Магнитоэлектрический цикловой манипулятор

 

Полезная модель относится к машиностроению, а именно к цикловым манипуляторам для перемещения объектов из одного позиции в другую. Технический результат - упрощение конструкции достигается тем, что в манипуляторе, содержащем основание, подвижное звено с закрепленным на нем захватом, постоянные магниты, один из которых закреплен на подвижном звене, а другие - на основании, причем постоянные магниты на звене и основании расположены в параллельных плоскостях, имеют параллельные оси и встречно направленные полюса, при этом расположенные на основании магниты установлены на кронштейнах некотором расстоянии от крайнего положения звена, а на основании в крайних положениях звена расположены толкатели, новым является то, что последовательно с расположенными на основании магнитами установлены электромагниты В частном случае возможно исполнение манипулятора таким образом, что на основании симметрично относительно магнита на подвижном звене расположены постоянные магниты с установленными последовательно с ними электромагнитами, причем направление полюсов постоянных магнитов одинаково. В другом частном случае толкатели могут быть выполнены в виде пружин, закрепленных одним концом на основании в крайних положениях подвижного звена.

Полезная модель относится к машиностроению, а именно к цикловым манипуляторам для перемещения объектов из одного позиции в другую.

В качестве прототипа выбран наиболее близкий к предлагаемому устройству цикловой манипулятор под названием «Цикловой манипулятор с постоянными магнитами (Патент РФ на полезную модель 128546, 27.05.2013 г., МПК B25J 1/00), содержащий основание, подвижное звено с закрепленным на нем захватом, привод, расположенный на основании и связанный с подвижным звеном через редуктор, постоянные магниты, один из которых закреплен на подвижном звене, а другие - на основании, причем постоянные магниты на звене и основании расположены в параллельных плоскостях, имеют параллельные оси и встречно направленные полюса, расположенные на основании магниты установлены на некотором расстоянии от крайнего положения звена, а на основании в крайних положениях звена расположены толкатели. К его недостаткам относится наличие привода с редуктором, что усложняет конструкцию.

Технический результат - устранение указанных недостатков, повышение плавности и надежности работы манипулятора.

Технический результат достигается тем, что в манипуляторе, содержащем основание, подвижное звено с закрепленным на нем захватом, постоянные магниты, один из которых закреплен на подвижном звене, а другие - на основании, причем постоянные магниты на звене и основании расположены в параллельных плоскостях, имеют параллельные оси и встречно направленные полюса, при этом расположенные на основании магниты установлены на кронштейнах некотором расстоянии от крайнего положения звена, а на основании в крайних положениях звена расположены толкатели, новым является то, что последовательно с расположенными на основании магнитами установлены электромагниты.

Это позволяет изменять силы отталкивания постоянных магнитов, управляя движением подвижного звена

В частном случае возможно исполнение манипулятора таким образом, что на основании симметрично относительно магнита на подвижном звене расположены постоянные магниты с установленными последовательно с ними электромагнитами, причем направление полюсов постоянных магнитов одинаково.

В другом частном случае толкатели могут быть выполнены в виде пружин, закрепленных одним концом на основании в крайних положениях подвижного звена.

На Фиг. 1 изображена кинематическая схема предлагаемого манипулятора, на Фиг. 2 - вариант исполнения с симметрично расположенными магнитами на основании, на Фиг. 3 - вариант с толкателем в виде пружины.

На основании 1 с возможностью, например, поворота размещено подвижное звено 2. На подвижном конце звена 2 расположен захват 3. Вместо захвата на конце звена может располагаться узел крепления следующего звена манипулятора или другой рабочий орган.

На звене 2 закреплен постоянный магнит 4 таким образом, что его ось перпендикулярна плоскости движения звена. На основании 1 с помощью кронштейнов 5 закреплены постоянные магниты. Последовательно с постоянными магнитами 6 на кронштейне 5 закреплены электромагниты 7. Постоянные магниты 6 с электромагнитами 7 расположены на некотором расстоянии d от крайнего положения звена. Это расстояние выбирается из условия удержания звена в крайнем положении и требованием перемещения звена до совпадения осей постоянных магнитов a-a и b-b под действием расфиксаторов 8, закрепленных на основании в крайних точках движения звена 2. Расфиксаторы могут быть механические, выводящие звено 2 за точку совпадения осей a-a и b-b постоянных магнитов или, как на Фиг. 1 и Фиг. 2, электромагнитные, в которых протекающий по катушке электромагнита 8 ток вызывает отталкивание постоянного магнита 4, выталкивая звено за точку пересечения осей магнитов и сообщая ему дополнительную начальную скорость. Постоянный магнит 4 на подвижном звене 2 и постоянные магниты 6 на основании 1 расположены в параллельных плоскостях, имеют параллельные оси и направлены одноименными полюсами друг к другу.

