Привод поворота кинематических звеньев Советский патент 1992 года по МПК B25J1/02 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к устройствам промышленных роботов и манипуляторов, и может быть использовано для привода их кинематических звеньев.

Известна мышца робрта (А.С.СССР .№ 1397277), состоящая из модулей и являющаяся приводом кинематических звеньев промышленных роботов и манипуляторов,

Модуль состоит из оболочки, внутри которой расположено ядро из микропористого адсорбента, анод и катод, разделенные эластичной мембраной, л электролит.

Модуль и образованная модулями мышца работают следующим образом. При подаче напряжения на анод и катод происходят электрохимические процессы. Выделяющиеся газы изменяют форму оболочки, застаа- ляя сближаться соседние модули образующие мышцу. При подключении вместо напряжения активной нагрузки происходит обратный процесс, Для привода кинематического звена в этом случае используются две мышцы, причём активной является мышца, работающая на сжатие.

Недостатками известной мышцы робота яеляются невысокое быстродействие, поскольку в основе ее работы положены электрохимические процессы и сложность конструкции и следовательно изготовления.

Наиболее близким решением из известных к предлагаемому является манипулятор (А.С.СССР № 558788), содержащий коргь.:, механическую руку и привод, например в виде силовых цилиндров линейного перемещения, штоки которых соединены шарнир- но с механической рукой, а корпуса цилиндров шарнирно установлены в корпусе манипулятора.

О

При подаче рабочей среды в полости силовых цилиндров происходит перемещение механической руки.

Недостатками данного манипулятора являются низкая надежность из-за наличия в силовых цилиндрах подвижных уплотнений, и невысокое быстродействие.

Целью настоящего изобретения является повышение надежности и быстродействия

Указанная цель достигается тем, что в приводе поворота кинематических звеньев, содержащем модули последовательно соединение друг с другом и с помощью шарнира - с кинематическим звеном, при этом шарнир расположен между ними, каждый модуль содержит эластичную оболочку, внутри которой установлены электромагниты и постоянные магниты в чередующейся последовательности,

На фиг.1 представлено кинематическое звено с приводом, на фиг 2 разрез по А - А на фиг.1.

Привод поворота кинематических звеньев содержит два однотипных модуля 1 и 2. Посредством шарниров 3 модули последовательно соединены между собой, с кинематическим звеном 4 и неподвижным основанием 5. Каждый модуль состоит из эластичной оболочки 6, внутри которой установлены в чередующейся последовательности электромагниты, образованные сердечниками 7 и электрическими обмотками 8, и постоянные магниты 9,

Привод работает следующим образом. Поворот кинематического звена 4 (фиг.1) осуществляется двумя модулями 1 и 2 за счет силового сокращения одного из них и свободного растяжения другого. В исходном положении (фиг.2) напряжение от обмоток 8 электромагнитов отключено, Модуль 2 находится в растянутом состоянии и обладает некоторым запасом потенциальной энергии. Модуль 1 находится в сжатом состоянии за счет притяжения постоянных магнитов 9 к сердечникам 7 электромагнитов. На электрические обмотки 8 электромагнитов одновременно подается напряжение таким образом, что постоянные магниты 9 и сердечники 7 электромагнитов модуля 1 обращены друг к другу одноименными магнитными полюсами, в результате чего происходит их отталкивание, а постоянные магниты 9 и сердечники 7 электромагнитов модуля 2 обращены друг

к другу разноименными магнитными полюсами в результате чего происходит их притягивание, т.е. происходит процесс силового сокращения модуля 2 и растяжения модуля 1. В начальный отрезок времени магнитная сила притяжения сердечников 7 электромагнитов и постоянных магнитов 9 модуля 2 невелика из-за зазора между ними и сокращению модуля 2 в этот момент способствует освобождение потенциальной энергии растянутой эластичной оболочки б этого модуля. В конечный отрезок времени, когда сила магнитного притяжения велика, происходит растяжение эластичной оболочки 6 модуля 1, запасенная потенциальная энергия которой будет использована при сжатии этого модуля. Это также способствует более плавному движению кинематического звена 4 в конце его хода. После

соприкосновения постоянных магнитов и электромагнитов напряжение отключается и модуль 2 находится в сжатом состоянии за счет притяжения постоянных магнитов 9 и сердечников 7 электромагнитов. Для поворота кинематического звена 4 в противоположном направлении на обмотки электромагнитов подается обратное напряжение.

Отсутствие подвижных уплотнений в

предлагаемом приводе поворота кинематических звеньев повышает его надежность, а использование сил магнитного и электромагнитного притяжения и отталкивания, создаваемых постоянными магнитами и

электромагнитами повышает быстродействие работы.

Испытания показали, что по сравнению с аналогичными устройствами время срабатывания предлагаемого привода поворота

кинематических звеньев приблизительно в пять раз меньше при одинаковой длине перемещения.

Формула изобретения Привод поворота кинематических

звеньев, содержащий модули, последовательно соединенные друг с другом и с помощью шарнира - с кинематическим звеном, при этом шарнир расположен меж- ду ними, отличающийся тем. что, с целью повышения надежности и быстродействия, каждый модуль содержит эластичную оболочку, внутри которой установлены электромагниты и постоянные магниты в че- редующейся последовательности.

Использование: машиностроение, в устройствах промышленных роботов для поворота их кинематических звеньев. Сущность изобретения: устройство содержит модули 1 и 2. Модули выполнены в виде эластичной оболочки, внутри которой установлены электромагниты и постоянные магниты, причем электромагниты и постоянные магниты расположены в чередующейся последовательности. Модули 1 и 2 последовательно соединены друге другом и с помощью шарнира 3 с кинематическим звеном. При этом шарнир 3 расположен между модулями. Поворот кинематического звена 4 осуществляется модулями 1 и 2 за счет сжатия одного из них и растяжения другого. Сжатие и растяжение модулей происходит при подключении электромагнитов соответствующим образом к источнику питания. 2 ил.

,L

# &

Фиг Z

& &