RU2475347C1 - Устройство для механической обработки изделий сложной пространственной формы - Google Patents
Устройство для механической обработки изделий сложной пространственной формы Download PDFInfo
- Publication number
- RU2475347C1 RU2475347C1 RU2011135156/02A RU2011135156A RU2475347C1 RU 2475347 C1 RU2475347 C1 RU 2475347C1 RU 2011135156/02 A RU2011135156/02 A RU 2011135156/02A RU 2011135156 A RU2011135156 A RU 2011135156A RU 2475347 C1 RU2475347 C1 RU 2475347C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- manipulator
- link
- tool
- workpiece
- drive
- Prior art date
Links
Landscapes
- Manipulator (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для шлифования, полирования, фрезерования пространственно-сложных поверхностей деталей, в частности лопастей гребных винтов, рабочей части лопаток газовой, паровой или гидротурбины. На основании устройства размещены узел для установки обрабатывающего инструмента с приводом вращения инструмента и узел для установки обрабатываемого изделия в виде многозвенного манипулятора. Узел для установки обрабатывающего инструмента представляет собой двухзвенный манипулятор, перемещающий привод вращения инструмента в горизонтальной плоскости. Узел для установки обрабатываемого изделия содержит ведущее звено, сопрягаемое с основанием горизонтальной поступательной кинематической парой, и сопряженное с ним вращательной кинематической парой статически уравновешенное ведомое звено с приводом вращательного перемещения обрабатываемого изделия. В результате повышается точность относительных перемещений манипуляторов за счет уменьшения числа звеньев и кинематических пар, а также увеличивается рабочая зона перемещений инструмента относительно обрабатываемого изделия за счет применения полностью уравновешиваемой конструкции манипулятора, увеличивающей диапазон его горизонтальных перемещений. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к области машиностроения, в частности к устройствам для механической обработки изделий сложной пространственной формы, и может быть использовано для шлифования, полирования, фрезерования пространственно-сложных поверхностей деталей, в частности лопастей гребных винтов, рабочей части лопаток газовой, паровой или гидротурбины.
Известно устройство для механической обработки изделий сложной пространственной формы, содержащее основание и расположенные на нем узел для установки обрабатывающего инструмента с приводом его вращения и перемещения и узел для установки обрабатываемого изделия с возможностью его перемещения (Европейский патент 0142072 по кл. В24В 19/20 от 20.10.1984 г.). Недостатками данного устройства являются относительная сложность устройства, относительно низкая точность обработки изделий, обусловленные большим количеством звеньев в узлах для перемещения и вращения обрабатывающего инструмента и для перемещения обрабатываемого изделия.
Известно также устройство для механической обработки лопаток турбин, содержащее основание и размещенные на нем узел для перемещения обрабатываемого изделия по шести координатам, узел для вращения и поступательного перемещения обрабатывающего инструмента (Европейский патент 0325495 по кл. В24В 19/14 от 23.01.1989 г.). Недостатком данного устройства является большая инерционная масса звеньев механизма, снижающая производительность обработки, обусловленная тем, что звенья в узлах для перемещения обрабатываемого изделия и обрабатывающего инструмента последовательно связаны поступательными кинематическими парами.
Известно устройство для механической обработки изделий сложной пространственной формы, содержащее основание и размещенные на нем узел для установки обрабатывающего инструмента, снабженный корпусом привода вращения инструмента, узел установки обрабатываемого изделия, выполненный в виде многозвенного манипулятора, содержащего ведущие и ведомые звенья, шарнирно соединенные между собой и с приводами их вращательного перемещения (патент РФ 2063329 по классу B25J 9/00 от 10.07.1996 г.). Недостатками данного устройства являются сложность конструкции, обусловленная наличием большого числа звеньев в манипуляторах, а также неравномерность отношения среднеквадратичной величины приводных скоростей к скорости перемещения инструмента относительно изделия в пределах рабочей зоны (кинематическая анизотропность пространственного механизма).
