МАНИПУЛЯТОР
MANIPULATOR

Изобретение относится к машиностроению, а именно к цикловым манипуляторам для перемещения объектов из одной позиции в другую.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявленному устройству является манипулятор по а.с. 1821353, 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 и якоря, при этом якорь закреплен на подвижном конце звена. К его недостаткам можно отнести то, что при большом изгибе возникающее в звене напряжение может привести к необратимой пластической деформации и упругое звено потеряет свою первоначально плоскую форму, а при уменьшении жесткости звена могут возникнуть крутильные колебания вокруг оси звена, что приведет к дополнительным потерям энергии и снижению надежности работы.
Цель изобретения - повышение надежности работы манипулятора и расширение его рабочей зоны.
Указанная цель достигается тем, что в предлагаемом манипуляторе звено состоит из нескольких секций, соединенных последовательно с возможностью перемещения (например, поворота) относительно друг друга. Каждая секция состоит из стойки с жестко соединенными с ней плечами. На стойке и плечах закреплены постоянные магниты, ориентированные таким образом, что полюса магнитов, закрепленных на плечах, направлены навстречу одноименным полюсам магнита, расположенного на стойке предыдущей секции. Это приводит к возникновению сил отталкивания между соседними секциями. Первая от основания секция не имеет плеч, ее стойка с постоянным магнитом закреплена на основании. На последней от основания секции закреплен захват и якорь фиксирующих электромагнитов, которые расположены на основании в крайних точках движения звена. Постоянный магнит на стойке последней от основания секции отсутствует.
Проведенный заявителем поиск по научно-техническим и патентным источникам информации и выбранный из перечня аналогов прототип позволили выявить отличительные признаки в заявленном техническом решении, следовательно, заявленное устройство удовлетворяет критерию изобретения «новизна», а проведенный заявителем дополнительный поиск известных технических решений с целью обнаружения в них признаков, сходных с признаками отличительной части формулы заявленного технического решения, и сравнение свойств заявляемого и известных технических решений, обусловленных наличием в них указанных признаков, показал, что, во-первых, не все признаки отличительной части формулы найдены в известных технических решениях, во-вторых, сопоставительный анализ свойств, обусловленных наличием некоторых отличительных признаков в известных решениях и в заявленном техническом решении, показал, что у заявленного решения проявляются свойства, не совпадающие со свойствами, проявляемыми указанными признаками в известных технических решениях, чем обуславливается достижение заявленного положительного эффекта, следовательно, заявленное техническое решение удовлетворяет критерию изобретения «существенные отличия».
На чертеже изображена кинематическая схема предлагаемого манипулятора. На основании 1 жестко закреплена стойка 2 первой секции подвижного звена с закрепленным на ней постоянным магнитом 3. Стойка 2 связана со стойкой следующей секции шарниром 4, обеспечивающим возможность поворота следующей секции относительно предыдущей. Постоянные магниты 3 закреплены на каждой стойке 2, кроме последней секции. Со стойкой 2 жестко связаны плечи 5, на которых закреплены постоянные магниты 6. Магниты 6 ориентированы таким образом, что их полюса направлены навстречу одноименным полюсам магнита 3, расположенного на стойке 2 предыдущего звена. Это приводит к возникновению сил отталкивания между магнитами 6, закрепленными на плечах 5, и магнитом 3 на стойке предыдущей секции и из последовательности связанных шарнирами секций образуется единое упругое звено.
На основании 1 в крайних точках движения звена расположены фиксирующие электромагниты 7 и 8. Якорь электромагнитов 9 закреплен на стойке 2 последней секции. На последней секции также размещен захват 10. Вместо захвата на конце последней секции может располагаться узел крепления следующего звена или другой рабочий орган.
Манипулятор работает следующим образом.
В исходном состоянии звено изогнуто так, что якорь 8 притянут к электромагниту 7 (сплошные линии на чертеже), например, и удерживается силой притяжения, вызванной током, протекающим в обмотке электромагнита. При отключении напряжения питания от обмотки 7 и подаче напряжения на обмотку электромагнита 8 якорь 9, расположенный на последней секции звена, начинает двигаться влево (см. чертеж) под действием сил отталкивания расположенных на стойках и плечах постоянных магнитов 3 и 6. Происходит движение звена из одного крайнего положения в другое. Если бы потери энергии в шарнирах 4 были равны нулю, то якорь достиг бы второго электромагнита 8 (левого, см. чертеж), расположенного симметрично электромагниту 7 относительно нейтрального положения звена. При этом звено займет положение, показанное на чертеже пунктиром. Компенсация потерь энергии при движении звена также осуществляется работой сил притяжения электромагнита 8. После завершения движения якорь 9 фиксируется на электромагните 8, причем для фиксации звена требуется меньший ток через обмотку, что позволяет снизить напряжение питания при нахождении звена в крайнем положении, уменьшив потери энергии и нагрев обмотки электромагнита. Обратное перемещение звена и захвата осуществляется при отключении обмотки электромагнита 8 и подключении обмотки электромагнита 7 к источнику напряжения.
Таким образом, предлагаемый манипулятор позволяет увеличить зону обслуживания за счет увеличения кривизны изгиба звена, состоящего из шарнирно соединенных секций, исключив потерю формы звена из-за пластической деформации при большом изгибе, и устранить возможность возникновения крутильных колебаний звена при уменьшении его жесткости.