ШАГОВЫЙ ПРИВОД ПОДАЧ Российский патент 2009 года по МПК B23Q5/36 

Изобретение относится к точному машиностроению и может быть использовано в приводах подач металлообрабатывающих станков, роботов и манипуляторов для обеспечения микрошаговых перемещений исполнительных механизмов с переменной величиной микрошага и шаговых рабочих или ускоренных перемещений одним приводом.

Известен 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, выполненным в виде нескольких дозирующих сильфонов, различающихся по эффективной площади поперечного сечения в соответствии с каким-либо кодом, например двоичным, ввод в действие которых, как каждого в отдельности, так и в любом их сочетании посредством зажимов и упоров, означает выбор величины микрошага, имеющим механизм управления мерным объемом последнего в виде реверсивного шагового двигателя и шариковой винтовой пары качения, гайка которой снабжена кронштейном, жестко соединенным с подвижными стенками дозирующих сильфонов, в котором с целью обеспечения одним приводом ускоренных и микрошаговых перемещений неподвижные стороны дозирующих сильфонов жестко соединены с корпусом сильфонного гидроцилиндра, а кронштейн гайки шариковой винтовой пары качения имеет возможность фиксироваться относительно сильфонного гидроцилиндра (см. патент РФ №2208716).

Недостатками данного привода являются относительная громоздкость дозирующего устройства и сложность управления им, а также необходимость в источнике стабильного давления рабочей жидкости.

Технической задачей изобретения является упрощение технологичности конструкции и управления приводом.

Данная техническая задача достигается тем, что в шаговом приводе подач, содержащем трехразрядный сильфонный гидроцилиндр, состоящий из установленных соосно в общем корпусе, который соединен с исполнительным узлом, шести силовых сильфонов, попарно различающихся по эффективной площади поперечного сечения в соответствии с каким-либо кодом, имеющих общие центральные подвижные стенки, которые каждые в отдельности могут фиксироваться относительно положения, занимаемого корпусом гидроцилиндра после окончания его рабочего или ускоренного перемещения, что означает выбор величины микрошага и включение в работу того или иного разряда гидроцилиндра для осуществления микроперемещений, при этом правые полости каждой пары силовых сильфонов соединены с правой, а левые, соответственно, - с левой полостью дозирующего устройства, выполненного в виде двух соосно установленных сильфонов, неподвижные стороны которых ограничены кронштейном, а средняя подвижная стенка одной стороной жестко соединена с гайкой шариковой винтовой пары качения, приводимой в действие реверсивным шаговым двигателем, другой стороной для обеспечения рабочих или ускоренных перемещений может фиксироваться относительно штока, соединяющего корпус гидроцилиндра с исполнительным узлом.

На чертеже изображена принципиальная схема описываемого шагового привода подач.

Привод включает трехразрядный гидроцилиндр, состоящий из корпуса 1 и трех пар соосно установленных сильфонов 2, 3, 4, отличающихся по эффективной площади поперечного сечения в том или ином коде, с центральными подвижными стенками 5, 6, 7, которые каждые в отдельности могут фиксироваться зажимами 8, 9, 10, что означает выбор величины микрошага, дозирующее устройство, состоящее из двух соосно установленных сильфонов 11, 12, неподвижные стороны которых ограничены кронштейном 13, фиксируемым зажимом 14, а средняя подвижная стенка 15 одной стороной может фиксироваться относительно штока 16 (с зажимом 17 и ограничителями 18), соединяющего корпус гидроцилиндра с исполнительным узлом (на чертеже не показан), зажимом 19, а другой стороной жестко соединена с гайкой шариковой винтовой пары качения 20, приводимой в действие реверсивным шаговым двигателем 21. Через затвор 22 производится одноразовая заправка рабочей жидкостью полостей пар силовых сильфонов 2, 3, 4, дозирующих сильфонов 11, 12 и соединительной магистрали, при этом заправка производится таким образом, чтобы при подаче рабочей жидкости под давлением центральная подвижная стенка 15 устанавливалась строго в исходное положение между упорами 18.

Привод работает следующим образом. Для осуществления приводом рабочих или ускоренных перемещений включается зажим 19, фиксирующий среднюю подвижную стенку 15 дозирующего устройства относительно штока 16 (при этом зажимы 8, 9, 10 отключены), в результате чего шток 16, корпус гидроцилиндра 1, исполнительный узел и средняя подвижная стенка 15 перемещаются как одно целое в том или другом направлении от реверсивного шагового двигателя 21 через шариковую винтовую пару качения 20.

