RU214144U1

RU214144U1 - FOLDING MECHANISM WITH PARALLEL STRUCTURE WITH CIRCULAR GUIDE

Info

Publication number: RU214144U1
Application number: RU2022108250U
Authority: RU
Inventors: Алексей Сергеевич Фомин; Сергей Валерьевич Киселёв
Filing date: 2022-03-29
Publication date: 2022-10-12

Abstract

Полезная модель относится к механическим системам параллельной структуры, применяемым в технике для получения заданного движения выходного звена. Складной механизм параллельной структуры с круговой направляющей включает стойку в виде замкнутой круговой направляющей с нарезанными на ней зубьями и выходное звено в виде платформы, соединенные между собой тремя кинематическими цепями, каждая из которых содержит каретку с зубчатым колесом, установленную на круговой направляющей, промежуточное звено и криволинейную штангу, входящие между собой во вращательные шарниры, причем криволинейная штанга с платформой образует сферический шарнир. Приводными звеньями являются зубчатые колеса и криволинейные штанги. В каждой кинематической цепи промежуточное звено выполнено U-образным, обеспечивающим расположение в нем привода для криволинейной штанги. 2 ил.

The utility model relates to mechanical systems of a parallel structure used in engineering to obtain a given movement of the output link. The folding mechanism of a parallel structure with a circular guide includes a rack in the form of a closed circular guide with teeth cut on it and an output link in the form of a platform, interconnected by three kinematic chains, each of which contains a carriage with a gear mounted on a circular guide, an intermediate link and a curved rod, which are included in rotational hinges, and the curved rod with the platform forms a spherical hinge. Drive links are gear wheels and curved rods. In each kinematic chain, the intermediate link is made U-shaped, which ensures the location of the drive for the curved rod in it. 2 ill.

Description

Полезная модель относится к механическим системам параллельной структуры, применяемым в технике для получения заданного движения выходного звена. The utility model relates to mechanical systems of a parallel structure used in engineering to obtain a given movement of the output link.

Известен поворотный гексапод с круговой направляющей (Coulombe J., Bonev LA. A new rotary hexapod for micropositioning. Proceedings of the IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA), Karlsruhe, Germany, 2013, pp. 869-872, Figure 2), включающий неподвижное звено (стойку), выполненное в виде замкнутой круговой направляющей, и выходное звено, выполненное в виде платформы, соединенные между собой шестью кинематическими цепями, каждая из которых включает каретку и штангу. Каретка образует с круговой направляющей вращательный шарнир, а штанга входит в сферические шарниры с кареткой и платформой. Движение выходного звена контролируется шестью приводами, расположенными на каретках, выполняющих функцию ведущих звеньев. При этом на круговой направляющей нарезаны зубья, а на валах приводов кареток жестко установлены аналоги зубчатых колес, которые выполнены в виде цилиндров, установленных между двумя круглыми пластинами, и сопряжены с круговой направляющей. Недостатком такого устройства является относительно небольшой вертикальный габарит смещения платформы.A rotary hexapod with a circular guide is known (Coulombe J., Bonev LA. A new rotary hexapod for micropositioning. Proceedings of the IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA), Karlsruhe, Germany, 2013, pp. 869-872, Figure 2) , including a fixed link (rack), made in the form of a closed circular guide, and an output link, made in the form of a platform, interconnected by six kinematic chains, each of which includes a carriage and a rod. The carriage forms a rotary joint with a circular guide, and the rod enters into spherical joints with the carriage and platform. The movement of the output link is controlled by six drives located on carriages that act as driving links. At the same time, teeth are cut on the circular guide, and analogues of gear wheels are rigidly mounted on the carriage drive shafts, which are made in the form of cylinders installed between two round plates and are associated with the circular guide. The disadvantage of such a device is the relatively small vertical dimension of the displacement of the platform.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является складной механизм с шестью степенями свободы (RU №2720270, МПК B25J 11/00, опубл. 28.04.2020 Бюл. №13), включающий неподвижное звено (стойку), выполненное в виде замкнутой круговой направляющей с нарезанными на ней зубьями, и выходное звено, выполненное в виде платформы, соединенные между собой тремя кинематическими цепями, каждая из которых включает каретку с зубчатым колесом, промежуточное звено и криволинейную штангу. Каретка образует с круговой направляющей и промежуточным звеном вращательные шарниры. При этом зубчатое колесо и круговая направляющая входят в зубчатое зацепление. Штанга образует с промежуточным звеном вращательный шарнир, а с платформой - сферический шарнир. Движение выходного звена контролируется шестью приводами, установленными в каждой кинематической цепи на каретке и промежуточном звене. В этом механизме обеспечивается значительное вертикальное смещение платформы за счет трансформации его конструкции между трехмерной и двумерной конфигурациями. В последней платформа располагается сразу над круговой направляющей, а штанги занимают горизонтальные положения.Closest to the proposed device is a folding mechanism with six degrees of freedom (RU No. 2720270, IPC B25J 11/00, publ. it with teeth, and the output link, made in the form of a platform, interconnected by three kinematic chains, each of which includes a carriage with a gear wheel, an intermediate link and a curved rod. The carriage forms rotational hinges with a circular guide and an intermediate link. In this case, the gear wheel and the circular guide are engaged in gearing. The rod forms a rotational hinge with the intermediate link, and a spherical hinge with the platform. The movement of the output link is controlled by six drives installed in each kinematic chain on the carriage and intermediate link. This mechanism provides a significant vertical displacement of the platform due to the transformation of its design between three-dimensional and two-dimensional configurations. In the latter, the platform is located immediately above the circular guide, and the rods occupy horizontal positions.

