ПРИВОД ЛИНЕЙНОГО ПЕРЕМЕЩЕНИЯ Российский патент 2003 года по МПК H02K41/00 H02K33/00 B25J9/08 

Изобретение относится к электромеханике, а точнее к электродинамическим элементам, предназначенным для преобразования электрической энергии в механическую. Такого рода приводы могут быть использованы в робототехнике, преимущественно в исполнительных системах манипуляторов.

Известен привод линейного перемещения, выполненный на основе спирально-пространственного электродинамического элемента, содержащий подвижную часть в виде двух гибких изолированных проводников, одни концы которых закреплены на основании, а другие соединены между собой и размещены на подвижной пластине, при этом гибкие изолированные проводники скручены, а их концы подключены к источникам питания [1].

Недостатком элемента является возможность реализации преимущественно вращательного движения. Этот недостаток устранен в электродинамическом приводе [2] , который снабжен дополнительными токопроводящими петлями, образующими вместе с основной петлей две группы спиралей, расположенных друг против друга, а также дополнительной обоймой, двумя штоками, закрепленными на этих обоймах, и стержнями, при этом концы спиралей каждой группы закреплены на соответствующей обойме, а другие их концы, расположенные друг против друга, соединены между собой стержнями.

Недостатком данного устройства является сложность конструктивного исполнения, которая обусловлена необходимостью строгого соблюдения линейного размера спирали для обеспечения равномерности нагрузки.

Наиболее близким к заявляемому по совокупности существенных признаков является привод линейного перемещения, снабженный дополнительной спиральной пружиной, один конец которой закреплен на корпусе, дополнительным активным элементом, расположенным соответственному основному активному элементу, подключенным к нему параллельно и связанным с корпусом и с другим концом дополнительной спиральной пружиной, и двумя кольцевыми камерами с наполнителем из упругого материала, одна из которых расположена в корпусе, а другая - на штоке, при этом наполнители камер имеют возможность контактирования с соответствующими поверхностями дополнительного и основного активных элементов [3].

Недостатком данного привода являются его низкие массогабаритные показатели, которые обусловлены чисто электромеханическим эффектом, при этом при увеличении расстояния между витками петли эффективная сила уменьшается в квадрат раз, что в сочетании с высокими токовыми нагрузками ухудшает характеристики устройства.

Изобретение направлено на увеличение усилия.

Это достигается тем, тем, что привод дополнительно снабжен С-образными магнитопроводами, расположенными в ряд в одной плоскости, и дополнительным спирально-пространственным токопроводящим элементом, витки которого последовательно охватывают торцы С-образных магнитопроводов, возбуждая магнитное поле в них, обеспечивающее чередование их полярности, а витки основного спирально-пространственного элемента расположены в зоне торцов С-образных магнитопроводов, причем каждый виток основного спирально-пространственного элемента соединен с помощью растяжки с корпусом, а выходной шток присоединен к крайнему витку основного спирально-пространственного элемента.

Достижение технического результата - увеличение усилия - обусловлено тем, что, помимо электродинамического усилия на витке основного элемента действует дополнительное растягивающее усилие, обусловленное взаимодействием основного витка с магнитным полем магнитопровода, которое в свою очередь обусловлено действием дополнительного элемента.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежом, где на фиг.1 показан привод линейного перемещения, вид с торца магнитопроводов, на фиг.2 показан разрез привода в вертикальной плоскости посередине магнитопроводов.

Привод линейного перемещения содержит корпус 1, выходной шток 2, соединенный механически с крайним витком 3 основного спирально-пространственного элемента 4. Имеется также дополнительный спирально-пространственный элемент 5, охватывающий торцы 6 С-образных магнитопроводов 7. Выводы токопроводящих спиралей подсоединены к выводной колодке 8, установленной на корпусе 1. К корпусу присоединена планка 9, на которой посредством планок 10 и болтов 11 установлены С-образныс магнитопроводы в ряд в одной плоскости. Имеются также растяжки 12, соединяющие витки основного элемента и корпус.

