RU2204068C2

RU2204068C2 - Electromechanical worm drive

Info

Publication number: RU2204068C2
Application number: RU2001110244/28A
Authority: RU
Inventors: А.М. Литвиненко
Original assignee: Воронежский государственный технический университет
Priority date: 2001-04-16
Filing date: 2001-04-16
Publication date: 2003-05-10

Abstract

FIELD: industrial robots. SUBSTANCE: invention relates to orbital drives of robots operating mainly in angular coordinate systems and provided with rotary base on which rotors of electric motor are secured. proposed electromechanical worm drive has two roller clusters and six orbital electromechanical systems. Rotors of four electromechanical systems are installed, in turn, at both sides of roller cluster in zone of inner parts of rotors, and two additional orbital electromechanical systems are installed in between in zone of outer parts of rotors. EFFECT: provision of unification of end face stators, reduced cost of proposed drive. 3 dwg

Description

Изобретение относится к электромеханике и может быть использовано в качестве электропривода широкого класса механизмов, например станков, химического оборудования, манипуляторов промышленных роботов, транспортной техники и т.п. The invention relates to electromechanics and can be used as an electric drive for a wide class of mechanisms, such as machine tools, chemical equipment, manipulators of industrial robots, transport equipment, etc.

Известны электроприводы с внешними магнитными системами, описанные в [1] , в их числе находятся и электромеханические червячные приводы для робототехники, при этом используются преимущественно приводы с двигателями постоянного тока, якорь которого располагается в зазоре внешней магнитной системы, например, цилиндрического торцевого или линейного типа. Недостатком таких систем является наличие коллектора, что приводит к уменьшению надежности. Known electric drives with external magnetic systems described in [1], including electromechanical worm drives for robotics, are used mainly drives with DC motors, the anchor of which is located in the gap of an external magnetic system, for example, a cylindrical end or linear type . The disadvantage of such systems is the presence of a collector, which leads to a decrease in reliability.

Наиболее близким к заявляемому по совокупности существенных признаков является роликовая червячная передача [2], в которой червяк привода выполнен в виде роликов, расположенных по окружности и установленных на опорах качения в корпусе, в котором установлена вращающаяся обойма. На роликах находятся круговые реечные зубья, смещенные на каждом ролике вдоль оси и образующие винтовую нарезку червяка. Closest to the claimed combination of essential features is a roller worm gear [2], in which the drive worm is made in the form of rollers located around the circumference and mounted on rolling bearings in the housing in which the rotating cage is mounted. On the rollers are circular rack teeth, offset on each roller along the axis and forming a screw thread of the worm.

Недостатком данного привода является малая нагрузочная способность, вызванная необходимостью использования только одного блока роликов с приводным двигателем, а также сложность конструкции, обусловленная наличием соединительного элемента (муфты) между блоком роликов и двигателем. The disadvantage of this drive is its low load capacity, caused by the need to use only one block of rollers with a drive motor, as well as the design complexity due to the presence of a connecting element (coupling) between the roller block and the motor.

Изобретение направлено на увеличение нагрузочной способности при упрощении электромеханических узлов и обеспечении их унификации. The invention is aimed at increasing the load capacity while simplifying the electromechanical components and ensuring their unification.

