RU2351451C1

RU2351451C1 - Incremental axial drive

Info

Publication number: RU2351451C1
Application number: RU2007123080/02A
Authority: RU
Inventors: Вячеслав Кузьмич Лучкин (RU); Вячеслав Кузьмич Лучкин; Сергей Николаевич Кузнецов (RU); Сергей Николаевич Кузнецов
Priority date: 2007-06-19
Filing date: 2007-06-19
Publication date: 2009-04-10
Also published as: RU2007123080A

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: proposed drive is meant for micro-increment movements of an actuating unit with variable value of the micro-increment and incremental working or accelerated movements and has an actuating hydraulic cylinder and a measuring device with a mechanism for controlling measured volume in form of a bidirectional step motor and ball screw roller pair. The device is in form of coaxially fitted in a common housing, connected to the actuating unit, six bellows, differentiated in pairs form effective sectional area and with common central moveable walls, each of which can be fixed for selection of the value of the micro-increment when micro-increment movements are transferred to the housing of the hydraulic cylinder, the plunger and the actuating unit. The right cavities of each pair of bellows are joined to the right, and the left, accordingly, to the left cavity of the measuring device, which is made in form of two coaxially fitted bellows, the immoveable sides of which are bordered by a support arm, and the middle mobile wall is rigidly joined by one side to the nut of the ball screw roller pair, actuated by the bidirectional step motor, and can be fixed about the plunger on the other side. The cavities of the hydraulic cylinder, measuring device and the connecting lines are made in form of a hydraulic system, working in close circulation mode.

EFFECT: simplification of control and increased technological effectiveness.

1 dwg

Description

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.The invention relates to precision engineering and can be used in feed drives of metalworking machines, robots and manipulators to provide micro-stepping movements of actuators with variable micro-steps and stepping workers or accelerated movements with one drive.

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).A known step-by-step drive comprising a bellows-type hydraulic cylinder with a central movable wall connected to a movable assembly, one cavity of the bellows-hydraulic cylinder being in communication with a constant pressure source and the other with a metering device made in the form of several metering bellows differing in effective cross-sectional area in in accordance with any code, such as binary, the commissioning of which, both individually and in any combination of them through clamps and stops, oz It starts with the choice of the microstep value, which has a mechanism for controlling the measured volume of the latter in the form of a reversible stepper motor and a ball screw rolling pair, the nut of which is equipped with an arm rigidly connected to the movable walls of the metering bellows, in which, with the aim of providing one drive for accelerated and microstep movements, the stationary sides of the metering bellows rigidly connected to the housing of the bellows cylinder, and the bracket nut ball screw pair of rolling has the ability to be fixed relative to ilfonnogo cylinder (see. RF patent No. 2208716).

Недостатками данного привода являются относительная громоздкость дозирующего устройства и сложность управления им, а также необходимость в источнике стабильного давления рабочей жидкости.The disadvantages of this drive are the relative bulkiness of the metering device and the difficulty of controlling it, as well as the need for a source of stable pressure of the working fluid.

Технической задачей изобретения является упрощение технологичности конструкции и управления приводом.An object of the invention is to simplify the manufacturability of the design and control of the drive.

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.This technical task is achieved by the fact that in a stepping feed drive containing a three-digit bellows hydraulic cylinder, consisting of six power bellows installed coaxially in a common housing that is connected to the actuating unit, pairwise differing in effective cross-sectional area in accordance with some code, having common central movable walls, which individually can be fixed relative to the position occupied by the cylinder body after the end of its working or accelerated displacements, which means choosing the microstep size and turning on a particular hydraulic cylinder discharge for micro displacement, while the right cavities of each pair of power bellows are connected to the right, and the left, respectively, to the left cavity of the metering device, made in the form of two coaxially mounted bellows, the fixed sides of which are bounded by the bracket, and the middle movable wall is rigidly connected to the nut of the ball screw rolling pair by one side, driven by a reversible step to the actuator, the other side for securing working or accelerated movements can be fixed relative to the rod connecting the cylinder body to the actuating unit.

