Высокоточный линейный привод на основе волновой винтовой передачи

Механика специальных систем

управления обеспечивающих требуемую точность движений. В движении выходных звеньев возникающие отклонения обусловленные упругой деформацией трособлочной системы передачи движения, компенсируются за счет визуального контроля со стороны оператора. Общая масса задающего устройства составляет 1,4 кг.

Усилия, развиваемые звеньями захвата, обеспечивают фиксацию объектов кубической формы с размером 100 мм и массой до 2,3 кг. Максимальная масса, с которой проводились движения типа «подъем», «опускание» составляет 5 кг. Захват обеспечивает

манипуляцию с электрической лампочкой с цоколем типа Е 27 без повреждения.

Библиографические ссылки

1. Mihail A., Staretu I., Franco P. Grasping simulation and virtual testing for an anthropomorphic hand / BuletinulAGIRnr. 2009. № 1. Р. 76-79.

2. Takaki T., Omata T. High Performance Anthropomorphic Robot Hand with Grasp Force Magnification Mechanism // IEEE Intern. conf. on robotics and automation kobe intern. conf. center Kobe. Japan. 2009. May 12-17. Р. 1697-1703.

А. А. Bogdanov, А. F. Permiakov Ltd. «Android technology», Russia, Magnitogorsk Е. I. Каnaeva, I. М. ^tlubaev Magnitogorsk State Technical University named after G. I. Nosov, Russia, Magnitogorsk

CAPTURING THE ROCKER FOR USE IN EXTREME CONDITIONS

Have been considered the issues of creating anthropomorphic capture with an interactive control system. Was submitted to analysis of the possible embodiments of a mechanical system to perform actions similar to human hands. On the current model was investigated new scheme of constructing of executive and driving devices, which implements the principle of control by «likeness».

© Богданов А. А., Пермяков А. Ф., Канаева Е. И., Кутлубаев И. М., 2011

УДК 62.83

С. О. Бойко, Н. А. Смирнов

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Россия, Красноярск

ВЫСОКОТОЧНЫЙ ЛИНЕЙНЫЙ ПРИВОД НА ОСНОВЕ ВОЛНОВОЙ ВИНТОВОЙ ПЕРЕДАЧИ

Рассмотрена конструкция прецизионного линейного привода, основным компонентом которого является волновая винтовая передача. Также представлены основные проектные характеристики сконструированного привода, которые показывают перспективность применения волновых винтовых передач.

В современной технике сегодня имеется большое количество задач, в которых требуется применять высокоточные линейные приводы. Примером могут служить приводы линейного перемещения промышленных станков и роботов, многостепенные приводы наведения антенн космических аппаратов и т. д. Подобные устройства должны обеспечивать высокую точность отработки заданного закона движения; высокую жесткость; высокую дискретность перемещения.

В настоящее время все большее предпочтение отдается электромеханическим приводам. Это вызвано следующими его достоинствами:

- универсальностью;

- простотой устройства;

- легкостью, что позволяет применять электромеханические приводы в авиационной и космической технике;

- возможностью работать в экстремальных внешних условиях.

Одной из важнейших составляющих механической части является линейная передача, которая обеспечивает преобразование вращательного движения вала двигателя в поступательное движение выходного звена. На сегодняшний день запатентовано много различных линейных передач, которые отличаются друг от друга и конструкцией, и набором характеристик.

В данной статье предлагается для осуществления задач точного позиционирования использовать линейный привод (рис. 1). В его состав входят:

- бесколлекторный электродвигатель Maxon EC45 Flat, с моментом на выходном валу 1 140 гссм при скорости 5 000 об/мин;

- планетарный редуктор, выполненный по схеме 3К с передаточным отношением 37,46 (рис. 2);

Решетневскце чтения

- волновая винтовая передача (ВВП) с расчетным линейным перемещением гайки относительно винта за один оборот волнового генератора 0,06 мм;

- линейный подшипник.

Рис. 1. Высокоточный линейный привод в разрезе

Рис. 2. Планетарный редуктор, выполненный по схеме 3К

ВВП включает в себя следующие элементы:

- гибкий винт со средним диаметром резьбы в не-деформированном состоянии 49 мм;

- жесткую гайку со средним диаметром резьбы 50 мм;

- трехволновой кулачковый генератор, конструкция которого позволяет выбирать зазор в зацеплении резьб винта и гайки (рис. 3).

В процессе проведения проектного расчета были получены следующие характеристики линейного привода:

- максимальное развиваемое осевое усилие 90 кгс;

- диапазон линейного перемещения 20 мм;

- дискретность перемещения гайки 0,002 мм (на 1 оборот выходного вала двигателя);

- жесткость 200 Н/мкм;

- погрешность линейного перемещения ±0,003 мм);

- массу привода 850 г;

- габаритные размеры (внешний диаметр - 66 мм, длина - 123 мм).

Рис. 3. Конструкция кулачка трехволнового генератора

Исходя из полученных характеристик можно сделать вывод о том, что дискретность перемещения выходного звена меньше погрешности перемещения в 3 раза, а следовательно, дальнейшее увеличение дискретности не приведет к повышению точности линейного перемещения. Основную роль в погрешности линейного позиционирования играют люфты в планетарном редукторе и погрешность шага при нарезке резьб винта и гайки, однако при проведении анализа планетарного редуктора было выяснено, что его вклад в погрешность незначителен. Таким образом, основная задача при создании высокоточного линейного привода заключается в минимизации погрешности нарезки резьбы.

Все эти данные свидетельствуют о несомненной перспективности дальнейшего исследования и внедрения таких механизмов в машиностроение, а также о настоятельной необходимости разработки теории расчета ВВП.

S. О. Boyko, N. А. Smirnov Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev, Russia, Krasnoyarsk

HIGH-PRECISION LINEAR DRIVE BASED ON HARMONIC SCREW DRIVE

In the article the structure of a high-precision linear drive based on harmonic screw drive is considered, and the main preliminary characteristics of the designed drive which show the prospective of harmonic screw drive application are presented.

© Бойко С. О., Смирнов Н. А., 2011