Устройство для компенсации статических моментов Советский патент 1982 года по МПК G05B11/00 B25J13/00 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОМПЕНСАЦИИ СТАТИЧЕСКИХ МОМЕНТОВ

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в промышленных работах и копирующих манипуляторах. Известна система цля компенсации, статических моменте, соаержащая авигатель, самотормозящийся редуктор, загрузочный механизм, цифференциал, выходной вал двигателя соединен с этим дифференциалом, первая выходная шестер ня последнего связана с редуктором, а вторая - с разгрузочным механизмом. Разгрузочный механизм содержит упруги элемент и самотормозящийся редуктор в виде винтовой пары, гайка которой жестко соединена с концом упругого элемента Ш, Недостатком этого устройства является достаточная сложность, р также то что в нем используется необратимая передача, которая, хотя и позволяет длительно удерживать грузы без потреблени энергии, ио обладает малым КПД и бопь шим моментом трения, что приводит к увеличению мощности привода. Для ком пенсации трения и тем самым для умень шения Мощности привода приходится использовать сложные дополнительные устройства. Наиболее близким к предлагаемому является устройство, которое может был использовано для компенсации статических моментов и которое содержит первый двигатель, связанный с редуктором, выходной вап которого связан со звеном исполнительного органа, устаиовпенного в шарнире, датчик скорости первого двигателя и усилитель )2l . Однако известное устройство также яв-ляется достаточно сложным при использовании его для компенсации статическнос моментов. Цель изобретения - упргацение устройства. Поставленная цель достигается тем, ЧТО: в устройство для компенсации статических моментов, содержащее первый дв гатель, связанный с редуктором, 390 вал Которого связан со звеном исполнигельного органа, установленного в шарнира, датчик скорости первого авйгагеля, и усили тель установлены включенные послецова- гельно нелинейный элемент, логический элеменг НЕ и клочевой элемент, выход которого соецинеи с усилителем, а также аатчик тока первого овигателя, связанный со вторым входом ключевого элемента, и : подключенный к выхооу усилителя второй овигатель с винтовой передачей, винт которой соединен с валом второго двигателя а гайка неподвижно соединена с звеном исполнительного органа. На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства для компенсации статических моментов. Устройство содержит первый двигатель I, редуктор 2, выходной вал которого вращает звено 3 исполнительного органа в шарнире 4. Устройство содержит также датчик 5 скорости, нелинейный элемент 6, логический элемент НЕ 7, ключевой элемент 8, датчик 9 тока первого двигателя, усилитель 10, второй двигатель 11 винт 12 и гайку 13. Причем датчик 5 скорости установлен на валу первого двигателя I, а его выход через нелинейный элемент 6 и логический элемент НЕ 7 соединен с входом управления ключевого элемента 8, информационный вход которого соединен с выходом датчика 9 тока первого двигателя I, выход ключевого элемента через усилитель 1О соединен со входом второго двигателя 11, которы установлен с возможностью поступатель- ного перемещения относительно звена 3 исполнительного органа, например, по направляющим. На этом звене неподвижно установлена гайка 13, а названный винт 12 соединен с выходным валом второго двигателя и находится в зацеплений с упомянутой гайкой 13. Устройство работает следующим обраПри остановке первого двигателя 1 под нагрузкой ( 6Н внешний момент, притюженный к валу двигателя I) на сигнал на выходе датчика 5 скорости становятся равным нулю, в этом случае на выходе логического элемента Не 7 появляется сигнал определенного уровня (отличный от нуля), отпирающий ктвочевой элемент 8. Сягнал с выхода датчика 9 тока, несущий в сеЬе инфррмацию о ве/шчине и нбгфавлевии M(,(i, череа Ключевой элемент 8, усиливаясь, nttcTyna ет на вход второго цвигЬтеля 11, при1водя во вращение винт 12 и тем самым перемещая второй двигатель II относительно звена 3 в сторону компенсации . Перемещение второго двигателя происходит до тех пор, пока его тяжесть не уравновесит М, При достижении равновесия ток в якорной цепи первого двигателя 1 -станет равным нулю и на вход второго двигателя 11 прекратится поступ- ление сигнала управления. При изменении величины и направления Mg (выброс груза иззахвата,выброс части груза и т.