DE102010047048A1

DE102010047048A1 - Fluidized static positioning device used in e.g. machine tool, has pressurized fluid outlet openings that are formed facing inflow structure so that pressurized fluid is selectively applied, for positioning carriage

Info

Publication number: DE102010047048A1
Application number: DE102010047048A
Authority: DE
Inventors: Dr.-Ing. Möhring Hans-Christian; Prof. Dr.-Ing. Denkena Berend; Dipl.-Ing. Kayapinar Haydar; Dipl.-Ing. Brehmeier Stefan
Original assignee: Leibniz Universitaet Hannover
Current assignee: Leibniz Universitaet Hannover
Priority date: 2010-09-30
Filing date: 2010-09-30
Publication date: 2012-04-05
Anticipated expiration: 2030-10-01
Also published as: DE102010047048B4

Abstract

The device (10) has a carriage (12) and a bed (14) having two pressurized fluid outlet openings that are spaced apart from each other. The fluid outlet openings are connected to a pressurized fluid source, for dispensing the pressurized fluid in the direction of the carriage. A fluid pad (25) is arranged between the carriage and the bed. The pressurized fluid outlet openings are formed facing an inflow structure (S) so that pressurized fluid is selectively applied to the outlet openings, for positioning the carriage.

Description

Die Erfindung betrifft eine fluidostatische Positionierachse und eine Maschine mit einer fluidostatischen Positionierachse, die (a) einen Schlitten und (b) ein Bett, das eine Mehrzahl an Druckfluidaustrittsöffnungen aufweist, umfasst, wobei die Druckfluidaustrittsöffnungen voneinander beabstandet angeordnet und zum Verbinden mit einer Druckfluidquelle zum Abgeben von Druckfluid zumindest auch in Richtung des Schlittens ausgebildet sind, so das ein Fluidkissen zwischen Schlitten und Bett entsteht.The invention relates to a fluidostatic positioning axis and to a machine having a fluidostatic positioning axis comprising (a) a carriage and (b) a bed having a plurality of pressurized fluid outlets, the pressurized fluid exit ports spaced from each other and for connection to a pressurized fluid source for delivery are formed by pressurized fluid at least in the direction of the carriage, so that a fluid cushion between carriage and bed is formed.

Derartige Maschinen sind beispielsweise Werkzeugmaschinen oder Aktuatoren, die eine aerostatische Positionierachse besitzen. Nachteilig an bekannten Maschinen ist, dass sie schlecht miniaturisierbar sind. Das liegt oft daran, dass bei kleinen Maschinen die Integration von Antrieb und Positionierachse Probleme bereitet.Such machines are, for example, machine tools or actuators which have an aerostatic positioning axis. A disadvantage of known machines is that they are difficult to miniaturize. This is often due to the fact that the integration of drive and positioning axis causes problems for small machines.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Nachteile im Stand der Technik zu vermeiden.The invention has for its object to avoid disadvantages in the prior art.

Die Erfindung löst das Problem durch eine gattungsgemäße Positionierachse, bei der der Schlitten eine den Druckfluidaustrittsöffnungen zugewandte Anströmstruktur aufweist, die so ausgebildet ist, dass durch selektives Beaufschlagen der Druckfluidaustrittsöffnungen mit Druckfluid der Schlitten positionierbar und/oder fortlaufend bewegbar ist.The invention solves the problem by a generic positioning axis, in which the carriage has a flow structure facing the pressure fluid outlet openings, which is designed such that the carriage can be positioned and / or continuously moved by selectively pressurizing the pressure fluid outlet openings with pressurized fluid.

Vorteilhaft an der Erfindung ist, dass das aus den Druckfluidaustrittsöffnungen austretende Druckfluid gleichzeitig einerseits zum Lagern des Schlittens am Bett mit sehr geringem Reibkoeffizienten und andererseits ohne Haft-Rutsch-Effekt und zum Antreiben des Schlittens verwendet wird. Das führt dazu, dass die Positionierachse sehr klein ausgebildet werden kann.An advantage of the invention is that the emerging from the pressure fluid outlet openings pressure fluid is used on the one hand for supporting the carriage on the bed with a very low coefficient of friction and on the other hand without stick-slip effect and for driving the carriage. This results in that the positioning axis can be made very small.

Es ist ein weiterer Vorteil, dass wenig separate Elemente für die Positionierachse benötigt werden, was eine hohe Integrationsdichte ermöglicht. Aufgrund der geringen Anzahl an separaten Elementen ist die erfindungsgemäße fluidostatische Positionierachse zudem robust. Es ist ein weiterer Vorteil, dass zum Betreiben der Positionierachse nur eine Energieversorgungsvorrichtung benötigt wird, beispielsweise eine Druckluft- oder eine Hydraulikflüssigkeitsquelle.It is a further advantage that few separate elements are required for the positioning axis, which allows a high integration density. Due to the small number of separate elements, the fluidostatic positioning axis according to the invention is also robust. It is a further advantage that only one energy supply device is required for operating the positioning axis, for example a compressed air source or a hydraulic fluid source.

Die erfindungsgemäße Positionierachse ermöglicht zudem eine hohe Präzision bei der Positionierung. So ist es möglich, mit der hydrostatischen Positionierachse Mikrobauteile mit Positioniergenauigkeiten im Nanometerbereich zu positionieren. Es ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform möglich, dass die Positionierachse einen Stellweg von weniger als 1 cm, insbesondere von weniger als 1 mm, aufweist. Unter dem Stellweg wird derjenige Weg verstanden, um den der Schlitten von einer Position zu einer anderen gefahren werden kann.The positioning axis according to the invention also allows a high precision in the positioning. It is thus possible to position microcomponents with positioning accuracies in the nanometer range with the hydrostatic positioning axis. It is possible according to a preferred embodiment that the positioning axis has a travel of less than 1 cm, in particular less than 1 mm. The travel is understood as the path by which the carriage can be moved from one position to another.

Im Rahmen der vorliegenden Beschreibung wird unter der Positionierachse sowohl eine translatorische als auch eine rotatorische Positionierachse verstanden. Handelt es sich um eine translatorische Positionierachse, so ist der Schlitten in einer oder zwei Dimensionen translatorisch bewegbar.In the context of the present description, the positioning axis is understood to mean both a translational and a rotational positioning axis. If it is a translatory positioning axis, then the carriage is translationally movable in one or two dimensions.

Handelt es sich bei der Positionierachse um eine rotatorische Positionierachse, so kann der Schlitten als Stator oder als Rotator aufgefasst werden. Sofern der Schlitten als dasjenige Teil aufgefasst wird, das sich bewegt, wohingegen das Bett ruht, so ist jeweils auch stets eine Positionierachse mit gemeint, bei der der Schlitten ruht und das Bett sich bewegt. Es handelt sich jeweils um Relativbewegungen, so dass es grundsätzlich auch möglich ist, die Druckfluidaustrittsöffnungen an dem beweglichen Objekt, das im Folgenden stets als Schlitten bezeichnet wird, anzubringen. Das ist jedoch fertigungstechnisch aufwändiger und führt zu einer komplexeren Positionierachse.If the positioning axis is a rotary positioning axis, then the carriage can be regarded as a stator or as a rotator. If the carriage is considered as the part that moves, whereas the bed rests, so is always always meant a positioning axis, in which the carriage rests and the bed moves. These are in each case relative movements, so that in principle it is also possible to attach the pressure fluid outlet openings to the moving object, which is always referred to below as a carriage. However, this is technically more complex and leads to a complex positioning axis.

