Привод микроманипулятора
-Изобретелие относится к области робототехники и предназначено для позиционирования исполнительных органов манипуляторов. Целью изобретения является расширение технологических возможностей за счет увеличения числа возможных направлений перемещения исполнительного органа микроманипулятора . В устройстве происходит преобразование колебательного движения входного звена, выполненного в виде цилиндра 1 с зубчатым венцом на его боковой поверхности и соединенного с вибратором, в направленное поступательное или вращательное движение стола 8, связанного с выходным звеном , включающим две расположенные одна над другой взаимно перпендикулярно рамки 3 и 4, внутри которых расположен цилиндр 1. По обе стороны от каждой рамы в стакане 13, являющемся опорой стола 8, расположены электромагниты 9-12, создающие вместе с электромагнитом, расположенным на оси цилиндра 1, магнитный поток, периодически пересекающий стороны рамок 3 и 4, выполненные из токопроводного материала. 2 ил. SS (Л
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
PEOlYEiËÈH (19) (И) (5))4B25 J700 В2 ) 9 О
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ., мв, „
К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (57) Изобретение относится к области робототехники и предназначено для позиционирования исполнительных органов манипуляторов. Целью изобретения является расширение технологических возможностей за счет увеличения числа возможных направлений перемещения исполнительного органа микроманипуляf д
12 (21) 4056108/31-08 (22) 16.04.86 (46) 15.01.88. Бюл, Ф 2 (71) Волгоградский политехнический институт (72) Я.Ш.Флейтман и А.Л.Рабухин (53) 621-229.7 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР и - 1073088, кл. В 25 J 7/00, 1984. (54) ПРИВОД )ЯКРОМАНИПУЛЯТОРА тора. В устройстве происходит преоб- разование колебательного движения входного звена, выполненного в ниде цилиндра 1 с зубчатым венцом на его боковой-поверхности и соединенного с вибратором, в направленное поступательное или вращательное движение стола 8, связанного с выходным звеном, включающим две расположенные одна над другой взаимно перпендикулярно рамки 3 и 4, внутри которых расположен цилиндр 1. По обе стороны от каждой рамы в стакане 13, являющемся опорой стола 8, расположены электромагниты 9-12, создающие вместе с электромагнитом, расположенным на оси цилиндра 1, магнитный поток, периодически пересекающий стороны рамок 3 и 4, выполненные из токопроводного материала. 2 ил.
1366386
На фиг.1 показан привод микроманипулятора, общий вид; на фиг.2— сечение А-А на фиг.1, Привод микроманипулятора содержит входное звено, выполненное в виде цилиндра 1, имеющего зубчатый венец, выполненный на его боковой поверхности. Цилинцр 1 соединен с вибратором
2 крутильных колебаний. Выходное звено двухфазного преобразователя выполнено в виде двух рамок 3 и 4, по крайней мере две стороны каждой из которых расположены параллельно и выполнены из токопроводного материа-:, ла. Рамки расположены одна над дру- . гой взаимно перпендикулярно, при этом входное звено 1 находится внутри обеих рамок 3 и 4. Рамки 3 и 4 закреплены на взаимно перпендикулярных стержнях 5 и 6, установленных в направляющих, образованных стенками
7 прямоугольной полости стола 8, что обеспечивает независимость перемещения стола 8 по осям координат. Токопроводящие стороны рамок 3 и 4 расположены между полюсами электромагнитов 9-12 соответственно, установленных внутри стакана 13 взаимно перпендикулярно. В стакане 13 выполнены пазы, в которых размещены стержни 5 и 6 рамок 3 и 4. Электромагниты 9-12 совместно с электромагнитом 14, обмотка которого расположена на валу
15, соединяющем входное звено двухфазного преобразователя движения с вибратором 2 крутильных колебаний, необходимы для периодического замыкания магнитного потока через токопроводящие. пластины рамок 3 и 4, обеспечивая тем самым бесконтактное электромагнитное преобразование колебательного движения вибратора крутильных колебаний в направленное линейное или вращательное движение. Стакан 13 установлен с возможностью вращения относительно неподвижного основания
16 на подшипнике 17. Для обеспечения одного иэ двух режимов (линейного или вращательного движений) служат
Изобретение относится к робототехнике и предназначено для позиционирования исполнительных органов манипуляторов.
