jeweils ein Werkzeug 14 antreibt, kann das auf dem Werkstücktisch 13 aufgespannte Werkstück beispielsweise von drei Seiten mit den Werkzeugen 14 bearbeitet werden. Die Basiskörper 3 der drei Einrichtungen können unabhän gig voneinander gesteuert werden, so daß mit den drei Werkzeugen 14 gleichzeitig unterschiedliche Bearbeitun gen und/oder Bewegungen durchgeführt werden können. Die Einrichtungen sind im dargestellten Ausführungsbeispiel gleich ausgebildet wie die Ausführungsform gemäß den Fig. 1 bis 4. Die Einrichtungen können aber auch eine Ausbildung haben, wie sie anhand der weiteren Figuren beschrieben worden ist.

Fig. 23 zeigt die Möglichkeit, mehrere Maschinen ent sprechend Fig. 22 beispielsweise horizontal hintereinan der anzuordnen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind beispielhaft vier solcher Maschinen hintereinander angeordnet. Während die Maschine nach Fig. 22 als Ein zelmaschine arbeitet, können wenigstens zwei, im darge stellten Ausführungsbeispiel vier solcher Maschinen als Fertigungslinie bzw. Fertigungsfläche angeordnet sein. Die einzelnen Maschinen können miteinander verkettet oder als stand-alone-Maschinen betrieben werden. Diese Maschinen können zu Transfersystemen oder Takt- bzw. Durchlaufsystemen ausgebaut werden. Auch ist es möglich, diese Maschinen als flexible Fertigungssysteme (FFS) auszubilden.

Die in den Fig. 22 und 23 dargestellten Maschinen können zueinander horizontal und/oder vertikal oder einander gegenüberliegend sowie auch in jeder beliebigen Raumlage angeordnet sein. Die Fig. 22 und 23 zeigen in dieser Hinsicht lediglich Ausführungsbeispiele.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 24 sind mehr als drei Einstellvorrichtungen 1 über ihre Verbindungsglieder 4 an umfangsseitig verteilt angeordneten Krafteinleitungs stellen am Basiskörper 3 angekoppelt. Die Einstellvorrichtungen 1 sind außerdem über die Verbindungsglieder 6 an umfangsseitig verteilt angeordneten Krafteinleitungs stellen am Rahmengestell 2 angekoppelt, das nur schema tisch dargestellt ist. Im Unterschied zu den vorigen Ausführungsbeispielen hat das Rahmengestell 2 die Form eines regelmäßigen Achteckes. Insgesamt sind acht Ein stellvorrichtungen 1 vorgesehen, die sich längs der Sei ten eines gedachten mehrseitigen pyramidenförmigen Kör pers erstrecken. Von den Antrieben 27 aus sind vier Ein stellvorrichtungen 1 in der Neutralstellung des Basis körpers 3 schräg nach unten und die anderen vier Ein stellvorrichtungen vom Antrieb 27 aus schräg nach oben verlaufend angeordnet. Diese Positionierung der Ein stellvorrichtungen 1 bezieht sich auf eine horizontale Lage des Rahmengestelles 2. Im übrigen ist die Einrich tung gemäß Fig. 24 gleich ausgebildet wie das Ausfüh rungsbeispiel nach den Fig. 1 bis 4. Selbstverständlich kann die Einrichtung nach Fig. 24 auch Ausbildungen ha ben, wie sie anhand der weiteren Ausführungsformen er läutert worden sind. Das Rahmengestell 2 hat - bis auf die Achteckform - vorteilhaft eine Ausbildung, wie sie anhand der Fig. 11 und 12 erläutert worden ist.

Die Einrichtungen werden als Fertigungs- und Handha bungseinrichtungen eingesetzt. Wie anhand von Fig. 16 beispielhaft erläutert worden ist, kann die Einrichtung auch als Meßeinrichtung eingesetzt werden.

