ПРИВОДНОЕ УСТРОЙСТВО
DRIVE

Приводные устройства известны. Обычно они имеют задачу реализовывать требуемое отклонение в определенном диапазоне. Для этого приводное устройство должно обеспечивать возможность как поступательного, так и возвратного движения. Для обеспечения движения в обоих направлениях содержащаяся в приводном устройстве гидравлическая жидкость должна быть предварительно напряжена. Это предварительное напряжение в известных приводных устройствах варьируется вместе с отклонением. Это приводит к разностям давления, которые ограничивают максимально возможное отклонение, и к непостоянному проявлению силы.
В основе настоящего изобретения лежит задача устранить эти недостатки и предоставить усовершенствованное приводное устройство.
Решается эта задача с помощью приводного устройства по п.1 формулы изобретения. Предпочтительные усовершенствования изобретения указаны в зависимых пунктах формулы изобретения и описаны в описании.
Предлагаемое изобретением приводное устройство имеет ведущий узел и ведомый узел. Ведомый узел включает в себя первый узел линейных перемещений, имеющий первое ведомое звено, и соединенный по текучей среде через систему трубопроводов с первым узлом линейных перемещений второй узел линейных перемещений, имеющий второе ведомое звено. Ведущий узел соединен по текучей среде с системой трубопроводов. Для отклонения ведомых звеньев посредством ведущего узла возможен обмен текучей средой между первым узлом линейных перемещений и вторым узлом линейных перемещений. Первый узел линейных перемещений и второй узел линейных перемещений имеют по элементу предварительного напряжения. В соответствии с изобретением эти элементы предварительного напряжения оперты в противоположном направлении на подвижно установленный зажим.
Благодаря подвижной установке зажима этот конструктивный элемент движется вместе с обоими ведомыми звеньями. Благодаря этому между двумя элементами предварительного напряжения предпочтительно не возникает разность силы. Таким образом, давления в камерах для текучей среды остаются постоянными, независимо от хода. С одной стороны, благодаря этому сила приводного устройства, независимо от отклонения, может удерживаться постоянной, так как разность давлений текучей среды не изменяется. С другой стороны, при этом может также значительно увеличиваться максимальный ход.
В одном из предпочтительных вариантов осуществления предлагаемого изобретением приводного устройства первый элемент линейных перемещений и второй элемент линейных перемещений имеют гидравлическое поперечное сечение идентичного размера.
Благодаря этому отклонения обоих ведомых звеньев имеют одни и те же перемещения. Зажим движется, таким образом, соразмерно отклонениям обоих ведомых звеньев.
В другом предпочтительном варианте осуществления предлагаемого изобретением приводного устройства первый элемент предварительного напряжения и второй элемент предварительного напряжения имеют идентичную силу предварительного напряжения. Кроме того, первый элемент предварительного напряжения и второй элемент предварительного напряжения предпочтительно имеют идентичную жесткость пружины.
Благодаря этому получается симметричная система, которая обладает одинаковыми свойствами в обоих направлениях. Тем самым упрощено использование приводного устройства в конструктивном узле.
В другом предпочтительном варианте осуществления предлагаемого изобретением приводного устройства первый элемент линейных перемещений и/или второй элемент линейных перемещений представляет собой гидравлический цилиндр.
Гидравлические цилиндры имеют предпочтительно очень низкую продольную жесткость и при этом не влияют на жесткости пружин элементов предварительного напряжения. Кроме того, гидравлические цилиндры могут рассчитываться на длинные отклонения.
В одном из альтернативных предпочтительных вариантов осуществления предлагаемого изобретением приводного устройства первый элемент линейных перемещений и/или второй элемент линейных перемещений представляет собой сильфон. При этом сильфон представляет собой предпочтительно металлический сильфон или мембранный сильфон, причем эти сильфоны имеют одну и ту же жесткость пружины.
С помощью сильфона, в частности металлического сильфона, проще достичь высокой герметичности системы. Кроме того, сильфоны имеют относительно малый вес.
В другом предпочтительном варианте осуществления предлагаемого изобретением приводного устройства камеры для текучей среды и трубопроводы для текучей среды полностью наполнены гидравлической жидкостью.
При этом текучая среда является по существу несжимаемой, и обеспечен равномерный принцип действия приводного устройства при разных давлениях в системе.
Примеры осуществления изобретения поясняются подробнее с помощью чертежей и последующего описания. Показано:
фиг. 1: приводное устройство; и
фиг. 2-4: узлы линейных перемещений приводного устройства в разных вариантах осуществления.