Наиболее близким техническим решением по отношению к предложенному устройству по совокупности существенных признаков является устройство для механической обработки изделий сложной пространственной формы, содержащее основание и размещенные на нем манипулятор перемещения обрабатываемого изделия, состоящий из плоского пятизвенного манипулятора с двумя вращательными приводами, перемещающего еще два вращательных привода (всего имеющий четыре управляемые координаты), и плоский двухзвенный манипулятор перемещения привода вращения режущего инструмента (еще две управляемые координаты)(патент РФ 2202465 от 28.05.2001 г. по классу B25J 9/00; В24В 19/14). Следует отметить также возможность применения привода прямого действия на основе синхронных вращательных электродвигателей с постоянными магнитами, что позволяет исключить редукторы из конструкции, тем самым упрощая ее и уменьшая погрешность обработки. Наличие шести управляемых координат создает возможность обработки изделия перемещением инструмента относительно изделия в соответствии со способом, описанным в патенте РФ 2198778 от 26.02.2001 г. по классу В24В 19/14; В24В 19/20; В24В 51/00; В23С 3/18.
Вместе с тем, механизм содержит большое количество вращательных кинематических пар, каждая из которых вносит свой вклад в погрешность обработки за счет люфта и эксцентриситета. Манипулятор перемещения изделия перемещается в вертикальной плоскости, что вызывает необходимость статической разгрузки манипулятора дополнительными разгрузочными устройствами, которые предложены в патенте РФ 2377116 от 28.04.2008 по классу В24В 19/14; B25J 9/00; B23Q 27/00. Несмотря на увеличение числа разгрузочных устройств, манипулятор перемещения изделия остается не полностью разгруженным, вследствие чего в его крайних положениях статическая нагрузка на два привода превышает допустимые значения. Это приводит к существенному уменьшению рабочей зоны.
Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, заключается в увеличении рабочей зоны механизма за счет применения полностью уравновешенного манипулятора перемещения изделия и в повышении точности обработки изделий за счет уменьшения числа подвижных звеньев и кинематических пар механизма.
Поставленная задача решается за счет того, что для обеспечения полной разгрузки манипулятора перемещения изделия от силы тяжести его ведущее звено сопрягается с основанием горизонтальной поступательной кинематической парой, а его ведомое звено является статически уравновешенным относительно оси вращательной кинематической пары, сопрягающей ведущее и ведомое звенья. Для обработки изделий сложной пространственной формы вращающимся инструментом (фрезой, шлифовальным кругом и т.п.) требуется, по меньшей мере, пять управляемых координат, определяющих положение поверхности вращения (режущей поверхности инструмента) в системе координат обрабатываемого изделия. Таким образом, устройство имеет две управляемые координаты в манипуляторе перемещения инструмента и три управляемые координаты в манипуляторе перемещения изделия. Манипулятор перемещения инструмента перемещается в горизонтальной плоскости и сила тяжести не оказывает влияния на его исполнительные приводы. Манипулятор перемещения изделия может быть полностью статически уравновешен за счет того, что его ведущее звено перемещается горизонтально, а массы на ведомом звене распределены так, чтобы центр тяжести этого звена был расположен на оси вращательной кинематической пары, сопрягающей ведущее и ведомое звенья.
На фиг.1 представлен общий вид устройства для механической обработки изделий сложной пространственной формы. Манипулятор перемещения инструмента 12 расположен на основании 1 и содержит первый вращательный привод 2, перемещающий ведущее звено 3 вокруг вертикальной оси, на котором расположен второй вращательный привод 4, перемещающий ведомое звено 5 вокруг вертикальной оси относительно ведущего звена 3. На ведомом звене 5 установлен привод 14 вращения режущего инструмента 12. Манипулятор перемещения изделия расположен на основании 1 и содержит поступательную кинематическую пару 6, по которой соответствующим линейным приводом 13 или вращательным приводом в сочетании с передаточным механизмом горизонтально перемещается ведущее звено 7. На ведущем звене 7 манипулятора перемещения изделия расположен вращательный привод 8, перемещающий ведомое звено 9 вокруг горизонтальной оси, перпендикулярной направлению перемещения ведущего звена. На ведомом звене 9 расположен привод 10 вращательного перемещения обрабатываемого изделия 11. Ведомое звено 9 совместно с приводом 10 вращательного перемещения обрабатываемого изделия 11 является статически уравновешенным относительно горизонтальной оси привода 8.
