RU160607U1

RU160607U1 - SPATIAL MECHANISM OF MANIPULATOR

Info

Publication number: RU160607U1
Application number: RU2015145200/02U
Authority: RU
Inventors: Виктор Аркадьевич Глазунов; Сергей Владимирович Левин; Дмитрий Юрьевич Пушкарь; Константин Андреевич Шалюхин; Сергей Александрович Шептунов
Priority date: 2015-10-21
Filing date: 2015-10-21
Publication date: 2016-03-27

Abstract

1. Пространственный механизм манипулятора, содержащий основание, на котором с перпендикулярными осями размещены два привода вращательного движения, на подвижных частях которых установлены направляющие, выполненные в виде взаимно пересекающихся дуг с прорезями, сопряженную с обоими направляющими подвижную втулку, выходное звено, ось которого расположена во втулке с обеспечением поступательного перемещения и вращения в ней выходного звена, отличающийся тем, что он снабжен кареткой, установленной на пересечении направляющих двух взаимно перпендикулярных дуг, в центре которой расположена втулка с размещенной в ней осью выходного звена, причем каретка выполнена в виде двух спаренных тележек, имеющих возможность независимого поворота вокруг общей втулки, и каждая из которых соединена с одной направляющей с возможностью перемещения по ней, при этом снабжена выступом, размещенным в прорези направляющих, и соответствующей парой роликов для перемещения по направляющей, причем на каретке соосно выходному звену закреплены два привода вращательного и поступательного движений.2. Пространственный механизм по п. 1, отличающийся тем, что направляющие присоединены к двигателям консольно и имеют длину, позволяющую каретке достичь положения, при котором выходное звено перпендикулярно плоскости основания.3. Пространственный механизм по п. 1, отличающийся тем, что свободные концы направляющих присоединены к основанию посредством шарниров.1. The spatial mechanism of the manipulator, containing a base on which two rotational motion drives are placed with perpendicular axes, on the moving parts of which are mounted guides made in the form of mutually intersecting arcs with slots, a movable sleeve coupled to both guides, the output link, the axis of which is located in sleeve with translational movement and rotation of the output link, characterized in that it is equipped with a carriage mounted at the intersection of the rails of two mutual about perpendicular arcs in the center of which there is a sleeve with the axis of the output link located in it, and the carriage is made in the form of two paired trolleys that can independently rotate around a common sleeve, and each of which is connected to one guide with the ability to move along it, while equipped with a protrusion located in the slot of the guides, and a corresponding pair of rollers for moving along the guide, and two drives of rotational and translational motion are fixed to the carriage coaxially to the output link .2. The spatial mechanism according to claim 1, characterized in that the guides are attached to the motors cantilever and have a length that allows the carriage to reach a position at which the output link is perpendicular to the plane of the base. The spatial mechanism according to claim 1, characterized in that the free ends of the guides are connected to the base by means of hinges.

Description

Полезная модель относится к машиностроению, в частности к робототехнике, а именно к пространственным манипуляционным механизмам.The utility model relates to mechanical engineering, in particular to robotics, namely to spatial manipulation mechanisms.

Известен двухкоординатный индикаторный механизм для развертки светового луча по двум осям (А.Ф. Крайнев Словарь-справочник по механизмам, М., Машиностроение, 1987 г. Стр. 87-88), в котором стержень, одним концом закрепленый на вилке, имеющей возможность поворота вокруг дух осей, приводится в движение двумя дугообразными водилами. В этом механизме один конец выходного звена закреплен.Known two-coordinate indicator mechanism for scanning the light beam along two axes (A.F. Krainev Dictionary of Mechanisms, M., Mechanical Engineering, 1987, pp. 87-88), in which the rod is fixed at one end on a fork with the ability turning around the spirit of the axes, set in motion by two arched carriers. In this mechanism, one end of the output link is fixed.

В качестве прототипа выбран узел поворотов выходного звена «Пространственного механизма» (Патент РФ №125118), содержащего основание, на котором с перпендикулярными осями размещены два привода вращательного движения, связанных с направляющими, выполненными в виде дуг с прорезями, имеющих общий центр, выходное звено, ось которого также проходит через этот центр, втулку, сопряженную с обеими направляющими, выполненную с возможностью поступательного перемещения и вращения в ней выходного звена. Его недостатком также является закрепление одного конца выходного звена. Он связан с карданным шарниром вращения выходного звена.As a prototype, the rotational unit of the output link of the “Spatial mechanism” (RF Patent No. 125118) was selected, which contains a base on which two rotational motion drives are placed with perpendicular axes, associated with guides made in the form of arcs with slots having a common center, the output link , the axis of which also passes through this center, a sleeve conjugated with both guides, made with the possibility of translational movement and rotation of the output link in it. Its disadvantage is also the fixing of one end of the output link. It is connected to a cardan joint of rotation of the output link.

Цель полезной модели - устранение отмеченных недостатков и повышение технической и эксплуатационной эффективности устройств манипулирования.The purpose of the utility model is to eliminate the noted drawbacks and increase the technical and operational efficiency of manipulation devices.

