CZ309208B6

CZ309208B6 - Magnetic spherical joint

Info

Publication number: CZ309208B6
Application number: CZ2008564A
Authority: CZ
Inventors: Michael VALÁŠEK; Michael prof. Ing. Valášek; František Petrů; František Ing. Petrů; Josef Zicha; Josef doc. Ing. Zicha
Original assignee: České vysoké učení technické v Praze
Priority date: 2008-09-15
Filing date: 2008-09-15
Publication date: 2022-05-25
Also published as: CZ2008564A3

Abstract

The invention relates to a magnetic spherical joint, formed by a ball joint, the ball of which is placed in a bowl surrounding the ball at an angle of less than 180 ° and the bowl holder has a magnet. The ball (1) of the ball joint is made of ferromagnetic material and the bowl consists of at least one spherical segment (2), on the holder (4) of which an electromagnet (3) is arranged. The spherical segment (2) is divided into magnetically separated sections (9), at least one section (9) is magnetically connected to the first pole (11) of the electromagnet (3) and at least one section (9) is connected to the opposite pole (12) of electromagnet (3). The spherical segment (2) has at least one distribution channel (8) for the supply of hydraulic pressure fluid from the source (7).

Description

Magnetický sférický kloubMagnetic spherical joint

Oblast technikyField of technology

Vynález se týká magnetického sférického kloubu tvořeného kulovým kloubem, jehož koule je uložena v misce obepínající kouli v úhlu menším než 180° a opatřený magnetem na držáku misky.The invention relates to a magnetic spherical joint formed by a ball joint, the ball of which is placed in a bowl surrounding the ball at an angle of less than 180 ° and provided with a magnet on the bowl holder.

Dosavadní stav technikyState of the art

Sférický kloub je důležitou komponentou mechanismů, zvláště robotů, manipulátorů a obráběcích strojů. Sférické klouby jsou realizovány buď rozkladem na dílčí rotační pohyby, které jsou vytvořeny dílčími rotačními osami, nebo kulovým kloubem, kdy koule se pohybuje v misce, ke které je nějakou silou potlačována.The spherical joint is an important component of mechanisms, especially robots, manipulators and machine tools. Spherical joints are realized either by decomposition into partial rotational movements, which are created by partial rotational axes, or by a ball joint, when the ball moves in a bowl to which it is suppressed by some force.

Nej známější realizace sférického kloubu pomocí rozkladu na dílčí rotační pohyby je Kardanův kloub. Nej známější realizace sférického kloubu pomocí kulového kloubu je řešení, kdy miska obepíná kouli v úhlu větším než 180°, a tak zajišťuje mechanickou silovou reakci ve všech směrech. Nevýhoda Kardanova kloubu a podobných řešení pomocí rotačních os je větší složitost zařízení, někdy omezený rozsah pohybu případně odpor proti pohybu. Nevýhoda kulového kloubu s miskou zajišťující mechanickou silovou reakci je omezený rozsah pohybu.The best known realization of a spherical joint by decomposition into partial rotational movements is the universal joint. The best known implementation of a spherical joint using a ball joint is a solution where the bowl encircles the ball at an angle greater than 180 °, thus ensuring a mechanical force response in all directions. The disadvantage of the cardan joint and similar solutions using rotary axes is the greater complexity of the device, sometimes the limited range of motion or resistance to motion. The disadvantage of a ball joint with a bowl providing a mechanical force response is the limited range of motion.

Byly proto vytvořeny kulové klouby s miskou, která obepíná kouli v úhlu menším než 180° a potřebná mechanická silová reakce v případě tahu v kulovém kloubu je zajištěna magnetickou silou. Potřebná magnetická sílaje realizována buď kombinací - permanentní magnety ve statoru (misce) a feromagnetický materiál v rotoru (kouli) kulového kloubu (např. ballbar firmy Renishaw) -, nebo kombinací - permanentní magnety v rotoru a elektromagnety ve statoru (např. sférické motory -, kde hlavním cílem elektromagnetu je vyvinout víceosý kroutící moment).Therefore, ball joints have been created with a cup that encloses the ball at an angle of less than 180 °, and the required mechanical force response in the event of a pull in the ball joint is ensured by the magnetic force. The required magnetic force is realized either by a combination - permanent magnets in the stator (bowl) and ferromagnetic material in the rotor (ball) of the ball joint (eg Renishaw ballbar) - or by a combination - permanent magnets in the rotor and electromagnets in the stator (eg spherical motors - , where the main goal of the electromagnet is to develop multi-axis torque).