Darunter, dass die Positionierachse fluidostatisch ist, wird verstanden, dass es sich um eine aerostatische und/oder eine hydrostatische Positionierachse handelt.Under the fact that the positioning axis is fluidostatic, it is understood that it is an aerostatic and / or a hydrostatic positioning axis.

Unter dem Schlitten wird, wie oben bereits ausgeführt, vorzugsweise dasjenige Teil der Positionierachse verstanden, das durch Beaufschlagen der Druckfluidaustrittsöffnungen mit Druckfluid relativ zum Bett bewegt wird, so dass das Bett räumlich ruht und der Schlitten beschleunigt wird.As already mentioned above, the carriage is preferably understood to mean that part of the positioning axis which is moved relative to the bed by pressurizing the pressure fluid outlet openings so that the bed rests spatially and the carriage is accelerated.

Unter den Druckfluidaustrittsöffnungen werden insbesondere Öffnungen verstanden, die so ausgebildet sind, dass bei Betrieb der Positionierachse durch diese Druckfluid austritt. Bei den Druckfluidaustrittsöffnungen kann es sich beispielsweise um Löcher, insbesondere auch um Langlöcher oder Schlitze, handeln. Die Druckfluidaustrittsöffnungen sind jedoch so ausgebildet, dass zwischen zwei Druckfluidaustrittsöffnungen Bereiche existieren, aus denen kein Druckfluid austreten kann. Bei Betrieb der Positionierachse kommt es dadurch zu einem Druckgradienten, der von der Anströmstruktur, die auch als Anströmprofil bezeichnet werden kann, in eine Kraft umgewandelt wird, die entweder den Schlitten beschleunigt oder einer externen Kraft entgegenwirkt.The pressurized fluid outlet openings are in particular understood to be openings which are designed such that, when the positioning axis is in operation, this pressure fluid exits. The pressure fluid outlet openings may be, for example, holes, in particular slots or slots. However, the pressure fluid outlet openings are formed so that exist between two pressure fluid outlet openings areas from which no pressure fluid can escape. During operation of the positioning axis, this results in a pressure gradient, which is converted by the inflow structure, which can also be referred to as inflow profile, into a force which either accelerates the carriage or counteracts an external force.

Jeder Druckfluidaustrittsöffnung kann ihrerseits aus Anzahl an Teil-Öffnungen aufgebaut sein. Beispielsweise wird auch eine Lochreihe als Druck-fluidaustrittsöffnung betrachtet.Each pressure fluid outlet opening can in turn be constructed from a number of partial openings. For example, a row of holes is considered as a pressure fluid outlet opening.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Anströmstruktur eine prismatische Regelfläche, die sich bezüglich einer Antriebsrichtung ändert und bezüglich einer senkrecht zur Antriebsrichtung verlaufenden Querrichtung einen gleich bleibenden Querschnitt hat. Hierunter ist zu verstehen, dass die Anströmstruktur durch eine Schar an parallelen Geraden beschrieben werden kann, die bezüglich einer Schnittebene beispielsweise eine Zickzackform bilden. In anderen Worten kann die Anströmstruktur als dreidimensionale Funktion beschrieben sein, die einem Paar aus x- und y-Werten eine Höhe z zuweist, wobei ein Koordinatensystem existiert, insbesondere ein kartesisches Koordinatensystem, in dem die Höhe z nur von dem x-Wert abhängt, nicht aber vom y-Wert. Eine derartige Anströmstruktur lässt sich besonders leicht herstellen und der Schlitten besonders einfach positionieren. Denkbar ist aber auch, dass die Anströmstruktur eine Drehsymmetrie aufweist, was insbesondere dann vorteilhaft ist, wenn die Positionierachse eine rotatorische Positionierachse ist.According to a preferred embodiment, the onflow structure is a prismatic Ruled surface, which changes with respect to a drive direction and with respect to a direction perpendicular to the drive direction transverse direction has a constant cross-section. By this it is to be understood that the on-stream structure can be described by a family of parallel straight lines which, for example, form a zigzag shape with respect to a sectional plane. In other words, the on-stream structure may be described as a three-dimensional function assigning a height z to a pair of x and y values, where a coordinate system exists, in particular a Cartesian coordinate system in which the height z depends only on the x value, but not from the y-value. Such an approach structure can be produced particularly easily and the carriage can be positioned particularly easily. It is also conceivable, however, for the inflow structure to have a rotational symmetry, which is advantageous in particular when the positioning axis is a rotational positioning axis.

Besonders günstig ist es, wenn die Druckfluidaustrittsöffnungen eine längliche Struktur bilden, die sich in Querrichtung erstreckt. Aus den Druckfluidaustrittsöffnungen austretendes Druckfluid strömt die Anströmstruktur effektiv an, was zu einer großen Kraft führt.It is particularly favorable if the pressure fluid outlet openings form an elongated structure which extends in the transverse direction. Pressurized fluid exiting from the pressure fluid exit ports effectively flows the onflow structure, resulting in a large force.

Vorzugsweise besitzt das Bett eine erste Gruppe an Druckfluidaustrittsöffnungen, die kollektiv mit Druckfluid beaufschlagbar und zumindest teilweise in Antriebsrichtung voneinander beabstandet sind, und eine zweite Öffnungsgruppe an Druckfluidaustrittsöffnungen, die kollektiv mit Druckfluid beaufschlagbar und zumindest teilweise in Antriebsrichtung voneinander beabstandet sind, wobei die Öffnungsgruppen so relativ zueinander angeordnet sind, dass der Schlitten durch sukzessives Beaufschlagen der Öffnungsgruppen mit Druckfluid fortlaufend bewegbar ist. Besonders günstig ist es, wenn das Bett eine dritte Öffnungsgruppe an Fluidaustrittsöffnungen besitzt, die kollektiv mit Druckfluid beaufschlagbar und zumindest teilweise in Antriebsrichtung voneinander beabstandet sind. In den Öffnungsgruppen sind all diejenigen Druckfluidaustrittsöffnungen zusammengefasst, die unabhängig von allen anderen Druckfluidaustrittsöffnungen mit Druckfluid beaufschlagbar sind. Es ist also möglich, allein die Druckfluidaustrittsöffnungen der ersten Öffnungsgruppe mit Druckfluid zu beaufschlagen.Preferably, the bed has a first group of pressurized fluid outlets collectively pressurized and at least partially spaced apart in the drive direction and a second opening group of pressurized fluid outlets collectively pressurized and at least partially spaced from each other in the drive direction, wherein the orifice groups are relatively so are arranged to each other, that the carriage is continuously movable by successive loading of the opening groups with pressurized fluid. It is particularly favorable if the bed has a third opening group at fluid outlet openings, which are collectively pressurized with pressurized fluid and at least partially spaced apart in the drive direction. In the opening groups all those pressure fluid outlet openings are summarized, which can be acted upon by pressurized fluid independently of all other pressure fluid outlet openings. It is thus possible to pressurize the pressure fluid outlet openings of the first opening group with pressurized fluid alone.