д.). на вход второго двигателя поступает сигнал к изменению его положения относительно звена 3 с целью компенсации к6вого значения MB, так как в момент изменения М,, ц отличным от нуля станет и ток первого двигателя. Второй двигатель 11 целесообразно выполнять утяжеленным с целью уменьщения диапазона его перемещения относительно звена 3 для компенсации переменного М При поступлении сигнала управления на вход первого двигателя, изменяющего пд ложение его вала, на выходе датчика S скорости появится сигнал, отличный or нуля и превышающий некоторое пороговое значение нелинейного элемента 6. В этом случае на выходе упомянутого элемента 6 появится постоянный сигнал, отличный от нуля, который пройдя через логический элемент Не, разомкнет ключевой элемент 8. Размыкание цепи управления -вторым двигатолем в момент управления первым двигателем 1 необходимо с целью улучшения качества отработки последним управляющего сигнала. Это объясняется тем, что в момент управления первым двигателем ток его якоря отличен от нуля даже при отсутствии Mgy. Если цепь управления вторым двигателем в этот момент была включена, то второй двигатель начал бы перемещатьсГя относительно звена 3 под действием сигнала от датчика тока 9 даже.при . В этом случае осуществлялась средняя компенсация полезного управл яющего момента первого двигателя и вносились дополнительные переменные возмущения на систему управления первым двигателем ,что привело бы к ухудшению ниюнкачества его управления. Таким образом, второй цвнгатвль предназначен для компенсации только в с (Стоянии покоя первого двигателя. Нелинейный элемент 6 необходим для организации входного сигнала логического элемента Не 7. Зона нечувствительности этого н ели некого элемента необходима аля того, чтобы цеаь управления вторым цвигателем не размыкалась в момент компенсации Мбц(при перемадении второго цвигагеля) при незначительных колебаниях ва первого цвигателя. Величина этой-зоны не- чувствительности выбирается исхоця из реальньк условий эксплуатации. Предлагаемое устройство компенсации .статических моментов прецназначёно в основном цЛя роботов, выполняющих транс портные функции и (|ункции длительного г удержания груза в опрецеленном положении при выполнении технологических операций. В этих и других подобных случаях предлагаемая (механическа$ компенсация М позволяет обеспечивать работу работа без потребления дополнительной электрической энергии. Кроме того, предлагаемое устройство позволяет повысить модность исполнительного органа робота без увеличения мощности его приводов. Это объясняется тем, что в момент подьема тяжелого гру за, который обеспечивается поворотом эвена 3 в шарнире 4, при определенном угле поворота первый двигатель может достичь предельно возможного вращающего момента и остановиться, не выполняя дальнейшего требуемого звена 3. В момент остановки первого двигателя замкнется ключевой элемент 8 и перемещающийся второй двигатель скомпенсируе часть момента от веса поднимаемого гру за. После этого п|)оизойдет дальнейший поворот звена 3 в шарнире 4, обуславлива- ющий требуемый подъем груза, цо следующего предельно возможного положения (в момент поворота звена 3 цепь управления вторым двигателем опять будет разомкнута). После очередного останова первого двигателя при достижении предельного вращающего момента вновь произойдет замыкание ключевого элемента 8 и опять возникнет перемещение второго двигателя 11 в сторону компенсации час91 ти М, Подобный процесс будет повтотиряться до тех пор, пока первый двигатель не повернет звено 3 с грузом на заданный угол. После достижения звеном 3 заданного положения и останова первого двигателя произойдет окончатеш1ная полная или частичная (в случае тяжелого груза) компенсация М Таким образом, предложенная конструкция позволяет улучишть энергетические характеристики за счет уменьшения мощности приводных двигателей и за счет отсутствия потребления электроэнергии в момент удержания груза роботом. Формула изобрете Устройство для компенсации cTaTn4ecv ких моментов, содержащее первый двигатель, связанный с редуктором, выходной вал которого связан со звеном исполнительного органа, установленного в шарнире, датчик скорости первого двигателя и усилитель, отличающееся тем, что, с целью упрощения конструкции устройства, в нем установлены включенные последовательно нелинейный элемент, логический элемент НЕ и ключевой элемент, выход которого соединен с усилителем, а также датчик тока первого двигателя, связанный со вторым входом ключевого элемента, и подключенный к выходу усилителя второй двигатель с винтовой передачей, винт которой соединен с валом второго двигателя, а гайка неподвижно соединена-с звеном исполнительного органа. Источники информации, принятые во внимание npw экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР .9 639697, кл. В 25 :) 3/О2 1977. 2.Авторское свидетельство СССР W 1О6167, кл. S05 6 19/00, 1956 (прототип).

g

4

-Ж

3

в

8