DE1102598B

DE1102598B - Device for generating an infeed movement composed of the smallest steps

Info

Publication number: DE1102598B
Application number: DES62309A
Authority: DE
Inventors: Henry James Cyril Weighell
Original assignee: Sperry Gyroscope Co Ltd
Current assignee: Sperry Gyroscope Co Ltd
Priority date: 1958-04-11
Filing date: 1959-03-25
Publication date: 1961-03-16

Description

Einrichtung zum Erzeugen einer aus kleinsten Schritten zusammengesetzten Zustellbewegung Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Erzeugen einer aus kleinsten Schritten zusammengesetzten Bewegung an einem durch eine lediglich axial verschiebbare Welle zustellbaren Werkzeugschlitten, z. B. einem Schleifschlitten.Device for generating a system composed of the smallest steps Infeed movement The invention relates to a device for generating a Movement composed of the smallest steps on one by one only axially displaceable shaft deliverable tool slide, z. B. a grinding carriage.

In vielen Fällen wird heute eine Genauigkeit der Bearbeitung der Werkstücke mit Toleranzen von !.-Größe gefordert, so daß die Vorschubbewegung der Werkzeuge ebenfalls in dieser Größenordnung liegen muß bzw. nur Bruchteile hiervon betragen darf.In many cases today there is a precision in the machining of the workpieces with tolerances of! .- size required, so that the feed movement of the tools must also be in this order of magnitude or only be a fraction thereof allowed.

Es ist bekannt, unter Vermeidung elastischer Deformationen der Zustellelemente infolge ruhender Reibung und unter Vermeidung der hierdurch bewirkten Ungleichmäßigkeiten des Vorschubweges den um außerordentlich kleine Schrittgrößen vorzuschiebenden Werkzeugschlitten auf einem Zwischenschlitten laufen zu lassen, der in Gegenrichtung zu dem Werkzeugschlitten auf dem Ständer verschiebbar ist; es wird so eine Differenzgeschwindigkeit zwischen den aufeinandergleitenden Teilen erhalten, die größer ist als die Relativbewegung des Werkzeugschlittens gegenüber dem festen Tisch. Auf diese Weise erreicht man unter Vermeidung des »stick-slip-Effekts« sehr kleine Zustell- bzw. Vorschubwege.It is known to avoid elastic deformation of the feed elements as a result of static friction and avoiding the unevenness caused by this of the feed path the tool slide to be advanced by extremely small step sizes to run on an intermediate slide in the opposite direction to the tool slide is slidable on the stand; there will be such a speed difference between the parts sliding on each other, which is greater than the relative movement of the tool slide opposite the fixed table. In this way one achieves while avoiding the »stick-slip effect«, very small infeed or feed paths.

Gemäß einem älteren, nicht zum Stande der Technik gehörenden Vorschlag werden sehr kleine Zustellwege des Werkzeuges dadurch bewirkt, daß ein Zustell-oder Vorschubelement in der Verschieberichtung des Schlittens vorübergehend durch Wärmeeinwirkung gedehnt und durch Abkühlung zusammengezogen wird.According to an older, non-prior art proposal very small infeed paths of the tool are caused by the fact that an infeed or Feed element in the sliding direction of the slide temporarily due to the action of heat is stretched and contracted by cooling.

Auch im Falle der Erfindung werden die einzelnen Zustellschritte des Schlittens durch vorübergehendes Dehnen und Zusammenziehen eines Zustell- bzw. Vorschubelements in der Verschieberichtung des Schlittens bewirkt. Und zwar besteht dieses Element aus einem die Welle umgebenden, am Bett befestigten Gehäuse, das zwei die Welle jeweils klemmend umfassende, jedoch unabhängig voneinander durch eine in ihrem Innern wirkende Spreizeinrichtung aus der hlernm- in die geöffnete Stellung überführbare Endteile aufweist, die durch ein Mittelstück verbunden sind, das durch Einleiten eines Druckmittels in sein Inneres oder durch magnetostriktive Kräfte in Achsrichtung der Welle dehnbar ist.Also in the case of the invention, the individual delivery steps of the Slide by temporarily expanding and contracting an infeed or feed element causes in the direction of displacement of the slide. And that element exists from a housing that surrounds the shaft and is attached to the bed, the two housing the shaft each encompassing clampingly, but independently of one another by one inside Acting spreading device can be transferred from the learning position to the open position Has end parts which are connected by a middle piece, which by introducing a pressure medium in its interior or by magnetostrictive forces in the axial direction the shaft is flexible.