Nevýhoda použití kombinace - permanentní magnety ve statoru (misce) a feromagnetický materiál v rotoru (kouli) kulového kloubu - je menší přitažlivá síla mezi koulí a miskou uváděná jako únosnost kloubu a odpor proti pohybu. Nevýhoda použití kombinace - permanentní magnety v rotoru a elektromagnety ve statoru - je menší výsledná tuhost a únosnost kloubu daná jednak tím, že například je permanentní magnet v rotoru obalen teflonem pro snížení odporu proti pohybu v kloubu, a jednak tím, že elektromagnetické pole se musí přizpůsobit magnetickému poli rotoru při jeho pohybu a nemůže pouze maximalizovat magnetický tok. Pokud by elektromagnetické pole bylo maximální, pak by byl permanentní magnet v kouli po pootočení odpuzován a kloub by nebyl funkční.The disadvantage of using a combination - permanent magnets in the stator (bowl) and ferromagnetic material in the rotor (ball) of the ball joint - is the smaller attractive force between the ball and the bowl referred to as joint load capacity and resistance to movement. The disadvantage of using a combination - permanent magnets in the rotor and electromagnets in the stator - is the lower resultant rigidity and load-bearing capacity of the joint due to the fact that the permanent magnet in the rotor is coated with Teflon to reduce resistance to movement in the joint and the electromagnetic field. adapt to the magnetic field of the rotor as it moves and cannot simply maximize the magnetic flux. If the electromagnetic field were maximal, then the permanent magnet in the sphere would be repelled after rotation and the joint would not function.

Další nevýhodou kloubů, které mají mechanický kontakt, je třecí síla mezi koulí a miskou. Proto bylo vyvinuto magnetické ložisko pro rotační kloub, kde hřídel je udržován uprostřed vedení dvojicemi elektromagnetů, které působí na hřídel protiběžnými silami. To však není možné u sférického kloubu, kde není kam umístit protipolné elektromagnety.Another disadvantage of joints that have mechanical contact is the frictional force between the ball and the bowl. Therefore, a magnetic bearing for a rotary joint has been developed, where the shaft is held in the middle of the guide by pairs of electromagnets which act on the shaft with opposing forces. However, this is not possible with a spherical joint, where there is nowhere to place anti-field electromagnets.

Pro snížení třecích sil v mechanickém kontaktu kloubů je užíváno vložení jiného materiálu mezi plochy v mechanickém kontaktu. Jsou to například buď mazadla nebo teflon nebo hydraulická tlaková kapalina. Potřebný tlak k oddálení ploch v mechanickém kontaktu vzniká buď relativním pohybem těchto ploch (tzv. hydrodynamické ložisko) nebo z vnějšího zdroje hydraulické tlakové kapaliny (tzv. hydrostatické uložení). Hydrostatická uložení se většinou užívají pro posuvná vedení např. v obráběcích strojích. Byla však také vytvořena hydrostatická sférická vedení pro realizaci uložení astronomických teleskopů (např. firmou Zeiss Jena).To reduce the frictional forces in the mechanical contact of the joints, the insertion of another material between the surfaces in the mechanical contact is used. These are, for example, either lubricants or Teflon or hydraulic pressure fluid. The pressure required to move the surfaces in mechanical contact arises either from the relative movement of these surfaces (so-called hydrodynamic bearing) or from an external source of hydraulic pressure fluid (so-called hydrostatic bearing). Hydrostatic bearings are usually used for sliding guides, eg in machine tools. However, hydrostatic spherical lines were also created for the implementation of astronomical telescopes (eg Zeiss Jena).

- 1 CZ 309208 B6- 1 CZ 309208 B6

Cílem tohoto vynálezu je zařízení pro realizaci sférického kloubu, u kterého by bylo docíleno velkého rozsahu pohybů, větší únosnosti, snížení odporu proti pohybu a řízení přesnosti polohy středu sférického pohybu, resp. řízení velikosti mezery mezi tuhými částmi sférického kloubu, oproti stávajícím realizacím sférického kloubu.The object of the present invention is a device for realizing a spherical joint, in which a large range of movements, greater bearing capacity, reduction of resistance to movement and control of the accuracy of the position of the center of spherical motion, resp. controlling the size of the gap between the rigid parts of the spherical joint, compared to existing spherical joint implementations.