Поставленная цель достигается тем, что пространственный механизм манипулятора, содержит основание, на котором с перпендикулярными осями размещены два привода вращательного движения, на подвижных частях которых установлены направляющие, выполненные в виде взаимно пересекающихся плоских дуг с прорезями, сопряженную с обоими направляющими подвижную втулку, выходное звено, ось которого расположена во втулке с обеспечением поступательного перемещения и вращения в ней выходного звена. Пространственный механизм снабжен кареткой, установленной в центре пересечения направляющих двух взаимно перпендикулярных дуг, где расположена втулка с размещенной в ней осью выходного звена, причем каретка выполнена в виде двух спаренных тележек, имеющих возможность независимого поворота вокруг общей втулки, и каждая из которых соединена с одной направляющей с возможностью перемещения по ней, и парой роликов для перемещения по направляющей, при этом на каретке соосно выходному звену закреплены два привода вращательного и поступательного движений, что обеспечивает вращение и поступательное перемещение выходного звена.This goal is achieved by the fact that the spatial mechanism of the manipulator contains a base on which two rotary motion drives are placed with perpendicular axes, on the moving parts of which are mounted guides made in the form of mutually intersecting flat arcs with slots, the movable sleeve coupled to both guides, the output link whose axis is located in the sleeve with the provision of translational movement and rotation of the output link in it. The spatial mechanism is equipped with a carriage mounted at the center of intersection of the guides of two mutually perpendicular arcs, where the sleeve is located with the axis of the output link located in it, the carriage made in the form of two paired trolleys that can independently rotate around a common sleeve, and each of which is connected to one guide with the ability to move along it, and a pair of rollers to move along the guide, while on the carriage coaxial to the output link are fixed two drives of the rotary and translator motions so as to provide rotation and translation of the output member.

В частном случае направляющие могут быть присоединены к двигателям консольно и иметь длину, позволяющую каретке достичь положения, при котором выходное звено перпендикулярно плоскости основания. Это позволяет устанавливать вблизи друг друга несколько механизмов для совместной работы.In the particular case, the guides can be cantilevered to the engines and have a length that allows the carriage to reach a position at which the output link is perpendicular to the plane of the base. This allows you to install close to each other several mechanisms for collaboration.

В другом случае что свободные концы направляющих присоединены к основанию посредством шарниров, что позволяет придать механизму большую конструктивную жесткость.In another case, the free ends of the guides are connected to the base by means of hinges, which makes it possible to give the mechanism greater structural rigidity.

Устройство - пространственный механизм манипулятора, представлено на:The device is a spatial mechanism of the manipulator, presented on:

Фиг. 1 - схема с консольным креплением направляющих,FIG. 1 is a diagram with a cantilever mounting rails,

Фиг. 2 - схема с кареткой, состоящей из двух тележек,FIG. 2 is a diagram with a carriage consisting of two trolleys,

Фиг. 3 - схема с креплением свободных концов направляющих на основании.FIG. 3 is a diagram with fastening the free ends of the rails on the base.

Пространственный механизм манипулятора (Фиг. 1) состоит из основания 1, на котором размещены два привода вращательного движения 2 с перпендикулярными осями и на подвижных частях которых установлены направляющими 3, выполненными в виде взаимно пересекающихся в пространстве плоских дуг с прорезями. Оси поворота дуг расположены перпендикулярно друг к другу с центром пересечения в точке А, в котором расположена подвижная втулка 4. На направляющих установлены каретки 5 с возможностью одновременного перемещения по направляющим 3. На каждой каретке 5 размещен привод вращательного движения 6, последовательно с которым установлен привод поступательного перемещения 7 выходного звена 8, проходящее через отверстие втулки 4. Крепление приводов 6 и 7 на каретке осуществлено с помощью кронштейна 9 связано с подвижной частью привода поступательного перемещения 7. Приводы 6 и 7 расположены соосно выходному звену 8. На противоположном от привода 7 конце выходного звена 8 может быть закреплен инструмент, обрабатываемый объект или узел крепления следующего звена. Каретка 5 выполнена виде двух спаренных тележек 10 (Фиг. 2), имеющих возможность независимого поворота вокруг втулки 4, причем каждая тележка имеет выступы 11, которые размещены в прорезях направляющих и ролики 12, контактирующие с направляющими.The spatial mechanism of the manipulator (Fig. 1) consists of a base 1, on which there are two rotational motion drives 2 with perpendicular axes and on the moving parts of which are mounted guides 3 made in the form of flat arcs intersecting in space with slots. The axis of rotation of the arcs is perpendicular to each other with the center of intersection at point A, where the movable sleeve 4 is located. On the rails, carriages 5 are mounted with the possibility of simultaneous movement along the rails 3. On each carriage 5 there is a rotary drive 6, in series with which the drive translational movement 7 of the output link 8, passing through the hole of the sleeve 4. The fastening of the actuators 6 and 7 on the carriage is carried out using the bracket 9 is connected with the movable part of the drive 7. displacement actuators 6 and 7 are arranged coaxially to the output link 8. At the opposite end of the actuator 7, the output link 8 may be secured to the tool object to be processed or the next node fixing member. The carriage 5 is made in the form of two paired trolleys 10 (Fig. 2), with the possibility of independent rotation around the sleeve 4, each trolley has protrusions 11 that are placed in the slots of the guides and rollers 12 in contact with the guides.

