SU1433788A1

SU1433788A1 - Manipulator

Info

Publication number: SU1433788A1
Application number: SU874234322A
Authority: SU
Inventors: Гражвидас Пятрович Гульбинскас; Станисловас Пятрович Зикас; Казимерас Миколович Рагульскис; Ромуальдас Пранович Шаткус
Original assignee: Каунасский Политехнический Институт Им.Антанаса Снечкуса
Priority date: 1987-04-27
Filing date: 1987-04-27
Publication date: 1988-10-30

Abstract

Изобретение относитс к манипул торам и предназначено дл прециаионного позиционировани в пространстве объектов малой массы при обработке, контроле и сборке. Целью изобретени вл етс расширение эксплуатационных возможнос 7 теи за счет перемещени предметного стола по вертикальной координате и увеличение диапазона поворота его вокруг двух ортогональных осей горизонтальной плоскости. Три дополнительных привода установлены на дополнительной каретке 3 таким образом , что их выходные элементы расположены на равном рассто нии друг от друга по окружности с центром на оси поворота обоймы 4. Эти приводы 10 обеспечивают вертикальное перемещение предметного столика 6 при синхронной работе всех трех дополнительных приводов 10, а также осуществл ют поворот предметного стола 6 вокруг двух ортогональных осей в горизонтальной плоскости при различных комбинаци х их работы. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. с (Л со со 00 00The invention relates to manipulators and is intended for the precision positioning in space of small mass objects during processing, monitoring and assembly. The aim of the invention is to expand the operational capabilities of the system by moving the object table along the vertical coordinate and increasing its range of rotation around the two orthogonal axes of the horizontal plane. Three additional drives are mounted on an additional carriage 3 in such a way that their output elements are located at an equal distance from each other around the circumference centered on the axis of rotation of the yoke 4. These actuators 10 provide vertical movement of the stage 6 when all three additional actuators 10 are in synchronous operation. and also rotate the object table 6 around two orthogonal axes in a horizontal plane with various combinations of their work. 1 hp f-ly, 3 ill. from (L with from 00 00

Description

us. 1us. one

Изобретение относитс к манипул торам и предназначено дл нреннзнонного нози- ционировани в нространстве объектов малой массы при обработке, контроле и сборке.The invention relates to manipulators and is intended for the nreneric nesting in the space of small mass objects during processing, monitoring and assembly.

Целью изобретени вл етс расширение эксплуатационных возможностей за счет перемещени предметного стола по вертикальной координате и увеличение диапазона поворота его вокруг двух .ортогональных осей горизонтальной плоскости.The aim of the invention is to expand the operational capabilities by moving the object table along the vertical coordinate and increasing its range of rotation around two orthogonal axes of the horizontal plane.

На фиг. 1 изображен манипул тор, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. I; на фиг. 3 - общий вид дополнительного привода.FIG. 1 shows the manipulator, general view; in fig. 2 shows section A-A in FIG. I; in fig. 3 - a general view of the additional drive.

