RU94896U1

RU94896U1 - POSITIONING DEVICE

Info

Publication number: RU94896U1
Application number: RU2010101165/22U
Authority: RU
Inventors: Александр Викторович Воробьёв; Александр Фёдорович Батанов; Альберт Кутдусович Миннегулов
Original assignee: Александр Фёдорович Батанов
Priority date: 2010-01-18
Filing date: 2010-01-18
Publication date: 2010-06-10

Abstract

Предложено устройство позиционирования полезной нагрузки в требуемом положении, содержащее гибкий суппорт, установленный на несущей конструкции и образованный рядом последовательно расположенных элементов, взаимодействующих друг с другом своими наружными поверхностями и соединенных между собой, по крайней мере, одной гибкой связью, снабженной механизмом натяжения, в котором элементы выполнены с выпукло-вогнутыми сферическими торцами, причем выпуклый торец одного элемента взаимодействует с вогнутым торцем соседнего элемента, в центре каждого элемента выполнено отверстие для центральной гибкой связи в виде двух расходящихся наружу конусов, допускающее взаимное поперечное смещение соседних элементов без нарушения контакта взаимодействующих поверхностей, натяжной механизм снабжен пружинным устройством предварительного натяжения.A device is proposed for positioning the payload in the desired position, containing a flexible caliper mounted on a supporting structure and formed by a series of sequentially arranged elements interacting with each other by their outer surfaces and interconnected by at least one flexible connection equipped with a tension mechanism, in which the elements are made with convex-concave spherical ends, and the convex end of one element interacts with the concave end of the neighboring element, in prices each element in D is a hole for the central flexible links in the form of two outwardly diverging cones, allowing mutual displacement of adjacent transverse elements without disturbing interacting contact surfaces, the tensioning mechanism is provided with a spring pretensioning device.

Натяжной механизм выполнен в виде электромеханического устройства или с ручным приводом. The tensioning mechanism is made in the form of an electromechanical device or with a manual drive.

Description

Полезная модель относится к устройствам, подобным рукам манипуляторов и предназначено для позиционирования полезной нагрузки, например, инструмента, телевизионной камеры, экрана и т.п. в требуемом положении после перевода ее из предыдущего положения.The invention relates to devices similar to the arms of manipulators and is intended for positioning a payload, for example, a tool, a television camera, a screen, etc. in the required position after transferring it from the previous position.

Известно изобретение [1], представляющее собой гибкий суппорт, установленный на несущей конструкции. При этом гибкий суппорт выполнен в виде полнотелых сегментов, взаимодействующими между собой торцевыми выпуклыми поверхностями, образуя сочлененную структуру. Силовая пружина создает необходимое усилие взаимодействия сегментов. Конструкция позволяет устанавливать полезную нагрузку, закрепленную на свободном конце, в любом из трех измерений.The invention is known [1], which is a flexible caliper mounted on a supporting structure. In this case, the flexible caliper is made in the form of full-bodied segments interacting with each other by convex end surfaces, forming an articulated structure. The power spring creates the necessary force for the interaction of the segments. The design allows you to set the payload, mounted on the free end, in any of the three dimensions.

Недостаток устройства в сложности обеспечения стабильности положения полезной нагрузки при больших нагрузках.The disadvantage of the device is the difficulty of ensuring the stability of the position of the payload at high loads.

