Пространственный механизм

 

Изобретение относится к машиностроению , в частности к робототехнике, и может быть использовано при автоматизации производства. Целью изобретения является увеличение быстродействия механизма и снижение энергозатрат. Это достигается за счет того, что механизм снабжен аккумулятором 5 энергии, связанным с фланцами 1 и 2. Аккумулятор энергии выполнен в виде упругого элемента, закрепленного концами на фланцах I и 2, причем в среднем положении всех тяг элемент 5 не нагружен. Аккумулятор энергии может быть выполнен в виде пневматических пружин растяжения - сжатия, установленных между фланцами, число которых равно числу тяг 3, причем оси пневматических пружин расположены по структуре 1-координат и в среднем положении тяг все пружины не нагружены. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 В 25 J 11/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ » (м фиг.1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (61) 1194672 (2I) 4198748/31-08 (22) 24.02.87 (46) 30.03.89. Бюл. № 12 (71) Институт машиноведения им. А. А. Благонравова (72) А. Ш. Колискор и А. А. Пожаринский (53) 62-229.72 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1194672, кл. В 25 J ll/00, 1983. (54) ПРОСТРАНСТВЕННЪ|Й МЕХАНИЗМ (57) Изобретение относится к машиностроению, в частности к робототехнике, и может быть использовано при автоматизации производства. Целью изобретения является увеличение быстродействия механизÄÄSUÄÄ 1468741 А2 ма и снижение энергозатрат. Это достигается за счет того, что механизм снабжен аккумулятором 5 энергии, связанным с фланцами 1 и 2. Аккумулятор энергии выполнен в виде упругого элемента, закрепленного концами на фланцах 1 и 2, причем в среднем положении всех тяг элемент 5 не нагружен. Аккумулятор энергии может быть выполнен в виде пневматических пружин растяжения — сжатия, установленных между фланцами, число которых равно числу тяг 3, причем оси пневматических пружин расположены по структуре 1-координат и в среднем положении тяг все пружины не нагружены.

2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1468741

15 имеет максимальную или минимальную длину. Фланец 1 занимает одно из возможных положений позиционирования. Дальнейшая работа механизма при его циклической работе заключается в перемещении фланца 1 путем изменения приводами 4 длин тяг 3 от одного крайнего положения к другому, причем в конце 40 позиционирования каждая тяга 3 имеет

Изобретение относится к машиностроению, в частности к робототехнике, и может быть использовано при автоматизации производства.

1(ель изобретения — увеличение быстродействия механизма и снижение энергозатрат.

На фиг. 1 . изображена схема пространственного механизма с шестью степенями подвижности с аккумулятором в виде упругого элемента; на фиг. 2 — то же, с пневматическим аккумулятором; на фиг. 3 — схема плоского механизма с тремя степенями подвижности с пружинным аккумулятором; на фиг. 4 — то же, с пневматическим аккумулятором.

Пространственный механизм (фиг. 1) состоит из фланцев Г и 2, шести тяг 3, переменной длины, регулируемой с помощью приводов 4, и аккумулятора 5 энергии.

Каждая из шести тяг 3 связана с ферическими шарнирами с фланцем 2 и выходным фланцем 1.

Аккумулятор 5 может быть выполнен в виде упругого элемента, например пружины сжатия-растяжения-кручения-изгиба.

Механизм с пружинным аккумулятором работает следующим образом.

Параметры аккумулятора энергии-пружины — выбирают такими, чтобы при положении фланца 1, соответствующим средней длине всех тяг 3, пружина была не нагружена. В этом заключается настройка аккумулятора энергии.

Затем вручную или при помощи приводов 4 фланец 1 перемещают в одно из положений, при котором каждая из тяг 3 максимальную (минимальную) длину. Общее число положений выходного фланца 1 в пространстве равно 2", где и — число тяг 3.

При смещении фланца 1 из среднего положения, при котором нагрузка на пружину отсутствует в ней возникает нагрузка, обусловленная изменением положения фланца 2. Эта нагрузка является совокупной от изменения длины каждой тяги 3.

Таким образом, пружина аккумулятора 5, в общем случае растягиваясь (сжимаясь), закручиваясь и изгибаясь, запасает потенциальную энергию.

