RU2106543C1

RU2106543C1 - Position drive

Info

Publication number: RU2106543C1
Application number: RU93030892A
Authority: RU
Inventors: М.С. Исламов
Original assignee: Камский политехнический институт
Priority date: 1993-06-08
Filing date: 1993-06-08
Publication date: 1998-03-10

Abstract

FIELD: applied mechanics. SUBSTANCE: drive has cylinder 1 filled with magnetorheological liquid 2 accommodating rod 3, mechanical vibration generator 5 and cross variable magnetic field source in form of electromagnet 4. Mechanical vibration generator is hinge-secured on rod 3 outside the cylinder space to change angle of installation. Electromagnet 4 has breaker in supply circuit. Cam 13 is installed on shaft of generator 5 to change its position relative to shaft 12. Cam 13 is installed for engagement with contacts of breaker 15 in electromagnet supply circuit. EFFECT: enlarged operating capabilities. 2 cl, 10 dwg

Description

Изобретение относится к прикладной механике, конкретнее к поршневым механизмам, и предназначено для использования в различных областях техники, например, в робототехнике в качестве позиционного привода. The invention relates to applied mechanics, more specifically to piston mechanisms, and is intended for use in various fields of technology, for example, in robotics as a positional drive.

Известен поршневой механизм, содержащий цилиндр и проходной поршень с продольными отверстиями [1]. Known piston mechanism containing a cylinder and a bore piston with longitudinal holes [1].

Известен электромагнитный объемный насос, содержащий индуктор, охватывающий цилиндр с размещенным в нем поршнем [2]. Known electromagnetic displacement pump containing an inductor, covering the cylinder with a piston placed in it [2].

Наиболее близким по технической сущности является известный позиционный привод, содержащий корпус, установленный в нем с образованием рабочих полостей поршень с продольным каналом для сообщения рабочих полостей, снабженный генератором механических колебаний и источником поперечного перемещения магнитного поля, рабочие полости заполнены магнитореологической жидкостью, а генератор снабжен мембранами, размещенными в рабочих полостях [3]. The closest in technical essence is the known positional actuator, comprising a housing mounted on it with the formation of working cavities, a piston with a longitudinal channel for communicating working cavities, equipped with a generator of mechanical vibrations and a source of lateral movement of the magnetic field, working cavities are filled with magnetorheological fluid, and the generator is equipped with membranes placed in working cavities [3].

Недостаток этого привода состоит в том, что его шток совершает только прямолинейное движение, вращательных или составных движений шток совершать не может, что сужает технические функциональные возможности известного позиционного привода. The disadvantage of this drive is that its rod performs only rectilinear motion, the rod cannot perform rotational or composite movements, which narrows the technical functionality of the known positional drive.

Задача изобретения - расширение технических возможностей позиционного привода. The objective of the invention is the expansion of the technical capabilities of the positional drive.

Сущность изобретения заключается в том, что в позиционном приводе, содержащем заполненный магнитореологической жидкостью цилиндр с размещенным в нем штоком, генератор механических колебаний и источник поперечного переменного магнитного поля в виде электромагнита, установленного коаксиально цилиндру, на штоке цилиндра эксцентрично ему с возможностью изменения угла установки вне полости цилиндров шарнирно закреплен генератор механических колебаний, электромагнит снабжен прерывателем в цепи питания, на валу генератора с возможностью изменения положения относительно вала смонтирован кулачок для взаимодействия с контактами прерывателя в цепи питания электромагнита, а шток выполнен - рифленым. The essence of the invention lies in the fact that in a positional actuator containing a cylinder filled with magnetorheological fluid with a rod located in it, a mechanical oscillation generator and a transverse alternating magnetic field source in the form of an electromagnet mounted coaxially to the cylinder, it is eccentric to it with the possibility of changing the installation angle outside the cavity of the cylinders is pivotally mounted a generator of mechanical vibrations, the electromagnet is equipped with a breaker in the power circuit, on the shaft of the generator with the possibility changing the position relative to the shaft mounted cam for interaction with the circuit breaker contacts in the power electromagnet and the stem is formed - embossed.

Такое выполнение устройства позволяет осуществлять как прямолинейное, так и вращательное и винтовое движение штока привода, что обеспечивает расширение технических возможностей позиционного привода. This embodiment of the device allows for both rectilinear and rotational and helical movement of the actuator rod, which provides an extension of the technical capabilities of the positional actuator.

На фиг. 1 изображен позиционный привод, продольный разрез; На фиг. 2 - схема питания электромагнита; на фиг. 3 - разрез А-А фиг. 1; на фиг. 4 - 9 - варианты выполнения штока; на фиг. 10 - разрез Б-Б фиг. 9. In FIG. 1 shows a positional actuator, a longitudinal section; In FIG. 2 - power supply circuit of an electromagnet; in FIG. 3 is a section AA of FIG. one; in FIG. 4 - 9 - embodiments of the stock; in FIG. 10 is a section BB of FIG. nine.

