RU2749545C1 - Curvilinear movement drive - Google Patents

Curvilinear movement drive Download PDF

Info

Publication number
RU2749545C1
RU2749545C1 RU2020134213A RU2020134213A RU2749545C1 RU 2749545 C1 RU2749545 C1 RU 2749545C1 RU 2020134213 A RU2020134213 A RU 2020134213A RU 2020134213 A RU2020134213 A RU 2020134213A RU 2749545 C1 RU2749545 C1 RU 2749545C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
axis
bellows
curvilinear
curvilinear movement
movement
Prior art date
Application number
RU2020134213A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Николаевич Сысоев
Илья Евгеньевич Никифоров
Александр Викторович Сурков
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Владимирский Государственный Университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Владимирский Государственный Университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Владимирский Государственный Университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ)
Priority to RU2020134213A priority Critical patent/RU2749545C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2749545C1 publication Critical patent/RU2749545C1/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00—Gripping heads and other end effectors
    • B25J15/06—Gripping heads and other end effectors with vacuum or magnetic holding means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/08—Characterised by the construction of the motor unit
    • F15B15/10—Characterised by the construction of the motor unit the motor being of diaphragm type
    • F15B15/103—Characterised by the construction of the motor unit the motor being of diaphragm type using inflatable bodies that contract when fluid pressure is applied, e.g. pneumatic artificial muscles or McKibben-type actuators

Abstract

FIELD: mechanical engineering.SUBSTANCE: apparatus relates to the field of mechanical engineering, robotics, and can be used in pneumatic and hydraulic equipment. Most effective is an application of the apparatus as a curvilinear movement drive for moving links of industrial robots. The problem of the invention is expanding functionality by ensuring control of the direction of curvilinear movement. The drive is comprised of a rotary mechanism consisting of an annular bellows, along the axis whereof two plugs are fixed at the ends, interconnected by a flexible rod, forming a sealed cavity configured to connect with the pressure tool, a lever is installed on the plug along the axis of the bellows, configured to rotate relative to said axis with a rod fixed thereon shifted relative to the axis.EFFECT: expanded functionality due to ensured control of the direction of curvilinear movement.1 cl, 2 dwg

Description

Предлагаемое устройство относится к области машиностроения, роботостроения и может использоваться в пневматическом и гидравлическом оборудовании.The proposed device relates to the field of mechanical engineering, robotics and can be used in pneumatic and hydraulic equipment.

Наиболее эффективно применение устройства в качестве привода криволинейного перемещения подвижных звеньев промышленных роботов.The most effective application of the device is as a drive for curvilinear movement of moving links of industrial robots.

Известны пневматические приводы криволинейного перемещения, в которых для перемещения рабочих органов применяются два сильфона (см. пат. РФ МПК F15B 15/10 №23929 «Привод криволинейного перемещения», Васин В.А., опубл. 20.07.2002 г., Бюл. №20, пат. РФ МПК F15B 15/10 №2 215 199 «Привод криволинейного перемещения с кольцевым сильфоном», Васин В.А., опубл. 27.10.2003 г., Бюл. №30). Устройства содержат два сильфона, один из которых помещен внутри другого, а торцевые поверхности заглушены, образуя полость, выполненную с возможностью соединения со средством создания давления рабочей среды. Сильфоны установлены таким образом, что их оси не совпадают. Этим обеспечивается криволинейное перемещение за счет силового воздействия рабочей среды.Known pneumatic drives of curvilinear displacement, in which two bellows are used to move the working bodies (see US Pat. RF IPC F15B 15/10 No. 23929 "Drive of curvilinear displacement", Vasin VA, publ. 20.07.2002, Bul. No. 20, Patent RF IPC F15B 15/10 No. 2 215 199 "Curvilinear displacement drive with annular bellows", Vasin VA, publ. 27.10.2003, bull. No. 30). The devices contain two bellows, one of which is placed inside the other, and the end surfaces are plugged, forming a cavity made with the possibility of connection with the means for creating pressure of the working medium. The bellows are installed in such a way that their axes are not aligned. This ensures a curvilinear movement due to the force action of the working environment.

Данные устройства имеют сложное конструктивное исполнение, ограниченные функциональные возможности и область применения. Рабочий орган может перемещаться только по одной траектории, так как отсутствует управление направлением перемещения.These devices have a complex design, limited functionality and scope. The working body can only move along one path, since there is no control of the direction of movement.