На чертеже изображена принципиальная схема описываемого шагового привода подач.The drawing shows a schematic diagram of the described stepping drive feeds.

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.The drive includes a three-digit hydraulic cylinder, consisting of a housing 1 and three pairs of coaxially mounted bellows 2, 3, 4, differing in effective cross-sectional area in one or another code, with central movable walls 5, 6, 7, which can be individually clamped individually 8, 9, 10, which means the choice of the microstep value, a metering device consisting of two coaxially mounted bellows 11, 12, the fixed sides of which are limited by an arm 13, a fixed clamp 14, and the middle movable wall 15 on one side can to relate relative to the rod 16 (with clamp 17 and stops 18) connecting the hydraulic cylinder body with an actuator assembly (not shown in the drawing), clamp 19, and the other side is rigidly connected to the nut of the ball screw rolling pair 20 driven by the reversing stepper motor 21. Through the shutter 22, a one-time filling with the working fluid of the cavities of the pairs of power bellows 2, 3, 4, metering bellows 11, 12 and the connecting line is performed, while filling is performed so that when the working fluid is supplied under pressure the central movable wall 15 was set strictly in the initial position between the stops 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.The drive operates as follows. For the drive to perform working or accelerated movements, the clamp 19 is engaged, fixing the middle movable wall 15 of the metering device relative to the rod 16 (the clamps 8, 9, 10 are disconnected), resulting in the rod 16, the cylinder body 1, the actuating unit and the middle movable wall 15 move as a whole in one direction or another from the reversing stepper motor 21 through the ball screw rolling pair 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.At the end of the working or accelerated movement, the clamp 19 is turned off and the clamp 14 is turned on, fixing the reached position of the bracket 13, which makes the drive ready for microstep movements.

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.To perform microstepping movements by the executive unit to the right, the engine 21 through the nut of the screw pair of rolling elements 20 sets the stepwise movement to the right of the middle movable wall 15 of the metering device. The bellows 12 begins to compress, and the bellows 11 to expand, as a result of which portions of the working fluid are displaced by pulses with a control frequency from the bellows 12 and are piped into the right cavities of the pairs of bellows 1, 3, 4, increasing the pressure in them, which leads to the movement of the middle moving walls 5, 6, 7 towards lower pressure, i.e. to the left, and displacing the working fluid from the left cavities into the bellows 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.The inclusion of one of the clamps 8, 9, 10, fixing the movable walls 5, 6, 7 relative to the position occupied by the cylinder body after accelerated movement, means the choice of the microstep and the beginning of the movement of the cylinder body and the actuator to the right with a given microstep repetition rate.

По окончании микрошагового перемещения положение исполнительного узла фиксируется зажимом 17.At the end of microstepping, the position of the actuating unit is fixed by clamp 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.When disconnecting the clamps 14, 17 (clamp 19 is disconnected earlier) and one of the included clamps 8, 9, 10, the system returns to its original state, which makes it ready to repeat the cycle.

Аналогично рассмотренному микрошаговое перемещение исполнительного узла происходит и влево.Similarly to the considered microstepping movement of the actuating unit occurs to the left.

Claims

A stepper feed drive designed for microstepping movements of an actuating unit with a variable microstep and stepping workers or accelerated movements thereof and containing an actuating hydraulic cylinder and a metering device with a mechanism for controlling the measured volume of the latter in the form of a reversing stepper motor and a ball screw rolling pair, characterized in that it made in the form of six power bellows installed pairwise coaxially in a common housing connected to the actuating unit, pairwise differing in effective cross-sectional areas and having common central movable walls, each of which is made with the possibility of fixing to select the microstep when reporting microstep movements to the hydraulic cylinder body, stem and actuating unit, while the right cavities of each pair of power bellows are connected to the right, and the left, respectively, with the left cavity of the metering device, which is made in the form of two coaxially mounted bellows, the fixed sides of which are limited by the bracket, and the middle movable wall is a gesture on one side is connected with a ball screw nut rolling actuable reversible stepper motor, and the other party has the ability to lock relative rod, wherein the cylinder cavity, the metering device and the connecting line are in the form of hydraulic system operating in a closed circulation mode.