Устройство для компенсации статических моментов

 

Союз Советскии

Социалнстмчвснии

Республик

Oll ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (П1903801 (61) Дополнительное к ввт. саид-ву (22) Заявлено 07.05,80 (21) 2930345/18-24 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 07.02.82. Бюллетень № 5

Дата опубликования описания 10.02.82 (5l)M. Кл.

605 В 11 00

В 25 3 13/00

3Ъоудвротвеииый комитет

CCCP во аелам нэооретеиий и открытий (53) УДК 62 1-327 (088. 8) (72) Авторы изобретения

А. С. Суляев, В. Ф. Филаретов, и Ф. ll.

Дальневосточный орцена Труцового Красног политехнический институт им. В. B. Куйбь (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОМПЕНСАБИИ СТАТИЧЕСКИХ MOMEHTOB. Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано

B промышленных работах и копирующих манипуляторах.

Известна система цля компенсации. отатических моментов, содержащая двигатель, самотормозяшийся рецуктор, загрузочный механизм; дифференциал, выходной вал двигателя соецинен с этим дифференциалом, первая выхоцная шестер» ня последнего связана с редуктором, а .тO вторая — с разгрузочным меха»»измом.

Разгрузочный механизм соаержит упругий элемент и самотормозяшийся редуктор в виде винтовой пары, гайка которой жестl$ ко соединена с концом упругого алемента. ГЮ

Нецостатком атого устройства является достаточная сложность, а также то, что в нем используется необратимая передача, которая, хотя и позволяет длительно уцерживать грузы без потребления . анергии, но облацает малым КПД и большим моментом трения, что приводит к

2 увеличению мощности привода. Для ком, пенсации трения и тем самым цля умень-. шения мощности привода прихоцится использовать сложные дополнительные устройства а.

Наиболее близким к прецлагаемому является устройство, которое может быт» использовано аля компенсации статических момен тов и к от орое соаержит первый цвигатель, связанный с реауктором, выходной вал которого связан со звеном исполнительного органа, установленного в шарнире, цатчик скорости первого двигателя и усилитель ».23 .

Однако известное устройство также яв.ляется достаточно сложным при использовании его аля компенсации статических моментов.

Бель изобретения - упрощение устройcrea, Поставленная цель достигается тем, что:в устройство цля компенсации статических моментов, содержащее первый дви.гатель, связанный с рецуктором, BblKog ol

90380 1 вал которого связан со звеном исполни» тельного органа, установленного в шарнире, датчик скорости первого двигателя, и усилитель установлены включенные послецовательно нелинейный элемент, логический 5 элемент НЕ и ключевой элемент, выхоц которого соединен с усилителем, а также цатчик тока первого цвигателя, связанный со вторым входом ключевorо элемента, и: поцключенный к выхоцу усилителя второй ip двигатель с винтовой перецачей, винт которой соецинен с валом второго цвигателя, а гайка непоцвижно соединена с звеном ис полнительного органа.

На чертеже представлена функциональная схема прецлагаемого устройства цля компенсации статических моментов.

Устройство соцержит первый цвигатель

1, редуктор 2, выхоцной вал кэторого вращает звено 3 исполнительного органа gp в шарнире 4. Устройство содержит акже цатчик 5 скорости, нелинейный элемент

6, логический элемент НЕ 7, ключевой элемент 8, цатчик 9 тока первого цвигателя, усилитель 10, второй двигатель 11,25 винт 12 и гайку 13. Причем цатчик 5 скорости установлен на валу первого цвигareas 1, а его выхоц через нелинейный элемент 6 и логический элемент HE 7 соединен с вхоцом управления ключевого ЗО элемента 8, информационный вход которого соединен с выходом датчика 9 тока первого двигателя 1, выхоц ключевого элемента через усилитель 10 соединен со входом второго цвигателя 11, который установлен с возможностью поступательного перемещения относительно звена 3 исполнительного органа, например, по направляющим. На этом звене непоцвижно установлена гайка 13, а названный винт

12 соецинен с выхоцным валом второго цвигателя и нахоцится в зацеплении с упомянутой гайкой 13.,устройство работает следующим обра45 зом.

При остановке первого двигателя 1 поц нагрузкой (М 0, где М<<- внешний

ВК момент, приложенный к валу двигателя

1) на гигнал на выхоце цатчика 5 ско

50 рости становится равным нулю, в этом случае на выходе логического элемента

Не 7 появляется сигнал опрецеленного уровня (отличный от нуля), отпирающий каочевой элемент 8. Сигнал с выхода цатчика 9 тока, несущий и себе ннформа- 55 цию о величнне н направлении Мкн, через ключевой элемент 8, усиливаясь, поступа-. ег на вхоц второго двигателя 11, привоця во вращение винт 12 и тем самым перемещая второй двигатель 11 относительно звена 3 в сторону компенсации

М н. Перемещение второго цвигателя происхоцит цо тех пор, пока его тяжесть не уравновесит Мак. При достижении равновесия ток в якорной цепи первого цвигателя 1 .станет равным нулю и на вхоц второго цвигателя 11 прекратится поступление сигнала управления. При изменении величины и направления Мзн (выброс груза изэахвата,выброс части груза и т.g.). на вход второго цвигателя поступает сигнал к изменению его положения относительно звена 3 с целью компенсации нового значения М, так как в момент изВн менения М „отличным от нуля станет и ток первого цвигателя.

