Пространственный механизм

(51)5 В 25ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 2 ОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Нага АЯц 9 гпото К. Яуп 1 пезз оХ Рага 11 а М 1 сгогпап 1 рцатогз, Тгапзастопз оЮ йе АЗМЕ, ч. 111, МагсЬ, 1989, р,34 - 39. (54) ПРОСТРАНСТВЕННЫЙ МЕХАНИЗМ (57) Изобретение относится к машиностроению, в частности к робототехнике, и может быть использовано в качестве микроманипулятора при позиционировании предметного столика электронного микроскопа, Сущность изобретения. при работе механизма. каждый привод 5, воздействуя на промежуточное звено, выполненное в виде стержней 7 и 8 через неприводные пары 3 и 4 перемещает выходное звено 2 по одной , независимой координате относительно основания 1. При этом происходит основное перемещение, а дополнительные приводы 6 заторможены. Программное перемещение выходного звена осуществляется совместным действием всех приводов 5. При осуществлении коррекции каждыйдополнительный привод 6, воздействуя на рычаг 10, изменяет угол между стержнями 7 и 8, при этом происходит перемещение в парах 3, 4 и 9, и выходное звено 2 перемещается по одной независимой координате относительно основания 1. Требуемая коррекция достигается совместным действием всех дополнительных приводов 6, 3 з.п, ф -лы, 11 ил.ОИзобретение относится к машиностроению, в частности к робототехнике, и может быть использовано в качестве микроманипулятора при позиционировании предметного столика электронного микроскопа.Цель изобретения - повышение точности позиционирования и повышение надежности за счет герметизации кинематических цепей.На фиг.1 изображен пространственный механизм; общий вид; на фиг.2 - схема кинематической цепи; на фиг.3 - кинематическая пара, вариант исполнения; на фиг.4 - второй вариант исполнения пространственного механизма, общий вид; на фиг,5 - разрез А - А на фиг.4; на фиг.6 - схема кинематической цепи; на фиг.7 - пружинный элемент привода поступательного перемещения; на фиг,8 - набор пьезоэлементов этого же привода; на фиг,9 - третий вариант исполнения пространственного механизма, общий вид; на фиг,10 - схема кинематической цепи; на фиг.11 - разрез кинематической цепи.Устройство содержит основание 1, выходное звено 2, связанное с этим основанием кинематическими цепями, включающими кинематические пары 3 и 4, привод 5, дополнительный привод 6, промежуточное звено, выполненное в виде двух стержней 7 и 8, связанных посредством вращательной пары 9, причем один из стержней 7 снабжен рычагом 10, между которым и вторым стержнем 8 установлен дополнительный привод 6. Для обеспечения герметизации все кинематические цепи размещены герметично в стаканах 11, жестко связанных с основанием 1 и посредством сильфонов 12, связанных с выходным звеном 2.Кинематические пары 3 и 4 могут быть выполнены в виде изгибных упругих элементов Х-образного продольного сечения, а также круглого или прямоугольного поперечного сечения, Для каждого механизма одну пару, имеющую круглое поперечное сечение, можно дополнить еще одним изгибным элементом, имеющим прямоугольное сечение (фиг.3). Привод 5 поступательного перемещения можно выполнить в виде совокупности упругого элемента 13 (фиг,7) и набора пьезоэлементов 14 (фиг,8).Механизм может быть снабжен дополнительными рычагами 15, размещенными по одному в каждой кинематической цепи и связанными с основанием, с приводом 5 и с неприводной парой 4. Приводы 5 и 6 целесообразно установить также с использованием упругих изгибных элементов круглогопоперечного сечения и Х-образного продольного сечения. Вращательная пара 9 выполнен а в виде изгибного упругого элемента Х-образного продольного сечения 5 и прямоугольного поперечного сечения. Пары 3 и 4 могут быть выполнены равножесткостными в плоскости данной кинематической пары.Механизм (фиг,1) имеет шесть степеней 10 свободы при основном движении с помощью приводов 5 и шесть степеней свободы при корректировке с использованием приводов 6.