RU2672150C1 - Электромеханический привод - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к приводам. Электромеханический привод содержит инвертированную роликовинтовую передачу и электродвигатель, установленный с наружной стороны корпуса привода. Инвертированная роликовинтовая передача содержит цилиндрический элемент, две гайки, расположенные внутри указанного элемента, жестко соединенные друг с другом и с указанным элементом и имеющие внутреннюю многозаходную резьбу разного направления, два винта, выполненные полыми, размещенные вокруг выходного вала, жестко соединенные друг с другом и с выходным валом и имеющие наружную многозаходную резьбу разного направления, два опорных винта, выполненные полыми, расположенные вокруг выходного вала с двух сторон от указанных двух винтов соосно с ними, жестко закрепленные к корпусу или крышке и имеющие наружную многозаходную резьбу разного направления, и резьбовые ролики, установленные между гайками с одной стороны и винтами и опорными винтами с другой стороны и имеющие одну пару резьбовых участков с многозаходной резьбой разного направления, при этом каждый резьбовой участок из указанной одной пары резьбовых участков находится во взаимодействии с внутренней резьбой одной гайки и наружной резьбой одного винта и/или одного опорного винта, а электродвигатель содержит выходной вал, проходящий в корпус и связанный с цилиндрическим элементом посредством механической передачи. Обеспечивается улучшение эксплуатационных характеристик. 18 з.п. ф-лы, 11 ил.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение в целом относится к приводным механизмам для создания вращательного движения и, в частности, к электромеханическим приводам на базе инвертированных роликовинтовых редукторов поворотного типа.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Многие исполнительные механизмы, предполагающие использование приводных устройств, в частности электромеханических приводов, в качестве входного звена имеют вал. Для присоединения к данным исполнительным механизмам общеизвестных электромеханических приводов, у которых выходным звеном является сплошной вал, необходимо использовать дополнительные промежуточные элементы крепления: переходные муфты, подшипниковые опоры и т.д. Применение данных промежуточных элементов приводит к увеличению объема, требуемого для установки электромеханического привода и его крепления к исполнительному механизму.

Кроме того, зачастую требуется обеспечивать передачу больших моментов при ограничении габаритных размеров привода, например в роботах, манипуляторах, силовых приводах и т. д. Для решения указанной задачи наиболее предпочтительным является использование роликовинтовых редукторов, преимущество которых заключается в простоте конструкции и малом количестве компонентов, а также высокой кинематической точности, которая обеспечивается короткой кинематической цепью и большим числом точек контакта. Кроме того, подобные редукторы имеют малые габариты при высоких передаваемых моментах, а также имеют возможность работы с большими скоростями вращения выходного вала.

В патентном документе US 4918344 (F16H13/06, 17.04.1990) описан электрический двигатель, содержащий установленные в сборном корпусе статор, ротор, планетарный редуктор и выходной вал. Статор закреплен к корпусу по своей периферии, а ротор выполнен в виде полого цилиндра и расположен внутри статора соосно с ним. Выходной вал расположен внутри ротора, проходит по центру корпуса и удерживается в нем с возможностью вращения с помощью подшипников. По меньшей мере часть редуктора расположена в пространстве между ротором и выходным валом. Известная конструкция привода обеспечивает выполнение привода с компактными размерами, однако исключает возможность выполнения выходного вала полым, а также является достаточно сложной с точки зрения диагностики и ремонта неисправностей.

Таким образом, для подсоединения известного электрического двигателя к исполнительным механизмам, имеющим сплошной выходной вал, потребуется использовать дополнительные промежуточные элементы крепления. Кроме того, использование в качестве преобразующего механизма планетарной передачи не позволит обеспечить передачу высоких моментов при малых габаритах планетарного редуктора и, следовательно, всего привода, по сравнению, например, с приводом, оснащенным роликовинтовой передачей.

Задачей настоящего изобретения является создание электромеханического привода, имеющего возможность установки непосредственно на вал исполнительного механизма без использования промежуточных элементов.