Mit der Erfindung sind Zustellschritte von der Größe 25 - 10-5 mm möglich.With the invention, infeed steps of the size 25-10-5 mm are possible possible.

Um das abwechselnde Spreizen und Entspreizen der Gehäuseenden und des Mittelstücks in der richtigen Reihenfolge zu veranlassen, ist zweckmäßig ,erweise eine Steuereinrichtung vorgesehen. Diese kann jeweils das Entspreizen des ersten Gehäuseendes und das Spreizen des zweiten Gehäuseendes, darauf das Spreizen des Mittelstückes, sodann das Entspreizen des zweiten und das Spreizen des ersten Gehäuseendes und dann das Entspreizen des Mittelstücks usf. veranlassen.To the alternating spreading and despreading of the housing ends and Getting the middle piece in the correct order is useful, prove a control device is provided. This can be the despreading of the first Housing end and the spreading of the second housing end, then the spreading of the Middle piece, then the despreading of the second and the spreading of the first housing end and then cause the center piece to be spread apart.

Wenn das Spreizen des Mittelstücks durch ein hydraulisches oder pneumatisches Druckmittel erfolgt, ist im Inneren des Mittelstücks zweckmäßigerweise eine an eine gesteuerte Druckmittelquelle angeschlossene Druckmittelkammer vorgesehen.If the spreading of the middle piece by a hydraulic or pneumatic Pressure medium takes place, is expediently one to a inside the center piece controlled pressure medium source connected pressure medium chamber provided.

Die Enden des Gehäuses können die Welle kraftschlüssig klemmend umfassen, und es können in den Enden durch Dichtringe nach außen abgeschlossene Druckmittelkammern vorgesehen sein, die an eine gesteuerte Druckmittelquelle angeschlossen sind.The ends of the housing can grip the shaft in a force-locking manner, and pressure medium chambers closed to the outside by sealing rings in the ends be provided, which are connected to a controlled pressure medium source.

Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung sind die mittlere und die äußeren Druckmittelkammern, die Endteile und das Mittelstück aus einem einzigen Stück metallischen Werkstoffs hergestellt.According to an advantageous embodiment of the invention, the middle and the outer pressure medium chambers, the end parts and the center piece from a single one Piece of metallic material made.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines in der Abbildung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert.The invention is illustrated below with reference to one in the figure Embodiment explained.

Auf der Zustellwelle 1 sitzt am Bett der Schleifmaschine mittels Schrauben befestigt das Zustellgehäuse 3, das eine zentrale Bohrung 2 aufweist. Der Durchmesser der Bohrung 2 ist etwas größer als derjenige der Welle 1, jedoch mit Ausnahme von Abschnitten in der Nähe der Enden der Bohrung, wo die Welle durch zwei in einem axialen Abstand voneinander angeordnete Paare von Stegen 6 und 6' normalerweise klemmend und fest umschlossen wird. Zwischen den Stegen jedes Paares befindet sich eine die zylindrische Welle 1 umgebende ringförmige Kammer C1 bzw. C2.On the infeed shaft 1 sits on the bed of the grinding machine by means of screws fastens the delivery housing 3, which has a central bore 2. The diameter the bore 2 is slightly larger than that of the shaft 1, but with the exception of Sections near the ends of the hole where the shaft passes through two in one axially spaced pairs of webs 6 and 6 'normally jamming and is firmly enclosed. There is a die between the bars of each pair annular chamber C1 or C2 surrounding cylindrical shaft 1.

Das Gehäuse 3 weist in der Mitte einen breiten parallelwandigen, nach außen ragenden Flansch 7 auf; ein zu diesem paralleler schmaler Flansch 8 ist am linken Ende des Gehäuses 3 vorgesehen. Der Flansch 8 hat Befestigungslöcher 9. Innerhalb des breiten Flansches 7 befindet sich eine ringförmige Ausdehnungskammer C3.The housing 3 has a wide, parallel-walled in the middle outwardly protruding flange 7; a narrow flange 8 parallel to this is on left end of the housing 3 is provided. The flange 8 has mounting holes 9. Inside of the wide flange 7 is an annular expansion chamber C3.

Die drei Kammern sind in der Reihenfolge C1, C3, C2 längs der Achse des Spanngliedes angeordnet; jeder Kammer kann über einen der in dem Flansch 7 vorgesehenen Kanäle P1, P3 und P2 ein hydraulisches Druckmittel zugeführt werden. Die Zufuhr des Druckmittels zu jeder der Kammern kann jeweils unabhängig von den anderen mit dem jeweils gewünschten Druck erfolgen.The three chambers are in the order C1, C3, C2 along the axis of the tendon arranged; each chamber can have one of those provided in the flange 7 Channels P1, P3 and P2 are supplied with a hydraulic pressure medium. The feed of the pressure medium to each of the chambers can each independently of the other with the pressure required in each case.

