SU747688A1 - Differential hydraulic cylinder - Google Patents

Description

(54) ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ ГИДРОЦИЛИНДР(54) DIFFERENTIAL HYDROCYLINDER

Изобретение относитс  к машиностроительной промышленности, в частности дл  применени  в многооперационных станках типа обрабатывающего центра дл  комплексной обработки деталей. Известен гидроцилиндр дл  привода захватываюп его устройства при автоматической смене инструмента, шток которого соединен со шлицевым валом, на котором жестко закреплено захватывающее устройство 1 . Недостатками данного гидроцилиндра  вл ютс  сложность конструкции и невозможность использовани  на различных ком пановках станков типа обрабатывающий центр. Известен также дифференциальный гидроцилиндр дл  привода захватывающего устройства при автоматической смене инструмента , шток которого жестко св зан с последним, например, в станках типа обрабатывающего цилиндра, содержащий корпус с перемещающимс  в нем поршнем, кольцева  полость которого разделена н  две полости поворотной лопаткой, жестко закрепленной на штоке гидроцилиндра 2J. Недостатком этого гидроцилиндра  вл етс  невозможность пр молинейного дкн жен и   и поворота штока по заданному циклу. Цель изобретени  - обеспечение пр мо линейного движени  и повопота штока iu заданному циклу. Эта цель достигаетс  тем, что в корпусе и на наружной цилиндрнческой поверхности поршн  выполнены расположенные под разными углами относительно друг др-уга радиальные , а в крышке поршн  - дроссель ные отверсти , полости поршн  посредством дроссельных.отверстий соединены со штоке вой полостью гидроцилиндра, а посредством радиальных отверстий с системой управлени , например в виде нормально закрыты.ч клапанов, причем поршень зафиксирован от поворота и в нем расположен механизм фиксации, выполненный в виде подпружиненного с торцов плунжера с двум  кольцевыми выточками на его наружной поверх ности, диска, жестко закрепленного на штоке гидроцилиндра, и фиксатора, взаимодейThe invention relates to the engineering industry, in particular for use in multi-operational machines such as a machining center for complex machining of parts. A known hydraulic cylinder for driving a device to be gripped during an automatic tool change, the rod of which is connected to a splined shaft on which the gripping device 1 is rigidly fixed. The disadvantages of this hydraulic cylinder are the complexity of the design and the impossibility of using machining center type machines on various arrangements. A differential hydraulic cylinder is also known for driving a gripping device during an automatic tool change, the rod of which is rigidly connected to the latter, for example, in machine tools such as a processing cylinder, comprising a housing with a piston moving in it, the annular cavity of which is divided into two cavities by a rotating blade fixed on hydraulic cylinder rod 2J. The disadvantage of this hydraulic cylinder is the impossibility of the straight shaft and turning the rod in a given cycle. The purpose of the invention is to provide a straight linear movement and rotation of the rod iu to a predetermined cycle. This goal is achieved by the fact that in the housing and on the outer cylindrical surface of the piston radially arranged at different angles relative to each other are made, and in the piston cap - throttle holes, the piston cavities are connected to the stem of the hydraulic cylinder by means of throttles. radial bores with a control system, for example, in the form of normally closed valves, the piston is fixed against rotation and there is a fixation mechanism in it, made in the form of a plunger spring-loaded from the ends an era with two annular grooves on its outer surface, a disk rigidly fixed on the hydraulic cylinder rod, and a retainer, interactions

ствующего с выточками на плунжере и диском , пр чем полости между торцами плунжера и стенкой поршн  гидравлически соединены с полост ми поршн .with the recesses on the plunger and the disk, the cavities between the ends of the plunger and the wall of the piston are hydraulically connected to the cavities of the piston.

Кроме того, дл  обеспечени  демпфировани  поршн  в конце каждого хода, в поршне-выполнено сквозное отверстие, а в корпусе установлен стержень со ступенчатыми лысками на его поверхности.In addition, to ensure piston damping at the end of each stroke, a through hole is made in the piston, and a rod with stepped flats on its surface is installed in the housing.

