Устройство шагового перемещения

 

Изобретение относится к робототехнике и может быть использовано в шаговых приводах манипуляторов большой грузоподъемности. Целью изобретения является расширение технологических возможностей за счет расширения диапазона шаговых перемещений выходного вала, повышение точности позиционирования за счет выбора люфтов в червячном зубчатом зацеплении, а также повышение производительности за счет сокращения времени позиционирования выходного вала. При возбуждении линейных колебаний в одну сторону червяка 3 основной червячной самотормозящейся передачи 4 от вибратора 2 происходит поворот червячного коелса 5 вместе с выходным валом 7 на заданную величину. При обратном ходе червика 3 подключается основной серводвигатель 8, вращение от которого накладывается на поступательное перемещение червяка 3. Суммируясь, эти движения вызывают обкат червяком 3 зубчатого венца червячного колеса 5 без вращения последнего. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„,Я0„„1579768 (У1) В ?5 J 9/00, 11/00 с

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБ ЕтЕНИЯМ И ОТНРЫТИЛМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4408289/31 08 (22) 11,04.88 (46) 23.07.90. Вюл. Y 27 (71) Волгоградский политехнический институт (72) Я.Ш. Флейтман ,(53) 621.229.72(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1430232, кл. В 25 J 9/00, 1987. (54) УСТРОЙСТВО ШАГОВОГО ПЕРЕМЕЩЕНИЯ (57) Изобретение относится к робототехнике и может быть использовано в щаговых приводах манипуляторов большой грузоподъемности. Целью изобретения является расширение технологических возможностей за счет расширения диапазона щаговых перемещений выходного вала, повышение точности пози2 ционнрования за счет выбора люфтов в червячном зубчатом зацеплении, а также повышение производительности за счет сокращения времени позицио нирования выходного вала. При возбуждении линейных колебаний в одну сторону червяка 3 основной червячной самотормозящейся передачи 4 от вибратора 2 происходит поворот червячного колеса 5 вместе с выходным валом 7 на заданную величину. При обратном ходе червяка 3 подключается основной серводвигатель 8, вращение от которого накладывается на поступательное перемещение червяка 3. Суммируясь, эти движения вызывают обкат червяком 3 зубчатого венца червячного ко.леса 5 без вращения последнего.

2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1579768

Изобретение относится к робототехнике и может быть использовано в шаговых приводах манипуляторов большой

- грузоподъемности.

Целью изобретения является расширение технологических возможностей за счет расширения диапазона шаговых перемещений выходного вала, повышение точности позиционирования за счет выбора люфтов в зацеплении червячной передачи, а также повышение производительности за счет сокращения времени позиционирования выходного вала.

На фиг. 1 показана схема однофазного устройства с вибратором механических линейных колебаний;на фиг.2— ( двухфазный беззазорный вариант исполнения устройства; на фиг. 3 — вариант исполнения устройства с вибратором механических угловых колебаний.

Устройство шагового перемещения ( содержит основание l,íà котором установлен вибратор 2 механических линейных колебаний, например, электромагнитный или гидравлический. Вибра— тор 2 кинематически связан с червяком 3 основной самотормозящейся червячной передачи 4, червячное колесо

5 которой шарнирно установлено на платформе 6 и жестко связано с выходным валом 7. Червяк 3 связан также с основным серводвигателем 8. Эта связь может быть выполнена гибкой ( или жесткой (фиг.l), но при этом основной серводвигатель 8 должен быть установлен подвижно в осевом направлении на основании 1. Червяк 3 установлен на платформе 6. с возможностью линейного перемещения, причем червяк

3 связан с вибратором 2 посредством вращательного шарнира 9, который передает на червяк поступательное движение и допускает вращение червяка 3.

Двухфазный вариант исполнения устройства (фиг.2) содержит дополнитель но введенную зубчатую .передачу 10, которая образована из дополнительного червяка 11, аналогичного червяку 3, и зубчатого венца червячного колеса 5 основной самотормозящейся червячной передачи 4. Аналогично червяку 3 дополнительный червяк 11 установлен подвижно на платформе 6, кинематически связан с одной стороны с дополнительным серводвигателем 12,а с другой стороны кинематически связан через дополнительный вращательный шарнир 13

5 !

О

?О

55 с вибратором 2 механических линейных колебаний. Такой вариант исполнения обладает симметричностью конструкции, позволяет уменьшить нагрузку каждой области червячного зубчатого зацепления, увеличить долговечность и надежность устройства, а также позволяет выбрать зазоры в червячном зубчатом з ац епл ении, Согласно Лиг.3 вибратор 14 механических угловых колебаний выполнен, например, в виде электродвигателя с эксцентриком 15. На платформе 6, шарнирно связанной с основанием 1, и кинематически с эксцентриком 15, подвижно установлен червяк 3 основной червячной самотормозящейся передачи 4.

Червяк 3 кинематически связан посредством двух цилиндрических зубчатых передач 16 и 17 с ведомым колесом 18 дополнительно введенной зубчатой передачи 10. Ведомое колесо 18 установлено на валу платформы 16 и выполнено с выпуклым сферическим венцом 19, который образует зубчатое зацепление с вогнутым с*ерическим венцом 20 ведущего колеса 21 дополнительно введенной .передачи 10.. Колесо 21 установле-. но подвижно на основании 1 и кинематически связано с основным серводвигателем 8, Устройство работает слецующим образом.

