Резонансный привод

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИН 576306 1191 51) 5 8 25,1 9/О ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ 25строительноеинение "Крас тут машино- Влагонравов ауг льство СССР 9/00, 1986.(54) РЕЗОНА (57) Изобрестроению, а позициониро кли енн нер к при Целью амобр адежнбсти и ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ 1(71) Московское станкопроизводственное обьедный пролетарий" и Инстстроения им. акад. А.А(56) Авторское свидетеФГ 1357219, кл. В 25СНЦ ПРИВОЛение относится к машино- именно к приводам для ания исполнительных ореского 1 ействия с пониопотреблением, например оботов и манипуляторов. тения является повышение снижение энергопотребления за счет исключения ударных нагрузок, В исходном равновесном положении при максимальном растяжен и упругого элемента 1 плечо криво- шипа 4 и водило 7 расположены по одной прямой с осью этого элемента 1. В начале работы включается двигатель 10, который поворачивает промежуточное звено 8 и кинематически связанные с ним звенья 7 и 5 в пределах люфтов в требуемом направлении. При этом происходит расцепление указанной кинематической цепи с фиксатором 13, после чего перемещение подвижного звена 5 осуществляется засчет потенциальной энергии упругого элемента 1. Вначале вращение подвижного звена 5 происходит ускоренно, а затем по мере приближения его к исходному положению замедленно. После чего цикл может быть повторен.з.п. Ф-лы, 9 ил.15763 06 зИзобретение относится к машиностроению, а именно к приводам для позиционирования исполнительных органов циклического. действия с пониженным энергопотреблением, например к приводам роботов и манипуляторов.целью изобретения является повышение надежности и снижение энергопотрегления за счет исключения ударных нагрузок.На Фиг. 1 изображена кинематическая .схема предлагаемого привода (для углового перемещения исполнительного органа), общий вид; на фиг, 2 - вид А на фиг. 1 (в начальный период работы привода);на фиг.3 кинематическая схема узла с поступательно перемещающимся исполнительным органом наФиг. 4 - узел для 20 привода ленточного транспортера; на фиг. 5 - то же,. но радиусы деаительных окружностей подвижного и непод" вижного звеньев равны. радиусу расположения пальца кривошипа ф на Фиг. 6 - 25 то же с исключением, Фиксаторов, на Фиг. 7 - график изменения крутящего момента механизма привода по Фиг. 5 в функции угла поворота подвижного звена, на Фиг. 8 - то же по фиг. 6; на фиг. 9 - схема действия,сил в механизме.1 Привод содержит упругий элемент.1, например пружину растяжения, один конец которой неподвижно закреплен . 35 на основании 2, а другой - на пальце 3 кривошипа 4., закрепленного, в свою оцередь, на подвижном звене 5, например зубчатом колесе. Подвижное звено 5 кинематически связано (нахо дится в зацеплении) с неподвижно, закрепленным на основании 2 стационарным звеном .6 (зубчатом колесе) и, кроме того, смонтировано с возможностью угловых перемещений на водиле 45 7 (как на оси). жестко закрепленном на промежуточном звене, напримерзубчатом колесе 8, Последнее находится в зацеплении с ведущим.зубчатым колесом 9 электродвигателя 1 О, и кинематически связано с ведомым зубчатым. колесом 11 вращающегося исполнитель" ного органа 12. Одно иэ подвижныхзвеньев привода, например водило. 7, может стопориться в требуемых.зара.нее определенных положениях фиксато-. ром 13. Стационарное звено 6 уста, новлено на основании 2 соосно промежуточному зубчатому колесу 8. В случае необходимости обеспеченияпоступательного перемещения исполнительного органа 12, он может быть выполнен, например, в виде зубчатойрейки 14 (Фиг. 3) или в виде гибкойзамкнутой ленты 15, например лентытранспортера, смонтированной междудвумя барабанами 16 и 17, один из которых кинематически связан с ведомымзубчатым колесом 11 (Фиг. 4). Управление фиксатором 13 и электродвигателем 10 осуществляется блоком управления, например системой ЧПУ робота (не показана). 1. Во всех случаях исполнения привода, предполагается, что длина упругого элемента 1 значительно больше расстояния между положениями пальца 3 кривошипа 4 .при его нахождении в положениях устойчивого и неустойчивого равновесия, т.е. от расположения пальца 3 в крайних нижнем и верх,нем положениях усилие пружины 1 меняется незначительно, (В случае заметного изменения усилия пружины от ее длины математическая модель привода будет другой, однако,и в этом случае привод сохранит свойство резонансного),Привод работает следующим образом.В исходном положении (изображенном пунктиром на фиг. 1 и 9), т.