RU2083345C1

RU2083345C1 - Electromechanical gripping device

Info

Publication number: RU2083345C1
Authority: RU
Inventors: В.М. Бритовский; М.А. Чистополь; Е.И. Москвичев; Б.Е. Работягин
Original assignee: Акционерное общество "АвтоВАЗ"
Priority date: 1991-11-26
Filing date: 1991-11-26
Publication date: 1997-07-10

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: device has housing 1 along the guides of which slides with gripping jaws move. The slides are mounted on nuts of a planet roller-screw pair with right and left thread actuated by an electric motor. The actuating end of the run screw of the roller-screw pair is positioned inside the additional housing that is set in guides of the major housing for permitting adjusting movements along the axis of the run screw by an adjusting screw with ring groove and nut secured to the additional housing. The adjusting screw is mounted in the major housing and is arrested against axial movements with a locking member the radial hollow of which corresponds the radius of the ring groove of the adjusting screw. The electric motor is connected with a control unit that has circuits for control of load and speed. EFFECT: enhanced reliability. 2 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к станкостроению, а именно к устройствам для центрированной установки деталей на металлорежущих станках. The invention relates to machine tools, and in particular to devices for the centered installation of parts on metal cutting machines.

Известны зажимные устройства, в корпусах которых размещены зажимные элементы, перемещаемые с помощью винта с правой и левой резьбой, приводимого в движение от электродвигателя [2]
Однако в этих устройствах механизм зажима выполнен в виде обычной пары трения винт-гайка, приводимой от электродвигателя без стабильного усилия зажима, что не позволяет осуществлять точное регулирование усилия зажима детали. Кроме того, в устройствах [1, 2] отсутствует предварительная ориентация оси зажима губок относительно оси инструмента, а в другом известном устройстве (см. Автоское свидетельство N 776846) при выставке зажимных призм относительно оси инструмента трудно учитывать суммарную погрешность изготовления отдельных элементов звеньев механизма, что также приводит к значительным погрешностям механической обработки деталей.Known clamping devices, in the housings of which there are clamping elements, moved by means of a screw with a right and left thread, driven by an electric motor [2]
However, in these devices, the clamping mechanism is made in the form of a conventional screw-nut friction pair driven by an electric motor without stable clamping force, which does not allow precise control of the clamping force of the part. In addition, in devices [1, 2] there is no preliminary orientation of the clamping axis of the jaws relative to the axis of the tool, and in another known device (see Auto Certificate N 776846) when exhibiting clamping prisms relative to the axis of the tool, it is difficult to take into account the total manufacturing error of individual elements of the mechanism links, which also leads to significant errors in the machining of parts.

Наиболее близким по конструкции к предлагаемому устройству является самоцентрирующее зажимное устройство [3] принятое за прототип. Это устройство содержит корпус, по направляющим которого перемещаются ползуны с закрепленными на них зажимными губками, установленные на гайках ходового винта с правой и левой резьбой, один конец которого связан с электродвигателем. The closest in design to the proposed device is a self-centering clamping device [3] adopted as a prototype. This device comprises a housing, on the guides of which sliders with clamping jaws fixed on them are mounted, mounted on the nuts of the lead screw with right and left threads, one end of which is connected to the electric motor.

Недостатком этого устройства является то, что механизм зажима выполнен в виде обычной пары трения винт-гайка, которая приводится от электродвигателя, что не позволяет осуществлять точное регулирование усилия, передаваемого на зажимные губки, что может привести при установке тонкостенных деталей к их деформации. Кроме того, в этом устройстве нет механизма ориентации оси зажима губок относительно оси инструмента, а из-за конструктивно нежесткой связи качающихся рычагов трудно осуществлять точную выставку оси зажима губок относительно осей обрабатывающих головок. The disadvantage of this device is that the clamping mechanism is made in the form of a conventional screw-nut friction pair, which is driven by an electric motor, which does not allow precise control of the force transmitted to the clamping jaws, which can lead to deformation when installing thin-walled parts. In addition, this device does not have a mechanism for orienting the jaw clamp axis relative to the tool axis, and due to the structurally non-rigid connection of the swinging arms, it is difficult to accurately set the jaw clamp axis relative to the axes of the processing heads.

Задача изобретения повышение точности обработки детали. The objective of the invention is to improve the accuracy of machining parts.

Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения точное регулирование усилия зажима и быстрая ориентация детали относительно инструмента. The technical result obtained by carrying out the invention, precise control of the clamping force and quick orientation of the part relative to the tool.

