RO111169B1 - Unitate de poziționare liniară, în circuit mecanic închis - Google Patents

Abstract

Invenția se referă la o unitate de poziționare liniară, incrementală, acționată și comandată electric, în circuit mecanic închis, destinată diverselor acționări ale mașinilor-unelte, roboților industriali și manipulatoarelor. Unitatea este alcătuită dintr-un motor electric (1) pas-cu-pas, al cărui arbore antrenează un braț port-satelit (2), pe care este lăgăruit un pinion satelit (3), al unui mecanism diferențial-planetar (A). O roată dublă (4), printr-o dantură exterioară (b), angrenează cu o roată dințată intermediară (7), solidară cu un cursor (9) al unui reostat (10) intercalat între o sursă de tensiune continuă (16) și un motor electric, de acționare (15), de mare putere. Axul motorului electric de acționare (15) este solidar cu un șurub conducător (11) care, printr-o piuliță (12), deplasează o sanie (13) pe niște ghidaje (14), șurubul conducător (11) fiind cuplat cu o roată dințată, centrală (5), a mecanismului diferențialplanetar (A).

Description

Invenția se referă la o unitate de poziționare liniară, incrementală, acționată și comandată electric, în circuit mecanic închis, destinată diverselor acționări ale mașinilor, unelte, roboților industriali și manipulatoarelor și în alte domenii în care este necesară o mișcare de translație incrementală.

în scopul poziționării liniare a unui dispozitiv de lucru, este cunoscută o unitate de translație acționată și comandată electric, alcătuită dintr-un modul de poziționare grosieră și un modul de poziționare fină. Modulul de poziționare grosieră cuprinde un suport solidar cu o piuliță, antrenată printr-un șurub grosier de un motor electric de curent continuu, de mare putere. Un motor electric pascu-pas, solidar cu o sanie ce se deplasează pe niște ghidaje, constituie un traductor de poziție, axul motorului pas-cu-pas fiind cuplat printr-o roată de fir cu o transmisie cu fir legată de piulița șurubului grosier. Modulul de poziționare fină, montat pe suportul solidar cu piulița șurubului grosier, este constituit dintr-un al doilea motor electric pas-cu-pas, care, printr-un mecanism șurub-piuliță, deplasează o sanie de reglaj fin pe niște ghidaje susținute de suportul modulului de poziționare grosieră.

Un mecanism de blocare cu electromagneți acționează o roată de blocare, profilată, solidară cu șurubul grosier. Sania traductorului de poziție este solidară cu niște tije dispuse în prelungire, prin care se acționează niște variatoare electrice de turație conectate în circuitul de alimentare al motorului de mare putere.

Invenția rezolvă problema transformării mișcării de rotație programată, a unui motor electric pas-cu-pas, de mică putere, într-o mișcare de rotație a unui element de comandă, prin care se asigură alimentarea cu tensiuni crescătoare sau descrescătoare a unui motor electric de acționare, de mare putere.

Unitatea de poziționare liniară în circuit mecanic închis, conform invenției, este prevăzută cu un mecanism diferențial-planetar a cărui roată dințată centra2 lă este solidară cu șurubul conducător, iar brațul portsatelit este cuplat cu axul motorului electric pas-cu-pas, roata dințată dublă a mecanismului diferențialplanetar având o dantură exterioară aflată în angrenare cu o roată dințată intermediară, care, printr-un arbore de legătură, antrenează cursorul reostatului ce alimentează motorul electric de acționare.

Prin aplicarea invenției se obțin următoarele avantaje:

- creșterea preciziei de poziționare liniară a dispozitivului de lucru al mașinii-unelte, al manipulatorului sau al robotului industrial;

- simplificarea constructivă și funcțională, prin eliminarea traductorului de poziție, rolul acestuia fiind preluat de motorul electric pas-cu-pas de comandă.

Se dă, în continuare, un exemplu de realizare a invenției, în legătură și cu figura, care reprezintă schema cinematică simplificată a unității de poziționare liniară în circuit mecanic închis.

Unitatea de poziționare liniară în circuit mecanic închis, conform invenției, este alcătuită dintr-un motor electric 1, pas-cu-pas, de mică putere, al cărui ax este cuplat cu un braț portsatelit 2 al unui mecanism diferențial-planetar A. Pe brațul portsatelit 2 este lăgăruit un pinion satelit 3 aflat în angrenare cu o coroană dințată a, interioară, de pe o roată dințată dublă 4, prevăzută și cu o dantură exterioară b. Pinionul satelit se află, în același timp, în angrenare și cu o roată dințată centrală 5, coaxială cu roata dințată dublă 4 și care este fixată pe un arbore central G.

Dantura exterioară b a roții dințate duble 4 este angrenată cu o roată dințată intermediară 7, fixată pe un arbore de legătură 8, cuplat cu un cursor 9 al unui reostat 10.

Arborele central 6 este cuplat cu un șurub conducător 11 pe care se află o piuliță 12 ce se deplasează, împreună cu o sanie 13, de-a lungul unor ghidaje 14, paralele între ele, sania 13 fiind solidară cu un dispozitiv de lucru, nerepre

RO 111169 Bl zentat, al mașinii-unelte sau al robotului industrial.

Șurubul conducător 11 este, la rândul său, cuplat cu axul unui motor electric de acționare 15, de curent continuu, de mare putere, conectat electric la reostatul 10, alimentat de o sursă de tensiune continuă 16.

Unitatea de poziționare liniară, descrisă mai sus, funcționează în felul următor: în starea de repaus a unității, motorul electric de acționare 15 este nealimentat și, în consecință, frecările dintre șurubul conducător 11 și piulița 12, precum și frecările săniei 13 pe ghidajele 14, mențin imobilă roata dințată centrală 5 a mecanismului diferențial planetar A.