Второй цвигатель 11 целесообразно выполнять утяжеленным с целью уменьшения диапазона его перемещения относи- . тельно звена 3 цля компенсации переменного MEH °

При поступлении сигнала управления на вход первого двигателя, изменяющего положение его вала, на выхоце цатчика

5 скорости появится сигнал, отличный от нуля и превышающий некоторое пороговое значение нелинейного элемента 6. В этом случае на выхоце упомянутого элемента

6 появится постоянный сигнал, отличный

1 от нуля, который пройця через логический элемент Не, разомкнет ключевой элемент 8.

Размькание цепи управления вторым двигателем в момент управления первым цвигателем 1 необхоцимо с целью улучшения качества отработки послецним управляющего сигнала. Это объясняется тем, что в момен т упр авления первым двигателем ток его якоря отличен от нуля даже при отсутетвии М к. Если цепь управления вторым двигателем в этот мсмент была включена, то второй двигатель начал бы перемешаться относительно звена 3 поц действием сигнала от датчика тока 9 даже,при Мак=О. В этом случае осуществлялась срецняя компенсация полезного управляющего момента первого цвигателя и вносились цополнительные переменные возмущения на систему управления пер/ вым двигателем,что привело бы к ухудшению нию-качества его управления. Таким об разом, второй цвигатель прецназначен цля компенсации Мен- только в состоянии покоя первого двигателя.

Нелинейный элемент 6 необхоцим цля организации вхоцного сигнала логического элемента Не 7. Зона нечувствительности этого нелинейного элемента необхоцима

90380 1 для того, чтобы цепь управления вторым цвигателем не размыкалась в момент.компенсации Мйн(при перемещении второго авигателя) при незначительных колебаниях валю первого двигателя. Величина этой. эоны не- 5 чувствительности выбирается исходя из реальных условий эксплуатации.

Предлагаемое устройство компенсации статических моментов прецназначено в основном цля роботов, выполняющих тран- >0 спортные функции и функции длительного ,уцержания груза в опреаеленном положении при выполнении технологических операций.

В этих и других поаобных случаях предлагаемая (механическая) компенсация М<н 15 позволяет обеспечивать работу работа без потребления цо полни тельной элек трическ ой энергии.

Кроме того, предлагаемое устройство позволяет повысить мощность исполни- 20 тельного органа робота без увеличения мощности его привоцов. Это обьясняется тем, что в момент поцьема тяжелого груза, который обеспечивается поворотом звена 3 в шарнире 4, при определенном 25 угле поворота первый цвигатель может цостичь предельно возможного вращающего момента и остановиться, не выполняя дальнейшего требуемого поворота звена

3. В момент остановки первого цвигателя g0 замкнется ключевой элемент 8 и перемещающийся второй цвигатель скомпенсирует часть момента от веса поцнимаемого груза. После этого произойдет цальнейший поворот звена 3 в шарнире 4, обуславлива--3> юший требуемый поцьем груза, ао следующего прецельно возможного положении (a момент поворота звена 3 цепь управления вторым цвигателем опять буцет разомкнута). После очерецного останова первого цвигателя при аостижении преаельного вращающего момента вновь произойдет замыкание ключевого элемента 8 и опять возникнет перемещение второго двигателя 11 в сторону компенсаций части:Na„, Подобный процесс буцет повто ряться ао тех пор, пока первый двигатель не повернет звено 3 с грузом на зацанный угол. После достижения звеном 3 зацанного положения и останова первого авигателя произойцет окончательная полная или частичная (в случае тяжелого груза) компенсация Мк, .

Таким образом, прецложенная конструкция позволяет улучшить энергетические характеристики за счет уменьшения мощности привоаных цвигателей и за счет отсутствия потребления электроэнергии в момент уаержания груза роботом.

Формула изобретения

Устройство цля компенсации статичес. ких моментов, соцержащее первый двигатель, связанный с редуктором, выходной вал которого связан со звеном исполнительного органа, установленного в шарнире, цатчик скорости первого авигателя и усилитель, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения конструкции устройства, в нем установлены включенные послецовательно нелинейный элемент, логический элемент HE и ключевой элемент, выход которого соединен с усилителем, а также цатчик тока первого цвигателя, связанный со вторым входом ключевого элемента, и поцключенный к выхоцу уснлителя второй цвигатель с винтовой перецачей, винт которой соединен с валом второго цвигателя, а гайка непоцвижно соединена с звеном исполнительного органа.

Источники информ ации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свицетельство СССР . и 639697, кл. B 25 3 3/02 1977.

2. Авторское свидетельство СССР

¹ 106167, кл. 605 6 19/00, 1956 (прототип).

90380 1

Составитель Б. Шевченко

Рецактор Г. Волкова Техрец И. Гайд Корректор А. Дзятко .

Заказ 112/27 Тираж 907 Подписное

ВКИИПИ Госуцарственного комитета СССР по целам йзобретениВ и отрытий

113035, Москва, Ж-36, Раушская наб., ц. 4/5.Ю

Филиал ППП Патент, r. Ужгороц, ул, Проектная, 4