RU170930U1

RU170930U1 - Пространственный механизм с шестью степенями свободы

Info

Publication number: RU170930U1
Application number: RU2016115295U
Authority: RU
Inventors: Павел Дмитриевич Балакин; Айдар Харисович Шамутдинов
Priority date: 2016-04-19
Filing date: 2016-04-19
Publication date: 2017-05-15

Abstract

Предложено устройство, содержащее основание (1), рабочий стол (2), первую каретку (3), установленную с возможностью продольного перемещения в направляющих (4), расположенных в основании (1). Каретка (3) связана с двигателем поступательного движения (5). Вторая каретка (6) установлена в первой каретке (3) в направляющих (7) с возможностью поперечного перемещения с помощью двигателя поступательного движения (8). Поворотный стол (9) установлен с возможностью вращения с помощью двигателя вращательного движения (10), ось которого расположена во вращательной паре (11). Пространственный механизм также состоит из наклонной платформы (12), опорно-поворотного устройства (13) и трех двигателей поступательного перемещения (14), (15) и (16). Шток гидроцилиндра (16) вращательным шарниром (17) соединен с рабочим столом (2), а его корпус вращательным шарниром (18) соединен с опорно-поворотным устройством (13). По продольной оси А-А рабочего стола (2) закреплены сферический шарнир (19) и самоустанавливающийся вкладыш-подшипник (20), установленные в опорах (21), жестко соединенных с опорно-поворотным устройством (13), связанное со штоком гидроцилиндра (14) через сферический шарнир (22), а его корпус вращательным шарниром (23) - с наклонной платформой (12), которая жестко скреплена, с одной стороны с опорно-поворотным устройством (13) шарниром кинематического соединения (24, 25), а с другой шарниром кинематического соединения (28, 29)с поворотным столом (9). Синхронное встречное вращение (12) и (13) обеспечивает вертикальное перемещение устройства. Наклонная платформа (12) жестко связана с корпусом сферического шарнира (26), установленного на конце штока гидроцилиндра (15), корпус которого через вращательный шарнир (27) связан с поворотным столом (9). Возможна комбинация шарниров 22 и 23, а также шарниров 26 и 27 переменой мест расположения, что в итоге дает четыре различных вариантов данного пространственного механизма. Полезная модель относится к машиностроению и может быть использована в суппортной группе металлорежущих станков и робототехнике. Предложенный пространственный механизм с шестью степенями свободы с кинематической развязкой движений, с шарнирами кинематических соединений не содержит избыточных связей, что повышает техническую и эксплуатационную эффективность устройства манипулирования в пространстве. 1 ил.

Description

Полезная модель относится к машиностроению и может быть использована в суппортной группе металлорежущих станков и робототехнике.

Известен пространственный механизм (патент RU №120599 от 27.09.2012), реализующий шесть степеней свободы и включающий основание, рабочий стол, опорно-поворотное устройство, соединенное с помощью шарниров с наклонной платформой и поворотным столом.

Данный пространственный механизм наиболее близок к предложенному техническому решению и принят за прототип.

Недостатком прототипа являются избыточные связи, которые возникают в сдвоенных вращательных шарнирах, соединяющих наклонную платформу с поворотным столом и опорно-поворотным устройством, а также опоры и рабочий стол.

Техническим результатом разработки является исключение избыточных связей, возникающих в сдвоенных вращательных шарнирах, что уменьшает появление ошибок позиционирования, вызывающих дополнительное динамическое нагружение звеньев и связей, обуславливающие перекладку зазоров в меняющихся направлениях силовых связей звеньев и снижающие их работоспособность.

Указанный технический результат достигается тем, что в пространственном механизме, содержащем основание, рабочий стол, наклонную платформу, соединенную с помощью вращательных шарниров с опорно-поворотным устройством и поворотным столом, согласно заявляемому техническому решению, сдвоенные шарниры, связывающие наклонную платформу с опорно-поворотным устройством и поворотным столом, а также опоры и рабочий стол, заменены шарнирами кинематических

соединений, состоящими из сферического шарнира и самоустанавливающегося вкладыша-подшипника, а вращательные шарниры, соединяющие опорно-поворотное устройство, с одной стороны, со штоком первого двигателя поступательного перемещения, корпус которого, посредством вращательного шарнира соединен с наклонной платформой, а с другой стороны со штоком второго двигателя поступательного перемещения, корпус которого вращательным шарниром соединен с поворотным столом, заменены сферическими шарнирами. Кроме того, пространственный механизм снабжен двумя каретками, одна из которых установлена в направляющих основания с возможностью продольного перемещения от двигателя вращательного движения, а другая - в направляющих первой каретки с возможностью поперечного перемещения от двигателя вращательного движения, вторая каретка с помощью вращательной пары соединена с двигателем вращательного движения, жестко соединенным с поворотным столом.

На фиг. представлена схема предложенного пространственного механизма с шестью степенями свободы.

