Прецизионный привод

(505 С 05 О 13 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН В КОМУ СВИДЕТЕ В ститут прикладной ство СССР62, 1970.ство СССР00, 1964. РИВОД 7,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(57) Изобретение относится к приборостро ению и может быть использовано в качестве силового привода высокой точности, Цель изобретения - повышение точности, быст родействия и надежности за счет упроще ния конструкции, Цель достигается тем, что прецизионный привод. содержит корпус 1 двигатель 2, вал 3, подвижную массу 4, мем брану 5, конический подпятник 6, пружинупьезоэлементы 8, 3 ил.Изобретение относится к приводам сле- ва; низкая скорость иэ-за того, что огранидящих систем высокой точности, например ченные обороты и ресурс подшипников ителескопов, антенн и т.п, зубчатой передачи ограничивают частотуИзвестный метод повышения, точности пульсаций динамического момента привоследящей системы - это применейие много да, что, в свою очередь, ограничивает скороступенчатых редукторов, связывающих ис- сть вращения привода. Кроме того, дляполнительный двигатель с поворотной . Разворота диска(вала) на заданный угол нечастью системы. Точность следящей систе- обходимо, чтобы привод отработал опремы в этомслучае ограничивается погрешно- деленное количество шагов, после чегостью изготовления зубчатых колес, 10 остановился. Для остановки необходимоНаиболееблизкимкизобретениюявля-: увеличить тормозной момент Мр илиется устройство, содержащее корпус,двига-уменьшить движущий момент Мж так, чтотель, тормозноеустройство и бы обеспечйть зависимостьвибровозбудитель с подвижной массой, Мдвж+ Мдин, Моор.Двигатель, в свою очередь, состоит иэ мо В обоих случаях для отработки сигналатор-редуктора, фрикц нной муфты"и алек- на остановку необходймо определенноетромагнита - всеэто по характеру работы в время, которое должно быть меньшевремеданном устройстве.и его обычному назначе- ни выстоя между двумя шагами, в результаниюзквйвалентйо моментномудвигателю;те этим также ограничиваются частотаТормозное устройство состойт изшки шагов привода и его скорость. Изменятьва, колодки и механизма прижатия колодки. Мдин из-за большой инерции вращающихсяа вибровозбудитель - из двигателя, пово-масс практйчески невозможно, .ротного диска, вращающихся масС, соеди-.: .:,-:. Крометого низкая надежность приводане н н ы х с ними зубчатыхколес " и:из-за наличияподшипников"качения, зубча промежуточйого зубчатого колеса,:25 тых передач и ряда подвижных соединений.Мотор-редуктор вращает входной вал .,: Целью изобретения является повышефрикционноймуфты.При"включеннойкони-ния точности, быстродействия и надежноческой муфте навыходном валу"дисковой. сти,фрикционной муфты создается постоянный,Поставленная цель достйгается тем, что .не зависящий от оборотов вала, двйжущий 30 в уСтройство, содержащее корпус с размемоментМдж, Включениеконическоймуфты " щенными внутри него двигателем, йалом,производится электромагййтом;:.;: - , ".: .: сопряженным с двигателем, подвижнойПрижимая колодку к шкиву, йолучаютмассой; установленной на валу, дополнипостоянный тормозной момент Мтер, ", .тельно введены мембрана, жестко закрепСинхронно вращающиесямассы Созда ленная в корпусе, конический подпятник,ют на диске (выходном валу привода) пуль- жестко закрепленный на мембране, пружисирующий динамическиймомент. равный на, расположенная в корпусе соосно с ваМдин= еиР гзпвт 21, . , лом с упоромна конический подпятник,где гп - величйна вращающихся масс;пьезоэлементы, расположенные тангенцив- частота вращения экСцентрикрв: 40 ально между валом и подвижной массой иг - смещение центра тяжестй подвиж- . закрепленные на нйх, прйчем вал снабженных масс относительно оси вращения; . сферической пятой, установленной в сферй 1- расстояние от центра диска(оси вала) ческом подпятнике, выполненном в корпудооси вращения подвижныхмасс,.се; и конической пятой, установленной в, При соблюдении условий 45 коническом подпятнике.МдвжМторм, ., На фиг. 1 Схематично изображен приМдин Мторм.:. Вод пРодольный разрез; на фиг. 2 - разрезМдеж+ Мд,нМ,;,р .: . А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - динамическййпроисходит прерывистое вращательное . момент Мин (а), движущйй момент Мдвж (б)движение поворотного диска и связанного 50 и тормозной момент Мор(в), график (г) сумс ним вала. При этом величина отдельных, марного момента Мй = Ч(с), график (д) соотшагов может быть весьма малой. ветствующей угловой скорости и = 12(т)Недостатками прототипа являются график(е)углов поворота р= 1 ф),сложность устройства, наличйе мертвого хо- Прецизионный привод содержит корда из-за большого количестеа подвижных 55 пус 1, двигатель (моментный) 2, вал 3, посоединений, выполненных с зазором (необ- движную массу 4. мембрану 5, коническийходимь 1 м для работы); низкая точность из-за подпятник 6, пружину 7 и пьезоэлементы 8,наличия зазоров в подвижных соединениях Вал 3 снабжен сферической пятой а,и упругих деформаций в деталях устройст- установленной в сферическом подпятникеЬ, выполненном в корпусе, и конической вновь равны моменту торможения Мр,пятой с, установленной в коническом под-, Скорость вращения вала 3 в момент с, наипятнике; Конический подпятник 6 жестко большая, Так как вал имеет угловую скорозакреплен на мембране 5, также жестко за- сть, движение е момент ех не прекращается,крепленной в корпусе 1, Пружина 7 распо хотя сумма моментов Мдвж+ Мдин постепенложена в корпусесооснос валомЗсупором но уменьшается и по абсолютному значена конический подпятник. Пьезоэлементы 8 нию становится" меньше моментарасположень 1 тангенциально между валом 3 торможени В точкемомент М измеи подвижной массой 4 и закреплен на них; тоРможени, В точкемомент д измеПривод работает следующим образом. 