Механический усилитель мощности Советский патент 1978 года по МПК F16H13/08 

(54) МЕХАНИЧЕСКИЙ УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ.

Изобретение относится к приводам систем автоматического управления, в которых необ ходймо усиление мощности серводвигателя, преимущественно к приводам систем программного управления, где в качестве серводвигателя используется, например, щаговый электродвигатель малой мощности и требования к усилителю определяются его компактностью и повышеииой надежностью. Известиы механические усилители мощноети, например, щагового серводвигателя, включающие приводной (силовой) электродвигатель и устройство для усиления мощности с фрикциоииымн электромагиитиыми цуфтами или с фрикционными муфтами, выполиенными в виде барабана со стальной.лентой 1. Недостатком указанных усилителей мощности является относительная сложность конструкции, кроме того, усилитель, выполненный на осиове барабанов со стальными лентами, имеет низкий КПД. По технической сущности и достигаемому эффекту нанболее близким к настоящему изобретению является механический усилитель мощности, содержащий маломощный серводвигатель, ириводной двигатель и устройство для усилеиня мощиости в виде механической самотормозящей передачи, взаимодействующей одним из элементов с входным валом исполнительного узла 2. Целью изобретения является обеспечение постоянства необходимого коэффициеита усиления, увеличения коэффициента полезного действия и упрощения конструкции. Для этого устройство для уснления мощности выполнено в виде Двух последовательно соединенных сомоТормозящнх муфт - основной и вспомогательной, представляющих собой каждая ведущий и ведомый поводки, заключенные между ними два плавак}щих и поджатых пружиной один к другому ролика, из которых между роликами и ведущим поводком основной муфты выполнен гарантированный зазор, и охватывающее поводки и ролики кольцо, установленное у основной муфты с возможностью вращения и неподвижное у вспомогательной муфты, которая ведущим поводком соединена с серводвигателем, а основная муфта ведущнм поводком связана с ведомым поВодком вспомогательной муфты, ведомым поводком - с входным валом исполнительного узла, а охватывающее кольцо осиовиой муфты кинематически связано с приводным двигателем. На фиг. 1 изображена принципиальная кинематическая схема привода с механическим усилителем мощности; На фиг. 2 - предлагаемое yctpoficTBO для усиления мощности, про-, дольный рязрез; на фиг. 3 - разрез А-А фиг. 2; на фиг. 4 - разрез Б-Б фиг. 2.

Усилитель мощности включает: маломощный серводвигатель 1, например шаговый электродвигатель, вспомогательную самотормозящую роликовую муфту 2 с неподвижным охватывающим кольцом 3, основную самотормозящуюся роликовую муфту 4 с нодвижным охватывающим кольцом 5, нриводной (силойой) двигатель 6. например асинхронный электродвигатель, передаточное звено 7, на пример клиноременную передачу между двигателем 6 и охватывающим кольцомб.

Вспомогательная самотормозящаяся роликовая муфта 2 состоит из двух плавающих роликов 8 и 9, неподвижного охватывающего кольца 3, закрепленного в корпусе 10, пружины И, поджимающей ролики 8 и 9, друг к другу и к кольцу 3, ведущего поводка 12, связанного с серводвигателем 1 через входной вал 13, и крестовую, например, муфту 14 ведомого поводка 15, связанного с промежуточным валом 16.

Основная самотормозящаяся роликовая муфта 4 состоит из двух плавающих роликов 17 и 8, подвижного охватывающего кольца 5, пружины 19, поджимающей ролики 17 и 18 друг к другу и к кольцу 5, ведущего поводка 20, жестко связанного с промежуточным вЗлом 16, ведомого поводка 21, жестко связанного с промежуточным приводным (входным) валом 22 исполнительного узла 23 через преобразующую, например, винтовую, передачу 24. Причем между роликами 17 и 18 и ведущим поводком 20 имеется гарантированный зазор для исключения вoзмoжнoctи

касания одного из роликов с поводком 21 при расклинивании роликов 17 или 18 (в зависимости от направления вращения серводвигателя) во время поворота поводка 20 на один шаг при серводвигателе, например, шаговом.

Механический .усилитель мощности работает следующим образом. При неподвижном серводвигателе 1 вращение от приводного двигателя передается через звено 7 на подвижное охватывающее кольцо 5, которое, увлекая заклиненные в нем ролики 17 и 18, поворачнвает ведомый поводок 21 муфты 4 в сторону своего вращения (при наличии-зазора на пу.тн движения роликов - до неподвижного ведущего поводка 20) до упора ролика 17 или 18 (в зависимости от направления вращения двигателя 6) в ненодвижный ведущий поводок 20. Последний, оставаясь неподвижным за счет необратймостн муфты 2, расклинивает ролики 17 и 18с кольцом 5 и вращение ведомого поводка 21 вместе с роликами прекращается, а КОЛЬЦО5 продолжает вращаться вхолостую от непрерывно вращающегося приводного двигателя 6. При повороте серводвигателя I, например шагового электродвигателя, на один угловой шаг ведущий поводок 12 муфты 2,

воздействуя через один из роликов 8 и 9 (в. зависимости от направления вращения серводвигателя 1), поворачивает ведомый поводок 15, а вместе с ними и ведущий поводок 20

муфты 4 на ту же величину. В конце обработки шага ведущий поводок 20 останавливается и остается неподвижным за счет необратнмости муфты 2 до следующего поворота серводвигателя 1. Освобожденные от воздействия ведущего поводка 20 ролики 17 и 18 заклиниваются в подвижном кольце 5 и, увлекаемые последним, поворачиваются вокруг общей оси вместе с ведомым поводком 21 до повторной встречи с неподвижным ведущим поводком 20, при которой снова происходит расклинивание

роликов 17 и 18 и процесс повторяется многократно, сообщая через ведомый поводок 21 угловые шаговые перемещения промежуточиому валу 22, которые реализуются через преобразующую, например винтовую, передачу 24 в шаговые поступательные перемещения исполнительного узла 23.

Формула изобретения

Механический усилитель мощности, содержащий маломощный серводвигатель, приводной двигатель и устройство для усиления мощности в виде механической самотормозяшей передачи, взаимодейсгаующей одним из элементов с входным валом исполнительного узла, отличающийся тем, что, 0 целью обеспечения постоянства необходимого коэффициента усиления, увеличения коэффициента полез ного действия и упрощения конструкции, устройство для усиления мощности быподиеио в виде двух последовательно соединениях самотормозящих муфт - основной и вспомотательной, представляющих собой каждая ведущий и ведомый поводки, заключенные между ними на плавающих и поджатых пружиной один к другому ролика, нз которых между роликами

и ведущим поводком основной муфты выполнен гарантированный зазор, и охватывающее поводки и ролики кольцо, установленное у основной муфты с возможностью щения и неподвижное у вспомогательной муфты, которая ведущим поводком соеДннена с серво5 Двигателем, а основная муфта ведущим поводком связана с ведомым поводком вспомогатель-. йой муфты, ведомым поводком - с входным валом исполнительного узла, а охватывающее кольцо основной муфты кннематически связа-но с приводным Двигателем. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

;1, Ратмиров В. А., Ивоботеико Б. А. Шаговые двигатели для систем автоматического управления. Библиотека по автоматизации.

5 Вып. 66. М.-Л., Энергоиздат, 1%2, с. 9-11; 2. Павлов Ю. А., Ратмиров В. А. Механические усилители мощности для привода подач станков. - «Станки и ииструментэ, 1971, Ко 8.

////W// //////X///////77 f 44.

- A .- / Tit-

W

«.J