An jedem Ende der Bohrung 2 ist ein Dichtungsring 4 vorgesehen.A sealing ring 4 is provided at each end of the bore 2.

Wenn eine der Kammern C1 und C2 unter Druck gesetzt wird, dehnt sich der die Wandung der Kammer bildende Teil des Spanngliedes aus, und die Klemmwirkung der Stege 6 bzw. 6' wird an dem betreffenden Ende aufgehoben. Wenn die Ausdehnungskammer C3 unter Druck gesetzt wird - wobei vorausgesetzt ist, daß eine der beiden Klemmen 6 bzw. 6' gelöst ist -, dehnt sich der Mittelflansch 7 axial aus, so daß sich der Abstand zwischen den Klemmen 6 bzw. 6' vergrößert.When either of the chambers C1 and C2 is pressurized, it expands the part of the tendon forming the wall of the chamber, and the clamping effect the webs 6 or 6 'is canceled at the relevant end. When the expansion chamber C3 is pressurized - provided that one of the two clamps 6 or 6 'is solved -, the central flange 7 expands axially, so that the Distance between terminals 6 and 6 'increased.

Um die Welle 1 zu verschieben, wird das Druckmittel zunächst in die Kammer C2 eingeleitet, um durch die Spreizung die rechte Klemme 6' zu lösen. Dann wird das Druckmittel der Mittelkammer C3 zugeführt, woraufhin die dabei erfolgende Ausdehnung des Gehäuses 3 eine kleine Bewegung des rechten Endes gegenüber der Welle nach rechts hervorruft. Nunmehr wird die Kammer C2 von dem Druck des Druckmittels entlastet, damit die rechte Klemme an einem Punkt der Welle angreift, der gegenüber dem ursprünglichen Angriffspunkt der Welle versetzt ist. Hierauf wird das Druckmittel in die Kammer C1 eingeleitet, um die linke Klemme 6 zu lösen, woraufhin die Kammer C3 von dem Druck entlastet wird. Wenn letzteres geschieht, zieht sich das Gehäuse 3 auf seine ursprünglichen Abmessungen zusammen. Hierbei wandert die rechte Klemme 6' nach links und befördert dabei die mit ihr verklemmte Welle 1 nach links. Wenn die Kammer C1 ebenfalls vom Druck entlastet wird, wird die Welle 1 erneut durch beide Klemmen 6 und 6' fest in ihrer Lage gehalten. Durch Wiederholung dieses Arbeitsspiels läßt sich die Welle 1 schrittweise verschieben. Die Größe jedes dieser Bewegungsschritte richtet sich nach dem Reibungswiderstand der Last, dem Druck des Druckmittels in der Kammer C3, der Trägheit der mit der Welle l verbundenen Last, der Steifigkeit der verschiedenen in Betracht kommenden Glieder sowie nach der Zeit, während welcher der Druck aufgebraucht wird.To move the shaft 1, the pressure medium is first in the Chamber C2 initiated in order to release the right clamp 6 'through the expansion. then the pressure medium is fed to the central chamber C3, whereupon the resulting Expansion of the housing 3 a small movement of the right end relative to the shaft to the right. The chamber C2 is now under the pressure of the pressure medium relieved so that the right clamp engages at a point on the shaft that is opposite is offset from the original point of application of the shaft. The pressure medium is then applied is introduced into chamber C1 to release the left clamp 6, whereupon the chamber C3 is relieved of the pressure. When the latter happens, the housing pulls 3 to its original dimensions. The right clamp moves here 6 'to the left and thereby conveys the shaft 1 that is jammed with it to the left. if the chamber C1 is also relieved of pressure, the shaft 1 is through again both clamps 6 and 6 'held firmly in place. By repeating this work cycle the shaft 1 can be shifted step by step. The size of each of these steps of movement depends on the frictional resistance of the load, the pressure of the pressure medium in the chamber C3, the inertia of the load associated with the shaft 1, the rigidity of the various members in question, as well as the time during which the pressure is used up.

