Электромеханическая прецизионная приводная система

 

Изобретение позволяет повысить надежность и точность электромеханической прецизионной( приводной системы. Центральный вал с зубчатым колесом приводится во вращательное или вращательнопоступательное движение электродвигателями постоянного тока с шестернями на валу , находящимися в зацеплении с зубчатым колесом центрального вала. Каждый электродвигатель снабжен собственной системой управления и аварийным агрегатом электропитания. Вращающий момент центрального вала с зубчатым колесом складывается из отдельных моментов электродвигателей . 6 з.п. ф-лы, 13 ил.

союз советских социАлистических

РЕСПУБЛИК (19) (i () К ПАТЕНТУ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) (21) 4028167/07 (86) PCT/DE 85/00552 (20,12,85) (22) 12.09,86 (46) 30.07.93. Бюл. N 28 (31) P 35446692 (32) 13.12,85 (33) DE (75) Ярослав Тецински (DE) (56) jP, А, 53 — 44001, кл. Н 02 К 16/00, 1978. (54) ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКАЯ ПРЕЦИЗИ"

ОННАЯ ПРИВОДНАЯ СИСТЕМА (57) Изобретение позволяет повысить надежность и точность электромеханической

Изобретение касается электромеханических приводных систем.

В основе изобретения лежит задача усовершенствования электромеханической приводной системы таким образом, чтобы при небольшом расходе энергии получать скоростные, надежные и. высокопроизводительные приводы, которые могут работать предельно точно в большом диапазоне вращающих моментов и наиболее точно на минимальных измерительных участках, причем как в режиме вращения, так и в режиме поступательного движения, а также в комбинированном режиме вращения и поступательного движения, Данная электромеханическая прецизионная приводная система обладает благоприятным соотношением вращающего момента к объему привода. Ей присуще также следующие преимущества:

1. Небольшой объем и, следовательно, небольшой вес;

1831613 А3 (л)5 F 16 Н 1/20, Н 02 К 7/10 прецизионной приводной системы. Центральный вал с зубчатым колесом приводится во вращательное или вращательнопоступательное движение электродвигателями постоянного тока с шестернями на валу, находящимися в заце(тлении с зубчатым колесом центрального вала. Каждый электродвигатель снабжен собственной системой управления и аварийным агрегатом электропитания, Вращающий момент центрального вала с зубчатым колесом складывается из отдельных моментов электродвигателей. 6 з.п. ф-лы, 13 ил.

2. Большой вращающий момент при небольшом объеме привода;

3. Небольшой расход энергии;

4. Очень точная отработка положения с помощью соответствующего ответного сигнала и хорошая приемистость;

5, По сравнению с гидравличес, .. м приводом постоянная готовность к эксплуатации;

6. Возможность подключения к компьютеру.

В качестве областей применения могут быть следующие, Все виды клапанного регулирования, прежде всего в случаях, где необходима точная регулировка клапаном, в частности в технике химических процессов, в авиации, космонавтике, а также в ядерной технике, в прецизионных приводах общего машиностроения, например, для точного подвода заготовок при любых поступательных движениях, например, для траверсирования, 1831613 или в станках с числовым программным управлением,. в роботах и манипуляторах, а также в важных с точки зрения надежности установках, например в приводах элементов управления реакторами и, в частности там, где требуется максимальная эксплуатационная надежность, где даже при отключении питания приводы должны функционировать бесперебойно.

