RU2207461C1

RU2207461C1 - Adjustable spatial leverage

Info

Publication number: RU2207461C1
Application number: RU2002104677A
Authority: RU
Inventors: Оразалы Канлыбаев; Марфуга Оразалыевна Канлыбаева
Original assignee: Оразалы Канлыбаев
Priority date: 2001-03-07
Filing date: 2002-02-26
Publication date: 2003-06-27

Abstract

FIELD: mechanical engineering; robots and manipulators. SUBSTANCE: proposed mechanism has base, platform and similar drive members which may be placed in fixed position. Motion from these members is transmitted to closed kinematic system of Assur group, class V whose working point performed rectilinear translational motion along line of intersection of two planes at continuous motion of drive members by means of hydraulic cylinder which may be placed in fixed position. Proposed device ensures motion of working point of driven member (actuating mechanism) over curvilinear trajectory and plane-parallel motion. EFFECT: enhanced efficiency and reliability. 1 dwg

Description

Изобретение относится к рычажным регулируемым механизмам и может быть использовано в машиностроении, роботах и манипуляторах. The invention relates to adjustable lever mechanisms and can be used in mechanical engineering, robots and manipulators.

Известен пространственный механизм с шестью степенями свободы (авт. св. СССР 1668784, кл. F 16 Н 21/46, В 25 J 1/00, 1991, бюл. 29), содержащий основание, выходное звено, связывающие их три кинематические цепи, каждая из которой выполнена в виде двух, трех или четырех стержней, последовательно связанных между собой посредством двухподвижных сферических шарниров. Каждая кинематическая цепь посредством сферических шарниров связана с двумя вращательными приводами, которые обеспечивают поворот одного стержня цепи относительно двух взаимно перпендикулярных осей, лежащих в плоскости, параллельной основанию. A spatial mechanism with six degrees of freedom is known (ed. St. USSR 1668784, class F 16 H 21/46, B 25 J 1/00, 1991, bull. 29), containing a base, an output link, three kinematic chains connecting them, each of which is made in the form of two, three or four rods sequentially interconnected by means of two-moving spherical joints. Each kinematic chain is connected by means of spherical joints to two rotary drives that rotate one chain rod relative to two mutually perpendicular axes lying in a plane parallel to the base.

Недостатком механизма является то, что выходное звено расположено в одной плоскости, в связи с чем перемещение выходного звена возможно только плоскопараллельное, движение выходного звена в трехмерном пространстве отсутствует. The disadvantage of the mechanism is that the output link is located in one plane, and therefore the movement of the output link is only possible plane-parallel, the movement of the output link in three-dimensional space is absent.

Наиболее близким аналогом к изобретению является манипулятор (авт. св. СССР, 1315290, кл. В 25 J 1/02, 9/20, 1987, бюл. 21) содержащий основание, шесть приводных звеньев, три из которых выполнены в виде кареток, размещенных на кольцевой направляющей, установленной на основании, остальные три привода выполнены в виде силовых гидроцилиндров, одними концами соединенных посредством цилиндрических пар с каретками, а другими - посредством сферических пар с ведомым звеном в виде треугольного рычага. При воздействии на приводы кареток происходит перемещение их по кольцевой направляющей, в результате чего изменяются положения гидроцилиндров, связанных с каретками. При силовом воздействии на гидроцилиндры происходит изменение положения ведомого звена. Одновременное воздействие на все шесть приводных звеньев обеспечивает плоскопараллельное движение ведомого звена. The closest analogue to the invention is a manipulator (ed. St. USSR, 1315290, class B 25 J 1/02, 9/20, 1987, bull. 21) containing a base, six drive links, three of which are made in the form of carriages, placed on an annular guide mounted on the base, the other three drives are made in the form of power hydraulic cylinders, one ends connected by means of cylindrical pairs with carriages, and the other by spherical pairs with a driven link in the form of a triangular lever. When exposed to the carriage drives, they move along an annular guide, as a result of which the positions of the hydraulic cylinders associated with the carriages change. When a force is applied to the hydraulic cylinders, the position of the driven unit changes. The simultaneous impact on all six drive links provides a plane-parallel movement of the driven link.