Известен гибкий манипулятор [2], состоящий из последовательно расположенных, обкатывающихся друг по другу рабочих элементов, связанных по краям гибкой связью, отличающийся тем, что рабочие элементы выполнены в виде усеченных сегментов цилиндра или эллипса. Данное изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при создании промышленных роботов повышенной гибкости и, кроме того, для гибкого крепления наводящихся систем, антенн, различных излучателей и телекамер. Сущность изобретения заключается в том, что рабочие элементы манипулятора выполнены в виде усеченных сегментов цилиндра. Кроме того, рабочие элементы имеют рабочую поверхность с поперечными зубьями, ограничители бокового смещения и крепежный паз. Гибкие элементы расположены между направляющими роликами, установленными в пазах, на торцах рабочих элементов, а рабочая поверхность элементов имеет переменный радиус кривизны. Технический результат изобретения состоит в улучшении технических и эксплуатационных характеристик, повышении надежности, а также снижении массы и удешевлении манипулятора.Known flexible manipulator [2], consisting of sequentially arranged, running around each other working elements connected at the edges by a flexible connection, characterized in that the working elements are made in the form of truncated segments of the cylinder or ellipse. This invention relates to the field of mechanical engineering and can be used to create industrial robots of increased flexibility and, in addition, for flexible mounting of guided systems, antennas, various emitters and television cameras. The essence of the invention lies in the fact that the working elements of the manipulator are made in the form of truncated segments of the cylinder. In addition, the working elements have a working surface with transverse teeth, lateral displacement limiters and a mounting groove. Flexible elements are located between the guide rollers installed in the grooves at the ends of the working elements, and the working surface of the elements has a variable radius of curvature. The technical result of the invention is to improve the technical and operational characteristics, increase reliability, as well as reduce weight and reduce the cost of the manipulator.

Известна гибкая рука робота-манипулятора [3], состоящая из множества последовательно расположенных двояковыпуклых элементов, взаимодействующих друг с другом выпуклыми поверхностями, соединенных между собой гибкими связями, одна из которых центральная, а четыре других проходят по периферии элементов. Прикладывая различные усилия к периферийным тягам создают изгиб всей конструкции в требуемом направлении, устанавливая свободный конец гибкой руки в нужном положении.Known flexible arm of a robotic arm [3], consisting of many consecutive biconvex elements interacting with each other by convex surfaces interconnected by flexible bonds, one of which is central, and four others pass along the periphery of the elements. Applying various forces to the peripheral rods create a bend of the entire structure in the required direction, setting the free end of the flexible arm in the desired position.

Недостаток конструкции во взаимном высоком удельном давлении элементов, что создает большие контактные напряжения, однако по своей технической сущности последнее изобретение наиболее близко заявляемому устройству и может служить прототипом.The lack of design in the mutual high specific pressure of the elements, which creates large contact stresses, however, in its technical essence, the latest invention is the closest to the claimed device and can serve as a prototype.

Задачей, решаемой предложенным устройством является повышение надежности фиксации полезной нагрузки в требуемом положении.The problem solved by the proposed device is to increase the reliability of fixing the payload in the desired position.

Поставленная задача решается следующим образом. В предложенном устройстве позиционирования полезной нагрузки, содержащем гибкий суппорт, установленный на несущей конструкции и образованный рядом последовательно расположенных элементов, взаимодействующих друг с другом своими наружными поверхностями и соединенных между собой, по крайней мере, одной гибкой связью, снабженной механизмом натяжения, элементы выполнены с выпукло-вогнутыми сферическими торцами, причем выпуклый торец одного элемента взаимодействует с вогнутым торцем соседнего элемента, в центре каждого элемента выполнено отверстие для центральной гибкой связи в виде двух расходящихся наружу конусов, допускающее взаимное поперечное смещение соседних элементов, натяжной механизм снабжен пружинным устройством предварительного натяжения.The problem is solved as follows. In the proposed device for positioning the payload containing a flexible caliper mounted on a supporting structure and formed by a series of sequentially arranged elements interacting with each other by their outer surfaces and interconnected by at least one flexible connection provided with a tension mechanism, the elements are made with a convex -concave spherical ends, and the convex end of one element interacts with the concave end of the adjacent element, in the center of each element but an opening for central flexible communication in the form of two cones diverging outward, allowing mutual transverse displacement of adjacent elements, the tension mechanism is equipped with a spring pre-tensioning device.