Die Fig. 25 und 26 zeigen eine Einrichtung, die als Meß einrichtung ausgebildet ist und zur Bahn- und Positions messung des Basiskörpers 3 herangezogen wird. Er ist in nerhalb des Rahmengestelles 2 angeordnet und hat wenig stens eine Aufnahme in Form eines Dorns, einer Werkzeug schnittstelle oder dergleichen. Solche Dorne, Werkzeug schnittstellen oder dergleichen sind an den Basiskörpern der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele in gleicher Weise vorhanden. Das Rahmengestell 2 ist gleich ausge bildet wie beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 bis 4. Am Basiskörper 3 greifen über die Verbindungsglieder 4 die Vorrichtungen 1 gelenkig an, wie dies anhand der vorigen Ausführungsbeispiele erläutert worden ist. Die Vorrichtungen 1 sind außerdem über die Verbindungsglie der 6 in der beschriebenen Weise am Rahmengestell 2 an gekoppelt. Die Vorrichtungen 1 haben die Verbindungs stangen 37, die in der beschriebenen Weise axial ver schoben werden können, wodurch ihre wirksame Länge zwi schen dem Basiskörper 3 und dem Rahmengestell 2 verlän gert oder verkürzt werden kann. Jede Vorrichtung 1 ist über das Verbindungsglied 4 relativ zum Basiskörper 3 frei schwenkbar. Über die Verbindungsglieder 6 sind die Vorrichtungen 1 außerdem relativ zum Rahmengestell 2 frei schwenkbar.

Das Rahmengestell 2 sitzt auf einer Tragvorrichtung 59, mit der die Einrichtung beispielsweise auf einem Tisch 60 (Fig. 26) mittels einer (nicht dargestellten) Auf spannvorrichtung montiert werden kann. Im Ausführungs beispiel nach Fig. 26 sind zwei nebeneinander liegende Tische 60 vorgesehen, die auf einem Bett 61 angeordnet sind.

Um die Position und/oder die Bahnbewegung des Basiskör pers 3 messen zu können, ist eine Meßeinrichtung 62 vor gesehen, mit welcher die wirksamen Längen der Verbin dungsstangen 37 der Vorrichtungen 1, gemessen zwischen den Verbindungsgliedern 4 am Basiskörper 3 und dem Rah mengestell 2, erfaßt werden. Die Verbindungsstangen 37 der Vorrichtungen 1 stehen in der beschriebenen Weise in ihrer Längsrichtung unter einer definierten Zugbela stung, so daß die Position des Basiskörpers 3 relativ zum Rahmengestell 2 über die entsprechenden gemessenen Längen der Verbindungsstangen 37 der Vorrichtungen 1 räumlich mit bis zu sechs Freiheitsgraden mit hoher Ge nauigkeit berechnet werden kann. Die Meßeinrichtung 62 ist in z-Richtung stufenlos verstellbar in einer Führung 63 gelagert. Sie ist in y-Richtung längs eines Schlit tens 64 verfahrbar, der seinerseits auf einer in x-Rich tung sich erstreckenden Führungsbahn 65 verstellbar ist. Sie befindet sich auf der Oberseite eines senkrechten Gestellteiles 66, das an das Bett 61 anschließt. Die Meßeinrichtung 62 läßt sich somit in jede Lage bezüglich der Einrichtung bzw. deren Basiskörper 3 einstellen, so daß die Längen der Verbindungsstangen 37 der Vorrichtun gen 1 einfach und genau gemessen werden können. Die Meß einrichtung 62 ist mit einem entsprechenden Meßelement 67 versehen.

