PL218111B1

PL218111B1 - Manipulator for angular positioning, especially of a microphone to vibroacoustic measurements in an anechoic chamber

Info

Publication number: PL218111B1
Application number: PL391636A
Authority: PL
Inventors: Tomasz Samborski; Andrzej Zbrowski; Stanisław Kozioł; Tadeusz Kamisiński; Artur Flach; Józef Felis
Original assignee: Inst Tech Eksploatacji
Priority date: 2010-06-28
Filing date: 2010-06-28
Publication date: 2014-10-31
Also published as: PL391636A1

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest manipulator do kątowego pozycjonowania, zwłaszcza mikrofonu do pomiarów wibroakustycznych w komorze bezechowej.The subject of the invention is a manipulator for angular positioning, in particular of a microphone for vibroacoustic measurements in an anechoic chamber.

Pomiary akustyczne wymagają pozycjonowania mikrofonu pomiarowego w kilkudziesięciu lub kilkuset punktach w przestrzeni pomiarowej. Znane są rozwiązania, w których mikrofony pomiarowe są pozycjonowane kątowo za pomocą przegubów z ręczną blokadą pozycji ustalonej, za pomocą ręcznego zacisku. Znane są także rozwiązania, w których mikrofon jest osadzony na elastycznym wsporniku, umożliwiającym ręczne kształtowanie. Odpowiednia pozycja mikrofonu jest uzyskiwana za pomocą wyginania wspornika. Wadą istniejących rozwiązań jest brak możliwości zautomatyzowanego pozycjonowania kątowego mikrofonu pomiarowego polegającego na obracaniu mikrofonu względem ustalonej konstrukcyjnie osi obrotu, za pomocą urządzeń przystosowanych do zastosowań w komorze bezechowej.Acoustic measurements require the positioning of the measuring microphone at several dozen or several hundred points in the measurement space. There are known solutions in which measuring microphones are angularly positioned by means of joints with manual locking of the fixed position by means of a manual clamp. There are also known solutions in which the microphone is mounted on a flexible support that allows manual shaping. The correct position of the microphone is achieved by bending the bracket. The disadvantage of the existing solutions is the lack of the possibility of automated angular positioning of the measuring microphone by rotating the microphone in relation to the structurally determined axis of rotation, by means of devices adapted for use in an anechoic chamber.

Znany z opisu patentowego PL 175482 manipulator do obsługi wtryskarki utworzony jest z pneumatycznego beztłokowego siłownika ruchu pionowego, zintegrowanego z prowadnicą ułożyskowaną w wózku siłownika, który jest trwale związany z modułem ruchu poziomego. Wózek jest zaopatrzony w samozaciskową głowicę, w której równolegle do siłownika jest umieszczona niezależna prowadnica, stanowiąca zabezpieczenie przed ruchem grawitacyjnym. Natomiast znany z polskiego opisu zgłoszenia patentowego P-381137 manipulator medyczny zawiera co najmniej jedno ramię, złożone z członów połączonych przegubami, którego jeden koniec jest osadzony nieruchomo w podstawie, zaś do drugiego końca ramienia jest przymocowany jeden koniec narzędzia medycznego, w postaci tulei, z którego drugim końcem jest złączona kiść z członami, z którymi są złączone rozłącznie końcówki robocze instrumentów chirurgicznych.The manipulator for operating the injection molding machine, known from the patent description PL 175482, consists of a pneumatic piston-free vertical movement actuator, integrated with a guide bearing in the actuator carriage, which is permanently associated with the horizontal movement module. The trolley is equipped with a self-locking head, in which an independent guide is placed parallel to the actuator, which protects against gravity movement. On the other hand, the medical manipulator known from the Polish patent application P-381137 includes at least one arm, composed of members connected by articulations, one end of which is fixed in the base, and one end of the medical tool in the form of a sleeve is attached to the other end of the arm. the other end of which is an engaging wrist with members to which the operative ends of the surgical instruments are releasably engaged.

Celem wynalazku było opracowanie możliwości zautomatyzowanego kątowego pozycjonowania mikrofonu pomiarowego względem ustalonej konstrukcyjnie osi, a zadaniem technicznym postawionym do rozwiązania było opracowanie konstrukcji urządzenia umożliwiającego zautomatyzowane, kątowe pozycjonowanie mikrofonu pomiarowego względem ustalonej konstrukcyjnie osi, przystosowanego do zastosowań badawczych prowadzonych szczególnie w komorze bezechowej, umożliwiającego także prowadzenie pomiarów w ruchu.The aim of the invention was to develop the possibility of automated angular positioning of the measuring microphone in relation to a structurally determined axis, and the technical task to be solved was to develop a device structure enabling automated, angular positioning of the measuring microphone in relation to a structurally determined axis, adapted to research applications carried out, especially in an anechoic chamber, also enabling conducting in-motion measurements.

