ЦИКЛОВОЙ МАНИПУЛЯТОР

Полезная модель относится к машиностроению, а именно к цикловым манипуляторам для перемещения объектов из одной позиции в другую.
Известен манипулятор содержащий основание, подвижное звено, выполненное в виде плоского упругого элемента, один конец которого жестко закреплен на основании, а на другом конце находится захват и закрепленные на основании в крайних точках движения звена фиксирующие электромагниты, состоящие из обмотки с сердечником, в который включен постоянный магнит, и якоря, при этом якорь закреплен на подвижном конце звена (патент. 2403146, опубл. 10.11.2010). К его недостаткам можно отнести ограниченную область действия сил притяжения постоянного магнита, что требует точной настройки симметрии системы для надежной работы манипулятора.
Наиболее близким к заявленному устройству по технической сущности и достигаемому результату является манипулятор, содержащий основание, подвижное звено, выполненное в виде плоского упругого элемента, один конец которого жестко закреплен на основании, захват, закрепленный на подвижном конце звена, и фиксирующие электромагниты, состоящие из сердечников с обмоткой, закрепленных на основании в крайних точках движения звена, и якоря, закрепленного на подвижном конце звена рядом с захватом, причем в магнитопровод якоря включен постоянный магнит (RU 2009112910, опубл. 20.10.2010). Он также обладает указанным недостатком, хотя и в меньшей степени из-за возможности использования сил отталкивания электромагнита и постоянного магнита на конце звена на начальном этапе движения звена. Это устройство принято за прототип.
Технический результат - устранение указанных недостатков, и повышение надежности работы манипулятора.
Технический результат достигается тем, что в манипуляторе, содержащем основание, подвижное звено, выполненное в виде плоского упругого элемента, один конец которого жестко закреплен на основании, захват, закрепленный на подвижном конце звена, фиксирующие электромагниты, состоящие из сердечников с обмоткой, закрепленных на основании в крайних точках движения звена, и якоря, закрепленного на подвижном конце звена рядом с захватом, причем в магнитопровод якоря включен постоянный магнит, в сердечник фиксирующих электромагнитов также включен постоянный магнит.
На Фиг.1 представлена схема циклового манипулятора.
Цикловой манипулятор включает подвижное звено 1, выполненное в виде упругого элемента, которое одним своим концом жестко закреплено на основании 2. На другом конце звена закреплен якорь, состоящий из постоянного магнита 3 и магнитопровода якоря 4. Сердечники 5 и 6 с обмоткой фиксирующих электромагнитов закреплены на основании 2 в крайних точках движения звена. В сердечники включены постоянные магниты 7, полярность которых установлена таким образом, чтобы они притягивались к постоянному магниту 3. Рядом с якорем на подвижном конце звена 1 закреплен захват 8. Вместо захвата может быть установлен узел крепления следующего звена манипулятора или другой рабочий орган.
Манипулятор работает следующим образом.
В исходном положении упругое звено 1 изогнуто так, что якорь 4 с постоянным магнитом 3 притянут к сердечнику, например, 5 (правое положение по Фиг.1) с постоянным магнитом 7. Якорь удерживается за счет притяжения постоянных магнитов 3 и 7 через магнитопроводы 4 и 5. При необходимости перемещения звена в другое положение на обмотку сердечника 5 подается импульс напряжения такой величины и полярности, чтобы ослабить поле постоянных магнитов 3 и 7. Магнитное поле электромагнита 5, взаимодействуя с полем постоянного магнита 3, вызывает отталкивание якоря, состоящего из постоянного магнита 3 и магнитопровода 4 от электромагнита 5. Под действием сил упругости в предварительно изогнутом звене происходит колебательное движение звена 1 из одного крайнего положения в другое. При отсутствии потерь в колебательной системе звена якорь достиг бы второго сердечника 6, расположенного на основании 2 симметрично сердечнику 5 относительно нейтрального положения звена (штрих - пунктирная линия на Фиг.1). Потери в манипуляторы малы из-за отсутствия трущихся частей и связаны, в основном, с внутренним трением в упругом элементе. Поэтому якорь в своем движении подходит достаточно близко к электромагниту 6 и его сердечник попадает в зону взаимного притяжения постоянных магнитов 3 и 7, которое притягивает магнитопровод 4 якоря к сердечнику и фиксирует звено в другом крайнем (левом по Фиг.1) положении. Движение в обратную сторону вызывается подачей соответствующего импульса напряжения на обмотку сердечника 6, ослабляющего поле постоянных магнитов 3 и 7. Действие сил отталкивания между постоянным магнитом 3 якоря и электромагнитом 6 сообщает звену 1 дополнительную энергию на начальном участке движения, что позволяет скомпенсировать нарушения симметрии при установке электромагнитов.
Таким образом, предлагаемый манипулятор потребляет энергию только в виде короткого импульса в момент отпускания звена фиксирующим электромагнитом. Дотягивание якоря до сердечника и фиксация его осуществляется посредством взаимного притяжения постоянных магнитов 3 и 7, что значительно увеличивает величину их притяжения по сравнению с прототипом. Это снижает энергопотребление и повышает надежность работы манипулятора при отключении питания в момент нахождения звена в крайнем положении. Подкачка дополнительной энергии за счет сил отталкивания между постоянным магнитом и электромагнитом позволяет снизить требования к симметрии установки фиксирующих электромагнитов, что также ведет к повышению надежности работы.