Устройство для компенсации статических моментов

Союз СоветскикСо 4 иалнстичвсиииРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ц 1903801(51)М. Кл.6 05 В 11/00 В 25 3 13/00 3 Ъоудвротвеииый комитет ССОР во аелаи нэооретеиий и открытий(72) Авторы изобретения А. С. Суляев, В. ф. филаретов, и ф Дальневосточный ордена Трудового Краснополитехнический институт им. В, В. Куйб аявите 4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОМПЕНСАЦИИ СТАТИЧЕСКИХ МОМЕНТО я к области маыть использовано. Ишино тер стройства явля- ость, а также то, необратимая пепозволяет плиы без потребления лым КПО и боль. что приводит к Нецостатком атого у ется достаточная сложн что в нем используется реаача, которая, хотя и тельно уцерживать груз анергии, но облацает ма шим моментом трения,упрощение устройтва. Ппостигается тем,компенсации статиржашее первый цви"ецук тором, выхордо иная це йство ц что: в ческих гатель моментов, сосвяаанный с зобретение относитсстроения и может бв промышленных работах и копирующих манипуляторах.Известна система цля компенсации. отатических моментов, содержащая двигатель, самотормозяшийся редуктор, загрузочный механизм; дифференциал, выходной вал двигателя соеаинен с этим дифференциалом, первая выхоцная шес ня последнего связана с редуктором, а вторая - с разгрузочным мехаттизмом. Разгрузочный механизм содержит упруги элемент и самотормозяшийся редуктор в вине винтовой пары, гайка которой жестко соединена с концом упругогоалемента. М увеличению мощности привода, Вля ком,пенсации трения и тем самым аля умень-.шения мощности привода приходится использовать сложные дополнительные устройства а,Наиболее близким к предлагаемомуявляется устройство, которое может быттиспользовано аля компенсации статических моментов и которое содержит первыйдвигатель, связанный с реауктором, выходной вал которого связан со звеномисполнительного органа, установленного вшарнире, датчик скорости первого пвигателя и усилитель 23Однако известное устройств.ляется достаточно сложным прванин его аля компенсации стмоментов.Цель иэобретения 90380 1вал которого связан со звеном исполни тельного органа, установленного в шарнира, цатчик скорости первого цвйгателя, и усилитель установлены включенные послецовательно нелинейный элемент, логический5 элемент НЕ и ключевой элемент, выхоц которого соецинем с усилителем, а также цатчик тока первого цвигателя, связанный со вт орым вхоцом ключев ого элемента, и: поцключенный к выхоцу усилителя второй О цвигатель с винтовой перецачей, винт которой соецинен с валом второго цвигателя, а гайка непоцвижно соединена с звеном ис полнительного органа.На чертеже прецставлена функциональ ная схема прецдагаемого устройства цля компенсации статических моментов.Устройство соцержит первый цвигатель 1, рецуктор 2, выхоцной вал кэторого вращает звено 3 исполнительного органа 20 в шарнире 4. Устройство соцержит также цатчик 5 скорости, нелинейный элемент 6, логический элемент НЕ 7, ключевой элемент 8, цатчик 9 тока первого цвигателя, усилитель 10, второй цвигатель 11,25 винт 12 и гайку 13, Причем цатчик 5 скорости установлен на валу первого цвигателя 1, а его выхоц через нелинейный элемент 6 и логический элемент НЕ 7 соединен с вхоцом управления ключевого ЗО элемента 8, информационный вхоц которого соецинен с выхоцом цатчика 9 тока первого цвигателя 1, выхоц ключевого алемента через усилитель 10 соединен со вхоцом 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 аацеплении с упомянутой гайкой 13.,устройство работает слецующим обра 45 зом.При остановке первого двигателя 1 поц нагрузкой (М 0, гце Мйн- внешнийВймомент, приложенный к валу авигателя 1) на гигнал на выхоце цатчика 5 ско.50 рости становится равным нулю, в этом случае на выхоце логического элемента Не 7 появляется сигнал опрецеленного уровня (отличный от нуля), отпирающий каочевой элемент 8. Сигнал с выхоца цатчика 9 тока, несущий и себе ннформа цию о величине н направлении Мн, через ключевой элемент 8, усиливаясь, поступает на вхоц второго цвигателя 11, привоця во врашение винт 12 и тем самым перемешая второй цвигатель 11 относительно звена 3 в сторону компенсации Мн. Перемещение второго цвигателя происхоцит цо тех пор, пока его тяжесть не уравновесит М , При цостижении 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 Мйн (выброс руза изэахвата,выброс части груза и т.ц.). на вхоц второго цвигателя поступает сигнал к изменению его положения относительно звена 3 с целью компенсации нового значения М, так как в момент изВнфменения М отличным от нуля станет и ток первого цвигателя.