RU2073128C1

RU2073128C1 - Hydraulic drive

Info

Publication number: RU2073128C1
Application number: RU93026369A
Authority: RU
Inventors: В.К. Лучкин
Original assignee: Тамбовский институт химического машиностроения
Priority date: 1993-05-25
Filing date: 1993-05-25
Publication date: 1997-02-10

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: hydraulic drive has hydraulic cylinder made up as two axially alined actuating bellows having a common movable central wall connected with the movable unit. One of the bellows is connected with a source of constant pressure through a hydraulic distributor. The other bellows is connected to a batching device having a batching bellows with a movable wall and mechanism of control of batching space of the latter. The mechanism is made up as a reverse step motor and ball screw rolling pair the nut of which is provided with a cantilever rigidly coupled to the movable wall of the batching bellows. The screw is connected with the step motor. EFFECT: improved design. 1 dwg

Description

Изобретение относится к гидравлическим приводам и может быть использовано в станкостроении для обеспечения микрошаговых перемещений. The invention relates to hydraulic drives and can be used in machine tools to provide microstepping movements.

Известен гидропривод микрошаговых перемещений, содержащий гидроцилиндр, состоящий из установленных соосно в корпусе напорного и сливного силовых сильфонов с общей центральной подвижной стенкой, соединенной с перемещаемым узлом, при этом напорный сильфон через реверсивный гидрораспределитель соединен с источником постоянного давления, а сливной с дозирующим устройством, выполненным в виде одного или нескольких дозирующих сильфонов, мерный объем которых меняется от отдельного привода с кулачковой передачей (см. авт. св. СССР N 385090, кл. F 15 B 15/24, 1973). Known hydraulic actuator microstepping movements containing a hydraulic cylinder, consisting of mounted coaxially in the housing of the pressure and drain power bellows with a common central movable wall connected to the movable node, while the pressure bellows through a reversible valve is connected to a constant pressure source, and a drain with a metering device made in the form of one or more metering bellows, the measured volume of which varies from a separate drive with a cam gear (see ed. St. USSR N 385090, class F 15 B 15/24, 1973).

Недостатками данного привода являются невозможность произвольно изменять величину, скорость и направление малых шаговых перемещений, так как они определяются профилем устанавливаемых кулачков. The disadvantages of this drive are the inability to arbitrarily change the size, speed and direction of small step movements, since they are determined by the profile of the installed cams.

Технической задачей изобретения является расширение функциональных возможностей привода. An object of the invention is to expand the functionality of the drive.

Сущность изобретения заключается в том, что в гидроприводе микрошаговых перемещений, содержащем 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 шагового привода как в сторону увеличения (слив), так и в сторону уменьшения (нагнетание) с помощью механизма, состоящего из реверсивного шагового двигателя и шариковой винтовой пары качения. The essence of the invention lies in the fact that in the hydraulic actuator microstepping movements containing a hydraulic cylinder, consisting of two coaxial power bellows with a common central movable wall connected to the movable node, one of which communicates through the valve with a constant pressure source, and the other with a metering device made in the form of a metering bellows, the measured volume of which varies arbitrarily from the stepper drive, both in the direction of increase (drain), and in the direction of decrease (discharge) using a fur nism consisting of a reversible stepper motor and ball screw bearings.

На чертеже изображена принципиальная схема гидропривода микрошаговых перемещений. The drawing shows a schematic diagram of a hydraulic actuator microstepping movements.

Гидропривод включает источник постоянного давления в виде насоса 1, предохранительный (переливной) клапан 2, гидрораспределитель 3, гидроцилиндр и дозирующее устройство. Гидроцилиндр состоит из цилиндрического корпуса 4 с фланцами 5, 6 двух соосно установленных силовых сильфонов 7, 8 с боковыми крышками 9, 10 и общей центральной подвижной стенкой 11, передающей усилие перемещаемому узлу 12. Дозирующее устройство состоит из дозирующего сильфона 13, жестко связанного с кронштейном 14, который получает движение, например, от реверсивного двигателя 15 и шариковой винтовой пары качения 16. Крайние положения кронштейна 14 для предотвращения поломки дозирующего сильфона 13 фиксируются ограничителем 17. Корпус 4 гидроцилиндра жестко соединен со штоком 18 гидроцилиндра ускоренного перемещения (не обозначен). Жесткая фиксация штока 18 осуществляется зажимом 19, а перемещаемого узла 12 относительно штока 19 зажимом 20. The hydraulic actuator includes a constant pressure source in the form of a pump 1, a safety (overflow) valve 2, a control valve 3, a hydraulic cylinder and a metering device. The hydraulic cylinder consists of a cylindrical body 4 with flanges 5, 6 of two coaxially mounted power bellows 7, 8 with side covers 9, 10 and a common central movable wall 11, transmitting force to the moving unit 12. The metering device consists of a metering bellows 13, rigidly connected to the bracket 14, which receives movement, for example, from a reversible motor 15 and a ball screw pair of rolling 16. The extreme positions of the bracket 14 to prevent breakage of the metering bellows 13 are fixed by a stopper 17. Housing 4 hydraulic cylinder and is rigidly connected to the rod 18 of the accelerated hydraulic cylinder (not indicated). Rigid fixation of the rod 18 is carried out by the clamp 19, and the movable node 12 relative to the rod 19 by the clamp 20.