Вибратор 2 механических линейных колебаний возбуждает линейные колебания основного червяка 3. Так как червячная передача 4 выполнена самотормозящейся, то при одном награвлении перемещения червяка 3 происходит угловое перемещение червячного колеса 5, а вместе с ним и поворот выходного вала 7. Величина угла поворота выходного вала 7 зависит от длины перемещения червяка 3 и от диаметра червячного колеса 5, причем этот угол может быть выбран в диапазоне от долей градуса до нескольких полных оборотов.

При этом перемещении червяка 3 основной серводвигатель 8 оказывается эастопоренным, так как он подбирается маломощным и имеет мягкую характеристику, т.е. его выходной вал не может повернуть червяк 3.

При обратном направлении перемещения червяка 3, например влево (фиг.17, на червячное колесо 5 со стороны червяка 3 не передается рабочая нагрузка и мощность основного серводвигателя 8

9768

10

40 повышения точности позиционирования за счет выбора люфтов в зацеплении червячной передачи, оно снабжено расположенной на платформе с возможностью осевого перемещения зубчатой пе45 редачей, которая выполнена в виде

5 157 оказывается достаточной для вращения червяка 3 ° Вращаясь от серводвигателя 8 и линейно перемещаясь от вибратора 2, червяк 3 лишь обкатывается по зубчатому венцу колеса 5, не вызывая вращения последнего. Далее циклы повторяются в соответствии с описанным.

Двухфазное устройство шагового перемещения работает аналогично. Разница заключается в том,что при одном направлении линейного перемещения червяков 3 и 11 работает только один червяк, а другой при этом лишь обкатывается по зубчатому венцу колеса 5 с учетом воздействия соответствующего серводвигателя 8 или 12. При обратном ходе вибратора 2 процесс полностью повторяется, но рабочую нагрузку ггередает при этом на выходной вал 7 уже диаметрально противоположный червяк.

Следовательно, двухфазное устройство позволяет .увеличить частоту шаговых поворотов выходного вала 7, а также устранить зазоры в червячном зубчатом зацеплении.

Изменением фазы включения серводвигателей 8 и 12 относительно фазы колебаний вибратора 2 можно изменять угол дискретного поворота выходного вала 7, причем управление серводвигателями 8 и 12 может быть осуществлено микропроцессорной системой управления (не показана).

При врацении эксцентрика 15 вибратора 14 колеблется вся платформа 6, Аналогично описанному при повороте платформы 6 в одну сторону, например по часовой стрелке, червях 3 с одной стороны поворачивает червячное коле.со 5 в эту же сторону,а с другой стороны через зубчатые передачи 16 и 17 и дополнительно введенную зубчатую передачу 10 стопорит выходной вал серводвигателя 8. При этом сферический венец 19 ведомого колеса 18 скользит по сопряженному сферическому венцу 20 ведущего колеса 2!, не разрывая кинематическую связь с серводвигателем 8. При обратном повороте платформы 6 серводвигатель 8 вращает ведущее колесо 21 и оно вызывает вращение ведомого. колеса 18, которое, в свою. очередь, передается через пе-. редачи 16 и 17 на червяк 3 основной червячной передачи 4. Совокупность двух движений червяка 3 — поворот вместе с плафтормой 6 и вращение от

35 серводвигателя 8 — вызывает обкат этого червяка 3 по зубчатому венцу червячного колеса 5 без вращения последнегс.

Основные преимущества предлагаемо" го .устройства — вес, габариты, технологическая простота изготовления, долговечность и точность, проявляются прежде всего в приводах большой грузоподъемности. формула изобретения

1. Устройство шагового перемещения, содержац|ее основание, шарнирно связанное с платформой, на которой установлен основной сервоцвигатель, вибратор механических колебаний и основная самотормоэящаяся червячная передача, червяк которой связан с основным серводвигателем, а червячное колесо жестко связано с выходным валом, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения технологических возможностей за счет расширения диапазона шаговых перемещений выходного вала, платформа жестко связана с основанием, а червяк установлен на платформе с возможностью осевого пе-.. ремещения, при этом вибратор представляет собой вибратор механических линейных колебаний и он кинематически связан с червяком, который, в свою очередь кинематически связан с основным серводвигателем, причем последний установлен на платформе

r возможностью осевого перемещения.

2. Устройство по и, J, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью дополнительного серводвигателя и дополнительного червяка, аналогичного червяку основной самотормозящейся червячной передачи, и образует зубчатое зацепление с основным червячным колесом в области, диаметрально противоположной области зубчатого зацепления основной червячной передачи, причем дополнительный серводвигатель установлен аналогично основному серводвигателю и кинематически связай с дополнительным червяком.

3. Устройство по пп. 1 и 2, о т -. л и ч а ю щ е е с я тем, что, с це1579 768

10 71

Фие. 2

zg zg 70 у

Составитель А, Уваров

Редактор А, Шандор Техред M.Xopанич Корректор M,Ïoæo

Заказ 1983 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С СР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101 лью повышения производительности за счет сокращения времени позиционирования выходного вала, вибратор ме( ханических,колебаний кинематически

,связан с платформой, при этом зубчатая передача выполнена в, виде сферической зубчатой передачи ведущее

z колесо которой шарийрнЬ установлено на основании, имеет вогнутый сферический зубчатый венец, продольная ось которого параллельна продольной оси червяка, и .кинематически связано с основным серводвигателем, а ведомое колесо установлено на платформе, кинематически связано с червяком основной червячной передачи, имеет выпуклый сферический зубчатый венец, продольная ось которого перпендикулярна продольной оси червячного колеса основной червячной передачи.