RU2159485C2

RU2159485C2 - Electromechanical drive

Info

Publication number: RU2159485C2
Application number: RU98123644A
Authority: RU
Inventors: В.Д. Ратнер; Б.Н. Кочетков; А.И. Канащенков
Original assignee: Открытое акционерное общество "Фазотрон-научно-исследовательский институт радиостроения"
Priority date: 1998-12-28
Filing date: 1998-12-28
Publication date: 2000-11-20

Abstract

FIELD: drives for hunting antennas and the like. SUBSTANCE: drive has base-mounted working-element drive case, electric motor and position sensor with ring-shaped rotors, screw pair incorporating hub with rollers and bent lead screw. Motor and position sensor stators are rigidly fixed within drive case and their rotors are fixed on hub coupled with base through bearings. Rollers are installed inside hub in pairs at 90 C to each other; lead screw is radially bent to form sector. Center of lead-screw radius is aligned with center of revolution of working element; common pins of roller pairs are loosely arranged within hub by means of threaded bushings. EFFECT: reduced mass and size, improved precision and stiffness of drive. 2 dwg

Description

Изобретение относится к электромеханическим приводам и может найти широкое применение в различных устройствах, где рабочее звено совершает секторное качание, например, в радиолокационных антеннах с механическим сканированием зеркала. The invention relates to electromechanical drives and can be widely used in various devices where the operating link performs sector-wise swing, for example, in radar antennas with mechanical scanning of the mirror.

Известен электромеханический привод, содержащий двигатель с редуктором, и связанную с ним винтовую пару, гайка которой через шарнир связана с зеркалом, а винт через шарнир связан с основанием, (см. авт. св-во N 1198294, F 16 H 25/20). Наличие дополнительных кинематических звеньев в виде шарниров усложняет конструкцию и увеличивает люфты, что отрицательно сказывается на работе следящего привода для р/л антенн. A known electromechanical drive comprising an engine with a gearbox and a screw pair connected to it, the nut of which is connected through a hinge to a mirror and the screw is connected to a base through a hinge, (see ed. Certificate No. 1198294, F 16 H 25/20) . The presence of additional kinematic links in the form of hinges complicates the design and increases the backlash, which negatively affects the operation of the servo drive for r / l antennas.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство по патенту N 2031283, МПК F 16 H 25/20, содержащее приводной двигатель, связанное с ним посредством зубчатой передачи ведущее звено в виде гайки, взаимодействующее с гайкой промежуточное звено в виде кольца с винтовой нарезкой и ведомый зубчатый элемент, взаимодействующий с промежуточным звеном. Наличие зубчатой передачи между гайкой и приводным двигателем, промежуточного и ведомого звена, дополнительной винтовой нарезки на промежуточном звене, жестко установленных на осях роликов, входящих в ведомое звено, усложняет конструкцию, уменьшает точность и жесткость кинематической цепи привода в целом. Closest to the proposed invention is a device according to patent N 2031283, IPC F 16 H 25/20, containing a drive motor, a driving link in the form of a nut connected to it via a gear transmission, an intermediate link in the form of a ring with a screw thread interacting with a nut, and a driven gear an element interacting with an intermediate link. The presence of a gear transmission between the nut and the drive motor, an intermediate and driven link, additional screw cutting on the intermediate link, rigidly mounted on the axes of the rollers included in the driven link, complicates the design, reduces the accuracy and rigidity of the drive kinematic chain as a whole.

Задачей изобретения является получение минимальных массогабаритных параметров, высокой точности и жесткости привода и упрощение его конструкции. The objective of the invention is to obtain the minimum weight and size parameters, high accuracy and rigidity of the drive and simplify its design.

Это достигается тем, что электромеханический привод содержит основание, рабочее звено (антенну), электродвигатель, датчик положения, винтовую пару в виде втулки с роликами и изогнутого ходового винта, при этом статоры двигателя и датчика жестко установлены в корпусе привода, роторы двигателя и датчика жестко укреплены на втулке, связанной с основанием посредством подшипника, а внутри втулки установлены ролики попарно под углом 90^o друг к другу, взаимодействующие с изогнутым по радиусу ходовым винтом в виде сектора, причем центр радиуса ходового винта совпадает с центром вращения рабочего звена (антенны), общая ось каждой пары роликов (водило) подвижно размещена во втулке посредством резьбовых втулок с шагом, равным шагу ходового винта в пределах одного витка резьбы, между торцем втулки и осью каждой пары роликов установлена пружина (например, тарельчатая).This is achieved by the fact that the electromechanical drive contains a base, a working link (antenna), an electric motor, a position sensor, a screw pair in the form of a sleeve with rollers and a curved lead screw, while the stators of the motor and sensor are rigidly mounted in the drive housing, the rotors of the motor and sensor are rigidly mounted on the hub associated with the base by a bearing, a bushing mounted inside the rollers pairs 90 ^o to each other, interacting with a curved spindle a sector, wherein the center of radius ho of the new screw coincides with the center of rotation of the working link (antenna), the common axis of each pair of rollers (carrier) is movably placed in the sleeve by means of threaded sleeves with a step equal to the pitch of the screw within one thread, a spring is installed between the end of the sleeve and the axis of each pair of rollers (e.g. dish-shaped).

