MX2013007913A - Aparato de control de movimiento. - Google Patents

Abstract

Un aparato de control de movimiento (A) incluye un motor de par de acoplamiento directo (54) que de forma deslizable recibe una salida (50) y sin otros tipos de dispositivos de transmisión de par entre la salida (50) y el motor (54) y entre la salida (50) y un piñón (7) en acoplamiento de engranaje directo con un engranaje anular (44) conectado a una segunda pista de rodadura (32) de un rodamiento (26) intermedio de una placa de montaje anular (38) y una placa de disco (40). La segunda pista de rodadura (32) es una pieza única, no separable que tiene forma de L, secciones transversales radiales para definir un piloto de montaje para el engranaje anular (44). El motor (54) está fijado a una placa de montaje (58) que tiene un espaciador anular integral (60) que se extiende a través de una lengüeta de montaje (16) y asegurado a un anillo de montaje (62) conectado de forma ajustable a la pestaña de montaje (16) opuesta a la placa de montaje (58).

Description

APARATO DE CONTROL DE MOVIMIENTO Campo de la Invención Se muestra y describe un aparato de control de movimiento, en particular un aparato que proporciona un posicionamiento preciso entre dos elementos, y en concreto a un aparato que proporciona posicionamiento rotacional preciso entre dos elementos.

Antecedentes de la Invención Se requiere posicionamiento preciso entre dos elementos en muchas aplicaciones, que incluyen, pero no se limitan al campo médico, de fabricación de semiconductores, de soldadura y de localización por satélite. Convencionalmente, el posicionamiento preciso se logró utilizando sistemas de accionamiento basados en levas. Tales sistemas de transmisión basados en levas presentaban varias limitaciones como ser complicados, presentar holgura, tener elevados requisitos de energía, y similares y son costosos de fabricar, utilizar y mantener. Por lo tanto, se buscan soluciones para proporcionar un posicionamiento preciso y superar las deficiencias de los sistemas de transmisión basados en levas convencionales.

La patente norteamericana 6,023,989 proporciona un dispositivo de transmisión que ha disfrutado de éxito comercial. Lo que se necesita es la aplicación de un dispositivo de transmisión, tal como en la forma mostrada en la patente norteamericana 6,023,989, de manera que se produzcan resultados sinérgicos en el campo del posicionamiento preciso entre los elementos.

Breve Descripción de la Invención Esta necesidad y otros problemas en el campo de control de movimiento se resuelven proporcionando una relación entre una placa de montaje anular y una placa selectora y un engranaje anular conectado al segundo aro de rodadura del cojinete. El segundo aro de rodadura del cojinete tiene forma de L con secciones transversales radiales, que incluye una primera pata que se extiende radialmente y una segunda pata que se extiende axialmente y que se extiende integralmente como una pieza única, no separable de la primera pata para definir un piloto de montaje para el engranaje anular.

En otro aspecto, la salida de un motor, como por ejemplo de un tipo de par de torsión acoplado directamente, está conectada a un piñón sin otros tipos de dispositivos de transmisión de par entre la salida y el motor, y entre la salida y el piñón, con el piñón entrelazado directamente con el engranaje anular conectado al segundo aro de rodadura del cojinete intermedio que está conectado a la placa de montaje anular y a la placa de selección.

En aspectos adicionales, el motor está asegurado a una placa de montaje anular de un montaje de motor que también tiene un separador anular integral que se extiende a través de un paso a través de una lengüeta de montaje que se extiende radialmente desde la placa de montaje. Un aro de rodadura de montaje se apoya en y está fijado al separador anular y se apoya en y está conectado de forma ajustable a la lengüeta de montaje en diferentes posiciones radiales opuestas a la placa de montaje. La salida del motor se extiende a través del separador anular y la placa de montaje anular.

Las modalidades ilustrativas serán más claras a la luz de la siguiente descripción detallada en relación con los dibujos.

Breve Descripción de las Figuras Las modalidades ilustrativas pueden ser mejor descritas con referencia a los dibujos anexos en los cuales: La figura 1 muestra una vista en perspectiva de una forma de un aparato de control de movimiento.

La figura 2 muestra una vista en perspectiva en explosionada del aparato de la figura 1.

La figura 3 muestra una vista en sección transversal parcial del aparato de la figura 1.

Descripción Detallada de la Invención Todas las figuras se presentan para facilitar la explicación sólo de las enseñanzas básicas; las extensiones de las figuras con respecto al número, posición, relación, y dimensiones de las piezas para formar las modalidades ilustrativas se explicarán o estarán dentro de la experiencia de la técnica después de que la siguiente descripción haya sido leída y entendida. Además, las dimensiones y proporciones dimensionales exactas para ajustarse a la fuerza específica, peso, resistencia, y requisitos similares estarán igualmente dentro de la experiencia de la técnica después de que la siguiente descripción haya sido leída y entendida.