На фиг,1 показан частный продольный разрез системы для режима вращения; на фиг.2 — схематическая горизонтальная проекция приводной системы; на фиг,3— продольный разрез для режима поступательного движения; на фиг.4 — частичный продольный разрез для переменного режима вращения и поступательного движения; на фиг,5 — продольный разрез для одновременного режима вращения и поступагельного движения; на фиг,6 — вид сверху основного шасси; на фиг.7 — горизонтальная проекция относящейся к фиг,6 крышки; на фиг,8 — разрез по А-А на фиг.7; на фиг.9— частичн ый разрез горизонтал ьной проек-. ции монтажа основного шасси, крышки и

25 корпуса; на фиг.10 — вид представленной на фиг.9 сборки с узлами двигателей, аварийным питанием и кабельной разводкой; на фиг,11 — частичная сборка основного шасси„ крышки, узлов двигателей, электроники 30 привода и электроники управления; на фиг.12 — продольный разрез представленной на фиг.3 конструкции с электроникой управления и кабельной разводкой; на фиг.13 — блок-схема. 35

На фиг,1 представлено устройство, предназначенное для режима вращения, Режим вращения характеризуется тем, чта все узлы двигателя и привода двигателя 1 одновременно воздействуют через свою ведущую шестерню 2 на центральную шестерню 3, которая жестко сачленена с выходным валом 4, Узлы двигателя 1 сгруппированы по кругу вокруг центральной шестерни 4, так что шестерня 2 находится в 45 зацеплении с центральным зубчатым колесам 3, причем взаимные части круга находятся в соприкосновении друг с другом.

Это жесткое сочленение на фиг,1 достигается благодаря тому, чта центральная 50 шестерня 3 и выходной вал 4 выполнены как одно целое.

Передача усилий на другие устройства . может осущеСтвляться известным способом, например, с помощью проскальзываю- 55 щей муфты, канавки и пружины, шпанки и тому подобное.

Выходной вал 4 установлен в крышке 5 с помощью подшипника 6, а также подшипника 7, который расположен в саединительнам устройстве прибора 15. В качестве дополнительного подшипника служит опорный узел 8 с основном шасси 9. На основном шасси 9 дополнительно для каждого двигателя 1 расположены устройства аварийного питания 10, которые в случае падения напряжения, в течение определенного времени, питают энергией двигатель 1.

Крышка 5 и основное шасси 9 соединены друг с другом с помощью винтов 49 (фиг.9). Крепление узлов двигателей 1 на основном шасси 9 осуществляется с помощью консолей.

Выходной вал 4 установлен в основном шасси 9 на двух осевых подшипниках 11 и

12, например на игольчатых подшипниках, крепление выходного вала 4 в основном шасси 9 осуществляется с помощь стопорной резьбовай гайки 13, Все устройство размещено в корпусе 16, который прикреплен к крышке 5 с помощью резьбового соединения.

Энергоснабжение осуществляется или с помощью кабеля 87 (фиг.11), который оснащен кабелепроводами и устройством компенсации растягивающего усилия, или через штекер и гнездо устройства 31 (фиг.3), Двигатели 1 представляют собой слаботочные серводвигатели с безжелезным якорем и статором с постоянными магнитами.

На фиг.2 схематически представлено круговое расположение двигателей 1 и взаимодействующих шестерен 2 с центральным зубчатым колесом 3. Как и на фиг.1, часть двигателей находится HB одной стороне основного шасси 9, а другая часть расположена симметрично по отношению к первой части, с целью экономии места на другой стороне крышки 5.

Примеры исполнения показываютдвойную компоновку блоков двигателей 1 на обеих сторонах основного шасси 9.

Эта частичная конструкция "мультипривода" ведет к тому, что на центральную шестерню может передаваться большое количество небольших вращающих моментов, причем это осуществляется с помощью очень точной нарезки зубьев шестерни двигателей и центральной.

С помощью фиг,З поясняется, каким образом достигается переход от принципа вращения к принципу поступательного движения, В отличие от принципа вращения в случае принципа поступательного движения в ступице центрального зубчатого колеса 3 расположена гайка 19 привода ходового винта с главным ходовым винтом 20. Выходной вал 4 соединен с главным ходсвым вин1831613 том 20, вращение которого предотвращается вращающейся блокирующей направляющей 21. Вращающаяся блокирующая направляющая 21 жестко соединена с крышкой 5 с помощью резьбового соединения 22. Главный ходовой винт 20 установлен во вращающейся блокирующей направляющей 21 с помощью прецизионной направляющей 23. Она жестко соединена с главным ходовым винтом 20 с помощью реэьбового соединения 24 или другого вида крепления.