Для этого в электромеханическом зажимном устройстве, содержащем ползуны с закрепленными на них зажимными губками, расположенные на гайках винтовой передачи механизма зажима, установленных на ходовом винте с правой и левой резьбой, ползуны кинематически связаны с электродвигателем и установлены с возможностью перемещения по выполненным на корпусе направляющим, согласно изобретению винтовая передача механизма зажима выполнена планетарной роликовой, на гайках которой установлены ползуны, при этом конец ходового винта передачи, связанный с электродвигателем, расположен в дополнительно введенном корпусе, установленном на направляющих основного корпуса с возможностью установочных перемещений от дополнительно введенного механизма ориентации, выполненного в виде регулировочного винта с кольцевой канавкой и фиксатора, расположенного в выполненном в основном корпусе прямоугольном пазу с возможностью взаимодействия с регулировочным винтом, при этом в фиксаторе выполнена радиальная выемка, соответствующая радиусу кольцевой канавки регулировочного винта, а электродвигатель связан с введенным в устройство блоком управления двигателем по скорости и по усилию. To do this, in an electromechanical clamping device containing sliders with clamping jaws fixed to them, located on the screw nuts of the clamping mechanism mounted on the lead screw with right and left-hand threads, the sliders are kinematically connected to the electric motor and mounted to move along the guides made on the housing, according to the invention, the screw gear of the clamping mechanism is made of a planetary roller gear, on the nuts of which the sliders are mounted, while the end of the transmission screw is connected Fitted with an electric motor, it is located in an additionally inserted housing mounted on the guides of the main body with the possibility of installation movements from an additionally introduced orientation mechanism made in the form of an adjusting screw with an annular groove and a latch located in a rectangular groove made in the main body with the possibility of interaction with the adjusting screw while radial recess is made in the lock, corresponding to the radius of the annular groove of the adjusting screw, and the electric The slider is connected to the engine control unit introduced into the device by speed and force.

Блок управления содержит контур регулирования по скорости и контур регулирования по усилию, входы которых связаны с выходами соответствующих задатчиков, а выходы с входом элемента переключения контуров, а также датчики положения ползунов, выходы которых через логический элемент связаны с входом элемента переключения контуров, выход которого связан с электродвигателем. The control unit contains a speed control loop and a force control loop, the inputs of which are connected to the outputs of the respective controllers, and the outputs with the input of the circuit switching element, as well as slide position sensors, the outputs of which are connected through the logic element to the input of the circuit switching element, the output of which is connected with electric motor.

Снабжение электродвигателя блоком управления, содержащим контуры регулирования по скорости и по усилию с элементом переключения контуров и контролирование диапазона перемещений через датчики положения, связанные через логический элемент с элементом переключения контуров, позволяет, задавая определенные значения тока в зависимости от особенностей обрабатываемых деталей, достичь точных требуемых усилий зажима независимо от допусков размеров детали и поддерживать их в процессе обработки, отключая при этом двигатель и включая тормоз, сохраняющий прикладываемое усилие сжатия. The supply of an electric motor to a control unit containing speed and force control loops with a loop switching element and controlling the range of movements through position sensors connected through a logic element to a loop switching element allows, by setting specific current values depending on the features of the workpieces, to achieve the exact required clamping forces, regardless of the tolerances of the dimensions of the part and maintain them during processing, turning off the engine and including the brake, preserving the applied compression force.

Снабжение устройства механизмом ориентации оси зажимных губок относительно оси инструмента позволяет с высокой точностью совместить ось обработки с осью инструмента, что также повышает точность обработки детали. Providing the device with the orientation mechanism of the axis of the clamping jaws relative to the axis of the tool allows you to combine the machining axis with the axis of the tool with high accuracy, which also increases the accuracy of machining the part.

На фиг. 1 изображен продольный разрез устройства в положении зажима детали; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1 (увеличено); на фиг. 3 механизм ориентации оси зажима относительно оси инструмента (выноска I на фиг. 1, увеличено); на фиг. 4 сечение Б-Б на фиг. 1 (увеличено); на фиг. 5 - функциональная схема управления электродвигателем. In FIG. 1 shows a longitudinal section of the device in the clamping position of the part; in FIG. 2, section AA in FIG. 1 (increased); in FIG. 3 mechanism of orientation of the clamp axis relative to the axis of the tool (callout I in Fig. 1, enlarged); in FIG. 4 section BB in FIG. 1 (increased); in FIG. 5 is a functional diagram of the motor control.