Целью изобретения является расширение технологических возможностей эа счет увеличения числа возможных направлений перемещения исполнительного органа .микроманипулятора.
1r
55 электромагнитные фиксаторы 18 и 19, один из которых (18) крепится на стакане 13 и позволяет жестко фиксировать относительно него стол 8 (в случае вращательного движения). Электромагнитный фиксатор 19 крепится на неподвижном основании 16, обеспечивая жесткую фиксацию относительно него цилиндрического стакана 13 в случае линейного перемещения по оСям.
Устройство для перемещения микроманипулятора снабжено системой управления (не показана), обеспечивающей работу устройства в одном из выбранных режимов.
Принцип действия предлагаемого устройства основан на электромагнитном преобразовании колебательного движения от вибратора в направленное поступательное или вращательное движение стола 8.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.
Возможно. три режима работы:
1. Перемещение стола по одной из координат Х или Y.
2. Перемещение стола одновременно по обеим координатам Х и Y.
3. Вращение стола вокруг верти,кальной оси..
Вибратор 2 возбуждает крутильные колебания, передаваемые через вал 15 1 цилиндру 1. Синхронно с его колебаниями (в случае движения в положительном направлении по оси Х) подается напряжение на обмотки электромагнитов
11 и 12, причем при вращении цилиндра 1 по часовой стрелке подается напряжение на обмотку электромагнита
12, а при вращении цилиндра против часовой стрелки подается напряжение на обмотку электромагнита 11. Поскольку на обмотке электромагнита 14 напряжение присутствует постоянно, то за полный период качания вибратора 2 рамка 4 совершит два последовательных перемещения в положительном направлении оси Х, за счет действия электромагнитных сил, увлекающих ее в сторону вращения той части входного звена, которая находится напротив вклю-.. ченного в данный момент электромагнита. Поскольку. в результате вращения входного звена - цилиндра 1 возникает равнодействующая сил, одна из которых перемещает рамку вдоль оси Х, а вторая пытается ее повернуть вокруг вертикальной оси Z то для получения
1366386 однонаправленного перемещения вдоль оси Х необходимо зафиксировать стакан
13 относительно неподвижного основа- ния 16, подав напряжение на обмотку электромагнитного фиксатора 19, иссключая тем самым возможность поворота стакана 13.
При необходимости изменения направления движения выходного звена, т.е. стола 8, изменяется фаза включения электромагнитов 11 и 12, т.е. при вращении цилиндра 1 по часовой стрелке включается электромагнит 11, а при вращении против часовой стрелки— электромагнит 12. Стол при этом будет направленно перемещаться в отрицательном направлении оси Х, т.е. вправо (фиг.1). Аналогично происходит йеремещение стола вдоль оси Y.
При этом для перемещения в положительном направлении необходимо при вращении цилиндра i по часовой стрелке подавать напряжение на обмотку электромагнита 10, а при вращении против 25 часовой стрелки — на обмотку электромагнита 9. Для осуществления реверса фазы включения электромагнитов 9 и
10 необходимо поменять местами.
При необходимости одновременного перемещения стола 8 по двум осям координат Х и Y необходимо попарное включение электромагнитов 9-12 ° При этом возможны .следующие варианты (фиг. 1) .
Перемещение влево-вверх. При вра35 щении цилиндра 1 по часовой стрелке включаются электромагниты 12 и 9,при Свращении против часовой стрелки— электромагниты 11 и 10.
Перемещение влево-вниз. При вра40 щении цилиндра I по часовой стрелке включаются электромагниты 12 и 10, при вращении против часовой стрелки— электромагниты 11 и 9.