На фиг. 1 в качестве примера заэскизировано предлагаемое изобретением приводное устройство 1 в системе 13 координат. Изображенное приводное устройство 1 включает в себя ведущий узел 3 и соединенный по текучей среде с ведущим узлом 3 посредством первого трубопровода 18 для текучей среды ведомый узел 19.
Ведущий узел 3 включает в себя привод 2 и ведущий элемент 20. Ведущий элемент 20 имеет ведущую камеру 17 для текучей среды.
Привод 2 может, например, представлять собой пьезопривод 2 или магниторезистивный привод 2. Приводное устройство 3 выполнено таким образом, что посредством отклонения привода 2 можно влиять на величину объема ведущей камеры 17 для текучей среды.
Для этого привод 2 по меньшей мере в направлении давления соединен с силовым замыканием с ведущим элементом 20. Привод 2 может быть также соединен с ведущим элементом 20 с геометрическим замыканием. Привод может быть также соединен с силовым замыканием с ведущим элементом 20 противоположно направлению давления, в направлении растяжения. Направление давления представляет собой при этом направление отклонения привода 2.
Изображенным на фиг. 1 образом при увеличении отклонения привода 2 на ведущий элемент 20 действует сила давления. При увеличении отклонения привода 2 объем ведущей камеры 17 для текучей среды уменьшается. При уменьшении отклонения привода 2 объем ведущей камеры 17 для текучей среды может по меньшей мере увеличиваться. При соединении с силовым замыканием привода 2 с ведущим элементом 20 в направлении растяжения при уменьшении отклонения привода 2 увеличивается объем ведущей камеры 17 для текучей среды. При изменении направления на ведущем элементе 20 связь между отклонением привода 2 и объемом ведущей камеры 17 для текучей среды может быть также принципиально противоположной.
Ведущий элемент 20 может, например, представлять собой гидравлический цилиндр, имеющий поршень, сильфон, в частности металлический сильфон или же мембранный сильфон. На фиг. 1 для примера изображен гидравлический цилиндр 20 в качестве ведущего элемента 20, с поршнем которого привод 2 соединен с силовым замыканием.
К ведущей камере 17 для текучей среды примыкает первый трубопровод 18 для текучей среды. При уменьшении объема ведущей камеры 17 для текучей среды текучая среда, находящаяся в ведущей камере 17 для текучей среды, течет по первому трубопроводу 18 для текучей среды к ведомому узлу 19. При увеличении объема ведущей камеры 17 для текучей среды текучая среда может втекать в ведущую камеру 17 для текучей среды.
Ведомый узел 19 имеет первый узел 15 линейных перемещений и второй узел 16 линейных перемещений. Первый узел 15 линейных перемещений соединен по текучей среде со вторым узлом 16 линейных перемещений.
Первый узел 15 линейных перемещений имеет ведомую камеру 11 для текучей среды, первый элемент 14 линейных перемещений, первое ведомое звено 7 и первый элемент 12 предварительного напряжения. И второй узел 16 линейных перемещений имеет резервную камеру 9 для текучей среды, второй элемент 24 линейных перемещений, второе ведомое звено 8 и второй элемент 25 предварительного напряжения.
В изображенном на фиг. 1 варианте осуществления первый элемент 14 линейных перемещений и второй элемент 24 линейных перемещений выполнены в виде гидравлических цилиндров 14, 24, а элементы 12, 25 предварительного напряжения выполнены в виде винтовых пружин 12, 25. Гидравлические цилиндры 14, 24 имеют, как обычно, смещаемый поршень. Поршень образует здесь в каждом случае ведомое звено 7, 8. Объем камер 11, 9 для текучей среды определяется в каждом случае по положению ведомых звеньев 7, 8, или, соответственно, отклонение ведомых звеньев 7, 8 в каждом случае зависимо от объема камер 11, 9 для текучей среды. Элементы 12, 25 предварительного напряжения создают предварительное напряжение каждого из ведомых звеньев 7, 8, здесь поршня 7, 8.
Первый элемент 12 предварительного напряжения и второй элемент 25 предварительного напряжения в соответствии с изобретением оперты оба на один общий зажим 4. Для этого элементы 12, 25 предварительного напряжения расположены по существу противоположно. Элементы 12, 25 предварительного напряжения действуют по одной линии. Зажим 4 является жестким и свободноподвижным. Зажим 4 установлен плавающим образом. Элементы 12, 25 предварительного напряжения взаимно действуют друг на друга таким образом, что создано силовое равновесие между силой, действующей со стороны первого элемента 12 предварительного напряжения, и силой, действующей со стороны второго элемента 25 предварительного напряжения. Зажим 4 подвижен в направлении отклонений ведомых звеньев 7, 8. Зажим 4 движется с ведомыми звеньями 7, 8.