Это достигается тем, что электромеханический червячный привод снабжен двумя блоками роликов, каждый из которых установлен на одном валу с ротором, и шестью орбитальными электромеханическими системами, причем статоры четырех орбитальных электромеханических систем установлены с обеих сторон блоков роликов в зоне внутренних частей роторов, а между ними с каждой стороны установлены дополнительные два статора орбитальных электромеханических систем в зоне внешних частей роторов. This is achieved by the fact that the electromechanical worm drive is equipped with two roller blocks, each of which is mounted on the same shaft with the rotor, and six orbital electromechanical systems, and the stators of four orbital electromechanical systems are installed on both sides of the roller blocks in the area of the inner parts of the rotors, and between them on each side, an additional two stators of orbital electromechanical systems are installed in the area of the outer parts of the rotors.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежом, где на фиг.1 изображен разрез червячного привода горизонтальной плоскости, вид на роторный блок, на фиг. 2 изображен электромеханический червячный привод, вид спереди в разрезе по серединной вертикальной плоскости, на фиг.3 показан разрез червячного привода горизонтальной плоскости, вид на магнитные системы. The invention is illustrated in the drawing, where in Fig.1 shows a section of a worm drive of a horizontal plane, view of the rotor block, in Fig. 2 shows an electromechanical worm drive, a front view in section along the mid-vertical plane, FIG. 3 shows a section of a worm drive of a horizontal plane, view of the magnetic systems.

Электромеханический червячный привод включает в себя основание 1, две торцевые крышки 2, вал 3 составного блока вращающегося роликового червяка, который состоит из 4 валов, на которых накатаны ролики 5, валы 4 установлены в подшипниках 6, которые в свою очередь установлены в дисках 7, в них же на подшипниках 8 установлены валы 3 с выступом 9, прикрепленные к основанию 1. В средней части вала 3 установлены подшипники 10 поддерживающего элемента 12. На валу 3 в зоне выступа 9 также установлено неподвижное зубчатое колесо 11, которое находится во взаимодействии с зубчатыми колесами 13, которые установлены на валах 4 роликов. В торцевых зонах валов 4, примыкающих к колесам 13, установлены торцевые роторы 14. Орбитальные внешние магнитные системы 15 имеют обмотки 16 с сердечниками 17 и полюсными наконечниками 18. Зубчатое червячное колесо 19 установлено на валу 20. Блок роторов имеет внешние части 21, при этом роторы установлены в чередующемся порядке таким образом, что на половине валов роторы установлены сверху (см. фиг.2), а на второй половине снизу. Внешние части нижних роторов обозначены на фиг.1 позиций 22. На фиг. 3 схематично показано: орбитальный статор 23 внешней магнитной системы, установленный сверху во внутренней части левого (фиг.2) блока роликов, орбитальный статор 24, установленный между статорами внутренних частей одновременно во внешних частях роторов блока роликов, орбитальный статор 25 установлен сверху во внутренней части правого блока роликов. Вторая тройка статоров, аналогичных статорам 23, 24, 25, установлена в нижней части блоков роторов и на фиг.2 показана схематично. The electromechanical worm drive includes a base 1, two end caps 2, a shaft 3 of the rotary roller worm component block, which consists of 4 shafts, on which rollers 5 are rolled, shafts 4 are mounted in bearings 6, which in turn are mounted in disks 7, in them, on bearings 8, shafts 3 are installed with a protrusion 9 attached to the base 1. In the middle part of the shaft 3, bearings 10 of the supporting element 12 are installed. On the shaft 3 in the area of the protrusion 9 there is also a fixed gear 11 which is in interaction with gears 13, which are mounted on the shafts of 4 rollers. In the end zones of the shafts 4 adjacent to the wheels 13, end rotors 14 are installed. The orbital external magnetic systems 15 have windings 16 with cores 17 and pole tips 18. The worm gear wheel 19 is mounted on the shaft 20. The rotor unit has outer parts 21, while the rotors are mounted in alternating order so that on half of the shafts the rotors are installed on top (see figure 2), and on the second half from the bottom. The outer parts of the lower rotors are indicated in FIG. 1 by position 22. In FIG. 3 schematically shows: an orbital stator 23 of the external magnetic system mounted on top in the inner part of the left (FIG. 2) roller block, an orbital stator 24 installed between the stators of the inner parts simultaneously in the outer parts of the rotors of the roller block, the orbital stator 25 is mounted on the top in the inner part right block of rollers. The second three stators, similar to the stators 23, 24, 25, are installed in the lower part of the rotor blocks and are shown schematically in FIG.

