SU932005A1 - Spring mechanism - Google Patents

Description

(5) ПРУЖИННЫЙ МЕХАНИЗМ(5) SPRING MECHANISM

II

Изобретение относитс  к машиностроению и может быть использовано, например дл  уравновешивани  устройства вертикального перемещени , в промышленных роботах и манипул торах .The invention relates to mechanical engineering and can be used, for example, for balancing a vertical movement device in industrial robots and manipulators.

Известен уравновешивающий механизм с противовесами дл  устройства вертикального перемещени  1 Known counterbalancing mechanism for balancing vertical movement 1

Недостаток такого механизма - значительна  инерционность , ухудшающа  его динамические характеристики.The lack of such a mechanism is significant inertia, which deteriorates its dynamic characteristics.

Наиболее близким к изобретению  вл етс  пружинный механизм, преимущественно дл  уравновешивани  устройств вертикального перемещени .содержащий установленные один в другом неподвижное и подвижное звень , закрепленную на одном из них одним концом пружину, закрепленный на этом же звене поворотный блок, гибкий элемент , охватывающий блок и соединенный со свободным концом пружиныi и опорный элемент.The closest to the invention is a spring mechanism, mainly for balancing vertical displacement devices, containing a fixed and movable link installed one inside the other, a spring fixed on one of them, a rotary block fixed on the same link, a flexible element, a sheath block and a connected with the free end of the spring and the supporting element.

Поворотный блок в известном механизме Выполнен в виде частей, одна из которых цилиндрическа , а друга  - кулачкова , выполненна , например , по спирали Архимеда. Гибкий элемент также выполнен из двух частей , кажда  из которых закреплена соответственно на цилиндрической и кулачковой част х блока. Кулачкова  часть блока  вл етс  как бы опорным The rotary unit in the known mechanism. It is made in the form of parts, one of which is cylindrical, and the other is a cam, made, for example, in the spiral of Archimedes. The flexible element is also made of two parts, each of which is fixed respectively on the cylindrical and cam parts of the block. The cam part of the block is a kind of support.

10 элементом 2.10 element 2.

Недостатком известного устройства  вл етс  сложность конструкции, а кулачкова  часть барабана, выполнейна  по спирали Архимеда, сложна тех15 нологически .The disadvantage of the known device is the complexity of the design, and the cam part of the drum, performed in an Archimedes spiral, is technologically complex.

Цель изобретени  - упрощение конструкции .The purpose of the invention is to simplify the design.

Указанна  цель достигаетс  за счет того, что в пружинном механизме, This goal is achieved due to the fact that in the spring mechanism,