Позиционный привод содержит цилиндр 1, заполненный магнитореологической жидкостью 2. В корпусе установлен шток 3. В обхват цилиндров (коаксиально ему) смонтирован электромагнит 4 (источник поперечного переменного магнитного поля). Вне полости цилиндра 1 шарнирно на штоке 3 смонтирован вибратор 5, при этом роль шарнира играют подшипники 6, ось 7 которых лежит в плоскости 8 вращения дебаласного груза 9 вибратора 5. Вибратор установлен на платформе 10, которая может поворачиваться в подшипниках 6 и фиксироваться в нужном положении фиксатором 11. (например, в виде нажимного винта). На валу 12 вибратора 5 с возможностью изменения положения относительно вала смонтирован кулачок 13, положение которого фиксируется с помощью гайки 14, на платформе 10 установлен прерыватель 15, контакты которого принадлежат цепи питания 16 электромагнита 4. The positional actuator contains a cylinder 1 filled with magnetorheological liquid 2. A rod 3 is installed in the housing. An electromagnet 4 (a source of transverse alternating magnetic field) is mounted in the cylinder girth (coaxially to it). Outside the cavity of the cylinder 1, a vibrator 5 is mounted pivotally on the rod 3, while the role of the hinge is played by bearings 6, the axis 7 of which lies in the plane of rotation 8 of the unbalance load 9 of the vibrator 5. The vibrator is mounted on a platform 10 that can rotate in the bearings 6 and lock in place position 11. (for example, in the form of a pressure screw). A cam 13 is mounted on the shaft 12 of the vibrator 5 with the possibility of changing the position relative to the shaft, the position of which is fixed using a nut 14, a breaker 15 is installed on the platform 10, the contacts of which belong to the power circuit 16 of the electromagnet 4.

Различные варианты исполнения штока 3 позиционного привода показаны на фиг. 4 - 10. Шток целесообразно выполнять рифленым, причем роль рифов могут выполнять продольные ребра 17 (фиг. 4), спиральные ребра 18 (фиг. 5), стержни 19 (фиг. 6), круговые ребра 20 (фиг. 7), сетка канавок 21 (фиг. 8), круговые сектора 22 (фиг. 9). Various embodiments of the stem 3 of a positional actuator are shown in FIG. 4 - 10. The rod is advisable to perform corrugated, and the role of reefs can perform longitudinal ribs 17 (Fig. 4), spiral ribs 18 (Fig. 5), rods 19 (Fig. 6), circular ribs 20 (Fig. 7), mesh grooves 21 (Fig. 8), circular sectors 22 (Fig. 9).

Электромагнит 4 размещен по всей длине цилиндра 1 неподвижно относительно него. The electromagnet 4 is placed along the entire length of the cylinder 1 motionless relative to it.

Работает позиционный привод следующим образом. The positional drive operates as follows.

При вращении вала 12 вибратор 5 кулачка 13 периодически воздействует на контакты прерывателя 15, замыкая или размыкая их, и соответственно этому подается либо прекращается подача питания (напряжения) на электромагнит 4. When the shaft 12 is rotated, the vibrator 5 of the cam 13 periodically acts on the contacts of the chopper 15, closing or opening them, and accordingly, the power (voltage) to the electromagnet 4 is supplied or stopped.

При подаче напряжения на электромагнит 4 возникает магнитное поле, под влиянием которого магнитореологическая жидкость 2 отвердевает и делает невозможным в этот момент перемещение штока 3. When voltage is applied to the electromagnet 4, a magnetic field arises, under the influence of which the magnetorheological liquid 2 solidifies and makes it impossible at this moment to move the rod 3.

При прекращении подачи напряжения на электромагнит 4 электромагнитное поле исчезает, магнитореологическая жидкость 2 восстанавливает свойства, присущие жидкости (текучесть), и шток 3 перемещается в том или ином направлении под воздействием центробежной силы, развиваемой дебалансным вибратором (в случае использования генератора механических колебаний иной конструкции - под воздействием иных инерционных сил). Продолжительность движения и его направление зависят от профиля кулачка 13 и угла φ между плоскостью 8 вращения дебалансного груза 9 и осью штока 3. При φ = 0^o или φ = 180^o совершается только осевое (продольное) движение штока 3. При φ = 90^o шток 3 совершает только вращательное движение. При остальных значениях угла шток 3 совершает винтовое движение. Шаг винтового движения зависит от конкретного значения угла.When the voltage supply to the electromagnet 4 is stopped, the electromagnetic field disappears, the magnetorheological liquid 2 restores the properties inherent in the liquid (fluidity), and the rod 3 moves in one direction or another under the influence of the centrifugal force developed by the unbalanced vibrator (in case of using a mechanical oscillation generator of a different design - under the influence of other inertial forces). The duration of movement and its direction depend on the profile of the cam 13 and the angle φ between the plane 8 of rotation of the unbalanced load 9 and the axis of the rod 3. When φ = 0 ^o or φ = 180 ^o only axial (longitudinal) movement of the rod 3 is performed. When φ = 90 ^o Stem 3 only rotates. For other values of the angle of the rod 3 makes a helical movement. The pitch of the screw movement depends on the specific angle.

Для реверсирования движения необходимо переустановить кулачок 13 на валу 12, повернув его относительно вала на 180^o.To reverse the movement, you must reinstall the cam 13 on the shaft 12, turning it relative to the shaft 180 ^o .

При необходимости изменение угла φ , а также изменение взаимного положения кулачка и вала вибратора или кулачка и контактов прерывателя могут осуществляться дистанционно введением в установку соответствующих исполнительных механизмов. If necessary, a change in the angle φ, as well as a change in the relative position of the cam and the shaft of the vibrator or cam and the contacts of the chopper can be carried out remotely by introducing the appropriate actuators into the installation.

Claims

1. A positional actuator comprising a cylinder filled with magnetorheological fluid with a rod located in it, a mechanical oscillation generator and a transverse alternating magnetic field source in the form of an electromagnet mounted coaxially to the cylinder, characterized in that the generator is pivotally mounted on the rod outside the cylinder cavity mechanical vibrations, the electromagnet is equipped with a breaker in the power circuit, and on the generator shaft with the possibility of changing position relative to the mount shaft n cam for interaction with the circuit breaker contacts of electromagnet power.

2. The drive according to claim 1, characterized in that the rod is made corrugated.