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Указанная задача решена благодаря созданию электромеханического привода, содержащего корпус с крышкой, в котором установлены инвертированная роликовинтовая передача и выходной вал электромеханического привода, жестко соединенные друг с другом, а также электродвигатель, установленный с наружной стороны корпуса, при этом инвертированная роликовинтовая передача содержит цилиндрический элемент, по меньшей мере две гайки, расположенные внутри указанного цилиндрического элемента, жестко соединенные друг с другом и с указанным цилиндрическим элементом и имеющие внутреннюю многозаходную резьбу разного направления, по меньшей мере два винта, выполненные полыми, размещенные вокруг выходного вала, жестко соединенные друг с другом и с выходным валом и имеющие наружную многозаходную резьбу разного направления, два опорных винта, выполненные полыми, расположенные вокруг выходного вала с двух сторон от указанных по меньшей мере двух винтов соосно с ними, жестко закрепленные к корпусу или крышке и имеющие наружную многозаходную резьбу разного направления, и резьбовые ролики, установленные между гайками с одной стороны и винтами и опорными винтами с другой стороны и имеющие по меньшей мере одну пару резьбовых участков с многозаходной резьбой разного направления, при этом каждый резьбовой участок из указанной по меньшей мере одной пары резьбовых участков находится во взаимодействии с внутренней резьбой по меньшей мере одной гайки и наружной резьбой по меньшей мере одного винта и/или по меньшей мере одного опорного винта, а электродвигатель содержит выходной вал, проходящий в корпус и связанный с цилиндрическим элементом посредством механической передачи.

Выполнение электромеханического привода на основе инвертированной роликовинтовой передачи позволяет обеспечить создание конструкции привода, который может быть подсоединен непосредственно к внешним исполнительным механизмам без использования промежуточных элементов. Кроме того, размещение электродвигателя с наружной стороны корпуса электромеханического привода позволяет облегчить техническое обслуживание и ремонт как самого электродвигателя, так и электромеханического привода в целом.

Согласно частному варианту реализации на валу электродвигателя установлена шестерня, а цилиндрический элемент представляет собой зубчатое колесо, находящееся в зацеплении с указанной шестерней. Кроме того, цилиндрический элемент может представлять собой первое колесо ременной передачи, а на валу электродвигателя установлено ответное второе колесо ременной передачи, связанные между собой посредством ремня. Кроме того, цилиндрический элемент может представлять собой червячное колесо, а на выходном валу электродвигателя может быть установлен червяк, находящийся в зацеплении с червячным колесом.

Согласно частному варианту реализации электромеханический привод дополнительно содержит еще по меньшей мере один электродвигатель, установленный с наружной стороны корпуса и имеющий выходной вал, размещенный в указанном корпусе и связанный с цилиндрическим элементом посредством механической передачи.

Согласно другому частному варианту реализации электромеханический привод дополнительно содержит встроенный тормоз, имеющий статор тормоза, соединенный с корпусом, и ротор тормоза, по меньшей мере частично размещенный внутри статора тормоза и установленный на валу, проходящем внутрь корпуса и имеющем на свободном конце шестерню, находящуюся в зацеплении с зубчатым колесом.

Согласно еще одному варианту реализации электромеханический привод дополнительно содержит встроенный тормоз, имеющий статор тормоза, соединенный с корпусом, и ротор тормоза, соединенный с выходным валом электромеханического привода.

Согласно еще одному варианту реализации электродвигатель содержит тормоз, прикрепленный к корпусу электродвигателя и выполненный с возможностью торможения выходного вала электродвигателя.

Согласно еще одному варианту реализации электромеханический привод дополнительно содержит средства ручного управления, установленные на корпусе или крышке электромеханического привода и выполненные с возможностью взаимодействия с цилиндрическим элементом посредством зубчатого, червячного или ременного зацепления.

Согласно еще одному варианту реализации электромеханический привод дополнительно содержит средства ручного управления, установленные на корпусе или крышке электромеханического привода и выполненные с возможностью взаимодействия с выходным валом электромеханического привода посредством зубчатого, червячного или ременного зацепления.

Согласно еще одному варианту реализации электромеханический привод дополнительно содержит датчик углового положения, установленный на корпусе электромеханического привода и имеющий вал, на свободном конце которого установлена шестерня, находящаяся в зацеплении с зубчатым колесом.

Согласно еще одному варианту реализации электромеханический привод дополнительно содержит датчик углового положения, установленный на корпусе электродвигателя и выполненный с возможностью взаимодействия с выходным валом электродвигателя.

Согласно еще одному варианту реализации электромеханический привод дополнительно содержит датчик углового положения, установленный на корпусе электромеханического привода и выполненный с возможностью взаимодействия с выходным валом электромеханического привода.

Согласно еще одному варианту реализации электромеханический привод дополнительно содержит подшипники, установленные на выходном валу электромеханического привода.

Согласно еще одному варианту реализации электромеханический привод дополнительно содержит средства масляного охлаждения.

Согласно еще одному варианту реализации по меньшей мере две гайки выполнены заодно целое.

Согласно еще одному варианту реализации по меньшей мере два винта выполнены заодно целое.

Согласно еще одному варианту реализации выходной вал выполнен заодно целое с по меньшей мере двумя винтами.

