ИМПУЛЬСНЫЙ ПРИВОД Российский патент 1995 года по МПК F16H1/14 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в качестве импульсного привода в дискретных системах управления механизмами.

Известен импульсный привод, содержащий двигатель, управляющий толкатель и зубчатую передачу из двух конических колес, одно из которых закреплено на валу двигателя, а другое установлено на толкателе с возможностью вращения и их совместного возвратно-поступательного перемещения перпендикулярно оси двигателя до заклинивания конических колец [1]
Таким приводом невозможно отрабатывать малые дискреты.

Наиболее близким к предлагаемому является импульсный привод, содержащий корпус, двигатель, два управляющих толкателя и две зубчатые передачи, каждая из которых составлена из ведущего и по меньшей мере одного ведомого конических зубчатых колец, последние из которых установлены на толкателях с возможностью вращения и их совместного возвратно-поступательного перемещения перпендикулярно оси двигателя до заклинивания конических колес [2]
Недостатком этого импульсного привода является невозможность прямой отработки дискрет малых и существенно малых номиналов, что снижает возможности точного позиционирования.

Цель изобретения повышение точности позиционирования привода за счет обеспечения прямой обработки дискрет малых номиналов.

Цель достигается тем, что в импульсном приводе, содержащем корпус, двигатель, два управляющих толкателя и две зубчатые передачи, каждая из которых составлена из ведущего и по меньшей мере одного ведомого конических зубчатых колец, пари этом ведомые колеса установлены на толкателях с возможностью вращения и их совместного возвратно-поступательного перемещения перпендикулярно оси двигателя, двигатель выполнен в виде по крайней мере одного регулярного радиуса дугообразного пьезоэлектрического элемента, размещенного между соосными ему ведущими колесами и связывающего эти колеса между собой, а вал двигателя состоит из двух соосных частей.

На фиг. 1 показана кинематическая схема импульсного привода с двумя управляющими толкателями; на фиг.2 то же, вид сбоку; на фиг.3 привод с одним управляющим толкателем.

Импульсный привод, показанный на фиг.1, содержит корпус 1, дугообразный пьезоэлектрический элемент 2, выполняющий функцию толкателя, два управляющих двигателя 3 и 4, две зубчатые передачи конических колец с ведущими 5 и 6 и ведомыми 7 и 8 колесами соответственно, соосные валы 9 и 10, на которых жестко закреплены колеса 5 и 6. На этих же колесах имеются призмы 11 и 12, к которым торцами прикреплен пьезоэлектрический толкатель 2 таким образом, что центр дуги толкателя совпадает с центральной осью привода.

На колесах 5 и 6 установлены токосъемные кольца 13 и 14 соответственно, через которые подается электрическое напряжение на пьезоэлектрический элемент 2 (скользящие электроконтакты не показаны).

В импульсном приводе, показанном на фиг.3, заклинивание пар конических колес обеспечено одним толкателем 3, имеющим траверсу 15, размещенную в корпусе 1 на скользящей шпонке, на осях 16 и 17 которой установлены с возможностью вращения ведомые колеса 7 и 8 противофазного заклинивания колес 5 и 6 соответственно.

Импульсный привод (фиг.1) работает следующим образом.

При отсутствии напряжения на пьезоэлектрическом элементе 2 последний находится в нейтральном состоянии. Колесо 7 толкателем 3 удерживается в крайнем верхнем его положении, а колесо 8 толкателем 4 в крайнем нижнем положении. При этом колеса 5 и 7 расклинены, а колес 6 и 8 заклинены.

При подаче электронапряжения через токосъемные кольца 13 и 14 на элемент 2 происходит его удлинение по дуге окружности, что приводит к дискретному повороту колеса 5 и связанного с ним вала 9 на угол α определяемый зависимостью
α где Δl удлинение пьезоэлектрического толкателя;
R радиус кривизны.

П р и м е р. Δl 0,02 мм, R 50 мм,α0,023^о.

На финише фиксированного удлинения пьезоэлектрического элемента 2 производится переключение толкателей 3 и 4, что приводит к разблокированию колеса 5 и заклиниванию колес 6 и 8, и одновременно с этим снимается напряжение на пьезоэлектрическом элементе 2 и происходит его самопроизвольный возврат в исходное состояние (Δ l 0). При этом отрабатывается дискретный поворот вала 10, направление которого совпадает с направлением поворота вала 9.

Далее при повторении переключений толкателей 3 и 4 и кратковременных подачах напряжения на пьезоэлектрический элемент 2 отрабатываются последующие дискретные повороты валов 9 и 10.

Номиналы поворотных дискрет регулируемые и зависят от величины подаваемого на пьезоэлектрический элемент 2 напряжения.

Импульсный привод (фиг.3) работает в основном аналогично. Отличие заключается лишь в том, что при переключениях толкателя 3 (толкатель 4 отсутствует) происходит автоматическое переблокирование колес 5 и 6.

В обоих вариантах выполнения импульсного привода (фиг.1 и 3) может осуществляться его реверсирование, что обеспечивается изменением стартовых условий, а именно первичное блокирование колеса 5 при разблокированном колесе 6, что приводит к дискретным поворотам валов; сначала вала 10, а затем вала 9 в противоположном направлении.

В сочетании с механическими преобразователями вращательного движения в поступательное предлагаемым приводом могут быть отработаны существенно малые по номиналу линейные дискреты.

Введение в привод пьезоэлектрического толкателя обеспечивает отработку поворотных дискрет с существенно малыми номиналами, что в результате повышает точность позиционирования. Отработка дискрет осуществляется противофазно двумя потоками, соответственно, при удлинениях пьезоэлектрического толкателя под действием приложенного к нему напряжения и сжатии при снятии напряжения на толкателе.

Использование: в машиностроении, а именно в дискретных системах управления механизмами. Целью изобретения является повышение точности позиционирования за счет обеспечения отработки поворотных дискрет малых номиналов. В привод в качестве двигателя введен пьезоэлектрический элемент дугообразной формы, концентрично размещенный между ведущими колесами зубчатых передач и связывающий между собой эти колеса. Последовательное заклинивание колес двумя управляемыми толкателями или одним толкателем (в варианте с одним управляющим толкателем), согласованное с дискретной подачей электрического напряжения на пьезоэлектрический элемент, приводит к поочередным поворотам колес и, следовательно, валов в одном и том же направлении за счет удлинения и последующего сжатия пьезоэлектрического элемента. При изменении на старте порядка заклинивания колес обеспечивается отработка поворотных дискрет в противоположном направлении. Возможен вариант, при котором один и тот же вал отрабатывает поворотные дискреты последовательно в прямом и обратном направлениях. 3 ил.

ИМПУЛЬСНЫЙ ПРИВОД, содержащий двигатель, два управляющих толкателя и две зубчатые передачи, каждая из которых составлена из ведущего и по меньшей мере одного ведомого конических колес, при этом ведомые колеса установлены на толкателях с возможностью вращения и их совместного возвратно-поступательного перемещения перпендикулярно к оси двигателя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности позиционирования путем обеспечения прямой отработки дискрет малых номиналов, вал двигателя состоит из двух соосных частей, на которых размещены соответствующие ведущие колеса зубчатых передач, а двигатель выполнен в виде, по крайней мере, одного пьезоэлектрического элемента дугообразной формы с постоянным радиусом кривизны, размещенного между соосными с ним ведущими колесами и связывающего эти колеса между собой.