Резонансный привод

 

Изобретение относится к области машиностроения, 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 энергопотребления за счет исключения ударных нагрузок. В исходном равновесном положении при максимальном растяжении упругого элемента 1 плечо кривошипа 4 и водило 7 расположены по одной прямой с осью этого элемента 1. В начале работы включается двигатель 10, который поворачивают 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 за счет 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. 1 з.п. ф-лы, 9 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 5 В 25 .1 9/оо

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГИКТ СССР

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21 ) 447691 7/31-08 (22) 25. 08.88 (46) 07.07.90 ° Бюл. N 25 (71) Московское станкостроительное производственное обьединение "Красный пролетарий" и Институт машиностроения им. акад. А.А.Благонравова (72) Т.С.Акинфиев, В.Т.Дауге и A,В.Романов (53) 621 229.7(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР !

1 1357219, кл. В 25 J 9/00, 1986. (54) РЕЗОНАНСНЦ!! ПРИВОД (57) Изобретение относится к машиностроению, а именно к приводам для позиционирования исполнительных органов циклического 11ействия с пониженным энергопотреблением, например к приводам роботов и манипуляторов.

Целью изобретения является повышение надежности и снижение энергопотреб„„SU„„1576306 А 1

2 ления за счет исключения ударных нагрузок. В исходном равновесном положении при максимальном растяжен и упругого элемента плечо кривошипа 4 и водило 7 расположены по одной прямой с осью этого элемента 1.

В начале работы включается двигатель !

О, 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 " фиксатором 13, после чего перемещение подвижного звена 5 осуществляется за счет 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.

1 5763 06 з

Изобретение относится к машиностроению, а именно к приводам для позиционирования исполнительных органов циклического действия с пониженным энергопотреблением, например к приводам роботов и манипуляторов.

Пелью изобретения является повышение надежности и снижение энергопотрег:ления 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 началь1 ный период работы привода);на фиг.3 кинематическая схема узла с поступательно перемещаюц|имся исполнительным органом на фиг. 4 — узел для 2р привода ленточного транспортера; на фиг. 5 — то же,. но радиусы дедительных окружностей подвижного и непод" вижного звеньев равны. радиусу расположения пальца кривошипа, на фиг . 6 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; ЗО на фиг. 9 — схема действия сил в механизме.

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 очередь, на подвижном звене 5, например зубчатом колесе. Подвижное звено 5 кинематически связано (нахо- 40 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, например зубчатом колесе 8. Последнее находится в зацеплении с ведущим. зубчатым колесом 9 электродвигателя 10, и кине- 5О матически связано с ведомым зубчатым. колесом 11 вращающегося исполнитель" ного органа 12. Одно из подвижных звеньев привода, например водило. 7, может стопориться в требуемых. зара.нее определенных положениях фиксато-. ром 13. Стационарное звено 6 уста, новлено на основании ? coocHQ промежуточному зубчатому колесу 8. В случае необходимости обеспечения поступательного перемещения исполнительного органа 12, он может- быть выполнен, например, в виде зубчатой рейки 14 (Фиг. 3) или в .виде гибкой замкнутой ленты 15, например ленты транспортера, смонтированной между двумя барабанами 16 и 17, один из ко"торых кинематически связан с ведомым зубчатым 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 l 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 sepx,нем положениях усилие пружины E 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 из положений позиционирования исполнительного органа 12-(и наибольшему растяжению пружины 1), плечо кривошипа 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, например от системы ЧПУ робота, 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 ф .+ f3 подвижного звена 5 (фиг. 2) под действием электродвигателя 10 и энергии пружи1 5763 06

Сила F< момент

5 ны 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 (I и II изображенных пунктиром на фиг. 7 и 8), I

Вывод зависимости М = f (oC) целесообразно рассмотреть для случая, изображенного на фиr. 6. Механизмы данной схемы характеризуются следующими параметрами: передаточное отношение между подвижным и неподвижным звеньями равно единице, т.е.

1; длина плеча кривошипа 4 больше радиуса делительной окружности подвижного звена 5, т.е. К „ > R 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 g= 180

Учитывая, что принято допущение о постоянстве усилия пружины 1, за писывают уравнение силового равновесия подвижного звена, для чего мысленно отсоединяют это звено 5 с кривошипом 4 от водила 7, введя реакцию

F u Y и от неподвижного звена

6, .вводя реакцию Y и Х„, где () 0 - мгновенная ось вращения.

Равновесие звена 5 относительно () 0 следующее:

М=О,F ° h — FR=0) ко .1 С где К - радиус делительной окружС ности звена

h = R ° sin К + R ° sin(К+P — g)> (— угол между плечами кривошипа и водила в крайнем верхнем положении водила, поскольку при повороте водила

7 на угол К сателлит поворачивается на угол (+

+P), где P=K —;

Кс

R — радиус вращения пальц. к

R — радиус. делительной окружо ности неподвижного звена 6.

Ко

Обозначают n = 1 + — о и k

Кс Кс создает на оси водила 7

М = F,(R + R ) = F (sin yC. +

+ k sin(n р(- q)j (R„. + R ).

Анализ полученной зависимости М

= f (К) показывает,. что нахождение пальца 3 кривошипа 4 в зоне (° ). А и в зоне (<) E характеризуется положением устойчивого равновесия звеньев привода, что дает возможность исключить из его конструкции фиксатор 13 (при обеспечении позиционирования исполнительного органа в положениях, соответствующих положениям пальца 3 в зонах упомянутых точек). д Точно также может бить создан, например, механизм, изображенный на, фиг. 5, имеющий (= 0 и характеризующийся М = 0 в () В (фиг. 7).

Таким образом, звенья упомянутого механизма движутся с меньшей максимальной скоростью, нежели известные звенья, чем объясняется пониженное энергопотребление, связанное с уменьшением потерь на трение без снижения быстродействия, которое определяется средней скоростью звеньев.

Формула изобретения

1. Резонансный привод, содержащий подвижное звено, связанное через промежуточное звено с установленным на основании двигателем, и закрепленный на подвижном звене кривошип, 4 связанный через упругий элемент с основанием, отличающийся 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 другой конец водила жестко связан с промежуточным звеном, при этом подвижное звено образует с дополнительным звеном зацепление.

1576306

?. Привод по и. l, о т л и ч а юшийся тем, что плечи кривошипа и водила направлены в противоположные стороны вдоль оси упругого эле-, мента в исходном состоянии привода.

157 зоь

Фиг.б

1576306

Составитель Ф.Майоров

Техред 1(.Серд окова Корректор Л.Патай

Редактор Н.Рогулич

Заказ 181 Тираж 684 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб, д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101