în momentul în care motorul electric 1 pas-cu-pas primește o comandă programabilă, el se rotește într-un anumit sens, cu o mărime unghiulară prestabilită. Această mișcare de rotație este transmisă, prin brațul portsatelit 2, pinionului satelit 3, care începe să se rostogolească pe roata dințată centrală 5, imobilă în acest moment și, totodată, antrenează în mișcare de rotație roata dințată dublă 4. Aceasta, prin dantura exterioară b, antrenează în mișcare de rotație roata dințată intermediară 7 care, prin arborele de legătură 8, rotește cursorul 9 al reostatului 10, determinând alimentarea cu tensiune crescătoare a motorului electric de acționare 15, care începe să se rotească într-un sens bine determinat și, prin șurubul conducător 11 și piulița 12, deplasează sania 13 pe ghidajele 14, împreună cu dispozitivul de lucru, nereprezentat, al mașinii-unelte sau al robotului industrial. Mișcarea de rotație a șurubului conducător 11 este preluată și de arborele central 6 și transmisă roții dințate centrale 5 care, prin pinionul satelit 3, coroana dințată a și dantura exterioară b a roții dințate duble 4 și prin roata dințată intermediară 7, asigură reacția inversă.

Din acest moment se inițiază etapa de sincronizare în care ambele motoare funcționează: motorul electric 1 pas-cu-pas se rotește cu viteza unghiulară proprie, iar motorul electric de acționare 15 se rotește cu o viteză corespunzătoare poziției cursorului 9 pe reostatul 10. întrucât există și o diferență de valoare absolută între vitezele de rotație ale motoarelor electrice 1 si 15, se produce, în continuare, rotirea rotii dințate centrale 5, a roții dințate duble 4, a roții dințate intermediare 7 și a cursorului 9, în sensul vitezei celei mai mari, respectiv în sensul de rotație a motorului electric 1 pas-cu-pas. Ca urmare, reostatul 10 alimentează motorul electric de acționare 15 succesiv, cu tensiuni crescătoare, până în momentul în care dispare diferența în valoare absolută dintre vitezele unghiulare ale motoarelor electrice 1 și 15. în acest moment încetează rotirea roții dințate duble 4, a roții dințate intermediare 7 și a cursorului 9 al reostatului 10 și se produce sincronizarea propriu-zisă a motoarelor electrice 1 și 15.

în această etapă a funcționării, datorită mecanismului diferențial-planetarA, se produce însumarea algebrică a semnalului de intrare furnizat prin brațul portsatelit 2 de către motorul electric 1 pas-cu-pas, cu mișcarea de rotație a roții dințate centrale 5, antrenată de motorul electric de acționare 15 prin intermediul șurubului conducător 11 și al arborelui central 6.

în continuare, după efectuarea numărului programat de pași, motorul electric 1 pas-cu-pas se oprește, iar motorul electric de acționare 15 continuă să se rotească cu o viteză proporțională cu valoarea tensiunii corespunzătoare a ultimei poziții a cursorului 9 pe reostatul 10.

Din acest moment începe etapa de oprire în care mecanismul diferențialplanetar A funcționează ca un mecanism elementar cu un grad de mobilitate la care, de această dată, semnalul de in

RO 111169 Bl trare este furnizat de motorul electric de acționare 15, prin șurubul conducător 11 și arborele central 6, roții centrale

5. Aceasta antrenează în mișcare de rotație pinionul satelit 3 care, rotindu-se 5 pe brațul portsatelit 2, imobil în acest moment, pune în mișcare de rotație roata dințată dublă 4, prin angrenarea cu coroana dințată a. în consecință, mecanismul planetar-diferențial A, prin io rotirea roții duble 4, prin dantura exterioară b, furnizează un semnal de ieșire care este transmis, prin roata dințată intermediară 7, cursorului 9 al reostatului 10. Drept urmare, cursorul 15 9 revine către poziția inițială, comandând scăderea tensiunii de alimentare a motorului electric de acționare 15. în acest fel, are loc autoînchiderea motorului electric de acționare 15, 20 odată cu revenirea cursorului 9 în poziția de zero urmată de întreruperea alimentării sale cu tensiune continuă.

Funcționarea unității de poziționare liniară se desfășoară după schema logică din tabelul de mai jos:

Etapa de funcționare	Motor electric 1 pas-cu-pas	Motor electric de acționare 15
1.	Repaus	0	0
2.	Demarare	1	0
3.	Sincronizare	1	1
4.	Oprire	0	1
5.	Repaus	0	0

Revendicare

Claims (1)

1. Unitate de poziționare liniară în circuit mecanic închis, cuprinzând un motor electric de curent continuu de acționare a unui dispozitiv de lucru fixat pe o sanie, care se deplasează pe niște ghidaje, sania fiind solidară cu o piuliță conjugată cu un șurub conducător, iar motorul de acționare fiind comandat de un motor electric pas-cu-pas, printr-un reostat și o sursă de tensiune continuă, caracterizată prin aceea că este prevăzută cu un mecanism diferențialplanetar (A) a cărui roată dințată centrală (5J este solidară cu șurubul conducător (11), iar brațul portsatelit (2) este cuplat cu axul motorului electric (1) pas-cu-pas, roata dințată dublă (4) a mecanismului diferențial-planetar (A) având o dantură exterioară (bj aflată în angrenare cu o roată dințată intermediară (7Î, care, printr-un arbore de legătură (8), antrenează cursorul (93 reostatului (103 ce alimentează motorul electric de acționare (153