Устройство шагового перемещения

/00, 11/О ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОВ ЕтЕНИЯМ И ОТНРЫТИЛМПРИ ГКНТ СССР Н АВТОРСКОМУ Сви(56) Авторское свидетельство СССР Р 1430232, кл. В 25 1 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 позиционирования за счет выбора люфтовв червячном зубчатом зацеплении, атакже повышение производительностиза счет сокращения времени позиционирования выходного вала. При возбуждении линейных колебаний в одну сторону червяка 3 основной червячнойсамотормозящейся передачи 4 от вибратора 2 происходит поворот червячногоколеса 5 вместе с выходным валом 7на заданную величину. При обратномходе червяка 3 подключается основнойсерводвигатель 8, вращение от которого накладывается на поступательноеперемещение червяка 3. Суммируясь,движения вызывают обкат червя 3 зубчатого венца червячного коа 5 без вращения последнего.па А лы 3 илеИзобретение относится к робототехнике и может быть использовано в шаговых приводах манипуляторов большой - грузоподъемности.Делью 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 1,на котором установлен вибратор 2 механических линейных колебаний, например, электромагнитный или гидравлический. Вибратор 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,1), 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 дополнительно 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 15 О 25 30 35 40 45 50 55 с вибратором 2 механических линейныхколебаний. Такой вариант исполненияобладает симметричностью конструкции,позволяет уменьшить нагрузку каждойобласти червячного зубчатого зацепления, увеличить долговечность и надежность устройства, а также позволяетвыбрать зазоры в червячном зубчатомз ац епл ении,Согласно фиг.3 вибратор 14 механических угловых колебаний выполнен,например, в виде электродвигателя сэксцентриком 15, На платформе 6, шарнирно связанной с основанием 1, и кинематически с эксцентриком 15, подвижно установлен червяк 3 основнойчервячной самотормозящейся передачи 4.1 ервяк 3 кинематически связан посредством двух цилиндрических зубчатыхпередач 16 и 17 с ведомым колесом 18дополнительно введенной зубчатой передачи 10. Ведомое колесо 18 установлено на валу платформы 6 и выполненос выпуклым сферическим венцом 19,который образует зубчатое зацеплениес вогнутым сферическим венцом 20 ведущего колеса 21 дополнительно введенной .передачи 1 О. Колесо 21 установле-.но подвижно на основании 1 и кинематически связано с основным серводвигателем 8,Устройство работает слецующим образом,Вибратор 2 механических линейныхколебаний возбуждает линейные колебания основного червяка 3. Так как червячная передача 4 выполнена самотормозящейся, то при одном награвленииперемещения червяка 3 происходит угловое перемещение червячного колеса 5,а вместе с ним и поворот выходноговала 7. Величина угла поворота выходного вала 7 зависит от длины перемещения червяка 3 и от диаметра червячного колеса 5, причем этот угол можетбыть выбран в диапазоне от долей градуса до нескольких полных оборотов,При этом перемещении червяка 3 основной серводвигатель 8 оказывается эастопоренным, так как он подбираетсямаломощным и имеет мягкую характеристику, т,е. его выходной вал не можетповернуть червяк 3.При обратном направлении перемещения червяка 3, например влево (фиг.1,на червячное колесо 5 со стороны червяка 3 не передается рабочая нагрузкаи мощность основного серводвигателя 89768 510 15 20 25 30 35 40 повышения точности позиционирования 5 1 г 7оказывается достаточной для вращениячервяка 3Вращаясь от серводвигателя 8 и линейно перемещаясь от вибратора 2, червяк 3 лищь обкатываетсяпо зубчатому венцу колеса 5, не вызывая вращения последнего. Далее циклыповторяются в соответствии с описанным.Двухфазное устройство шаговогоперемещения работает аналогично. Разница заключается в том,что при одномнаправлении линейного перемещениячервяков 3 и 11 работает только одинчервяк, а другой при этом лишь обкатывается по зубчатому венцу колеса 5с учетом воздействия соответствующего серводвигателя 8 или 12. При обратном ходе вибратора 2 процесс полностьюповторяется, но рабочую нагрузку передает при этом на выходной вал 7 ужедиаметрально противоположный червяк.Следовательно, двухфазное устройствопозволяет .увеличить частоту щаговыхповоротов выходного вала 7, а такжеустранить зазоры в червячном зубчатомзацеплении,Изменением фазы включения серводвигателей 8 и 12 относительно фазы колебаний вибратора 2 можно изменять уголдискретного поворота выходного вала 7,причем управление серводвигателями 8и 12 может быть осуществлено микропроцессорной системой управления (непоказана).При врацении эксцентрика 15 вибратора 14 колеблется вся платформа 6,Аналогично описанному при поворотеплатформы 6 в одну сторону, напримерпо часовой стрелке, червях 3 с одной серводвигателя 8 - вызывает обкатэтого червяка 3 по зубчатому венцучервячного колеса 5 без вращения последнегс.Основные преимущества предлагаемо"го .устройства - вес, габариты, технологическая простота изготовления,долговечность и точность, проявляются прежде всего в приводах большойгрузоподъемности,Формула изобретения1. Устройство шагового перемещения, содержацее основание, шарнирно связанное с платформой, на которой установлен основной сервоцвигатель, вибратор механических колебаний и основная самотормоэящаяся червячная передача, черняк 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 щаговых 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 с возможностью осевого перемещения.2, Устройство по и, 1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что,с цельюстороны поворачивает червячное коле.со 5 в эту же сторону,а с другойстороны через зубчатые передачи 16и 17 и дополнительно введенную зубчатую передачу 10 стопорит выходнойвал серводвигателя 8, При этом сферический венец 19 ведомого колеса 18скользит по сопряженному сферическому венцу 20 ведущего колеса 2, неразрывая кинематическую связь с серводвигателем 8. При обратном поворотеплатформы 6 серводвигатель 8 вращаетведущее колесо 21 и оно вызывает вращение ведомого. колеса 18, которое,в свою .очередь, передается через пе-.редачи 16 и 17 на червяк 3 основнойчервячной передачи 4. Совокупностьдвух движений червяка 3 - поворотвместе с плафтормой 6 и вращение от за счет выбора люфтов в зацеплении червячной передачи, оно снабжено расположенной на платформе с возможностью осевого перемещения зубчатой пе редачей, которая выполнена в видедополнительного 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 сдополнительным червяком,3. Устройство по пп. 1 и 2, о т -.л и ч а ю щ е е с я тем, что, с це1579768 10 7ыю. 2 ррах Ю у ель А, Уваров Ходанпч оста ектор И,Пожо К дакто е.1 а 70 каз 198 писное и открытиаб., д, 4/ при ГКНТ С зобретени Раушская НИИП по ЖПроизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужг Гагарина,лью повышения производительности за счет сокращения времени позиционирования выходного вала, вибратор механических,колебаний кинематически ,связан с платформой, при этом зубчатая передача выполнена в, виде сферимческой зубчатой пережи ведущее колесо которой шариФФнЬ установлено на основании, имеет вогнутый сферический зубчатый венец, продольная ось которого параллельна продольнойоси червяка, и .кинематически связано с основным серводвигателем, а ведомое колесо установлено на платформе, кинематически связано с червякомосновной червячной передачи, имеетвыпуклый сферический зубчатый венец,продольная ось которого перпендикулярна продольной оси червячного колеса основной червячной передачи.