Vorzugsweise ist die Anströmstruktur periodisch. Das heißt, dass sie sich nach einer charakteristischen Länge wiederholt. Die charakteristische Länge kann auch als Zahnteilung bezeichnet werden. Günstig ist es nun, wenn die Druckfluidaustrittsöffnungen einer Öffnungsgruppe genau diesen kritischen Abstand voneinander haben. In diesem fall addieren sich die Kraftwirkungen, die das aus den Druckfluidaustrittsöffnungen der jeweiligen Gruppe ausströmende Druckfluid auf die Anströmstruktur haben.Preferably, the onflow structure is periodic. That is, it repeats after a characteristic length. The characteristic length can also be referred to as tooth pitch. It is favorable if the pressure fluid outlet openings of an opening group have exactly this critical distance from each other. In this case, the force effects that the pressure fluid flowing out of the pressure fluid outlet openings of the respective group have on the flow structure add up.

Besonders günstig ist es, wenn die Druckfluidaustrittsöffnungen einer jeden Öffnungsgruppe in einem Öffnungsmuster mit der gleichen Zahnteilung wie die Anströmstruktur angeordnet sind und innerhalb einer Zahnteilung der Anströmstruktur Druckfluidaustrittsöffnungen aller Öffnungsgruppen vorhanden sind. Der Schlitten lässt sich dann mit besonders hoher Präzision positionieren und großer Beschleunigung fortlaufend bewegen.It is particularly favorable if the pressure fluid outlet openings of each opening group are arranged in an opening pattern with the same tooth pitch as the onflow structure and pressure fluid outlet openings of all opening groups are present within a pitch of the inflow structure. The slide can then be positioned with particularly high precision and continuously move with great acceleration.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform besitzt die Positionierachse eine Positionserfassungsvorrichtung zum Erfassen einer Schlittenposition des Schlittens relativ zum Bett, zumindest eine Schaltvorrichtung zum steuerbaren selektiven Beaufschlagen von Druckfluidaustrittsöffnungen mit Druckfluid und eine Steuereinheit, die mit der Schaltvorrichtung verbunden und eingerichtet ist zum Ansteuern der Schaltvorrichtung, so dass die Schlittenposition auf eine Soll-Schlittenposition regelbar ist.According to a preferred embodiment, the positioning axis has a position detecting device for detecting a carriage position of the carriage relative to the bed, at least one switching device for controllably selectively pressurizing pressurized fluid outlets with pressurized fluid, and a control unit connected to the switching device and configured to drive the switching device such that Slide position is adjustable to a desired carriage position.

Insbesondere existiert für jede Öffnungsgruppe an Druckfluidaustrittsöffnungen eine Schaltvorrichtung, so dass jede Öffnungsgruppe selektiv mit Druckfluid beaufschlagbar ist. Bei der Schaltvorrichtung kann es sich beispielsweise um ein Ventil handeln, das selektiv eine Verbindung zwischen einem Druckfluidspeicher und den Druckfluidaustrittsöffnungen der jeweiligen Öffnungsgruppe herstellt.In particular, there is a switching device for each opening group of pressure fluid outlet openings, so that each opening group can be acted upon selectively with pressurized fluid. The switching device may, for example, be a valve which selectively establishes a connection between a pressure fluid reservoir and the pressure fluid outlet openings of the respective opening group.

Günstig ist es, wenn sich das Anströmprofil entlang einer Schlittenebene erstreckt und eine erste Flanke und eine zweite Flanke aufweist, die gegenläufig zur Schlittenebene geneigt sind. Die Flanken sind dann so zu den Druckfluidaustrittsöffnungen angeordnet, dass sie durch Anströmen mit Druckfluid eine Vorschubkraft für den Schlitten erzeugen. Beispielsweise sind die erste Flanke und/oder die zweite Flanke um einen Winkel zwischen 20° und 70°, insbesondere zwischen 30 und 60°, zu Schlittenebene geneigt. Besonders günstig ist ein Winkel von 45°, es ergibt sich so eine symmetrische Anströmstruktur.It is advantageous if the inflow profile extends along a carriage plane and has a first flank and a second flank, which are inclined in opposite directions to the carriage plane. The flanks are then arranged to the pressure fluid outlet openings that they generate a feed force for the slide by flowing with pressurized fluid. For example, the first flank and / or the second flank are inclined at an angle between 20 ° and 70 °, in particular between 30 and 60 °, to the carriage plane. An angle of 45 ° is particularly favorable, resulting in a symmetrical inflow structure.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist der Schlitten einen ersten Antriebsbereich mit einer ersten Anströmstruktur, die sich bezüglich einer ersten Antriebsrichtung ändert, und einen vom ersten Antriebsbereich getrennten zweiten Antriebsbereich, der eine zweite Anströmstruktur hat, die sich nur bezüglich einer zur ersten Antriebsrichtung winklig, insbesondere senkrecht, verlaufenden zweiten Antriebsrichtung ändert, auf, wobei das Bett dem ersten Antriebsbereich einen ersten Bettbereich zukehrt, dessen Erstbereichs-Öffnungsgruppen so angeordnet sind, dass der Schlitten durch sukzessives Beaufschlagen der Erstbereichs-Öffnungsgruppen mit Druckfluid in die erste Antriebsrichtung bewegbar ist, und wobei das Bett dem zweiten Antriebsbereich einen zweiten Bettbereich zukehrt, der zumindest zwei Zweitbereichs-Öffnungsgruppen an Druckfluidaustrittsöffnungen aufweist, die unabhängig von den Erstbereichs-Öffnungsgruppen mit Druckfluid beaufschlagbar sind und so angeordnet sind, dass der Schlitten durch sukzessives Beaufschlagen der Zweitbereichs-Öffnungsgruppen mit Druckfluid in die zweite Antriebsrichtung bewegbar ist. Auf diese Weise kann der Schlitten in zwei Freiheitsgraden, beispielsweise einer x-y-Ebene, positioniert werden. Es ist aber auch möglich, dass der Schlitten in seinen Antriebsbereichen gekrümmt ist, beispielsweise sphärisch. In diesem Fall ist es möglich, den Schlitten auf einer Kugeloberfläche zu positionieren.According to a preferred embodiment, the carriage has a first drive region with a first onflow structure that changes with respect to a first drive direction, and a second drive region that is separate from the first drive region and has a second onflow structure that is angled, in particular perpendicular, only with respect to a first drive direction , the second drive direction changes, wherein the bed turns the first drive area to a first bed area whose first-area opening groups are arranged so that the carriage is fed by successively pressurizing the first-area opening groups with pressurized fluid Drive direction is movable, and wherein the bed the second drive area zukehrt a second bed area having at least two second-area opening groups of pressure fluid outlet openings, which are acted upon independently of the first-area opening groups with pressurized fluid and arranged so that the carriage by successively pressurizing the second area Opening groups with pressurized fluid in the second drive direction is movable. In this way, the carriage can be positioned in two degrees of freedom, for example an xy-plane. But it is also possible that the carriage is curved in its drive areas, for example, spherical. In this case, it is possible to position the carriage on a spherical surface.