Manipulator do kątowego pozycjonowania, zwłaszcza mikrofonu do pomiarów wibroakustycznych w komorze bezechowej, wyposażony w elektryczny silnik, ruchome ramię, korpus, według wynalazku odznacza się tym, że elektryczny silnik jest osadzony na korpusie napędowego układu, który jest połączony z osłonową tuleją. W korpusie napędowego układu, osadzonym na osłonowej tulei, połączonym z pokrywą, znajduje się gniazdo elektrycznych przyłączy. Wewnątrz osłonowej tulei znajduje się napędowa oś, połączona poprzez sprzęgło z elektrycznym silnikiem, współpracującym z obrotowym enkoderem. Na napędowej osi, ułożyskowanej w przykrytym osłoną korpusie ślimakowej przekładni, za pomocą łożysk, osadzony jest ślimak, współpracujący z kołem ślimacznicy, osadzonej w korpusie na napędzanej osi, obustronnie ułożyskowanej łożyskami. Koło ślimacznicy ślimakowej przekładni, oraz napędzana oś, mają metalowe trzpienie, umieszczone prostopadle do ich wzdłużnych osi symetrii, a na wprost trzpieni, w korpusie ślimakowej przekładni, umieszczone są cylindryczne indukcyjne czujniki, umożliwiające detekcję położeń krańcowych napędzanej osi. Z napędzaną osią połączone jest obrotowe ramię, zakończone w postaci widełek, mających na obu ramionach przecięcia, wzdłuż osi podłużnej obrotowego ramienia, oraz współosiowe przelotowe otwory, prostopadłe do osi podłużnej obrotowego ramienia, mające na drugim końcu, w postaci tulei, osadzony uchwyt mikrofonu. Uchwyt mikrofonu składa się z nakrętki i ze sprężystej zaciskowej tulejki, w której znajduje się mikrofon, otoczony elastomerową koszulką.A manipulator for angular positioning, in particular a microphone for vibroacoustic measurements in an anechoic chamber, equipped with an electric motor, movable arm, body, according to the invention, is characterized in that the electric motor is mounted on the body of the drive system, which is connected to the casing sleeve. There is a socket for electrical connections in the body of the drive system, mounted on the cover sleeve and connected to the cover. Inside the casing sleeve there is a driving axle, connected via a clutch to an electric motor that works with a rotary encoder. On the driving axle, mounted in the covered body of the worm gear, by means of bearings, a worm is mounted, cooperating with the worm wheel, mounted in the body on the driven axle, bearing on both sides with bearings. The worm gear wheel and the driven axle have metal pins placed perpendicular to their longitudinal symmetry axes, and in front of the pins, in the worm gear body, there are cylindrical inductive sensors enabling the detection of the end positions of the driven axis. Connected to the driven axle is a rotating arm, ending in the form of a fork, having intersections on both arms along the longitudinal axis of the rotating arm, and coaxial through holes perpendicular to the longitudinal axis of the rotating arm, having a microphone holder mounted at the other end in the form of a sleeve. The microphone holder consists of a nut and a resilient clamping sleeve, in which the microphone is located, surrounded by an elastomeric sheath.

Manipulator ma adapter, umożliwiający jego zamocowanie w postaci modułu o jednym obrotowym stopniu swobody, składający się z podstawy, w kształcie widełek, w ramionach których znajdują się półokrągłe wycięcia, przy czym każde z ramion jest połączone z obejmą, zaopatrzoną w półokrągłe wycięcia, w której znajduje się zaciskająca śruba. Zaletą wynalazku jest możliwość zautomatyzowanego, kątowego pozycjonowania mikrofonu pomiarowego, względem ustalonej konstrukcyjnie osi obrotu, za pomocą urządzenia przystosowanego do zastosowań badawczych, prowadzonych w komorze bezechowej. Urządzenie charakteryzuje się małą powierzchnią boczną i czołową, dzięki czemu zostają zminimalizowane niepożądane odbicia od urządzenia fal dźwiękowych, w kierunku mikrofonu pomiarowego. Zmniejszenie odbić fal dźwiękowych, od powierzchni manipulatora, korzystnie wpływa naThe manipulator has an adapter that allows it to be mounted in the form of a module with one rotary degree of freedom, consisting of a fork-shaped base, in the arms of which there are semicircular cuts, each arm being connected to a clamp provided with semi-circular cuts, in which there is a clamping bolt. The advantage of the invention is the possibility of automated, angular positioning of the measuring microphone, in relation to a structurally determined axis of rotation, by means of a device adapted to research applications conducted in an anechoic chamber. The device is characterized by a small side and frontal area, thanks to which undesirable reflections from the device of sound waves towards the measuring microphone are minimized. Reducing the reflection of sound waves from the manipulator surface has a positive effect