Podstata vynálezuThe essence of the invention

Podstata magnetického sférického kloubu podle vynálezu spočívá v tom, že koule kulového kloubu je z feromagnetického materiálu a miska se skládá alespoň z jednoho sférického segmentu, na jehož držáku je uspořádán elektromagnet.The essence of the magnetic spherical joint according to the invention lies in the fact that the ball of the ball joint is made of a ferromagnetic material and the bowl consists of at least one spherical segment, on the holder of which an electromagnet is arranged.

Sférický segment je s výhodou dělený na magneticky oddělené výseče, přičemž alespoň jedna výseč je magneticky spojena s jedním pólem elektromagnetu a alespoň jedna výseč je spojena s opačným pólem elektromagnetu, přičemž sférický segment je opatřen alespoň jedním rozváděcím kanálkem pro přívod hydraulické tlakové kapaliny od zdroje tlakové kapaliny.The spherical segment is preferably divided into magnetically separated sections, at least one section being magnetically connected to one pole of the electromagnet and at least one section being connected to the opposite pole of the electromagnet, the spherical segment being provided with at least one distribution channel for supplying hydraulic pressure fluid from the pressure source. liquid.

Elektrické napájení elektromagnetu a zdroj hydraulické tlakové kapaliny jsou s výhodou řízeny podle polohy a zátěže kloubu.The electrical supply of the electromagnet and the source of hydraulic pressure fluid are preferably controlled according to the position and the load of the joint.

V případě děleného sférického segmentu na jednotlivé výseče je možno opatřit alespoň jeden držák permanentním magnetem. Rovněž zde je výhodné, pokud alespoň jedna výseč je magneticky spojena s prvním pólem magnetu a alespoň jedna výseč je spojena s opačným pólem magnetu a sférický segment je opatřen alespoň jedním rozváděcím kanálkem pro přívod hydraulické tlakové kapaliny od zdroje.In the case of a divided spherical segment into individual sections, it is possible to provide at least one holder with a permanent magnet. Here, too, it is advantageous if at least one section is magnetically connected to the first pole of the magnet and at least one section is connected to the opposite pole of the magnet and the spherical segment is provided with at least one distribution channel for supplying hydraulic pressure fluid from the source.

Výhodné je pak provedení, kdy součet ploch výsečí jednoho pólu magnetu roven součtu ploch výsečí opačného pólu magnetu, resp. součet magnetických toků jednoho pólu je roven součtu magnetických toků opačného pólu magnetu.An embodiment is then preferred in which the sum of the areas of the segments of one pole of the magnet is equal to the sum of the areas of the segments of the opposite pole of the magnet, resp. the sum of the magnetic fluxes of one pole is equal to the sum of the magnetic fluxes of the opposite pole of the magnet.

Zvýšení intenzity homogenního magnetického pole pro řízení přídržné síly ve sférickém kloubu je výhodné docílit, pokud je na držáku koule uspořádán alespoň jeden elektromagnet a/nebo permanentní magnet.It is advantageous to increase the intensity of the homogeneous magnetic field to control the holding force in the spherical joint if at least one electromagnet and / or a permanent magnet is arranged on the ball holder.

Výhodou tohoto sférického kloubu je docílení velkého rozsahu pohybů při získání jeho větší únosnosti a snížení odporu proti pohybu. Využitím řízení jednotlivých elektromagnetu a řízení tlaku hydraulické tlakové kapaliny v jednotlivých sférických segmentech podle polohy kloubu, jeho zátěže a mezery mezi koulí a sférickým segmentem je možno docílit optimální funkčnost kloubu při jeho různých polohách a různých zátěžích.The advantage of this spherical joint is the achievement of a large range of movements while obtaining its greater load-bearing capacity and reducing the resistance to movement. By using the control of individual electromagnets and the control of hydraulic pressure fluid pressure in individual spherical segments according to the position of the joint, its load and the gap between the ball and the spherical segment, it is possible to achieve optimal joint functionality at its different positions and different loads.

Řízením elektromagnetu a tlaku hydraulické kapaliny získáme zvýšení únosnosti sférického kloubu, udržování symetrie a konstantní nebo předepsané velikosti mezery mezi miskou a koulí, a tak udržení nebo změnu přesné polohy kloubu při proměnné zátěži.By controlling the electromagnet and the pressure of the hydraulic fluid, we obtain an increase in the bearing capacity of the spherical joint, maintaining symmetry and a constant or prescribed size of the gap between the bowl and the ball, and thus maintaining or changing the exact position of the joint under variable load.