Устройство работает следующим образом. Дополнительный спирально-пространственный элемент 5 является элементом возбуждения, который обеспечивает направление поля по С-образному магнитопроводу и, возможно, присутствующей замыкающей части (корпусу). При этом наблюдается чередование полярностей у всех торцов 6, расположенных в ряд С-образных магнитопроводов. В поле этих торцов находятся витки спирально-пространственного элемента, на котором возникают боковые усилия, направленные от торцов к периферии. Складывающаяся ромбообразная силовая схема обеспечивает перемещение штока 2 вверх. При этом рабочее положение основного элемента показано на фиг.1 пунктиром. Растяжки 12 служат для гарантированной пространственной ориентации витков основного спирально-пространственного элемента. Дополнительный спирально-пространственный элемент 5 играет роль обмотки возбуждения магнитного поля в С-образных магнигопроводах. Важно отметить, что витки основного спирально-пространственного элемента 4 расположены в зоне торцов 6 С-образных магнитопроводов, поскольку именно такое расположение обеспечивает качественное функционирование устройства. Перемещение крайнего витка, а следовательно, и штока 2, от длины элементов, не может превышать величины полюсного деления.

Введение дополнительного спирально-пространственного элемента и магнитопроводов обеспечивает независимость тягового усилия от расстояния между витками в пределах площади торца. Возникающие при этом электромеханические усилия являются большими по абсолютной величине, чем чисто электродинамические усилия, которые возникали бы в витках основного элемента при отсутствии дополнительного, поскольку наблюдается усиление поля, вызванное наличием ферромагнитных масс.

Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР 1092673/ А.М. Литвиненко - Электродинамический элемент/ опубл. БИ 18,1984, Н 02 К 33/00, заявка 3586023/24-07 от 27.04.83.

2. Авторское свидетельство СССР 1301687/ А.М. Литвиненко - Электродинамический привод/ опубл. БИ 13,1987, B 25 J 9/00, заявка 3963786/31-08 от 13.08.85.

3. Авторское свидетельство СССР 1283082/ A/M. Литвиненко - Привод линейного перемещения/ опубл. БИ 2, 1987, Н 02 К 23/00, заявка 3828320/31-08 от 19.12.84.

Использование: в промышленной робототехнике, преимущественно для приводов степеней подвижности антроморфных роботов, а также во всех областях, требующих применения поступательного перемещения. Привод содержит активный элемент, выполненный в виде двух скрученных между собой изолированных проводов, одни концы которых связаны с источником электрической энергии, а другие соединены между собой и связаны с выходным штоком. Привод дополнительно снабжен С-образными магнитопроводами, расположенными в ряд в одной плоскости, и дополнительным спирально-пространственным токопроводящим элементом. Витки дополнительного спирально-пространственного элемента расположены в зоне торцов С-образных магнитопроводов. Каждый виток основного элемента соединен с помощью растяжки с корпусом, а выходной шток присоединен к крайнему витку основного элемента. Технический результат заключается в уменьшении габаритов. 2 ил.

Привод линейного перемещения, содержащий расположенный в корпусе основной спирально-пространственный активный элемент, выполненный в виде двух скрученных между собой изолированных проводов, одни концы которых связаны с источником электрической энергии, а другие - соединены между собой и связаны с выходным штоком, отличающийся тем, что привод дополнительно снабжен С-образными магнитопроводами, расположенными в ряд в одной плоскости, и дополнительным спирально-пространственным активным элементом, витки которого последовательно охватывают торцы С-образных магнитопроводов, возбуждая магнитное поле в них, обеспечивающее чередование их полярности, а витки основного спирально-пространственного активного элемента расположены в зоне торцов С-образных магнитопроводов, причем каждый виток основного спирально-пространственного активного элемента соединен с помощью растяжки с корпусом, а выходной шток присоединен к крайнему витку основного спирально-пространственного активного элемента.