Данный механизм принимается за прототип предлагаемого устройства. Недостаток прототипа заключается в расположении части приводов на промежуточных звеньях, что не обеспечивает максимальный подъем платформы. This mechanism is taken as a prototype of the proposed device. The disadvantage of the prototype is the location of the drives on the intermediate links, which does not provide the maximum platform lift.

Техническая проблема, решаемая предлагаемой полезной моделью, заключается в усовершенствовании конструкции прототипа путем расположения части приводов на штангах и изменения дизайна отдельных звеньев.The technical problem solved by the proposed utility model is to improve the design of the prototype by locating part of the drives on the rods and changing the design of individual links.

Данная проблема решается тем, что в известном складном механизме, включающем стойку в виде замкнутой круговой направляющей с нарезанными на ней зубьями и выходное звено в виде платформы, соединенные между собой тремя кинематическими цепями, каждая из которых содержит, каретку с зубчатым колесом, установленную на круговой направляющей, промежуточное звено и криволинейную штангу, входящие между собой во вращательные шарниры, причем криволинейная штанга с платформой образует сферический шарнир, согласно полезной модели, приводными звеньями являются зубчатые колеса и криволинейные штанги, при этом в каждой кинематической цепи промежуточное звено выполнено U-образным, обеспечивающим расположение в нем привода для криволинейной штанги.This problem is solved by the fact that in the well-known folding mechanism, which includes a rack in the form of a closed circular guide with teeth cut on it and an output link in the form of a platform, interconnected by three kinematic chains, each of which contains a carriage with a gear mounted on a circular a guide, an intermediate link and a curved rod included in rotational hinges, and the curved rod with the platform forms a spherical hinge, according to the utility model, the drive links are gears and curved rods, while in each kinematic chain the intermediate link is made U-shaped, providing the location of the drive for the curved rod.

Технический результат, получаемый при использовании полезной модели, заключается в создании компактной конструкции механизма, обеспечивающего трансформацию формы из плоской конфигурации в пространственные, в которых обеспечивается увеличенная высота подъема платформы, что способствует применению предлагаемого устройства во многих технологических процессах.The technical result obtained by using the utility model is to create a compact design of the mechanism that provides the transformation of the form from a flat configuration into a spatial one, in which an increased height of the platform is provided, which contributes to the use of the proposed device in many technological processes.

