Пространственный механизм

 

Использование: робототехника, в частности , при сборке,окраске, сварке деталей. Для перемещения выходного звена 1 имеются три кинематические цепи, содержащие два привода в виде двигателей 3 и 4 вращательного перемещения. Ось первого из них параллельна плоскости основания , а второго - перпендикулярна ему. Второй двигатель 4 установлен непосредственно на основании. В каждой кинематической цепи имеются два связанных вращательной парой промежуточных звена, первое из которых сферической парой связано с выходным звеном, а второе промежуточное звено жестко связано с первым приводом. При этом каждая кинематическая цепь снабжена шарнирным параллелограммом, первое звено 10 которого выполнено в виде рычага, жестко связанного с первым промежуточным звеном кинематической цепи, второе звено 7 шарнирного параллелограмма совмещено с вторым промежуточным звеном кинематической цепи, а третье звено 17 снабжено противовесом 13, который может быть выполнен в виде груза или пружины . 2 з п ф-лы, 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si>s В 25 J 11/00

l>9 ) 23,(ГОСУДАРСТВЕННЬФ КОМИТЕТ

ПО.ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4912633/08 (22) 21.02.91 (46) 30,08,92. Бюл.¹32 (71) Институт машиноведения им. А.А, Благонравова (72) Л,М,Болотин и В.А.Глазунов (56) Journal of Mechanisms, Transmissions, and Automation in Design, December, 1988, Vol. 110/399, Fig5, (54) ПРОСТРАНСТВЕННЫЙ МЕХАНИЗМ (57) Использование: робототехника, в частности,при сборке, окраске, сварке деталей.

Длц перемещения выходного звена 1 имеются три кинематические цепи, содержащие два привода в виде двигателей 3 и 4 вращательного перемещения, Ось первого из них параллельна плоскости основания,1, . а второго — перпендикулярна ему. Второй

„„Я „„1757873 А1

2 двигатель 4 установлен. непосредственно на основании, В каждой кинематической цепи имеются два связанйых вращательной парой промежуточных звена, первое из которых сферической парой связано с выходным звеном, а второе промежуточное звено жестко связано с первым приводом., При этом каждая кинематическая цепь снабжена шарнирным параллелограммом, первое звено 10 которого вйполнено в виде рычага, жестко связанного с первым промежуточным звеном кинематической цепи, второе звено 7 шарнирного параллелограмма совмещено с вторым промежуточным звеном кинематической цепи, а третье звено 11 снабжено противовесом 13, который может быть выполйен в виде груза или пружины, 2 з.п,ф-лы, 4 ил, 1757873

20

40

Изобретение относится к машиностроению, в частности к робототехнике,и может быть использовано в качестве ма : пулятора для перемещения сварочного аппарата, краскапульта детали при сборке. антенны и отражателей в радиолокации и т,д.

Известен пространственный механизм с шестью степенями свободы, включающий основание, выходное звено, кинематические цепи, содержащие привод, два промежуточных звена, первое из которых . сферической парой связано с вгыходным звеном, а второе промежуточное звено связано с приводом.

Недостатком этого устройства являются значительные энергетические затраты на перемещение выходного звена, поскольку

:aecb вес выходного звена уравновешивается усилиями приводов (А.С,СССР N. 1194672/

Арзуманян К.С., Колискор А,Ш. Пространственный механизм, Б,И. ¹ 44, 1985).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является пространственный механизм с шестью степенями свободы, содержащий основание, выходное звено; три кинематические цепи, содержащие по два связанных посредством начального звена привода, первый из кото рых выполнен в виде двигателя вращательного перемещения, ось которого параллельна плоскости основания, а второй привод установлен на основании, два связанных вращательной парой промежуточных звена, первое из которых сферической парой связано с выходным звеном, а второ";, промежуточное звено жестко связано с первым приводом (D.Kohii, Soo-!unhee, KaoYueh, G.N,Sandor. Manipuiator

Configurations Based on Rotary-Linear (Р-Ц

Actuators and Their Direct and inverse

Kinematics/ J, of Mech., Trans„and A;Itom in

Design, v.110, 1988, Dec., р.399, Fig,5), Недостатком известного устройствапрототипа являются значительные энергозатраты на перемещение выходного звена, 4 поскольку вес выходного звена целиком воспринимается приводами, Это обстоятельство обусловливает необходимость затрат энергии и при перемещении и при отсутствйи движения. 5

Целью данного технического решения является уменьшение энергозатрат на пе1>емещение выходного звена.

Поставленная цель достигается тем, что в пространственном механизме с шестью 5 степенями свободы, включающем основан ., выходное звено, три кинематические

u:-: è, содержащие по два связайных посреством начального звена привода, первый из которых выполнен в виде двигателя вращательного перемещения. ось которого параллельна плоскости основания, а второй привод установлен на основании, два связанных вращательной парой промежуточных звена, первое из которых сферической парой связано с выходным звеном, а второе промежуточное звено жестко связано с первым приводом, новым является то, что второй привод выполнен в виде двигателя вращательного перемещения, ось которого перпендикулярна плоскости основания, ось вращательной, соединяющей проме>куточные звенья, расположена параллельно оси первого привода, каждая кинематическая цепь снабжена шарнирным параллелограммом, первое звено которого выполнено в виде рычага, жестко связанного с первым промежуточным звеном кинематической цепи, второе звено шарнирного параллелограмма совмещено со вторым промежуточным звеном кинематической цепи, а третье и четвертое звенья шарнирного параллелограмма выполнены равными по длине соответственно первому и второму звеньям шарнирного параллелограмма, третье звено шарнирного параллелограмма снабжено противовесом, установленным относительно второго проме>куточного звена кинематической цепи по другую сторону от выходного звена. Противовес может быть выполнен в виде груза или пружины;