При очередном или одновременном изменении длины любой тяги 3 аккумулятор 5 возвращает накопленную потенциальную энергию, стремясь вернуть тяги 3 в среднее положение. Потенциальная энергия акку20

55 мулятора 5 переходит в кинетическую энергию движения тяг 3, что содействует ускорению в движении тяг 3. Таким образом, в механизм вводится энергия, дополнительная к энергии привода.

Аккумулятор 5 разгоняет каждую тягу 3 до ее среднего положения, после прохождения которого он тормозит тягу 3. В конце цикла движения тяги 3 она запасает в аккумуляторе потенциальную энергию, соответствующую новому положению фланца 1.

Соответствующим выбором параметров аккумулятора 5 обеспечивается то, что каждая тяга 3 подходит к крайним положениям с нулевой скоростью.

Таким образом, приводы 4 должны сообщать механизму минимальную энергию, затрачиваемую на трение в кинематических парах.

В процессе работы механизма тяги 3 могут иметь временной выстой в крайних положениях, в которых удерживаются соответствующими им приводами. В частности, тяги 3 могут быть оснащены управляемыми, например, электромагнитными фиксаторами (не показаны), каждый из которых удерживает соответствующую тягу 3 в одном из крайних положений, воспринимая усилие, передаваемое тяге пружиной 5.

При этом привод может быть отключен.

При выведении фиксатора и включении привода по команде системы управления данная тяга приходит в движение.

Механизм с аккумулятором 5, выполненным в виде пневматических пружин, работает аналогично (фиг. 2). Отличие заключается в том, что пневматические пружины расположены по структуре 1-координат и в среднем положении тяг 3 не нагружены. аналогично (фиг. 2). Отличие заключается в том, что пневматические пружины расположены по структуре 1-координат и в среднем положении тяг 3 не нагружены.

Расположение пневматических пружин растяжения-сжатия по структуре I-координат приводит к тому, что каждому крайнему положению фланца 1 соответствует определенный главный вектор и главный момент системы сил, приложенных к нему со стороны аккумулятора 5. В попожении фланца 1, соответствующем средним положениям тяг 3, главный вектор и главный момент равны нулю. Перемещения фланца 1, вызванные перемещением тяг 3 механизма, приводят к растяжению или сжатию пневматических пружин. Вследствие этого аккумулятор 5 либо запасает потенциальную энергию, либо выдает ее механизму, причем выдача энергии механизму производится на первой половине перемещения тяги 3, а ее запасание — на второй.

1-координатные механизмы с тремя степенями подвижности с пружинным (фиг. 3) и пневматическим (фиг. 4) аккумулятора1468741

3 ми 5 позволяют осуществлять движение в одной плоскости, при этом принцип работы этих механизмов не отличается от принципа работы пространственных механизмов.

Применение предлагаемых механизмов в робототехнике обеспечивает снижение мощности приводов в десятки раз при одновременном увеличении быстродействия в 4—

5 раз. Особенность предлагаемого приложения аккумуляции энергии в 1-координатных механизмах заключается в использовании общего аккумулятора энергии для различных тяг механизма, что значительно упрощает конструкцию и снижает ее металлоемкость. При этом аккумулятор не требуется устанавливать на каждом звене, механизма, а достаточно иметь один аккумулятор, установленный между основанием и выходным звеном.

Формула изобретения

1. Пространственный механизм по авт. св. № 1194672, отличающийся тем; что, с

4 целью повышения быстродействия и снижения энергозатрат, он снабжен аккумулятором энергии, выходными звеньями связанным с фланцами.

2. Механизм по п. 1, отличающийся тем, что аккумулятор энергии выполнен в виде упругого элемента, связанного своими концами с фланцами, причем в исходном

1р состоянии упругого элемента тяги расположены в среднем положении.

3. Механизм по п. 1, отличающийся тем, что аккумулятор энергии выполнен

15 в виде пневматических пружин двустороннего действия, число которых равно числу тяг, установленных между фланцами, причем структура расположения осей пневматических пружин и тяг идентична, а в исходном состоянии пневматических пружин тяги расположены в своем среднем положении.

1468741

Составитель Е. Ермоле я

Редактор Л. Лежни на Техред И. Верее Корректор "\. Васильева

Тираж 778 11одпис

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открмзиям при! ";t.T CC КНТ СССР

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 45

Г1роизводственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, у.. Гагарина..