МАЯТНИКОВЫЙ ПОЗИЦИОННЫЙ МАНИПУЛЯТОР

Устройство относится к машиностроению, а именно к позиционным манипуляторам для перемещения объектов между несколькими заранее определенными позициями.
Известен маятниковый многопозиционный манипулятор, содержащий основание и расположенные на нем подвижное звено с захватом, установленное с возможность поворота, узлы позиционирования и систему управления, при этом каждый узел позиционирования состоит из двух частей, первая из которых, имеющая постоянный магнит, установлена на основании в заранее определенной точке позиционирования, а вторая выполнена в виде постоянного магнита и закреплена на подвижном звене (Патент РФ №173462, B25j 09/00, 2017 г.).
Данное устройство по технической сущности и достигаемому результату наиболее близко к предложенному и поэтому принято в качестве его прототипа.
К его недостаткам можно отнести то, что постоянный магнит на основании закреплен на подвижном рычаге, который перемещается с помощью соленоида, что усложняет конструкцию и снижает быстродействие и надежность работы устройства. К недостаткам также можно отнести способность манипулятора перемещаться только между двумя точками, что ограничивает его применение.
Технический результат разработки - повышение точности фиксации подвижного звена и быстродействия манипулятора при упрощении его конструкции за счет устранения указанных недостатков.
Заявленный технический результат достигается тем, что в маятниковом позиционном манипуляторе, содержащем основание и расположенные на нем подвижное звено с захватом, установленное с возможность поворота, узлы позиционирования и систему управления, каждый узел позиционирования состоит из двух частей, первая из которых, имеющая постоянный магнит, установлена на основании в заранее определенной точке позиционирования, а вторая выполнена в виде постоянного магнита и закреплена на подвижном звене, упомянутая первая часть каждого из узлов позиционирования выполнена из двух расположенных рядом друг с другом магнитоэлектрических модулей, состоящих из последовательно установленных постоянного магнита и электромагнита, и дополнительного фиксатора, связанного с управляющим соленоидом, при этом постоянные магниты магнитоэлектрических модулей и подвижного звена расположены в параллельных плоскостях со встречно направленными друг к другу полюсами, а система управления связана с управляющим соленоидом и электромагнитами магнитоэлектрических модулей.
Точность фиксации подвижного звена обеспечивается дополнительным фиксатором, который предотвращает его нежелательное движение, необходимость устранения которого снижает быстродействие устройства. Кроме того, подвижное звено в предложенном устройстве не загружено дополнительной массой какого-либо механизма, необходимого для его работы, что снижает его инерционность и, соответственно, также увеличивает точность фиксации и быстродействие манипулятора при упрощении его конструкции.
На фиг.1 изображена кинематическая схема предлагаемого манипулятора.
На основании 1 размещено подвижное звено 2. Оно имеет возможность поворота относительно основания. На подвижном звене закреплен захват 3. На основании также установлены в заранее определенных точках узлы позиционирования 4. Каждый узел позиционирования состоит из двух частей, первая из которых содержит два рядом расположенных магнитоэлектрических модуля, состоящих из последовательно установленных постоянного магнита 5 и электромагнита 6. Узлы позиционирования оснащены дополнительным фиксатором 7, который связан с управляющим соленоидом 8. Вторая часть узла позиционирования представляет собой постоянный магнит 9. Первые части узлов позиционирования закреплены на основании в точках позиционирования, а вторая - на подвижном звене. При этом постоянные магниты на звене и основании расположены в параллельных плоскостях и имеют встречно направленные полюса.
Манипулятор работает следующим образом. В начальный момент подвижное звено 2 с закрепленным на нем захватом 3, имеющее возможность поворота относительно основания 1, принудительно устанавливается в одну из точек позиционирования. В этой точке на постоянный магнит 9, закрепленный на подвижном звене, действуют силы отталкивания постоянных магнитов 5, входящих в магнитоэлектрические модули, образующие узел позиционирования 4, расположенный на основании. Образуется симметричная потенциальная горка. Равенство этих сил позволяет постоянному магниту 9 находиться на вершине этой потенциальной горки в точке позиционирования в состоянии неустойчивого равновесия. Находясь в точке равновесия, манипулятор не затрачивает дополнительной энергии. Точную фиксацию подвижного звена обеспечивает дополнительный фиксатор 7, он же предотвращает его нежелательное движение. Дополнительный фиксатор связан с соленоидом 8, который управляет его положением. Для начала движения в ту или другую сторону соленоид 8 втягивает дополнительный фиксатор 7, после чего по сигналу системы управления (на чертеже не показана) соответствующий электромагнит 6 изменяет магнитное поле постоянного магнита 5 и нарушает симметрию потенциальной горки, что приводит к движению постоянного магнита 9 и связанного с ним подвижного звена 2 в нужном направлении. Значительную часть пути звено проходит по инерции под действием начального толчка. На него действуют только силы трения, снижая кинетическую энергию. Когда звено подходит к следующей точке позиционирования, ее энергии недостаточно для преодоления силы отталкивания следующего постоянного магнита. Поэтому при подходе подвижного звена необходимо уменьшить силу отталкивания с помощью подачи напряжения соответствующей полярности на электромагнит 6. При достижении точки позиционирования соленоид 8 отключается и дополнительный фиксатор 7 закрепляет подвижное звено 2 в требуемой точке. Если возникает необходимость пропустить очередную точку позиционирования, требуется значительно снизить силы отталкивания обоих магнитоэлектрических модулей соответствующего узла позиционирования 4 подачей необходимого напряжения на оба его электромагнита при подходе подвижного звена к узлу и отключения напряжения после прохождения точки позиционирования. При необходимости можно подтолкнуть подвижное звено отключением электромагнита 6 после прохождения этого модуля подвижным звеном.
Применение предложенного устройства обеспечивается быстрое и точное перемещение подвижного звена с закрепленным на нем захватом из одной точки позиционирования в другую.