Через затвор 21 производится одноразовая заправка рабочей жидкостью (с модулем объемной упругости более высоким, чем в силовом сильфоне 8) полостей силового сильфона 7 гидроцилиндра, дозирующего сильфона 13 и соединительной магистрали, причем заправка производится таким образом, чтобы при установке кронштейна 14 в среднее положение и подаче жидкости под рабочим давлением в полость силового сильфона 8, центральная подвижная стенка 11 установилась строго в среднее положение относительного корпуса 4. Through the shutter 21, a one-time filling with the working fluid (with a bulk modulus higher than in the power bellows 8) of the cavities of the power bellows 7 of the hydraulic cylinder, the metering bellows 13 and the connecting line is made, and so that when the bracket 14 is installed in the middle position and the supply of fluid under operating pressure into the cavity of the power bellows 8, the Central movable wall 11 is set strictly in the middle position of the relative housing 4.

Работает гидропривод 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) центральная подвижная стенка 11 устанавливается в среднее положение, которое фиксируется зажимом 20. По окончании ускоренного перемещения шток 18 фиксируется зажимом 19, зажим 20 освобождается и начинается отработка микрошаговых перемещений. The hydraulic drive operates as follows. After turning on the pump 1 and supplying the working fluid under pressure through the valve 3 to the power bellows 8 (in the initial state, the bracket 14 is in the middle position), the central movable wall 11 is set to the middle position, which is fixed by the clamp 20. After the accelerated movement, the rod 18 is fixed by the clamp 19 , the clamp 20 is released and the development of microstepping movements begins.

При задании двигателем 15 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 порции жидкости уменьшает в нем давление, нарушая равновесие давлений в силовых сильфона 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 (по чертежу). When the motor 15 sets the step movements to the bracket 14 to the right, the metering bellows 13 starts to expand, taking liquid portions from the power bellows 7 with a frequency of steps, i.e. with a control frequency and volume determined by the unit step of the bracket 14, i.e., discreteness. Each portion of the liquid taken from the power bellows 7 reduces the pressure in it, disrupting the pressure balance in the power bellows 7 and 8, causes, under the action of a constant supply pressure in the power bellows 8, a micro-step movement of the central movable wall 11, and with it the movable assembly 12 to the side eliminate disturbed equilibrium, i.e., in this case, to the right (according to the drawing).

При задании двигателем 15 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 клапаном 2. When the motor 15 sets the step movements to the bracket 14 to the left, the metering bellows 13 begins to compress, as a result of which the liquid portions being forced out of it into the power bellows 7, micro-step the central movable wall 11 and the moving assembly 12 to the left, while dumping the excess fluid and maintaining a constant predetermined operating pressure in the power bellows 8 is made by the valve 2.

Изменяя двигателем 15 частоту шаговых перемещений кронштейна 14, можно произвольно изменять скорость движения перемещаемого узла 12 как на всем участке перемещения, так и внутри его. By changing the frequency of the stepping movements of the bracket 14 by the engine 15, it is possible to arbitrarily change the speed of the moving node 12 both in the entire movement area and inside it.

После завершения микрошаговых перемещений положение узла 12 фиксируется зажимом 29. After completion of microstepping movements, the position of the node 12 is fixed by the clamp 29.

Для возврата в исходное положение зажим 20 освобождается, кронштейн 14 перемещается шаговым приводом в среднее положение, отчего центральная подвижная стенка 11 и перемещаемый узел 12 устанавливаются в среднее положение, зажим 20 фиксируется. Цикл повторяется. To return to its original position, the clamp 20 is released, the bracket 14 is moved by the step drive to the middle position, which makes the central movable wall 11 and the movable assembly 12 set to the middle position, the clamp 20 is fixed. The cycle repeats.

Таким образом, изобретение позволяет произвольно изменять величину, скорость и направление микрошаговых перемещений. Thus, the invention allows you to arbitrarily change the magnitude, speed and direction of microstepping movements.

Claims

A microstep hydraulic actuator comprising a hydraulic cylinder consisting of two power bellows coaxially mounted in the housing with a common central movable wall connected to a moving unit, one of the power bellows being connected through a hydraulic distributor to a constant pressure source and the other to a metering device having a metering bellows with the moving wall and the control mechanism of the measured volume of the latter, characterized in that the control mechanism of the measured volume of the metering bellows is made in the form of a reverse an ordinary stepper motor and a ball screw rolling pair, the nut of which is equipped with an arm rigidly connected to the movable wall of the metering bellows, and the screw is connected to the stepper motor.