е. в положении неустойчивого равновесия подвижного звена 5, соответствующему одному иэ положений позиционирования исполнительного органа 12 (и наибольшем: растяжению пружины 1), плечо криво- шипа 4, водило .7 и ось пружины 1 расположены по одной прямой, причем .палец 3 кривошипа 4 находится на максимальном удалении от центра звена 6, а Фиксатор. 13 входит в соответст+ вующий паз в одном из. звеньев привода, например в водиле 7, удерживая все звенья привода в данном положении, По команде с блока управления, напри-. мер от системы ЧПУробота, Фиксатор 13 выводится из паза, освобождая застопоренное .звено (водило 7) и остальные подвижные звенья привода. Одновременно с этим включается элект родвигатель 10, который поворачивает ведущее зубчатое колесо 9 в требуемом направлении (например, по часовой стрелке, фиг, 2). Начинается ускоренное движение (на угол р.+ (5 подвижного звена 5 (Фиг. 2) под действием электродвигателя 10 и энергии пружи1 5763 06 Сила Гмомент 5ны 1) вокруг неподвижного звена 6 и соответствующее перемещение водила , 7 и жестко связанного с ним промежуточного зубчатого колеса 8 и далее ведомого зубчатого колеса 11 и исполнительного органа 12. Затем движение звена 5 становится замедленным и пружина 1 растягивается. характер движения звеньев (т.е. результирующий момент на исполнительном органе 12 или на ведомом зубчатом колесе 11) является суммой двух синусоид (1 и 11, изображенных пунктиром на Фиг. 7 и 8),1Вывод зависимости М = Г(о 6) целесообразно рассмотретьдля случая, изображенного на Фиг. 6. Механизмы данной схемы характеризуются следующими параметрами: передаточное от" ношение между подвижным и неподвижным звеньями равно единице, т,е,1, длина плеча кривошипа 4 больше радиуса делительной окружности подвижного звена 5, т.е. К) К в исходном положении (Фиг, 6) плечи водила 7 и кривошипа 4 расположены по линии действия силы упругого элемента 1 навстречу друг другу, т.е. угол между плечами кривошипа и водила Ч = 180учитывая, что принято допущение о постоянстве усилия пружины 1, записывают уравнение силового равновесия подвижного звена, для чего мысленно отсоединяют это звено 5 с кривошипом 4 от водила 7, введя реакцию Г и У и от неподвижного звена 6, вводя реакцию 7 и Х, где (ф) 0 - мгновенная ось вращения.Равновесие звена 5 относительно (ф) 0 следующее:М =0, ГЬ - ГК =О Ео где К - радиус делительной окружности звена Ь = Кз 1 д К + Йк 81 п(+ - ) угол между плечами кривошипа и водила в крайнем верхнем положении водила, поскольку при повороте водила 7 на угол К сателлит поворачивается на угол ( 0 + +), где=К - ;Кс 6К - радиус вращения пальц.кК - радиус. делительной окружоности неподвижного звена 6.Ко Кк Обозначают и = 1 + - о и ЕКс Кссоздает на оси водила 7 М = Р,(К + К ) = Р, в 1 п К ++ К зп( о( -с) (К, + К,). Анализ полученной зависимости М= Г(К) показывает,. что нахождениепальца 3 кривошипа 4 в зоне (). А ив зонеБ характеризуется положением устойчивого равновесия звеньевпривода, что дает возможность исключить из его конструкции Фиксатор 13(при обеспечении позиционированияисполнительного органа в положениях,соответствующих положениям пальца 3в зонах упомянутых точек). д Точно также может бить создан,например, механизм, изображенный на,Фиг. 5, имеющий ( = 0 и характеризующийся М = 0 вВ (Фиг, 7).Таким образом, звенья упомянутогомеханизма движутся с меньшей максимальной скоростью, нежели известныезвенья, чем объясняется пониженноеэнергопотребление, связанное с уменьшением потерь на трение без снижениябыстродействия, которое определяетсясредней скоростью звеньев. Формула изобретения 1. Резонансный привод, содержащий подвижное звено, связанное черезпромежуточное звено с установленным на основании двигателем, и закрепленный на подвижном звене кривошип, связанный через упругий элемент с основанием, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надеж" ности и снижения энергопотребления за счет исключения ударных нагрузок, он снабжен дополнительным звеном, жестко связанным с основанием и расположенным соосно с промежуточным звеном, и водилом, на одном конце которого с возможностью поворота установлено подвижное звено, а дру" гой конец водила жестко связан с промежуточным звеном, при этом подвижное звено образует с дополнительным звеном зацепление.2. Привод по и. 1, о т л и ц а ющ и й с я тем, цто плечи кривошипа и водила направлены в противоположные стороны вдоль оси упругого эле-,мента в исходном состоянии привода,1 ) 76306 ставитель Ф.Майоровхред Л.Сердокова Корректор Л.Патай Н,Рогулич едак тики при ГКНТ СССР/5 Гагарина,101 иэводственно-издательский комбинат "Патент", г,ужгоро Заказ 181ВНИИПИ Государственн1130 е еиь ему Тираж 691комитета по изобретени Москва, Ж, Раушская дписн и отаб.,