ПРИВОД ШАГОВЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ Российский патент 2003 года по МПК F15B11/13 

Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано в гидрофицированных металлообрабатывающих станках для обеспечения перемещений с переменной величиной микрошага и ускоренных перемещений одним приводом.

Известен гидропривод микрошаговых перемещений, содержащий гидроцилиндр, состоящий из двух соосных силовых сильфонов с общей центральной подвижной стенкой, соединенной с перемещаемым узлом, один из которых через гидрораспределитель сообщается с источником постоянного давления, а другой - с дозирующим устройством, выполненным в виде дозирующего сильфона, мерный объем которого меняется произвольно от реверсивного шагового двигателя как в сторону увеличения (слив), так и в сторону уменьшения (нагнетание), причем сильфонный гидроцилиндр жестко соединен со штоком гидроцилиндра ускоренных перемещений (см. патент РФ 2073128).

Близким техническим решением является привод шаговых перемещений, содержащий сильфонный гидроцилиндр с центральной подвижной стенкой, соединенной с перемещаемым узлом, причем одна полость сильфонного гидроцилиндра сообщена с источником постоянного давления, 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, в котором с целью обеспечения одним приводом ускоренных и микрошаговых перемещений неподвижная сторона дозирующего сильфона жестко соединена с корпусом сильфонного гидроцилиндра, а кронштейн гайки шариковой винтовой пары качения имеет возможность фиксироваться относительно сильфонного гидроцилиндра (см. патент РФ 2143602).

Недостатком данного привода является невозможность изменять при одной и той же настройке величину единичного микрошага.

Технической задачей изобретения является расширение функциональных возможностей привода.

Предложен привод шаговых перемещений, содержащий сильфонный гидроцилиндр, состоящий из установленных соосно в корпусе двух силовых сильфонов с общей центральной подвижной стенкой, соединенной с перемещаемым узлом, причем одна полость сильфонного гидроцилиндра сообщена с источником постоянного давления, а другая - с дозирующим устройством, при этом дозирующее устройство выполнено в виде нескольких сильфонов, различающихся по эффективной площади поперечного сечения в соответствии с каким-либо кодом, включает зажимы и упоры, с помощью которых можно фиксировать подвижную стенку каждого сильфона относительно корпуса силового гидроцилиндра или относительно подвижного кронштейна, жестко соединенного с гайкой винтовой пары качения, ходовой винт которой приводится в действие реверсивным шаговым двигателем.

На чертеже изображена принципиальная схема описываемого привода.

Привод включает насос 1, предохранительный (переливной) клапан 2, гидрораспределитель 3, сильфонный гидроцилиндр, состоящий 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, дозирующие сильфоны 13, 14, 15, жестко соединенные одной стороной с кронштейном 16, который жестко скреплен с корпусом сильфонного гидроцилиндра, другой стороной дозирующие сильфоны могут фиксироваться относительно кронштейна 16 с помощью зажимов 17, 18, 19 или относительно кронштейна 20 упорами 21, 22, 23, перемещаемого с помощью шариковой винтовой пары качения 24, состоящей из гайки и ходового винта, вращаемого реверсивным шаговым двигателем 25. Крайние положения кронштейна 20 относительно силового гидроцилиндра для предотвращения поломки дозирующих сильфонов фиксируются ограничителем 26, жестко связанным со штангой 27, которая сама жестко соединена с фланцем 5 соосно цилиндру 4. Блок фиксирующих зажимов включает зажим 28, фиксирующий положение штанги 27, а вместе с ней и корпуса сильфонного гидроцилиндра относительно его положения после окончания ускоренного перемещения, зажимы 29 и 30 для фиксации относительно корпуса сильфонного гидроцилиндра соответственно перемещаемого узла 12 и кронштейна 20. Через затвор 31 производится одноразовая заправка рабочей жидкостью (с модулем объемной упругости более высоким, чем в силовом сильфоне 8) полостей силового сильфона 7, дозирующих сильфонов 13, 14, 15 и соединительной магистрали, при этом заправка производится таким образом, чтобы при установке кронштейна 20 в среднее положение относительно ограничителя 26 и подаче жидкости под рабочим давлением в полость силового сильфона 8 центральная подвижная стенка 11 устанавливалась строго в среднее положение относительно корпуса сильфонного гидроцилиндра, при этом упоры 21, 22, 23 перекрывают отверстия для выхода стержней, жестко соединенных с правыми стенками дозирующих сильфонов 13, 14, 15.

