CN113098194B - 一种可变刚度磨削永磁电主轴及减振控制方法 - Google Patents

一种可变刚度磨削永磁电主轴及减振控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113098194B
CN113098194B CN202110478910.0A CN202110478910A CN113098194B CN 113098194 B CN113098194 B CN 113098194B CN 202110478910 A CN202110478910 A CN 202110478910A CN 113098194 B CN113098194 B CN 113098194B
Authority
CN
China
Prior art keywords
grinding
permanent magnet
electric spindle
end cover
magnet electric
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202110478910.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113098194A (zh
Inventor
盛连超
孙琦
李威
叶果
申建伟
陆贺
李月琪
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiangsu Normal University
Original Assignee
Jiangsu Normal University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiangsu Normal University filed Critical Jiangsu Normal University
Priority to CN202110478910.0A priority Critical patent/CN113098194B/zh
Publication of CN113098194A publication Critical patent/CN113098194A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113098194B publication Critical patent/CN113098194B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/14—Structural association with mechanical loads, e.g. with hand-held machine tools or fans
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B41/00—Component parts such as frames, beds, carriages, headstocks
    • B24B41/007—Weight compensation; Temperature compensation; Vibration damping
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B41/00—Component parts such as frames, beds, carriages, headstocks
    • B24B41/04—Headstocks; Working-spindles; Features relating thereto
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/20—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for measuring, monitoring, testing, protecting or switching
    • H02K11/24—Devices for sensing torque, or actuated thereby
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/30—Structural association with control circuits or drive circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/24—Casings; Enclosures; Supports specially adapted for suppression or reduction of noise or vibrations
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/10—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
    • H02K7/116—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with gears
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P23/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
    • H02P23/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control specially adapted for damping motor oscillations, e.g. for reducing hunting
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2213/00—Specific aspects, not otherwise provided for and not covered by codes H02K2201/00 - H02K2211/00
    • H02K2213/03—Machines characterised by numerical values, ranges, mathematical expressions or similar information

Abstract

一种可变刚度磨削永磁电主轴及减振控制方法，磨削永磁电主轴包括磨削永磁电主轴驱动源、磨削永磁电主轴减振关节和上位机，磨削永磁电主轴驱动源输出中心轴上依次连有磨削永磁电主轴减振关节、扭矩传感器和磨削砂轮；通过力矩传感器检测负载冲击大小及时反馈到伺服电机控制器，并通过调节控制器控制参数，改变减振装置刚度，从而吸收末端冲击，减小振动；解决了现阶段磨削机器人传统永磁电主轴受到动态载荷或冲击作用时产生的弹性振动，从而引发电主轴、砂轮以及磨削载荷之间的机电耦合振动，并影响系统的定位精度和动态特性进而影响金属铸件的磨削质量的问题，从而实现机器人磨削永磁电主轴与末端冲击载荷的柔顺控制，提高磨削的质量与精度。

