ПРОСТРАНСТВЕННЫЙ МЕХАНИЗМ МАНИПУЛЯТОРА

Полезная модель относится к машиностроению, в частности к робототехнике, а именно к пространственным манипуляционным механизмам.
Известен двухкоординатный индикаторный механизм для развертки светового луча по двум осям (А.Ф. Крайнев Словарь-справочник по механизмам, М., Машиностроение, 1987 г. Стр. 87-88), в котором стержень, одним концом закрепленый на вилке, имеющей возможность поворота вокруг дух осей, приводится в движение двумя дугообразными водилами. В этом механизме один конец выходного звена закреплен.
В качестве прототипа выбран узел поворотов выходного звена «Пространственного механизма» (Патент РФ №125118), содержащего основание, на котором с перпендикулярными осями размещены два привода вращательного движения, связанных с направляющими, выполненными в виде дуг с прорезями, имеющих общий центр, выходное звено, ось которого также проходит через этот центр, втулку, сопряженную с обеими направляющими, выполненную с возможностью поступательного перемещения и вращения в ней выходного звена. Его недостатком также является закрепление одного конца выходного звена. Он связан с карданным шарниром вращения выходного звена.
Цель полезной модели - устранение отмеченных недостатков и повышение технической и эксплуатационной эффективности устройств манипулирования.
Поставленная цель достигается тем, что пространственный механизм манипулятора, содержит основание, на котором с перпендикулярными осями размещены два привода вращательного движения, на подвижных частях которых установлены направляющие, выполненные в виде взаимно пересекающихся плоских дуг с прорезями, сопряженную с обоими направляющими подвижную втулку, выходное звено, ось которого расположена во втулке с обеспечением поступательного перемещения и вращения в ней выходного звена. Пространственный механизм снабжен кареткой, установленной в центре пересечения направляющих двух взаимно перпендикулярных дуг, где расположена втулка с размещенной в ней осью выходного звена, причем каретка выполнена в виде двух спаренных тележек, имеющих возможность независимого поворота вокруг общей втулки, и каждая из которых соединена с одной направляющей с возможностью перемещения по ней, и парой роликов для перемещения по направляющей, при этом на каретке соосно выходному звену закреплены два привода вращательного и поступательного движений, что обеспечивает вращение и поступательное перемещение выходного звена.
В частном случае направляющие могут быть присоединены к двигателям консольно и иметь длину, позволяющую каретке достичь положения, при котором выходное звено перпендикулярно плоскости основания. Это позволяет устанавливать вблизи друг друга несколько механизмов для совместной работы.
В другом случае что свободные концы направляющих присоединены к основанию посредством шарниров, что позволяет придать механизму большую конструктивную жесткость.
Устройство - пространственный механизм манипулятора, представлено на:
Фиг. 1 - схема с консольным креплением направляющих,
Фиг. 2 - схема с кареткой, состоящей из двух тележек,
Фиг. 3 - схема с креплением свободных концов направляющих на основании.
Пространственный механизм манипулятора (Фиг. 1) состоит из основания 1, на котором размещены два привода вращательного движения 2 с перпендикулярными осями и на подвижных частях которых установлены направляющими 3, выполненными в виде взаимно пересекающихся в пространстве плоских дуг с прорезями. Оси поворота дуг расположены перпендикулярно друг к другу с центром пересечения в точке А, в котором расположена подвижная втулка 4. На направляющих установлены каретки 5 с возможностью одновременного перемещения по направляющим 3. На каждой каретке 5 размещен привод вращательного движения 6, последовательно с которым установлен привод поступательного перемещения 7 выходного звена 8, проходящее через отверстие втулки 4. Крепление приводов 6 и 7 на каретке осуществлено с помощью кронштейна 9 связано с подвижной частью привода поступательного перемещения 7. Приводы 6 и 7 расположены соосно выходному звену 8. На противоположном от привода 7 конце выходного звена 8 может быть закреплен инструмент, обрабатываемый объект или узел крепления следующего звена. Каретка 5 выполнена виде двух спаренных тележек 10 (Фиг. 2), имеющих возможность независимого поворота вокруг втулки 4, причем каждая тележка имеет выступы 11, которые размещены в прорезях направляющих и ролики 12, контактирующие с направляющими.
Направляющие 3 могут быть могут быть выполнены в двух вариантах, в одном из которых они присоединены к двигателям 2 консольно и иметь длину, позволяющую каретке достичь положения, при котором выходное звено 8 перпендикулярно плоскости основания 1. В другом варианте свободные концы направляющих соединены с основанием посредством шарнирного соединения, что позволяет получить более жесткую конструктивную схему механизма манипулятора
Пространственный механизм манипулятора (Фиг. 1) работает следующим образом.
Размещенные на основании 1 двигатели 2 вращают дугообразные направляющие 3 с прорезями, по которым скользит каретка 5. Поскольку оси вращения направляющих перпендикулярны, двигатели 2 перемещают каретку 5 по двум осям независимо друг от друга. Закрепленный на каретке 5 кронштейном 9 двигатель вращательного перемещения 6 приводит в движение установленный соосно с ним двигатель поступательного перемещения 7 и соединенное с его подвижной частью выходное звено 8 и, соответственно, закрепленные на его конце инструмент, обрабатываемый объект или узел крепления следующего звена. При этом оси направляющих и выходного звена пересекаются на перегородке в точке А, независимо от движения каретки 5, что приводит к минимальному повреждению перегородки.
В частном случае (Фиг. 2) каретка выполнена в виде двух спаренных тележек 10, имеющих возможность независимого поворота вокруг выходного звена 8, катится по направляющим своими роликами 12, а выступы 11 удерживают тележки от схода с направляющих. Это снижает трение и улучшает работу механизма. В другом частном случае (Фиг. 3) направляющие 3 могут быть присоединены к двигателям 2 консольно и иметь длину, позволяющую каретке достичь положения, при котором выходное звено 8 перпендикулярно плоскости основания 1, что позволяет устанавливать вблизи друг друга несколько механизмов для совместной работы. Кроме того, свободные концы направляющих могут быть присоединены к основанию посредством шарниров.