МЕХАНИЗМ ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ СТРУКТУРЫ

Полезная модель относится к машиностроению, в частности к робототехнике, а именно к манипуляционным механизмам.
В качестве прототипа выбран наиболее близкий по технической сущности плоский манипулятор с вращательными кинематическими парами, приведенный в J.-P. MERLET Parallel Robots (Second Edition). Series SOLID MECHANICS AND ITS APPLICATIONS Volume 128, Springer, The Netherlands, pp. 28-29 (Fig. 2.2, Fig. 2.3), содержащий основание, выходное звено, связанное с основанием тремя кинематическими цепями, каждая из которых включает начальное звено, сопряженное с основанием, и промежуточное звено, сопряженное с выходным звеном, соединенные между собой вращательными кинематическими парами.
К его недостаткам можно отнести то, что механизм содержит три приводных двигателя, необходимых для обеспечения колебаний выходного звена по заданному закону, в связи с чем требуется наличие системы управления для согласования их работы, что усложняет его конструкцию.
Цель полезной модели - устранение отмеченных недостатков и повышение технической и эксплуатационной эффективности механизма.
Поставленная цель достигается тем, что механизм параллельной структуры, содержащий основание, выходное звено, связанное с основанием тремя кинематическими цепями, каждая из которых включает начальное звено, сопряженное с основанием, и промежуточное звено, сопряженное с выходным звеном, при этом все звенья кинематической цепи соединены между собой вращательными кинематическими парами. Кроме того, механизм снабжен размещенным на основании вне плоскости движения выходного звена вращательным двигателем, на валу которого жестко закреплен ведущий шкив, связанный гибкими звеньями, например ременными передачами, с закрепленными на основании тремя ведомыми шкивами, при этом каждый ведомый шкив дополнительно соединен с начальным звеном кинематической цепью, содержащей жестко связанный со шкивом кривошип и шатун. При этом шатун с одной стороны сопряжен с кривошипом, а с другой стороны с начальным звеном посредством регулируемых соединительных элементов и вращательных кинематических пар, причем оси всех вращательных кинематических пар параллельны друг другу.
Предложенное устройство показано на Фиг. 1.
Механизм параллельной структуры содержит основание 1, выходное звено 2, связанное с основанием тремя кинематическими цепями. Каждая кинематическая цепь включает начальное звено 3, сопряженное с основанием 1, и промежуточное звено 4, сопряженное с выходным звеном 2, на котором может быть закреплен инструмент или обрабатываемый объект. Они соединены между собой вращательными кинематическими парами 5, При этом механизм снабжен размещенным на основании вне плоскости движения выходного звена вращательным двигателем 6. На его валу жестко закреплен ведущий шкив 7, связанный гибкими звеньями с размещенными на основании тремя ведомыми шкивами 8. Каждый ведомый шкив дополнительно соединен с начальным звеном 3 кинематической цепью, содержащей жестко связанный со шкивом кривошип 9 и шатун 10, сопряженный с кривошипом и начальным звеном вращательными кинематическими парами 11. Кривошип и шатун оснащены регулируемыми соединительными элементами 12, позволяющими изменять их длину. Оси всех вращательных кинематических пар параллельны друг другу и оси вращательного двигателя.
Механизм параллельной структуры работает следующим образом.
Перед началом работы устанавливаются длины кривошипа 9 и шатуна 10 с помощью регулируемых соединительных элементов 12. Выбор длины кривошипов и шатунов будет определять амплитуду и траекторию движения выходного звена 2. Вращательный двигатель 6 приводит в движение ведущий шкив 7 и посредством передачи, например ременной или зубчатой, передает движение на ведомые шкивы 8. Это приводит к вращению кривошипа 9, движению шатуна 10 и качанию начального звена 3, которое через промежуточное звено 4 двигает выходное звено 2. Выходное звено 2 осуществляет сложное движение, включающее колебательные и вращательные движения, форма и амплитуда которых определяется установкой трех пар регулируемых кинематических элементов 12 перед началом работы.
Это сложное движение может найти применение в механизмах, например вибровозбудителей для испытания любых объектов, реабилитирующих устройств для восстановления функций конечностей после операции, смесителей сыпучих или жидких субстанций, а также шлифовальных машин.