По окончании рабочего или ускоренного перемещения отключается зажим 19 и включается зажим 14, фиксирующий достигнутое положение кронштейна 13, что делает привод готовым к осуществлению микрошаговых перемещений.

Для осуществления микрошаговых перемещений исполнительным узлом вправо двигателем 21 через гайку винтовой пары качения 20 задается шаговое перемещение вправо средней подвижной стенке 15 дозирующего устройства. Сильфон 12 начинает сжиматься, а сильфон 11 разжиматься, в результате чего порции рабочей жидкости импульсами с частотой управления вытесняются из сильфона 12 и по трубопроводу подаются в правые полости пар сильфонов 1, 3, 4, увеличивая в них давление, что приводит к перемещению средних подвижных стенок 5, 6, 7 в сторону меньшего давления, т.е. влево, и вытеснению рабочей жидкости из левых полостей в сильфон 11.

Включение одного из зажимов 8, 9, 10, фиксирующих подвижные стенки 5, 6, 7 относительно положения, занимаемого корпусом гидроцилиндра после ускоренного перемещения, означает выбор величины микрошага и начало движения корпуса гидроцилиндра и исполнительного узла вправо с заданной частотой следования микрошага.

По окончании микрошагового перемещения положение исполнительного узла фиксируется зажимом 17.

При отключении зажимов 14, 17 (зажим 19 отключен ранее) и одного из включенных зажимов 8, 9, 10 система приходит в исходное состояние, что делает ее готовой к повторению цикла.

Аналогично рассмотренному микрошаговое перемещение исполнительного узла происходит и влево.

Привод предназначен для микрошаговых перемещений исполнительного узла с переменной величиной микрошага и шаговых рабочих или ускоренных его перемещений и содержит исполнительный гидроцилиндр и дозирующее устройство с механизмом управления мерным объемом в виде реверсивного шагового двигателя и шариковой винтовой пары качения. Для упрощения управления и повышения технологичности он выполнен в виде установленных соосно в общем корпусе, соединенном с исполнительным узлом, шести силовых сильфонов, попарно различающихся по эффективной площади поперечного сечения и имеющих общие центральные подвижные стенки, каждая из которых выполнена с возможностью фиксирования для выбора величины микрошага при сообщении микрошаговых перемещений корпусу гидроцилиндра, штоку и исполнительному узлу. При этом правые полости каждой пары силовых сильфонов соединены с правой, а левые, соответственно, - с левой полостью дозирующего устройства, которое выполнено в виде двух соосно установленных сильфонов, неподвижные стороны которых ограничены кронштейном, а средняя подвижная стенка жестко соединена одной стороной с гайкой шариковой винтовой пары качения, приводимой в действие реверсивным шаговым двигателем, а другой стороной имеет возможность фиксирования относительно штока. При этом полости гидроцилиндра, дозирующего устройства и соединительные магистрали выполнены в виде гидросистемы, функционирующей в режиме замкнутой циркуляции. 1 ил.

Шаговый привод подач, предназначенный для микрошаговых перемещений исполнительного узла с переменной величиной микрошага и шаговых рабочих или ускоренных его перемещений и содержащий исполнительный гидроцилиндр и дозирующее устройство с механизмом управления мерным объемом последнего в виде реверсивного шагового двигателя и шариковой винтовой пары качения, отличающийся тем, что он выполнен в виде установленных соосно в общем корпусе, соединенном с исполнительным узлом, шести силовых сильфонов, попарно различающихся по эффективной площади поперечного сечения и имеющих общие центральные подвижные стенки, каждая из которых выполнена с возможностью фиксирования для выбора величины микрошага при сообщении микрошаговых перемещений корпусу гидроцилиндра, штоку и исполнительному узлу, при этом правые полости каждой пары силовых сильфонов соединены с правой, а левые, соответственно, с левой полостью дозирующего устройства, которое выполнено в виде двух соосно установленных сильфонов, неподвижные стороны которых ограничены кронштейном, а средняя подвижная стенка жестко соединена одной стороной с гайкой шариковой винтовой пары качения, приводимой в действие реверсивным шаговым двигателем, а другой стороной имеет возможность фиксирования относительно штока, при этом полости гидроцилиндра, дозирующего устройства и соединительные магистрали выполнены в виде гидросистемы, функционирующей в режиме замкнутой циркуляции.