Различные варианты исполнения меха низма (фиг,1 и 9) имеют, соответственно, по три степени свободы основного и корректировочных движений;Дополнительный привод 6 установленмежду рычагом 10 и стержнем 8 с натягом, 20 т.е, в паре 9 осуществлен предварительный изгиб, а оси стержней 7 и 8 установлены под углом,При этом малое приращение Лрасстояниямежду точками О и А определяется 25 исходя из анализа бесконечно малых,Вводим обозначения: АВ = а, ОВ = Ь,СВ = б, ВО=с,АВО = а,1 СВО =Д, ОА= =, СО=г. Тогда= а + Ь -2 а Ь сов а;Ь зи аУчитывая, что б а= -бф, и переходя к конечным приращениям, запишем:Таким образом, существует передаточ ное отношение между перемещением в приводе Ь г и изменением расстояния Ь , Это передаточное отношение, меняя аиф, можно изменять в широких пределах, однако для обеспечения точности это отношение должно быть по абсолютной величине меньше единицы.Задавая а -180, о=90 (т,е.а несколько меньше 180), получаем передаточное отношение, обеспечивающее при грубой большой дискретности перемещения дополнительного привода 6, в качестве которого может быть использован, например, набор пьезоэлементов или шаговый двигатель, незначительное изменение Л ,что обеспечивает требуемую повышенную точность при корректировке.Механизм работает следующим образом.Каждый привод 5, воздействуя на промежуточное звено, выполненное в виде стержней 7 и 8, через неприводные пары 3 и 4, перемещает выходное звено 2 по одной независимой координате относительно основания 1. При этом происходит основное перемещение, а дополнительные приводы 6 заторможены. Программное перемещение выходного звена осуществляется совместным действием всех приводов 5.При осуществлении коррекции каждый дополнительный привод 6, воздействуя на рычаг 10, изменяет угол между стержнями 7 и 8, при этом происходит перемещение в парах 3, 4 и 9, и выходное звено 2 перемещается по одной независимой координате относительно основания 1. Требуемая коррекция достигается совместным действием всех дополнительных приводов 6, приводы 5 заторможены,Формула изобретения 1, Пространственный механизм, содержащий основание и выходное звено, связанные между собой кинематическими цепями, включающими две кинематические пары, промежуточное звено и привод посту- пател.ьного перемещения, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности позиционирования путем обеспечения коррекции перемещения выходного звена, онснабжен дополнительными приводами поступательного перемещения, число которыхравно числу степеней свободы выходного5 звена, а промежуточное звено выполнено ввиде двух стержней, связанных между собой посредством вращательной кинематической пары, и рычага, жестко связанного содним из стержней, при этом каждый допол 10 нительный привод установлен между рычагом и вторым стержнем.2, Механизм по п.1, о тл и ч а ю щ и й с ятем, что вращательная кинематическая паравыполнена в виде упругого элемента прямо 15 угольного сечения и Х-образного продольного сечения, а дополнительные приводыустановлены с натягом.3. Механизм по пп.1 и 2, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения20 надежности за счет герметизации кинематических цепей, он снабжен стаканамии сильфонами, при этом каждый стакан жестко связан своим дном с основанием и через сильфон своими стенками - с выходным25 звеном, а кинематические цепи расположены в стаканах,4, Механизм по пп,1-3, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что он снабжен установленными наосновании дополнительными рычагами,30 размещенными по одному в каждой кин;матической цепи, при этом один конец каждого из этих рычагов связан с однойкинематической парой этой цепи, а другой -с ее приводом,351726232 Составитель ф, МайоровТехред М,Моргентал Корректор Л. Патай эктор М. П ова аказ 1235 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 оизводствен но-издательский комбинат "П нт", г, Ужгоро агарина, 101