Cuando se usa en las diversas figuras de los dibujos, los mismos números designan las mismas partes o partes similares. Por otra parte, cuando los términos "superior", "inferior", "primero", "segundo", "adelante", "atrás", "detrás", "delante", "posterior", "altura", "ancho", "longitud", "final", "lateral", "horizontal", "vertical", y similares se utilizan en este documento, se debe entender que estos términos tienen referencia solamente a la estructura mostrada en los dibujos tal como una persona los apreciaría que visualice los dibujos y se utilizan sólo para facilitar la descripción de las modalidades ilustrativas.

Un aparato de control de movimiento A se muestra proporcionando un posicionamiento preciso y, en particular, proporcionando el posicionamiento rotacional preciso entre dos elementos. Particularmente, en la forma mostrada, el aparato A incluye en general una placa de montaje 38 que tiene caras plana, paralelas, separadas 14a y 14b. En la forma mostrada, la placa 38 tiene forma anular y generalmente forma circular. La placa 38 incluye una lengüeta de montaje 16 que se extiende radialmente hacia fuera desde la circunferencia exterior de la forma circular y que incluye un paso 18 que se extiende generalmente entre las caras 14a y 14b.

Un aparato incluye además un cojinete 26 que incluye elementos giratorios 28 situados entre los aros de rodadura interior y exterior 30 y 32. El aro de rodadura interior 30 tiene extremos planos primero y segundo, paralelos, separados 30a y 30b, y en la forma que se muestra tiene forma anular. El primer extremo 30a se apoya en la cara 14a, con el aro de rodadura interior 30 fijado a la placa de montaje 38, como por medio de pernos 33 que se extienden a través del aro de rodadura interior 30 desde el extremo 30b al extremo 30a y que es recibida de forma enroscada en la placa de montaje 38. En la forma mostrada, las cabezas de los pernos 33 están avellanados en el extremo 30b. En la forma mostrada, el aro de rodadura interior 30 tiene secciones transversales radiales rectangulares.

El aro de rodadura exterior 32 tiene terminaciones o extremos primeros y segundos paralelos separados y planos 32a y 32b, en la forma que se muestra, es de forma anular. El primer extremo 32a está situado axialmente intermedio y separado axialmente de los extremos 30a y 30b del aro de rodadura interior 30, con elementos giratorios 28 situados entre el extremo 32a del aro de rodadura exterior 32 y el extremo 30b del aro de rodadura interior 30. Los aros de rodadura 30 y 32 se mantienen axialmente entre sí mediante la disposición adecuada, tales como por la forma de los elementos giratorios 28 en la forma mostrada. Una placa de selección 40 se apoya en el extremo 32b, estando el aro de rodadura exterior 32 fijado a la placa de selección 40, por ejemplo mediante pernos 42 que se extienden a través de la placa de selección 40 y que están enroscados en el aro de rodadura exterior 32. La placa de selección 40 en la forma que se muestra tiene forma anular, generalmente tiene forma circular, y tiene caras planas paralelas separadas.

En la forma mostrada, el aro de rodadura exterior 32 tiene secciones transversales radiales en forma de L, que incluyen una primera, pata que se extiende radialmente 34 que incluye el extremo 32a y una segunda pata que se extiende axialmente 36 que incluye el extremo 32b y que se extiende integralmente como una pieza única, no separable de la pata 34 para definir un piloto de montaje para un engranaje anular 44. El engranaje 44 está asegurado al aro de rodadura de rodadura exterior 32 tal como por ejemplo mediante ejemplo mediante pernos 46 que se extienden a través del engranaje 44 y se enroscan en la pata 34. Engranaje 44 se encuentra intermedio entre la placa de montaje 38 y la placa de selección 40.

Un piñón 7 del tipo de acuerdo con la patente norteamericana no. 6,023,989, que se incorpora aquí por referencia, incluye rodillos 6 circunferencialmente dispuestos para ser soportados por un par de placas anulares 11. Cada uno de los rodillos 6 del piñón 7 están giratoriamente soportados entre el par de placas anulares 11 mediante cojinetes 10 recibidos en los zócalos en el par de placas anulares 11. Los rodillos 6 están colocados en paralelo entre sí a intervalos regulares en la dirección circunferencial y entre el par de placas anulares 11 y están adaptados para engranar simultáneamente con los dientes correspondientes 4 de engranaje 44.