Устройство работает следующим образом: при включении статоров 23, 24, 25 происходит следующее. Роторы 14 совершают два вида движения: собственное вращение совместно с колесом 13, которое, перекатываясь по центральному колесу 11, совершает циклоидное вращение относительно вала 3. The device operates as follows: when the stators 23, 24, 25 are turned on, the following occurs. The rotors 14 perform two types of motion: their own rotation together with the wheel 13, which, rolling on the Central wheel 11, performs a cycloid rotation relative to the shaft 3.

В результате блок роторов (составной червяк) совершает вращение, аналогичное вращению обычного червяка, но, в отличие от обычного червяка, трение вращения заменено на трение скольжения роликов 5 по зубьям червячного колеса 19. Поскольку наличествуют два блока роликов, усилия на подшипники червячного колеса 19 взаимно компенсируются. As a result, the rotor block (composite worm) performs a rotation similar to that of a conventional worm, but, unlike a conventional worm, the friction of rotation is replaced by the sliding friction of the rollers 5 over the teeth of the worm wheel 19. Since there are two blocks of rollers, the forces on the worm wheel bearings 19 mutually offset.

При этом организовано эффективное электромеханическое взаимодействие статоров и роторов, а статоры унифицированы за счет установки их в зоне внутренних частей роторных блоков (два статора) и за счет установки третьего статора между ними во внешней части блока роторов. In this case, an effective electromechanical interaction of stators and rotors is organized, and the stators are unified by installing them in the area of the internal parts of the rotor blocks (two stators) and by installing a third stator between them in the outer part of the rotor block.

И в том, и в другом случае момент вращения будет формироваться в шести подзонах всех шести статоров, которые объединены в три основные подзоны:
- статоры 23, взаимодействующие с внутренними частями левого блока роторов (фиг.2),
- статоры 25, взаимодействующие с правыми частями правого блока ротора,
- статоры 24, расположенные между вышеуказанными статорами в зоне внешних частей роторов.In both cases, the rotation moment will be formed in six subzones of all six stators, which are combined into three main subzones:
- stators 23, interacting with the internal parts of the left rotor block (figure 2),
- stators 25, interacting with the right parts of the right rotor block,
- stators 24 located between the above stators in the area of the outer parts of the rotors.

Введение описанного расположения статоров и роторов дает возможность улучшить массогабаритные показатели привода за счет увеличения числа активных и увеличения тем самым активного момента. При этом обеспечивается унификация статоров. The introduction of the described arrangement of stators and rotors makes it possible to improve the overall dimensions of the drive by increasing the number of active and thereby increasing the active moment. This ensures the unification of stators.

Источники информации
1. Литвиненко А.М. Электроприводы промышленных роботов с внешними магнитными системами. - Воронеж: изд-во ВГУ, 1989. - 160 с., ил.Sources of information
1. Litvinenko A.M. Electric drives of industrial robots with external magnetic systems. - Voronezh: publishing house of the Voronezh State University, 1989. - 160 p., Ill.

2. А. с. СССР 418653 /В.Г. Беляев и Л.П. Беляева. Роликовая червячная передача качения /F 16 H 25/22, опубл. БИ 9, 1974, з-ка 1755694/25-28 от 06.03.72. 2. A. p. USSR 418653 / V.G. Belyaev and L.P. Belyaev. Roller worm gear rolling / F 16 H 25/22, publ. BI 9, 1974, area 1755694 / 25-28 of 03/06/72.

Claims

An electromechanical worm drive containing end stators and rotors mounted on a rotating base, characterized in that it is equipped with two blocks of rollers, each of which is mounted on one shaft with a rotor, and six orbital electromechanical systems, and the stators of four orbital electromechanical systems are installed on both sides of the roller blocks in the area of the internal parts of the rotors, and between them on each side there are two additional stators of orbital electromechanical systems in the area of the outer them parts of rotors.