Objasnění výkresůClarification of drawings

Na přiložených obrázcích je schematicky znázorněno magnetický sférický kloub podle vynálezu, kde:The accompanying figures schematically show a magnetic spherical joint according to the invention, where:

obr. 1 znázorňuje magnetický sférický kloub s jedním elektromagnetem, sférickým segmentem s obr. 2 znázorňuje magnetický sférický kloub s jedním sférickým segmentem s elektromagnetem a s magneticky oddělenými výsečemi,Fig. 1 shows a magnetic spherical joint with one electromagnet, the spherical segment of Fig. 2 shows a magnetic spherical joint with one spherical segment with an electromagnet and with magnetically separated sections;

-2CZ 309208 B6 obr. 3 znázorňuje magnetický sférický kloub s více sférickými segmenty s elektromagnety a s magneticky oddělenými výsečemi, obr. 4 znázorňuje magnetický sférický kloub podle obr. 1 s vyznačeným hydrostatickým uložením, obr. 5 znázorňuje magnetický sférický kloub podle obr. 2 s vyznačenými hydrostatickými uloženími, obr. 6 znázorňuje magnetický sférický kloub podle obr. 3 s vyznačenými hydrostatickými uloženími, obr. 7 znázorňuje magnetický sférický kloub podle obr. 2 se dvěma elektromagnety, obr. 8 znázorňuje alternativní provedení sférického kloubu podle obr. 2, obr. 9 znázorňuje alternativní provedení sférického kloubu podle obr. 8, obr. 10 znázorňuje schematicky uspořádání výsečí sférického segmentu obr. 11 znázorňuje alternativní provedení magnetického sférického kloubu podle obr. 1, s elektromagnetem na držáku koule, obr. 1, obr. 12 znázorňuje alternativní provedení magnetického sférického kloubu podle, s permanentním magnetem na držáku koule.Fig. 3 shows a magnetic spherical joint with several spherical segments with electromagnets and with magnetically separated sections, Fig. 4 shows a magnetic spherical joint according to Fig. 1 with marked hydrostatic bearing, Fig. 5 shows a magnetic spherical joint according to Fig. 2 with Fig. 6 shows the magnetic spherical joint according to Fig. 3 with the marked hydrostatic bearings, Fig. 7 shows the magnetic spherical joint according to Fig. 2 with two electromagnets, Fig. 8 shows an alternative embodiment of the spherical joint according to Fig. 2; Fig. 9 shows an alternative embodiment of the spherical joint according to Fig. 8; Fig. 10 shows schematically the arrangement of the spherical segment sections; Fig. 11 shows an alternative embodiment of the magnetic spherical joint according to Fig. 1; magnetic spherical joint according to, with a permanent magnet on the ball holder.

Příklady uskutečnění vynálezuExamples of embodiments of the invention

Jak je patrné na obr. 1, sférický kloub je tvořen koulí 1 z feromagnetického materiálu (např. oceli), která se pohybuje sférickým pohybem v misce tvořené sférickým segmentem 2, jehož držák 4 obsahuje elektromagnet 3 napájený řízeným elektrickým napětím. Kromě koule 1 je výhodné vytvoření i sférického segmentu 2 a jeho držáku 4 z feromagnetického materiálu, který se vyznačuje tuhostí a únosností. Pro snížení odporu proti pohybu koule 1 v misce, je v mezeře mezi koulí 1 a miskou s výhodou vložen kluzný materiál (např. mazivo nebo teflon). Síla přidržující kouli 1 a misku je díky elektromagnetu 3 větší než u permanentního magnetu. Dále pak je síla přidržující kouli 1 a misku díky homogennosti magnetického pole vznikající v homogenní kouli 1 z feromagnetického materiálu větší než u sférického motoru, kde magnetické pole kolem permanentního magnetu v kouli (rotoru) je nehomogenní Toto uspořádání sférického kloubu má velký rozsah pohybu, protože miska má menší úhel než 180° a kouleje k misce přidržována značnou silou.As can be seen in FIG. In addition to the sphere 1, it is advantageous to form the spherical segment 2 and its holder 4 from a ferromagnetic material, which is characterized by rigidity and load-bearing capacity. To reduce the resistance to movement of the ball 1 in the bowl, a sliding material (e.g. lubricant or Teflon) is preferably inserted in the gap between the ball 1 and the bowl. The force holding the ball 1 and the bowl is greater than that of the permanent magnet due to the electromagnet 3. Furthermore, the force holding the ball 1 and the bowl is greater due to the homogeneity of the magnetic field generated in the homogeneous ball 1 of ferromagnetic material than in the spherical motor, where the magnetic field around the permanent magnet in the ball (rotor) is inhomogeneous. the bowl has an angle of less than 180 ° and the balls are held to the bowl with considerable force.