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, позволил установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения. Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "новизна" по действующему законодательству.
Устройство работает следующим образом. После закрепления инструмента 12 на валу привода 14, после закрепления обрабатываемого изделия 11 на валу привода 10 и запуска устройства происходит обработка изделия по программе, которая определяется заданной формой изделия, при этом линейные перемещения обрабатываемого изделия 11 по двум координатам в вертикальной плоскости осуществляются посредством приводов 13, 8, движения которых передаются соответственно через звенья 7 и 9 и суммируются на обрабатываемом изделии. Привод 10 может обеспечить неограниченное угловое перемещение обрабатываемого изделия 11 вокруг своей оси. Одновременно с указанными перемещениями обрабатываемого изделия осуществляется перемещение режущего инструмента 12 по одной угловой и одной линейной координате в горизонтальной плоскости совместно приводами 2 и 4, при этом перемещение инструмента осуществляется при помощи ведущего звена 3 и ведомого звена 5, вращение инструмента осуществляется при помощи привода 14.
Предложенное устройство позволяет повысить точность относительных перемещений манипуляторов за счет уменьшения числа звеньев и кинематических пар, а также увеличить рабочую зону перемещений инструмента относительно обрабатываемого изделия за счет применения полностью уравновешиваемой конструкции манипулятора, увеличивающей диапазон его горизонтальных перемещений.
Claims (2)
1. Устройство для механической обработки изделий сложной пространственной формы, содержащее основание и размещенные на нем узел для установки обрабатывающего инструмента с приводом вращения инструмента и манипулятор перемещения изделия, содержащий привод вращательного перемещения обрабатываемого изделия и ведущее и ведомое звенья, шарнирно соединенные между собой и с приводами их перемещения и образующие плоский механизм, причем узел для установки обрабатывающего инструмента выполнен в виде двухзвенного манипулятора, ведущее звено которого закреплено на основании и содержит привод, сопряженный с ведомым звеном, отличающееся тем, что для обеспечения полной разгрузки манипулятора перемещения изделия от силы тяжести его ведущее звено сопряжено с основанием горизонтальной поступательной кинематической парой, а его ведомое звено совместно с приводом вращательного перемещения обрабатываемого изделия выполнено статически уравновешенным относительно оси вращательной кинематической пары, сопрягающей ведущее и ведомое звенья.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в манипуляторе перемещения изделия угол между поступательной кинематической парой и осью вращательной кинематической пары, сопрягающей ведущее и ведомое звенья, равен 90°.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011135156/02A RU2475347C1 (ru) | 2011-08-23 | 2011-08-23 | Устройство для механической обработки изделий сложной пространственной формы |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011135156/02A RU2475347C1 (ru) | 2011-08-23 | 2011-08-23 | Устройство для механической обработки изделий сложной пространственной формы |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2475347C1 true RU2475347C1 (ru) | 2013-02-20 |
Family
ID=49120914
