Модуль лінійного переміщення

Реферат: Модуль лінійного переміщення містить несучу систему, виконану у вигляді двох циліндричних напрямних, між якими на одній осі розміщені кроковий двигун, муфта, ходовий гвинт і каретка з можливістю повздовжнього руху по цих напрямних, а система кріплення модуля виконана у вигляді двох обертових вузлів, які розміщені по обидва кінці напрямних з можливістю обертання на кут 180° і кріплення у будь-якій площині під будь-яким кутом. Між ходовим гвинтом та напрямними розташовані дві додаткові циліндричні штанги, одні кінці яких нерухомо кріпляться до каретки, а інші кінці наскрізь проходять через один з обертових вузлів системи кріплення модуля, в якому розміщені втулки ковзання, і жорстко з'єднані між собою. UA 73495 U (54) МОДУЛЬ ЛІНІЙНОГО ПЕРЕМІЩЕННЯ UA 73495 U UA 73495 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі верстатобудування, а саме, до модульного принципу побудови верстатів з паралельною кінематикою і може бути використана для створення верстатів різноманітних каркасних компоновок на модульному принципі з механізмами паралельної структури. Відомий модуль-штанга (див., наприклад [1]), тіло якої складається з двох стрижнів, сполучених між собою з поздовжнім перекриттям, на зовнішніх кінцях яких виконані елементи шарнірів, а сполучення стрижнів виконані з можливістю відносного зміщення вздовж лінії центрів шарнірів. Недоліком даного модулю є: по-перше висока металоємність конструкції, подруге недостатня універсальність, що обмежує сферу використання модуля. Відомий також модуль лінійного переміщення [2] (прийнятий як прототип), що містить несучу систему, виконану у вигляді двох циліндричних напрямних, між якими на одній осі розміщені кроковий двигун, муфта, ходовий гвинт і каретка з можливістю повздовжнього руху по цих напрямних, а система кріплення модуля виконана у вигляді двох обертових вузлів, які розміщені по обидва кінці напрямних з можливістю обертання на кут 180° і кріплення у будь-якій площині під будь-яким кутом. Недоліком модулю є недостатня функціональність, а саме відсутність можливості зміни його довжини. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення модуля лінійного переміщення шляхом того, що між ходовим гвинтом та напрямними розташовані дві додаткові циліндричні штанги, одні кінці яких нерухомо кріпляться до каретки, а інші кінці наскрізь проходять через один з обертових вузлів системи кріплення модуля, в якому розміщені втулки ковзання, і жорстко з'єднані між собою, що дозволяє досягнути технічний результат - розширення функціональних можливостей, а саме зміни довжини модуля. Розв'язання задачі досягається тим, що в модулі лінійного переміщення, що містить несучу систему, виконану у вигляді двох циліндричних напрямних, між якими на одній осі розміщені кроковий двигун, муфта, ходовий гвинт і каретка з можливістю повздовжнього руху по цих напрямних, а система кріплення модуля виконана у вигляді двох обертових вузлів, які розміщені по обидва кінці напрямних з можливістю обертання на кут 180° і кріплення у будь-якій площині під будь-яким кутом, новим є те, що між ходовим гвинтом та напрямними розташовані дві додаткові циліндричні штанги, одні кінці яких нерухомо кріпляться до каретки, а інші кінці наскрізь через один з обертових вузлів системи кріплення модуля, в якому розміщені втулки ковзання, і жорстко з'єднані між собою. Використання циліндричних напрямних зменшує металоємність конструкції, а встановлення двох додаткових штанг розширює функціональні можливості модуля. Таким чином досягається бажаний технічний результат. Суть корисної моделі пояснюється кресленнями, де на фіг. 1 зображений загальний вигляд модуля в аксонометрії, на фіг. 2 модуль в стані мінімальної довжини, на фіг. 3 модуль в стані максимальної довжини, на фіг. 4 зображено можливий варіант компоновки модуля з перехресним розташуванням штанг, на фіг. 5 зображено приклад використання модуля в механізмі з паралельною кінематикою типу "трипод". Модуль (фіг. 1) містить несучу систему у вигляді двох циліндричних напрямних 1, до яких прикріплений кроковий двигун 2, обертовий момент від двигуна 2 через муфту 3 передається на ходовий гвинт 4, який приводить до руху каретку 5 за рахунок різьби в ній. Обидва кінці напрямних 1 закріплені в циліндрах 6 та 7, які обертаються і фіксуються в необхідному положенні в передніх та задніх опорах 8 та 9. Між ходовим гвинтом 4 та напрямними 1 в одній площині розташовані дві додаткові циліндричні штанги 10, одні кінці яких нерухомо кріпляться до каретки 5, а інші кінці наскрізь проходять через циліндр кріплення модуля 6, в якому знаходяться втулки ковзання 11, і нерухомо з'єднані між собою кріпленням 12. Принцип дії модуля наступний: кроковий двигун 2 передає обертовий момент через муфту 3 на ходовий гвинт 4, який приводить до руху каретку 5, за рахунок різьби в ній. Каретка 5 рухається лінійно по напрямним 1 і переміщує жорстко зв'язані з нею штанги 10, які наскрізь проходять через циліндр системи кріплення модуля 6. Таким чином, рухаючись лінійно вперед чи назад, штанги 10 змінюють довжину модуля. Модуль (фіг. 2 та фіг. 3) зображений в стані своєї мінімальної та максимальної довжини (Lmin та Lmax), що дає максимальне переміщення H=Lmax-Lmin. На фіг. 4 зображено можливу компоновку модуля з перехресним розташуванням штанг, який містить несучу систему у вигляді двох циліндричних напрямних 1, до яких прикріплений кроковий двигун 2, обертовий момент від двигуна 2 через муфту 3 передається на ходовий гвинт 4, який приводить до руху каретку 5 за рахунок різьби в ній. Обидва кінці напрямних 1 закріплені в циліндрах 6 та 7, які обертаються і фіксуються в необхідному положенні в передніх та задніх опорах 8 та 9. З обох сторін ходового гвинта 4 в одній площині перпендикулярно напрямним 1 розташовані дві додаткові циліндричні штанги 10, одні кінці яких нерухомо 1 UA 73495 U 5 10 15 20 кріпляться до каретки 5, а інші кінці наскрізь проходять через кріплення модуля 6, в якому знаходяться втулки ковзання 11, і нерухомо з'єднані між собою кріпленням 12. На фіг. 5 зображено приклад використання модуля в механізмі з паралельною кінематикою типу "трипод", який складається з верхньої та нижньої основ 1 та 2, які шарнірно зв'язані між собою трьома модулями. Таким чином, змінюючи довжину модулів, можна керувати положенням верхньої основи 1 відносно нижньої основи 2. З врахуванням форми каркасу несучої систему верстату забезпечується задана величина переміщення по керованим координатам. Наприклад, для пірамідальної компоновки з кутом нахилу модуля а задане переміщення по вертикальній координаті дорівнює: Z=H*cos=(Lmax-Lmin)cos. Модуль лінійного переміщення змінної довжини може знайти широке використання у верстатобудуванні для створення верстатів нового покоління з паралельною кінематикою на модульному принципі [3], а також в навчальному процесі у ВНЗ для вивчення і дослідження механізмів паралельної структури. Крім того, модуль лінійного переміщення може знайти широке використання в робототехніці для побудови високошвидкісних роботів-маніпуляторів нового покоління. Джерела інформації: 1. Патент України на корисну модель № 52737. Штанга. Самойленко О.В., Кузнецов Ю.М., Подольський М.І. МПК F16C 7/00, опубл. 10.09.2010, бюл. № 17. 2. Заявка № U201108135 від 29.06.11 на патент України (позитивне рішення від 21.11.2011) Модуль лінійного переміщення. Кузнецов Ю.М., Степаненко О.О. 3. Кузнецов Ю.М., Дмитрієв Д.О., Діневич Г.Ю. Компоновки верстатів з механізмами паралельної структури / Під ред. Ю.М. Кузнецова. -Херсон: ПП Вишемирський B.C., 2009.-456 с. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 30 Модуль лінійного переміщення, що містить несучу систему, виконану у вигляді двох циліндричних напрямних, між якими на одній осі розміщені кроковий двигун, муфта, ходовий гвинт і каретка з можливістю повздовжнього руху по цих напрямних, а система кріплення модуля виконана у вигляді двох обертових вузлів, які розміщені по обидва кінці напрямних з можливістю обертання на кут 180° і кріплення у будь-якій площині під будь-яким кутом, який відрізняється тим, що між ходовим гвинтом та напрямними розташовані дві додаткові циліндричні штанги, одні кінці яких нерухомо кріпляться до каретки, а інші кінці наскрізь проходять через один з обертових вузлів системи кріплення модуля, в якому розміщені втулки ковзання, і жорстко з'єднані між собою. 2 UA 73495 U 3 UA 73495 U 4 UA 73495 U Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5