El piñón 7 está adecuadamente conectado a una salida 50, en la forma que se muestra como un eje de mangueta, tal como por ejemplo mediante pernos 52 que se extienden a través de placas anulares 11 y se enroscan en la salida 50 y situados radialmente hacia el interior de los rodillos 6 en una posición que no interfiere con los dientes 4 de los engranajes 44. La salida 50 se extiende a través del paso 18 y se hace girar directamente mediante un motor de par acoplado directamente 54 en el que la salida 50 se recibe de forma deslizable. Se debe apreciar que no existen engranajes, cajas de engranajes, u otros tipos de dispositivos de transmisión de par entre la salida 50 y el motor 54 y entre la salida 50 y el piñón 7.

Se prevén disposiciones adecuadas para el montaje del motor 54 a la placa de montaje 38. En la forma mostrada, un montaje de motor 56 incluye una placa anular 58 fijada adecuadamente al motor 54 tal como por ejemplo mediante pernos 68 que se extienden a través de bridas de motor y son enroscados en la placa 58. El montaje 56 incluye un separador anular 60 que se extiende íntegramente axialmente desde la placa anular 58 y tiene un tamaño para pasar a través del paso 18 y a través del paso de salida 50. Un anillo de montaje 62 se apoya en la cara 14a de la placa de montaje 38 y está fijado adecuadamente a la misma, como por medio de pernos 64 que se extienden a través del anillo de montaje 62 y la rosca fija a la lengüeta de montaje 16. El anillo de montaje 62 se apoya en la cara extrema del separador anular 60 y está fijado adecuadamente a él, tal como por ejemplo mediante pernos 66 que se extienden a través del anillo de montaje 62 y se atornillan al montaje del motor 56. Se proporcionan disposiciones adecuadas para proporcionar el ajuste de la separación radial de los ejes de engranaje 44 y de salida 50 como al proporcionar ranuras alargadas en el anillo de montaje 62 a través del cual se extienden sujetadores tales como pernos 64 conectado a la lengüeta de montaje 16.

Ahora que se ha expuesto una forma ilustrativa de un aparato, se pueden destacar algunas de las ventajas y los resultados sinérgicos obtenidos de este modo. Para fines de explicación, se asumirá que se desea hacer girar con una inercia de 100 kilogramo metro cuadrado 90 grados en 1 segundo. En una ecuación dinámica para este movimiento se requiere aceleración de 6.2845 radianes por la señal de segundos durante 0,5 segundos (girando 45 grados), entonces deceleración a la misma velocidad durante 0.5 segundos (girar otros 45 grados). Esto se conoce comúnmente como un perfil de movimiento triangular, que tiene una velocidad máxima de 30 rpm. El par necesario para hacer este movimiento se rige por la ecuación t= i*a, de modo que el par requerido es 628.3 Nm en la salida durante la aceleración y desaceleración .

Sistemas de propulsión convencionales utilizan servomotores con una caja de cambios planetaria de alta precisión. Como los servomotores son más eficientes a 3000 rpm, la relación de transmisión más adecuada para el sistema sería 3000 rpm _ ^ QQ . 30 rpm Usando el par requerido y la relación de intercalado de engranajes, el par máximo de aceleración se puede determinar como 628 1-020 Nm = 6.28 Nm (p rar del motor) ' Los mejores reductores planetarios de alta precisión son 95% eficientes y suelen tener una precisión de 1 arcmin. Aplicando esto al sistema produce los siguientes resultados: Par del motor requerido 6.59 Nm Holgura del sistema 1 arcmin Potencia promedio 1035 vatios Por el contrario, si un aparato de control de movimiento A tiene los mismos requisitos dinámicos, reaccionará como se ha explicado. Con un piñón 7 y un engranaje 44 con una relación de intercalado de engranajes de 10 a 1, el par máximo de aceleración para un aparato A sería 628.2 Nm _ Q G????G) 100 r ' pero con el motor 54 funcionando a 300 rpm máx. La aplicación y la eficacia que 99% de piñón 7 y el engranaje 44, el aparato A daría los siguientes resultados: Par del motor requerido 63.46 Nm Holgura del sistema 0 arcmin Potencia promedio 996.82 vatios El ejemplo anterior demuestra ganancia en la holgura, el par requerido y la eficiencia mediante la utilización del par del motor 54 y el piñón 7 y las combinaciones de los engranajes 44. Solos esas ganancias son una mejora sustancial sobre sistemas de accionamiento tradicionales. Además, el motor de par accionado directamente 54 ofrece muchas más ventajas que incluyen: 1. Simplicidad - al retirar la caja de cambios, hay una parte menos en el ensamble. 2. Durabilidad - las cajas de cambio han sido tradicionalmente un punto débil en el sistema de impulsión. Mediante la eliminación de la caja de cambios, hay un menor punto de fallo. 3. Velocidad - Motores de par acoplados directamente 54 tiene un tiempo de respuesta más rápido de cualquier sistema. La adición de una caja de cambios ralentiza el tiempo de respuesta debido al bobinado de los componentes internos. 4. Precisión - motores de par acoplados directamente 54 tienen una precisión considerablemente mayor que la de un sistema mecánico.

