RU2737249C1

RU2737249C1 - Platform mechanism

Info

Publication number: RU2737249C1
Application number: RU2019139699A
Authority: RU
Inventors: Владимир Иванович Пожбелко; Екатерина Николаевна Куц
Original assignee: Владимир Иванович Пожбелко; Екатерина Николаевна Куц
Priority date: 2019-12-04
Filing date: 2019-12-04
Publication date: 2020-11-26

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: invention relates to lever mechanisms. Platform mechanism comprises support base and movable platform made in the form of equilateral triangles movably connected to each other by means of hinged connecting support device. Hinged connecting support device is made in form of a triangular moving platform connected to each other through vertices by means of three closed double-circuit kinematic circuits, links of which are made in the form of two-hinged connecting levers and are movably connected to each other, as well as with support base and moving platform through double cylindrical hinges with parallel to each other rotation axes. Inside each closed double-circuit kinematic chain hinged connecting support device in parallel to each side of triangle moving platform is installed hydraulic drive in form of movable hydraulic cylinder with located in it piston with rod.

EFFECT: simplified design of platform mechanism, reduced dimensions and increased stiffness at loading.

1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к рычажным механизмам и может найти применение в автоматических линиях и транспортирующих системах для обеспечения точного позиционирования перемещения в трех измерениях подвижной горизонтальной платформы с установленными на ней рабочим органом, обрабатывающим инструментом или транспортируемой деталью.The invention relates to lever mechanisms and can be used in automatic lines and conveying systems to ensure accurate positioning of movement in three dimensions of a movable horizontal platform with a working body, a processing tool or a transported part installed on it.

Известен платформенный механизм, содержащий стойку и подвижную прямоугольную платформу, подвижно соединенные между собой посредством двух симметричных рычажных ромбов, раздельно установленных между собой на этой платформе (схема рычажного платформенного механизма в книге А.Ф. Крайнева «Словарь-справочник по механизмам/ М.: Изд-во «Машиностроение», 1987, с. 313, рис. б) - 2-издание) - аналог.A known platform mechanism containing a rack and a movable rectangular platform, movably connected to each other by means of two symmetrical lever rhombuses, separately installed among themselves on this platform (a diagram of a lever platform mechanism in the book by A.F. Krainev "Dictionary of Mechanisms / M .: Publishing house "Mechanical engineering", 1987, p. 313, fig. B) - 2nd edition) - analogue.

Недостатками известного платформенного механизма являются:The disadvantages of the known platform mechanism are:

1. Ограниченные двигательные возможности платформенного механизма, реализующего движение платформы только в двух измерениях - одно поступательное перемещение и одно вращательное перемещение, приводящее к угловому перекосу платформы.1. Limited motor capabilities of the platform mechanism, which realizes the movement of the platform only in two dimensions - one translational movement and one rotational movement, leading to angular misalignment of the platform.

2. Возникающий угловой перекос подвижной горизонтальной платформы с установленными на ней рабочим органом или перемещаемой деталью снижает точность их позиционирования и поэтому недопустим в автоматических технологических линиях, обрабатывающих центрах и устройствах для позиционирования.2. The resulting angular misalignment of a movable horizontal platform with a working body or a moving part installed on it reduces the accuracy of their positioning and therefore is unacceptable in automatic technological lines, machining centers and positioning devices.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому изобретению является платформенный механизм, содержащий опорное основание и подвижную платформ, которые выполнены в виде равносторонних треугольников и подвижно соединены между собой посредством шарнирного соединительного опорного устройства, выполненного в виде раздельно соединенных с подвижной платформой двухзвенных стержневых поворотных опор с раздельным приводом от трех монтируемых на опорном основании электродвигателей (схем платформенного механизм в статье Мирзаев Р.А., Смирнов Н.А., «Исследование кинематики манипулятора параллельной структуры (дельта-механизма)» Вестник Сибирского аэрокосмического гос.ун-та, вып. 4 (44), 2012, с. 47, общий вид механизма на рис. 1) - прототип.The closest in technical essence and the achieved effect to the proposed invention is a platform mechanism containing a support base and a movable platform, which are made in the form of equilateral triangles and are movably connected to each other by means of a hinged connecting support device made in the form of two-link rod rotary supports with a separate drive from three electric motors mounted on a support base (schemes of the platform mechanism in the article Mirzaev R.A., Smirnov N.A., "Study of the kinematics of a parallel structure manipulator (delta mechanism)" Bulletin of the Siberian Aerospace State University, issue 4 (44), 2012, p. 47, general view of the mechanism in Fig. 1) - prototype.

Недостатками указанного платформенного механизма являются:The disadvantages of the specified platform mechanism are:

1. Платформенный механизм не обеспечивает точное горизонтальное позиционирование платформы из-за ее перекоса при вращении стержневых поворотных опор и согласно теории и эксперимента имеет очень узкую рабочую зону движения подвижной платформы с рабочим органом (представлена в виде сужающегося конуса в пределах угла, равного всего 20 градусов - в указанной статье СибГАУ, вып. 4(44), 2012, с. 49, рис. 4).1. The platform mechanism does not provide accurate horizontal positioning of the platform due to its skew during the rotation of the pivot pivots and, according to theory and experiment, has a very narrow working area of movement of the movable platform with the working body (represented as a tapering cone within an angle of only 20 degrees - in the mentioned article SibGAU, issue 4 (44), 2012, p. 49, fig. 4).

