Устройство для перемещения микроманипулятора Советский патент 1984 года по МПК B25J7/00 B25J9/00 

Изобретение относится к робототехнике и предназначено для использования в прецизионных приводах микроперемещений. Известно устройство, для перемещения манипулятора, содержащее входное звено, соединенное с вибратором механических колебаний, являющееся направляющей для каретки - выходного звена, на которой установлен электромагнит, обеспечивающий взаимодействие входного и выходного звеньев, содержащее, кроме того, дополнительную направляющую 1. Известное устройство обеспечивает перемещение выходного звена с частотой его колебаний, т. е. оно является однофазным по степени использования хода вибратора механических колебаний. Для повыщения частоты движения выходного звена, т. е. равномерности его движения, в известном устройстве необходимо обеспечить колебание дополнительной направляющей в противофазе с основной. Это требует наличия дополнительного вибратора механических колебаний, что усложняет конструкцию устройства. Кроме того, в известном устройстве использовано электромагнит для контактного взаимодействия входного и выходного звеньев, что понижает надежность работы устройства. Целью изобретения является улучшение динамических характеристик выходного звена за счет повышения частоты его перемещений. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для перемещения микроманипулятора, содержащем входное звено, соединенное с вибратором крутильных колебаний, выходное звено, имеющее вал и электромагниты, входное звено выполнено в виде диска, имеющего на противоположных сторонах цилиндрической поверхности зубчатые венцы, а выходное звено выполнено в виде по меньшей мере двух дисков, изготовленных из токопроводящего материала и закрепленных на валу с зазором между их плоскостями, причем каждый диск выходного звена расположен между зубчатым венцом и полюсом электромагнита. Кроме того, входное звено может быть снабжено обмоткой дополнительного электромагнита. На фиг. 1 показано устройство для получения вращения выходного звена, внещний вид; на фиг. 2 - устройство для линейных перемещений, внешний вид; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2. Устройство для перемещения микроманипулятора содержит двухфазный преобразователь движения, образованный входным и выходным звеньями. Входное звено выполнено в виде диска 1, имеющего на противоположных образующих поверхностях зубцы, напротив которых установлены отдельные электромагниты 2 и 3, и между зубцами и полюсами электромагнитов 2 и 3 расположены плоскости комбинированного выходного звена, изготовленные из токопроводящего материала. Материал может быть также гистерезисным. Комбинированное выходное звено двухфазного преобразователя движения выполнено в виде двух дисков 4 и 5, закрепленных на общем валу 6 с зазором между плоскостями. Для периодического замыкания магнитного погока от электромагнитов 2 или 3 на валу 6 расположена обмотка дополнительного электромагнита 7. В другом варианте комбинированное выходное звено двухфазного преобразователя движения выполнено в виде двух пластин 8 и 9, соединенных между собой с зазором между плоскостя.ми общей пластиной 10. В этом варианте электромагниты 2 и 3 выполнены двухполюсными, что позволяет исключить введение дополнительного электромагнита для замыкания магнитного потока. Входное звенодиск 1 соединен с вибратором 11 крутильных колебаний. Предлагаемое устройство работает следующим образом. Вибратор 11 возбуждает крутильные колебания диска 1. Синхронно с его колебаниями подается напряжение на обмотки электромагнитов 2 и 3, причем при вращении диска 1 по часовой стрелке подается напряжение на обмотку электромагнита 2, а при вращении диска 1 против часовой стрелки подается напряжение на обмотку электромагнита 3. На обмотке дополнительного электромагнита 7 напряжение присутствует все время. Пересечение зубцов диска 1 магнитного потока электромагнитов 2 и -3 вызывает одностороннее колебание вектора магнитной индукции, что образует в токопроводящей поверхности плоскостей выходного звена вихревые токи, взаимодействие которых с магнитным полем вызывает образование электромагнитных сил, вызывающих одностороннее перемещение выходного звена, т. е. вращение вала 6 или линейное движение пластины 10 с частотой, равной удвоенной частоте колебаний вибратора крутильных колебаний. Увеличение частоты микроперемещений выходного звена однозначно приводит к увеличению равномерности его движения. Таким образом обеспечивается индукционное и.мпульсное взаимодействие между входным и выходным звеньями устройства на каждую фазу движения входного звена. При необходимости изменения направления движения выходного звена изменяется фаза включения электромагнитов 2 и 3, т. е. при вращении диска 1 по часовой стрелке включается электромагнит 3, а при вращении против часовой стрелки - электромагнит 2. Для передачи оптимального крутящего момента с учетом КПД устройства и достижения высокой точности целесообразно обеспечить крутильные колебания диска 1 с частотой 1,5 X 10 Гц и углом 1°. При этом угловая скорость его вращения составляет 120°/с. Возможность фазного управления включением электромагнитов 2 и 3 позволяет регулировать скорость вращения выходного звена в диапазоне О- 120°/с с частотой микроперемещений 3 X 10 Гц. По сравнению с известными предлагаемое устройство за счет повыщения частоты микроперемещений выходного звена обеспечивает более равномерное его перемещение. Это позволяет использовать данное устройство в системах с повышенным требованием к равномерности движения, например в технологических установках для напыления слоев при производстве интегральных схем или установках для выращивания кристаллов. За счет малого времени переходных процессов движения использование предлагаемого устройства совместно с датчиками обратной связи позволяет повысить точность обработки координаты. Изготовление устройства возможно из широко распространенных материалов.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ МИКРОМАНИПУЛЯТОРА, содержащее входное звено, соединенное с вибратором крутильных колебаний, выходное звено, имеющее вал и электромагниты, отличающееся тем, что, с целью улучшения динамических характеристик выходного звена, входное звено выполнено в виде диска, имеющего на противоиоложных сторонах цилиндрической поверхности зубчатые венцы, а выходное звено выполнено в виде по меньшей мере двух дисков, изготовленных из токопроводящего материала и закрепленных на валу с зазором между их плоскостями, причем каждый диск выходного звена расположен между зубчатым венцом и полюсом электромагнита. 2. Устройство по и. 1, отличающееся тем, что входное звено снабжено обмоткой дополнительного электромагнита. (Л со о 00 00

/////

л1

ттттг

/ 8

J..

/////

77777

Фиг.г

Фиг.д