ПРИВОД МИКРОПЕРЕМЕЩЕНИЙ И МИКРОПОДАЧ
MICROMOTION AND MICROFEED DRIVE

Изобретение относится к точному машиностроению и может быть использовано в приводах подач металлообрабатывающих станков, роботов и манипуляторов для обеспечения микрошаговых перемещений и микроподач исполнительных механизмов с переменной величиной микрошага и шаговых рабочих (ускоренных) перемещений одним приводом.
Известен шаговый привод подач, содержащий исполнительный сильфонный гидроцилиндр, дозирующее устройство в виде двух соосно установленных в кронштейне сильфонов со средней подвижной стенкой, соединенной одной стороной с гайкой шариковой винтовой пары (ШВП), которая приводится в действие реверсивным шаговым двигателем, а другой может фиксироваться для осуществления рабочих и ускоренных перемещений относительно штока, соединяющего корпус гидроцилиндра с исполнительным узлом, и блок фиксирующих зажимов для фиксации кронштейна, штока и средних подвижных стенок трех пар силовых сильфонов гидроцилиндра с тем или иным кодовым соотношением эффективных площадей поперечного сечения, причем фиксация одной из стенок относительно неподвижного элемента означает выбор соответствующей величины микрошага и включение в работу того или иного разряда гидроцилиндра для осуществления микроперемещений (см. патент РФ №2351451).
Недостатком данного привода является невозможность формирования величины микрошага парой силовых сильфонов каждого разряда независимо от других разрядных сильфонов.
Технической задачей изобретения является независимое формирование в многоразрядном гидроцилиндре величины микрошага каждого разряда.
Данная техническая задача достигается тем, что в приводе микроперемещений и микроподач, содержащем исполнительный сильфонный гидроцилиндр, состоящий из установленных соосно в общем корпусе шести силовых сильфонов, попарно различающихся по эффективной площади поперечного сечения в соответствии с каким-либо кодом и имеющие общие центральные подвижные стенки, которые каждые в отдельности могут фиксироваться относительно неподвижного элемента, а две другие для устранения влияния на величину микрошага остальных силовых сильфонов относительно корпуса гидроцилиндра, 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 ШВП, приводимой в действие двигателем (шаговым либо двигателем постоянного тока), другой стороной для обеспечения рабочих или ускоренных перемещений может фиксироваться относительно штока, скрепленного с корпусом гидроцилиндра и исполнительным узлом.
На чертеже изображена принципиальная схема описываемого привода микроперемещений и микроподач.
Привод включает исполнительный гидроцилиндр, состоящий из корпуса 1 и трех пар соосно установленных сильфонов 2, 3 и 4, отличающихся по эффективной площади поперечного сечения в том или ином коде, с центральными подвижными стенками 5, 6 и 7, которые каждые в отдельности могут фиксироваться зажимами 8, 9 и 10 относительно корпуса гидроцилиндра либо зажимами 11, 12 и 13 относительно неподвижного элемента, что позволяет производить выбор величины микрошага, дозирующее устройство, состоящее из двух соосно установленных сильфонов 14, 15, неподвижные стороны которых ограничены кронштейном 16, фиксируемым зажимом 17, а средняя подвижная стенка 18 одной стороной может фиксироваться относительно штока 19 (с зажимом 20 и ограничителями 21), скрепленного с корпусом гидроцилиндра и исполнительным узлом (на чертеже не показан), зажимом 22, а другой стороной жестко соединена с гайкой ШВП 23, приводимой в действие двигателем 24 (шаговым либо двигателем постоянного тока). Через затвор 25 производится одноразовая заправка рабочей жидкостью полостей пар силовых сильфонов 2, 3 и 4, дозирующих сильфонов 14, 15 и соединительной магистрали, при этом заправка производится таким образом, чтобы при подаче рабочей жидкости под давлением центральная подвижная стенка 18 устанавливалась строго в исходное положение между упорами 21.
Привод работает следующим образом. Для осуществления приводом ускоренных или рабочих перемещений включается зажим 22, фиксирующий среднюю подвижную стенку 18 дозирующего устройства относительно штока 19 (при этом зажимы 8, 9, 10, 11, 12, 13 и 17 отключены), в результате чего шток 19, корпус гидроцилиндра 1, исполнительный узел и средняя подвижная стенка 18 перемещаются как одно целое в том или другом направлении от двигателя 24 через ШВП 23 со скоростью, определяемой частотой управления.
По окончании ускоренного перемещения отключается зажим 22 и включается зажим 17, что делает привод готовым к осуществлению микрошаговых перемещений.
Для осуществления микрошаговых перемещений исполнительным узлом вправо двигателем 24 через гайку ШВП 23 задается шаговое перемещение вправо средней подвижной стенке 18 дозирующего устройства. Сильфон 15 начинает сжиматься, а сильфон 14 разжиматься, в результате чего порции рабочей жидкости импульсами с частотой управления вытесняются из сильфона 15 и по трубопроводу подаются в правые полости пар сильфонов 1, 3 и 4, увеличивая в них давление, что приводит к перемещению средних подвижных стенок 5, 6 и 7 в сторону меньшего давления, т.е. влево, и вытеснению рабочей жидкости из левых полостей в сильфон 14.
Фиксация одной из подвижных стенок 5, 6 или 7 относительно неподвижного элемента посредством зажимов 11, 12 или 13, а двух других относительно корпуса гидроцилиндра посредством зажимов 8, 9, 10 означает выбор величины микрошага и начало движения корпуса гидроцилиндра 1, штока 19 и исполнительного узла вправо с заданной частотой управления.
По окончании микрошагового перемещения положение штока 19, а следовательно, и исполнительного узла фиксируется зажимом 20.
При отключении всех включенных зажимов (зажим 22 отключен ранее) система приходит в исходное состояние, что делает ее готовой к повторению цикла.
Аналогично рассмотренному микрошаговое перемещение исполнительного узла происходит и влево.