Параллельный механизм

Параллельный механизм типа трипод включает неподвижное основание, состоящее из трех ходовых винтов, расходящихся лучами через 120°, нижнюю подвижную платформу, три приводных телескопических штанги с приводами и одну центральную не приводную телескопическую штангу, связанные с основанием и нижней платформой с помощью шарниров. Верхние шарниры установлены на каретках и имеют возможность перемещаться вдоль ходовых винтов посредством шариковой винтовой передачи, благодаря регулируемым электроприводам.

Задачей полезной модели является расширение границ рабочей зоны в вертикальном и горизонтальном направлениях при неизменном габарите механизма.

Полезная модель относится к станкам для обработки материалов сверлением и фрезерованием, в частности к конструктивным элементам, входящим в их общую компоновку

Известен металлорежущий станок фирмы Neos Robotics (Швеция) с параллельным механизмом типа трипод, состоящим из неподвижного основания и нижней подвижной платформы с инструментальной головкой (Бушуев В.В., Хольшев И.Г. Механизмы параллельной структуры в машиностроении// СТИН. - 2011. - с.3-8). Нижняя платформа связана с основанием тремя приводными телескопическими штангами и одной центральной неприводной телескопической штангой при помощи шарниров. Диаметр основания больше диаметра нижней подвижной платформы. Приводные штанги представляют собой шариковые винтовые передачи с регулируемыми электродвигателями. Они работают на растяжение-сжатие и сообщают инструментальной головке рабочее движение по шести координатам. Дополнительная штанга воспринимает изгибные деформации от инструментальной головки.

Недостатком указанного параллельного механизма является то, что он обеспечивает малый объем рабочей зоны станка.

Создаваемый полезной моделью технический результат заключается в расширении границ рабочей зоны в вертикальном и горизонтальном направлениях при неизменном габарите механизма.

Это достигается тем, что в параллельном механизме типа трипод, содержащим основание, нижнюю платформу и три приводные телескопические штанги с электроприводами и одну центральную неприводную телескопическую штангу, связанные с основанием и нижней платформой с помощью верхних и нижних шарниров, основание закреплено на неподвижном каркасе и к основанию присоединены расходящиеся под углом 120° друг относительно друга три ходовые винта с регулируемыми электроприводами, а верхние шарниры установлены на каретках и выполнены с возможностью перемещения вдоль ходовых винтов посредством шариковой винтовой передачи.

Благодаря тому, что основание закреплено на неподвижном каркасе и к основанию присоединены расходящиеся под углом 120° друг относительно друга три ходовые винта с регулируемыми электроприводами, а верхние шарниры установлены на каретках и выполнены с возможностью перемещения вдоль ходовых винтов, данные признаки в совокупности с остальными признаками формулы обеспечивают минимальное схождение верхних шарниров на меньшее расстояние, чем в прототипе, и при максимальном расхождении друг от основания на большее расстояние, чем в прототипе. Таким образом нижняя платформа с инструментальной головкой перемещается на большие расстояния по оси Х и Y, благодаря чему достигается наибольший размер рабочего пространства в горизонтальном и вертикальном направлениях.

Заявляемая модель поясняется графически. На фигуре изображена структурно-кинематическая схема параллельного механизма.

Параллельный механизм типа трипод содержит основание 1, закрепленное на неподвижном каркасе; три ходовых винта 2, прикрепленных к основанию 1, расходящихся под углом 120° друг относительно друга; верхние шарниры 3, приводные телескопические штанги 4, приводимые линейными электродвигателями (на схеме не показаны); нижние шарниры 5, нижнюю платформу 6 с инструментальной головкой, центральную штангу 7, каретки 8, M1, M2, М3 - электродвигатели приводных кареток 8. Приводные штанги 4 и центральная неприводная штанга 7 связывают основание 1 и нижнюю подвижную платформу 6 с помощью шарниров 3 и 5. Верхние шарниры 3 установлены на каретках 8, приводимых электродвигателями M1, М2, М3.

Параллельный механизм работает следующим образом. Линейные электродвигатели, работая по программе, через приводные телескопические штанги 4, работающие на растяжение-сжатие, сообщают нижней платформе 6 с инструментальной головкой рабочее движение по шести координатам. Неприводная штанга 7 воспринимает изгибные деформации от инструментальной головки. Электродвигатели M1, M2, М3 сообщают кареткам 8 движение вдоль ходовых винтов 2. В зависимости от направления вращения двигателей M1, M2, М3 каретки 8 с верхними шарнирами 3 либо приближаются к центру основания 1 либо удаляются. При этом нижняя платформа 6 будет либо опускаться, либо подниматься. За счет этого достигается увеличение размера рабочего пространства в направлении оси Z. При максимальном сближении верхних шарниров 3 расстояние между основанием 1 и нижней платформой 6 наибольшее за счет чего обеспечивается больший размер рабочего пространства в направлении осей Х и Y.

Таким образом движения нижней платформы 6 могут реализовываться следующими тремя способами:

1) путем изменения длин приводных телескопических штанг 4 при фиксированном заданном положении верхних шарниров 3;

2) путем перемещения верхних шарниров 3 приводных телескопических штанг 4 при неизменных заданных длинах приводных телескопических штанг 4;

3) путем перемещения верхних шарниров 3 приводных телескопических штанг 4 вдоль ходовых винтов 2 с одновременным изменением длин приводных штанг 4.

1. Кузнецов Ю.Н., Дмитриев ДА., Диневич Г.Е. Многокоординатный сверлильно-фрезерный станок / заявка на патент Украины 200714710 от 25.12.2007 г.

Кузнецов Ю.Н. Генетико-морфологический принцип создания станков нового поколения // Вiсник СевНТУ. Bun. 110: Механiка, енергетика, екологiя: зб. Наук. Пр. - Севастополь: Вид-во СевНТУ, 2010. - С.3-12.

Ю.Н. Кузнецов. Создание станков нового поколения с применением генетико-морфологического подхода (Часть 2) // Международна научна конференция "УНИТЕХ'10" - Габрово, 19-20.11.2010 г.: Сборник доклады. Т.2.- Габрово: УИ "В.Априлов", 2010. - 24 см. С.86-91.

2. Бушуев В.В., И.Г. Хольшев. Механизмы параллельной структуры в машиностроении// СТИН. - 2001. - С.3-8.

Параллельный механизм типа трипод, содержащий основание, нижнюю платформу, три приводные телескопические штанги с электроприводами и одну центральную неприводную телескопическую штангу, связанные с основанием и нижней платформой с помощью верхних и нижних шарниров, отличающийся тем, что основание закреплено на неподвижном каркасе и к нему присоединены расходящиеся под углом 120° относительно друг друга три ходовых винта с регулируемыми электроприводами, а верхние шарниры установлены на каретках и выполнены с возможностью перемещения вдоль ходовых винтов посредством шариковой винтовой предачи.