Манипул тор содержит основание 1 с направл ющими , на котором установлена каретка 2, несуща дополнительную каретку 3. В нодщипниках дополнительной каретки 3 установлена поворотна обойма 4, на которой посредством упругого элемента в виде круговой мембраны 5 закреплен предметный стол 6. В предметном столе 6 выполнена кругова проточка, причем периферийна часть мембраны 5 закреплена по периметру круговой проточки, а ее центральна часть жестко прикреплена к верхней торцовой части поворотной обоймы 4. Приводы перемещени каретки 2 и дополнительной каретки 3 имеют вибродвигатели 7 и 8 и предназначены дл перемещени кареток по двум взаимно перпендикул рным направлени м, соответственно вдоль осей X и У. Привод поворотной обоймы включает вибродвигатель 9, фрик- ционно сопр женный с поворотной обоймой 4, и предназначен дл поворота предметного стола 6 вокруг оси Z. На дополнительной каретке 3 установлены три дополнительных привода iO, каждый из которых выполнен в виде трехзвенного клинового механизма и вибродвигател 11, фрикционно сопр женного с входным звеном 12, которое перемещаетс в корпусе клинового механизма 13 (фиг. 3). Посто нный кинематический контакт между выходным звеном 14 и входным звеном 12 клинового механизма обеспечивает плоска пружина 15. Шарова опора 16, соединенна с выходным звеном 14 клинового механизма с помощью стойки 17, обеспечивает кинематическую св зь с предметным столом 6, разрешающую п ть степеней свободы.The manipulator contains a base 1 with guides, on which a carriage 2 is mounted, carrying an additional carriage 3. In the assistants of the additional carriage 3 a rotary holder 4 is installed, on which an elastic table 6 is fixed in the form of a circular membrane 5 by means of an elastic element. circular groove, with the peripheral part of the membrane 5 fixed around the perimeter of the circular groove, and its central part is rigidly attached to the upper end part of the rotary holder 4. Drives of movement of the carriage 2 and more The body carriage 3 has vibration motors 7 and 8 and is designed to move the carriages in two mutually perpendicular directions, respectively, along the X and Y axes. The rotary holder drive includes a vibration motor 9, which is frictionally coupled to the rotary holder 4, and is intended to rotate the target table 6 around the axis Z. On the additional carriage 3 there are three additional drives iO, each of which is made in the form of a three-wedge wedge mechanism and a vibromotor 11, frictionally coupled to the input link 12, which is eschaets a wedge mechanism housing 13 (FIG. 3). A constant kinematic contact between the output link 14 and the input link 12 of the wedge mechanism is provided by a flat spring 15. A ball bearing 16 connected to the output link 14 of the wedge mechanism by means of a rack 17 provides a kinematic connection with the subject table 6, which allows five degrees of freedom.

Дополнительные приводы 10 установлены на дополнительной каретке 3 таким образом , что их выходные элементы 14, расположены на окружности с центром на оси поворотной обоймы 4 на равном рассто нии друг от друга.Additional drives 10 are mounted on an additional carriage 3 in such a way that their output elements 14 are located on a circle with a center on the axis of the rotary holder 4 at an equal distance from each other.

Манипул тор работает следующим образом .The manipulator works as follows.

При подаче синусоидального напр жени резонансной частоты на пьезоэлектрический элемент (не показан) любого из вибродвигателей в нем возбуждаютс продольные и изгибные колебани . Концы пьезоэлектрического элемента соверщают эллипсообразное движение и ввиду наличи силы сухого трени в контакте меж- ду ними и поверхностью сопр женной детали по вл етс движуща сила, котора и перемещает подвижную деталь. При подаче синусоидального напр жени на пьезо- элемент вибродвигател 7 привода перемещени каретки 2 последн перемещает0 с по координате X. Перемещение по координате У осуществл етс от вибродвигател 8 привода перемещени дополнительной каретки 3. При синхронной работе трех вибродвигателей 11 дополнительс ных приводов входные звень клиновых механизмов совершают перемещени в горизонтальной плоскости. Выходные звень 14 перемещаютс по координате Z вместе с шаровыми опорами 16. Ввиду кинематических св зей предметного стола 6 с шаро0 выми опорами 16, разрешающих п ть степеней свободы, предметный стол совершает плоскопараллельное перемещение вверх по координате Z. Упруга кругова мембрана 5 деформируетс в осевом направлении. ПриWhen a sinusoidal voltage of a resonant frequency is applied to a piezoelectric element (not shown), any of the vibration motors in it is driven by longitudinal and bending oscillations. The ends of the piezoelectric element make an ellipsoidal movement and, due to the presence of dry friction force, a driving force appears in the contact between them and the surface of the adjoining part, which also moves the movable part. When a sinusoidal voltage is applied to the piezo element of the vibrating motor 7 of the drive of the carriage 2, the latter moves 0 s along the X coordinate. The coordinate Y is moved from the vibrating motor 8 of the drive of the additional carriage 3. During synchronous operation of three vibromotors of 11 auxiliary drives make movements in the horizontal plane. The output links 14 move along the Z coordinate together with the ball bearings 16. Due to the kinematic connections of the object table 6 with the ball bearings 16 allowing five degrees of freedom, the subject table performs a plane-parallel movement up the Z coordinate. The elastic membrane of the circular membrane 5 is deformed in the axial direction . With