Электромеханический привод изображен на фиг. 1 и фиг. 2. The electromechanical drive is depicted in FIG. 1 and FIG. 2.

На фиг. 1 изображен общий вид привода. In FIG. 1 shows a general view of the drive.

На фиг.2 дано расположение роликов во втулке. Figure 2 shows the location of the rollers in the sleeve.

Привод состоит из статора 1 двигателя, ротора 2 двигателя, статора 3 датчика, ротора 4 датчика, рабочего звена (антенны) 5, основания 6, изогнутого по радиусу ходового винта 7 (выполненного в виде сектора), втулки 8, подшипника 9, корпуса 10, общей оси каждой пары роликов (водило) 11, резьбовых втулок 12, установленных попарно под углом 90^o, роликов 13, пружины 14.The drive consists of a motor stator 1, a motor rotor 2, a sensor stator 3, a sensor rotor 4, an operating link (antenna) 5, a base 6 curved along the radius of the spindle 7 (made in the form of a sector), a sleeve 8, a bearing 9, a housing 10 , the common axis of each pair of rollers (carrier) 11, threaded sleeves 12 mounted in pairs at an angle of 90 ^o , rollers 13, springs 14.

Корпус 10 привода установлен на основании 6. Основание 6 подвижно, связано с рабочим звеном (антенны) 5. На рабочем звене 5 жестко установлен изогнутый по радиусу ходовой винт 7. The housing 10 of the drive is mounted on the base 6. The base 6 is movable, connected with the working link (antenna) 5. At the working link 5 is mounted rigidly curved radius screw 7.

В корпусе 10 привода укреплены статоры 1 и 3 двигателя и датчика и наружное кольцо подшипника 9. На внутреннем кольце подшипника 9 установлена втулка 8. На втулке 8 укреплены роторы 2 и 4 двигателя датчика. Внутри втулки 8 посредством осей 11 установлены ролики 13. Ролики 13 установлены попарно под углом 90^o друг к другу так, что каждая пара роликов 13 имеет общую ось (водило) 11 и рабочие поверхности роликов 13 контактируют с профилем нарезки ходового винта 7. Водило 11 посредством резьбовой втулки 12 подвижно установлено во втулке 8. Между торцем резьбовой втулки 12 и торцем водила 11 установлена пружина 14. Резьбовые втулки 12 размещены во втулке 8 с шагом, равным шагу ходового винта 7 в пределах одного витка резьбы.In the drive housing 10, the stators 1 and 3 of the motor and the sensor and the outer ring of the bearing 9 are fixed. The sleeve 8 is installed on the inner ring of the bearing 9. The rotors 2 and 4 of the sensor motor are mounted on the sleeve 8. The rollers 13 are installed inside the sleeve 8 by means of the axes 11. The rollers 13 are mounted in pairs at an angle of 90 ^{° to} each other so that each pair of rollers 13 has a common axis (carrier) 11 and the working surfaces of the rollers 13 are in contact with the cutting profile of the screw 7. Carrier 11 by means of a threaded sleeve 12, it is movably mounted in the sleeve 8. A spring is installed between the end of the threaded sleeve 12 and the end face of the carrier 11. The threaded sleeves 12 are placed in the sleeve 8 with a step equal to the pitch of the screw screw 7 within one thread thread.

Число пар роликов может колебаться от одной до "n" пар в пределах одного витка и выбирается исходя из механических нагрузок, возникающих при работе привода. Рекомендуется нечетное число пар. Для правильной работы привода необходимо, чтобы общая ось пары роликов 11, равноудаленной от остальных, совпадала с центром изогнутого по радиусу ходового винта 7, а центр радиуса ходового винта 7 должен совпадать с осью вращения антенны 5. Например, если число пар роликов 3, то совпадение осей должно быть у средней пары роликов 13. Термин "совпадение" в данном случае подразумевает то, что ось вращения антенны и общая ось пары роликов находятся в одной плоскости. The number of pairs of rollers can range from one to "n" pairs within one revolution and is selected based on the mechanical stresses that occur during operation of the drive. An odd number of pairs is recommended. For the drive to work correctly, it is necessary that the common axis of the pair of rollers 11 equidistant from the others coincides with the center of the radius of the rotor 7 curved along the radius, and the center of the radius of the rotor 7 must coincide with the axis of rotation of the antenna 5. For example, if the number of pairs of rollers is 3, then the coincidence of the axes should be the middle pair of rollers 13. The term "coincidence" in this case implies that the axis of rotation of the antenna and the common axis of the pair of rollers are in the same plane.