Bevorzugt umfasst der Schlitten eine erste Schlittenseite und eine der ersten Schlittenseite gegenüberliegende zweite Schlittenseite, wobei der erste Antriebsbereich auf der ersten Schlittenseite und der zweite Antriebsbereich auf der zweiten Schlittenseite angeordnet ist.Preferably, the carriage comprises a first carriage side and a second carriage side opposite the first carriage side, the first drive region being arranged on the first carriage side and the second drive region being arranged on the second carriage side.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform besitzt die Positionierachse (a) einen Grundkörper, in dem ein erster Verteilerkanal, ein zweiter Verteilerkanal und zumindest ein dritter Verteilerkanal ausgebildet sind, die mittels dreier voneinander getrennter Fluidanschlüsse selektiv mit Druckfluid versorgbar sind, (b) eine erste Verteilermaske, die einen ersten Satz an Öffnungen, die nur mit dem ersten Verteilerkanal in Verbindung steht, einem zweiten Satz an Öffnungen, die nur mit dem zweiten Verteilerkanal in Verbindung steht und einen dritten Satz an Öffnungen, die nur mit dem dritten Verteilerkanal in Verbindung steht, besitzt und/oder (c) eine zweite Verteilermaske, die erste längliche Durchlässe aufweist, die in Querrichtung der Anströmstruktur verlaufen und so angeordnet sind, dass nur Druckfluid aus dem ersten Satz an Öffnungen einströmen kann, zweite längliche Durchlässe aufweist, die in Querrichtung der Anströmstruktur verlaufen und so angeordnet sind, dass nur Druckfluid aus dem zweiten Satz an Öffnungen einströmen kann, und dritte längliche Durchlässe aufweist, die in Querrichtung der Anströmstruktur verlaufen und so angeordnet sind, dass nur Druckfluid aus dem dritten Satz an Öffnungen einströmen kann, aufweist, wobei (d) die zweite Verteilermaske so angeordnet ist, dass Druckfluid aus einem Fluidanschluss durch die erste Verteilermaske zur zweiten Verteilermaske strömen kann, so dass die Schlitten durch selektives Beaufschlagen des Fluidanschlüsse fortlaufend in Antriebsrichtung bewegbar ist.According to a preferred embodiment, the positioning axis (a) has a base body in which a first distribution channel, a second distribution channel and at least a third distribution channel are formed, which are selectively supplied with pressurized fluid by means of three separate fluid ports, (b) a first distributor mask, the a first set of openings communicating with only the first distribution channel, a second set of openings communicating with only the second distribution channel and having a third set of openings communicating only with the third distribution channel, and or (c) a second manifold mask having first elongate passages extending transversely of the upstream structure and arranged so that only pressurized fluid from the first set of apertures can flow, second elongated passages extending in the transverse direction of the upstream structure, and arranged so that only Dru back fluid from the second set of openings, and third elongate passages extending in the transverse direction of the Anströmstruktur and arranged so that only pressurized fluid from the third set of openings can flow, wherein (d) the second distributor mask arranged so in that pressurized fluid can flow from a fluid port through the first manifold mask to the second manifold mask so that the carriages are continuously movable in the drive direction by selective pressurization of the fluid ports.

Durch das Vorhandensein der Verteilermasken wird sichergestellt, dass die Anströmstruktur an möglichst vielen Stellen mit Druckfluid beaufschlagt wird, so dass sich eine hohe Positioniergenauigkeit bzw. eine hohe Beschleunigung ergibt.The presence of the distributor masks ensures that pressurized fluid is applied to the inflow structure at as many points as possible, resulting in a high positioning accuracy or a high acceleration.

Vorzugsweise ist der Schlitten zumindest abschnittsweise rotationssymmetrisch, wobei die Antrömstruktur radial um den Schlitten verläuft und die Druckfluidaustrittsöffnungen entlang einer Längserstreckung des Schlittens voneinander beabstandet angeordnet sind, so dass der Schlitten um seine Längserstreckung drehbar vom Bett geführt ist und durch selektives Beaufschlagen der Druckfluidaustrittsöffnungen entlang seiner Längserstreckung positionierbar ist.Preferably, the carriage is at least partially rotationally symmetrical, wherein the Antrömstruktur extends radially around the carriage and the pressure fluid outlet openings along a longitudinal extension of the carriage are arranged spaced from each other, so that the carriage is guided about its longitudinal extent rotatable from the bed and by selectively pressurizing the pressure fluid outlet openings along its longitudinal extent is positionable.

Erfindungsgemäß ist zudem eine Maschine mit einer erfindungsgemäßen Positionierachse.In addition, according to the invention a machine with a positioning axis according to the invention is provided.

Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigtIn the following, embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings. It shows

1a ein Schema der erfindungsgemäßen Positionierachse, 1a a diagram of the positioning axis according to the invention,

1b eine Detailansicht der Anströmstruktur des Schlittens der Positionierachse nach 1a, 1b a detailed view of the incident structure of the carriage of the positioning axis to 1a .

2 eine dreidimensionale Ansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Positionierachse, 2 3 shows a three-dimensional view of an embodiment of a positioning axis according to the invention,

3 eine Detailansicht einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Positionierachse, 3 a detailed view of a second embodiment of a positioning according to the invention,

4 eine schematische Ansicht einer dritten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Positionierachse, 4 a schematic view of a third embodiment of a positioning according to the invention,

5 eine schematische Ansicht einer vierten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Positionierachse und 5 a schematic view of a fourth embodiment of a positioning according to the invention and

6 eine schematische Ansicht einer sechsten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Positionierachse. 6 a schematic view of a sixth embodiment of a positioning according to the invention.

1 zeigt eine erfindungsgemäße Positionierachse 10, die einen Schlitten 12 und ein Bett 14 aufweist. Das Bett 14 besitzt eine Mehrzahl an Druckfluidaustrittsöffnungen 16.1, 16.2, ..., die voneinander beabstandet angeordnet sind. 1 shows a positioning according to the invention 10 having a sled 12 and a bed 14 having. The bed 14 has a plurality of pressure fluid outlet openings 16.1 . 16.2 , ..., which are arranged spaced from each other.

Die Positionierachse 10 umfasst zudem einen ersten Verteilerkanal 18, mittels dem die Druckfluidaustrittsöffnungen 16.5 16.8 und 16.11 mit Druckfluid beaufschlagbar sind. Über einen zweiten Verteilerkanal 20 sind die Druckfluidaustrittsöffnungen 16.6, 16.9, 16.12 mit Druckfluid beaufschlagbar und über einen dritten Verteilerkanal 22 die Druckfluidaustrittsöffnungen 16.7, 16.10 und 16.13. Das Druckfluid ist im vorliegenden Fall Druckluft, das von einem nicht eingezeichneten Kompressor auf einen Überdruck p gebracht wird. Es handelt sich damit um eine aerostatische Positionierachse.The positioning axis 10 also includes a first distribution channel 18 , By means of which the pressure fluid outlet openings 16.5 16.8 and 16:11 be acted upon with pressurized fluid. Via a second distribution channel 20 are the pressure fluid outlet openings 16.6 . 16.9 . 16:12 pressurized fluid and via a third distribution channel 22 the pressure fluid outlet openings 16.7 . 16:10 and 16:13 , The pressurized fluid in the present case compressed air, which from a compressor not shown on a Overpressure p is brought. It is therefore an aerostatic positioning axis.