Одновременно эта прецизионная направляющая 23 воздействует на скользящий контакт 25 линейного датчика перемещений 26, Считанное напряжение на линейном датчике перемещений 26 пропорционально перемещению ходового винта

20.

На основном шасси 9, как и на крышке

5 укреплены блоки двигателей и приводов двигателей 1 или 1, а также устройства ава1 рийного питания 10 или 10, Энергоснабжение блоков двигателей и аварийное питание осуществляется через штекерное соединение 31, которое расположено на корпусе 16, Корпус 16укреплен как на соединительном устройства механизма 15 с помощью резьбового соединения 34, так и на крышке

5 с помощью резьбового соединения 17.

Сочленение с рабочими машинами осуществляется с помощью резьбового соединения 36 или через другие пригодные переходные устройства, Положение главного ходового винта 20 может определяться как с помощью линейного датчика пути 26, так и с помощью инкрементального датчика пути 28, находящегося на блоках двигателей или приводахдвигателей 1, 1", Датчики перемещений могут быть выполнены известным способом в виде индуктивных датчиков перемещения, в виде линейных датчиков перемещения, в виде вращающихся датчиков перемещения или в виде датчиков перемещения с приращением. Если датчики перемещения выполнены в виде потенциометров, ro может сниматься напряжение, пропорциональное перемещению. В датчиках перемещения с приращением подсчитываются соответствующие перемещению импульсы и отображаются на индикаторном устройстве.

Ротационная блокировка главного ходового винта 20 естественно может осуществляться также другим подходящим способом. Так, например, можно выполнить корпус 16 телескопическим и перемещать его верхнюю часть совместно с главным хо5

40 довым винтом 20, причем стопорение относительно вращения осуществляется с помощью установочных штифтов. направляющих пальцев или подобных установочных средств между основным шасси 9, крышкой 5 и верхней частью корпуса 16.

Можно также применять принцип вращения и поступательного движения последовательно друг за другом. как это показано на фиг.4, Этот принцип вращательно-поступательного движения основан на том, что направляющий цилиндр ходового винта 21 с предотвращающим вращение стопарным устройством, во-первых, фиксируется на центральной шестерне 3 зажимным устройством 37, и во-вторых, в режиме поступательного движения фиксируется с невращающейся частью 38 привода зажимным устройством

39, так что вначале осуществляется вращение, а затем поступательное движение, Ротационный вращающий момент соответствует описанному ротационному принципу, так же как усилие сдвига или тянущее усилие соответствует принципу поступательного движения.

При этом предпочтительным является индуктивное переключение из режима вращения в режим постуггательного движения и наоборот, Путем изменения полярности источника питания постоянного тока индуктивности

40 действующий как якорь направляющий цилиндр 21 ходового винта, перемещаясь вверх или вниз, запрессовывается в соответствующее зажимное устройство 37 или

39. Благодаря этому направляющий цилиндр 21 ходового винта соединяется или с вращающейся частью, т.е, с центральной шестерней 3. или с неподвижной частью 38.

Таким образам, возникает следующее друг за другом вращательно-поступательное движение.

Однако также возможно использовать принцип вращательного движения и принцип поступательного движения одновременно, как это показано на фиг,5.

При одновременном вращательно-поступательном движении главный ходовой

50 винт 20 воздействует на другой ходовой винт 43. находящийся в зацеплении с резьбой следующей гайки 44. Вращательное движение главного ходового винта 20 предотвращается вращающейся блокирующей направляющей 21, так что главный ходовой винт 20 совершает поступательное движение. Благодаря тому, что другой ходовай винт 43 не соединен неподвижно с главным рабочим винтом 20, а находится в зацеплении с гайкой 44, неподвижно распо1831613 двигателей.