При этом натяжной механизм выполнен в виде электромеханического устройства. Натяжной механизм также может быть выполнен с ручным приводом. Для повышения устойчивости конструкции радиус вогнутой сферы может быть выполнен меньшего радиуса и составлять 0,95…0,97 радиуса наружной сферы каждого элемента. С этой же целью по краю вогнутой сферы может быть выполнен круговой поясок, контактирующий со сферической рабочей поверхностью соседнего элемента.In this case, the tension mechanism is made in the form of an electromechanical device. The tensioning mechanism can also be made with a manual drive. To increase the stability of the structure, the radius of the concave sphere can be made of a smaller radius and make up 0.95 ... 0.97 of the radius of the outer sphere of each element. For the same purpose, a circular girdle in contact with the spherical working surface of the adjacent element can be made along the edge of the concave sphere.

На фиг.1 изображен общий вид устройства, на фиг.2 и 3 представлена конструкция гибкого суппорта в разрезе, на фиг.4, 5. 6, 7 и 8 показана схема взаимодействия элементов устройства.Figure 1 shows a General view of the device, figure 2 and 3 shows the design of the flexible caliper in section, figure 4, 5. 6, 7, and 8 shows a diagram of the interaction of the elements of the device.

Устройство позиционирования состоит из несущей конструкции 1, на которой установлен гибкий суппорт 2, образованный рядом последовательно расположенных элементов 3, взаимодействующих друг с другом своими наружными поверхностями и соединенных между собой, по крайней мере, одной гибкой связью - тросом 4, и снабженный механизмом 5 натяжения гибкой связи, а элементы 3 выполнены с выпукло-вогнутыми сферическими торцами, причем выпуклый торец одного элемента взаимодействует с вогнутым торцом соседнего элемента, и в центре каждого элемента выполнено отверстие для центральной гибкой связи 4 в виде двух расходящихся наружу конусов, допускающее взаимное поперечное смещение соседних элементов 3 без нарушения контакта взаимодействующих поверхностей. Устройство снабжено механизмом предварительного натяжения 6.The positioning device consists of a supporting structure 1, on which a flexible caliper 2 is installed, formed by a series of sequentially arranged elements 3, interacting with each other by their outer surfaces and interconnected by at least one flexible connection - a cable 4, and equipped with a tension mechanism 5 flexible connection, and the elements 3 are made with convex-concave spherical ends, and the convex end of one element interacts with the concave end of the adjacent element, and in the center of each element EHO central hole for the flexible connection 4 in the form of two outwardly diverging cones, allowing mutual displacement of adjacent transverse elements 3 without disrupting the contact of the interacting surfaces. The device is equipped with a pre-tensioning mechanism 6.

Натяжной механизм 5 выполнен в виде электромеханического устройства или снабжен ручным приводом. Радиус вогнутой сферы составляет 0,95…0,97 радиуса наружной сферы каждого элемента 3.The tension mechanism 5 is made in the form of an electromechanical device or is equipped with a manual drive. The radius of the concave sphere is 0.95 ... 0.97 of the radius of the outer sphere of each element 3.

По краю вогнутой сферы элемента 3 может быть выполнен круговой поясок 7 с частью вогнутой сферической поверхности, радиус которой равен радиусу кривизны сопрягаемой с ним выпуклой сферы соседнего элемента.At the edge of the concave sphere of the element 3, a circular girdle 7 can be made with a part of the concave spherical surface, the radius of which is equal to the radius of curvature of the adjacent convex sphere of the neighboring element.

Механизм 6 предварительного натяжения установлен на свободном конце гибкого суппорта 2 и выполнен в виде гребенчатого зажима 8 троса 4, опертого на регулировочный винт 9, ввернутый в конечный элемент 10. Снаружи эти детали закрыты крышкой-корпусом 11.The pre-tensioning mechanism 6 is mounted on the free end of the flexible caliper 2 and is made in the form of a comb clamp 8 of the cable 4, supported by an adjusting screw 9, screwed into the final element 10. Outside, these parts are closed by a housing-cover 11.