Согласно еще одному варианту реализации каждый резьбовой ролик содержит по меньшей мере две пары резьбовых участков с многозаходной резьбой разного направления, при этом резьбовые участки одной пары резьбовых участков расположены в центре и сопряжены с возможностью взаимодействия с по меньшей мере двумя гайками и по меньшей мере двумя винтами, а резьбовые участки другой пары резьбовых участков расположены по краям от резьбовых участков, расположенных в центре, и сопряжены с возможностью взаимодействия с опорными винтами. При этом диаметр резьбы одной пары резьбовых участков отличается от диаметра резьбы другой пары резьбовых участков.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На фиг. 1 схематично изображен электромеханический привод в варианте выполнения с резьбовыми роликами, имеющими одну пару резьбовых участков.

На фиг. 2 схематично изображен электромеханический привод в варианте выполнения с резьбовыми роликами, имеющими две пары резьбовых участков.

На фиг. 3 схематично изображен электромеханический привод в варианте выполнения с двумя электродвигателями.

На фиг. 4 схематично изображен электромеханический привод, показанный на фиг. 2, содержащий встроенный тормоз.

На фиг. 5 схематично изображен электромеханический привод, показанный на фиг. 2, содержащий средства ручного управления.

На фиг. 6 схематично изображен электромеханический привод, показанный на фиг. 2, содержащий датчик углового положения.

На фиг. 7 схематично изображен электромеханический привод, показанный на фиг. 2, содержащий подшипники.

На фиг. 8 схематично изображен электромеханический привод, показанный на фиг. 2, содержащий средства масляного охлаждения.

На фиг. 9 схематично изображен электромеханический привод, содержащий встроенный тормоз, установленный на электродвигатель.

На фиг. 10 схематично изображен электромеханический привод, в котором использована ременная передача.

На фиг. 11 схематично изображен электромеханический привод, в котором использована червячная передача.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Согласно одному варианту реализации, показанному на фиг. 1, предлагаемый электромеханический привод содержит корпус 1 с крышкой 2, в котором размещена инвертированная роликовинтовая передача и выходной вал 3, жестко соединенные друг с другом, а также электродвигатель 4 с необходимыми элементами управления, установленный с наружной стороны на корпус 1 и соединенный с инвертированной роликовинтовой передачей посредством механической передачи.

Согласно варианту реализации изобретения, показанному на фиг. 1, инвертированная роликовинтовая передача содержит цилиндрический элемент в виде зубчатого колеса 5 и две гайки 6, образующие входное звено редуктора, два винта 7, образующие выходное звено редуктора, два опорных винта 8, образующие опорное звено редуктора, и резьбовые ролики 9. Специалисту в рассматриваемой области техники очевидно, что при модификации электромеханического привода для конкретного использования количество гаек 6, винтов 7 и опорных винтов 8 может быть увеличено.

Гайки 6 размещены внутри зубчатого колеса 5 и жестко соединены друг с другом и с зубчатым колесом 5 посредством фиксирующих элементов, например гайки 10, использование которой позволяет исключить осевое перемещение гаек 6 относительно друг друга, а также относительно зубчатого колеса 5. Кроме того, для предотвращения углового перемещения зубчатого колеса 5 относительно гаек 6, на его внутренней поверхности, а также на наружной поверхности гаек 6 выполняют фиксирующие элементы, например, шлицы. Фиксация зубчатого колеса 5 относительно гаек 6 также обеспечивает их дополнительную взаимную фиксацию. Однако возможны другие варианты фиксации гаек 6 относительно зубчатого колеса 5, известные специалисту в рассматриваемой области техники.

На внутренней поверхности каждой гайки 6 выполнена внутренняя многозаходная резьба, при этом направление резьбы одной гайки 6 отличается от направления резьбы другой гайки 6. Возможен вариант выполнения, в котором гайки 6 выполнены заодно целое и имеют участки с резьбой разного направления. При этом ориентация резьб в каждом резьбовом участке гайки 6 должна быть строго зеркальной относительно вертикальной плоскости симметрии редуктора.