Известны пневматические приводы криволинейного перемещения, в которых для перемещения органов применяется один сильфон (см. пат. РФ МПК F15B 15/10 №2 206 011 «Смещенный щелевой затвор с криволинейной траекторией перемещения», Васин В.А., опубл. 10.06.2003 г., Бюл. №16; пат. РФ МПК F15B 15/10, №2 206 012 «Щелевой затвор с криволинейной траекторией перемещения», Васин В.А., опубл. 10.06.2003 г., Бюл. №16; пат. РФ МПК F15B 15/10, №2 215 224 «Бескорпусной затвор с криволинейной траекторией перемещения», Васин В.А., опубл. 27.10.2003 г., Бюл. №30). В данных устройствах сильфон выполнен не осесимметричным. У части гофр сильфона центры внешней и внутренней окружностей гофра не совпадают. Конструктивное исполнение сильфона позволяет реализовывать криволинейное перемещение рабочего органа под воздействием давления рабочей среды.Known pneumatic drives of curvilinear movement, in which one bellows is used to move organs (see US Pat. RF IPC F15B 15/10 No. 2 206 011 "Displaced slotted gate with a curved trajectory of movement", Vasin VA, publ. 10.06.2003 g., Bulletin No. 16; Patent RF MPK F15B 15/10, No. 2 206 012 "Slotted gate with a curvilinear trajectory of movement", Vasin V.A., publ. 10.06.2003, Bull. No. 16; US Pat. RF IPC F15B 15/10, No. 2 215 224 "Open-body shutter with a curved trajectory of movement", Vasin VA, publ. 27.10.2003, bull. No. 30). In these devices, the bellows is not axisymmetric. At a part of the bellows corrugations, the centers of the outer and inner corrugations of the corrugation do not coincide. The design of the bellows allows for the curvilinear movement of the working body under the influence of the pressure of the working medium.

Использование одного сильфона упрощает конструкцию и повышает надежность работы устройств, но необходимость использования сильфона специфической формы усложняет их изготовление. Кроме этого, данные устройства также обладают ограниченными функциональными возможностями и областью применения, реализуя криволинейное перемещение только по одному направлению траектории.The use of one bellows simplifies the design and increases the reliability of the devices, but the need to use a bellows of a specific shape complicates their manufacture. In addition, these devices also have limited functionality and scope, realizing curvilinear movement in only one direction of the trajectory.

Известны приводы криволинейного перемещения, которые имеют расширенную область применения за счет реализации требуемых направлений траекторий криволинейных перемещений. Данные устройства представляют собой механические рычажные приводы, передаточный механизм которых включает два рычага, шарнирно соединенных между собой (см. пат. РФ МПК F25J 15/06 №147155 «Захватный корректирующий модуль», Сысоев С.Н., Литвинов И.С., Юнцзе Цао, опубл. 27.10.2014 г., Бюл. №30; пат. РФ МПК F25J 15/06 №2 622 071 «Захватный корректирующий модуль», Сысоев С.Н., Литвинов И.С., Мольков А.А, опубл. 09.06.2017 г., Бюл. №16), или один рычаг (см. пат. РФ МПК F25J 15/06 №170165 «Захватный корректирующий модуль», Сысоев С.Н., Литвинов И.С., Овчинников В.А., опубл. 17.04.2017 г., Бюл. №11; пат. РФ МПК F25J 15/06 №128150 «Захватный корректирующий модуль», Сысоев С.Н., Столяров А.В., опубл. 20.05.2013 г., Бюл. №14).Known drives of curvilinear displacement, which have an expanded area of application due to the implementation of the required directions of trajectories of curvilinear displacements. These devices are mechanical lever drives, the transmission mechanism of which includes two levers, pivotally connected to each other (see RF patent IPC F25J 15/06 No. 147155 "Capture correcting module", Sysoev SN, Litvinov IS, Yongjie Cao, publ. 27.10.2014, Bulletin No. 30; Patent RF IPC F25J 15/06 No. 2 622 071 "Capture Corrective Module", Sysoev S.N., Litvinov I.S., Molkov A.A. , publ. 09.06.2017, bull. No. 16), or one lever (see the patent of the Russian Federation IPC F25J 15/06 No. 170165 "Capture correcting module", Sysoev S.N., Litvinov I.S., Ovchinnikov V.A., publ. 17.04.2017, bull. No. 11; patent of the Russian Federation IPC F25J 15/06 No. 128,150 "Capture correcting module", Sysoev S.N., Stolyarov A.V., publ. 20.05. 2013, Bul. No. 14).