55 ложенной в корпусе, дополнительный ходовой винт 43 совершает одновременно вращательно-поступательное движение, Скорость поступательного движения соответствует числу оборотов блоков двига- телей 1 и шагу гайки 19.

Поступательно-вращательное движение ходового винта 43 слагается из описанного выше движения главного ходового винта 20 и шага гайки 44, Оба ходовых винта 20 и 43 соединены друг с другом не жестко, а с возможностью скольжения. Между ними могут быть установлены игольчатые подшипники или муфта скольжения 42, передаваемый вращающий момент который может устанавливаться попеременным. B зависимости от потребности могут применяться также другие известные муфты.

Крепление этого привода на рабочих машинах также может осуществляться в соответствии с описанными выше принципами.

На фиг.б представлена горизонтальная проекция основного шасси 9. Основное шасси является несущим элементом всей конструкции, В этом основном шасси 9 объединены как блоки двигателей или приводов двигателей 1, так и все передающие усилие элементы (шестерни 2, зубчатое колесо 3, гайка 19 и выходной вал 4).

Основное шасси является единственным несущим элементом, который с помощью соединительного устройства механизма 15 может быть сочленен со всеми рабочими машинами из различных сфер применения.

На фиг.7 представлена крышка 5 основного шасси 9, Крышка 5 оснащена сквозными отверстиями 45 для крепления на основном шасси с помощью винтов 49.

Дополнительно предусмотрены отверстия 46 с резьбой для вращающейся блоки. рующей направляющей 21 и подшипника 6.

Кроме того, крышка оснащена направляющими 48.для консолей крепления 14 двигателей и приводов двигателей.

Фиг.8 показывает разрез вида спереди крышки 5с подшипником 6 по А-А, Одновременно видны направляющие для блоков двигателей и приводов двигателей 1, На фиг.9 представлена горизонтальная проекция сборки основного шасси 9, крышки 5, а также корпуса 16 без блоков привода двигателей.

Крышка 5 привинчена к основному шасси

9 с помощью винтов 55, корпус 16 соответственно укреплен на крышке 5 с помощью винтов 56.

На фиг.10 представлена вид спереди части основного шасси 9 с расположенными на консолях крепления 14 блоками двигателей и. приводов двигателей 1 и крышки 5 с расположенными на консолях 14 блоками двигателей и приводов двигателей 1.

Дополнительно на .основном шасси 9 находится устройство аварийного питания

10 или устройство аварийного питания 10 на крышке 5.

Блоки двигателей и приводов двигателей 1 образуют вместе с консолями крепления 14 вставной блок, который вставляется в основное шасси in прочно привинчивается с помощью резьбового соединения 51 к основному шасси 9. Совместно с консолями крепления 14 они образует вставной блок, который устанавливается в крышке шасси 5, однако этот вставной блок закреплен с помощью резьбового соединения 51 на основном шасси.

Блоки двигателей и приводов двигателей 1, 1 присоединяются к электронике привода устройством аварийного питания

10. 10 .

На фиг,11 представлена горизонтальная проекция расположения всех конструктивных элементов, причем одновременно показан электронный, блок управления 85 и его подключение к штепсельному гнезду 31, На основном шасси 9 находятся расположенные на консолях крепления 14 блоки двигателей и приводов двигателей 1 которые вместе с консолями крепления закреплены с помощью резьбовых соединений 78.

Там же расположены блоки двигателей 1 со смещением на определенный угол, который определяется в соответствии с количеством блоков двигателей и приводов

На крышке 5 расположен электронный блок привода 81 с устройством аварийного питания 10, который оснащен припаянной планкой 82, Припаянные штифты +/- и А-Е соединены электрически с штепсельным гнездом 31, Контакты М+/M- с помощью кабельной разводки 83 соединены с полюсами двигателей 84.