Claims

1. Einrichtung mit mindestens einer Bewegungseinheit, an der mit jeweils einem ersten Verbindungsglied mindestens drei Einstellvorrichtungen angekoppelt sind, die über jeweils ein zweites Verbindungsglied, das mit Abstand zum jeweiligen ersten Verbindungs glied vorgesehen ist, mit einem Gestell gelenkig verbunden sind und die infolge der ersten und zwei ten Verbindungsglieder relativ zur Bewegungseinheit und zum Gestell frei schwenkbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellvorrichtun gen (1) bei Stillstandspositionen und bei Bahnbewe gungen der Bewegungseinheit (3) durch entsprechend berechnete und eingestellte Verkürzungen bzw. Ver längerungen stets unter definierter Zugbelastung stehen.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Teil der Ein stellvorrichtungen (1) über die ersten Verbindungs glieder (4) an umfangsseitig verteilt angeordneten Krafteinleitungsstellen an der Bewegungseinheit (3) angekoppelt ist, die eine erste gedachte Ankopp lungsebene (5) der Bewegungseinheit (3) aufspannen.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich der erste Teil der Einstellvorrichtungen (1) längs der Seiten eines ge dachten Tetraeders bis zu den zweiten Verbindungs gliedern (6) erstreckt, die an umfangsseitig ver teilt angeordneten Krafteinleitungsstellen am Ge stell (2) vorgesehen sind, die eine erste gedachte Ankopplungsebene (7) am Gestell (2) aufspannen.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Teil der Einstellvorrichtungen (1) über die ersten Verbin dungsglieder (4) an umfangsseitig verteilt angeord neten Krafteinleitungsstellen an der Bewegungsein heit (3) angekoppelt sind, die eine zweite gedachte Ankopplungsebene (8) der Bewegungseinheit (3) auf spannen.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich der zweite Teil der Einstellvorrichtungen (1) längs der Seiten eines weiteren gedachten Tetraeders bis zu den zweiten Verbindungsgliedern (6) erstreckt, die an umfangs seitig verteilt angeordneten Krafteinleitungsstellen am Gestell (2) vorgesehen sind, die eine zweite ge dachte Ankopplungsebene (9) am Gestell (2) aufspan nen.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten gedachten Ankopplungsebenen (8, 9) der Bewegungseinheit (3) und des Gestelles (2) gegen die ersten gedachten An kopplungsebenen (5, 7) der Bewegungseinheit (3) und des Gestelles (2) winkelverdreht vorgesehen sind.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Verbindungs glieder (4) an der Bewegungseinheit (3) einen Win kelabstand von 120° voneinander haben.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Verbindungs glieder (6) am Gestell (2) einen Winkelabstand von 120° voneinander haben.

9. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten gedachten Ankopplungsebenen (8, 9) der Bewegungseinheit (3) und des Gestelles (2) gegenüber den ersten gedachten Ankopplungsebenen (5, 7) der Bewegungseinheit (3) und des Gestelles (2) eine Winkelverdrehung von 60° um eine Hauptachse (10) der Bewegungseinheit (3) aufweisen.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite gedachte An kopplungsebene (9) am Gestell (2) einen festen Ab stand zur ersten gedachten Ankopplungsebene (7) des Gestelles (2) aufweist.

11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite gedachte Ankopplungsebene (7, 9) am Gestell (2) zu sammenfallen.

12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die erste gedachte An kopplungsebene (5) der Bewegungseinheit (3) einen festen Abstand zur zweiten gedachten Ankopplungsebe ne (8) der Bewegungseinheit (3) aufweist.

13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite gedachte Ankopplungsebene (5, 8) der Bewegungsein heit (3) zusammenfallen.

14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine zusätzliche Ein stellvorrichtung (15) zur Momentenabstützung der Be wegungseinheit (3) über ein erstes Verbindungsglied (4) umfangsseitig an der Bewegungseinheit (3) ange koppelt und über ein zweites Verbindungsglied (6) am Gestell (2) angelenkt ist.

15. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungseinheit (3) Schnittstellen (16) zur Aufnahme von Werkzeugen (14), Operatoren (17), Einheiten (18), Manipulatoren (31) und dergleichen aufweist.

16. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß an der Bewegungseinheit (3) zusätzliche Achseinheiten (18) angeordnet sind.

17. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Gestell (2) als Rah men ausgebildet ist.

18. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Gestell (2) mehrec kigen Querschnitt aufweist.

19. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Gestell (2) einen Gestellteil (21) aufweist, an den stirnseitig minde stens ein weiterer Gestellteil (22) angeschlossen ist.

20. Einrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Gestellteil (22) einen in Richtung auf die freie Stirnseite sich verjüngenden Querschnitt hat.

21. Einrichtung nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß am weiteren Gestellteil (22) die zweiten Verbindungsglieder (6) der Ein stellvorrichtungen (1) gelagert sind.

22. Einrichtung nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß der durch die Quer schnittsverjüngung bestimmte Anstellwinkel (24) des weiteren Gestellteiles (22) in Abhängigkeit vom Raumwinkel (25) der Einstellvorrichtungen (1) bei Neutralstellung der Bewegungseinheit (3) gewählt ist.

23. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Gestell (2) einen Innenraum (19) umschließt, in dem zumindest teilwei se die Bewegungseinheit (3) liegt.

24. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung als mo bile Einrichtung ausgebildet ist, die mit Schnitt stellen zur Steuerung/Regelung zumindest der Ein stellvorrichtungen (1) und der Bewegungseinheit (3) versehen ist.

25. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und/oder zweiten Verbindungsglieder (4, 6) momentenfrei aus gebildet sind.

26. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und/oder zweiten Verbindungsglieder (4, 6) Kugelelemente oder Kardangelenke sind.

27. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellvorrichtung (1) eine Verbindungsstange (37) aufweist, die mit tels eines Antriebes (27) in ihrer Längsrichtung re lativ zum Gestell (2) verschiebbar ist.

28. Einrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb (27) am Ge stell (2) gelagert ist.

29. Einrichtung nach Anspruch 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb (27) mecha nisch, elektromechanisch, hydraulisch oder pneuma tisch arbeitet.

30. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß an der Bewegungseinheit (3) eine Spindeleinheit (29) vorgesehen ist.

31. Einrichtung nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindeleinheit (29) eine Aufnahme für das Werkzeug (14) aufweist.

32. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß an der Bewegungseinheit (3) eine Strahlführungseinheit (30) zur Positionie rung eines energiereichen Strahles, vorzugsweise ei nes Laserstrahles, vorgesehen ist.

33. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß der Einrichtung wenig stens ein Tisch (13) zur Aufnahme eines Werkstückes (28), eines Objektes und dergleichen zugeordnet ist.

34. Einrichtung nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß der Tisch (13) auf einem Grundgestell (11, 12) gelagert ist.

35. Einrichtung nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung von Säu len (11) des Grundgestelles (11, 12) getragen ist.

36. Einrichtung nach Anspruch 34 oder 35, dadurch gekennzeichnet, daß am Grundgestell (11, 12) wenigstens ein Magazin (54) für Werkzeuge (14), Werkzeugköpfe, Meßzeuge und dergleichen vorgesehen ist.

37. Einrichtung nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß dem Magazin (54) ein Wechsler zugeordnet ist.

38. Einrichtung nach einem der Ansprüche 33 bis 37, dadurch gekennzeichnet, daß der Tisch (13) um wenig stens eine Achse (34) drehbar ist.

39. Einrichtung nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse (34) in den Tisch (13) integriert ist.

40. Einrichtung nach einem der Ansprüche 33 bis 39, dadurch gekennzeichnet, daß der Tisch (13) wenig stens eine NC-Achse (35) aufweist.

41. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 40, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung im Zu führbereich wenigstens eines Transportsystems (33) liegt.

42. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 41, dadurch gekennzeichnet, daß das Gestell (2) horizon tal angeordnet ist.

43. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 41, dadurch gekennzeichnet, daß das Gestell (2) unter einem Winkel zur Horizontalen angeordnet ist.

44. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 43, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Einrich tungen miteinander verbunden sind.

45. Einrichtung nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen durch Zwischenträger (57), vorzugsweise Zwischenrahmen, miteinander verbunden sind.

46. Einrichtung nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenträger (57) die Gestelle (2) benachbarter Einrichtungen mitein ander verbindet.

47. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 46, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Einrich tungen mit einem Unterbau (58) verbunden sind.

48. Einrichtung nach Anspruch 47, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterbau (58) über weitere Zwischenträger (57) mit den Gestellen (2) der Einrichtungen verbunden ist.

49. Einrichtung nach einem der Ansprüche 44 bis 48, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Einhei ten, die jeweils aus mindestens zwei Einrichtungen gebildet sind, miteinander verkettet sind.

50. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 49, dadurch gekennzeichnet, daß der Einrichtung wenig stens eine Meßeinrichtung (62) zugeordnet ist, mit der die Position der Bewegungseinheit (3) bei Still stand und bei Bahnbewegungen erfaßbar ist.