Die Druckfluidaustrittsöffnungen 16.5, 16.8, 16.11, die vom ersten Verteilerkanal 18 mit Druckfluid mit dem Druck p_u beaufschlagbar sind, bilden eine erste Öffnungsgruppe U. Eine zweite Öffnungsgruppe wird durch die vom zweiten Verteilerkanal beaufschlagbaren Druckfluidaustrittsöffnungen 16.6, 16.9 und 16.12 gebildet, eine dritte Öffnungsgruppe W durch die Druckfluidaustrittsöffnungen 16.7, 16.10 und 16.13 die vom dritten Verteilerkanal 22 mit Druckfluid versorgbar sind. Neben Druckfluidaustrittsöffnungen der Öffnungsgruppen U, V und W sind weitere Druckfluidaustrittsöffnungen vorhanden, beispielsweise 16.1, 16.2 und 16.14, die nicht selektiv mit Druckfluid beaufschlagbar sind.The pressure fluid outlet openings 16.5 . 16.8 . 16:11 coming from the first distribution channel 18 can be acted upon with pressure p _u under pressure fluid, form a first opening group U. A second opening group is formed by the pressurized fluid outlet openings which can be acted upon by the second distributor channel 16.6 . 16.9 and 16:12 formed, a third opening group W through the pressure fluid outlet openings 16.7 . 16:10 and 16:13 the third distribution channel 22 be supplied with pressurized fluid. In addition to pressure fluid outlet openings of the opening groups U, V and W further pressure fluid outlet openings are present, for example 16.1 . 16.2 and 16:14 , which are not selectively acted upon by pressurized fluid.

Das Bett 14 bildet einen Umgriff um den Schlitten 12, das heißt, dass bei Betrieb der Positionierachse 10 aus den Druckfluidaustrittsöffnungen 16 ausströmendes Druckfluid den Schlitten 12 von gegenüberliegenden Seiten anströmt, so dass sich ein Luftkissen 25 ausbildet und der Schlitten 12 besonders steif am Bett 14 geführt ist.The bed 14 makes a wraparound around the sled 12 , that is, when operating the positioning axis 10 from the pressure fluid outlet openings 16 escaping pressure fluid the slide 12 from opposite sides flows, leaving an air cushion 25 trains and the sled 12 especially stiff on the bed 14 is guided.

Wie 1b zeigt, besitzt der Schlitten 12 besitzt eine Anströmstruktur S. Es ist zu erkennen, dass durch selektives Beaufschlagen der Druckfluidaustrittsöffnungen, beispielsweise der ersten Öffnungsgruppe U, mit Druckfluid der Schlitten 12 bewegbar ist. Werden nämlich beispielsweise nur die Druckfluidaustrittsöffnungen der ersten Öffnungsgruppe U angesteuert, so trifft das ausströmende Druckfluid auf die ersten Flanken 24.1, 24.2, 24.3, die um einen Neigungswinkel α von 45° gegenüber einer Schlittenebene 26 geneigt ist. Die Schlittenebene 26 ist eine Ausgleichsebene durch die Anströmstrukturen S.As 1b shows, owns the sled 12 has a flow structure S. It can be seen that by selectively pressurizing the pressure fluid outlet openings, for example, the first opening group U, with pressurized fluid of the carriage 12 is movable. If, for example, only the pressure fluid outlet openings of the first opening group U are activated, then the outflowing pressure fluid strikes the first flanks 24.1 . 24.2 . 24.3 inclined at an angle α of 45 ° with respect to a carriage plane 26 is inclined. The sled level 26 is a compensation plane through the flow structures S.

Dadurch, dass lediglich di ersten Flanken 24 angeströmt werden, wird eine Kraft in 1 nach links auf den Schlitten 12 ausgeübt. Der Schlitten 12 besitzt in 1a schematisch eingezeichnete Fluidauslastöffnungen 28.1, ..., durch die das Druckfluid durch den Schlitten abströmen kann.Because only the first flanks 24 be streamed, a force in 1 to the left on the sledge 12 exercised. The sled 12 owns in 1a schematically drawn fluid discharge openings 28.1 , ..., through which the pressure fluid can flow through the carriage.

Werden im in 1a gezeigten Fall lediglich die Druckfluidaustrittsöffnungen der zweiten Öffnungsgruppe V geöffnet, so wird damit erreicht, dass der Schlitten 12 relativ zum Bett 14 arretiert wird. Wird nämlich der Schlitten in 1 nach links oder rechts bewegt, so ergibt sich eine rückstellende Kraft, die dadurch entsteht, dass das ausströmende Fluid nunmehr nicht einen Grund der Anströmstruktur S trifft, sondern eine Flanke, beispielsweise eine der ersten Flanken 24 oder eine der zweiten Flanken 30.1, 30.2, 30.3. Die zweiten Flanken 30 sind gegenläufig zu den ersten Flanken 24 zur Ausgleichsebene 26 geneigt, so dass sich eine symmetrische Anströmstruktur S ergibt.Be in the in 1a As shown, only the pressure fluid outlet openings of the second opening group V open, so it is achieved that the carriage 12 relative to the bed 14 is locked. Namely, the slide in 1 moved to the left or right, so there is a restoring force, which arises because the outflowing fluid now does not hit a ground of the Anströmstruktur S, but an edge, for example, one of the first flanks 24 or one of the second flanks 30.1 . 30.2 . 30.3 , The second flanks 30 are opposite to the first flanks 24 to the level of compensation 26 inclined so that a symmetrical inflow structure S results.

1b zeigt eine schematische 3D-Ansicht des Schlittens 12, in der zu erkennen ist, dass die Anströmstruktur S eine prismatische Regelfläche ist. Diese Regelfläche ist durch eine Schar an parallelen Geraden beschreibbar, von denen exemplarisch die Geraden g1, g2 und g3 eingezeichnet sind. Die Anströmstruktur hat eine Zahnteilung Z, die den charakteristischen Abstand der Struktur darstellt. 1b shows a schematic 3D view of the carriage 12 in which it can be seen that the inflow structure S is a prismatic control surface. This ruled surface can be described by a family of parallel lines, of which the straight lines g1, g2 and g3 are shown by way of example. The inflow structure has a tooth pitch Z, which represents the characteristic distance of the structure.

1b zeigt, dass sich die Anströmstruktur S bezüglich einer Antriebsrichtung A ändert, nicht aber bezüglich einer Querrichtung Q. Bezüglich des eingezeichneten Koordinatensystems entspricht die Antriebsrichtung A der x-Richtung, die Querrichtung Q der y-Richtung. Die Funktion S:(x, y) → z, die jedem Paar (x, y) den entsprechenden Punkt z auf der Anströmstruktur S zuweist, hängt damit nicht von der y-Koordinate ab. 1b shows that the Anströmstruktur S changes with respect to a drive direction A, but not with respect to a transverse direction Q. With respect to the drawn coordinate system corresponds to the drive direction A of the x-direction, the transverse direction Q of the y-direction. The function S: (x, y) → z, which assigns to each pair (x, y) the corresponding point z on the incident structure S, does not depend on the y-coordinate.