На фиг. 1 показан дифференциальный гидроцилиндр; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - разрез В-В на фиг. 2.FIG. 1 shows a differential hydraulic cylinder; in fig. 2 shows section A-A in FIG. one; in fig. 3 shows a section BB in FIG. one; in fig. 4 shows a section B-B in FIG. 2

Гидроцилиндр состоит из корпуса 1, в котором перемеш,аетс  поршень со штоком 2, св занным с захватывающим устройством 3, например, механической рукой. Поршень представл ет собой кольцо 4, на наружной цилиндрической поверхности которого выполнены канавки 5, 6, 7 и 8, а по торцам установлены крышки 9 и 10.The hydraulic cylinder consists of a housing 1 in which a piston is mixed with a rod 2 connected with a gripping device 3, for example, with a mechanical arm. The piston is a ring 4, on the outer cylindrical surface of which grooves 5, 6, 7 and 8 are made, and covers 9 and 10 are installed along the ends.

Внутренн   кольцева  полость поршн  разделена на две полости 1 и 12 поворотной лопаткой 13, жестко закрепленной на штоке посредством шпонки 14. Полости 11 и 12 гидравлически соединены со штоковой полостью i5 через дроссельные отверсти  16, выполненные в крышке 9, через отверсти  17, 18, 19 и 20, канавки 5, 6, 7 и 8 и отверсти  21, 22, 23, 24 и 25 с нормально закрытыми клапанами 26, 27 и 28, причем клапаны 26 служат дл  возврата штока и св занного с ним захватывающего устройства в исходное положение, клапаны 27 - дл  захвата инструмента, а клапаны 28 - дл  поворота последнего на 180°.The inner annular cavity of the piston is divided into two cavities 1 and 12 by a rotary vane 13 fixed on the rod by means of a key 14. The cavities 11 and 12 are hydraulically connected to the rod cavity i5 through the throttle holes 16, made in the cover 9, through the holes 17, 18, 19 and 20, grooves 5, 6, 7 and 8 and openings 21, 22, 23, 24 and 25 with normally closed valves 26, 27 and 28, with valves 26 serving to return the rod and associated gripping device to its original position, valves 27 for gripping the tool and valves 28 for turning the last about 180 °.

Дл  предотвращени  от поворота поршн  гидроцилиндра относительно лопатки 13, в кольце 4 имеетс  отверстие 29, соедин ющее штоковую полость 15 с бесштоковой полостью 30. Через отверстие проходит направл ющий стержень 31, жестко закрепленный в корпусе гидроцилиндра и имеющий на своем диаметре три ступенчатые лыски а, в и с, образующие с отверстием 29 посто нный дроссель с трем  различными площад ми проходного сечени , причем ступенька а служит дл  демпфировани  скорости поршн  в конце хода назад, сечение на ступеньке в - дл  сообщени  поршню рабочей скорости, сечение на ступеньке с - дл  демпфировани  скорости поршн  в конце хода вперед. При этом, щтокова  полость 15 посто нно соединена с давлением насосной станции (на чертёи е не показано) а бесштокова  полость 30 - с нормально открытым клапаном 32.To prevent the piston of the hydraulic cylinder from rotating relative to the blade 13, there is an opening 29 in the ring 4 that connects the rod cavity 15 to the rodless cavity 30. A guide rod 31 passes through the hole, which is rigidly fixed in the cylinder body and having in and c, forming with a hole 29 a constant choke with three different cross-sectional areas, the step a being used for damping the speed of the piston at the end of the stroke backward, the cross section on the step c for communicating the piston p working speed, cross section in step c - for damping the piston speed at the end of the forward stroke. At the same time, the shchtok cavity 15 is permanently connected to the pressure of the pumping station (not shown in drawing e) and the rodless cavity 30 with the normally open valve 32.

Механизм фиксации поворотной лопатки 13 состЬит из плунжера 33, на диаметре которого выполнены две кольцевые выточки 34, двух пружин 35, уравновешивающих плунжер 33 в среднем положении фиксатора 36 и диска 37. Один конец фиксатора 36 упираетс  в среднюю часть плунжера 33, другой конец - - в выемку на диске 37, а торцы плунжера 33 гидравличесчм соединены с полост ми 11 и 12.The locking mechanism of the rotary blade 13 consists of a plunger 33, on the diameter of which there are two annular recesses 34, two springs 35 balancing the plunger 33 in the middle position of the latch 36 and the disk 37. One end of the latch 36 abuts the middle part of the plunger 33, the other end - into the recess on the disk 37, and the ends of the plunger 33 are hydraulically connected to the cavities 11 and 12.

Гидроцилиндр работает следующим образом .The hydraulic cylinder works as follows.