Винты 7 выполнены полыми, расположены вокруг выходного вала 3 и жестко соединены с валом 3 и друг с другом. Для исключения углового перемещения выходного вала 3 относительно винтов 7 на его наружной поверхности и внутренней поверхности винтов 7 выполняют фиксирующие элементы, например шлицы, которые обеспечивают передачу вращения от винтов 7 к выходному валу 3. Кроме того винты 7 зафиксированы друг относительно друга с помощью фиксирующих элементов, например винтов (не показаны), размещенных в специально предусмотренных пазах в указанных винтах 7. Такое крепление позволяет исключить относительное осевое перемещении винтов 7. Кроме того, может быть предусмотрено шлицевое соединение винтов 7 (не показано), позволяющее исключить их относительное угловое перемещение. Возможен вариант выполнения, согласно которому винты 7 выполнены заодно целое. На внешней поверхности каждого винта 7 выполнена многозаходная резьба, направление которой отличается от направления резьбы другого винта 7. В случае выполнения винтов 7 заодно целое, они также имеют участки резьбы разного направления. При этом ориентация резьб в указанной паре винтов 7 должна быть строго зеркальной относительно вертикальной плоскости симметрии редуктора.

Опорные винты 8 выполнены полыми и расположены вокруг выходного вала 3 по краям от винтов 7 и соосно с ними. Опорные винты 8 зафиксированы от осевого перемещения посредством крепления к неподвижным корпусным элементам. В частности, в рассматриваемом варианте реализации изобретения один опорный винт 8 жестко соединен с корпусом 1, а другой опорный винт 8 жестко соединен с крышкой 2. Для предотвращения осевого перемещения опорных винтов 8 выполняют их фиксацию с помощью гаек 11, а для предотвращения их взаимного углового перемещения используют шлицевое соединение с корпусом 1 и/или крышкой 2 (на чертежах не показано). Каждый опорный винт 8 имеет наружную многозаходную резьбу, направление которой отличается от направления резьбы другого опорного винта 8. Возможен вариант реализации изобретения, согласно которому электромеханический привод содержит корпус и две крышки (не показано), которые крепятся к корпусу. В этом случае опорные винты 8 крепятся к двум указанным крышкам. При этом ориентация резьб в указанной паре опорных винтов 8 должна быть строго зеркальной относительно вертикальной плоскости симметрии редуктора.

Специалисту в рассматриваемой области техники очевидны и другие варианты фиксации гаек 6, винтов 7 и опорных винтов 8, например, при помощи штифтов, шлицевого соединения и т.д. для предотвращения углового перемещения, и при помощи винтов, гаек и т.п. для предотвращения осевого перемещения.

Резьбовые ролики 9 равномерно разнесены по окружности винтов 7 и опорных винтов 8. В рассматриваемом варианте реализации, показанном на фиг. 1, каждый ролик 9 имеет два резьбовых участка одинакового диаметра, на каждом из которых выполнена многозаходная резьба, имеющая направление, отличное от направления резьбы другого резьбового участка. При этом резьбы указанных двух резьбовых участков симметричны относительно плоскости, перпендикулярной оси ролика 9 и проходящей через его центр. В рассматриваемом варианте выполнения каждый резьбовой участок сопряжен с внутренней резьбой одной гайки 6 и наружными резьбами одного винта 7 и одного опорного винта 8 для редуцирования входного момента от гаек 6 на ролики 9 и далее на винты 7.

Для обеспечения редукции в рассматриваемом варианте реализации привода опорные винты 8 имеют число заходов резьбы, отличное от числа заходов резьбы винтов 7.

Для предотвращения выкатывания роликов 9 из гаек 6, винтов 7 и опорных винтов 8 углы подъема резьбы резьбовых участков роликов 9 выполняют равными по величине углам подъема соответствующих гаек 6 и опорных винтов 8. При этом ролики 9 имеют направление резьбы схожее с направлением резьб гаек 6 и противоположное направлению резьб винтов 7 и опорных винтов 8. Участки с резьбой разного направления роликов 9 препятствуют проскальзыванию роликов вдоль витков резьбы гаек 6, винтов 7 и опорных винтов 8.

Для обеспечения безлюфтовой передачи между роликами 9 и гайками 6, винтами 7 и опорными винтами 8, резьбы данных элементов могут быть выполнены с преднатягом. Преднатяг заключается в выборе среднего диаметра роликов 9 и винтов 7 таким образом, чтобы сумма средних диаметров винтов 7 и двух роликов была больше среднего диаметра соответствующей гайки 6 на величину, соответствующую необходимому преднатягу. В настоящем изобретении преднатяг может быть реализован любым подходящим способом, известным специалисту.

Количество роликов 9, используемых в инвертированном роликовинтовом редукторе может варьироваться от 2 до 1000. Указанное количество определяется исходя из кинематического и прочностного расчета инвертированного роликовинтового редуктора. Использование большого количества роликов позволяет увеличить количество точек контакта роликов 9 с гайками 6, винтами 7 и опорными винтами 8, и, следовательно, более равномерно распределить нагрузку на элементах редуктора. Равномерное распределение нагрузки позволяет повысить грузоподъемность и ресурс инвертированного роликовинтового редуктора и электромеханического привода в целом.