Привод работает следующим образом. После включения насоса 1 и подачи под давлением рабочей жидкости через гидрораспределитель 3 в силовой сильфон 8 (в исходном состоянии кронштейн 20 занимает среднее положение относительно ограничителя 26) центральная подвижная стенка 11 устанавливается в среднее положение. Для осуществления приводом ускоренного перемещения зажим 28 освобождается, а перемещаемый узел 12 и кронштейн 20 через штангу 27 фиксируются зажимами 29 и 30 относительно корпуса сильфонного гидроцилиндра, в результате чего исполнительный узел 12, корпус сильфонного гидроцилиндра и кронштейн 20 ускоренно перемещаются как одно целое от реверсивного двигателя 25 через шариковую винтовую пару качения 24 (при этом фиксаторы 17, 18, 19 зажаты, а упоры 21, 21, 23 находятся в состоянии перекрытия).

По окончании ускоренного перемещения включается зажим 28, фиксирующий достигнутое положение сильфонного гидроцилиндра, а следовательно, и исполнительного узла 12, а зажимы 29 и 30 освобождаются, что делает привод готовым к осуществлению микрошаговых перемещений.

Перед началом микрошаговых перемещений выбирается рабочий дозирующий сильфон или их комбинация в соответствии с каким-либо кодом с помощью зажимов 17, 18, 19 и упоров 21, 22, 23, т.е. сильфоны, которые предназначены для дозирования, фиксируются относительно кронштейна 20 с помощью упоров 21, 22, 23, а неработающие фиксируются относительно кронштейна 16 зажимами 17, 18, 19.

При задании двигателем 25 шаговых перемещений кронштейну 20 вправо рабочие дозирующие сильфоны начинают разжиматься, отбирая из силового сильфона 7 порции жидкости с частотой следования шагов, т.е. с частотой управления, и суммарным объемом за один управляющий импульс, определяемым величиной единичного шага кронштейна 20, т.е. дискретностью, и общей площадью поперечного сечения работающих дозирующих сильфонов. 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 25 шаговых перемещений кронштейну 20 влево рабочий дозирующий сильфон или их комбинация начинают сжиматься, в результате чего порции рабочей жидкости, вытесняясь из них в силовой сильфон 7, производят микрошаговое перемещение 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 29.

Для возврата центральной подвижной стенки 11 в среднее (исходное) положение зажимы 29, 30 освобождаются, кронштейн 20 от шагового двигателя 25 через винтовую пару 24 перемещается в среднее положение относительно ограничителя 26. Далее привод готов к повторению цикла.

Изменяя двигателем 25 частоту шаговых перемещений кронштейна 20 и включая в работу то или иное количество дозирующих сильфонов, можно произвольно изменять величину единичного микрошага и скорость движения перемещаемого узла 12.

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

Привод предназначен для шаговых перемещений исполнительных органов. Привод содержит сильфонный гидроцилиндр, состоящий из установленных соосно в корпусе двух силовых сильфонов с общей центральной подвижной стенкой, соединенной с перемещаемым узлом, причем одна полость сильфонного гидроцилиндра сообщена с источником постоянного давления, а другая - с дозирующим устройством, при этом оно выполнено в виде нескольких сильфонов, различающихся по эффективной площади поперечного сечения в соответствии с каким-либо кодом, включает зажимы и упоры, с помощью которых можно фиксировать подвижную стенку каждого сильфона относительно корпуса силового гидроцилиндра или относительно подвижного кронштейна, жестко соединенного с гайкой винтовой пары качения, ходовой винт которой приводится в действие реверсивным шаговым двигателем. Технический результат: расширение функциональных возможностей. 1 ил.

Привод шаговых перемещений, содержащий сильфонный гидроцилиндр, состоящий из установленных соосно в корпусе двух силовых сильфонов с общей центральной подвижной стенкой, соединенной с перемещаемым узлом, причем одна полость сильфонного гидроцилиндра сообщена с источником постоянного давления, а другая - с дозирующим устройством, отличающийся тем, что выполнен в виде нескольких сильфонов, различающихся по эффективной площади поперечного сечения в соответствии с каким-либо кодом, включает зажимы и упоры, с помощью которых можно фиксировать подвижную стенку каждого сильфона относительно корпуса силового гидроцилиндра или относительно подвижного кронштейна, жестко соединенного с гайкой винтовой пары качения, ходовой винт которой приводится в действие реверсивным шаговым двигателем.