В данных устройствах внешним силовым воздействием осуществляется перекос рычагов, взаимным расположением которых задается требуемое направление криволинейного перемещения. Устройства отличаются расширенными функциональными возможностями, однако область их применения ограничена необходимостью создания силового воздействия на рычаги со стороны рабочего органа.In these devices, the levers are skewed by an external force action, the relative position of which sets the required direction of curvilinear movement. The devices are distinguished by advanced functionality, but their area of application is limited by the need to create a force effect on the levers from the working body.

Наиболее близким из известных по технической сущности является устройство (см. пат. РФ МПК F25J 15/06 №2722200 «Привод криволинейного перемещения», Сысоев С.Н., Овчинников В.А., Голубева Т.Н., опубл. 28.05.2019 г., Бюл. №16), включающее поворотный механизм, состоящий из кольцевого сильфона, по оси которого на торцах закреплены две заглушки, образующие герметичную полость, выполненную с возможностью соединения со средством давления, а в полости на заглушках по оси сильфона закреплена гибкая нерастяжимая тяга.The closest known in terms of technical essence is a device (see patent RF IPC F25J 15/06 No. 2722200 "Curvilinear displacement drive", Sysoev SN, Ovchinnikov VA, Golubeva TN, publ. 28.05. 2019, Bul. No. 16), including a rotary mechanism, consisting of an annular bellows, along the axis of which two plugs are fixed at the ends, forming a sealed cavity made with the possibility of connection with the pressure means, and in the cavity on the plugs along the axis of the bellows flexible inextensible traction.

Устройство работает следующим образом. В исходном положении полость соединена через распределитель с атмосферой. Сильфон за счет упругости гофр занимает симметричное относительно оси положение. Заглушки располагаются параллельно друг другу. Внешним силовым воздействием, перекосом одной заглушки относительно другой задают направление криволинейного перемещения. Для осуществления движения приводом криволинейного перемещения создают в полости сильфона давление рабочей среды. Силовое воздействие от избыточного давления приводит к криволинейному перемещению рабочего органа.The device works as follows. In the initial position, the cavity is connected through a distributor to the atmosphere. Due to the elasticity of the corrugation, the bellows occupies a position symmetrical about the axis. The plugs are located parallel to each other. External force, the skew of one plug relative to the other, sets the direction of curvilinear movement. To carry out the movement by the drive of curvilinear movement, the pressure of the working medium is created in the cavity of the bellows. Force action from excess pressure leads to a curvilinear movement of the working body.

Данное устройство повышает эффективность работы привода путем увеличения силовых характеристик при сохранении его массогабаритных параметров, однако не позволяет управлять направлением криволинейного перемещения.This device increases the efficiency of the drive by increasing the power characteristics while maintaining its weight and size parameters, but does not allow to control the direction of curvilinear movement.

Таким образом, в данном устройстве и всех известных, отсутствует возможность управления направлением криволинейного перемещения.Thus, in this device and all known ones, there is no possibility of controlling the direction of curvilinear movement.

Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения управления направления криволинейного перемещения.The object of the invention is to expand the functionality by providing control of the direction of curvilinear movement.

Поставленная задача достигается тем, что в приводе криволинейного перемещения, включающим поворотный механизм, состоящий из кольцевого сильфона, по оси которого на торцах закреплены две заглушки, связанные между собой гибкой тягой, образующие герметичную полость, выполненную с возможностью соединения со средством давления, на заглушке по оси сильфона установлен рычаг с возможностью поворота относительно нее с закрепленной на нем со смещением относительно оси тягой.The task is achieved by the fact that in the drive of curvilinear movement, including a rotary mechanism consisting of an annular bellows, along the axis of which two plugs are fixed at the ends, connected by a flexible rod, forming a sealed cavity made with the possibility of connecting with a pressure means, on the plug along The bellows axis is equipped with a lever that can be rotated relative to it with a rod attached to it with an offset relative to the axis.

Пример предлагаемого устройства представлен на чертежах, где показаны направления криволинейных перемещений (фиг. 1) и вид общий механизма (фиг. 2), соответственно исходного (фиг. 2, а), с заданными направлениями криволинейного перемещения (фиг. 2, 6, в).An example of the proposed device is presented in the drawings, which show the directions of curvilinear displacements (Fig. 1) and a view of the general mechanism (Fig. 2), respectively, the original one (Fig. 2, a), with specified directions of curvilinear movement (Fig. 2, 6, c ).

