МНОГОПОЗИЦИОННЫЙ МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ МАНИПУЛЯТОР

Полезная модель относится к машиностроению, а именно к позиционным манипуляторам для перемещения объектов между несколькими заранее определенными позициями.
Известен магнитоэлектрический цикловой манипулятор (Магнитоэлектрический цикловой манипулятор, Патент РФ. 145654, Опубликовано: 27.09.2014 Бюл. №27), содержащий основание, на котором размещены магнитоэлектрические модули, состоящие из последовательно установленных постоянного магнита и электромагнита и подвижное звено с закрепленным на нем постоянным магнитом. При этом постоянные магниты на звене и основании находятся в параллельных плоскостях, имеют параллельные оси и встречно направленные полюса.
В качестве прототипа выбран наиболее близкий к предлагаемому устройству многопозиционный манипулятор (Корендясев А.И., Саламандра Б.Л., Тывес Л.И. Теоретические основы робототехники. Кн. 2. - М. Наука. 2006. стр. 14, Рис 9.3 а), содержащий основание, установленные на нем узлы позиционирования, направляющую с размещенной на ней подвижной кареткой. В этом манипуляторе каждый узел позиционирования содержит выдвигаемый электродвигателем кулачок, а на подвижной каретке размещен подпружиненный ролик, перемещающийся по кулачку и служащий для преобразования кинетической энергии движущегося звена в потенциальную энергию сжатой в точке позиционирования пружины. Также на подвижной каретке размещен привод для компенсации потерь энергии при ее движении.
К его недостаткам можно отнести необходимость наличия кулачков и их приводов в узлах позиционирования, что усложняет конструкцию и снижает быстродействие и надежность работы устройства.
Технический результат - устранение указанных недостатков, упрощение конструкции и повышение быстродействия и надежности работы манипулятора.
Технический результат достигается тем, что в многопозиционном магнитоэлектрическом манипуляторе, содержащем основание, установленные на нем узлы позиционирования, направляющую с размещенной на ней подвижной кареткой, узлы позиционирования выполнены в виде постоянных магнитов, на подвижной каретке закреплены выходное звено, два параллельно расположенных магнитоэлектрических модуля, подпружиненный фиксатор, управляемый соленоидом, причем каждый из магнитоэлектрических модулей состоит из последовательно установленных постоянного магнита и электромагнита, а постоянные магниты на основании и на подвижной каретке имеют встречно направленные полюса.
На Фиг. 1 изображена кинематическая схема предлагаемого манипулятора.
На основании 1 установлены узлы позиционирования, выполненные в виде постоянных магнитов 2. Их количество определяется требуемым числом точек позиционирования. Минимальное количество - 2 соответствует цикловому манипулятору с двумя точками позиционирования. Также на основании установлена направляющая 3, по которой может перемещаться подвижная каретка 4. На подвижной каретке 4 закреплены выходное звено 5, на котором может быть может быть расположен захват или узел крепления следующего звена. Также на подвижной каретке установлены два параллельно расположенных магнитоэлектрических модуля 6, каждый из которых состоит из последовательно установленных постоянного магнита 7 и электромагнита 8. На каретке дополнительно закреплен фиксатор 9, управляемый соленоидом 10 и возвратной пружиной 11 также размещен на подвижной каретке 4. Постоянные магниты 2 на основании и постоянные магниты 7 на подвижной каретке имеют встречно направленные полюса. Манипулятор работает следующим образом.
В исходном положении подвижная каретка принудительно устанавливается в одну из точек позиционирования. В этой точке на постоянный магнит 2, размещенный на основании, действуют силы отталкивания постоянных магнитов 7, входящих в магнитоэлектрические модули 6, расположенные на подвижной каретке, что образует симметричную потенциальную горку. Равенство этих сил позволяет постоянному магниту 2 находиться на вершине этой потенциальной горки в точке позиционирования в состоянии неустойчивого равновесия. Дополнительную фиксацию подвижной каретки обеспечивает выдвигаемый пружиной 11 дополнительный фиксатор 9. Для начала движения в ту или другую сторону соленоид 10 втягивает дополнительный фиксатор 9, после чего соответствующий соленоид 8 изменяет магнитное поле постоянного магнита 7 и нарушает симметрию потенциальной горки, что приводит к движению подвижной каретки 4 в нужном направлении. Значительную часть пути каретка проходит по инерции под действием начального толчка. На нее действуют только силы трения, снижая ее кинетическую энергию. Когда каретка подходит к следующей точке позиционирования, ее энергии не хватит для того, чтобы преодолеть силу отталкивания следующего постоянного магнита. Поэтому при подходе подвижной каретки необходимо уменьшить силу его отталкивания с помощью подачи напряжения соответствующей полярности на нужный электромагнит 8. При достижении точки позиционирования электромагнит 8 отключается, а дополнительный фиксатор 9 фиксирует каретку 4.
Если возникает необходимость пропустить очередную точку позиционирования, требуется значительно снизить силы отталкивания обоих модулей этого узла подачей необходимого напряжения на оба его электромагнита при подходе каретки к узлу и отключения напряжения после прохождения точки позиционирования.
Таким образом, подвижная каретка 4 может перемещаться по направляющей 3 от одной точки позиционирования к любой другой в требуемом направлении.
Система управления устройством не является предметом рассмотрения в данной заявке.