PL199143B1 - Podpora dźwigniowa mechanizmu platformowego - Google Patents

Abstract

Podpora w kolejności od dołu do góry zbudowana jest z przegubu Cardana (C) z krzyżakiem (1), korby (2), przegubu kulistego (K), łącznika (3) i przegubu obrotowego (R). W przegubie Cardana (C) w osi bazowej krzyżaka (1)ułożyskowany jest poprzecznie wałek (4) zakończony przyłączem (6) dla silnika napędu obrotowego (M1) mocowanego do podstawy bazowej (B). W drugiej prostopadłej osi wahliwej krzyżaka (1) ułożyskowane są poprzecznie widełki (5) stanowiące zakończenie korby (2), które sprzęga się z silnikiem napędowym obrotowym (M2) osadzonym na krzyżaku (1). Korba (2) z łącznikiem (3) połączona jest przegubem kulistym (K), zaś łącznik (3) połączony jest z platformą nośną (P) przegubem obrotowym (R) z przyłączem (6) dla sprzęgania z silnikiem napędu obrotowego (M3) mocowanym na platformie nośnej (P).

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest podpora dźwigniowa mechanizmu platformowego przeznaczona do budowy mechanizmów o sześciu stopniach ruchliwości platformy nośnej.

Zestawy podpór podtrzymujących platformę nośną posiadają napędy liniowe lub obrotowe, które odpowiednio sterowane pozwalają ustalać położenie platformy w przestrzeni. Znane są rozwiązania mechanizmów zwanych manipulatorami w których przy zastosowaniu napędów obrotowych można nadawać platformie ruchy pozycjonujące o sześciu stopniach swobody.

W polskim opisie patentowym nr 180 484 (IntCI7 B25J9/00) ujawnione jest rozwią zanie mechanizmu manipulatora równoległego posiadającego trzy korby z mechanizmami równoległowodowymi oraz dźwigniowym mechanizmem przestrzennym. Ruchy przemieszczania i orientacji platformy w przestrzeni są realizowane przy równoczesnej pracy sześ ciu silników obrotowych zamocowanych na stałe do podstawy manipulatora. Każda korba napędzana jest dwoma silnikami obrotowymi. Połączenie korby z ramionami dźwigniowymi jest zrealizowane za pomocą przegubów kulistych. Schemat kinematyczny tego manipulatora zawiera 13 ogniw dźwigniowych, 6 przegubów obrotowych oraz 12 przegubów kulistych.

W teorii maszyn i mechanizmów wiadomym jest, ż e przegub kulisty moż na zastą pić konstrukcją z trzema przegubami obrotowymi o osiach wzajemnie prostopadłych przecinających się w środku przegubu. Otrzymuje się wtedy alternatywną strukturę o tych samych możliwościach ruchu.

Istota rozwiązania polega na tym, że węzeł przyłączeniowy korby do mechanizmu stanowi przegub Cardana. Ruchomy krzyżak tego przegubu w jednej osi bazowej posiada przegub obrotowy mocowany zwykle na nieruchomej podstawie, a w drugiej prostopadłej osi wahliwej połączony jest przegubem obrotowym z widełkami korby. W obu przegubach obrotowych są przyłącza dla silników napędowych obrotowych. Z kolei węzeł przyłączeniowy łącznika do mechanizmu stanowi przegub obrotowy mocowany zwykle na platformie nośnej z przyłączem dla silnika napędu obrotowego.

Korzystnie w krzyżaku zabudowana jest przekładnia kątowa, której jeden wałek sprzęgnięty jest z widełkami korby, a drugi wałek wyprowadzony jest w osi bazowej krzyżaka przegubu Cardana do drugiego współosiowego przyłącza dla silnika napędu obrotowego mocowanego zwykle na podstawie bazowej.

Zaletą podpory jest prosta budowa pozwalająca wpływać na ruch platformy nośnej mechanizmu w sześ ciu stopniach swobody. Ruchy przemieszczania i orientacji platformy s ą realizowane przy równoczesnej pracy sześciu napędów umieszczonych na podstawie. Obrotowe silniki napędowe przyłącza się wtedy do przegubu Cardana z zabudowaną przekładnią stożkową w krzyżaku po dwóch przeciwnych jego stronach. Liczba podpór w mechanizmie platformowym może być równa trzy lub więcej. Zastosowanie trzech podpór pozwala bądź na zamontowanie wszystkich sześciu napędów na zwykle nieruchomej podstawie bazowej mechanizmu, bądź na zamontowanie ich na podstawie bazowej i platformie noś nej. Tak skonstruowany mechanizm posiada zawsze sześć stopni ruchliwoś ci, czyli przy zastosowaniu sześciu napędów obrotowych można wpływać na ruch platformy w sześciu stopniach swobody.

Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania przedstawiono na rysunku na którym fig. 1 przedstawia schemat kinematyczny podpory, fig. 2 analogiczny schemat z przekładnią stożkową w krzyż aku, fig. 3 architekturę mechanizmu platformowego z trzema podporami z napę dami umieszczonymi na podstawie, fig. 4 architekturę mechanizmu platformowego z trzema podporami z napędami rozmieszczonymi na podstawie bazowej i na platformie nośnej, a fig. 5 architekturę mechanizmu platformowego z czterema podporami.

Podpora w kolejności od dołu do góry zbudowana jest z przegubu Cardana C z krzyżakiem 1, korby 2, przegubu kulistego K, łącznika 3 i przegubu obrotowego R. W osi bazowej krzyżaka 1 poprzecznie ułożyskowany jest wałek 4 zakończony przyłączem 6 dla silnika napędu obrotowego M1 mocowanego do podstawy bazowej B. W drugiej prostopadłej osi wahliwej krzyżaka 1 ułożyskowane są poprzecznie widełki 5 stanowiące zakończenie korby 2, które sprzęga się z silnikiem napędowym obrotowym M2 osadzanym na krzyżaku 1. Korba 2 z łącznikiem 3 połączona jest przegubem kulistym K. Łącznik 3 zakończony jest przegubem obrotowym R z przyłączem 6 dla sprzęgania z silnikiem napędu obrotowego M3 mocowanym na platformie nośnej P.

Przykładowa architektura mechanizmu platformowego z sześcioma silnikami napędowymi M zabudowanymi na nieruchomej podstawie bazowej B posiada trzy identyczne napędowe moduły podporowe, stanowiące aktywną podporę ruchomej platformy nośnej P. Pojedynczy moduł zestawiony jest z dwóch silników M i podpory dźwigniowej z przekładnią stożkową w krzyżaku.

PL 199 143 B1

Dolny węzeł przyłączeniowy korby 2 do podstawy bazowej mechanizmu stanowi przegub Cardana C. W osi bazowej tego przegubu poprzecznie ułożyskowany jest wałek 4 krzyżaka 1, który sprzęgnięty jest przyłączem 6 z wałkiem silnika napędowego obrotowego M1 mocowanego do podstawy B. W drugiej prostopadłej osi wahliwej krzyżaka 1 ułożyskowane są poprzecznie widełki 5, które związane są z kątową przekładnią stożkową S zabudowaną w krzyżaku 1. Jeden wałek przekładni stożkowej S sprzęgnięty jest z widełkami 5 stanowiącymi zakończenie korby 2, a drugi wałek wyprowadzony jest w osi bazowej krzyżaka 1 do drugiego przyłącza 6 sprzęgającego go z wałkiem silnika napędowego obrotowego M2, usytuowanego współosiowo po przeciwnej stronie do silnika M1 i mocowanego na podstawie bazowej B. Od góry łącznik 3 przyłączony jest do platformy nośnej P przegubem obrotowym R. Przeguby te rozmieszczone są na platformie nośnej P w planie trójkąta. Sumarycznie schemat kinematyczny tego mechanizmu zawiera 7 ogniw dźwigniowych, 3 przeguby obrotowe, 3 przeguby kuliste oraz 3 przeguby Cardana.

Przy trzech zwykłych podporach, tj. bez przekładni stożkowej S w krzyżaku 1, mechanizm powyższy będzie miał, jak pokazano na fig. 4, w każdej podporze dwa silniki napędowe obrotowe M rozmieszczone na podstawie bazowej B i na platformie nośnej P. Praktyczna ilość podpór w mechanizmie zawiera się od trzech do sześciu. Zastosowanie czterech podpór w mechanizmie jak pokazano na fig. 5, pięciu czy sześciu powoduje, że wśród nich znajdują się podpory z jednym napędem. Stosowanie siedmiu lub więcej podpór powoduje z kolei, że pojawią się podpory bierne bez żadnego napędu.

Claims (2)

1. Podpora dźwigniowa mechanizmu platformowego pozycjonowanego silnikami napędowymi obrotowymi składająca się z korby i łącznika połączonych przegubem kulistym, znamienna tym, że węzeł przyłączeniowy korby (2) do mechanizmu stanowi przegub Cardana (C), którego ruchomy krzyżak (1) w jednej osi bazowej posiada przegub obrotowy, mocowany zwykle na nieruchomej podstawie (B), a w drugiej prostopadłej osi wahliwej połączony jest przegubem obrotowym z widełkami (5) korby (2), przy czym w obu przegubach obrotowych są przyłącza (6) dla silników napędowych obrotowych (M), a węzeł przyłączeniowy łącznika (3) do mechanizmu stanowi przegub obrotowy (R), mocowany zwykle na platformie nośnej (P), posiadający przyłącze (6) dla silnika napędu obrotowego (M).

2. Podpora według zastrz.1, znamienna tym, że w krzyżaku (1) zabudowana jest kątowa przekładnia (S), której jeden wałek sprzęgnięty jest z widełkami (5) korby (2), a drugi wałek wyprowadzony jest w osi bazowej krzyżaka (1) przegubu Cardana (C) do drugiego współosiowego przyłącza (6) dla silnika napędu obrotowego (M).