1a zeigt, dass die Druckfluidaustrittsöffnungen der ersten Öffnungsgruppe U mit der gleichen Zahnteilung Z voneinander verschoben angeordnet sind. 1a shows that the pressure fluid outlet openings of the first opening group U with the same pitch Z are arranged shifted from each other.

Auch die Druckfluidaustrittsöffnungen der zweiten Öffnungsgruppe V und der dritten Öffnungsgruppe W sind mit einem Abstand angeordnet, der der Zahnteilung Z entspricht.Also, the pressure fluid outlet openings of the second opening group V and the third opening group W are arranged at a distance corresponding to the tooth pitch Z.

1a zeigt schematisch eine Positionserfassungsvorrichtung 32, die die Position des Schlittens 12 bezüglich eines Koordinatensystems, beispielsweise entlang der x-Achse erfasst. Die Positionserfassungsvorrichtung 32 ist mit einer ebenfalls schematisch eingezeichneten Steuereinheit 34 verbunden, die ihrerseits mit Schaltvorrichtungen 36, 38 und 40 in Verbindung steht. Mittels der Schaltvorrichtung 36 können die Druckfluidaustrittsöffnungen der ersten Öffnungsgruppe U angesteuert werden, mittels der zweiten Schaltvorrichtung 38 die Druckfluidaustrittsöffnungen 16 der zweiten Öffnungsgruppe V und mittels der dritten Schaltvorrichtung 40 die Druckfluidaustrittsöffnungen der dritten Öffnungsgruppe W, so dass sie mit einem jeweiligen Druck p_u', p_v', p_w', die alle gleich sein können, beaufschlagbar sind. 1a schematically shows a position detecting device 32 that the position of the sled 12 with respect to a coordinate system, for example, detected along the x-axis. The position detection device 32 is with a likewise schematically drawn control unit 34 connected, in turn, with switching devices 36 . 38 and 40 communicates. By means of the switching device 36 the pressure fluid outlet openings of the first opening group U can be controlled by means of the second switching device 38 the pressure fluid outlet openings 16 the second opening group V and by means of the third switching device 40 the pressure fluid outlet openings of the third opening group W, so that they can be acted upon by a respective pressure p _u ', p _v ', p _w ', which can all be the same.

Die Steuereinheit 34 ist eingerichtet zum automatischen Durchführen eines Verfahrens, das in einem ersten Schritt das Erfassen einer Ist-Position des Schlittens 12 umfasst. Weicht diese Ist-Position von einer in einem digitalen Speicher der Steuereinheit 34 abgelegten Soll-Position ab, so steuert die Steuereinheit 34 eine, zwei oder drei der Schaltvorrichtungen 36, 38, 40 so an, dass sich die Ist-Position der Soll-Position annähert.The control unit 34 is arranged to automatically perform a method, which in a first step, the detection of an actual position of the carriage 12 includes. Does this actual position differ from one in a digital memory of the control unit 34 stored target position, so controls the control unit 34 one, two or three of the switching devices 36 . 38 . 40 so that the actual position approaches the target position.

2 zeigt eine detaillierte Ansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Positionierachse 10, bei der der Schlitten 12 auch als Rotor und das Bett 14 auch als Stator bezeichnet werden kann. Das Bett 14 umfasst einen Grundkörper 42 und ein Oberteil 44, das auch als Gestelloberteil bezeichnet werden kann. Der Schlitten besitzt einen ersten Antriebsbereich 46, der eine erste Anströmstruktur S1 aufweist, die sich bezüglich einer ersten Antriebsrichtung A1 ändert. Der Schlitten 12 besitzt zudem einen zweiten Antriebsbereich 48, der eine zweite Anströmstruktur S2 aufweist, die sich in einer zur ersten Antriebsrichtung A1 rechtwinklig verlaufenden zweiten Antriebsrichtung A2 ändert. 2 shows a detailed view of an embodiment of a positioning according to the invention 10 in which the sled 12 also as a rotor and the bed 14 can also be referred to as a stator. The bed 14 includes a main body 42 and a top 44 , which can also be referred to as Gestelloberteil. The carriage has a first drive area 46 which has a first inflow structure S1 which changes with respect to a first drive direction A1. The sled 12 also has a second drive area 48 which has a second inflow structure S2 which changes in a second drive direction A2 extending at right angles to the first drive direction A1.

Das Bett 14 besitzt einen ersten Bettbereich 50, der dem ersten Antriebsbereich 46 zugekehrt ist. Der erste Bettbereich 50 besitzt Erstbereichs-Öffnungsgruppen, die wie oben beschrieben ausgebildet sind. Durch Ansteuern der Öffnungsgruppen an Druckfluidaustrittsöffnungen kann, wie oben beschrieben, der Schlitten damit in x-Richtung positioniert oder bewegt werden.The bed 14 owns a first bed area 50 , the first drive area 46 is facing. The first bed area 50 has first-region opening groups formed as described above. By driving the opening groups on pressure fluid outlet openings, as described above, the carriage can thus be positioned or moved in the x-direction.

Das Bett 14 besitzt zudem einen zweiten Bettbereich, der ebenfalls wie oben in den 1a und 1b beschrieben aufgebaut ist, mit dem Unterschied, dass die Antriebsrichtung A2 um 90° gegenüber der ersten Antriebsrichtung A1 versetzt ist. Durch Ansteuern der Öffnungsgruppen U, V oder W, wie es in dem Teilbild gezeigt ist, kann der Schlitten 12 daher in die zweite Antriebsrichtung A2, die der y-Richtung entspricht, bewegt werden. In 2 sind die Fluidauslassöffnungen 28.4, 28.5, 28.6 zu sehen. Druckfluid, das beispielsweise durch die Druckfluidaustrittsöffnungen 16.6 austritt, strömt durch die Fluidauslassöffnung 28.4 ins Freie.The bed 14 also has a second bed area, which also as above in the 1a and 1b is constructed, with the difference that the drive direction A2 is offset by 90 ° relative to the first drive direction A1. By driving the opening groups U, V or W, as shown in the drawing, the carriage can 12 Therefore, in the second drive direction A2, which corresponds to the y-direction, to be moved. In 2 are the fluid outlet openings 28.4 . 28.5 . 28.6 to see. Pressure fluid, for example, through the pressure fluid outlet openings 16.6 exits, flows through the fluid outlet 28.4 into the open.