Выходной вал 3 может иметь разные геометрические конфигурации. В рассматриваемом варианте реализации выходной вал 3 представляет собой вал с центральным сквозным отверстием. На внутренней поверхности выходного вала 3 выполняют фиксирующие элементы для передачи вращения на исполнительный орган внешнего механизма. Кроме того, выходной вал 3 может быть выполнен заодно целое с винтами 7.

Электродвигатель 4, размещенный в корпусе 12 электродвигателя, устанавливают с наружной стороны на корпус 1 электромеханического привода. При этом корпус 1 имеет на торцевой стороне отверстие 33, через которое внутрь корпуса 1 проходит выходной вал 13 электродвигателя 4. Крепление корпуса 12 к корпусу 1 осуществляют посредством крепежных элементов, например винтов (не показаны). Передачу крутящего момента с электродвигателя 4 на входное звено инвертированной роликовинтовой передачи выполняют посредством механической передачи в виде зубчатой цилиндрической передачи, образованной шестерней 14, жестко закрепленной на выходном валу 13 электродвигателя, и зубчатым колесом 5, которые введены в зацепление друг с другом.

Согласно другому варианту выполнения электромеханического привода, показанному на фиг. 2, каждый ролик 9 имеет четыре резьбовых участка, при этом два центральных резьбовых участка 15 имеют многозаходную резьбу разного направления и одинаковый диаметр. Два боковых участка 16 также имеют многозаходную резьбу разного направления и одинаковый диаметр, отличный от диаметра центральных резьбовых участков. В данном варианте реализации резьба указанных четырех резьбовых участков попарно симметрична относительно плоскости, перпендикулярной оси ролика 9 и проходящей через его центр. При этом центральные резьбовые участки сопряжены с возможностью передачи крутящего момента с внутренней резьбой гаек 6 и наружной резьбой винтов 7, а боковые резьбовые участки сопряжены с наружной резьбой опорных винтов 8. Остальные конструкционные элементы привода выполняют аналогично тем же элементам привода, описанным со ссылкой на фиг. 1.

Согласно еще одному варианту реализации электромеханического привода, показанному на фиг. 3, он дополнительно содержит еще один электродвигатель 17, аналогичный электродвигателю 4 с выходным валом 13 и шестерней 14, используемому в варианте реализации изобретения, описанном со ссылкой на фиг. 1. Указанные электродвигатели 4 и 17 установлены по окружности корпуса 1. Крепление электродвигателя 17 на корпусе 1 и передача вращения осуществляется аналогично креплению и передаче вращения электродвигателя 4, описанному со ссылкой на фиг. 1. Остальные элементы электромеханического привода реализованы аналогично элементам электромеханического привода, описанного со ссылкой на фиг. 1.

Специалисту очевидно, что при необходимости количество используемых двигателей может быть увеличено.

Преимущество данного варианта реализации заключается в том, что при поломке одного из электродвигателей электромеханический привод сможет продолжить работу с использованием другого электродвигателя. Данное преимущество особенно предпочтительно в случае механизмов, эксплуатация которых осуществляется в районах, где невозможно капитальное сервисное обслуживание, например водный, воздушный и наземный транспорт.

Другое преимущество рассматриваемого варианта реализации изобретения заключается в возможности одновременного использования двух электродвигателей, что позволит, в случае необходимости, создать большой момент на выходном валу электромеханического привода для преодоления большой нагрузки.

Согласно другому варианту реализации предлагаемого изобретения, показанному со ссылкой на фиг. 4, электромеханический привод может быть оснащен встроенным тормозом для обеспечения удержания на выходном валу электромеханического привода момента при нулевой скорости без использования электродвигателя, а также для обеспечения фиксации выходного вала 3 электромеханического привода при отключении электродвигателя. Как показано на фиг. 4, тормоз содержит статор 19 тормоза, установленный на корпусе 1 с помощью крепежных элементов, например винтов (не показаны). При этом ротор 20 тормоза установлен на валу 21 и зафиксирован от перемещения в угловом и осевом направлении. На свободном конце вала 21 установлена и зафиксирована шестерня 22, находящаяся в зацеплении с зубчатым колесом 5. В зависимости от требуемых характеристик электромеханического привода используется необходимый вариант исполнения тормоза: нормально замкнутый или нормально разомкнутый. .

Возможен также вариант реализации электромеханического привода, согласно которому ротор тормоза устанавливают на выходной вал 3 электромеханического привода (на чертежах не показано).

