ПОРТАЛЬНЫЙ МАНИПУЛЯТОР ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ СТРУКТУРЫ

Полезная модель относится к машиностроению, в частности к робототехнике, а именно к пространственным манипуляционным механизмам роботов.
В качестве прототипа выбран наиболее близкий по технической сущности пространственный механизм, описанный в патенте №163897 от 25.11.2015 «Пространственный механизм с шестью степенями свободы» (получено положительное решение), включающий основание, подвижную платформу, связанную с основанием приводами поступательного перемещения, поперечную каретку, сопряженную с подвижной платформой посредством привода поступательного перемещения, продольную каретку, сопряженную с поперечной кареткой также посредством привода поступательного перемещения, выходное звено, связанное с приводом вращательного перемещения.
К его недостаткам можно отнести то, что установленные вертикально на основании линейные двигатели могут только перемещать платформу в вертикальном направлении, а для поворотов выходного звена служит дополнительный механизм поворотов, размещенный на подвижной платформе, что усложняет конструкцию механизма и снижает его жесткость.
Цель полезной модели - устранение отмеченных недостатков и повышение технической и эксплуатационной эффективности устройств манипулирования.
Поставленная цель достигается тем, что портальный манипулятор параллельной структуры, включающий основание, подвижную платформу, связанную с основанием приводами поступательного перемещения, поперечную каретку, сопряженную с подвижной платформой посредством привода поступательного перемещения, продольную каретку, сопряженную с поперечной кареткой также посредством привода поступательного перемещения, выходное звено, связанное с приводом вращательного перемещения содержит портал, состоящий из закрепленных на основании четырех вертикальных стоек, связанных между собой продольными и поперечными горизонтальными балками, и два выполненными в виде рам подвижных звена, при этом рамы с одной стороны связаны с установленными на стойках подвижными приводами, а с другой стороны сопряжены с противоположной стойкой поступательными кинематическими парами, причем внутри портала расположена подвижная шарнирно соединенная с рамами платформа, на которой размещена продольная каретка, сопряженная с поперечной кареткой, на которой установлены вращательный двигатель с выходным звеном.
Устройство - портальный манипулятор параллельной структуры - представлено на Фиг. 1.
Манипулятор параллельной структуры содержит портал, состоящий из закрепленных на основании 1 четырех вертикальных стоек 2, связанных между собой продольными 3 и поперечными 4 горизонтальными балками и двумя кинематическими звеньями, выполненными в виде рам 5 и установленными между стойками 2 со стороны поперечных балок, при этом рамы 5 с одной стороны связаны с установленными на двух стойках 2 подвижными приводами 6, а с другой стороны сопряжены с противоположными стойками 2 поступательными кинематическими парами 7, кроме того, внутри портала расположена подвижная платформа 8, шарнирно соединенная с рамами 5 посредством вращательных кинематических пар 9 и промежуточного звена 10, при этом на платформе 8 размещена продольная каретка 11, сопряженная с поперечной кареткой 12, на которой установлен двигатель 13, на вращающейся оси 14 которого закреплено выходное звено 15. Платформа 8 соединена с рамами 5 с одной стороны посредством двух вращательных кинематических пар 9, а с другой стороны промежуточным звеном 10, соединенным с рамой 5 и платформой 8 вращательными кинематическими парами 9. Поперечная каретка 12 соединена с продольной кареткой 11, а последняя сопряжена с подвижной платформой 8 с одной стороны посредством подвижных поступательных приводов 16, 17, а другой стороны посредством двух поступательных кинематических пар 18. Вращательный двигатель 13 закреплен на поперечной каретке 12, а хвостовая часть его оси 14 имеет шарнирную опору на раме каретки 12. На оси двигателя установлен выходное звено 15, на котором может быть закреплен рабочий орган с возможностью нести инструмент или обрабатываемую деталь (на фиг 1. не показан).
Портальный манипулятор параллельной структуры (Фиг. 1) работает следующим образом. Рабочая зона манипулятора располагается между стойками 2. Образующие портал вертикальные стойки 2, закрепленные на основании 1, связаны горизонтальными балками 3, 4, что обеспечивает постоянство геометрии манипулятора и возможность вертикального перемещения рам 5 и 6 за счет управления приводами поступательного перемещения 6 через поступательные кинематические пары 7 соответственно. Совместное действие этих приводов позволяет перемещать вертикально подвижную платформу 8. Перемещение одного из приводов или их противоположное перемещение приводит к повороту платформы 8 вокруг поперечной оси. Поворот платформы 8 происходит вокруг оси кинематических пар 9. Связанное с рамой 5 вращательными кинематическими парами 9 промежуточное звено 10 обеспечивает возможность поворота платформы 7 вокруг поперечной оси. На подвижной платформе 8 расположена подвижная продольная каретка 11, перемещение которой производится размещенным на платформе приводом 16. Вложенная в нее каретка поперечного перемещения 12 также выполнена в виде рамы. Ее движение производится приводом поступательного перемещения 17, расположенным на продольной каретке 11. На продольной каретке 11 закреплен вращательный двигатель 13, связанный с выходным звеном 15, на котором размещен рабочий орган, который может нести инструмент или обрабатываемую деталь.
Таким образом, приводы 6 обеспечивают вертикальное перемещение выходного звена 15 и его поворот вокруг поперечной оси вместе с подвижной платформой 8. Приводы 16 и 17 позволяют осуществить поступательное перемещение выходного звена 15 в плоскости подвижной платформы 8 вдоль перпендикулярных осей, а привод 13 поворачивает выходное звено 15 вокруг поперечной оси. Расположенный на выходном звене рабочий орган может нести инструмент или обрабатываемую деталь. Манипулятор обеспечивает выходному звену пять степеней подвижности.
Наличие портала и выполнение передаточных звеньев в виде вложенных рам увеличивает жесткость манипулятора и способствует повышению его точности.