Ведомая камера 11 для текучей среды первого узла 15 линейных перемещений посредством системы (27) трубопроводов соединена по текучей среде с резервной камерой 9 для текучей среды второго узла 16 линейных перемещений. Система трубопроводов выполнена таким образом, что второй трубопровод 21 для текучей среды и третий трубопровод 22 для текучей среды расположены параллельно друг другу, а четвертый трубопровод 26 для текучей среды последовательно со вторым и третьим трубопроводом 21, 22 для текучей среды. Во втором трубопроводе 21 для текучей среды расположен обратный клапан 6 всасывания. В третьем трубопроводе 222 для текучей среды расположен обратный клапан 5 напора. Обратный клапан 6 всасывания запирается в направлении всасывания, а обратный клапан 5 напора запирается противоположно к направлению всасывания в направлении напора. Обратные клапаны 5, 6 расположены противоположно друг другу. Обратные клапаны 5, 6 открываются каждый только в одном направлении, обратный клапан 6 всасывания открывается в направлении напора, а обратный клапан 5 напора открывается в направлении всасывания. Обратные клапаны 5, 6 предварительно напряжены, так что открытие происходит, только начиная с определенного прилагаемого давления. Первый трубопровод 18 для текучей среды соединен по текучей среде с четвертым трубопроводом 26 для текучей среды в месте 23 соединения.
В примере осуществления в соответствии с фиг. 1 второй трубопровод 21 для текучей среды расположен у ведомой камеры 11 для текучей среды, а четвертый трубопровод 26 для текучей среды у резервной камеры 9 для текучей среды. Четвертый трубопровод 26 для текучей среды может быть дополнительно снабжен дросселем 10, который сужает поперечное сечение четвертого трубопровода 26 для текучей среды.
Камеры 9, 11 и 17 для текучей среды и трубопроводы 18, 21, 22, 26 для текучей среды наполнены текучей средой, в частности гидравлической жидкостью, такой как силиконовое масло или глицерин.
Посредством возвратно-поступательных движений ведущего узла 3 возможен обмен текучей средой между первым узлом 15 линейных перемещений и вторым узлом 16 линейных перемещений. При этом ведомые звенья 7, 8 отклоняются. В зависимости от скорости, с корпусной трубой совершается отклонение привода 2, текучая среда может направляться из резервной камеры 9 для текучей среды в ведомую камеру 11 для текучей среды или, наоборот, из ведомой камеры 11 для текучей среды в резервную камеру 9 для текучей среды.
Чтобы направить текучую среду по второму или третьему трубопроводу 21, 22 для текучей среды, вследствие предварительно напряженных обратных клапанов 5, 6 необходимо более высокое прилагаемое давление, чем для пропускания текучей среды по четвертому трубопроводу 26 для текучей среды. Прилагаемое давление в смысле этого изобретения подразумевает разность давлений между стороной впуска и стороной выпуска клапана. Прилагаемое давление возрастает со скоростью отклонения привода 2.
На фиг. 2-4 показаны варианты осуществления узлов 15, 16 линейных перемещений, в каждом случае на примере первого узла 15 линейных перемещений. Ведомое звено 7 предварительно напряжено посредством узла 12 предварительного напряжения. Узел 12 предварительного напряжения оперт на зажим 4. Движение ведомого звена 7 на отрезок Δs сопровождается соответствующим изменением объема ΔV ведомой (ведущей?) камеры 17 для текучей среды. Массовый поток текучей среды проходит по трубопроводу 21 для текучей среды.
На фиг. 2, как и на фиг. 1, в качестве узла 15 линейных перемещений изображен гидравлический цилиндр. Поршень гидравлического цилиндра представляет собой ведомое звено 7.
На фиг. 3 узел 15 линейных перемещений представляет собой металлический сильфон, а на фиг. 4 узел 15 линейных перемещений представляет собой мембранный сильфон. Ведомое звено 7 здесь в каждом случае образовано поршнем 7, прилегающим к сильфону.
Хотя изобретение было более подробно проиллюстрировано и описано в деталях на предпочтительном примере осуществления, изобретение не ограничено раскрытыми примерами, и специалистом могут быть выведены отсюда другие варианты без выхода из объема охраны изобретения.