Привод микроманипулятора

(19) 1)4 В 25 Л 700 В 2 д ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ К АВТОРСКОМ ЕТЕЛЬС юл,92 ий поли хнический бухи н и А.Л.Р088.8)видетельс25 Л 7/О тво ССС О, 1984 МАНИПУЛЯТОРА области для по- органов ния явх ия чи ия анипуля 3 СУДАРСТВЕННЫИ НОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(57) Изобретеяие относится к робототехники и предназначен зиционирования исполнительных манипуляторов. Целью изобрет ляется расширение технологич возможностей за счет увеличе возможных направлений переме исполнительного органа микро тора. В устроистве происходит преобразование колебательного движениявходного звена, выполненного в нидецилиндра 1 с зубчатым венцом на егобоковой поверхности и соединенногос вибратором, в направленное поступательное или вращательное движениестола 8, связанного с выходным звеном, включающим две расположенные одна над другой взаимно перпендикулярно рамки 3 и 4, внутри которых расположен цилиндр 1. По обе стороныот каждой рамы в стакане 13, являющемся опорой стола 8, расположеныэлектромагниты 9-12, создающие вместе с электромагнитом, расположеннымна оси цилиндра 1, магнитный поток,периодически пересекающий сторонырамок 3 и 4, выполненные из токопроводного материала. 2 ил.На фиг,1 показан привод микроманипулятора, общий вид; на фиг.2 -сечение А-А на фиг.1,Привод микроманипулятора содержитвходное звено, выполненное в видецилиндра 1, имеющего зубчатый венец,выполненный на его боковой поверхности. Цилинцр 1 соединен с вибратором2 крутильных колебаний. Выходное звено двухфазного преобразователя выполнено в виде двух рамок 3 и 4, покрайней мере две стороны каждой изкоторых расположены параллельно ивыполнены из токопроводного материа-:,ла. Рамки расположены одна над другой взаимно перпендикулярно, приэтом входное звено 1 находится внутри обеих рамок 3 и 4. Рамки 3 и 4закреплены на взаимно перпендикулярных стержнях 5 и 6, установленных внаправляющих, образованных стенками7 прямоугольной полости стола 8, чтообеспечивает 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 выполненыпазы, в которых размещены стержни 5и 6 рамок 3 и 4. Электромагниты 9-12совместно с электромагнитом 14, обмотка которого расположена на валу15, соединяющем входное звено двухфазного преобразователя движения свибратором 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 линейноеили вращательное движение. Стакан 13установлен с возможностью вращенияотносительно неподвижного основания16 на подшипнике 17. Для обеспеченияодного иэ двух режимов (линейногоили 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. 5 10 1." 20 25 30 35 40 45 50 55 электромагнитные фиксаторы 18 и 19, один из которых (18) крепится на ста" кане 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 микро- манипулятора 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 У2. Перемещение стола одновременно по обеим координатам Х и У.3. Вращение стола вокруг верти,кальной осиВибратор 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 сто" рону 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 2, то для полученияоднонаправленного 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 У, При этом для перемещения в положительном направлении необходимо при вращении цилиндра 1 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 У необходимо попарное включение электромагнитов 9-12При этом возможны, следующие варианты (фиг, 1) .Перемещение влево-вверх. При вра 35 щении цилиндра 1 по часовой стрелке включаются электромагниты 12 и 9,привращении против часовой стрелки - электромагниты 11 и 10.Перемещение влево-вниз. При вра 40 щении цилиндра 1 по часовой стрелке включаются электромагниты 12 и 10, при вращении против часовой стрелки - электромагниты 11 и 9.45Перемещение вправо-вверх. При вращении цилиндра: 1 по часовой стрелке включаются электромагниты 11 и 9, при вращении против часовой стрелки - электромагниты 12 и 10. 50Перемещение вправо-вниз, При вращении цилиндра 1 по часовой стрелке включаются электромагниты 11 и 10, при вращении против часовой стрелки - электромагниты 12 и 9. 55Для обеспечения вращения стола1 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 поворот 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, 1Для 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 х 10 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 11366386 орасоставитель Ф.Майоровехред Л. Сердюкова Редактор А.Долинич Корректор М.Ш аказ 6739 Тираж 907дарственноизобретенииква, Ж,писно НИИПИ Гопо делам 13035, М комитета СССР открытий ушская наб., д роизводственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул,Проектная,4 Формула изобретенияПривод микроманипулятора, содержащий основание, входное звено, соединенное с вибратором и выполненное в виде дрщнфр с зубчатым венцом на5 36 рвой.поверхности, выходное зве- нноГ со столом, снабженнымми и электромагниты, о тю щ и,й с я тем, что, с церарИДения технологических возожност " засчет увеличения числа возможных направлений 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 торцовойповерхности стакана с возможностьюплоско-параллельного перемещения относительно него, а выходное звено выполнено в виде двух, расположенныходна над другой рамок, по крайней мере две стороны которых расположеныпараллельно и выполнены из токопрводного материала, при этом рамкиположены взаимно перпендикулярно впазах стакана и в направляющих столас возможностью перемещения каждой рамки перпендикулярно ее параллельнымсторонам, а электромагниты установлены попарно и взаимно перпендикулярновнутри стакана по обе стороны каждойрамки и обращены своими полюсами кпараллельным сторонам рамок, причемвходное звено установлено аксиальностакану и расположено внутри рамок.