Ж содержащем установленные одно в дру-, гом неподвижное и подвижное звень , закрепленную на одном из них одним концом пружину, закрепленный на этом же звене поворотный блок, гибкий элемент, охватывающий блок и соеди ненный одним концом со свободным концом пружины,, и опорный элемент, опорный элемент выполнен в виде ры чага, шарнирно св занного со звено на котором закреплен поворотный бл и со свободным концом гибкого элемента , другое звено выполнено с на правл ющей , с которой через ролик взаимодействует свободный конец ры чага. На фиг. 1 изображен пружинный м ханизм; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг.1. Механизм содержит установленные одно в другом неподвижное звено 1, подвижное звено 2, шарнирно св зан ный с подвижным звеном рычаг 3,  вл ющийс  опорным элементом, пружину 4 и поворотный блок 5, закреп ленный на звене 2. Гибкий элемент 6 соединен одним концом с пружиной , охватывает блок 5 и шарнирно соединен с рычагом 3- На свободном конце рычага 3 установлен ролик 7, опирающийс  на пр молинейную направл ющую 8, котора  выполнена на неподвижном звене 1. Крепление пружины 4 к подвижному звену 2 осуществимо с помощью винта 9 и гаек 10. В рабочем положении пр молинейна  направл юща  8 должна быть ориентирована перпендикул рно вектору силы т жести. В этом положений величина опорной реакции Р, действующей со стороны направл ющей 8 на ролик 7, равна весу подви ного звена t нагрузкой и пружинным уравновешивающим механизмом, и направлена вверх перпендикул рно это направл ющей. Крут щий момент на рычаге 3 относительно точки Д от действи  силы Р направлен против часовой стрелки. Р г sin06, (1) где г СД - рассто ние от оси пов рота рычага 3 до оси ролика 7; об - угол поворота рычага 3 от вертикали ДЕ. Крут щий момент на рычаге 3 от действи  силы деформации пружины MnD Q- h -сила деформации пружины; -плечо действи  этой силы относительной точки Д. Дл  пружины посто нной жесткости Q Z-Я, где Z - жесткость пружины; Л - деформаци  пружины. Величину деформации пружины принимают равной рассто нию от точки В до точки Е - точки касани  гибкого элемента 6 с блоком 5- Нат жением пружины посредством винта 9 и гайки 10 этого всегда можно добитьс . Величина деформации Я и плечо действи  силы h выражаютс  через конструктивные параметры механизма уравновешивани  следующим образом: 5 БЕ а cos 5 + b cos (k} h а sin b sin у , (5) где a ВД - рассто ние от оси поворота рычага 3 до оси шарнирного соединени  гибкого элемента 6 с рычагом 3; b ДЕ - рассто ние от оси поворота рычага 3 до точки касани  гибкого элемента 6 с роликом; У и |Ь - углы, образованные соответственно отрезками а и b с осью гибкого элемента. Тогда с учетом (3) , () и 5) уравнение (2) примет вид МПР Z-a-b-sinoti (6) Из сравнени  (1) и (6) видно, что отношение Z-a-b . .Т-. const, f7) т.е. не зависит от переменной об . Из 7)видно, что, мен   конструктивные параметры а, Ь,У , можно с помощью одной и той же пружины жесткости Z уравновесить различные грузы Р. I Пружинный механизм, состо щий из пружины, троса, блока и рычага с роликом, может быть установлен и на неподвижном звене, в этом случае пр молинейна  направл юща  должна быть выполнена на подвижном звене . Использование предлагаемого механизма позвол ет получить уравновешивающие подвижной секции с поW containing a spring installed one in another, a fixed and movable link, one spring fixed on one of them, a swivel block fixed on the same link, a flexible element encompassing the block and connected at one end to the spring free end of the spring and the supporting element The supporting element is designed as a lever, hingedly connected to the link on which the swivel eyebolt is fixed and with the free end of the flexible element, the other link is made with a guide, with which the free end of the lever interacts through the roller. FIG. 1 shows the spring mechanism; in fig. 2 shows a section A-A in FIG. The mechanism contains a fixed link 1 installed in one another, a movable link 2, a lever 3 pivotally connected with a movable link, which is a support element, a spring 4 and a turning unit 5 fixed on link 2. The flexible element 6 is connected at one end to a spring , covers the block 5 and is pivotally connected to the lever 3. At the free end of the lever 3 there is a roller 7 supported on a straight line guide 8 which is made on the fixed link 1. The fastening of the spring 4 to the movable link 2 is possible with the help of a screw 9 and nuts 10 . In the working position The straight line guide 8 should be oriented perpendicular to the force vector of gravity. In this position, the magnitude of the reference reaction P acting from the side of the guide 8 on the roller 7 is equal to the weight of the moving link t by the load and the spring balance mechanism, and is directed upwards perpendicularly to the guide. The torque at the lever 3 relative to the point D from the force P is counterclockwise. P g sin06, (1) where g SD is the distance from the axis of rotation of the lever 3 to the axis of the roller 7; on - the angle of rotation of the lever 3 from the vertical DE. The torque on the lever 3 due to the force of the spring deformation MnD Q-h is the force of the spring deformation; - the shoulder of the effect of this relative point D. For a spring of constant stiffness Q Z-Я, where Z is the spring stiffness; L - deformation of the spring. The magnitude of the spring deformation is taken to be equal to the distance from point B to point E — the point of contact of the flexible element 6 with the block 5; By tensioning the spring with the screw 9 and the nut 10, this can always be achieved. The magnitude of the deformation I and the arm of the force h are expressed through the design parameters of the balancing mechanism as follows: 5 BU and cos 5 + b cos (k} h and sin b sin y, (5) where a VD is the distance from the axis of rotation of the lever 3 to the axis of the swivel of the flexible element 6 with the lever 3; b GF is the distance from the axis of rotation of the lever 3 to the point of tangency of the flexible element 6 with the roller; Y and | (3), () and 5) equation (2) takes the form MPR Zab-sinoti (6) From comparison (1) and (6) it can be seen that the ratio Zab. .T- const, f7) i.e. independent of variable vol. From 7) it can be seen that, by changing the design parameters of a, b, and y, it is possible with the help of the same stiffness spring Z to balance various weights P. I A spring mechanism consisting of a spring, a cable, a block and a lever with a roller can be installed on a fixed link, in this case the straight line guide must be performed on the moving link. The use of the proposed mechanism allows to obtain a balancing mobile section with

Claims (1)

Формула изобретенияClaim Пружинный механизм, преимущественно для уравновешивания устройств вертикального перемещения, содержащий установленные одно в другом неподвижное и подвижное звенья, закрепленную на одном из них одним концом пружину, закрепленный на этом же звене поворотный блок, гибкий элемент, охватывающий блок и соединенный одним концом со свободным концом пружины, и опорный элемент, отличающийся тем, что, С целью упрощения конструкции, опорный элемент выполнен в виде рычага, шарнирно связанного со звеном, наA spring mechanism, mainly for balancing vertical movement devices, comprising fixed and movable links mounted in one another, a spring fixed on one of them, a rotary unit fixed on the same link, a flexible element covering the block and connected at one end to the free end of the spring , and a support element, characterized in that, in order to simplify the design, the support element is made in the form of a lever pivotally connected to the link on 5 котором закреплен поворотный блок, и со свободным концом гибкого элемента, другое звено выполнено с направляющей, с которой взаимодействует свободный конец рычага.5 of which the rotary unit is fixed, and with the free end of the flexible element, another link is made with a guide with which the free end of the lever interacts.