2. Сложный привод механизма не обеспечивает требуемое в автоматических линиях и транспортирующих системах сборочных конвейеров поступательное перемещение горизонтальной платформы в плоскости (по осям x и y), а также поворот этой платформы (вокруг оси Z), что ограничивает области его применения в технике и медицине.2. The complex drive of the mechanism does not provide the translational movement of the horizontal platform in the plane (along the x and y axes), which is required in automatic lines and conveying systems of assembly conveyors, as well as the rotation of this platform (around the Z axis), which limits the scope of its application in technology and medicine ...

3. Низкая жесткость двухзвенных стержневых поворотных опор снижает точность позиционирования подвижной платформы и ограничивает нагрузочную способность платформенного механизма.3. The low rigidity of the two-link rod slewing bearings reduces the positioning accuracy of the movable platform and limits the loading capacity of the platform mechanism.

В основу изобретения положена техническая задача, заключающаяся в обеспечении перемещения и точного позиционирования в горизонтальной плоскости подвижной платформы с рабочим органом в заданных трех измерениях, включающих поступательное перемещение платформы по осям x и y в одной горизонтальной плоскости и вращение вокруг вертикальной оси Z без каких-либо угловых перекосов платформы с установленным на ней рабочим органом, а также упрощении конструкции и снижении габаритов и веса платформенного механизма при увеличении его нагрузочной способности.The invention is based on a technical problem, which consists in providing movement and accurate positioning in the horizontal plane of a movable platform with a working body in given three dimensions, including translational movement of the platform along the x and y axes in one horizontal plane and rotation around the vertical Z axis without any angular misalignments of the platform with the working body installed on it, as well as simplifying the design and reducing the dimensions and weight of the platform mechanism while increasing its load capacity.

Получение технического результата достигается за счет того, что платформенный механизм содержит опорное основание и подвижную платформу в виде равносторонних треугольников, соединенных между собой посредством шарнирного соединительного опорного устройства, выполненного в виде соединенных между собой через вершины треугольной подвижной платформы трех замкнутых двухконтурных кинематических цепей, звенья которых выполнены в виде двухшарнирных соединительных рычагов и подвижно соединены между собой, а также с опорным основанием и подвижной платформой посредством двойных цилиндрических шарниров с параллельными между собой осями вращения, в внутри каждой замкнутой двухконтурной кинематической цепи шарнирного соединительного опорного устройства параллельно каждой из сторон треугольника подвижной платформы установлен гидропривод в виде подвижного гидроцилиндра с расположенным в нем поршнем со штоком.The technical result is achieved due to the fact that the platform mechanism contains a support base and a movable platform in the form of equilateral triangles, interconnected by means of a hinged connecting support device made in the form of three closed double-circuit kinematic chains connected to each other through the tops of a triangular movable platform, the links of which made in the form of double-hinged connecting levers and movably connected to each other, as well as to the support base and the movable platform by means of double cylindrical hinges with parallel axes of rotation, inside each closed double-circuit kinematic chain of the hinged connecting support device parallel to each side of the triangle of the movable platform is installed hydraulic drive in the form of a movable hydraulic cylinder with a piston with a rod located in it.

Сущность изобретения поясняется чертежами на фиг. 1 и фиг. 2.The essence of the invention is illustrated by drawings in Fig. 1 and FIG. 2.

На фиг. 1 представлена общая структурная схема платформенного механизма.FIG. 1 shows a general block diagram of the platform mechanism.

На фиг. 2 представлена схема шарнирного соединения подвижной платформы с опорным основанием посредством двухшарнирных соединительных рычагов и двойных цилиндрических шарниров с параллельными осями вращения.FIG. 2 shows a diagram of the articulated connection of the movable platform with the support base by means of double-articulated connecting levers and double cylindrical hinges with parallel axes of rotation.