Na uspořádání podle obr. 2 je sférický segment 2 rozdělen do více výsečí 9, čímž se zvýší přídržná síla mezi koulí 1 a miskou. Jednotlivé výseče 9 jsou od sebe odděleny oddělovací vrstvou 10 magnetického pole, přičemž alespoň jedna výseč 9 je magneticky spojena s jedním pólem 11 elektromagnetu 3 a alespoň jedna výseč 9 je spojena s opačným pólem 12 elektromagnetu 3. Rozdělením sférického segmentu 2 do více výsečí 9 a jejich magnetickým oddělením je vytvořen elektromagnetický obvod, který je uzavřen od elektromagnetu 3 přes feromagnetický materiál držáku 4 sférického segmentu 2, feromagnetický materiál koule 1 a druhým držákem 4 zpět do elektromagnetu 3. Na uspořádání podle obr. 1 je magnetický obvod uzavřen vzduchem, podle obr. 2 je uzavřen feromagnetickým držákem 4. Magnetické oddělení může představovat vzduchová mezera nebo jiný materiál slabě vedoucí magnetické pole.In the arrangement according to FIG. 2, the spherical segment 2 is divided into several sections 9, which increases the holding force between the ball 1 and the bowl. The individual sections 9 are separated from each other by a magnetic field separating layer 10, wherein at least one section 9 is magnetically connected to one pole 11 of the electromagnet 3 and at least one section 9 is connected to the opposite pole 12 of the electromagnet 3. Dividing the spherical segment 2 into several sections 9a their magnetic separation creates an electromagnetic circuit which is closed from the electromagnet 3 via the ferromagnetic material of the spherical segment holder 4, the ferromagnetic material of the sphere 1 and the second holder 4 back to the electromagnet 3. In the arrangement according to FIG. 2 is closed by a ferromagnetic holder 4. The magnetic separation may be an air gap or other material with a weakly conducting magnetic field.

-3 CZ 309208 B6-3 CZ 309208 B6

Magnetické pole elektromagnetu sférického segmentu 2 je s výhodou řízeno podle polohy kloubu, jeho zátěže a mezery mezi koulí 1 a sférickým segmentem 2.The magnetic field of the electromagnet of the spherical segment 2 is preferably controlled according to the position of the joint, its load and the gap between the ball 1 and the spherical segment 2.

Na uspořádání podle obr. 3 je miska sférického kloubu tvořena více sférickými segmenty 2, které mohou být nedělené nebo tvořeny více výsečemi 9, jak je patrné z tohoto obrázku. Použití více sférických segmentů 2 umožňuje současné variabilní ovládání více samostatných elektromagnetu 3 a tím výrazněji měnit a řídit jejich magnetické pole s ohledem na polohu kloubu, jeho zátěž a s ohledem na velikost mezery mezi koulí 1 a sférickými segmenty 2.In the arrangement according to FIG. 3, the spherical joint cup is formed by a plurality of spherical segments 2, which can be undivided or formed by a plurality of sections 9, as can be seen from this figure. The use of several spherical segments 2 allows simultaneous variable control of several separate electromagnets 3 and thus significantly changes and controls their magnetic field with respect to the position of the joint, its load and with respect to the size of the gap between the sphere 1 and the spherical segments 2.

Na uspořádání podle obr. 4 je mezera mezi koulí 1 a miskou sférického kloubu vyplněna tlakovou hydraulickou kapalinou, která je do mezery přiváděna rozváděcími kanálky 8 z řízeného zdroje 7 hydraulické tlakové kapaliny. Tlak hydraulické kapaliny je výhodně řízen podle polohy kloubu, jeho zátěže a mezery mezi koulí 1 a sférickým segmentem 2. Tím je přesněji udržována velikost mezery mezi koulí 1 a miskou a přesnost polohy středu sférického pohybu koule 1.In the arrangement according to FIG. The hydraulic fluid pressure is preferably controlled according to the position of the joint, its load and the gap between the ball 1 and the spherical segment 2. This more precisely maintains the size of the gap between the ball 1 and the cup and the position accuracy of the center of spherical motion of the ball 1.