Description

一种可变刚度磨削永磁电主轴及减振控制方法
技术领域
本发明涉及一种磨削永磁电主轴及减振控制方法，尤其是一种适用于磨削机器人的末端执行机构的可变刚度磨削永磁电主轴及减振控制方法。
背景技术
永磁电主轴是广泛用于磨削机器人的末端执行机构，但在磨削过程中永磁电主轴转子系统在受到负载冲击等非平稳过程中容易引发电主轴、砂轮以及磨削载荷之间的机电耦合振动。永磁电主轴的机电耦合振动传递到末端磨削砂轮，又会影响系统的定位精度和动态特性进而影响金属铸件的磨削质量，这是制约磨削设备深度发展应用的关键因素之一。现阶段磨削机器人永磁电主轴受到动态载荷或冲击作用时产生的弹性振动，从而引发电主轴、砂轮以及磨削载荷之间的机电耦合振动，并影响系统的定位精度和动态特性进而影响金属铸件的磨削质量的问题。因此，需要一种可变刚度磨削永磁电主轴及减振控制方法来减小末端冲击引发的冲击耦合振动，提高产品磨削质量。
发明内容
技术问题：本发明的目的是要克服现有技术中的不足之处，提供一种结构简单、操作方便、稳定性强、提高产品磨削质量的可变刚度磨削永磁电主轴及减振控制方法。
技术方案：为实现上述目的，本发明的一种可变刚度磨削永磁电主轴，包括磨削永磁电主轴驱动源、磨削永磁电主轴减振关节和上位机，所述的磨削永磁电主轴驱动源输出中心轴上依次连有磨削永磁电主轴减振关节、扭矩传感器和磨削砂轮；所述的磨削永磁电主轴减振关节包括上端盖、端盖固定杆、上连接杆、转动连接块、下连接杆、齿轮固定杆、下端盖、轴承、输出轴、弹簧、中间连接部、驱动齿轮、内齿轮和伺服驱动电机；所述的伺服驱动电机位于磨削永磁电主轴驱动源端面之上并固定在下端盖上，伺服驱动电机的传动轴与驱动齿轮相连；所述驱动齿轮与内齿轮相啮合发生相对转动；所述端盖固定杆固定在上端盖上；所述齿轮固定杆固定在内齿轮边缘上；所述上连接杆一端与端盖固定杆连接，另一端与转动连接块连接，可发生相对转动；所述下连接杆一端与齿轮固定杆连接，另一端与转动连接块连接，可发生相对转动；所述弹簧片一端与转动连接块连接，能发生平移运动，另一端与中间连接部固定连接；所述输出轴与上端盖通过轴承形式连接，所述扭矩传感器和伺服驱动电机分别经传输线与上位机相连。
所述的弹簧片为4条，对称布置在中间连接部上,均采用弹簧钢制成，切截面形状为长方形。
所述固定在内齿轮边缘上的齿轮固定杆称布置，与弹簧片的条数相对应。
所述固定在上端盖上的端盖固定杆对称布置，与齿轮固定杆上下对应。
所述的伺服驱动电机的传动轴与驱动齿轮相连以键连接形式固定。
所述齿轮固定杆与下连杆的位置相对，下连杆能够绕齿轮固定杆转动。
所述端盖固定杆与上连杆的位置相对，上连杆能够绕端盖固定杆转动。
一种使用上述的可变刚度磨削永磁电主轴的减振控制方法，包括以下步骤：
1)磨削永磁电主轴驱动源工作时，通过扭矩传感器检测磨削砂轮产生的力矩信号，反馈到上位机上；
2)上位机接收到反馈信号后，进行控制指令释放，控制伺服驱动电机工作，伺服驱动电机使驱动齿轮转动，驱动齿轮带动内齿轮发生转动，位于内齿轮边缘上的齿轮固定杆随之转动，带动下连杆转动，进而使弹簧片与转动连接块发生相对移动；
3)通过控制伺服驱动电机调节驱动齿轮的转动角度来调整弹簧片的变形量大小，改变弹簧片的能量存储能力，达到精确控制磨削永磁电主轴减振关节刚度的作用；当磨削砂轮与外界负载接触时，输出轴在外力矩的作用下绕中心轴转动，弹簧片产生弹性形变，将外力冲击做功转换成弹簧片的弹性势能储存起来，进而减小了外界负载冲击，避免了永磁电主轴弹性振动产生，从而实现磨削永磁电主轴减振关节的减振能力，实现磨削过程中振动吸收。
有益效果：由于采用上述技术方案，本发明的可变刚度磨削永磁电主轴及减振控制方法，解决了现阶段磨削机器人因机电耦合振动引发的磨削稳定性低，磨削机器人效率低，磨削金属铸件质量低等问题。具有柔性自适应性，可以实时根据金属铸件的刚性通过柔性变刚度关节改变磨削接触过程中磨削砂轮的刚度，达到柔性自适应的效果。有效抑制了多维耦合振动，实现磨削机器人的高效率、高质量的稳定磨削工作。简单易行，操作方便，在本技术领域内具有广泛的实用性。
