Пространственный механизм Советский патент 1992 года по МПК B25J1/00 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к роботехнике, и может быть использовано как микроманипулятор в электронной промышленности, микрохирургии.

Цель изобретения - повышение точности позиционирования и повышение надежности за счет герметизации кинематических цепей.

На фиг.1 изображено предлагаемое устройство, общий вид; на фиг.2 - схема одной кинематической цепи; на фиг.З - вариант исполнения кинематической пары, сопряженной с основанием; на фиг.4-б - варианты расположения выходного звена.

Устройство содержит основание 1, выходное звено 2, кинематические цепи, имеющие по две кинематические пары 3 и 4, связанные, соответственно, с основанием и выходным звеном, два промежуточных звена 5 и 6, привод 7, вращательную пару 8 и рычаг 9, установленный на звене 6. Приводы и кинематические цепи размещены герметично в стакане 10, между которым и выходным звеном установлены сильфоны 11.

Пара 8 выполнена в виде упругого элемента прямоугольного поперечного сечения и Х-образного продольного сечения. Неприводные пары 3 и 4, сопряженные с основанием и выходным звеном, могут быть выполнены в виде упругих изгибных круглых элементов, а пару, сопряженную с основанием, можно дополнить упругим изгибным элементом прямоугольного сечения (фиг.З).

Такими же парами, выполненными в виде упругих изгибных элементов круглого сечения, можно соединить привод 7 с рычагом 9 и звеном 5. Пары 8,3 и 4 имеют Х-образное продольное сечение.

Привод 7 установлен между рычагом 9 и звеном 5 с натягом, т.е. в паре 8 осуществлен предварительный изгиб, а оси звеньев 5 и 6 установлены под углом. При этом малое приращение ДI расстояния I между точками О и А определяется исходя из анализа

бесконечно малых.

Вводим обозначения: АВ а, 0В Ь,

СВ d, BD CZABO а Д:ВО jS , ОА I,

CD r,

тогда I Va2 + b2 -2 a b cos a ;

r Vcz + d -2cdcosyS ; a b sinada

dl

dr

V a2 + b2 - 2 a b cos a.

cdsinffd/3 V c2 4- d2 - 2 .c d cos fj

Учитывая, что d a -d /, и переходя к конечным приращениям, запишем:

AI a b sin ct V cz + dz - 2 с d cos / . V a2 + b2 - 2 a b cos a c d sin,/f

Таким образом, существует передаточное отношение между перемещением в приводе А г и изменением расстояния Al. Это

передаточное отношение, меняя аи/3, можно изменять в широких пределах, однако для обеспечения точности это отношение должно быть по абсолютной величине меньше единицы.

Задавая а 180°, уЗ «90° (т.е. а несколько меньше 180°), получают передаточное отношение, обеспечивающее при грубой дискретности перемещение привода, в качестве которого может быть использован, в частности, набор пьезоэлементов или шаговый двигатель, незначительное изменение Al, что обеспечивает требуемую повышенную точность. Механизм работает следующим образом.

Каждый привод 7, воздействуя на рычаг 9, изменяет угол между звеньями 5 и 6, при этом происходит перемещение в парах 3, 4 и 8, и выходное звено 2 перемещается по

одной независимой координате относительно основания 1.

Задаваемое программное перемещение достигается совместным действием всех приводов.

Формула изобретения

1.Пространственный механизм, содержащий основание и выходное звено, связанные между собой кинематическими цепями, включающими две кинематические

пары, связанные с основанием и выходным звеном, два промежуточных звена и расположенный между ними привод поступательного перемещения выходного звена, отличающийся тем, что, с целью повышения

точности позиционирования, он снабжен вращательными кинематическими парами и рычагами, установленными по одному в каждой кинематической цепи, при этом рычаг жестко связан с одним из промежуточных звеньев, вращательная пара установлена между концами промежуточных звеньев, а привод установлен между рычагом и вторым промежуточным звеном.

2.Механизм по п,1,отличающийся тем, что вращательная пара выполнена в

виде упругого элемента прямоугольного поперечного сечения и Х-образного продольного сечения, а привод установлен с натягом.

3. Механизм по пп. 1 и 2, о т л и чающийся тем, что, с целью повышения надежности за счет герметизации кинематических цепей, он снабжен стаканами и сильфонами, при этом

каждый стакан жестко связан своим дном с основанием и через сильфон своими стен- 1 ками - с выходным звеном, а кинематиче- --,: ские цепи расположены в стаканах.

Использование: изобретение относится к машиностроению, в частности к робототехнике, и может быть использовано как микроманипулятор в электронной промышленности, микрохирургии. Сущность изобретения: при работе механизма каждый привод 7, воздействуя на рычаг 9, изменяет угол между звеньями 5 и б, при этом происходит перемещение в парах 3 и 4 и выходное звено 2 перемещается по одной координате относительно основания 1. Задаваемое программное перемещение достигается совместным действием всех приводов. 2 з.п. ф-лы, 6 ил. 10