6.4. ПЕРЕДАЧА ДВИЖЕНИЯ С ПОМОЩЬЮ ВИНТОВОГО МЕХАНИЗМА
6.4.1. Принцип действия и назначение
Устройства передачи движения с помощью винтового механизма, объединенные с другими элементами робота, предназначены для преобразования вращательного движения двигателя в поступательное движение звена винтовой пары, определяемое направляющей призматического типа. Этот способ преобразования движения кинематически эквивалентен способу, реализованному в реечном зубчатом механизме. Кроме того, в этих устройствах одновременно выполняется очень важная функция — редукция скорости. Однако необходимо отметить, что данный вид механизмов с очень большим ходом (длинный винт) чрезвычайно чувствителен к поперечным колебаниям (за исключением особых конструкций).
Рассматриваемая механическая система, предназначенная для передачи движения, очень чувствительна, если ее поместить между двумя звеньями робота, которые соединены шарниром, обеспечивающим поворот. В частности, винтовой механизм, в котором винт и гайка закреплены с помощью шарниров на звеньях робота, связанных в свою очередь с опорой вращения так, что оси всех трех опор вращения ортогональны оси винта, выполняет функцию преобразования вращательного движения винта в относительное вращательное движение звеньев. При этом повышаются коэффициент редукции и жесткость соединения.
Улучшение параметров связей кинематической пары «винт — гайка» достигается за счет применения тел качения между винтом и гайкой. В качестве примера можно назвать шарико-винтовую передачу (рис. 6.24), где тела качения (шарики) непрерывно перемещаются по замкнутому контуру.
Рис. 6.24. Шарико-винтовой механизм. (Фирма TRAlNSROLL.)
В других механизмах применяются тела качения типа роликов, игл и т. п., сложная геометрия которых должна соответствовать геометрии впадины по винтовой линии. Они перекатываются по двум элементам, составляющим винтовую пару. При этом увеличивается осевая жесткость винтового механизма.
Можно отметить монтаж винта для робота MOTOMAN (рис. 6.25), который выполнен на двух подшипниках качения, расположенных по обе его стороны. Такая конструкция дает некоторые преимущества в поведении механизма в сравнении с обычным решением.
Рис. 6.25. Схема робота MOTOMAN. (Фирма YASKAWA.)
Эти преимущества сказываются на жесткости, устойчивости к воздейстиям осевых нагрузок (сопротивлению продольному изгибу) и вибрационных нагрузок.
6.4.2. Улучшение характеристик системы передачи
Некоторые характеристики, связанные с жесткостью описываемых механизмов, для кинематических пар были рассмотрены в гл. 2. Следует отметить, что наличие промежуточных звеньев неблагоприятно сказывается на общем результате: изменяется упругость винта и т. д.
Способ устранения мертвого хода сборки элементов заключается в таком выборе их размеров, чтобы при монтаже вводить предварительную деформацию (натяг), которая увеличивает жесткость в соединениях, так же как и трение. Очень часто используют также регулировку путем изменения относительного положения (вращательного или поступательного движения) двух гаек, что также сказывается на величине сил трения.
6.4.3. Применения
Направляющая скольжения для поступательного движения (рис. 6.26). Поступательная кинематическая пара
призматического типа, обеспечивающая движение оси 2, выполнена с помощью винтового механизма. Отметим, что привод, состоящий из двигателя, винта и гайки, вносит минимальный вклад в момент инерции, возникающий при вращении оси 1.
Рис. 6.26. (см. скан) Схема конструкции SIROBOT 1. (Фирма SIEMENS.)
Сочленение, управляемое при вращении. Этот механизм применяется для управления оси 2 роботов ASEA IRB 6 и IRB 60. Так же как и в предыдущем примере, редукционный узел расположен между двигателем и винтом с целью получения достаточно высокого общего передаточного отношения (такого, как в волновом редукторе или ему эквивалентном механизме).