Электромеханическое зажимное устройство состоит из корпуса 1, по направляющим которого перемещаются ползуны 2 и 3 с закрепленными на них зажимными губками 4 и 5, расположенные на гайках 6 и 7 планетарной ролико-винтовой пары с правой и левой резьбой. Ползуны 2 и 3 кинематически связаны с электродвигателем 8 и установлены с возможностью перемещения по выполненным на корпусе направляющим. Электродвигатель 8 жестко взаимосвязан с приводным концом ходового винта 9 ролико-винтовой пары через муфту 10 и установлен соосно с ним. Приводной конец ходового винта 12 размещен в дополнительном корпусе 11, который установлен на направляющих основного корпуса 1 с возможностью установочных перемещений вдоль оси ходового винта 9 от механизма ориентации оси зажимных губок 4 и 5 относительно оси инструмента (см. фиг. 2 и 3), выполненного в виде регулировочного винта 12 с кольцевой канавкой и с гайкой 14, закрепленной на дополнительном корпусе 11. Регулировочный винт 12 установлен в основном корпусе с помощью плиты 15 и ограничен от осевого перемещения фиксатором 16, выполненным с радиальной выемкой 17, соответствующей радиусу кольцевой канавки 13 регулировочного винта 12. Фиксатор 16 размещен в пазу прямоугольного сечения 18 основного корпуса 1. The electromechanical clamping device consists of a housing 1, on the guides of which the sliders 2 and 3 move with the clamping jaws 4 and 5 fixed to them, located on the nuts 6 and 7 of the planetary roller-screw pair with right and left-hand threads. The sliders 2 and 3 are kinematically connected with the electric motor 8 and are mounted with the possibility of movement along the guides made on the housing. The electric motor 8 is rigidly interconnected with the drive end of the lead screw 9 of the roller-screw pair through the coupling 10 and mounted coaxially with it. The drive end of the lead screw 12 is placed in an additional housing 11, which is mounted on the guides of the main body 1 with the possibility of installation movements along the axis of the lead screw 9 from the orientation mechanism of the axis of the clamping jaws 4 and 5 relative to the axis of the tool (see Fig. 2 and 3), made in the form of an adjusting screw 12 with an annular groove and with a nut 14 mounted on the additional housing 11. The adjusting screw 12 is installed in the main body using a plate 15 and is limited from axial movement by a latch 16 made with radial the recess 17 corresponding to the radius of the annular groove 13 of the adjusting screw 12. The latch 16 is placed in the groove of rectangular cross section 18 of the main body 1.

Электродвигатель снабжен тормозом 20 и связан с блоком управления, включающим два контура: контур 21 регулирования по скорости, вход которого связан с выходом задатчика скорости 22, и контур 23 регулирования по усилию (по току), вход которого соединен с выходом задатчика тока 24, а также элемент переключения контуров 25. The electric motor is equipped with a brake 20 and is connected to a control unit including two circuits: a speed control loop 21, the input of which is connected to the output of the speed control unit 22, and a force control circuit (current) 23, whose input is connected to the output of the current control unit 24, and also an element for switching circuits 25.

Диапазон перемещения ползунов 2 и 3 контролируется двумя датчиками 26 и 27, выходы которых через логический элемент 28 связаны с входом элемента переключения контуров 25, выход которого связан с электродвигателем 8. The range of movement of the sliders 2 and 3 is controlled by two sensors 26 and 27, the outputs of which are connected through the logic element 28 to the input of the circuit switching element 25, the output of which is connected to the electric motor 8.

Электромеханическое зажимное устройство работает следующим образом. Electromechanical clamping device operates as follows.

Сначала производится выставка оси зажима губок относительно оси инструмента (не показан). Для этого вращением регулировочного винта 12 гайка 14, которая жестко взаимосвязана с дополнительным корпусом 11 (жесткая кинематическая система, состоящая из гайки 14, дополнительного корпуса 11, электродвигателя 8, ролико-винтовой пары, ползунов 2 и 3 с зажимными губками 4 и 5), перемещается вдоль оси ходового винта 9 до совмещения оси обработки с осью инструмента. После совмещения осей регулировочный винт 12 фиксируется с помощью фиксатора 16, при этом фиксатор 16 радиальной выемкой 17 входит в кольцевую канавку 13 фиксатора 16 и с помощью двух гаек 30 и 31 фиксируется в этом положении. Такой регулировкой добиваются высокой точности при выставке осей зажима и обработки. First, the jaw clamp axis is set relative to the axis of the tool (not shown). To do this, rotate the adjusting screw 12 nut 14, which is rigidly interconnected with the additional housing 11 (a rigid kinematic system consisting of a nut 14, an additional housing 11, an electric motor 8, a roller-screw pair, sliders 2 and 3 with clamping jaws 4 and 5), moves along the axis of the screw 9 to align the machining axis with the axis of the tool. After alignment of the axes, the adjusting screw 12 is fixed with the latch 16, while the latch 16 with a radial recess 17 is included in the annular groove 13 of the latch 16 and is fixed in this position with two nuts 30 and 31. Such adjustment achieves high accuracy when exhibiting clamping and machining axes.