Согласно еще одному варианту реализации, показанному со ссылкой на фиг. 5, электромеханический привод может быть оснащен средствами 23 ручного управления или ручным дублером. Средства 23 ручного управления имеют ось 24, размещаемую в отверстии, выполненном в корпусном элементе, например в корпусе 1, и при необходимости фиксируемую в осевом направлении. На указанной оси 24 установлена шестеренка 25, которая с помощью зубчатого зацепления сцеплена с цилиндрическим элементов в виде зубчатого колеса 5. При вращении ручки 26 средств 23, вращение через зубчатое зацепление шестеренки 25 и зубчатого колеса 5 передается на входное звено инвертированной роликовинтовой передачи и далее на выходной вал 3. Кроме зубчатого зацепления средств 23 ручного управления и входного звена инвертированной роликовинтовой передачи, рассмотренного выше, может быть использован любой подходящий вид зацепления, например червячное или ременное зацепление. В рассматриваемом варианте реализации электромеханический привод может быть дополнительно оснащен механизмом расцепления (на чертежах не показан) средств 23 ручного управления с зубчатым колесом 5 при включении электродвигателя 4. Данный механизм позволяет осуществлять сцепление средств 23 ручного управления с зубчатым колесом 5 при отключенном электродвигателе 4 и расцепление при включении электродвигателя 4 и вращении от него зубчатого колеса 5.

Возможен также вариант выполнения электромеханического привода, в котором средства ручного управления установлены на корпусе или крышке электромеханического привода и выполнены с возможностью взаимодействия непосредственно с выходным валом 3 электромеханического привода посредством зубчатого, червячного или ременного зацепления.

Согласно еще одному варианту реализации изобретения, показанному на фиг. 6, для улучшения кинематической точности позиционирования выходного вала электромеханического привода, а также определения его абсолютной угловой координаты, в конструкции электромеханического привода может быть предусмотрен датчик углового положения. Как показано на фиг. 6, электромеханический привод содержит датчик 27 углового положения, установленный и зафиксированный на корпусном элементе электромеханического привода, в частности на корпусе 1. Датчик 27 имеет вал 28, на котором установлена шестерня 29, взаимодействующая посредством зубчатого зацепления с зубчатым колесом 5. Вращение выходного вала электродвигателя 4 передается через зубчатое зацепление зубчатого колеса 5 и шестерни 29 на вал 28 датчика 27, который показывает угол поворота этого вала. Также возможен вариант реализации, согласно которому вращение на шестерню 29 передается непосредственно от выходного вала 3 электромеханического привода.

Согласно другому варианту реализации датчик углового положения может быть установлен на корпусе электродвигателя 4 и выполнен с возможностью взаимодействия с выходным валом электродвигателя.

Согласно еще одному варианту реализации предложенного изобретения, электромеханический привод может быть оснащен подшипниками 30, установленными на выходном валу 3 электромеханического привода, как показано на фиг. 7, для увеличения максимально допустимого опрокидывающего момента электромеханического привода, а также улучшения его жесткостных характеристик. Тип подшипников и способ их установки выбирают в зависимости от предполагаемых внешних нагрузок. Для увеличения максимально допустимого опрокидывающего момента электромеханического привода, подшипники 30 размещают как можно дальше друг от друга, например, по краям электромеханического привода.

Согласно другому варианту реализации настоящего изобретения, электромеханический привод выполнен с возможностью масляного охлаждения. Как показано на фиг. 8, в корпусе 1 и крышке 2 герметично установлены входной штуцер 31 для подвода масла во внутреннюю полость электромеханического привода и выходной штуцер 32 для отвода масла. Количество штуцеров и их положение может варьироваться в зависимости от габаритов электромеханического привода и его рабочего положения (горизонтального или вертикального). Для исключения протечек масла обеспечена полная герметичность внутренней полости электромеханического привода с помощью уплотнительных колец, сальников и манжет.

Таким образом, при протекании масла во внутренней полости электромеханического привода оно нагревается, тем самым забирая часть тепла от механизма, и, выходя наружу, охлаждается за счет более низкой температуры окружающей среды. Следовательно, уменьшается рабочая температура электромеханического привода при его эксплуатации.

Также в конструкции электромеханического привода может быть предусмотрен фильтр 33, устанавливаемый на магистрали циркуляции масла для его очистки от продуктов износа деталей электромеханического привода, что позволяет увеличить его ресурс.

Согласно еще одному варианту реализации настоящего изобретения, показанному на фиг. 9, электродвигатель 4 может иметь встроенный тормоз 34, который прикреплен к корпусу 12 электродвигателя 4 и выполнен с возможностью торможения выходного вала 13 электродвигателя.