Платформенный механизм (фиг. 1) содержит опорное основание 1 и подвижную платформу 2, которые выполнены в виде равносторонних треугольников ABC и DEN, подвижно соединенных между собой посредством шарнирного соединительного опорного устройства через вершины D, E и N треугольной подвижной платформы 2 через три замкнутые двухконтурные кинематические цепи с контурами L₁ и L₂, звенья 3, 4, 5 и 6 которых выполнены в виде двухшарнирных соединительных рычагов с параллельно изогнутыми концами с вертикальными отверстиями двойных цилиндрических шарниров 7, 8, 9, 10 и 11 (фиг. 2) и подвижно соединены между собой, а также с опорным основанием 2 и подвижной платформой 2 через двойные цилиндрические шарниры 7, 8, 9, 10 и 11 с параллельными между собой осями вращения, а внутри каждой их трех замкнутых двухконтурных кинематических цепей AND, DNE и CEN (с контурами L₁ и L₂) параллельно каждой из сторон треугольника DEN подвижной платформы 2 установлен гидропривод в виде подвижного гидроцилиндра 12 с расположенным в нем поршнем и штоком.The platform mechanism (Fig. 1) contains a support base 1 and a movable platform 2, which are made in the form of equilateral triangles ABC and DEN, movably connected to each other by means of a hinged connecting support device through the vertices D, E and N of the triangular movable platform 2 through three closed double-circuit kinematic chains with contours L ₁ and L ₂ , links 3, 4, 5 and 6 of which are made in the form of double-joint connecting levers with parallel curved ends with vertical holes of double cylindrical joints 7, 8, 9, 10 and 11 (Fig. 2) and are movably connected to each other, as well as to the support base 2 and the movable platform 2 through double cylindrical joints 7, 8, 9, 10 and 11 with parallel axes of rotation, and inside each of them three closed double-circuit kinematic chains AND, DNE and CEN ( with contours L ₁ and L ₂ ) parallel to each side of the triangle DEN of the movable platform 2, a hydraulic drive is installed in the form of a movable hydraulic cylinder 12 with a piston and a rod located in it.

Работа представленного платформенного механизма заключается в следующем.The work of the presented platform mechanism is as follows.

При попеременной подаче рабочей жидкости в поршневую или штоковую полости гидроцилиндра 12 происходит изменение геометрии замкнутых контуров L₁ и L₂ в каждой из замкнутых двухконтурных кинематических цепей, что приводит к требуемому поступательному (по осям x и y) и вращательному (вокруг оси Z) перемещению подвижной платформы 2, что обеспечивает ее точное позиционирование с сохранением ее гарантированного горизонтального расположения вместе с установленным на ней рабочим органом.When the working fluid is alternately supplied to the piston or rod cavity of the hydraulic cylinder 12, the geometry of the closed circuits L ₁ and L ₂ changes in each of the closed two-circuit kinematic chains, which leads to the required translational (along the x and y axes) and rotational (around the Z axis) movement movable platform 2, which ensures its accurate positioning while maintaining its guaranteed horizontal position together with the working body installed on it.

Достигаемый в предлагаемом платформенном механизме положительный эффект заключается в следующем:The positive effect achieved in the proposed platform mechanism is as follows:

1. Упрощение конструкции, снижение ее габаритов и веса, и повышение жесткости и нагрузочной способности платформенного механизма за счет применения двухконтурных опорных устройств подвижной платформы.1. Simplifying the structure, reducing its dimensions and weight, and increasing the rigidity and load capacity of the platform mechanism through the use of double-circuit support devices of the movable platform.

2. Обеспечение требуемого поступательного в двух направлениях и вращательного перемещений подвижной платформы в заданной плоскости рабочего пространства с ее точным позиционированием за счет гарантированного сохранения горизонтального расположения платформы с установленным на ней рабочим органом, инструментом или деталью.2. Ensuring the required translational in two directions and rotational movements of the movable platform in a given plane of the working space with its precise positioning due to the guaranteed preservation of the horizontal position of the platform with the working body, tool or part installed on it.

3. Три дополнительных вращательных перемещения подвижной платформы 2 в виде раздельного вращения вокруг каждой из параллельных вертикальных осей Z, проходящих через вершины А, В, С треугольного опорного основания 1 (Рис. 1), и еще три дополнительных раздельных поступательных перемещения (в горизонтальной плоскости) в направлении от центра опорного основания 1 и его вершинам А или В или С, что увеличивает до 9-ти число реализуемых в данном платформенном механизме перемещений подвижной платформы 2 и расширяет рабочее пространство ее движений с рабочим органом.3. Three additional rotational movements of the movable platform 2 in the form of separate rotation around each of the parallel vertical axes Z passing through the vertices A, B, C of the triangular support base 1 (Fig. 1), and three additional separate translational movements (in the horizontal plane ) in the direction from the center of the support base 1 and its vertices A or B or C, which increases to 9 the number of movements of the movable platform 2 realized in this platform mechanism and expands the working space of its movements with the working body.

Claims

1. A platform mechanism containing a support base and a movable platform, which are made in the form of equilateral triangles, movably interconnected by means of a hinged connecting support device, characterized in that the hinged connecting support device is made in the form of a triangular movable platform connected to each other through the tops of closed double-circuit kinematic chains, the links of which are made in the form of double-hinged connecting levers and movably connected to each other, as well as to the support base and the movable platform through double cylindrical hinges with parallel axes of rotation, and inside each closed double-circuit kinematic chain of the hinged connecting support device in parallel each side of the triangle of the movable platform is equipped with a hydraulic drive in the form of a movable hydraulic cylinder with a piston with a rod located in it.

2. The platform mechanism according to claim 1, characterized in that the double-hinged connecting levers of the articulated connecting support device are made with parallel curved ends, which contain vertical holes for the formation of rotational kinematic pairs with parallel axes of rotation with other links of the closed double-circuit kinematic chain.