В приводе криволинейного перемещения (фиг. 1, а) рабочий орган 1 закреплен на нижней заглушке 2 сильфона 3, верхняя торцевая поверхность которого закрыта заглушкой 4, образуя герметичную полость А, выполненную с возможностью соединения через распределитель 5 с линией питания избыточного давления pпит воздуха. В полости А на заглушках закреплена гибкая нерастяжимая тяга 6, один конец которой закреплен по оси сильфона на заглушке 2. В заглушке 4 по оси сильфона установлен рычаг 6, выполненный с возможностью поворота вокруг оси о-о. На рычаге 6 со смещением относительно оси закреплен второй конец тяги 7.The drive curvilinear movement (FIG. 1, a) a working member 1 is secured to the bottom cap 2 of the bellows 3, the upper end face which is closed by a plug 4 to form a sealed cavity A, adapted to be connected via a distributor 5 to the line p overpressure supply pit air ... In cavity A, a flexible non-extensible rod 6 is fixed on the plugs, one end of which is fixed along the axis of the bellows on the plug 2. In the plug 4, along the axis of the bellows, a lever 6 is installed, made with the ability to rotate around the axis o-o. On the lever 6, the second end of the rod 7 is fixed with an offset relative to the axis.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

В исходном положении (фиг. 1, а) полость А соединена через распределитель 5 с атмосферой. Сильфон 1 за счет упругости гофр занимает симметричное относительно оси положение. Заглушки располагаются параллельно друг другу.In the initial position (Fig. 1, a), the cavity A is connected through the distributor 5 to the atmosphere. The bellows 1, due to the elasticity of the corrugations, occupies a position symmetrical about the axis. The plugs are located parallel to each other.

Например, при необходимости осуществления криволинейного перемещения рабочего органа 1 в направлении по часовой стрелке, рычаг 6 устанавливают в положение, при котором верхнее крепление тяги 7 смещено влево относительно оси сильфона.For example, if it is necessary to carry out a curvilinear movement of the working body 1 in a clockwise direction, the lever 6 is set in a position in which the upper fastening of the rod 7 is displaced to the left relative to the axis of the bellows.

Включением распределителя 5 (фиг. 1, б) соединяют полость А с pпит воздуха. Создается крутящий момент на заглушку 2 в направлении смещения относительно оси сильфона крепления тяги 7, что приводит к криволинейному перемещению рабочего органа 1. Чем больше величина давления в полости А, тем больше величина криволинейного перемещения.Inclusion distributor 5 (FIG. 1, b) A cavity is connected with the air pit p. A torque is created on the plug 2 in the direction of displacement relative to the axis of the bellows fastening the rod 7, which leads to a curvilinear displacement of the working member 1. The greater the pressure in the cavity A, the greater the amount of curvilinear displacement.

При необходимости осуществления криволинейного перемещения рабочего органа 1 в направлении против часовой стрелки, рычаг 6 устанавливают в положение, при котором верхнее крепление тяги 7 смещено вправо относительно оси сильфона (фиг. 1, в). Включением распределителя 5 (фиг. 1, г) соединяют полость А с pпит воздуха. Создается крутящий момент на заглушку 2 в направлении смещения относительно оси сильфона крепления тяги 7, что приводит к криволинейному перемещению рабочего органа 1.If it is necessary to carry out a curvilinear movement of the working body 1 in the counterclockwise direction, the lever 6 is set in a position in which the upper fastening of the rod 7 is displaced to the right relative to the axis of the bellows (Fig. 1, c). Inclusion distributor 5 (FIG. 1 g) was combined with p A cavity pit air. A torque is created on the plug 2 in the direction of displacement relative to the axis of the bellows fastening the rod 7, which leads to a curvilinear movement of the working element 1.

При выключении распределителя 5 полость А соединяется с атмосферой, уменьшается величина избыточного давления до нуля и устройство занимает исходное положение.When the distributor 5 is turned off, cavity A is connected to the atmosphere, the excess pressure decreases to zero, and the device takes its original position.

Таким образом, предлагаемое техническое решение расширяет функциональные возможности за счет обеспечения управлением направления криволинейного перемещения.Thus, the proposed technical solution expands the functionality by providing control of the direction of curvilinear movement.

Макетирование, проведенные натурные исследования предлагаемого устройства подтвердили его работоспособность, эффективность и промышленную применимость.The prototyping, field studies of the proposed device confirmed its performance, efficiency and industrial applicability.