PL 218 111 B1 zmniejszenie poziomu rejestrowanych zakłóceń. Dalszą zaletą wynalazku jest możliwość prowadzenia pomiarów w ruchu.Reduction of the level of registered disturbances. A further advantage of the invention is the possibility of carrying out measurements on the move.

Wynalazek jest pokazany w przykładzie wykonania według wynalazku na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia manipulator do kątowego pozycjonowania mikrofonu do pomiarów wibroakustycznych w komorze bezechowej w widoku ukośnym, fig. 2 - w widoku z góry, fig. 3 - w przekroju podłużnym A-A pokazanym na fig. 2, fig. 4 - w przekroju C-C pokazanym na fig. 3, fig. 5 - w przekroju D-D pokazanym na fig. 4, a fig. 6 - w widoku ukośnym z osadzonym adapterem.The invention is shown in an embodiment according to the invention in the drawing, in which fig. 1 shows a manipulator for angular positioning of a vibroacoustic measurement microphone in an anechoic chamber in an oblique view, fig. 2 - top view, fig. 3 - longitudinal section AA shown Fig. 2, Fig. 4 is the section CC shown in Fig. 3, Fig. 5 is the section DD shown in Fig. 4, and Fig. 6 is a diagonal view with the adapter fitted.

Urządzenie do kątowego pozycjonowania mikrofonu do pomiarów wibroakustycznych w komorze bezechowej składa się z obrotowego ramienia 15, w którym na jednym końcu, wykonanym w formie tulei, osadzony jest uchwyt mikrofonu, składający się ze sprężystej zaciskowej tulejki 16 i nakrętki 18. W tulejce 16 znajduje się mikrofon 19, otoczony elastomerową koszulką 17. Drugi koniec obrotowego ramienia 15 jest zakończony w postaci widełek, posiadających na obu ramionach przecięcia, wzdłuż osi podłużnej obrotowego ramienia 15, oraz współosiowe przelotowe otwory, prostopadłe do osi podłużnej. Przecięcia i otwory umożliwiają osadzenie obrotowego ramienia 15 na napędzanej osi 13. Napędzana oś 13 jest osadzona w korpusie 8 i obustronnie ułożyskowana łożyskami 20 i 21 Na napędzanej osi 13, wewnątrz korpusu 8, osadzone jest koło 12 ślimacznicy, współpracujące ze ślimakiem 11. Ślimak 11 osadzony jest na napędowej osi, ułożyskowanej w korpusie 8 ślimakowej przekładni 11 i 12, za pomocą łożysk 9 i 10, pomiędzy którymi znajduje się ślimak 11. Koło 11 ślimakowej przekładni 11 i 12 oraz napędzana oś 13 mają metalowe trzpienie 24, umieszczone prostopadle do ich osi podłużnych. Na wprost trzpieni 24, w korpusie 8 ślimakowej przekładni 11 i 12, umieszczone są cylindryczne indukcyjne czujniki 22 i 23. Indukcyjne czujniki 22 i 23, wraz z trzpieniami 24, umożliwiają detekcję położeń krańcowych napędzanej osi 13 z osadzonym obrotowym ramieniem 15. Korpus 8 ma pokrywę 14, chroniącą ślimakową przekładnię 11, 12 przed zanieczyszczeniami. Napędowa oś 6 znajduje się wewnątrz osłonowej tulei 7, na której osadzony jest korpus 2. Napędowa oś 6 za pomocą sprzęgła 5 połączona jest z elektrycznym silnikiem 1, współpracującym z enkoderem obrotowym. Elektryczny silnik 1 osadzony jest na korpusie 2 napędowego układu, połączonym z osłonową tuleją 7.The device for angular positioning of the microphone for vibroacoustic measurements in an anechoic chamber consists of a rotating arm 15 in which, at one end, made in the form of a sleeve, a microphone holder is mounted, consisting of an elastic clamping sleeve 16 and a nut 18. The sleeve 16 is provided with a microphone 19 surrounded by an elastomeric sleeve 17. The other end of the pivot arm 15 ends in the form of a fork having on both arms slits along the longitudinal axis of the pivot arm 15 and coaxial through holes perpendicular to the longitudinal axis. The cuts and holes allow the rotary arm 15 to be mounted on the driven axle 13. The driven axle 13 is mounted in the body 8 and supported on both sides by bearings 20 and 21 On the driven axle 13, inside the body 8, a worm wheel 12 is mounted, cooperating with the worm 11. Worm 11 it is mounted on the driving axle, bearing in the body 8 of the worm gear 11 and 12, by the bearings 9 and 10, between which there is a worm 11. The wheel 11 of the worm gear 11 and 12 and the driven axle 13 have metal pins 24 arranged perpendicular to their longitudinal axes. Opposite the pins 24, in the body 8 of the worm gear 11 and 12, there are cylindrical inductive sensors 22 and 23. The inductive sensors 22 and 23, together with the pins 24, enable the detection of the end positions of the driven axis 13 with a rotating arm 15 mounted. cover 14, protecting the worm gear 11, 12 against contamination. The driving axle 6 is located inside the cover sleeve 7, on which the body 2 is mounted. The driving axle 6 is connected to an electric motor 1, cooperating with a rotary encoder, by means of a clutch 5. The electric motor 1 is mounted on the body 2 of the drive system connected to the cover sleeve 7.