Сигнал на работу зажимного устройства поступает от датчика исходного положения 26 на обмотку тормоза 20 двигателя 8 (растормаживается двигатель) и на включение первого контура регулирования по скорости 21. В этот момент времени рука манипулятора (не показана) с заготовкой 29 находится в позиции установки детали 29. Затем электродвигатель передает вращение ходовому винту 9 и далее через гайки 6 и 7 сообщает движение ползунам 2 и 3, которые перемещаются навстречу друг другу до промежуточной зоны зажима, ограниченной вторым датчиком 27. При срабатывании датчика 27 двигатель 8 отключается. После этого обрабатываемая деталь 29 устанавливается в зажимных губках и срабатывает элемент переключения контуров 25, переключающий управление двигателя на второй контур 23 регулирования по усилию (по току). Включается двигатель 8 и происходит дальнейшее перемещение ползунов 2 и 3 с зажимными губками 4 и 5, при этом обрабатываемая деталь 29 сжимается с определенным усилием, установленными задатчиком тока 24. После истечения некоторого времени (3 4 с), достаточного для стабилизации усилия, двигатель 8 отключается, срабатывает тормоз 20, сохраняющий прикладываемое усилие сжатия. Разжим происходит в обратном порядке. The signal for the operation of the clamping device comes from the initial position sensor 26 to the brake winding 20 of the engine 8 (the engine is released) and to turn on the first speed control loop 21. At this point in time, the arm of the manipulator (not shown) with the workpiece 29 is in the installation position of the part 29 Then the electric motor transmits the rotation to the spindle 9 and then through the nuts 6 and 7 reports the movement to the sliders 2 and 3, which move towards each other to the intermediate clamping zone bounded by the second sensor 27. When triggered Sensor 27 engine 8 is turned off. After that, the workpiece 29 is installed in the clamping jaws and the circuit switching element 25 is activated, switching the engine control to the second force control circuit (current) 23. The engine 8 is turned on and the sliders 2 and 3 are further moved with the clamping jaws 4 and 5, while the workpiece 29 is compressed with a certain force set by the current setter 24. After some time (3 4 s) is sufficient to stabilize the force, the engine 8 turns off, the brake 20 is applied, retaining the applied compression force. Spinning occurs in the reverse order.

Высокая точность планетарной ролико-винтовой пары, постоянный крутящий момент на двигателе, возможность регулирования усилия зажима обеспечивают плавность работы устройства, высокую точность центрирования детали, а также позволяют использовать это устройство без применения дополнительного редуктора и механизмов самоторможения. High accuracy of the planetary roller-screw pair, constant torque on the engine, the ability to control the clamping force ensure the smooth operation of the device, high centering accuracy of the part, and also allow the use of this device without the use of an additional gearbox and self-braking mechanisms.

Claims

1. Electromechanical clamping device containing sliders with clamping jaws fixed to them, located on the screw nuts of the clamping mechanism mounted on the lead screw with right and left-hand threads, while the sliders are kinematically connected to the electric motor and mounted to move along the guides made on the housing characterized in that the screw transmission of the clamping mechanism is made of a planetary roller, on the nuts of which sliders are installed, while the end of the transmission screw is connected th with an electric motor, is located in an additionally inserted housing mounted on the guides of the main body with the possibility of installation movements from an additionally introduced orientation mechanism made in the form of an adjusting screw with an annular groove and a latch located in a rectangular groove made in the main body with the possibility of interaction with the adjusting screw while radial recess is made in the latch corresponding to the radius of the annular groove of the adjusting screw, and the electric motor The atelier is connected with the engine control unit introduced into the device by speed and force.

2. The device according to claim 1, characterized in that the control unit comprises a speed control loop and a force control loop, the inputs of which are connected to the outputs of the respective adjusters, and the outputs with the input of the loop switching element, as well as slide position sensors, the outputs of which are through the logic element is connected to the input of the circuit switching element, the output of which is connected to the electric motor.