В ряде случаев, для передачи момента от электродвигателя на входное звено инвертированной роликовинтовой передачи, может быть предпочтительно использовать в качестве механической передачи ременную передачу.

На фиг. 10 показан вариант реализации электромеханического привода, в котором в качестве механической передачи используется ременная передача. В рассматриваемом варианте реализации на выходном валу 13 электродвигателя 4 установлено первое колесо 35 ременной передачи. При этом инвертированная роликовинтовая передача содержит цилиндрический элемент в виде ответного второго колеса 36 ременной передачи, жестко соединенного с гайками 6. Вращение от первого колеса 35 ко второму колесу 36 передается посредством ремня 37. Остальные конструкционные элементы привода выполняют аналогично тем же элементам привода, описанным со ссылкой на фиг. 2. Использование ременной передачи позволяет упростить конструкцию электромеханического привода.

Вместо ременной передачи, для передачи момента от электродвигателя на входное звено инвертированной роликовинтовой передачи, может быть также использована цепная передача (на чертежах не показана).

В случае необходимости увеличения общего передаточного числа может быть использована червячная передача, показанная на фиг. 11. Согласно рассматриваемому варианту реализации на выходном валу 13 электродвигателя (не показан) установлен червяк 38. При этом инвертированная роликовинтовая передача содержит цилиндрический элемент в виде червячного колеса 39, жестко соединенного с гайками 6. Остальные конструкционные элементы привода выполняют аналогично тем же элементам привода, описанным со ссылкой на фиг. 2. При расчете передаточного числа и КПД червячной передачи может быть реализована функция обратного самоторможения, когда момент на выходном валу электромеханического привода, возникающий при отключенном электродвигателе, не сможет прокрутить электродвигатель и электромеханический привод.

Электромеханический привод в соответствии с настоящим изобретением работает следующим образом.

При включенном электродвигателе вращение через шестерню 14 передается на зубчатое колесо 5 (см. фиг.1) и далее на гайки 6. При вращении гаек 6 с помощью резьбового зацепления передают вращающий момент на ролики 9, которые обкатываются по опорным винтам 8 и приобретают конкретную скорость вращения вокруг оси винтов 7 и опорных винтов 8, а также вокруг своей оси.

Так как резьба на опорных винтах 8 и винтах 7 отличается числом заходов, при повороте с некоторой угловой скоростью роликов 9 относительно зафиксированных опорных винтов 8 винты 7 будут вращаться с редуцированным выходным моментом относительно входного момента и соответственно уменьшенной угловой скоростью. Поскольку винты 7 зафиксированы относительно выходного вала 3, их вращение будет приводить к вращению выходного вала 3.

Таким образом, в рассмотренных вариантах реализации электромеханического привода согласно настоящему изобретению предполагается размещение входного звена, а также роликов снаружи относительно выходного и опорного звеньев. Благодаря такому инвертированному размещению элементов редуктора обеспечивается возможность непосредственного подсоединения внешнего механизма к выходному звену редуктора и передачи полнооборотного вращения без использования промежуточной передачи.

Дополнительным преимуществом при использовании предлагаемого привода является возможность обеспечения высоких передаточных чисел, равных нескольким тысячам. Следовательно, в качестве приводного электродвигателя могут быть использованы более скоростные, но менее моментные двигатели, что позволяет значительно снизить массу привода т.к. более скоростные двигатели при одинаковой мощности имеет массу меньше, чем менее скоростные, но более моментные.

Хотя настоящее изобретение описано на примере конкретных вариантов реализации, возможны различные изменения и модификации в объеме настоящего изобретения, определяемые формулой изобретения.

Claims (20)

1. Электромеханический привод, содержащий корпус с крышкой, в котором установлены инвертированная роликовинтовая передача и выходной вал электромеханического привода, жестко соединенные друг с другом, а также электродвигатель, установленный с наружной стороны корпуса, при этом

инвертированная роликовинтовая передача содержит цилиндрический элемент, по меньшей мере две гайки, расположенные внутри указанного цилиндрического элемента, жестко соединенные друг с другом и с указанным цилиндрическим элементом и имеющие внутреннюю многозаходную резьбу разного направления, по меньшей мере два винта, выполненные полыми, размещенные вокруг выходного вала, жестко соединенные друг с другом и с выходным валом и имеющие наружную многозаходную резьбу разного направления, два опорных винта, выполненные полыми, расположенные вокруг выходного вала с двух сторон от указанных по меньшей мере двух винтов соосно с ними, жестко закрепленные к корпусу или крышке и имеющие наружную многозаходную резьбу разного направления, и резьбовые ролики, установленные между гайками с одной стороны и винтами и опорными винтами с другой стороны и имеющие по меньшей мере одну пару резьбовых участков с многозаходной резьбой разного направления, при этом каждый резьбовой участок из указанной по меньшей мере одной пары резьбовых участков находится во взаимодействии с внутренней резьбой по меньшей мере одной гайки и наружной резьбой по меньшей мере одного винта и/или по меньшей мере одного опорного винта, а электродвигатель содержит выходной вал, проходящий в корпус и связанный с цилиндрическим элементом посредством механической передачи.