附图说明：
图1为本发明的可变刚度磨削永磁电主轴立体结构示意图；
图2为图1中内齿轮啮合关系结构示意图。
图中：1、磨削砂轮；2、扭矩传感器；3-1、上端盖；3-2、端盖固定杆；3-3、上连接杆；3-4、转动连接块；3-5、下连接杆；3-6、齿轮固定杆；3-7、下端盖；3-8、轴承；3-9、输出轴；3-10、弹簧片；3-11中间连接部；3-12、驱动齿轮；3-13、内齿轮；3-14、伺服驱动电机4、磨削永磁电主轴驱动源；5、上位机。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步描述：
如图1图2所示，本发明的可变刚度磨削永磁电主轴，包括磨削永磁电主轴驱动源4、磨削永磁电主轴减振关节和上位机5，所述的磨削永磁电主轴驱动源4输出中心轴上依次连有磨削永磁电主轴减振关节、扭矩传感器2和磨削砂轮1；所述的磨削永磁电主轴减振关节包括上端盖3-1、端盖固定杆3-2、上连接杆3-3、转动连接块3-4、下连接杆3-5、齿轮固定杆3-6、下端盖3-7、轴承3-8、输出轴3-9、弹簧片3-10、中间连接部3-11、驱动齿轮3-12、内齿轮3-13和伺服驱动电机3-14；所述的伺服驱动电机3-14位于磨削永磁电主轴驱动源4端面之上并固定在下端盖3-7上，伺服驱动电机3-14的传动轴与驱动齿轮3-12相连以键连接形式固定；所述驱动齿轮3-12与内齿轮3-13相啮合发生相对转动；所述端盖固定杆3-2固定在上端盖3-1上；所述齿轮固定杆3-6固定在内齿轮3-13边缘上；所述上连接杆3-3一端与端盖固定杆3-2连接，并发生相对转动，另一端与转动连接块3-4连接，发生相对转动；所述下连接杆3-5一端与齿轮固定杆3-6连接，能发生相对转动，另一端与转动连接块3-4连接，发生相对转动；所述弹簧片3-10一端与转动连接块3-10连接，能发生平移运动，另一端与中间连接部3-11固定连接；弹簧片3-10为4条，成90°对称布置在中间连接部3-11上,均采用弹簧钢制成，切截面形状为长方形。所述固定在内齿轮3-13边缘上的齿轮固定杆3-6对称布置，与弹簧片3-10的条数相对应。所述输出轴3-9与上端盖3-1通过轴承3-8形式连接，所述固定在上端盖3-1上的端盖固定杆3-2对称布置，与齿轮固定杆3-6上下对应；所述扭矩传感器2和伺服驱动电机3-14分别经传输线与上位机相连，伺服驱动电机3-14通过调节驱动齿轮3-12转动角度以控制弹簧片3-10的形变量大小。所述齿轮固定杆3-6与下连杆3-5的位置相对，下连杆3-5能够绕齿轮固定杆3-6转动；所述端盖固定杆3-2与上连杆3-3的位置相对，上连杆3-3能够绕端盖固定杆3-2转动。
本发明的可变刚度磨削永磁电主轴的减振控制方法，具体步骤如下：
1)磨削永磁电主轴驱动源4工作时，通过扭矩传感器2检测磨削砂轮1产生的力矩信号，反馈到上位机5上；
2)上位机5接收到反馈信号后，进行控制指令释放，控制伺服驱动电机3-14工作，伺服驱动电机3-14使驱动齿轮3-12转动，驱动齿轮3-12带动内齿轮3-13发生转动，位于内齿轮3-13边缘上的齿轮固定杆3-6随之转动，带动下连杆3-5转动，进而使弹簧片3-10与转动连接块3-4发生相对移动；
3)通过控制伺服驱动电机3-14调节驱动齿轮3-12的转动角度来调整弹簧片3-10的变形量大小，改变弹簧片3-10的能量存储能力，达到精确控制磨削永磁电主轴减振关节刚度的作用；当磨削砂轮1与外界负载接触时，输出轴3-9在外力矩的作用下绕中心轴转动，弹簧片3-10产生弹性形变，将外力冲击做功转换成弹簧片3-10的弹性势能储存起来，进而减小了外界负载冲击，避免了永磁电主轴弹性振动产生，从而实现磨削永磁电主轴减振关节的减振能力，实现磨削过程中振动吸收。