Claims (1)

Привод криволинейного перемещения, включающий поворотный механизм, состоящий из кольцевого сильфона, по оси которого на торцах закреплены две заглушки, связанные между собой гибкой тягой, образующие герметичную полость, выполненную с возможностью соединения со средством давления, отличающийся тем, что на заглушке по оси сильфона установлен рычаг с возможностью поворота относительно нее с закрепленной на нем со смещением относительно оси тягой.A curvilinear displacement drive, including a rotary mechanism, consisting of an annular bellows, along the axis of which two plugs are fixed at the ends, connected by a flexible rod, forming a sealed cavity made with the possibility of being connected to the pressure means, characterized in that the plug is mounted along the axis of the bellows a lever with the possibility of rotation relative to it with a rod attached to it with an offset relative to the axis.
RU2020134213A 2020-10-17 2020-10-17 Curvilinear movement drive RU2749545C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020134213A RU2749545C1 (en) 2020-10-17 2020-10-17 Curvilinear movement drive

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020134213A RU2749545C1 (en) 2020-10-17 2020-10-17 Curvilinear movement drive

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2749545C1 true RU2749545C1 (en) 2021-06-15

Family

ID=76377426

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020134213A RU2749545C1 (en) 2020-10-17 2020-10-17 Curvilinear movement drive

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2749545C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5083498A (en) * 1989-09-25 1992-01-28 Bridgestone Corporation Bendable actuator
DE10149395A1 (en) * 2001-09-27 2003-04-24 Festo Ag & Co Turning and/or pivot drive for e.g. door drive, ventilator flap, ball valve, etc. has expansion bellows with guide elements between drive parts, to cause bellows to expand along curved track
RU2218488C1 (en) * 2002-05-15 2003-12-10 Васин Владимир Анатольевич Curvilinear displacement drive
RU2722200C1 (en) * 2019-12-17 2020-05-28 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Владимирский Государственный Университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ) Curvilinear movement drive
RU2722916C1 (en) * 2019-10-15 2020-06-04 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Владимирский Государственный Университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ) Curvilinear movement drive

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5083498A (en) * 1989-09-25 1992-01-28 Bridgestone Corporation Bendable actuator
DE10149395A1 (en) * 2001-09-27 2003-04-24 Festo Ag & Co Turning and/or pivot drive for e.g. door drive, ventilator flap, ball valve, etc. has expansion bellows with guide elements between drive parts, to cause bellows to expand along curved track
RU2218488C1 (en) * 2002-05-15 2003-12-10 Васин Владимир Анатольевич Curvilinear displacement drive
RU2722916C1 (en) * 2019-10-15 2020-06-04 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Владимирский Государственный Университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ) Curvilinear movement drive
RU2722200C1 (en) * 2019-12-17 2020-05-28 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Владимирский Государственный Университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ) Curvilinear movement drive

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10052216B2 (en) One motor finger mechanism
JP3993886B2 (en) Robot arm
EP3442756B1 (en) Variable stiffness series elastic actuator
RU2722200C1 (en) Curvilinear movement drive
KR101072818B1 (en) Manipulators with Distributed Actuation Mechanism
CR20210537A (en) Forceps motion transfer assembly
Park et al. Safe joint mechanism using inclined link with springs for collision safety and positioning accuracy of a robot arm
KR101887539B1 (en) Power transmission apparatus having two belts
US9656396B2 (en) Annular spring and robot joint mechanism using the same
KR20090125381A (en) Device for genrating limit torque and rotating device using the same
US20220287852A1 (en) Antagonistic drive device with capstans and tendon transmission
JP2017047509A (en) Hand device and finger
RU2749545C1 (en) Curvilinear movement drive
WO2007014980A2 (en) Device with a flexible pressurisable container inside moving tubes for achieving working movement
RU2722916C1 (en) Curvilinear movement drive
RU157044U1 (en) SPATIAL MECHANISM
US8683883B2 (en) Ball and piston rotary actuator mechanism
JP2016522090A (en) Manipulator mechanism
RU2749544C1 (en) Curvilinear movement drive
RU152604U1 (en) SPATIAL MECHANISM WITH SIX DEGREES OF FREEDOM
JP4012938B2 (en) Joint structure and robot arm
RU154785U1 (en) SPATIAL MECHANISM
RU2736902C1 (en) Curvilinear movement drive
KR101517822B1 (en) Robot having flexible robotic joint mechanism
JP6166853B1 (en) Device for controlling the stiffness of the output link during rotation and translation