Проведенный заявителем поиск по научно-техническим и патентным источникам информации и выбранной и перечня аналогов прототип позволили выявить отличительные признаки в заявленном техническом решении, следовательно, заявленное устройство удовлетворяет критерию "новизна", а проведенный заявителем дополнительныи поиск известных технических решений с целью обнаружения в них признаков, сходных с признаками отличительной части формулы заявленного технического решения и сравнения свойств заявляемого и известных технических решений, обусловленных наличием в IIUix указанных признаков показал, что, во-первых. не все признаки отличительной части формулы найдены в известных технических решениях, во-aTopbix, conocTaaèòeëüíûlë анализ свойств, обусловленных наличием некоторых отличительных признаков в известных технических решениях и в за""-.вленном техническом решении, показал, что у заявленного решения проявляются свойства, не совпадающие со свойствами, проявляемыMM указанными признаками в известных технических решениях, чем обусловливается достижение заявленного положительно" го эффекта, следовательно, заявляемое

1757В73

6. техническое решение удовлетворяет кДйте- кового веса можно использовать привода рию изобретения "существенные отличия". меньшей мощности, поскольку вес выходноНа фиг.1 — 3 приведенытри прямоуголь- го звена воспринимается не приводом (что ные проекции заявленного устройства, на требует затрат энергии}, а противовесом фиг,4 предс авлен вариант исполнения уст- 5 (что не требует затрат энергии). С другой ройства, где в качестве противовеса прило- гтороны, если исйольУуатся приводь; одижена пружина, наковой мощности в сравнении с устройс-.Механизм содержит основание 1, вы- вом-прототипом, то заявляемое устройство ходное звено 2, три кинематические цепи, может манипулировать c âûõoäíûì звеном включающие приводы, первый из которых Э 10 более высокого веса, выполнен в виде двигателя вра цательного - Таким образом,устройство, предложенперемещения 3, второй привод 4 установ- Но8 8 данной заявке, обеспечивает более лен HB основании 1, приводы связаны на- высокую производительность при меньших чальным звеном 5, два промежуточных энергозатратахв сравнениисустрой"твомзвена 6, 7 связаны вращательной парой 8, 15 прототипом, первое промежуточное звено 6 связано с выходным звеном сферической парой 9, Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я второе промежуточное звено 7 связано с . 1. Пространственный механизм, содерприводом 3, Каждая кинематическая цепь жаший основание, выходное звено, три киснабжена шарнирным параллелограммом, 20 нематические цепи, содержащие по два первое звено которого 10 жестко связано со связанных посредством общего начального звеном 6, второе звено шарнирного парал- . звена привода, первыи из которых выполлелограмма совмещено со звеном 7, третье нен в виде двигателя вращательйого пере11 ичетвертое12 звенья шарнирного парал- мещения, ось которого параллельна лелограмма равны Ilo длине соответственно" 25 плоскости основанйя, а второй привод устапервому и второму звеньям, причем третье новлен на основайии, а также два связанзвено шарнирного параллелограмма "11 ных вращательной парой промежуточных снабжено противовесом 13, Противовес мо- звена, первое из которых сферической пажет быть выполнен в виде груза 13 или пру- рой связано с одной стороной выходного жины 14. В последнем случае пружийа 30 звена, а второе жестко связано с первым соединена с дополнительным рычагом 15, приводом, о т л и ч à ю шийся тем, что, с которым снабжено начальное звено, .: целью уменьшения энергетических затрат

Механизм работает следующим обра- на перемещение выходното звена, он снабзом, Относительно основания,1 выходное жен противовесом; установленным по др— эве о 2 перемещается под действием йри- 35 гую сторону выходного звена, при этом водов 3 и 4, взаимодействующих через на - второй привод выполнен также в виде двичальное звено 5, Движение передается гателя врагщательногоперемещения,оськочерез промежуточные звенья 6 1л 7, враща- торого перпендикулярна к плоскости тельную пару 8 и сферическую пару 9 на основания, ось вращательной пары, соедивыходное звено 2, Через звенья 10, 11, 12 40 няющей промежуточные звенья, располо- противовес 13 воспринимает силу веса вы"-" жена параллельно оси "йервого прйвода и ходного звена. Если противовес выполнен s каждая кинематическая цепь снабжена виде пружины 14, то через нее сила веса". шарнирным параллелограммом, первое передается на дополнительный рычаг 15, звено которого выполнейо в виде рычага, связанный со звеном 5,,: 45 жестко связанного с первым промежуточЦелесообразно грузы 13 подобрать так, ным звеном этой кинематической цепи, вточтобы в среднем положение выходного зве- " рое звено шарнирного параллелограмма на 2 его вес полностью был уравновешен " совмещено со вторым промежуточным звеэтими грузами, Если противовес выполнен """ ном этой же кинэматической цепи, а третье

s виде пружины, то их упругости целесооб- 56 звено шарнирного параллелограмма свяэаразно выбрать так, чтобы силы натяжения но с противовесом, пружин уравновесили вес выходного звена. 2, Механизм по п.1, отличающийся тем, что противовес вьтйолнен "в виде груза.

Использование заявляемого техниче-, . 3. Механизм по п.1, о тл и ч а ю шийся ского решения позволит достичь следую- 55 тем, что начальное зврно снабжено дополщих технико-экономических преимуществ, нительным рычагом,а противовес выполнен

В сравнениис устройством прототипом при в виде пружины, связанной с упомянутым манипулировании выходным.звеном одина-: дополнительным рычагом.

1757S73

Ры4

Составитель Л, Болотин

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Н, Слободяник

Редактор С. Новик

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 2962 Тирамс . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5