[发明专利]一种微量位移实现方法

说明书

技术领域

本发明属于机械方法类，具体是一种微量位移实现方法。

背景技术

在机械精密加工设备中，例如精密磨削机床，常需要用到可以精确控制位置的微量位移装置，机床微量位移实现的根本难题在于无法承受中间机械传动环节引入反向间隙、传动误差、热变形等不理想因素，因此微量位移装置普遍采用直接驱动方式，如采用直接驱动式直线电机，它的缺点是体积大，刚性差，同时还需要精密低阻导向装置；也有通过压电、磁伸缩等特殊材料的物理效应，通过电压驱动、磁场驱动的方式直接产生微量位移，其缺点是总移动量小，即使通过弹性铰链放大也很难达到毫米级，且不抗拉伸；此外也有采用弹性材料薄壁腔体在内部压力作用下弹性变形实现微量位移的方法，同样该方法的也存在总位移量小的局限。在实现微量位移的同时，提供厘米级总位移量、微米级位移精度，同时具有紧凑结构、优良机械刚性以及抗挤压拉伸性能方面，目前还没有一种比较科学合理、简单易行的方法。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种结构简单、执行机构尺寸紧凑、总位移量大、机械刚性好、位移控制精度高的微量位移实现方法。

本发明的技术方案如下：

一种微量位移实现方法，其特征在于：将一半径小的精密控制油缸与一半径大的精密输出油缸通过互通油管连接在一起，控制油缸的活塞连杆与伺服电机驱动的精密滚珠丝杆机构相连，输出油缸的活塞连杆与需要微量位移的机械部件连接在一起，控制油缸的进油口与常压洁净空气相连，控制油缸的出油口与互通油管以及输出油缸的进油口形成一密闭腔体，在密闭腔体内预先注入容积恒定的液压油液，通过伺服电机驱动控制油缸活塞做小当量移动，通过控制油缸与输出油缸的变径原理缩小为微量位移，从而实现被控制机械部件的微量位移。

本发明输出油缸的出油口与压力可调的高压洁净空气相连，以实现恒定的工作压力。

本发明由于采用了互通的控制油缸与输出油缸，控制油缸半径小、细长，输出油缸半径大、工作行程短，并且控制油缸的出油口与互通油管以及输出油缸的进油口形成一密闭腔体，若在该密闭腔体内预先注入容积恒定的液压油液，则由于液压油液在恒定温度、压力条件下，体积保持恒定的特性，通过伺服电机驱动控制油缸活塞做小当量移动，该小当量移动即可通过控制油缸与输出油缸的变径原理缩小为微量位移。在控制油缸进油口设置的常压洁净空气具有在控制油缸作往复运动时保持缸内洁净的作用，在输出油缸出油口连接的高压洁净空气除了具有保持输出缸内部清洁的作用，还具有独特的预加载作用，通过调节高压空气压力使得气体在输出油缸活塞形成的压力远大于额定负载驱动力，确保近似恒定的油液工作压力，消除液压油液体积压力系数、活塞及缸体压力变形系数对微量位移精度造成的不利影响，确保控制油缸活塞小当量移动是再输出油缸产生高精度的位移输出。本发明简单合理、执行机构尺寸紧凑、使用方便、机械刚性好、位移控制精度高，适用于多种需要微量位移与高机械刚性的场合。

附图说明

图1为本发明示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种微量位移实现方法，其特征在于：它由一半径小的精密控制油缸1与一半径大的精密输出油缸2组成，控制油缸1的出油口与输出油缸2的进油口通过互通油管3连接在一起，控制油缸1的进油口连接至常压洁净气源4，控制油缸1的活塞连杆与伺服电机5驱动的滚珠丝杆机构6相连，输出油缸2的活塞连杆与被驱动工件7连接在一起，控制油缸1的出油口与互通油管3以及输出油缸2的进油口形成一密闭腔体，在密闭腔体内预先注入容积恒定的液压油液，通过伺服电机5驱动控制油缸1活塞做小当量移动，通过控制油缸1与输出油缸2的变径原理缩小为微量位移，从而实现被控制机械部件的微量位移。

本发明输出油缸2的出油口连接一预加载装置8，预加载装置8内部为压力可调的高压洁净空气。通过预加载装置8实现近似恒定的液压油液工作压力，缸体、油管以及活塞的变形量，实现输出油缸的高精度微量位移。

本发明若输出油缸2的直径是控制油缸1的四倍，则理想情况下，主动油缸1活塞每移动0.02mm，输出油缸2的活塞只移动0.00125mm的距离，从而有效地实现了精确的微量位移控制。在需要绝对定位精度的场合下，也可以在输出油缸上配置外部位移测量元件如光栅尺、长度计等，实现输出油缸微量位移的全闭环控制。