5 перемещении выходных звеньев 14 вниз предметный стол 6 также соверщает движение вниз ввиду действи восстанавливающей силы деформированной мембраны 5 и силы т жести. При различных перемещени х выходных звеньев 14 дополнительных5 moving the output links 14 down the subject table 6 also performs a downward movement due to the action of the restoring force of the deformed membrane 5 and the force of gravity. With various movements of the output links 14 additional

Q приводов 10, что достигаетс изменением управл ющих параметров (частота, а.мпли- туда, фаза, нормальное усилие сопр жени ) вибродвигателей 11, обеспечиваетс сложное движение предметного стола 6, т. е. иово)от его вокруг любой оси, на5 ход щейс в горизонтальной плоскости, с одновременным перемещением по координате Z или только поворот. Упруга кругова мембрана 5 деформируетс в осевом направлении и исключает смещение предметного стола 6 в радиальном направле НИИ. Отсутствие упругой деформации мембраны 5 в радиальном и тангенциальном направлени х позвол ет при работе вибродвигател 10 привода поворота пред.мет- ного стола 6 осуществл ть поворот обой5 мы 4 вместе с предметным столом 6 вокруг оси Z.The Q drives 10, which is achieved by changing the control parameters (frequency, amplitude, phase, normal mating force) of the vibromotors 11, allow complex movement of the subject table 6, i.e. horizontal, while moving along the Z coordinate or just turning. Elastic circular membrane 5 is deformed in the axial direction and eliminates the displacement of the subject table 6 in the radial direction of the scientific research institute. The absence of elastic deformation of the membrane 5 in the radial and tangential directions allows, when the vibrating motor 10 drives the rotation of the aperture table 6, to turn about 5 we 4 together with the subject table 6 around the Z axis.

Манипул тор обеспечивает предметному столу шесть степеней свободы, диапазон линейного перемещени по вертикальной координате 5 мм, а диапазон угловогоThe manipulator provides the subject table with six degrees of freedom, the linear displacement range in the vertical coordinate is 5 mm, and the angular displacement range

0 поворота вокруг двух ортогональных осей горизонтальной плоскости ±4°. Точность перемещени по вертикальной координате достигаетс ±0,02 мкм.0 rotation around two orthogonal axes of the horizontal plane ± 4 °. The accuracy of movement along the vertical coordinate is ± 0.02 µm.

5555

Claims

Invention Formula

. A manipulator containing a base with guides, a carriage mounted on the guides and carrying an additional carriage with a rotary holder, on which the object table is installed by means of an elastic element, and drives for moving the carriages and the rotary holder, including vibromotors, characterized in that expanding operational capabilities, it is equipped with additional actuators for moving the object table, mounted on an additional carriage, and their output elements with an object table, When this is made in the object table circumferential groove, and the elastic member is a circular diaphragm, the peripheral portion g which is fixed on the perimeter of a circular section bore of the objective, and the central portion - on the rotary cage.

2. The manipulator according to claim 1, characterized in that, in order to increase the accuracy

H1 at an equal distance from each other 10 positioning, each of the additional circles with the center on the axis of the new drives is made in the form of a three-winged cage with the possibility of an interaction wedge mechanism and vibromotor.

There is a circular groove in the objective table, and the elastic element is made in the form of a circular membrane, the peripheral part of which is fixed along the perimeter of the circular groove of the object table, and the central part - on the rotary holder.

I / /

W 9 2

YU

//

(.2

US.3