ЦИКЛОВОЙ МАНИПУЛЯТОР С ПОСТОЯННЫМИ МАГНИТАМИ

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 (Патент RU №2403142 МПК B25J 9/00, 10.11.2010 г.) содержащий основание, подвижное звено с закрепленным на нем захватом, выполненное с возможностью, например, поворота относительно основания, управляемые фиксаторы, закрепленные на основании в крайних точках движения звена, привод, расположенный на основании и связанный с подвижным звеном через редуктор, постоянные магниты, один из которых закреплен на подвижном звене, а другие - на основании в крайних точках движения звена. В этом манипуляторе упругий элемент выполнен в виде взаимно отталкивающихся встречно направленных постоянных магнитов. К его недостаткам относится очень жесткая характеристика силового взаимодействия постоянных магнитов со встречной ориентацией полюсов, что приводит к резкому возрастанию тормозящей силы на конечном участке траектории движения звена и большим инерционным нагрузкам. К недостаткам также можно отнести также необходимость наличия отдельного узла фиксации звена в крайних положениях.
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, привод, расположенный на основании и связанный с подвижным звеном через редуктор, постоянные магниты, один из которых закреплен на подвижном звене, а другие - на основании, новым является то, что постоянные магниты на звене и основании расположены в параллельных плоскостях, имеют параллельные оси и встречно направленные полюса, причем расположенные на основании магниты установлены на некотором расстоянии от крайнего положения звена, а на основании в крайних положениях звена расположены толкатели.
В частном случае возможно исполнение манипулятора, в котором постоянные магниты на основании выполнены в виде двух одинаково направленных постоянных магнитов, расположенных симметрично относительно магнита на подвижном звене.
На Фиг.1 изображена кинематическая схема предлагаемого манипулятора, на Фиг.2 - вариант исполнения с симметричными магнитами на основании.
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 1 закреплен постоянный магнит 4 таким образом, что его ось перпендикулярна плоскости движения звена. На основании 1 с помощью кронштейнов 5 закреплены постоянные магниты 6 на некотором расстоянии d от крайнего положения звена. Это расстояние выбирается из условия удержания звена в крайнем положении и возможности толкателей 7, закрепленных на основании в крайних точках движения звена 2 переместить звено до совпадения осей постоянных магнитов а-а' и b-b'. Толкатели могут быть механические, выводящие звено 2 за точку совпадения осей а-а' и b-b' постоянных магнитов или, как на Фиг.1, электромагнитные, в которых протекающий по катушке электромагнита 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. Для компенсации потерь энергии при движении звена на основании размещен привод, например, двигатель постоянного тока 8 с редуктором 9.
На Фиг.2 показан вариант манипулятора, в котором закрепленные на основании 2 постоянные магниты 6 и 10 расположены симметрично относительно магнита 4, закрепленного на подвижном звене 2. Такое расположение магнитов позволяет компенсировать силы отталкивания между магнитами перпендикулярно плоскости Фиг.1, что снижает силы, действующие на подвижное звено перпендикулярно скорости.
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, например, кронштейна 5 на основании 1 постоянным магнитом 6. При начале движения толкатель 7, выполненный, например, в виде электромагнита, как 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 по Фиг.1 и звено разгоняется. При приближении к правому по 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 компенсации потерь энергии при движении звена на основании размещен привод, например, двигатель постоянного тока 8 с редуктором 9. Он позволяет звену достичь точки пересечения осей постоянных магнитов 4 и 6, после чего силы отталкивания магнитов прижимают звено 2 в крайнем правом положении.
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. Для исключения этого явления постоянный магнит, расположенный на основании, может быть выполнен в виде двух одинаково направленных постоянных магнитов 6 и 10 (Фиг.2), расположенных симметрично относительно магнита 4, установленного на подвижном звене 2. Силы отталкивания, действующие на магнит 4 от магнитов 6 и 10 в направлении, перпендикулярном плоскости Фиг.1, компенсируют друг друга.