Электромеханический привод работает следующим образом. При подаче напряжения на статорную обмотку 1 двигателя начинает вращаться ротор 2. Т.к. ротор 2 жестко укреплен на втулке 8, которая установлена в подшипнике 9, то начинает вращаться втулка 8 и ротор 4 датчика. Установленные попарно ролики 13 катятся по винтовой нарезке ходового винта 7, сообщая ему движение вокруг оси рабочего звена 5 с заданной редукцией в ту или другую сторону. Зазоры в системе ходовой винт - ролики выбираются резьбовой втулкой 12, а компенсация геометрических и технологических погрешностей осуществляется пружиной 14. Сокращение промежуточных звеньев привода по сравнению с прототипом, применение в нем втулок 12 и пружин 14 значительно повышает ресурс работы привода и обеспечивает безлюфтовую работу его на протяжении всего срока службы. Electromechanical drive operates as follows. When voltage is applied to the stator winding 1 of the motor, rotor 2 begins to rotate. the rotor 2 is rigidly mounted on the sleeve 8, which is installed in the bearing 9, then the sleeve 8 and the sensor rotor 4 begin to rotate. Installed in pairs, the rollers 13 roll along the screw thread of the lead screw 7, telling him the movement around the axis of the working link 5 with a given reduction in one direction or another. The clearances in the lead screw-roller system are selected by the threaded sleeve 12, and the geometric and technological errors are compensated by the spring 14. Reduction of the drive intermediate links compared to the prototype, the use of bushings 12 and springs 14 therein significantly increases the drive's service life and ensures its backlash-free operation throughout the entire service life.

Изготовленный на предприятии макет подтвердил правильность выбранного технического решения. В макете использован двигатель ДБМ70-0,16-3-2 и датчик ВТ6-12-0,4-0,16. Роторы этих электромашин выполнены в виде колец. Изогнутый по радиусу R_в ходовой винт в виде сектора имеет шаг резьбы t = 5 мм при R_в= 60 мм.The model made at the enterprise confirmed the correctness of the chosen technical solution. The layout used a DBM70-0.16-6-2 engine and a VT6-12-0.4-0.16 gauge. The rotors of these electric machines are made in the form of rings. Curved along the radius R _{in the} lead screw in the form of a sector has a thread pitch t = 5 mm at R _in = 60 mm.

Число пар роликов равно 5. The number of pairs of rollers is 5.

Данное изобретение предполагается использовать в различных разработках предприятия при конструировании радиолокационных антенн с механическим сканированием зеркала. This invention is intended to be used in various developments of the enterprise in the design of radar antennas with mechanical scanning of the mirror.

Claims

Электромеханический привод, например, для поворотных антенн, содержащий основание, на котором установлен корпус привода рабочего звена, электродвигатель и датчик положения, роторы которых выполнены в виде колец, винтовую пару, включающую в себя втулку с роликами и изогнутый ходовой винт, отличающийся тем, что статоры электродвигателя и датчика положения жестко установлены в корпусе привода, а их роторы жестко укреплены на втулке, связанной с основанием посредством подшипника, ролики установлены внутри втулки попарно под углом 90^o друг к другу с возможностью взаимодействия с изогнутым по радиусу ходовым винтом в виде сектора, причем центр радиуса ходового винта совпадает с центром вращения рабочего звена, общие оси пар роликов подвижно размещены во втулке посредством резьбовых втулок с шагом, равным шагу ходового винта в пределах одного витка резьбы, между торцом втулки и осью каждой пары роликов установлена пружина.An electromechanical drive, for example, for rotary antennas, containing a base on which the drive link housing is mounted, an electric motor and a position sensor, the rotors of which are made in the form of rings, a screw pair, including a sleeve with rollers and a curved lead screw, characterized in that the stators of the motor and position sensor is rigidly mounted in the drive housing and the rotors are fixedly mounted on the hub associated with the base by means of bearing rollers are mounted in pairs inside the sleeve at 90 ^o to each a friend with the possibility of interacting with a radially bent lead screw in the form of a sector, the center of the radius of the lead screw coinciding with the center of rotation of the working link, the common axes of the pairs of rollers are movably placed in the sleeve by means of threaded bushings with a step equal to the lead screw pitch within one thread turn, between the end of the sleeve and the axis of each pair of rollers a spring is installed.