С противоположного конца суппорта 2(трос 4 заделан во втулку 12, размещенную в стакане 13 с возможностью продольного упругого перемещения. Между втулкой 12 и стаканом 13 установлена пружина 14. Стакан 13 опирается на корпус 15 натяжного механизма 5 и взаимодействует своим буртиком с захватом 16, связанным через гайку 17 с тягой 18 механизма натяжения 5. На корпусе 15 закреплен первый элемент 19 гибкого суппорта 2.From the opposite end of the caliper 2 (the cable 4 is embedded in the sleeve 12, placed in the glass 13 with the possibility of longitudinal elastic movement. Between the sleeve 12 and the glass 13 is installed spring 14. The glass 13 rests on the housing 15 of the tensioning mechanism 5 and interacts with its shoulder with a gripper 16, connected through a nut 17 with a rod 18 of the tension mechanism 5. On the housing 15 is fixed the first element 19 of the flexible caliper 2.

Полезные нагрузки закрепляются на крышку-корпус 11.Payloads are fixed on the cover-housing 11.

Устройство работает следующим образом. При настройке устройства, механизмом предварительного натяжения 6 выставляют усилие на пружине 14 с помощью регулировочного винта 9, натягивая трос 4 до состояния, обеспечивающего удержание собственного веса гибкого суппорта 2 с прикрепленной к нему полезной нагрузкой.The device operates as follows. When setting up the device, the pre-tensioning mechanism 6 sets the force on the spring 14 using the adjusting screw 9, pulling the cable 4 to a state that maintains its own weight of the flexible caliper 2 with the payload attached to it.

При эксплуатации свободный конец суппорта 2 с закрепленной на нем полезной нагрузкой вручную переводят в необходимое положение. Натягивая трос 4 натяжным механизмом 5 фиксируют суппорт 2 с полезной нагрузкой. При необходимости, ослабляя натяжение троса 4 механизмом 5, вручную изменяют требуемое положение полезной нагрузки и снова, натягивая трос механизмом 5, обеспечивают надежную фиксацию суппорта 2.During operation, the free end of the caliper 2 with the payload fixed to it is manually transferred to the required position. Pulling the cable 4 with the tensioning mechanism 5 fix the caliper 2 with the payload. If necessary, loosening the tension of the cable 4 by the mechanism 5, manually change the required position of the payload and again, pulling the cable by the mechanism 5, ensure reliable support of the caliper 2.

Заявителем изготовлено опытное устройство позиционирования, которое продемонстрировало простоту управления им и высокую надежность крепления полезной нагрузки.The applicant made an experimental positioning device, which demonstrated the ease of control and high reliability of fastening the payload.

Список использованных источников информацииList of used information sources

1. Патент США №4625936,1986, Гибкий суппорт и несущая конструкция,1. US patent No. 4625936,1986, Flexible support and support structure,

2. Заявка РФ на изобретение №2003103649/02, 06.02.2003, Гибкий манипулятор,2. Application of the Russian Federation for the invention No. 2003103649/02, 02/06/2003, Flexible manipulator,

3. Патент США №4393728,1983 г., Гибкая рука, преимущественно робота, (прототип).3. US patent No. 4393728.1983, Flexible arm, mainly a robot, (prototype).

Claims

1. The device for positioning the payload in the desired position, containing a flexible caliper mounted on a supporting structure and formed by a series of sequentially arranged elements interacting with each other by their outer surfaces and interconnected by at least one flexible connection equipped with a tension mechanism, characterized the fact that the elements are made with convex-concave spherical ends, and the convex end of one element interacts with the concave end of the neighboring element, in HTPE each element has an opening for the central flexible links in the form of two outwardly diverging cones, allowing mutual displacement of adjacent transverse elements, the tensioning mechanism is provided with a spring pretensioning device.

2. The positioning device according to claim 1, characterized in that the tensioning mechanism is made in the form of an electromechanical device.

3. The positioning device according to claim 1, characterized in that the tensioning mechanism is made with a manual drive.

4. The positioning device according to claim 1, characterized in that the radius of the concave sphere is 0.95 ... 0.97 of the radius of the outer sphere of each element.

5. The positioning device according to claim 1, characterized in that a circular girdle is made along the edge of the concave sphere with a part of the spherical working surface with the radius of curvature of the convex sphere of the element mating with it.