2. Электромеханический привод по п. 1, в котором на валу электродвигателя установлена шестерня, а цилиндрический элемент представляет собой зубчатое колесо, находящееся в зацеплении с указанной шестерней.

3. Электромеханический привод по п. 1, в котором цилиндрический элемент представляет собой первое колесо ременной передачи, а на выходном валу электродвигателя установлено ответное второе колесо ременной передачи, связанные между собой посредством ремня.

4. Электромеханический привод по п. 1, в котором цилиндрический элемент представляет собой червячное колесо, а на выходном валу электродвигателя установлен червяк, находящийся в зацеплении с червячным колесом.

5. Электромеханический привод по п. 1, дополнительно содержащий еще по меньшей мере один электродвигатель, установленный с наружной стороны корпуса и имеющий выходной вал, расположенный в указанном корпусе и связанный с цилиндрическим элементом посредством механической передачи.

6. Электромеханический привод по п. 2, дополнительно содержащий встроенный тормоз, имеющий статор тормоза, соединенный с корпусом, и ротор тормоза, по меньшей мере частично размещенный внутри статора тормоза и установленный на валу, проходящем внутрь корпуса и имеющем на свободном конце шестерню, находящуюся в зацеплении с зубчатым колесом.

7. Электромеханический привод по п. 1, в котором электродвигатель содержит тормоз, прикрепленный к корпусу электродвигателя и выполненный с возможностью торможения выходного вала электродвигателя.

8. Электромеханический привод по п. 1, дополнительно содержащий встроенный тормоз, имеющий статор тормоза, соединенный с корпусом, и ротор тормоза, соединенный с выходным валом электромеханического привода.

9. Электромеханический привод по п. 1, дополнительно содержащий средства ручного управления, установленные на корпусе или крышке электромеханического привода и выполненные с возможностью взаимодействия с цилиндрическим элементом посредством зубчатого, червячного или ременного зацепления.

10. Электромеханический привод по п. 1, дополнительно содержащий средства ручного управления, установленные на корпусе или крышке электромеханического привода и выполненные с возможностью взаимодействия с выходным валом электромеханического привода посредством зубчатого, червячного или ременного зацепления.

11. Электромеханический привод по п. 2, дополнительно содержащий датчик углового положения, установленный на корпусе электромеханического привода и имеющий вал, на свободном конце которого установлена шестерня, находящаяся в зацеплении с зубчатым колесом.

12. Электромеханический привод по п. 1, дополнительно содержащий датчик углового положения, установленный на корпусе электродвигателя и выполненный с возможностью взаимодействия с выходным валом электродвигателя.

13. Электромеханический привод по п. 1, дополнительно содержащий датчик углового положения, установленный на корпусе электромеханического привода и выполненный с возможностью взаимодействия с выходным валом электромеханического привода.

14. Электромеханический привод по п. 1, дополнительно содержащий подшипники, установленные на выходном валу электромеханического привода.

15. Электромеханический привод по п. 1, дополнительно содержащий средства масляного охлаждения.

16. Электромеханический привод по п. 1, в котором по меньшей мере две гайки выполнены заодно целое.

17. Электромеханический привод по п. 1, в котором по меньшей мере два винта выполнены за одно целое.

18. Электромеханический привод по п. 1, в котором выходной вал выполнен за одно целое с по меньшей мере двумя винтами.

19. Электромеханический привод по п. 1, в котором каждый резьбовой ролик содержит по меньшей мере две пары резьбовых участков с резьбой разного направления, при этом резьбовые участки одной пары резьбовых участков расположены в центре и сопряжены с возможностью взаимодействия с по меньшей мере двумя гайками и по меньшей мере двумя винтами, а резьбовые участки другой пары резьбовых участков расположены по краям от резьбовых участков, расположенных в центре, и сопряжены с возможностью взаимодействия с опорными винтами, при этом диаметр резьбы одной пары резьбовых участков отличается от диаметра резьбы другой пары резьбовых участков.

Images