Пространственный механизм

Изобретение относится к машиностроению, в частности к робототехнике, а именно к пространственным манипуляционным механизмам роботов с тремя степенями свободы и кинематической развязкой. Установка позволяет осуществлять перемещение закрепленного на конечном звене объекта вдоль трех взаимно перпендикулярных осей. Технический результат достигается тем, что пространственный механизм, включающий основание, конечное звено, три привода поступательного перемещения с взаимно перпендикулярным направлением осей, состоящие из вращательного двигателя и кинематической пары винт-гайка, а также три кинематические цепи от гаек приводов до конечного звена, каждая из которых содержит три вращательные кинематические пары и два промежуточных звена, расположенных между ними, причем оси кинематических пар цепей, связанных с одним приводом, взаимно перпендикулярны, при этом приводы поступательного перемещения установлены на двух независимых платформах, которые закреплены на основании с возможностью перестановки, причем на одной платформе закреплены два привода поступательного перемещения, а на другой - третий привод поступательного перемещения, причем каждый винт привода поступательного перемещения установлен консольно.

Полезная модель относится к машиностроению, в частности к робототехнике, а именно к пространственным манипуляционным механизмам роботов с тремя степенями свободы и кинематической развязкой. Механизм позволяет осуществлять перемещение закрепленного на конечном звене объекта вдоль трех взаимно перпендикулярных осей.

Известен пространственный механизм, описанный в работе X.Kong, С. Gosselin Type Synthesis of Parallel Mechanisms Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2007, p.15, fig.1.7a, включающий основание, выполненное в виде платформы с вертикальной стойкой, конечное звено и три привода поступательного перемещения, расположенные с взаимно перпендикулярными осями, каждый содержит вращательный двигатель, вал которого связан с винтом, а гайка закреплена на каретке, движущейся по направляющей, три кинематические цепи, каждая имеет три вращательные кинематические пары, оси которых параллельны оси соответствующего привода поступательного перемещения и два промежуточных звена, расположенные между вращательными кинематическими парами.

Его недостатком является расположение двух поступательных двигателей на стойке, что снижает жесткость механизма. Кроме того, использование пары направляющая-каретка совместно с приводом винт-гайка усложняет устройство и увеличивает его стоимость.

Наиболее близкой по технической сущности к заявленной полезной модели является робототехническая установка - пространственный механизм (Патент на полезную модель RU 115709 B25J 9/00 от 10.05.2012 г. «Робототехническая технологическая установка»), содержащий основание, конечное звено, три привода поступательного перемещения с взаимно перпендикулярным направлением осей, состоящие из вращательных двигателей и приводных пар винт-гайка, кинематические цепи от гаек приводов до конечного звена, каждая из которых содержит три вращательные кинематические пары, имеющие параллельные оси, и два промежуточных звена, расположенных между ними. Эта установка принята за прототип. Ее недостатками является невозможность изменения конфигурации рабочей зоны из-за жесткого крепления приводов на основании, что ограничивает технологические возможности установки.

Технический результат - устранение отмеченных недостатков.

Технический результат достигается тем, что в известном устройстве - пространственном механизме, содержащем основание, конечное звено, три привода поступательного перемещения с взаимно перпендикулярным направлением осей, состоящие из вращательных двигателей и приводных пар винт-гайка, кинематические цепи от гаек приводов до конечного звена, каждая из которых содержит три вращательные кинематические пары, имеющие параллельные оси, и два промежуточных звена, расположенных между новым является то, что

что на основании установлены с возможностью перестановки две независимые платформы, при этом два привода поступательного перемещения закреплены на одной платформе, а третий привод поступательного перемещения - на другой, причем каждый винт привода поступательного перемещения закреплен консольно, а каждая гайка соединена с соответствующей платформой двумя дополнительными кинематическими цепями, содержащими три вращательные кинематические пары, имеющие параллельные оси, и два промежуточных звена, расположенных между ними, причем их первые вращательные пары расположены на каждой из трех гаек с взаимно перпендикулярными осями, а третьи вращательные пары закреплены на соответствующей платформе.

На Фиг.1, Фиг.2, Фиг.3 показана схема пространственного механизма, в различных проекциях. На Фиг.4 - изометрическая проекция пространственного механизма. На основании 1 установлены с возможностью перестановки две независимые платформы 2 и 2, на которых расположены приводы поступательного перемещения, состоящие из вращательных двигателей 3 и приводных пар винт-гайка (4, 5 соответственно), два из которых закреплены консольно на платформе 2 перпендикулярно друг другу, а третий установлен перпендикулярно им на платформе 2. Каждая подвижная гайка 5 соединена посредством кинематической цепи с выходным звеном 6, на котором может быть закреплено захватное устройство для удержания обрабатываемой детали или инструмента, при этом кинематическая цепь содержит три вращательные кинематические пары 7, 8, 9, оси которых параллельны оси соответствующего винта 4 и два промежуточных звена 10 и 11, расположенных между вращательными кинематическими парами. Дополнительно каждая гайка соединена с соответствующейц платформой двумя стабилизирующими кинематическими цепями, содержащими по три вращательные кинематические пары 12, 13, 14, имеющие параллельные оси и два промежуточных звена 15 и 16, расположенных между ними, причем первые вращательные пары 12 соответствующих кинематических цепей расположены на каждой из трех гаек 5 с взаимно перпендикулярными осями, а третьи вращательные пары 14 закреплены на платформах 2 и 2, расположенных на основании 1.

Пространственный механизм работает следующим образом. Вращательные двигатели, смонтированные в закрепленных на основании 1 платформах 2 и 2 вызывают вращение связанных с ними и расположенных взаимно перпендикулярно винтов 4, что приводит к поступательному движению сопряженных с винтами гаек 5 и через соответствующие кинематические цепи, содержащие три вращательные кинематические пары 7, 8, 9, оси которых параллельны оси соответствующего винта 4 и два промежуточных звена 10 и 11, расположенных между вращательными кинематическими парами, приводят в движение выходное звено 6, на котором может быть закреплено захватное устройство для удержания обрабатываемой детали или инструмента.

При необходимости изменить конфигурацию рабочей зоны можно переставить и закрепить в других местах основания 1 платформы 2 и 2, соблюдая условия взаимной перпендикулярности винтов 4 и соответствия длин звеньев 10 и 11 расстоянию между частями платформы.

Пространственный механизм, содержащий основание, конечное звено, три привода поступательного перемещения с взаимно перпендикулярным направлением осей, состоящие из вращательных двигателей и приводных пар винт-гайка, кинематические цепи от гаек приводов до конечного звена, каждая из которых содержит три вращательные кинематические пары, имеющие параллельные оси, и два промежуточных звена, расположенных между ними, отличающийся тем, что на основании установлены с возможностью перестановки две независимые платформы, при этом два привода поступательного перемещения закреплены на одной платформе, а третий привод поступательного перемещения - на другой, причем каждый винт привода поступательного перемещения закреплен консольно, а каждая гайка соединена с соответствующей платформой двумя дополнительными кинематическими цепями, содержащими три вращательные кинематические пары, имеющие параллельные оси, и два промежуточных звена, расположенных между ними, причем их первые вращательные пары расположены на каждой из трех гаек с взаимно перпендикулярными осями, а третьи вращательные пары закреплены на соответствующей платформе.

РИСУНКИ