ПРОСТРАНСТВЕННЫЙ МЕХАНИЗМ С ШЕСТЬЮ СТЕПЕНЯМИ СВОБОДЫ

Полезная модель относится к машиностроению и может быть использована в суппортной группе металлорежущих станков и робототехнике.
Известен пространственный механизм (патент RU №120599 от 27.09.2012), реализующий шесть степеней свободы и включающий основание, рабочий стол, опорно-поворотное устройство, соединенное с помощью шарниров с наклонной платформой и поворотным столом.
Данный пространственный механизм наиболее близок к предложенному техническому решению и принят за прототип.
Недостатком прототипа являются избыточные связи, которые возникают в сдвоенных вращательных шарнирах, соединяющих наклонную платформу с поворотным столом и опорно-поворотным устройством, а также опоры и рабочий стол.
Техническим результатом разработки является исключение избыточных связей, возникающих в сдвоенных вращательных шарнирах, что уменьшает появление ошибок позиционирования, вызывающих дополнительное динамическое нагружение звеньев и связей, обуславливающие перекладку зазоров в меняющихся направлениях силовых связей звеньев и снижающие их работоспособность.
Указанный технический результат достигается тем, что в пространственном механизме, содержащем основание, рабочий стол, наклонную платформу, соединенную с помощью вращательных шарниров с опорно-поворотным устройством и поворотным столом, согласно заявляемому техническому решению, сдвоенные шарниры, связывающие наклонную платформу с опорно-поворотным устройством и поворотным столом, а также опоры и рабочий стол, заменены шарнирами кинематических
соединений, состоящими из сферического шарнира и самоустанавливающегося вкладыша-подшипника, а вращательные шарниры, соединяющие опорно-поворотное устройство, с одной стороны, со штоком первого двигателя поступательного перемещения, корпус которого, посредством вращательного шарнира соединен с наклонной платформой, а с другой стороны со штоком второго двигателя поступательного перемещения, корпус которого вращательным шарниром соединен с поворотным столом, заменены сферическими шарнирами. Кроме того, пространственный механизм снабжен двумя каретками, одна из которых установлена в направляющих основания с возможностью продольного перемещения от двигателя вращательного движения, а другая - в направляющих первой каретки с возможностью поперечного перемещения от двигателя вращательного движения, вторая каретка с помощью вращательной пары соединена с двигателем вращательного движения, жестко соединенным с поворотным столом.
На фиг. представлена схема предложенного пространственного механизма с шестью степенями свободы.
Предложенный пространственный механизм содержит основание 1, конечное звено, выполненное в виде рабочего стола 2, первую каретку 3, установленную в основании 1 с возможностью продольного перемещения в направляющих 4, расположенных в основании 1, от двигателя вращательного движения 5, вторую каретка 6, установленную в первой каретке 3 в направляющих 7, с возможностью поперечного перемещения с помощью двигателя вращательного движения 8. Поворотный стол 9 установлен с возможностью вращения с помощью двигателя вращательного движения 10, ось которого расположена во вращательной паре 11. Пространственный механизм также состоит из наклонной платформы 12, опорно-поворотного устройства 13, трех двигателей поступательного перемещения, например, гидроцилиндров 14, 15 и 16. Шток гидроцилиндра 16 вращательным
шарниром 17 соединен с рабочим столом 2, а его корпус вращательным шарниром 18 соединен с опорно-поворотным устройством 13.
По продольной оси А-А рабочего стола 2 установлены шарниры кинематического соединения, состоящего из сферического шарнира 19 и самоустанавливающегося вкладыша-подшипника 20, установленных в опорах 21, жестко связанных с опорно-поворотным устройством 13, которое связано со штоком гидроцилиндра 14 через сферический шарнир 22, а его корпус вращательным шарниром 23 - с наклонной платформой 12. С другой стороны, опорно-поворотное устройство 13 шарнирами кинематического соединения, состоящего из сферического шарнира 24 и самоустанавливающегося вкладыша-подшипника 25 связано с наклонной платформой 12, которая жестко связана с корпусом сферического шарнира 26, установленного на конце штока гидроцилиндра 15, корпус которого через вращательный шарнир 27 связан с поворотным столом 9, причем последний, шарнирами кинематического соединения, состоящего из сферического шарнира 28 и самоустанавливающегося вкладыша-подшипника 29, соединен с наклонной платформой 12.
Пространственный механизм работает следующим образом.
Относительно основания 1 конечное звено - рабочий стол 2 перемещается поступательно вертикально посредством синхронного поворота, на соответствующие углы, наклонной платформы 12 и опорно-поворотного устройства 13 в противоположные стороны за счет перемещения штоков гидроцилиндров 14 и 15 соответственно.
Поступательные движения в горизонтальной плоскости происходят за счет движения первой 3 и второй 6 кареток, по направляющим 4 и 7 соответственно от двигателей вращательного движения 5 и 8. Двигатель вращательного движения 10 вращает вокруг вертикальной оси поворотный стол 9, который с помощью вращательной пары 11 передает вращательное движение рабочему столу 2 через кинематическую цепь, состоящую из поворотного стола, наклонной платформы и опорно-поворотного устройства.
Поворот рабочего стола 2 вокруг горизонтальной продольной оси происходит за счет поступательного перемещения штока гидроцилиндра 16, а поворот вокруг горизонтальной поперечной оси, происходит за счет движения штоков двигателей 14 и (или) 15, тем самым осуществляется поворот наклонной платформы 12 и (или) опорно-поворотного устройства 13 соответственно. Все шесть парциальных движений могут быть исполнены независимо и в любой последовательности.
Предложенный пространственный механизм с шестью степенями свободы с кинематической развязкой движений, с шарнирами кинематических соединений не содержит избыточных связей, что повышает техническую и эксплуатационную эффективность устройства манипулирования в пространстве.