Направляющие 3 могут быть могут быть выполнены в двух вариантах, в одном из которых они присоединены к двигателям 2 консольно и иметь длину, позволяющую каретке достичь положения, при котором выходное звено 8 перпендикулярно плоскости основания 1. В другом варианте свободные концы направляющих соединены с основанием посредством шарнирного соединения, что позволяет получить более жесткую конструктивную схему механизма манипулятораThe guides 3 can be made in two versions, in one of which they are connected to the engines 2 cantilever and have a length that allows the carriage to reach a position where the output link 8 is perpendicular to the plane of the base 1. In another embodiment, the free ends of the guides are connected to the base by swivel, which allows to obtain a more rigid structural scheme of the manipulator mechanism

Пространственный механизм манипулятора (Фиг. 1) работает следующим образом.The spatial mechanism of the manipulator (Fig. 1) works as follows.

Размещенные на основании 1 двигатели 2 вращают дугообразные направляющие 3 с прорезями, по которым скользит каретка 5. Поскольку оси вращения направляющих перпендикулярны, двигатели 2 перемещают каретку 5 по двум осям независимо друг от друга. Закрепленный на каретке 5 кронштейном 9 двигатель вращательного перемещения 6 приводит в движение установленный соосно с ним двигатель поступательного перемещения 7 и соединенное с его подвижной частью выходное звено 8 и, соответственно, закрепленные на его конце инструмент, обрабатываемый объект или узел крепления следующего звена. При этом оси направляющих и выходного звена пересекаются на перегородке в точке А, независимо от движения каретки 5, что приводит к минимальному повреждению перегородки.The motors 2 located on the base 1 rotate the arcuate guides 3 with slots along which the carriage 5 slides. Since the axes of rotation of the guides are perpendicular, the motors 2 move the carriage 5 along two axes independently of each other. The rotary displacement motor 6 mounted on the carriage 5 by the bracket 9 drives the translational displacement motor 7 mounted coaxially with it and the output link 8 connected to its movable part and, accordingly, a tool, a workpiece, or an attachment unit for the next link mounted on its end. In this case, the axes of the guides and the output link intersect on the partition at point A, regardless of the movement of the carriage 5, which leads to minimal damage to the partition.

В частном случае (Фиг. 2) каретка выполнена в виде двух спаренных тележек 10, имеющих возможность независимого поворота вокруг выходного звена 8, катится по направляющим своими роликами 12, а выступы 11 удерживают тележки от схода с направляющих. Это снижает трение и улучшает работу механизма. В другом частном случае (Фиг. 3) направляющие 3 могут быть присоединены к двигателям 2 консольно и иметь длину, позволяющую каретке достичь положения, при котором выходное звено 8 перпендикулярно плоскости основания 1, что позволяет устанавливать вблизи друг друга несколько механизмов для совместной работы. Кроме того, свободные концы направляющих могут быть присоединены к основанию посредством шарниров.In the particular case (Fig. 2), the carriage is made in the form of two paired carts 10, which can independently rotate around the output link 8, rolls along the guides with its rollers 12, and the protrusions 11 keep the carts from leaving the guides. This reduces friction and improves the operation of the mechanism. In another particular case (Fig. 3), the guides 3 can be attached to the motors 2 cantilever and have a length that allows the carriage to reach a position where the output link 8 is perpendicular to the plane of the base 1, which allows several mechanisms to work together. In addition, the free ends of the rails can be attached to the base by means of hinges.

Claims

1. The spatial mechanism of the manipulator, containing a base on which two rotational motion drives are placed with perpendicular axes, on the moving parts of which are mounted guides made in the form of mutually intersecting arcs with slots, a movable sleeve coupled to both guides, the output link, the axis of which is located in sleeve with translational movement and rotation of the output link, characterized in that it is equipped with a carriage mounted at the intersection of the rails of two mutual about perpendicular arcs in the center of which there is a sleeve with the axis of the output link located in it, and the carriage is made in the form of two paired trolleys that can independently rotate around a common sleeve, and each of which is connected to one guide with the ability to move along it, while equipped with a protrusion located in the slot of the guides, and a corresponding pair of rollers for moving along the guide, and two drives of rotational and translational motion are fixed to the carriage coaxially to the output link .

2. The spatial mechanism according to claim 1, characterized in that the guides are cantilevered to the engines and have a length that allows the carriage to reach a position where the output link is perpendicular to the plane of the base.

3. The spatial mechanism according to claim 1, characterized in that the free ends of the guides are connected to the base by means of hinges.