Na uspořádání podle obr. 5 je tlaková hydraulická kapalina přiváděna rozváděcími kanálky 8 z řízeného zdroje 7 hydraulické tlakové kapaliny do mezery mezi koulí 1 a miskou zvlášť pro jednotlivé výseče 9 sférických segmentů 2. Tak je možné zvýšit přesnost řízení velikosti mezery mezi koulí 1 a miskou.In the arrangement according to FIG. .

Na uspořádání podle obr. 6 je miska sférického kloubu tvořena více sférickými segmenty 2 a tlaková hydraulická kapalina je přiváděna rozváděcími kanálky 8 z řízených zdrojů 7 hydraulické tlakové kapaliny do mezery mezi koulí 1 a miskou zvlášť pro jednotlivé sférické segmenty 2. Tak je možné zvýšit přesnost řízení velikosti mezery mezi koulí 1 a miskou. Dále by bylo možné i přivádět hydraulickou kapalinu zvlášť pro jednotlivé výseče 9 u více sférických segmentů 2 jako na obr. 5. To by umožňovalo další zlepšení řízení velikosti mezery mezi koulí 1 a miskou.In the arrangement according to FIG. controlling the size of the gap between the ball 1 and the bowl. Furthermore, it would also be possible to supply hydraulic fluid separately for the individual sections 9 at several spherical segments 2 as in FIG. 5. This would allow a further improvement in the control of the size of the gap between the ball 1 and the bowl.

Na uspořádání podle obr. 7 je znázorněno alternativní provedení sférického kloubu znázorněného na obr. 2, kde je kromě elektromagnetu 3 na držáku 4 umístěn také elektromagnet 3 na jednom z dalších držáků 4 pro vedení magnetického pole. Tím je dosaženo možnosti zvýšení intenzity elektromagnetického pole v rámci uzavřeného magnetického pole. To především umožňuje zvýšení variability řízení magnetického pole, a tím zvýšení únosnosti kloubu a přesnosti jeho polohy. Takto lze elektromagnety 3 uspořádat na každém držáku 4 sférického segmentu 2, případně všech sférických segmentů.The arrangement according to FIG. 7 shows an alternative embodiment of the spherical joint shown in FIG. This makes it possible to increase the intensity of the electromagnetic field within the closed magnetic field. In particular, this makes it possible to increase the variability of the magnetic field control, and thus to increase the load-bearing capacity of the joint and the accuracy of its position. In this way, the electromagnets 3 can be arranged on each holder 4 of the spherical segment 2 or of all spherical segments.

Na uspořádání podle obr. 8 je znázorněno alternativní provedení sférického kloubu znázorněného na obr. 2, kde je elektromagnet nahrazen permanentním magnetem 6 na jednom držáku 4 výseče 9 sférického segmentu 2 a tok magnetického pole je veden dalšími držáky 4 do dalších výsečí 9.The arrangement according to FIG. 8 shows an alternative embodiment of the spherical joint shown in FIG.

Na uspořádání podle obr. 9 je znázorněno alternativní provedení sférického kloubu podle obr. 8, kde jsou uspořádány permanentní magnety 6 na každém držáku 4 výsečí 9 sférického segmentu 2 a tok magnetického poleje veden těmito držáky do dalších výsečí.The arrangement according to FIG. 9 shows an alternative embodiment of the spherical joint according to FIG.

Na uspořádání podle obr. 10 je znázorněno dělení sférického segmentu 2 na výseče 9, kde je výhodně součet ploch výsečí 9 jednoho pólu 13 magnetu roven součtu ploch výsečí 9 opačného pólu 14 magnetu. Místo o rovnost součtu ploch může jít s výhodou o součet magnetických toků jednoho pólu a opačného pólu magnetu.The arrangement according to FIG. 10 shows the division of the spherical segment 2 into sections 9, where preferably the sum of the areas of the sections 9 of one pole 13 of the magnet is equal to the sum of the areas of the sections 9 of the opposite pole 14 of the magnet. Instead of the equality of the sum of the areas, it can advantageously be the sum of the magnetic fluxes of one pole and the opposite pole of the magnet.