En la forma mostrada, el engranaje 44 está montado directamente sobre el piloto de aro de rodadura exterior 32 sin utilizar una placa de transición, cuyas funciones se han incorporado en el cojinete 26. Por lo tanto, se elimina el costo y los gastos de una placa de transición. Por otra parte, para fijar un cojinete a una placa de transición, tiene que crearse el espacio para la cabeza del tornillo. Este espacio se crea mediante la adición de un paso a la placa de montaje convencional. Aunque esta es una característica simple en la placa de montaje convencional, es extremadamente costoso de fabricar, ya que se requiere eliminar una gran cantidad de eliminación de material requerido. Además, se requiere un maquinado grande para posicionar correctamente una caja de cambios con respecto al piñón y el engranaje. Estas dos características hacen que la placa de montaje convencional, uno de los componentes más caros de los sistemas convencionales.

Debe apreciarse que el cojinete 26 como el que se muestra permite que la placa de montaje 38 sea fabricado de una sola placa plana que reduce drásticamente el coste global y la complejidad de la placa de montaje 38 y, por lo tanto, el aparato A en comparación con las placas de montaje escalonadas, especialmente formadas que se utilizan convencionalmente. Al introducir características en el cojinete 26 y reordenar los otros componentes, cualesquiera características especiales se han eliminado de la placa de montaje 38, creando un diseño muy simplificado y menos costoso. Específicamente, mediante la incorporación de un desplazamiento entre los aros de rodadura interior y exterior 30 y 32 del cojinete 26, se ha eliminado un paso costoso en la placa de montaje 38. También un piloto de montaje colocado con precisión en el aro de rodadura exterior 32 del cojinete 26 para montar el engranaje 44. Esto permite que el apilamiento del piñón, el separador y la placa del precargador sea tal que la superficie de montaje de la placa de montaje 38 no requiera una característica de alineación con desbaste. La adición de características al cojinete 26 no añade costos a ese componente. Sin embargo, como las operaciones de maquinado ya se han hecho para el cojinete 26, el costo añadido no es tan significativo como los ahorros realizados mediante la eliminación de todas las características de mecanizado de la placa de montaje 38, excepto los agujeros perforados.

Por lo tanto puesto que la invención descrita en este documento puede ser realizada en otras formas específicas sin apartarse del espíritu o de sus características generales, algunas de esas formas han sido indicadas, las modalidades descritas aquí deben ser consideradas en todos los aspectos como ilustrativas y no restrictivas. El alcance de la invención se indicará en las reivindicaciones adjuntas, y no en la descripción anterior, y todos los cambios que entren dentro del significado y rango de equivalencias de las reivindicaciones están destinados a ser abarcados en las mismas.

Claims (12)

REIVINDICACIONES

1. Aparato de control de movimiento que comprende, en combinación: una placa de montaje que tiene una forma anular y que tiene primera y segunda caras planas, paralelas, separadas axialmente; un cojinete que incluye elementos rotacionales situados entre los aros de rodadura primero y segundo, estando el primer aro de rodadura conectado a la primera cara de la placa de montaje; una placa de selección, con el segundo aro de rodadura conectado a la placa de selección, y un engranaje anular conectado al segundo aro de rodadura intermedio de la placa de montaje y la placa de selección, el primer aro de rodadura tiene forma anular con un primer extremo y un segundo extremo separado del primer extremo, siendo el primer extremo plano y está en contacto con la primera cara plana de la placa de montaje, el segundo aro de rodadura tiene forma anular con extremos separados primero y segundo, el segundo aro de rodadura tiene secciones transversales radiales, en forma de L que incluye una primera pata que se extiende radialmente, que incluye un primer extremo y una segunda pata que se extiende axialmente, que incluye un segundo extremo y que se extiende integralmente como una pieza única, no separable de la primera pata, las patas primera y segunda definen un piloto de montaje para el engranaje anular.