Предложенный пространственный механизм содержит основание 1, конечное звено, выполненное в виде рабочего стола 2, первую каретку 3, установленную в основании 1 с возможностью продольного перемещения в направляющих 4, расположенных в основании 1, от двигателя вращательного движения 5, вторую каретка 6, установленную в первой каретке 3 в направляющих 7, с возможностью поперечного перемещения с помощью двигателя вращательного движения 8. Поворотный стол 9 установлен с возможностью вращения с помощью двигателя вращательного движения 10, ось которого расположена во вращательной паре 11. Пространственный механизм также состоит из наклонной платформы 12, опорно-поворотного устройства 13, трех двигателей поступательного перемещения, например, гидроцилиндров 14, 15 и 16. Шток гидроцилиндра 16 вращательным

шарниром 17 соединен с рабочим столом 2, а его корпус вращательным шарниром 18 соединен с опорно-поворотным устройством 13.

По продольной оси А-А рабочего стола 2 установлены шарниры кинематического соединения, состоящего из сферического шарнира 19 и самоустанавливающегося вкладыша-подшипника 20, установленных в опорах 21, жестко связанных с опорно-поворотным устройством 13, которое связано со штоком гидроцилиндра 14 через сферический шарнир 22, а его корпус вращательным шарниром 23 - с наклонной платформой 12. С другой стороны, опорно-поворотное устройство 13 шарнирами кинематического соединения, состоящего из сферического шарнира 24 и самоустанавливающегося вкладыша-подшипника 25 связано с наклонной платформой 12, которая жестко связана с корпусом сферического шарнира 26, установленного на конце штока гидроцилиндра 15, корпус которого через вращательный шарнир 27 связан с поворотным столом 9, причем последний, шарнирами кинематического соединения, состоящего из сферического шарнира 28 и самоустанавливающегося вкладыша-подшипника 29, соединен с наклонной платформой 12.

Пространственный механизм работает следующим образом.

Относительно основания 1 конечное звено - рабочий стол 2 перемещается поступательно вертикально посредством синхронного поворота, на соответствующие углы, наклонной платформы 12 и опорно-поворотного устройства 13 в противоположные стороны за счет перемещения штоков гидроцилиндров 14 и 15 соответственно.

Поступательные движения в горизонтальной плоскости происходят за счет движения первой 3 и второй 6 кареток, по направляющим 4 и 7 соответственно от двигателей вращательного движения 5 и 8. Двигатель вращательного движения 10 вращает вокруг вертикальной оси поворотный стол 9, который с помощью вращательной пары 11 передает вращательное движение рабочему столу 2 через кинематическую цепь, состоящую из поворотного стола, наклонной платформы и опорно-поворотного устройства.

Поворот рабочего стола 2 вокруг горизонтальной продольной оси происходит за счет поступательного перемещения штока гидроцилиндра 16, а поворот вокруг горизонтальной поперечной оси, происходит за счет движения штоков двигателей 14 и (или) 15, тем самым осуществляется поворот наклонной платформы 12 и (или) опорно-поворотного устройства 13 соответственно. Все шесть парциальных движений могут быть исполнены независимо и в любой последовательности.

Предложенный пространственный механизм с шестью степенями свободы с кинематической развязкой движений, с шарнирами кинематических соединений не содержит избыточных связей, что повышает техническую и эксплуатационную эффективность устройства манипулирования в пространстве.

Claims

Пространственный механизм, содержащий основание, рабочий стол, связанный вращательными шарнирами с двумя опорами, расположенными на опорно-поворотном устройстве, наклонную платформу, шарнирно связанную с поворотным столом, установленным с возможностью вращения в горизонтальной плоскости, две каретки, одна из которых установлена в направляющих основания с возможностью продольного перемещения, а другая - в направляющих первой каретки с возможностью поперечного перемещения, вторая каретка с помощью вращательной пары соединена с двигателем вращательного движения, жестко соединенным с поворотным столом, один торец которого жестко соединен со сдвоенным шарниром, связанным с одним концом наклонной платформы и с корпусом двигателя поступательного перемещения, шток которого соединен с шарниром, жестко связанным с опорно-поворотным устройством, а второй торец поворотного стола жестко соединен с шарниром, связанным с корпусом второго двигателя поступательного перемещения для реализации вертикального поступательного перемещения, шток которого соединен с шарниром, жестко связанным с наклонной платформой, другой конец которой связан со сдвоенным шарниром, соединенным с опорно-поворотным устройством отличающийся тем, что сдвоенные шарниры выполнены в виде кинематических соединений, одна часть которых состоит из сферического шарнира, а другая - из самоустанавливающегося вкладыша-подшипника, выполненного с возможностью вращательной самоустановки рабочего и поворотного столов, наклонной платформы и опорно-поворотного устройства, и механизм снабжен вращательными шарнирами, соединяющими опорно-поворотное устройство, с одной стороны, со штоком первого двигателя поступательного перемещения, корпус которого, посредством вращательного шарнира соединен с наклонной платформой, а с другой стороны - со штоком второго двигателя поступательного перемещения, корпус которого вращательным шарниром соединен с поворотным столом, выполненными в виде сферических шарниров.