Veškeré výše uvedené typy sférických kloubů je možno za účelem hydrostatického uložení koule 1 opatřit rozváděcími kanálky 8 pro přívod hydraulické tlakové kapaliny od zdroje 7.All the above-mentioned types of spherical joints can be provided with distribution channels 8 for the supply of hydraulic pressure fluid from the source 7 in order to hydrostatically accommodate the ball 1.

Na uspořádání podle obr. lije znázorněno uspořádání elektromagnetu 3 také na držáku 15 koule 1. To umožňuje zvýšit a řídit elektromagnetické pole, kterým je koule 1 přitahována k misce sférického kloubu. Pro řízení velikosti mezery mezi koulí a miskou lze dokonce užít odpudivé síly mezi oběma elektromagnety 3 na držáku koule 15 a držáku 4 sférického segmentu 2. TakThe arrangement according to FIG. To control the size of the gap between the ball and the bowl, it is even possible to use repulsive forces between the two electromagnets 3 on the ball holder 15 and the spherical segment holder 4. Thus

-4CZ 309208 B6 vzniká plná analogie s magnetickým ložiskem rotačního kloubu. Toto řešení lze kombinovat s řešeními na předchozích provedeních. Vždy je dosahováno zvýšení intenzity homogenního magnetického pole pro řízení přídržné síly ve sférickém kloubu.-4EN 309208 B6 a full analogy is created with the magnetic bearing of the rotary joint. This solution can be combined with the solutions in previous embodiments. An increase in the intensity of the homogeneous magnetic field is always achieved to control the holding force in the spherical joint.

Na uspořádání podle obr. 12 je znázorněno obdobné provedení sférického kloubu znázorněného na obr. 11, kde je elektromagnet nahrazen permanentním magnetem 6 na držáku 15 koule 1. To umožňuje zvýšit magnetické pole, kterým je koule 1 přitahována k misce sférického kloubu. Opět je dosahováno zvýšení intenzity homogenního magnetického pole pro řízení přídržné síly ve sférickém kloubu.The arrangement according to Fig. 12 shows a similar embodiment of the spherical joint shown in Fig. 11, where the electromagnet is replaced by a permanent magnet 6 on the ball holder 15. This makes it possible to increase the magnetic field by which the ball 1 is attracted to the spherical joint cup. Again, an increase in the intensity of the homogeneous magnetic field is achieved to control the holding force in the spherical joint.

Claims

PATENT CLAIMS

A magnetic spherical joint consisting of a ball joint, the ball of which is housed in a cup surrounding the ball at an angle of less than 180 ° and provided with a magnet on the cup holder, characterized in that the ball joint (1) is made of ferromagnetic material and the cup consists of at least one spherical segment (2) on the holder (4) of which an electromagnet (3) is arranged, which is divided into magnetically separated sections (9), at least one section (9) being magnetically connected to the first pole (11) of the electromagnet (3) and the at least one section (9) is connected to the opposite pole (12) of the electromagnet (3), and provided with at least one distribution channel (8) for the supply of hydraulic pressure fluid from the source (7).

2. A magnetic spherical joint consisting of a ball joint, the ball of which is placed in a bowl surrounding the ball at an angle of less than 180 ° and provided with a magnet on the bowl holder, characterized in that the ball joint (1) is made of ferromagnetic material and the bowl consists of at least one spherical segment (2), which is divided into magnetically separated sections (9), wherein at least one holder (4) of the sections (9) is provided with a permanent magnet (6).

Magnetic spherical joint according to Claim 2, characterized in that the at least one section (9) is magnetically connected to the first pole (11) of the magnet (6) and the at least one section (9) is connected to the opposite pole (12) of the magnet (6). ).

Magnetic spherical joint according to any one of the preceding claims, characterized in that the spherical segment (2) is provided with at least one distribution channel (8) for the supply of hydraulic pressure fluid from the source (7).

Magnetic spherical joint according to any one of the preceding claims, characterized in that the sum of the areas of the sections (9) of one pole (13) magnetizes equal to the sum of the areas of the sections (9) of the opposite pole (14) of the magnet.

Magnetic spherical joint according to one of the preceding claims, characterized in that at least one electromagnet (3) is arranged on the ball holder (15).

Magnetic spherical joint according to one of the preceding claims, characterized in that at least one permanent magnet (6) is arranged on the ball holder (15).