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011135156/02A RU2475347C1 (ru) | 2011-08-23 | 2011-08-23 | Устройство для механической обработки изделий сложной пространственной формы |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2475347C1 (ru) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103084637A (zh) * | 2013-02-04 | 2013-05-08 | 西北工业大学 | 整体叶盘复合数控铣削折叠结构机床 |
RU2718025C1 (ru) * | 2019-07-04 | 2020-03-30 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)" | Робот манипуляционный промышленный |
RU2758392C1 (ru) * | 2021-03-16 | 2021-10-28 | Владимир Иванович Пожбелко | Пространственный g-робот |
RU2814357C2 (ru) * | 2019-02-11 | 2024-02-28 | Хайпертерм, Инк. | Распределение движений в роботизированных системах |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4603511A (en) * | 1983-11-15 | 1986-08-05 | Aida Engineering Limited | Grinding robot |
EP0325495A2 (en) * | 1988-01-22 | 1989-07-26 | Centrax Limited | Method and apparatus for grinding aerofoil surfaces |
RU2202465C2 (ru) * | 2001-05-28 | 2003-04-20 | Институт машиноведения им. А.А.Благонравова РАН | Устройство для механической обработки изделий сложной пространственной формы |
-
2011
- 2011-08-23 RU RU2011135156/02A patent/RU2475347C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4603511A (en) * | 1983-11-15 | 1986-08-05 | Aida Engineering Limited | Grinding robot |
EP0325495A2 (en) * | 1988-01-22 | 1989-07-26 | Centrax Limited | Method and apparatus for grinding aerofoil surfaces |
RU2202465C2 (ru) * | 2001-05-28 | 2003-04-20 | Институт машиноведения им. А.А.Благонравова РАН | Устройство для механической обработки изделий сложной пространственной формы |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103084637A (zh) * | 2013-02-04 | 2013-05-08 | 西北工业大学 | 整体叶盘复合数控铣削折叠结构机床 |
RU2814357C2 (ru) * | 2019-02-11 | 2024-02-28 | Хайпертерм, Инк. | Распределение движений в роботизированных системах |
RU2718025C1 (ru) * | 2019-07-04 | 2020-03-30 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)" | Робот манипуляционный промышленный |
RU2758392C1 (ru) * | 2021-03-16 | 2021-10-28 | Владимир Иванович Пожбелко | Пространственный g-робот |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN201544036U (zh) | 工作台内嵌旋转盘的立式加工中心机 | |
CN104551714B (zh) | 一种具有空间两转动和一平动自由度的并联机构 | |
WO2021135758A1 (zh) | 多轴转台 | |
CN100371113C (zh) | 五自由度数控铣床 | |
CN204055110U (zh) | 三维立体雕刻机 | |
JP7397989B2 (ja) | 多自由度数値制御ターンテーブル | |
CN104625767B (zh) | 一种具有空间两转动和一平动自由度的并联机构 | |
CN103495971A (zh) | 一种五自由度组合式机器人平台 | |
RU2475347C1 (ru) | Устройство для механической обработки изделий сложной пространственной формы | |
CN104772628A (zh) | 一种三自由度并联主轴头机构 | |
CN104924181A (zh) | 一种利用圆柱坐标三轴联动机床实现带榫头叶片全型面磨削的方法和装置 | |
Xie et al. | Development and experimental study of a redundant hybrid machine with five-face milling capability in one setup | |
CN203427028U (zh) | 四自由度混联机器人 | |
Ghaffari et al. | Kinematic design of a novel 4-DOF parallel mechanism for turbine blade machining | |
RU2353502C2 (ru) | Устройство для механической обработки изделий сложной пространственной формы | |
KR101483080B1 (ko) | 3 자유도 손목 구조가 부착된 직각좌표 로봇 | |
CN113386015B (zh) | 一种多轴运动与串联机械手复合驱动四反镜抛光机床 | |
CN107538468B (zh) | 五自由度冗余驱动并联抛光机器人 | |
CN211728296U (zh) | 多轴转台 | |
RU2016152398A (ru) | Высокоточный способ управления производством электромеханического оборудования | |
CN110667289B (zh) | 一种基于力反馈的木雕自适应控制装置及方法 | |
RU2202465C2 (ru) | Устройство для механической обработки изделий сложной пространственной формы | |
CN109129441B (zh) | 具有两种三移动一转动运动模式的并联机构 | |
CN109676200B (zh) | 一种曲面加工机床结构及其运动控制模型 | |
RU115709U1 (ru) | Робототехническая технологическая установка |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150824 |