Claims (7)

1.一种可变刚度磨削永磁电主轴，包括磨削永磁电主轴驱动源（4）、磨削永磁电主轴减振关节和上位机（5），其特征在于：所述的磨削永磁电主轴驱动源（4）输出中心轴上依次连有磨削永磁电主轴减振关节、扭矩传感器（2）和磨削砂轮（1）；所述的磨削永磁电主轴减振关节包括上端盖(3-1)、端盖固定杆(3-2)、上连接杆(3-3)、转动连接块(3-4)、下连接杆(3-5)、齿轮固定杆(3-6)、下端盖(3-7)、轴承(3-8)、输出轴(3-9)、弹簧片(3-10)、中间连接部(3-11)、驱动齿轮(3-12)、内齿轮(3-13)和伺服驱动电机(3-14)；所述的伺服驱动电机(3-14)位于磨削永磁电主轴驱动源（4）端面之上并固定在下端盖(3-7)上，伺服驱动电机(3-14)的传动轴与驱动齿轮(3-12)相连；所述驱动齿轮(3-12)与内齿轮(3-13)相啮合发生相对转动；所述端盖固定杆(3-2)固定在上端盖(3-1)上；所述齿轮固定杆(3-6)固定在内齿轮(3-13) 边缘上；所述上连接杆(3-3)一端与端盖固定杆(3-2)连接，另一端与转动连接块(3-4)连接，可发生相对转动；所述下连接杆(3-5)一端与齿轮固定杆(3-6)连接，另一端与转动连接块(3-4)连接，可发生相对转动；所述弹簧片(3-10)一端与转动连接块(3-4 )连接，能发生平移运动，另一端与中间连接部(3-11)固定连接；所述输出轴(3-9)与上端盖(3-1)通过轴承(3-8)形式连接，所述扭矩传感器（2）和伺服驱动电机(3-14)分别经传输线与上位机相连；磨削永磁电主轴驱动源(4)工作时，通过扭矩传感器(2)检测磨削砂轮(1)产生的力矩信号，反馈到上位机(5)上；上位机(5)接收到反馈信号后，进行控制指令释放，控制伺服驱动电机(3-14)工作，伺服驱动电机(3-14)使驱动齿轮(3-12)转动，驱动齿轮(3-12)带动内齿轮(3-13)发生转动，位于内齿轮(3-13) 边缘上的齿轮固定杆(3-6)随之转动，带动下连接杆(3-5)转动，进而使弹簧片(3-10)与转动连接块(3-4)发生相对移动；通过控制伺服驱动电机(3-14) 调节驱动齿轮(3-12)的转动角度来调整弹簧片(3-10)的变形量大小，改变弹簧片(3-10)的能量存储能力，达到精确控制磨削永磁电主轴减振关节刚度的作用；当磨削砂轮（1）与外界负载接触时，输出轴(3-9)在外力矩的作用下绕中心轴转动，弹簧片(3-10)产生弹性形变，将外力冲击做功转换成弹簧片(3-10)的弹性势能储存起来，进而减小了外界负载冲击，避免了永磁电主轴弹性振动产生，从而实现磨削永磁电主轴减振关节的减振能力，实现磨削过程中振动吸收。
2.根据权利要求1所述的一种可变刚度磨削永磁电主轴，其特征在于；所述的弹簧片(3-10)为4条，对称布置在中间连接部(3-11)上，均采用弹簧钢制成，切截面形状为长方形。
3.根据权利要求1所述的一种可变刚度磨削永磁电主轴，其特征在于：所述固定在内齿轮(3-13) 边缘上的齿轮固定杆(3-6)对称布置，与弹簧片(3-10)的条数相对应。
4.根据权利要求1所述的一种可变刚度磨削永磁电主轴，其特征在于：所述固定在上端盖(3-1)上的端盖固定杆(3-2) 对称布置，与齿轮固定杆(3-6)上下对应。
5.根据权利要求1所述的一种可变刚度磨削永磁电主轴，其特征在于：所述的伺服驱动电机(3-14)的传动轴与驱动齿轮(3-12)相连以键连接形式固定。
6.根据权利要求1所述的一种可变刚度磨削永磁电主轴，其特征在于：所述齿轮固定杆(3-6)与下连接杆(3-5)的位置相对，下连接杆(3-5)能够绕齿轮固定杆(3-6)转动。
7.根据权利要求1所述的一种可变刚度磨削永磁电主轴，其特征在于：所述端盖固定杆(3-2)与上连接杆(3-3) 的位置相对，上连接杆(3-3)能够绕端盖固定杆(3-2)转动。
CN202110478910.0A 2021-04-30 2021-04-30 一种可变刚度磨削永磁电主轴及减振控制方法 Active CN113098194B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110478910.0A CN113098194B (zh) 2021-04-30 2021-04-30 一种可变刚度磨削永磁电主轴及减振控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110478910.0A CN113098194B (zh) 2021-04-30 2021-04-30 一种可变刚度磨削永磁电主轴及减振控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113098194A CN113098194A (zh) 2021-07-09
CN113098194B true CN113098194B (zh) 2022-04-05