Перемещение вправо-вверх. При вращении цилиндра: 1 по часовой стрелке включаются электромагниты 11 и 9, при вращении против часовой стрелки— электромагниты 12 и 10. 50
Перемещение вправо-вниз. При вращении цилиндра 1 по часовой стрелке включаются электромагниты 11 и 10, при вращении против часовой стрелки— электромагниты 12 и 9. 55
Для обеспечения вращения стола
I вокруг вертикальной оси необходимо исключить возможность перемещения стола по координатным осям Х и Увключением электромагнитного фиксатора
18, жестко блокирующего стол 8 с цилиндрическим стаканом 13 и выключить электромагнитный фиксатор 19, блокировавший стакан 13 с неподвижным основанием 16. Таким образом, составляющая сила электромагнитного взаимодействия сможет поворачивать рамки
3 и 4, а через них стержни 5 и 6, стакан 13 и стол 8. Для обеспечения вращения стакана 13, а с ним и стола
8 по часовой стрелке необходимо при вращении входного звена по часовой стрейке включать одновременно электромагниты 9-12, обеспечивая электромагнитную связь входного и выходного звеньев, а значит и повдрот их (цилиндра 1 и стола 8) в одну сторону, При повороте цилиндра 1 против часовой стрелки электромагниты 9-12 отключаются, разрывая связь входного и выходного звеньев, т.е. во втором полупериоде колебаний вибратора стол остается неподвижным. Таким образом, определяя устройством управления порядок включения электромагнитов, осуществляем преобразование колебаний вибратора в направленное шаговое вращательное движение стакана 13 и жестко фиксированного на нем стола 8.
Для осуществления вращения против часовой стрелки необходимо при вращении цилиндра 1 против часовой стрелки включать электромагниты 9-12, а при вращении по.часовой стрелке отключать их. Таким образом, двухполупериодные колебания вибратора 2 преобразуются в однополупериодное направленное вращение стола 8.
Регулирование скорости движения выходного звена может проводиться изменением частоты колебаний вибратора или фазным управлением включения электромагнитов (т.е. моментами их включения и отключения). При этом скорость вращения выходного звена может меняться в диапазоне 0-1207; при частоте качаний вибратора до 3» х10 Гц.
Для передачи оптимального крутящего момента с учетом КПД устройства и достижения высокой точности целесообразно обеспечить крутильные колебания цилиндра 1 с частотой 1,5 10 Гц и углом 1
1366386
Составитель Ф.Майоров
Техред Л. Сердюкова
Редактор А.Долинич
Корректор М.Шароши
Заказ 6739/16 Тираж 9Q7 Подписное
ВНИИПИ Государственного. комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5.Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная,4
Формула изобретения
Привод микроманипулятора, содержащий основание, входное звено, соединенное с вибратором и выполненное в виде ц ущцгфр с зубчатым венцом на
5 оверхности, выходное звео со столом, снабженным ми и электромагниты, о ти,й с я тем, что, с цения технологических воза счет увеличения числа аправлений перемещения исполнительного органа микроманипулятора, он снабжен стаканом, на боковой поверхности которого выполнены поперечные пазы, установленным на основании с возможностью вращения, двумя электромагнитными фиксаторами, один из которых установлен на основании с возможностью взаимодействия со стаканом, а второй установлен на стакане с возможностью взаимодействия со столом, который расположен на торцовой поверхности стакана с возможностью плоско-параллельного перемещения относительно него, а выходное звено выполнено в виде двух, расположенных одна над другой рамок, по крайней мере две стороны которых расположены параллельно и выполнены из токопроводного материала, при этом рамки расположены взаимно перпендикулярно в пазах стакана и в направляющих стола с возможностью перемещения каждой рамки перпендикулярно ее параллельным сторонам, а электромагниты установлены попарно и взаимно перпендикулярно внутри стакана по обе стороны каждой рамки и обращены своими полюсами к параллельным сторонам рамок, причем входное звено установлено аксиально стакану и расположено внутри рамок.