На Фиг. 2 показан вариант манипулятора, в котором постоянные магниты 6 и последовательно расположенные электромагниты 7 закреплены на основании 2 с помощью кронштейнов 5, постоянные магниты 6 расположены симметрично относительно магнита 4, закрепленного на подвижном звене 2. Такое расположение магнитов позволяет компенсировать силы отталкивания между магнитами перпендикулярно плоскости, что снижает силы, действующие на подвижное звено перпендикулярно скорости.

На Фиг. 3 показан вариант манипулятора, в толкатели выполнены в виде пружин 9 закрепленных одним концом на основании 2. Второй конец пружин 9 свободен.

Манипулятор работает следующим образом.

В исходном положении подвижное звено 2 расположено в одном из крайних положений (например, левом по Фиг. 1) и удерживается за счет сил отталкивания между закрепленным на нем постоянным магнитом 4 и закрепленным с помощью кронштейна 5 на основании 1 постоянным магнитом 6. При начале движения фиксатор 8, выполненный в виде толкателя или электромагнита, как показано на Фиг. 1 выталкивает звено за точку пересечения осей магнитов и сообщая ему дополнительную начальную скорость. За точкой пересечения осей магнитов сила отталкивания действует вправо (Фиг. 1) и звено разгоняется. При приближении к правому (Фиг. 1) магниту 6 звено тормозится. Если бы не было потерь энергии из-за трения, то звено достигло бы симметрично установленного постоянного магнита, но потери энергии приводят к преждевременному торможению звена. Для того, чтобы звено 2 с закрепленным на нем постоянным магнитом 4 преодолело силы отталкивания правого (Фиг. 1) постоянного магнита 6, установленного на основании с помощью кронштейна 5, на правый (Фиг. 1) электромагнит 7 подается напряжение такой полярности, что его поле ослабляет поле соответствующего постоянного магнита 6. Напряжение отключается при прохождении звеном точки совпадения осей постоянных магнитов. После этого силы отталкивания постоянных магнитов выталкивают звено в правое крайнее положение (Фиг. 1) и фиксируют его.

Таким образом, усиливая и ослабляя с помощью электромагнитов 7 силы взаимодействия постоянных магнитов 6 и 4 можно довести звено 2 до второго крайнего положения без использования дополнительного двигателя.

Аналогично происходит движение в обратном направлении.

Расположенные в параллельных плоскостях постоянные магниты 4 и 6 испытывают также взаимное отталкивание в направлении, перпендикулярном плоскости (Фиг. 1). В частном случае для устранения поперечной силы, действующей на подвижное звено, на основании соосно с постоянными магнитами 6 установлены дополнительные постоянные магниты 6 с последовательными электромагнитами 7 симметрично магниту 4 на подвижном звене (Фиг. 2). Силы отталкивания, действующие на магнит 4 от магнитов 6 в направлении, перпендикулярном плоскости (Фиг. 1), компенсируют друг друга, что снижает силы, действующие на подвижное звено перпендикулярно скорости.

В другом частном случае толкатели могут быть выполнены в виде пружин 9, закрепленных одним концом на основании 1 в крайних положениях подвижного звена. Тогда, после прохождения подвижным звеном 2 точки совпадения осей постоянных магнитов 6 и 4 и отключения напряжения на электромагните 7, уменьшающего отталкивание постоянных магнитов, подвижное звено прижимается к пружине 9, правой по Фиг. 1, сжимая ее.

При начале движения включение электромагнита 7 (Фиг. 3) ослабляет силы отталкивания постоянных магнитов 6 и 4. При этом ранее сжатая пружина 9 выталкивает подвижное звено 2 за точку совпадения осей постоянных магнитов 4 и 6. Электромагнит 7 отключается и сила отталкивания постоянных магнитов 6 и 4 вызывает движение звена влево (Фиг. 1 и Фиг. 3).

1 Магнитоэлектрический цикловой манипулятор, содержащий основание, подвижное звено с закрепленным на нем захватом, электромагниты, постоянные магниты, один из которых закреплен на подвижном звене, а другие - на основании, причем постоянные магниты на звене и основании расположены в параллельных плоскостях, имеют параллельные оси и встречно-направленные полюса, при этом расположенные на основании магниты установлены на кронштейнах на расстоянии от крайнего положения звена, выбираемом из условия удержания подвижного звена, а на основании в крайних положениях звена расположены толкатели, отличающийся тем, что последовательно с расположенными на основании магнитами установлены электромагниты.

2 Магнитоэлектрический цикловой манипулятор по п.1, отличающийся тем, что он снабжен дополнительными постоянными магнитами и электромагнитами, расположенными на основании, причем постоянные магниты установлены последовательно с электромагнитами симметрично относительно магнита на подвижном звене, при этом направление полюсов постоянных магнитов одинаково.

3 Магнитоэлектрический цикловой манипулятор по п.1, отличающийся тем, что толкатели выполнены в виде пружин, закрепленных одним концом на основании в крайних положениях подвижного звена.



 

Наверх