Соединение с электронным блоком управления 85 осуществляется с помощью приборного штекера 86 и кабеля 87, который на другом конце оснащен приборным штекером 88, Приборный штекер 88 сочленен с встроенной в прибор штепсельной розеткой 89. Благодаря этому обеспечена передача данных от электронного блока управления 86 к электронному блоку привода

81. Питание электронного блока управления осуществляется от гнезда подключения к сети 90 через нестабилизировэнный блок пи1831613

10 тания от сети 91 и через стабилизатор тока и напряжения 92 стабилизированным напряжением.

На фиг.12 представлено подключение электромеханической прецизионной прицодной системы к электронному блоку управления 85, Электронный блок управления

85 через встроенную в прибор штепсельную розетку 89, кабельный штекер: 88 и кабельный 1штекер 86 подключей к штепсельному гнезду 3 .

Штепсельное гнездо 31 электрически соединено с электронным блоком привода с гЮмощью кабеля 97..

На блок-схеме фиг.13 наглядно показана взаимосвязь электронных узлов.

Формула изобретения

1. Электромеханическая прецизионная приводная система, содержащая центральный вэл с зубчатым колесом, соединенным с находящимися с ним в зацеплении другими зубчатыми колесами, равномерно распределенными вокруг первого зубчатого колеса и насаженными на валы электродвигателей постоянного тока, выполненные с возбуждением от постоянных магнитов и с немагнитными роторами, расположенными параллельно центральному валу, о т л и ч ею щ а я с я тем, что, с целью повышения надежности и точности, она снабжена системой управления и аварийным агрегатом электропитания на каждый электродвигатель, одна группа электродвигателей установлена с одной стороны центрального зубчатого колеса, а другая группа электродвигателей — c другой стороны центрального зубчатого колеса. причем шестерни одной группы электродвигателей размещены между шестернями другой группы электро5 двигателей, 2. Система по п.1, отличающаяся тем, что одна группа электродвигателей установлена на шасси корпуса, а другая — нэ крышке корпуса.

10 3, Система но пп,1 и 2, о т л и ч а ю щ ая с я тем, что крышка корпуса прикреплена к шасси, корпус укреплен на крышке, а двигатели установлены на консолях, соединенн ых с-крыш кой или корпусом, 15 4. Система поп.1, отл и ч а ю ща я с я тем, что ступица центрального зубчатого колеса выполнена в виде гайки привода главного ходового винта с устройством для стопорения его вращения, .

20 5. Система поп 4, отл и ч а ю щ а я с я тем, что стопорное устройство выполнено с возможностью соединения с центральным зубчатым колесом или с кЬрпусом, 6, Система по пп.4 и 5, о т л и ч а ю щ а25 я с я тем, что снабжена катушкой для перемещения стопорного устройства.

7..Система по пп.4 и 5, о т л и ч а ю щ ая с я тем, что стопорное устройство установ30 лено неподвижно относительно корпуса, имеется дополнительное стопорное устройство, установленное на другой стороне центрального зубчатого колеса, гайка для дополнительного привода ходового винта, 35 дополнительный ходовой винт соединен с главным ходовым винтом через муфту, 1831613 t 831613

16

1831613

Фиг.5

Фс(г. 6

1831613

18Э1613 Рог. 10

Are. A

1831613

Фиа. f8

1831613

Составитель С. Симонян

Техред М,Моргентал Корректор М. Андрушенко

Редактор

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

Заказ 2547 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Электромеханическая прецизионная приводная система Электромеханическая прецизионная приводная система Электромеханическая прецизионная приводная система Электромеханическая прецизионная приводная система Электромеханическая прецизионная приводная система Электромеханическая прецизионная приводная система Электромеханическая прецизионная приводная система Электромеханическая прецизионная приводная система Электромеханическая прецизионная приводная система Электромеханическая прецизионная приводная система Электромеханическая прецизионная приводная система Электромеханическая прецизионная приводная система 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электротехнике

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для передачи вращения и крутящего момента в механизмах и приборах
Наверх