[发明专利]给定轴与执行轴之间的旋转角和作用力远距离传动装置

说明书

本发明涉及电动机，更确切地说是涉及给定轴和执行轴之间的旋转角和作用力远距离传动装置。

本发明可以有成效地应用于机械手技术及随动操纵器中。

目前已知的随动操纵器主要是用在对操作人员的生命有危险的实验条件下。因此对于与随动操纵器给定机构和执行机构的相应环节动态耦合的和能保证其空间位置符合要求的给定轴与执行轴之间的旋转角和作用力远距离传动装置提出了这样一些要求，如像高可靠性、耐久性和同具有相当大的适应性能的操作员参量的一致性。其中也允许存在作用于给定轴上的角传动的静态误差和相对来说不太高的作用力传动准确度。

通常操作人员除了控制随动操纵器之外，还要解决其它一些问题，他还必须休息，而在许多情况下，所完成的操作特性要求随动操纵器的执行机构长时间地保持在固定位置。因此为了提高操作员-操纵器系统的动作效率，扩大由该系统所能解决的问题的范围，必须保证随动操纵器的给定机构和执行机构的位置在给定时间内有可能固定住，从而旋转角和作用力的远距离传动装置的给定轴和执行轴的位置也固定住。此外，为了防止事故情况的发生，在大多数情况下，随动操纵器的起动应该是平稳的、无急跳，也就是说当操作员将作用力增加到等于克服传递到给定轴上的载荷力矩所必需的力矩大小时再起动。但在某些情况下，在固定住之后必须向相反的方向运动，而且允许跳跃式起动。

譬如已知的给定轴与执行轴之间的旋转角和作用力远距离传动装置包括：与给定轴和执行轴动态耦合的给定和执行整流直流电动机，这些电动机的绕组与控制给定和执行整流电动机的信号放大器的输出端相连接;整流电动机的轴位传感器，这些传感器与执行整流电动机的电枢磁场峰值主振部分的输入端相连接;以及载荷力矩传感器，这些传感器与给定和执行整流电动机的轴相耦合，並且它们的输出端连接在给定整流电动机的电枢磁场峰值主振部分的输入端。后者的输出端经过非线性校正部分连接到控制给定整流电动机的信号放大器的输入端，该非线性校正部分用来保证给定轴和执行轴的位置的固定，以及保证只将反作用力传递到给定轴上（И、M、EFOPOB等“双向动作的随动系统的设计”，1980，机械制造，（莫斯科），第71～74页）

在上述的装置中，执行整流电动机的电枢磁场峰值的主振部分、位置传感器和带有它的控制信号放大器的执行整流电动机保证着角的远距离传动，而给定整流电动机的电枢磁场峰值的主振部分、载荷力矩传感器、非线性校正部分和带有它的控制信号放大器的给定整流电动机保证着作用于给定轴上的反作用力的传动。有两个独立的旋转角和作用力的远距离传输电路的装置的这种结构是由整流直流电动机的特性决定的，这种结构能保证当由操作员施加的传递到给定轴上的力矩小于载荷力矩时，使给定轴和执行轴的位置固定住。如果上述的两个力矩的方向一致时，则作用力不会被传递到给定轴上。因此在符号变化的载荷情况下，操作员並不总能感觉到作用力，这就会导致工作中的错误。使用整流电动机会降低所述装置的可靠性和耐久性，因为整流电动机包括电刷-整流子部件，该部件损坏得很快，在恶劣的条件下，损坏得就更快。此外，可靠性降低的原因还在于存在两个独立的旋转角和作用力的远距离传输电路，在这两个电路中有两套功能部件，以及两个力矩传感器。

还有一种已知的给定轴与执行轴之间的旋转角和作用力远距离传动装置，它包括：给定和执行同步电动机，它们的轴分别与给定轴和执行轴及位置传感器动态耦合，其中一个位置传感器的输出端连接在给定和执行同步电动机绕组电流形成部分的给定输入端，该电流形成部分的控制输入端与给定和执行同步电动机的定子磁场峰值的主振部分的输出端电性相耦合，该主振部分用比较元件作成，其各输入端与各位置传感器的输出端相连接，而给定和执行同步电动机的绕组电流形成部分的各输出端连接在相对应的给定和执行同步电动机的彼此之间电性相耦合的绕组上（SU，A，1176425）。

该装置的特点是：与前面所述的装置相比，具有较高的可靠性和耐久性，这是由于使用同步电动机的缘故，同步电动机中没有电刷-整流子部件，因此在极端的工作条件下更加可靠。这种装置的结构是这样的，即它有一个传输旋转角和作用力的公共电路，而没有力矩传感器。但是，该装置不能实现轴位的固定，这就缩小了它的功能，此外还导致操作人员的疲劳度的增大。