W korpusie 2 napędowego układu znajduje się gniazdo 4 przyłączy elektrycznych. Silnik 1 wraz enkoderem oraz okablowaniem jest osłonięty pokrywą 3 zamocowaną do korpusu 2.There is a socket for 4 electrical connections in the body of the 2 drive system. Motor 1 with the encoder and wiring is covered with a cover 3 attached to the body 2.

Manipulator ma adapter, umożliwiający zamocowanie urządzenia w postaci modułu o jednym obrotowym stopniu swobody. Adapter składa się z podstawy 26, wykonanej w kształcie widełek. W ramionach widełek znajdują się półokrągłe wycięcia, umożliwiające osadzenie adaptera na korpusie 2 osłonowej tulei 7. Każde z ramion widełek jest połączone przegubowo z obejmą 25, w której także znajdują się półokrągłe wycięcia, umożliwiające zaciśnięcie osłonowej tulei 7 za pomocą śrub 22, łączących podstawę 26 z obejmami 25.The manipulator has an adapter that allows the device to be mounted in the form of a module with one rotational degree of freedom. The adapter consists of a fork-shaped base 26. There are semicircular cuts in the arms of the fork, which enable the adapter to be mounted on the body 2 of the cover sleeve 7. Each of the arms of the fork is articulated with the clamp 25, in which there are also semi-circular cuts, which enable clamping the cover sleeve 7 by means of screws 22 connecting the base 26 with clamps 25.

Claims

1. Manipulator for angular positioning, especially a microphone for vibroacoustic measurements in an anechoic chamber, equipped with an electric motor, movable arm, body, characterized in that the electric motor (1) is mounted on the body (2) of the drive system, which is connected to the casing the sleeve (7), and in the body (2) of the drive system, mounted on the shield sleeve (7), connected to the cover (3), there is a socket (4) for electrical connections, while inside the shield sleeve (7) there is a driving axle (6) ), connected via a clutch (5) to an electric motor (1), cooperating with a rotary encoder, and on the drive axle (6), mounted in a covered (14) body (8) of the worm gear (11, 12), by means of bearings (9 and 10), the worm (11) is mounted, cooperating with the worm wheel (12), mounted in the body (8) on the driven axle (13), bearing on both sides with bearings (20, 21), the wheel (12) of the worm wheel worm gear (11, 12) and driven axle (1 3), have metal pins (24) placed perpendicular to their longitudinal symmetry axes, and opposite the pins (24), in the body (8) of the worm gear (11, 12), there are cylindrical inductive sensors (22, 23), enabling the detection of the end positions of the driven axis (13) with which the rotating arm (15) is connected, ending in the form of forks, having intersections on both arms along the longitudinal axis of the rotating arm (15) and coaxial through holes perpendicular to the longitudinal axis of the rotating arm (15), having at the other end, in the form of a sleeve, a microphone holder mounted, consisting of a nut (18) and a resilient clamping sleeve (16), in which a microphone (19) is located, surrounded by an elastomeric sleeve (17).

PL 218 111 B1

2. The manipulator according to claim A fork according to claim 1, characterized in that it has an adapter for mounting the manipulator in the form of a module with one rotational degree of freedom, consisting of a fork-shaped base (26), in the arms of which there are semicircular cuts, each arm being connected to a clamp (25), provided with semicircular notches in which there is a clamping screw (27).