10 няет свое направление, кбторое теперь совВ исходном положении пружина 7 под- падает с направлениеммоментажимает конический подпятник 6 к пяте с - торможениясоответственно замыкает сферическую пяту Скорость вала снова равйа нулю в тота вала 3 со сферическим подпятником Ь, в момейт, когда отрицательная площадь Ф 2результате чего между пятами и подпятни-:15 (энергия на участке торможейия, (фиг. Зг)ками возникают силы трения, обеспечиваю-становится равной положительной йлощадщие необходимый момент трения Мтор,ки 11(энергия натучастке разгона),Изменением усилия прижима пят к подпят-На участке 1 2 - 11 движение отсутству-,никам изменяется и момент трения, Повер- ет, так как сумма моментов Мдеж + Мд,н нехности трения являются также опорами 20 превышает момента торможения М - ,. Ввала, обеспечивающими его безлюфтовую момент т 1 начинается повторение цикла.фиксацию:. ,: ",Еслй произвести интегрирование криДля поворота вала привода на момент-вой Мв(я), получают скорость поворота валаный двигатель подается напряжение, обес (фиг. Зд), а при последующем интегриропечивающее создание крутящегО момЕнта 25 вании-график углов поворота вала(фиг. Зе),Мдеж, действующего в направлении пово-: Для реверсирования привода необхорота вала 3, После этого нэ пьезоэлементы димо изменить направление момента Мд,ж.8 подается высокочастотное напряжение, "Предлагаемое устройство значительнопри этом происходят продольные колеба- прощепрототипа.ния пьезоэлементов и крутильные колеба Уменьшение количества деталей и устния подвижной массы 4, вследствие чего на ранение всех пОдвижнВх соединений, имевалуЗприводавозникаетдинамическиймо- ющих зазоры, устраняет мертвый ход имент повышает точность перемещений привода.Мдин = 3 е,: Отсутствие подшипников и зубчатых пегде 3 - момент инерции подвижной массы 4 35 редач снимает ограничения по частоте отраотносительно оси вала 3; . . ботки шагов привода и, следовательно, по- угловое ускорение подвижной мас- : его скорости. Скорость определяется велисы чиной шага и резонансной частотой пьезоэНормальнэя работа привода возможна лементов,при условии 40 Кроме того, жесткое соединение по.- МдежМтор, ..движной массы с валом через пьезоэлементы позволяет для получения необходимогоугла поворота вала отрабатывать единичпРичем Мдин мало отличаетсЯ по величинЕ, ные шаги пОДачей отДельных импУльсов вьют момента Моор. 45 сокого напряженияи, тем самым, управлятьРассмотрим вращение вала 3 привода, Работой привода без измененйя движущеполагая, что в начальный момент Он нахо- го Мдеж и тормозного Мтор моментов и недится в состоянии покоя. :зависеть От времени срабатывания этих усС исходного момента 1 о до момента 1 тройств.СуММа МОМЕНТОВ Мдеж+ Мдин МЕНЬШЕ МО ЭО УМЕНЬШЕНИЕКОЛИЧЕСтнадЕтаЛЕй,уСтрамента торможения Мтор и вал остаетбя не- нение подшипников, зубчатых передач и поподвижным, движных соединений, имеющих зазоры,В момент т 1 (фиг. Зг) сумма моментов Уменьшение количества подвижных соеди,Мдеж+ Мдин ЧИСЛЕННО раВНЭ МОМЕНтуторМО- НЕНИй РЕЗКО ПОВЫШЭЕт НадЕжйОСтЬ ПРИВО жения Мтор, и вал начинает поворйчиМтЪ дася, так как сумма моментов Мдеж + Мд. Проведены предварительные расчетынекоторое время продолжает возрастать, предлагаемого йривОДЭ. При этом выясниВозрастание угловой скорости проиСкОдит лось, что внешний активный момент может. До момента Ь, когДа моменты Мдеж+ Мдин . воспРиниматьсЯ моментным Двигателем,расчетный момент Мдеж является частью обЩего момента на двигателе, момент кулонова трения внешней нагрузки может рассматриваться как часть общего тормозного момента Мтор, а,момент инерции нагрузки - как часть момента инерции подвижных частей привода, и все это без снижения параметров привода.Таким образом, предлагаемый привод может использоваться как силовой без снижения его точностных параметров.Ф о р мула и зоб рете ни я Прецизионный привод, содержащий корпус с размещенными внутри него двигателем, валом, сОпряженным с двигателем, подвижной массой, установленной на валу,о т л и ч э ю щ и й с я тем, что, с целью повышенияточности, быстродействия и надежности за счет упрощения конструкции, дополнительно введены мембрана, жестко 5 закрепленная в корпусе, конический подпятник; жестко закрепленныйна мембране, пружина, расположенная в корпусе соосно с валом с упором на конический подпятник, пьезоэлементы, расположенные тэнгенци.10 ально между валом и подвижной массой изакрепленные на них, причем вал снабжен сферическойпятой, установленной в сферическом подпятнике, выполненном в корпусе, и конической пятой, установленной в 15 коническом подпятнике,1753456ФиСоставитель Б.Шитиковдактор И,Шмакова Техред М,Моргентал Корректор М.Максимищинец аказ 2768 ТиражПодписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5Производственно-издательский комбинат Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 101