ПРИВОД ШАГОВЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ Российский патент 1999 года по МПК F15B11/13 

Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано в гидрофицированных металлообрабатывающих станках для обеспечения микрошаговых и ускоренных перемещений одним приводом.

Известен гидропривод микрошаговых перемещений, содержащий сильфонный гидроцилиндр, состоящий из установленных соосно в корпусе двух силовых сильфонов с общей центральной подвижной стенкой, соединенной с перемещаемым узлом, одна из полостей которого через гидрораспределитель сообщена с источником постоянного давления, а другая - с дозирующим устройством, имеющим дозирующий сильфон с неподвижной стороной, жестко соединенной с корпусом сильфонного гидроцилиндра, и подвижной стенкой и механизм управления мерным объемом последнего в виде реверсивного шагового двигателя и шариковой винтовой пары качения, гайка которой снабжена кронштейном, жестко соединенным с подвижной стенкой дозирующего сильфона, а винт соединен с шаговым двигателем (см. патент России N 2073128).

Недостатком данного привода является невозможность осуществления одним приводом микрошаговых и ускоренных перемещений, что усложняет его конструкцию и снижает функциональные возможности.

Технической задачей изобретения является упрощение конструкции и расширение функциональных возможностей привода.

Сущность изобретения заключается в том, что в приводе шаговых перемещений, содержащем сильфонный гидроцилиндр, состоящий из установленных соосно двух силовых сильфонов с общей центральной подвижной стенкой, соединенной с перемещаемым узлом, одна из полостей которого через гидрораспределитель сообщена с источником постоянного давления, а другая - с дозирующим устройством, имеющим дозирующий сильфон с неподвижной стороной, жестко соединенной с корпусом сильфонного гидроцилиндра, и подвижной стенкой и механизм управления мерным объемом последнего в виде реверсивного шагового двигателя и шариковой винтовой пары качения, гайка которой снабжена кронштейном, жестко соединенным с подвижной стенкой дозирующего сильфона, а винт соединен с шаговым двигателем, ускоренное и микрошаговое перемещения исполнительного узла осуществляются от одного реверсивного шагового двигателя, причем ускоренное перемещение исполнительного узла происходит при жесткой фиксации центральной стенки и корпуса сильфонного гидроцилиндра относительно кронштейна гайки шариковой винтовой пары качения, которые перемещаются как одно целое от реверсивного шагового двигателя, а микрошаговое перемещение исполнительного узла происходит при жесткой фиксации корпуса сильфонного гидроцилиндра относительно его положения после окончания ускоренного перемещения, когда одна сторона дозирующего сильфона связана с кронштейном той же гайки шариковой винтовой пары качения, который, перемещаясь в одном или другом направлениях от того же шагового двигателя, осуществляет дозирование, а другая сторона дозирующего сильфона постоянно жестко соединена с кронштейном, скрепленным с корпусом сильфонного гидроцилиндра.

На чертеже изображена принципиальная схема описываемого шагового привода.

Привод включает насос 1, предохранительный (переливной) клапан 2, гидрораспределитель 3, сильфонный гидроцилиндр, дозирующий сильфон 13, реверсивный шаговый двигатель 16 с шариковой винтовой парой качения 17 и блок фиксирующих зажимов. Сильфонный гидроцилиндр состоит из корпуса, включающего цилиндр 4 с фланцами 5 и 6, двух соосно установленных в нем силовых сильфонов 7 и 8 с боковыми крышками 9 и 10 и общей центральной подвижной стенкой 11, передающей усилие перемещаемому узлу 12. Дозирующий сильфон 13 жестко соединен одной стороной с кронштейном 14, перемещаемым гайкой шариковой винтовой пары качения 17, а другой стороной - с кронштейном 15, скрепленным с корпусом сильфонного гидроцилиндра. Крайние положения кронштейна 14 относительно сильфонного гидроцилиндра для предотвращения поломки дозирующего сильфона фиксируются ограничителем 18, жестко связанным со штангой 19, которая сама жестко соединена с фланцем 5 соосно цилиндру 4. Блок фиксирующих зажимов включает зажим 20, фиксирующий положения штанги 19, а вместе с ней и корпуса сильфонного гидроцилиндра относительно его положения после окончания ускоренного перемещения, зажимы 21 и 22 для фиксации относительно корпуса сильфонного гидроцилиндра, соответственно, перемещаемого узла 12 и кронштейна 14. Через затвор 23 производится одноразовая заправка рабочей жидкостью (с модулем объемной упругости более высоким, чем в силовом сильфоне) полостей силового сильфона 7 гидроцилиндра, дозирующего сильфона 13 и соединительной магистрали, при этом заправка производится таким образом, чтобы при установке кронштейна 14 в среднее положение относительно ограничителя 18 и подаче жидкости под рабочим давлением в полость силового сильфона 8, центральная подвижная стенка 11 установилась строго в среднее положение - относительно корпуса сильфонного гидроцилиндра.

