СКЛАДНОЙ МЕХАНИЗМ ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ СТРУКТУРЫ С КРУГОВОЙ НАПРАВЛЯЮЩЕЙ

Полезная модель относится к механическим системам параллельной структуры, применяемым в технике для получения заданного движения выходного звена.
Известен поворотный гексапод с круговой направляющей (Coulombe J., Bonev LA. A new rotary hexapod for micropositioning. Proceedings of the IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA), Karlsruhe, Germany, 2013, pp. 869-872, Figure 2), включающий неподвижное звено (стойку), выполненное в виде замкнутой круговой направляющей, и выходное звено, выполненное в виде платформы, соединенные между собой шестью кинематическими цепями, каждая из которых включает каретку и штангу. Каретка образует с круговой направляющей вращательный шарнир, а штанга входит в сферические шарниры с кареткой и платформой. Движение выходного звена контролируется шестью приводами, расположенными на каретках, выполняющих функцию ведущих звеньев. При этом на круговой направляющей нарезаны зубья, а на валах приводов кареток жестко установлены аналоги зубчатых колес, которые выполнены в виде цилиндров, установленных между двумя круглыми пластинами, и сопряжены с круговой направляющей. Недостатком такого устройства является относительно небольшой вертикальный габарит смещения платформы.
Наиболее близким к предлагаемому устройству является складной механизм с шестью степенями свободы (RU №2720270, МПК B25J 11/00, опубл. 28.04.2020 Бюл. №13), включающий неподвижное звено (стойку), выполненное в виде замкнутой круговой направляющей с нарезанными на ней зубьями, и выходное звено, выполненное в виде платформы, соединенные между собой тремя кинематическими цепями, каждая из которых включает каретку с зубчатым колесом, промежуточное звено и криволинейную штангу. Каретка образует с круговой направляющей и промежуточным звеном вращательные шарниры. При этом зубчатое колесо и круговая направляющая входят в зубчатое зацепление. Штанга образует с промежуточным звеном вращательный шарнир, а с платформой - сферический шарнир. Движение выходного звена контролируется шестью приводами, установленными в каждой кинематической цепи на каретке и промежуточном звене. В этом механизме обеспечивается значительное вертикальное смещение платформы за счет трансформации его конструкции между трехмерной и двумерной конфигурациями. В последней платформа располагается сразу над круговой направляющей, а штанги занимают горизонтальные положения.
Данный механизм принимается за прототип предлагаемого устройства. Недостаток прототипа заключается в расположении части приводов на промежуточных звеньях, что не обеспечивает максимальный подъем платформы.
Техническая проблема, решаемая предлагаемой полезной моделью, заключается в усовершенствовании конструкции прототипа путем расположения части приводов на штангах и изменения дизайна отдельных звеньев.
Данная проблема решается тем, что в известном складном механизме, включающем стойку в виде замкнутой круговой направляющей с нарезанными на ней зубьями и выходное звено в виде платформы, соединенные между собой тремя кинематическими цепями, каждая из которых содержит, каретку с зубчатым колесом, установленную на круговой направляющей, промежуточное звено и криволинейную штангу, входящие между собой во вращательные шарниры, причем криволинейная штанга с платформой образует сферический шарнир, согласно полезной модели, приводными звеньями являются зубчатые колеса и криволинейные штанги, при этом в каждой кинематической цепи промежуточное звено выполнено U-образным, обеспечивающим расположение в нем привода для криволинейной штанги.
Технический результат, получаемый при использовании полезной модели, заключается в создании компактной конструкции механизма, обеспечивающего трансформацию формы из плоской конфигурации в пространственные, в которых обеспечивается увеличенная высота подъема платформы, что способствует применению предлагаемого устройства во многих технологических процессах.
Предлагаемая полезная модель поясняются чертежом, где на фиг.1 показана конструкция одной кинематической цепи в сложенной и разложенной конфигурациях; на фиг.2 представлена конструкция механизмов с тремя кинематическими цепями в сложенной и разложенной конфигурациях.
Складной механизм параллельной структуры с круговой направляющей состоит из стойки 1, выполненной в виде замкнутой круговой направляющей с нарезанными на ней зубьями, кареток 2, установленных на круговой направляющей. Внутри кареток 2 подвижно установлены зубчатые колеса 3, имеющие жестко сопряженные с ними валы вращения 3а. Промежуточные звенья 4 выполнены U-образными и сопряжены с каретками 2 путем вращательных шарниров, оси которых проходят через центр круговой направляющей. Штанги 5, выполненные криволинейными, входят с промежуточными звеньями 4 во вращательные шарниры, а с выходным звеном 6, выполненным в виде платформы, в сферические шарниры. Приводными звеньями (звеньями, на которые устанавливаются привода), являются зубчатые колеса 3 и криволинейные штанги 5.
Принцип действия складного механизма параллельной структуры с круговой направляющей заключается в следующем. В каждой кинематической цепи движение может быть задано независимо каретке 2 через зубчатое колесо 3 или криволинейной штанге 5. При задании движения зубчатым колесам 3, каретки 2 смещаются вдоль круговой направляющей 1. При задании движения криволинейным штангам 5, они смещаются из горизонтального положения в вертикальное и обратно, перемещая при этом платформу 6.
Предлагаемый механизм может быть применен в медицинских приложениях при задании пространственной ориентации различных объектов, в технологических процессах по обработке элементов деталей машин в качестве устройств для перемещения исполнительного инструмента, а также в авто или авиа-тренажерах в качестве подвижной платформы.