Второй цвигатель 11 целесообразно выполнять утяжеленным с целью уменьшения циапазона его перемещения относи- . тельно звена 3 цля компенсации переменного Мкн,При поступлении сигнала управления на вхоц первого цвигателя, изменяющего положение его вала, на выхоце цатчика 5 скорости появится сигнал, отличный от нуля и превышаюший некоторое пороговое значение нелинейного элемента 6. В этом случае на выхоце упомянутого элемента 6 появится постоянный сигнал; отличный от нуля, который пройця через логический элемент Не, разомкнет ключевой элемент 8. Размыкание цепи управления вторым цвигателем 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 цвига телем ток его якоря отличен от нуля паже при отсутетвии Мр. Если цепь управления вторым цвигателем в этот мсмент была включена, то второй цвигатель начал бы перемещаться относительно звена 3 поц цействием сигнала от цатчика тока 9 цаже при Мйн=О. В этом случае осуществлялась срецняя компенсация полезного управляющего момента первого цвигателя и вносились цополнительные переменные возмущения на систему управления пер/ вым цвигателем,что привело бы к ухуцшению нию-качества его управления, Таким образом, второй цвигатель прецназначен цля компенсации Метолько в состоянии покоя первого цвигателя.Нелинейный алемент 6 необхоцим цля организации вхоцного сигнала логического алемента Не 7. Зона нечувствительности этого нелинейного элемента необхоцимацля того, чтобы цепь управления вторым авигателем не размыкалась в момент компенсации Мйн( при перемещении второго авигателя) при незначительных колебаниях валг первого цвигателя. Величина этой эоны не чувствительности выбирается исхоая из реальных условий эксплуатации.Прецлагаемое устройство компенсации статических моментов прецназначено в основном аля роботов, выполняющих тран спортные функции и функции цлитедьного ,уцержания груза в опреаеленном положении при выполнении технологических операций. В этих и аругих поаобных случаях преалагаемая (механическая) компенсация Мвн 15 позволяет обеспечивать работу работа без потреб ления цо полни тельной элек трическ ой энергии.Кроме того, преалагаемое устройство позволяет повысить мощность исполни тельного органа робота без увеличения мощности его привоаов. Это обьясняется тем, что в момент поцьема тяжелого груза, который обеспечивается поворотом звена 3 в шарнире 4 при опрецеленном 25 угле поворота первый цвигатель может аостичь преаельно возможного вращающего момента и остановиться, не выполняя аальнейшего требуемого поворота звена 3. В момент остановки первого цвигателя З 0 замкнется ключевой элемент 8 и перемещающийся второй цвигатель скомпенсирует часть момента от веса поанимаемого груза. После этого произойает цальнейший поворот звена 3 в шарнире 4, обуслввливв З 5 ющий требуемый поаьем груза, цо слеауюшего прецельно возможного положении (в момент поворота звена 3 цепь управления вторым авигателем опять буцет разомкнута). После очерецного останова первого авигателя при аостижении прецельного вращающего момента вновь произойцет замыкание ключевого элемента 8 и опять возникнет перемещение второго авигателя 11 в сторону компенсаций чвсти:М н, Поцобный процесс буцет повто ряться цо тех пор, пока первый авигатель не повернет звено 3 с грузом на зацанный угол. После цостижения звеном 3 зацанного положения и останова первого цвигателя произойцет окончательная полная или частичная (в случае тяжелого груза) компенсация М, .Таким образом, прецложенная конструкция позволяет улучшить энергетические характеристики за счет уменьшения мощности привоцных цвигателей и за счет отсутствия потребления электроэнергии в момент уаержания груза роботом.формула изобретенияУстройство цля компенсации ствтичес.ких моментов, соаержвщее первый цвигатель, связанный с редуктором, выхоцнойвал которого связан со звеном исполнительного органа, установленного в шарнире, аатчик скорости первого авигателя иусилитель, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью упрощения конструкции устройства, в нем установлены включенныепослецоввтельно нелинейный элемент, логический элемент НЕ и ключевой элемент,выхоа которого соецинен с усилителем, атакже цатчик тока первого цвигателя,связанный со вторым вхоаом ключевогоэлемента, и поаключенный к выхоау уснлителя второй авигатель с винтовой перецачей, винт которой соеаинен с валом второго авигателя, а гайка непоавижно соецинена с звеном исполнительного органа.Источники информ ации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свицетельство СССР.и 639697, кл. В 25 3 3/02 1977,2. Авторское свицетельство СССР М 106167, кл. 605 6 19/00, 1956 ( прот отип) .903801 оставитель Б, ШевченкоТехреду И. ГайдКорректор А, Дзятко Реаактор Г. Волков Заказ 112/ филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул, Проектна 27 Тираж 90 СИИ ПИ Госу по яелам 113035, Москва, Ж7 По рственного коми зобретениВ и от , Раушская наб. писноеа СССРтиВ4/5