Недостатком данного механизма является то, что он по своей конструкции громоздкий, ввиду наличия трех кареток с приводами и кольцевой направляющей. Кроме того, движение ведомого звена является плоскопараллельным и отсутствует движение ведомого звена по кривой линии, т.е. отсутствует движение механизма во взаимно перпендикулярных осях трехмерного пространства. The disadvantage of this mechanism is that it is bulky in its design, due to the presence of three carriages with drives and an annular guide. In addition, the movement of the driven link is plane-parallel and there is no movement of the driven link along a curved line, i.e. there is no movement of the mechanism in mutually perpendicular axes of three-dimensional space.

Задача изобретения состоит в создании пространственного рычажного регулируемого механизма, расположенного на взаимно перпендикулярных осях трехмерного пространства, обеспечивающего движение рабочей точки ведомого звена (исполнительного органа) по криволинейной траектории, а также плоскопараллельное движение. The objective of the invention is to create a spatial lever adjustable mechanism located on mutually perpendicular axes of three-dimensional space, ensuring the movement of the working point of the driven link (actuator) along a curved path, as well as plane-parallel motion.

Для этого пространственный рычажный регулируемый механизм, содержащий основание, приводные звенья, ведомое звено, выполненное в виде треугольного рычага, гидроцилиндр, связанные посредством одноподвижных шарниров и трехподвижных сферических шарниров, согласно изобретению содержит три приводных звена, одно из которых расположено на одной из осей трехмерного пространства и одноподвижным шарниром связано с треугольной платформой, две стороны которой соответствуют взаимно перпендикулярным осям трехмерного пространства и одноподвижными шарнирами соединены с двумя другими приводными звеньями, имеющими возможность фиксированного положения и соединенными одноподвижными шарнирами с шатунами, выполненными в виде треугольных рычагов, причем оси одноподвижных шарниров, соединяющих одно из двух указанных приводных звеньев с соответствующим шатуном и платформой, параллельны между собой и расположены перпендикулярно к параллельным осям одноподвижных шарниров, соединяющих второе из двух указанных приводных звеньев с соответствующим шатуном и платформой, при этом шатуны связаны между собой ведомым звеном и дополнительными рычагами посредством двуподвижных и трехподвижных сферических шарниров, при этом гидроцилиндр имеет возможность фиксированного положения и связан трехподвижными сферическими шарнирами с дополнительными рычагами и платформой. For this, a spatial lever adjustable mechanism comprising a base, drive links, a driven link made in the form of a triangular lever, a hydraulic cylinder connected by one-movable hinges and three-move spherical hinges, according to the invention contains three drive links, one of which is located on one of the axes of the three-dimensional space and with a single-movable hinge connected to a triangular platform, the two sides of which correspond to mutually perpendicular axes of three-dimensional space and are unidirectional their hinges are connected to two other drive links having a fixed position and connected by one-movable hinges with connecting rods made in the form of triangular levers, and the axes of the one-movable hinges connecting one of the two drive links with a corresponding connecting rod and platform are parallel to each other and are perpendicular to the parallel axes of the single-movable hinges connecting the second of the two specified drive links with the corresponding connecting rod and platform, while the connecting rods interconnected by a driven link and additional levers by means of two-movable and three-movable spherical joints, while the hydraulic cylinder has the possibility of a fixed position and is connected by three-movable spherical joints with additional levers and a platform.

На чертеже представлен пространственный рычажный регулируемый механизм. The drawing shows a spatial lever adjustable mechanism.

Механизм содержит основание 1, с которым одноподвижным шарниром 2 соединено приводное звено 3, расположенное на одной из осей трехмерного пространства и через одноподвижный шарнир 4 связанное с треугольной платформой 5. Две стороны платформы 5 расположены так, что соответствуют взаимно перпендикулярным осям трехмерного пространства и одноподвижными шарнирами 6, 7 соединены с приводными звеньями 8, 9, имеющими возможность фиксированного положения. Трехподвижный сферический шарнир 10 соединяет платформу 5 с гидроцилиндром 11, имеющим возможность фиксированного положения, а приводные звенья 8, 9, соответственно одноподвижными шарнирами 12, 13 соединены с шатунами 14, 15, которые выполнены в виде треугольных рычагов и связаны между собой посредством двухподвижных 16, 17, 18 и трехподвижных 19, 20 сферических шарниров ведомым звеном 21 (исполнительный орган), выполненным в виде треугольного рычага, и дополнительными рычагами 22, 23. Гидроцилиндр 11 посредством трехподвижного сферического шарнира 19 связан с дополнительными рычагами 22, 23. Оси одноподвижных шарниров 6 и 12 параллельны между собой и расположены перпендикулярно к осям одноподвижных шарниров 7 и 13, которые также параллельны между собой. The mechanism comprises a base 1, to which a driving link 3 is connected by a single-movable hinge 2, located on one of the axes of the three-dimensional space and through a single-movable hinge 4 connected to the triangular platform 5. The two sides of the platform 5 are arranged so that they correspond to mutually perpendicular axes of the three-dimensional space and the one-movable hinges 6, 7 are connected to the drive links 8, 9, having the possibility of a fixed position. A three-movable spherical hinge 10 connects the platform 5 to the hydraulic cylinder 11, which has the possibility of a fixed position, and the drive links 8, 9, respectively, with one-movable hinges 12, 13 are connected to the connecting rods 14, 15, which are made in the form of triangular levers and interconnected by two-movable 16, 17, 18 and three-movable 19, 20 spherical joints of the driven link 21 (actuator), made in the form of a triangular lever, and additional levers 22, 23. The hydraulic cylinder 11 by means of a three-moving spherical hinge 19 connected an additional levers 22, 23. The axes odnopodvizhnyh hinges 6 and 12 are parallel to each other and arranged perpendicular to the axes odnopodvizhnyh hinges 7 and 13, which are also mutually parallel.