2. El aparato de control de movimiento de la reivindicación 1 en el que la forma anular es de forma generalmente circular, en el que el segundo extremo del primer aro de rodadura es plana, los extremos primero y segundo son planos y separados y paralelos entre sí, el primer aro de rodadura rectangular tiene secciones transversales radiales, la placa de montaje está asegurada por medio de pernos que se extienden a través del primer aro de rodadura desde el segundo extremo al primer extremo y es recibido de forma roscada en la placa de montaje, la primera pata incluye una superficie plana intermedia, paralelas a y separada de los extremos primero y segundo, la segunda pata incluye una superficie anular que se extiende generalmente entre la superficie plana y el segundo extremo y generalmente perpendicular a la superficie plana, los elementos de rotación están situados entre el primer extremo del segundo aro de rodadura y el segundo extremo del primer aro de rodadura, la placa de selección tiene forma anular, y tiene, caras planas paralelas separadas.

3. El aparato de control de movimiento de la reivindicación 1 o 2 que comprende además, en combinación: un piñón de engranaje acoplado directamente con el engranaje anular.

4. El aparato de control de movimiento de la reivindicación 3 que comprende además, en combinación: un motor que incluye una salida, con el piñón conectado a la salida sin otros tipos de dispositivos de transmisión de par entre la salida y el motor, y entre la salida y el piñón.

5. Aparato de control de movimiento que comprende, en combinación: una placa de montaje que tiene una forma anular y que tiene primera y segunda caras planas, paralelas, separadas axialmente; un cojinete que incluye elementos rotacionales situados entre los aros de rodadura primero y segundo, con el primer aro de rodadura conectado a la primera cara de la placa de montaje; una placa de selección, estando el segundo aro de rodadura conectado a la placa de selección; un engranaje anular conectado al segundo aro de rodadura intermedio entre la placa de montaje y la placa de selección; un piñón en disposición de intercalado de engranajes directo con el engranaje anular, y un motor que incluye una salida, el piñón está conectado a la salida sin otro tipo de dispositivos de transmisión de par entre la salida y el motor, y entre la salida y el piñón.

6. El aparato de control de movimiento de la reivindicación 4 o 5 en el que el motor es un motor de par acoplado directamente, en el que la salida se recibe de forma deslizable en el motor de par de acoplamiento directo, teniendo la salida forma de un eje de mangueta.

7. El aparato de control de movimiento de una cualquiera de las reivindicaciones 4-6 en el que la placa de montaje incluye una lengüeta de montaje que se extiende radialmente hacia fuera desde la forma anular y que incluye un paso que se extiende entre las primera y segunda caras planas, estando el motor conectado a la segunda cara, y la salida se extiende a través del paso.

8. El aparato de control de movimiento de la reivindicación 7 que comprende además, en combinación: un soporte de motor que incluye una placa de montaje anular fijada al motor y un separador anular que se extiende integralmente desde la placa de montaje anular, el separador anular que se extiende a través del paso, la salida se extiende a través del separador anular y la placa de montaje anular, la placa de montaje anular se apoya en la segunda cara de la placa de montaje, y un anillo de montaje que se apoya en y está asegurado al separador anular, el anillo de montaje se apoya en la primera cara de la placa de montaje, estando el anillo de montaje conectado de forma ajustable a la lengüeta de montaje en diferentes posiciones radiales.

9. El aparato de control de movimiento de la reivindicación 8 en el que el anillo de montaje incluye ranuras alargadas, y en el que el aparato de control de movimiento comprende además elementos de fijación que se extienden a través de las ranuras alargadas y están conectados a la lengüeta de montaje para conectar de manera ajustable el anillo de montaje de la lengüeta de montaje en las diferentes posiciones radiales.

10. El aparato de control de movimiento de una cualquiera de las reivindicaciones 4-9, en el que el piñón incluye un par de placas anulares y una pluralidad de rodillos de rotación posicionados en paralelo entre sí a intervalos regulares en una dirección circunferencial y entre el par de placas anulares, la pluralidad de rodillos que engranan simultáneamente con los dientes correspondientes del engranaje anular.

11. El aparato de control de movimiento de la reivindicación 10, en el que cada una del par de placas anulares incluye una pluralidad de zócalos a los intervalos regulares, con un cojinete de soporte del rodillo recibido en cada uno de los zócalos y que sostiene rotatoriamente a uno de la pluralidad de rodillos.

12. El aparato de control de movimiento de la reivindicación 10 o 11, que comprende además, en combinación: pernos que se extienden a través del par de placas anulares y que se enroscan en la salida, estando los pernos situados radialmente hacia el interior de la pluralidad de rodillos en una posición que no interfiere con el engranaje anular, los pernos conectan el piñón a la salida.