In 2 sind die Schaltvorrichtungen nicht eingezeichnet, die zu den Öffnungsgruppen gehören. Im Vergleich zu der Ausführungsform gemäß der 1a und 1b sind 6 Schaltvorrichtungen vorhanden, drei für jede Raumdimension. Es sei darauf hingewiesen, dass nicht notwendigerweise drei Öffnungsgruppen vorhanden sein müssen, sondern dass auch vier, fünf, sechs oder mehr Öffnungsgruppen vorhanden sein können. Jeder Öffnungsgruppe verfügt in der Regel über eine zugeordnete Schaltvorrichtung. Sofern der Schlitten in zwei Dimensionen positioniert werden soll, ist es möglich, nicht aber notwendig, dass in der ersten Antriebsrichtung A1 (beispielsweise x-Richtung) genauso viele Öffnungsgruppen vorhanden sind wie in der zweiten Antriebsrichtung A2 (beispielsweise y-Richtung). Ist in einer Antriebsrichtung eine besonders hohe Positioniergenauigkeit vonnöten, so ist es vorteilhaft, dort mehr Öffnungsgruppen vorzusehen.In 2 the switching devices belonging to the groups of openings are not shown. Compared to the embodiment according to the 1a and 1b There are 6 switching devices, three for each room dimension. It should be noted that not necessarily three opening groups must be present, but that also four, five, six or more opening groups may be present. Each opening group usually has an associated switching device. If the carriage is to be positioned in two dimensions, it is possible, but not necessary, for there to be just as many opening groups in the first drive direction A1 (for example x-direction) as in the second drive direction A2 (for example y-direction). If a particularly high positioning accuracy is required in a drive direction, it is advantageous to provide more opening groups there.

2 zeigt, dass der Schlitten 12 einen Abtriebsbereich 74 aufweisen kann, an dem beispielsweise eine Werkzeug- oder Werkstückaufnahme befestigt sein kann. Durch Ansteuern der Druckfluidaustrittsöffnungen, wie es oben beschrieben ist, kann der Abtriebsbereich 74 auf eine vorgegebene Soll-Position positioniert werden. 2 shows that the sled 12 an output range 74 may be attached to the example, a tool or workpiece holder can be attached. By driving the pressure fluid outlet openings, as described above, the output region 74 be positioned to a predetermined desired position.

3 zeigt einen möglichen Aufbau des Betts 14 mit einem Verteilerkanal 54, einem zweiten Verteilerkanal 56 und einem dritten Verteilerkanal 58, die jeweils mit nicht eingezeichneten Fluidanschlüssen gesondert mit Druckfluid, beispielsweise Druckluft, beaufschlagbar sind. Darüber ist eine erste Verteilermaske 60 angeordnet, die einen ersten Satz 62 an Öffnungen aufweist, die nur mit dem ersten Verteilerkanal 54 in Verbindung steht. Ein zweiter Satz 64 an Öffnungen steht nur mit dem zweiten Verteilerkanal 56 in Verbindung und ein dritter Satz 66 an Öffnungen nur mit dem dritten Verteilerkanal 58. Sofern, wie oben erwähnt, mehr als drei Öffnungsgruppen vorhanden sind, sind entsprechend mehr Verteilerkanäle und Sätze an Öffnungen vorhanden. 3 shows a possible construction of the bed 14 with a distribution channel 54 a second distribution channel 56 and a third distribution channel 58 , which are each acted upon separately with non-illustrated fluid connections with pressurized fluid, such as compressed air. Above is a first distribution mask 60 arranged a first sentence 62 having openings which only with the first distribution channel 54 communicates. A second sentence 64 at openings is only with the second distribution channel 56 in connection and a third sentence 66 at openings only with the third distribution channel 58 , If, as mentioned above, more than three opening groups are present, there are correspondingly more distribution channels and sets of openings.

Das Bett umfasst zudem eine zweite Verteilermaske 68, die eine Mehrzahl an länglichen Durchlässen 70 aufweist. Die Durchlässe sind so angeordnet, dass die jeweils nur mit einem Satz an Öffnungen 62, 64, 68 in Verbindung kommen können. Die Durchlässe 70 sorgen damit dafür, dass das Druckfluid auf eine Breite verteilt wird, die größer ist als die Breite der Verteilerkanäle 54, 56, 58 In Abströmrichtung hinter der zweiten Verteilermaske kann eine Düsenmaske 72 angeordnet sein, durch deren Druckfluidaustrittsöffnungen das Druckfluid gemäß der schematisch eingezeichneten Öffnungsgruppen (Teilbild rechts) ausströmt.The bed also includes a second distribution mask 68 which have a plurality of elongated passages 70 having. The passages are arranged so that each with only one set of openings 62 . 64 . 68 can come into contact. The passages 70 This ensures that the pressure fluid is distributed over a width that is greater than the width of the distribution channels 54 . 56 . 58 In the downstream direction behind the second distributor mask, a nozzle mask 72 be arranged, through whose pressure fluid outlet openings, the pressure fluid according to the schematically drawn opening groups (part of the right) flows out.

4 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Positionierachse 10, die eine rotatorische Positionierachse ist. Die Druckfluidaustrittsöffnungen 16 sind kreisförmig angeordnet und wirken mit einem Schlitten 12 zusammen, dessen Anströmstruktur S zylindermantelförmig oder kugelförmig gebogen ist. Durch Ansteuern der einzelnen Öffnungsgruppen U, V, W, kann der Schlitten 12 rotatorisch positioniert werden. 4 shows a further embodiment of a positioning according to the invention 10 , which is a rotary positioning axis. The pressure fluid outlet openings 16 are arranged in a circle and act with a sledge 12 together, the on-stream structure S is bent cylinder-shaped or spherical. By driving the individual opening groups U, V, W, the carriage can 12 be positioned rotationally.

5 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Positionierachse 10, bei der der Schlitten 12 die ansteuerbaren Druckfluidaustrittsöffnungen aufweist. 5 shows a further embodiment of a positioning according to the invention 10 in which the sled 12 having the controllable pressure fluid outlet openings.

6 zeigt eine erfindungsgemäße Maschine 76 mit einer erfindungsgemäßen Positionierachse 10, bei der der Schlitten 12 radial vom Bett (nicht eingezeichnet) umgeben ist. Der Schlitten 12 kann dadurch in Richtung einer Längserstreckung L positioniert werden. Die Maschine 76 umfasst zudem eine zweite Positionierachse 10.2, die gleich aufgebaut ist. Zwischen den beiden Positionierachsen 12.1, 12.2 ist ein Turbinenrad 78 angeordnet. Die Maschine 76 ist in der Lage, einen schematisch eingezeichneten Endeffektor 80 präzise bezüglich einer Längserstreckung L zu positionieren und diesen gleichzeitig mit hoher Drehzahl zu drehen. 6 shows a machine according to the invention 76 with a positioning axis according to the invention 10 in which the sled 12 radially surrounded by the bed (not shown). The sled 12 can thereby be positioned in the direction of a longitudinal extent L. The machine 76 also includes a second positioning axis 10.2 , which has the same structure. Between the two positioning axes 12.1 . 12.2 is a turbine wheel 78 arranged. The machine 76 is capable of a schematically drawn end effector 80 precisely with respect to a longitudinal extension L to position and rotate it at the same time at high speed.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010: Positionierachsepositioning
1212: Schlittencarriage
1414: Bettbed
1616: DruckfluidaustrittsöffnungPressure fluid outlet opening
1818: erster Verteilerkanalfirst distribution channel
2020: zweiter Verteilerkanalsecond distribution channel
2222: dritter Verteilerkanalthird distribution channel
2424: erste Flankefirst flank
2525: Luftkissenair cushion
2626: Ausgleichsebenebalancing plane
2828: Fluidauslassöffnungfluid outlet opening
3030: zweite Flankesecond flank
3232: PositionserfassungsvorrichtungPosition sensing device
3434: Steuereinheitcontrol unit
3636: Schaltvorrichtungswitching device
3838: zweite Schaltvorrichtungsecond switching device
4040: dritte Schaltvorrichtungthird switching device
4242: Grundkörperbody
4444: Oberteiltop
4646: erster Antriebsbereichfirst drive range
4848: zweiter Antriebsbereichsecond drive range
5050: erster Bettbereichfirst bed area
5252: zweiter Bettbereichsecond bed area
5454: erster Verteilerkanalfirst distribution channel
5656: zweiter Verteilerkanalsecond distribution channel
5858: dritter Verteilerkanalthird distribution channel
6060: erste Verteilermaskefirst distributor mask
6262: erster Satzfirst sentence
6464: zweiter Satzsecond sentence
6666: dritter Satzthird sentence
6868: zweite Verteilermaskesecond distributor mask
7070: Durchlasspassage
7272: Düsenmaskenozzle mask
7474: Abtriebsbereichdriven region
7676: Maschinemachine
7878: Turbinenradturbine
8080: Endeffektorend effector
αα: Neigungswinkeltilt angle
AA: Antriebsrichtungdriving direction
LL: Längserstreckunglongitudinal extension
SS: AnströmstrukturAnströmstruktur
UU: erste Öffnungsgruppefirst opening group
VV: zweite Öffnungsgruppesecond opening group
WW: dritte Öffnungsgruppethird opening group