Family

ID=76680841

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110478910.0A Active CN113098194B (zh) 2021-04-30 2021-04-30 一种可变刚度磨削永磁电主轴及减振控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113098194B (zh)

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB533246A (en) * 1939-10-21 1941-02-10 Arpad Nagy Improvements in grinding or abrading machines
DE3922524A1 (de) * 1989-07-08 1991-01-17 Kuka Schweissanlagen & Roboter Verfahren zur regelung der bewegungen einer achse an programmgesteuerten maschinen und regelsystem
CN106525306B (zh) * 2015-09-15 2022-07-22 联合汽车电子有限公司 发动机扭矩检测装置及方法
CN108032177B (zh) * 2018-01-08 2024-02-20 新乡中新化工有限责任公司 一种安全阀密封面研磨工具
CN110798023B (zh) * 2019-11-08 2020-12-22 安徽茗达专用汽车制造有限公司 一种马达制造方法和马达
CN211791037U (zh) * 2020-05-30 2020-10-27 颜文波 用于电机与油泵的连接装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN113098194A (zh) 2021-07-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN201103664Y (zh) 滚珠丝杆固定滚珠螺母运动的驱动机构
CN113098195B (zh) 一种柔性自适应磨削永磁电主轴及减振控制方法
CN200988225Y (zh) 一种机器人灵巧手臂关节驱动及其减速装置
CN101209556A (zh) 一种机器人灵巧手臂关节驱动及其减速装置
CN206544177U (zh) 用于包装生产线的单个不合格产品检出装置
CN105048714A (zh) 一种一体化的丝杠机电惯容器
CN113098194B (zh) 一种可变刚度磨削永磁电主轴及减振控制方法
CN100402215C (zh) 齿轮加工装置
CN115635303B (zh) 一种用于提高谐波减速机装配精度的辅助工装
CN100460165C (zh) 人工关节电绳驱动器
CN202293398U (zh) 双伺服电机直驱式数控转塔冲床
CN111015730A (zh) 紧凑型机器人变刚度关节
CN210877259U (zh) 一种钢筋折弯设备
CN203390473U (zh) 一种手轮式自定义角度变位机
CN203679769U (zh) 伺服驱动的精密旋转平台
CN202028778U (zh) 一种用于数控四轴钻铣床的滑车结构
CN218829330U (zh) 一种带保护机构的电机
CN111015729A (zh) 仿人肘关节型机器人变刚度关节
CN117155006A (zh) 一种伺服电机
CN206135690U (zh) 一种磁转子盘驱动装置
CN218352381U (zh) 一种伺服电机定转子装配装置
CN115657597B (zh) 一种数控机床ac主轴头及控制方法
CN220825958U (zh) 一种弹簧压缩工具
CN209504135U (zh) 一种大型伺服抓手
CN114347088B (zh) 通过改变弹簧预紧力实现变刚度的变刚度机构及柔性关节

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant