SU1366385A1

SU1366385A1 - Micromanipulator for handling spherical objects

Info

Publication number: SU1366385A1
Application number: SU864024104A
Authority: SU
Inventors: Константин Иванович Богатыренко; Александр Иванович Кваша; Андрей Иванович Никитенко; Валентин Евстафьевич Тырса
Original assignee: Харьковский Автомобильно-Дорожный Институт Им.Комсомола Украины
Priority date: 1986-02-14
Filing date: 1986-02-14
Publication date: 1988-01-15

Abstract

Изобретение относитс к приборо строению и может быть использовано дл высой оточного перемещени сферических объектов. Цель изобретени - повышение точности позиционировани за счет ликвидации люфтов в кинематических цеп х. Цилиндрический ролик 11 поворачиваетс поводком 21 от шестерни 22 привода 23 и перемещает верхнюю платформу в одном направлении , а нижнюю - в противоположном. Эти перемещени через поводки передаютс на соответствующие платформы двухкоординатного столика ориентации, а следовательно, на держатели 8 сферического объекта 9. При совместной работе двух однокоординатных механизмов перемещени осуществл етс поворот объекта 9 в любом направлении по сложной траектории с заданной точностью , скоростью и шагом. В каждом из этих случаев сферический объект поворачиваетс вокруг своего центра, координаты которого остаютс неизменными в пространстве. 3 ил. lOThe invention relates to an instrumental structure and can be used for extremely high displacement movement of spherical objects. The purpose of the invention is to improve positioning accuracy by eliminating backlash in kinematic chains. The cylindrical roller 11 is rotated by the driver 21 from the gear 22 of the actuator 23 and moves the upper platform in one direction and the lower platform in the opposite direction. These movements through the leads are transmitted to the respective platforms of the two-coordinate orientation table and, consequently, to the holders 8 of the spherical object 9. When two single-coordinate movement mechanisms work together, the object 9 is rotated in any direction along a complex trajectory with a given accuracy, speed and pitch. In each of these cases, the spherical object rotates around its center, the coordinates of which remain unchanged in space. 3 il. lO

Description

А-АAa

Сл:)Sl :)

0505

(35 00 00(35 00 00

сдsd

Изобретение относитс к приборостроению и может быть использовано дл высокоточного перемещени сферических объектов.The invention relates to instrument making and can be used for highly accurate movement of spherical objects.

Цель изобретени - повьшение точности позиционировани за счет ликвидации люфтов в кинематической цепи.The purpose of the invention is to improve positioning accuracy by eliminating backlash in the kinematic chain.

На фйг.1 схематически представлен микроманипул торJ на фиг.2 - то же, вид.сверху; на фиг,3 - разрез А-А на фиг.2.On fig.1 schematically presents micromanipul tor in figure 2 - the same, view from above; Fig, 3 - section aa in Fig.2.

Микроманипул тор состоит из основани 1, верхней 2 и. нижней 3 платформы с ведущими 4 и ведомыми 5 част ми (ползунами), .св занными между собой параллелограммньм механизмом 6, пргокимного, устройства 7, держателей 8 сферического об йекта 9 и двуХкоор-, динатного привода 10 с выходньм звеном поворотным роликом 11 и прижимным устройством 12.The micromanipulator consists of base 1, top 2, and. the lower 3 platforms with leading 4 and driven 5 parts (sliders), interconnected by a parallelogram mechanism 6, prokhkimnogo, device 7, holders 8 of a spherical structure 9 and a two-fold drive, 10AT drive 10 with an output link with a swivel roller 11 and a clamping device 12.

Двухкоординатный привод, 10 платформы вьшолнен в виде двух идентичных однокоординатных механизмов 13, 14 перемещени .-Механизм перемещени по одной координате содержит выходное звено в виде поворотного цилиндрического ролика 11, установленного на опорах 15 в окне 1 основ ани и размещенного между ведущими част ми 4 платформ (ползунами) так,что его ось вращени перпендикул рна направлейию перемещени ползунов. Ползуны 4 св заны между собой и с поворотным роликом 11 прижимным устройством 12. При этом каждый ползун установлен на дополнительной опоре 16, а боковь 1и поверхност ми - на направл ющих 17. Прижимное устройство 12 содерлоит два коромысла 18, установленные на шариках 19, помещенных в желобе ползунов 4, и пружины 20. Прижимное усилие пружин 20 к ползунам регулируетс винтами (не показаны).The two-axis drive, 10 platforms, is implemented in the form of two identical single-coordinate movement mechanisms 13, 14. The mechanism for moving along one coordinate contains an output link in the form of a rotary cylindrical roller 11 mounted on supports 15 in window 1 of the base and placed between the leading parts of 4 platforms (slider) so that its axis of rotation is perpendicular to the direction of movement of the slider. The sliders 4 are connected to each other and with the rotary roller 11 by the pressing device 12. Each slide is mounted on the additional support 16, and the side 1 and the surfaces on the guides 17. The pressing device 12 contains two rocker arms 18 mounted on the balls 19 placed in the groove of the sliders 4, and the springs 20. The clamping force of the springs 20 to the sliders is adjusted by screws (not shown).

На поворотном ролике 11 установлен поводок 21, который соединен безлюф- товой зубчатой передачей с шестерней 22 привода 23 (ручного или автоматического ) .On the swivel roller 11, there is a leash 21, which is connected by a backlash-free gear to the gear 22 of the drive 23 (manual or automatic).

Ведомые части 5 платформы подпру- синены к опорным площадкам кольцеобразного неподвижного основани 24, установленного на основании 1, при-г жимным устройством 7.The driven parts 5 of the platform are spring-mounted to the support pads of the ring-shaped fixed base 24 mounted on the base 1 by the pressing device 7.

Прижимное устройство 7 состоит из шариковых опор 25 и дисков 26, которые усилием пружин 27 подпружиниваютThe clamping device 7 consists of ball bearings 25 and discs 26, which spring up the spring 27

ведомые части 5 платформ к кольцевому основанию 24.driven parts of 5 platforms to the ring base 24.

С ведомыми част ми 5 платформы держатели сферического объекта св заны плоскими пружинами 28, которые обеспечивают точную передачу движени Ёдоль осей X и Y и в то же врем не допускают проскальзывание сферического объекта в держател х, а также его деформациюсWith the slave parts 5 of the platform, the holders of the spherical object are connected by flat springs 28, which provide accurate transmission of the movement of the X-axis of the X and Y axes and at the same time prevent the spherical object from slipping in the holders, as well as its deformation

Ведущие и ведомые части платформы св заны между собой упругими элементами , т.е. жесткими поводками 29 коThe driving and driven parts of the platform are connected by elastic elements, i.e. hard leashes 29 ko

торые своими концами креп тс к ведущим и ведомым част м платформы с помощью плоских пружин 30 и образуют параллелограмм.The ends are attached to the leading and driven parts of the platform by means of flat springs 30 and form a parallelogram.

Микроманипул тор работает следующим образом.Micromanipulator works as follows.

При повороте шестерни 22 привода 23 повор ачиваетс ПОВОДОК 21 и, соответственно , поворотньм ролик II, который заставл ет перемещатьс ведущие части 4 платформ (ползуны) вдоль координатной оси в противоположном направлении. Эти движени через по- водки 29 передаютс на соответствующие ведомые части 5 .платформ-, а следовательно, на держатели 8 сфери- ческого объекта. При этом сферический объект 9 поворачиваетс вокруг оси, параллельной одной из координатных осей. При совместной работе двух однокоординатных механизмов можно осуществл ть .поворот объекта по сложной траектории в любом заданном направлении . Причем сферический объект всегда поворачиваетс вокруг одной точки - центра объекта, кото ра не мен ет- своего положени в пространстве. Это позвол ет реализовать сложную программу позиционировани сферического объекта в пространстве как непрерывно с заданной скоростью, так и дискретно с заданным шагом позиционировани в ручном или автоматическом режимах.When the gear 22 of the actuator 23 is rotated, the TURN 21 and, accordingly, the swivel roller II, is swiveled, which causes the leading parts of the 4 platforms (sliders) to move along the coordinate axis in the opposite direction. These movements are transmitted through passes 29 to the respective slave parts 5 of the platforms, and consequently, to the holders 8 of the spherical object. In this case, the spherical object 9 rotates around an axis parallel to one of the coordinate axes. When two single-coordinate mechanisms work together, the object can be rotated along a complex trajectory in any given direction. Moreover, a spherical object always rotates around one point — the center of the object, which does not change its position in space. This allows you to implement a complex program of positioning a spherical object in space both continuously at a given speed and discretely with a given step of positioning in manual or automatic modes.

Пределы перемещени платформ вдоль каждой координаты устанавливаютс длиной продольной.щели в ведущих част х платформы, через которую проходит винт црижимногр механизма ползунов. Диаметр исследуемого сферического объекта определ ет диапазон перемещени держателей и ведомых частей платформы . Исход из этого выбираютс размеры рабочих площадок держателей 8, опорных площадок кольцевого основани 24, ведомых частей 5 платформы.The limits of movement of the platforms along each coordinate are set by the length of the longitudinal slot in the leading parts of the platform through which the screw of the sliding mechanism of the sliders passes. The diameter of the spherical object under investigation determines the range of movement of the holders and driven parts of the platform. From this, the sizes of the working platforms of the holders 8, the supporting platforms of the ring base 24, the slave parts 5 of the platform are chosen.

рабочих площадок ползунов 4, которыми они прижимаютс к поворотному ролику 11., диаметр поворотного ролика, а также диаметр отверстий ведомых частей 5 платформ.the working platforms of the sliders 4, by which they are pressed against the swivel roller 11., the diameter of the swivel roller, and the diameter of the holes of the driven portions of the 5 platforms.

Точность позиционировани сферического объекта определ етс , в первую очередь, точностью изготовлени цилиндрического поворотного ролика и рабочих площадок ведзтцих частей платформы - ползунов, а также опорных пдощадок кольцевого основани , рабочих площадок ведомых частей платформ и рабочих площадок держателей сферического о.бъекта.The accuracy of the positioning of the spherical object is determined, first of all, by the accuracy of the manufacture of the cylindrical swivel roller and the working platforms of the leading parts of the platform - sliders, as well as the supporting plates of the annular base, the working platforms of the driven parts of the platforms and the working platforms of the holders of the spherical object.

Во избежание проскальзывани сферического объекта, а также его деформации подбирают силу прижима держателей к сферическому объекту, а рабочие площадки держателей делают из эластичного материала с последующей шлифовкой .In order to prevent the spherical object from slipping, as well as its deformations, the force of clamping the holders to the spherical object is selected, and the working platforms of the holders are made of elastic material with subsequent grinding.

Использование в качестве элемента качени цилиндрических роликов обеспечивает выборку всех люфтов в сопр жени х с ползунами. При сопр жений ползун-роликThe use of cylindrical rollers as a rolling element ensures the selection of all backlashes in conjunction with sliders. With the slider mates

этом контакт происходитthis contact occurs

использовани в качестве элемента качени шарика), а контакт сопр жений платформа-кольцевое основание проuse as a rolling element of the ball), and the contact of the mating platform-ring base

исходит по плоскости, поэтому удельные давлени невелики, следовательно, контактные, деформации в этих местах минимальны. Благодар этому повышаетс точность позиционировани .It comes along the plane, so the specific pressures are small, therefore, the contact deformations in these places are minimal. This improves positioning accuracy.

Claims

Invention Formula

A micromanipulator for spherical objects containing a base, two kinematically interconnected moving platforms with rolling bodies, two holders of a spherical object, each of which is associated with a corresponding platform, and a two-coordinate drive of platforms, different in that, in order to improve positioning accuracy by eliminating backlashes in the kinematic chain, both platforms are made of two parts: the master and the slave, interconnected by means of elastic elements and are spring-loaded to the holder is connected with the driven parts of the platforms, and the drive for each coordinate has an output link in the form of a turning roller placed between the driven parts of the platforms. , while the axes of the rollers of the drives are mutually perpendicular.

/ f

1

cfujs.Z