Механизм работает следующим образом. The mechanism works as follows.

При воздействии на приводное звено 3 платформа 5 совершает вращение вокруг оси шарнира 4. Через шарниры 6, 7 движение передается приводным звеньям 8, 9. При вращении приводного звена 8 вокруг шарнира 6 шатун 14 совершает движение в плоскости, перпендикулярной к оси шарнира 6, и одновременно, при вращении приводного звена 9 вокруг шарнира 7 шатун 15 совершает движение в плоскости, перпендикулярной к оси шарнира 7. Поскольку линия пересечения двух плоскостей есть прямая линия, то рабочая точка (Т), находящаяся на вершине ведомого звена (исполнительный орган) 21, при непрерывном движении приводных звеньев 3, 8, 9, расположенных на осях трехмерного пространства, совершает прямолинейно-поступательное движение вдоль линии пересечения двух плоскостей при фиксированном положении гидроцилиндра 11. При воздействии на гидроцилиндр 11 и фиксированном положении приводных звеньев 8, 9 происходит изменение положения замкнутой системы рычагов 14, 15, 21, 22, 23, представляющей собой группу Ассура V класса, при этом рабочая точка ведомого звена 21 описывает криволинейную траекторию. When acting on the drive link 3, the platform 5 rotates around the axis of the hinge 4. Through the hinges 6, 7, the movement is transmitted to the drive links 8, 9. When the drive link 8 is rotated around the hinge 6, the connecting rod 14 moves in a plane perpendicular to the axis of the hinge 6, and at the same time, when the drive link 9 rotates around the hinge 7, the connecting rod 15 moves in a plane perpendicular to the axis of the hinge 7. Since the line of intersection of the two planes is a straight line, the operating point (T) located on the top of the driven link (executive rgan) 21, with continuous movement of the drive links 3, 8, 9 located on the axes of the three-dimensional space, performs a rectilinear translational motion along the line of intersection of two planes with a fixed position of the hydraulic cylinder 11. When exposed to the hydraulic cylinder 11 and a fixed position of the drive links 8, 9 there is a change in the position of the closed lever system 14, 15, 21, 22, 23, which is an Assur group of class V, while the working point of the driven link 21 describes a curved path.

Claims

A spatial lever adjustable mechanism comprising a base, drive links, a driven link made in the form of a triangular lever, a hydraulic cylinder connected by one-movable hinges and three-move spherical hinges, characterized in that it contains three drive links, one of which is located on one of the axes of the three-dimensional space and a single-movable hinge is connected with a triangular platform, two sides of which correspond to mutually perpendicular axes of three-dimensional space and one-movable hinges the pins are connected to two other drive links having the possibility of a fixed position and connected by one-movable hinges with connecting rods made in the form of triangular levers, and the axes of the one-movable hinges connecting one of the two specified drive links with the corresponding connecting rod and platform are parallel to each other and are perpendicular to parallel the axes of the single-movable hinges connecting the second of the two specified drive links with the corresponding connecting rod and platform, while the connecting rods are connected ezhdu a driven member and two additional levers and trehpodvizhnyh dvuhpodvizhnyh by spherical joints, the hydraulic cylinder has an opportunity fixed position and is connected by spherical hinges trehpodvizhnymi additional arms and the platform.