Claims

Fluidostatic positioning axis comprising (a) a carriage ( 12 ) and (b) a bed ( 14 ), the at least two, in particular a plurality of pressure fluid outlet openings ( 16 ), (c) wherein the pressure fluid outlet openings ( 16 ) (a) are spaced apart from each other and (b) for connection to a source of pressurized fluid and for discharging pressurized fluid at least also in the direction of the carriage ( 12 ), so that a fluid cushion ( 25 ) between carriages ( 12 ) and bed ( 14 ), characterized in that (d) the carriage ( 12 ) an at least one of the pressure fluid outlet openings ( 16 ) facing inflow structure (S) which is formed so that by selectively pressurizing the pressure fluid outlet openings ( 16 ) with pressurized fluid of the carriages ( 12 ) is positionable.

Positioning axis according to claim 1, characterized in that the Anströmstruktur (S) is a prismatic control surface, which changes with respect to a drive direction and with respect to a perpendicular to the drive direction (A) extending transverse direction (Q) has a constant cross-section.

Positioning axis according to one of the preceding claims, characterized in that the pressure fluid outlet openings ( 16 ) form an elongated structure extending in the transverse direction (Q).

Positioning axis according to one of the preceding claims, characterized in that the bed ( 14 ) (a) a first opening group (U) at pressure fluid outlet openings ( 16 ) which are collectively acted upon by pressurized fluid and at least partially spaced apart in the drive direction (A), and (b) at least one second opening group (W) of pressurized fluid outlet openings ( 16 ), which are collectively pressurized fluid and spaced at least partially in the drive direction (A), (c) wherein the opening groups (U, V, W) are arranged relative to each other, that the carriage ( 12 ) is continuously movable by pressurizing the opening groups (U, V, W) successively with pressurized fluid.

Positioning axis according to one of the preceding claims, characterized in that (a) the pressure fluid outlet openings ( 16 ) of each opening group (U, V, W) are arranged in an opening pattern with the same pitch or one, in particular Ganzzaligen, multiples as the Anströmstruktur (S) and (b) within a pitch of the Anströmstruktur (S) pressure fluid outlet openings ( 16 ) of all opening groups (U, V, W) are present.

Positioning axis according to one of the preceding claims, characterized by (a) a position detection device ( 32 ) for detecting a carriage position of the carriage ( 12 ) relative to the bed ( 14 ) (b) at least one switching or regulating device ( 36 ) for controllably applying pressure fluid outlet openings ( 16 ) with pressurized fluid and (c) a control unit ( 34 ) connected to the switching or regulating device ( 36 ) is connected and arranged for driving the switching device, so that the carriage position can be regulated to a desired carriage position.

Positioning axis according to one of the preceding claims, characterized in that the incident structure (S) (a) along a carriage plane ( 26 ) and (b) a first edge ( 24.1 ) and a second flank ( 24.2 ), which in opposite directions to the carriage plane ( 26 ) are inclined.

Positioning axle according to one of the preceding claims, characterized in that (i) the carriage ( 12 ) - a first drive area ( 46 ) with a first flow structure (S1) which changes only with respect to a first drive direction (A1), and - one from the first drive region (S1) 46 ) separate second drive area ( 48 ), which has a second onflow structure (S2) which changes only with respect to a second drive direction (A2) running at an angle, in particular perpendicular, to the first drive direction (A1), and (ii) the bed ( 12 ) - the first drive area ( 46 ) a first bed area ( 50 ) whose first region opening groups (U) are arranged so that the carriage ( 12 ) by successive loading of the first-area opening groups (U) with pressurized fluid in the first drive direction (A1) is movable and - the second drive area (A2) a second bed area ( 52 ), the at least two second-region opening groups of pressure fluid outlet openings ( 16 ), which are acted upon by pressurized fluid independently of the first-area opening groups (U) and arranged so that the carriage is movable by pressurizing the second-region opening groups (V) successively with pressurized fluid in the second drive direction (A2).

Positioning axis according to one of the preceding claims, characterized by (a) a basic body ( 42 ), in which - a first distribution channel ( 54 ), - a second distribution channel ( 56 ) and at least - a third distribution channel ( 58 ) are formed, which can be supplied with pressurized fluid by means of three separate fluid ports, (b) a first distributor mask ( 60 ), which comprises a first set of openings (U), which are connected only to the first distribution channel ( 54 ), - a second set of openings (V) connected only to the second distribution channel ( 56 ), and - a third set of openings (W), which are connected only to the third distribution channel ( 58 ), and / or (c) has a second distribution mask ( 68 ) having - first elongate passages extending in the transverse direction of the upstream structure (S) and arranged so that only pressurized fluid from the first set of openings (U) can flow in, - second elongate passages, which in the transverse direction of the upstream structure ( S) and are arranged so that only pressurized fluid from the second set of openings (V) can flow in, and - third elongated passages which extend in the transverse direction of the onflow structure (S) and are arranged so that only pressurized fluid from the third Set of openings (W) can flow, (d) wherein the second distributor mask ( 68 ) is arranged so that pressurized fluid from a fluid port through the first distributor mask ( 60 ) can flow to the second distributor mask, so that the carriage is continuously movable in the drive direction (A) by selectively applying the fluid connections.

Positioning axle according to one of the preceding claims, characterized in that (a) the carriage ( 12 ) is at least partially rotationally symmetrical, (b) the inflow structure (S) at least partially radially around the carriage ( 12 ) and (c) the pressure fluid outlet openings ( 16 ) along a longitudinal extent of the carriage ( 12 ) are arranged at a distance from one another such that the carriage is guided so as to be rotatable about its longitudinal extent by the bed and by selectively loading the pressure fluid outlets ( 16 ) is positionable along its longitudinal extent.