Работает привод следующим образом. После включения насоса 1 и подачи под давлением рабочей жидкости через гидрораспределитель 3 в силовой сильфон 8 (в исходном состоянии кронштейн 14 занимает среднее положение относительно ограничителя 18) центральная подвижная стенка 11 устанавливается в среднее положение. Для осуществления приводом ускоренного перемещения зажим 20 освобождается, а перемещаемый узел 12 и кронштейн 14 через штангу 19 фиксируются зажимами 21 и 22 относительно корпуса сильфонного гидроцилиндра, в результате чего исполнительный узел 12, корпус сильфонного гидроцилиндра и кронштейн 14 ускоренно перемещаются как одно целое от реверсивного двигателя 16 через шариковую винтовую пару качения 17.

По окончании ускоренного перемещения включается зажим 20, фиксирующий достигнутое положение сильфонного гидроцилиндра, а следовательно, и исполнительного узла 12, а зажимы 21 и 22 освобождаются, что делает привод готовым к осуществлению микрошаговых перемещений.

При задании двигателем 16 шаговых перемещений кронштейну 14 вправо дозирующий сильфон 13 начинает разжиматься, отбирая из силового сильфона 7 порции жидкости с частотой следования шагов, т.е. с частотой управления, и объемом, определяемым величиной единичного шага кронштейна 14, т.е. дискретностью. Каждая отобранная из силового сильфона 7 порция жидкости уменьшает в нем давление, нарушая равновесие давлений в силовых сильфонах 7 и 8, вызывает под действием постоянного давления питания в силовом сильфоне 8 микрошаговое перемещение центральной подвижной стенки 11, а вместе с ней и перемещаемого узла 12, в сторону устранения нарушенного равновесия, т.е. в данном случае вправо.

При задании двигателем 16 шаговых перемещений кронштейну 14 влево дозирующий сильфон 13 начинает сжиматься, в результате чего порции жидкости, вытесняясь из него в силовой сильфон 7, производят микрошаговое перемещение центральной подвижной стенки 11 и перемещаемого узла 12 влево, при этом сброс избытка жидкости и поддержание постоянного заданного рабочего давления в силовом сильфоне 8 производится переливным клапаном 2.

После завершения микрошаговых перемещений положение исполнительного узла 12 фиксируется зажимом 21.

Для возврата центральной подвижной стенки 11 в среднее (исходное) положение зажим 21 освобождается, кронштейн 14 от шагового двигателя 16 через винтовую пару 17 перемещается в среднее положение относительно ограничителя 18. Далее привод готов к повторению цикла.

Изменяя двигателем 16 частоту шаговых перемещений кронштейна 14, можно произвольно изменять скорость движения перемещаемого узла 12 как в режиме ускоренного, так и в режиме микрошагового перемещения.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет одним приводом осуществлять различные по величине, скорости и направлению ускоренные и микрошаговые перемещения.

Привод предназначен для обеспечения микрошаговых и ускоренных перемещений исполнительных механизмов гидрофицированных металлообрабатывающих станков. Ускоренное перемещение исполнительного узла, связанного с центральной подвижной стенкой сильфонного гидроцилиндра, происходит при жесткой фиксации ее и корпуса сильфонного гидроцилиндра относительно кронштейна гайки шариковой винтовой пары качения, которые перемещаются как одно целое от регулируемого по частоте реверсивного шагового двигателя, а микрошаговое перемещение исполнительного узла происходит при жесткой фиксации корпуса сильфонного гидроцилиндра относительно его положения после окончания ускоренного перемещения, когда одна сторона дозирующего сильфона связана с кронштейном той же гайки шариковой винтовой пары качения, который, перемещаясь в одном или другом направлениях от того же шагового двигателя, осуществляет дозирование, а другая сторона дозирующего сильфона постоянно жестко соединена с кронштейном, скрепленным с корпусом сильфонного гидроцилиндра. Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет одним приводом осуществлять различные по величине, скорости и направлению ускоренные и микрошаговые перемещения. 1 ил.

Привод шаговых перемещений, содержащий сильфонный гидроцилиндр, состоящий из установленных соосно двух силовых сильфонов с общей центральной подвижной стенкой, соединенной с перемещаемым узлом, причем одна полость сильфонного гидроцилиндра сообщена с источником постоянного движения, а другая - с дозирующим устройством, имеющим дозирующий сильфон с подвижной стенкой и механизм управления мерным объемом последнего в виде реверсивного шагового двигателя и шариковой винтовой пары качения, гайка которой снабжена кронштейном, жестко соединенным с подвижной стенкой дозирующего сильфона, отличающийся тем, что неподвижная сторона дозирующего сильфона жестко соединена с корпусом сильфонного гидроцилиндра, а кронштейн гайки шариковой винтовой пары качения имеет возможность фиксироваться относительно штанги, неподвижно скрепленной с корпусом сильфонного гидроцилиндра.