Предлагаемая полезная модель поясняются чертежом, где на фиг.1 показана конструкция одной кинематической цепи в сложенной и разложенной конфигурациях; на фиг.2 представлена конструкция механизмов с тремя кинематическими цепями в сложенной и разложенной конфигурациях.The proposed utility model is illustrated by a drawing, where figure 1 shows the design of one kinematic chain in folded and unfolded configurations; figure 2 shows the design of mechanisms with three kinematic chains in the folded and unfolded configurations.

Складной механизм параллельной структуры с круговой направляющей состоит из стойки 1, выполненной в виде замкнутой круговой направляющей с нарезанными на ней зубьями, кареток 2, установленных на круговой направляющей. Внутри кареток 2 подвижно установлены зубчатые колеса 3, имеющие жестко сопряженные с ними валы вращения 3а. Промежуточные звенья 4 выполнены U-образными и сопряжены с каретками 2 путем вращательных шарниров, оси которых проходят через центр круговой направляющей. Штанги 5, выполненные криволинейными, входят с промежуточными звеньями 4 во вращательные шарниры, а с выходным звеном 6, выполненным в виде платформы, в сферические шарниры. Приводными звеньями (звеньями, на которые устанавливаются привода), являются зубчатые колеса 3 и криволинейные штанги 5.The folding mechanism of a parallel structure with a circular guide consists of a rack 1 made in the form of a closed circular guide with teeth cut on it, carriages 2 mounted on a circular guide. Inside the carriages 2, gear wheels 3 are movably mounted, having rotation shafts 3a rigidly coupled to them. Intermediate links 4 are U-shaped and are coupled to carriages 2 by means of rotational hinges, the axes of which pass through the center of the circular guide. Rods 5, made curvilinear, are included with intermediate links 4 in rotational hinges, and with the output link 6, made in the form of a platform, in spherical hinges. Drive links (links on which drives are installed) are gear wheels 3 and curved rods 5.

Принцип действия складного механизма параллельной структуры с круговой направляющей заключается в следующем. В каждой кинематической цепи движение может быть задано независимо каретке 2 через зубчатое колесо 3 или криволинейной штанге 5. При задании движения зубчатым колесам 3, каретки 2 смещаются вдоль круговой направляющей 1. При задании движения криволинейным штангам 5, они смещаются из горизонтального положения в вертикальное и обратно, перемещая при этом платформу 6.The principle of operation of the folding mechanism of a parallel structure with a circular guide is as follows. In each kinematic chain, the movement can be set independently to the carriage 2 through the gear wheel 3 or the curved rod 5. When the movement is set to the gear wheels 3, the carriages 2 are displaced along the circular guide 1. When the movement is set to the curved rods 5, they are displaced from a horizontal position to a vertical one and back, while moving the platform 6.

Предлагаемый механизм может быть применен в медицинских приложениях при задании пространственной ориентации различных объектов, в технологических процессах по обработке элементов деталей машин в качестве устройств для перемещения исполнительного инструмента, а также в авто или авиа-тренажерах в качестве подвижной платформы.The proposed mechanism can be applied in medical applications when setting the spatial orientation of various objects, in technological processes for processing elements of machine parts as devices for moving an executive tool, as well as in auto or flight simulators as a mobile platform.

Claims

Folding mechanism of a parallel structure with a circular guide, including a rack in the form of a closed circular guide with teeth cut on it and an output link in the form of a platform, interconnected by three kinematic chains, each of which contains a carriage with a gear wheel mounted on a circular guide, an intermediate link and a curved rod, which are included in rotational hinges, and the curved rod with the platform forms a spherical hinge, characterized in that the drive links are gear wheels and curved rods, while in each kinematic chain the intermediate link is made U-shaped, providing the location in it drive for curved rod.