Die zyklischen Druckänderungen zum Betätigen des Mechanismus können durch eine mit drei Kolben ausgerüstete Pumpe hervorgerufen werden, deren Bauart derjenigen einer Kraftstoffpumpe für einen Dieselmotor ähnelt. Die Drehzahl und der Drehsinn der Pumpenwelle bestimmen hierbei die Häufigkeit und die Richtung der schrittweise erfolgenden Bewegungen der Welle 1.The cyclical pressure changes for operating the mechanism can caused by a pump equipped with three pistons, their design is similar to that of a fuel pump for a diesel engine. The speed and the direction of rotation of the pump shaft determine the frequency and direction of the gradual movements of shaft 1.

Bei einem System der vorstehend beschriebenen Art läßt sich die Größe der Bewegungsschritte leicht durch Einstellen des Drucks des der Mittelkammer C3 zugeführten Druckmittels variieren.In a system of the type described above, the size the moving steps easily by adjusting the pressure of the central chamber C3 supplied pressure medium vary.

Die statische Starrheit der beschriebenen Vorrichtung ist groß, so daß Gewähr dafür besteht, daß der Schlitten der Maschine durch die während des Betriebs aufgebrachten Kräfte nur in einem minimalen Ausmaß, bewegt wird.The static rigidity of the device described is great, so that there is a guarantee that the carriage of the machine by the during operation applied forces only to a minimal extent.

Es ist möglich, zum Bewegen des Maschinenschlittens Kräfte aufzubringen, die im Vergleich zu der zu bewegenden Masse sehr groß sind, so daß die Reibungskräfte überwunden werden können.It is possible to apply forces to move the machine slide, which are very large compared to the mass to be moved, so that the frictional forces can be overcome.

Wenn man beide Klemmen gleichzeitig löst, indem man das Druckmittel den Klammern C1 und C2 gleichzeitig zuführt, kann man die Welle ungehindert durch das Gehäuse 3 hindurchbewegen.If you release both clamps at the same time by releasing the pressure medium feeds the clamps C1 and C2 at the same time, the shaft can pass through unhindered move the housing 3 through it.

Bei einer alternativen Ausbildungsform des Gehäuses 3 sind die Klemmen 6, 6' durch ein Bauteil aus einem magnetostriktiven Material voneinander getrennt; dieser Bauteil wird in zeitlicher Abstimmung mit dem Betätigen und Lösen der Klemmen 6, 6' ausgedehnt. Bei dieser Ausbildungsform brauchen die Klemmflächen der Klemmen und der Welle nicht aus einem magnetostriktiven Material zu bestehen, so daß man z. B. auch insoweit gehärteten Stahl verwenden kann.In an alternative embodiment of the housing 3, the terminals are 6, 6 'separated from one another by a component made of a magnetostrictive material; this component is synchronized with the actuation and release of the clamps 6, 6 'extended. In this form of training, the clamping surfaces of the clamps need and the shaft not to consist of a magnetostrictive material, so that one z. B. can also use hardened steel in this respect.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Device for generating one of the smallest steps compound movement on a shaft that is only axially displaceable deliverable machine tool slide, z. B. a grinding carriage, characterized in that that the shaft (1) is surrounded by a stationary housing (3), both of which the Shaft (1) each clamping encompassing; but independently of each other by a in its interior (C1, C2) acting spreading device from the clamping to the open Position transferable end parts are connected by a middle piece (7), which in Axial direction of the shaft is stretchable.

2. Device according to claim 1, characterized by a control that alternates spreading and despreading of the housing ends and the middle piece (7) caused in the correct order.

3. Establishment according to claim 2, characterized in that the control in each case the despreading the first housing end and the spreading of the second housing end, then spreading of the middle piece (7), then the despreading of the second and the spreading of the first The end of the housing and then the expansion of the center piece, and so on.

4. Establishment according to claim 1, characterized in that the middle piece (7) by building a internal hydraulic pressure is expandable.

5. Device according to claim 1, characterized characterized in that the middle piece (7) can be spread in a magnetostrictive way.

6. Device according to claim 4, characterized in that inside the center piece (7) a pressure medium chamber (C3) connected to a controlled pressure medium source is provided.

7. Device according to claim 1, characterized in that the Ends of the housing encompass the shaft (1) frictionally clamping, furthermore in the Ends closed by sealing rings (4) pressure medium chambers (C1, C2) intended and this is connected to a controlled pressure medium source are. B. Device according to claims 1 to 7, characterized in that the Pressure medium chamber n (Cl, C2, C3), the end parts and the middle piece (7) from one consist of a single piece of metallic material. Considered publications: German patent application W 11308 I b / 67a (published on June 16, 1955). Into consideration Older patents drawn: German Patent No. 1052 263.