Давление рабочей жидкости от насосной станции подаетс  в штоковую полость 15, откуда через дроссельные отверсти  16 жидкость попадает в полости 11 и 12 поршн  гидроцилиндра и через отверстие 29 подает а бесштоковую по ость 30, далее через норма , ьно закрытый клапан 32 возвращаетс  в бак.The pressure of the working fluid from the pumping station is supplied to the rod cavity 15, from where the fluid enters the cavities 11 and 12 of the piston of the hydraulic cylinder through the throttle bores 16 and passes the rodless post 30 through the bore 29, then through the norm, the closed valve 32 returns to the tank.

Поворот штока дл  захвата инструментов осуществл етс  включением открыти  нормально закрытого клапана 27. Рабоча  жидкость из полости 12 сливаетс  через отверстие 18, канавку 6, отверстие 22 и клапан 27 в бак.The turning of the stem to grip the tools is carried out by turning on the opening of the normally closed valve 27. The working fluid from the cavity 12 is discharged through the opening 18, the groove 6, the opening 22 and the valve 27 into the tank.

Давление в полости 12 понижаетс  по сравнению с полостью 11. Разница давлений между полост ми 11 и 12 передвигает плунжер 33 в сторону меньшего давлени , в результате чего одна из пружин 35 сжимаетс , а фиксатор 36 входит в кольцевую выточку 34, происходит расфиксаци  диска 37.The pressure in the cavity 12 is reduced compared to the cavity 11. The pressure difference between the cavities 11 and 12 moves the plunger 33 towards a lower pressure, as a result of which one of the springs 35 is compressed, and the retainer 36 enters the annular recess 34, the disk 37 is released.

После этого лопатка 13 поворачиваетс  в сторону меньшего давлени  до тех пор, пока не закроет своим торцом отверстие 18. Выход жидкости из полости 12 прекращаетс , давление в полост х 11 и 12 сравниваетс  и плунжер 33 под действием ранее сжатой пружины 35 возвращаетс  в исходное положение, т. е. происходит фиксаци  диска 37, а захватывающее устройство принимает вертикальное доложение.After that, the blade 13 rotates towards a lower pressure until it closes the opening 18 with its end face. The outflow of fluid from the cavity 12 stops, the pressure in the cavity 11 and 12 is compared, and the plunger 33 returns to its original position under the action of the previously compressed spring 35 i.e., fixation of the disk 37 takes place, and the gripping device receives a vertical presentation.

Движение штока дл  извлечени  инструмента из конуса шпиндел  и магазина (на чертеже не показано) осуществл етс  включением открыти  нормально закрытого клапана 32. Давлени  рабочей жидкости в штоковой полости 15 и бесштоковой полости 30 одинаковы. Потому, что площадь порщн  гидроцилиндра со стороны бесштоковой полости 30 больше, поршень со штоком 2 и захватывающим устройством перемещаетс  влево (вперед). По мере перемещени  поршн  сечение отверсти  29, перекрываемое стер.жнем 31 со ступеньками, уменьшаетс  и в конце хода отверстие 29 уменьшитс  настолько, что поршень остановитс  без удара о корпус цилиндра.The movement of the rod for removing the tool from the spindle cone and magazine (not shown in the drawing) is performed by turning on the opening of the normally closed valve 32. The pressures of the working fluid in the rod cavity 15 and rodless cavity 30 are the same. Because the area of the cylinder of the hydraulic cylinder on the side of the rodless cavity 30 is larger, the piston with the rod 2 and the gripping device moves to the left (forward). As the piston moves, the cross section of the opening 29, overlapped by the center. 31 with steps, decreases and at the end of the stroke, the opening 29 decreases so much that the piston stops without hitting the cylinder body.

Движение штока дл  смены инструмента осуществл етс  включением открыти  нор мально закрытого клапана 28. Рабоча  жидкость из полости 12 через отверстие 20, канавку 7, отверстие 25 и клапан 28 сливаетс  в бак и давление в полости 12 понижаетс .The movement of the rod for changing the tool is carried out by turning on the opening of the normally closed valve 28. The working fluid from the cavity 12 through the opening 20, the groove 7, the opening 25 and the valve 28 is drained into the tank and the pressure in the cavity 12 is reduced.

Claims (2)

Разница давлений между полост ми 11 и 12 вызывает расфиксацию диска 37 и по ворот лопатки 13 на 180°, т. е. до закры ти  отверсти  20, а при достижении одинакового давлени  автоматически происходит фиксаци  диска 37 вышеописанной последовательности . Установка инструмента в конус и ма газин путем движени  штока назад, про исходит включением открыти  клапана 32. При этом полость 30 соедин етс  с баком через открытый клапан 32 и поршень возвращаетс  в крайнее правое положение. В конце хода поршн  сечение отверсти  29 увеличиваетс  за счет наличи  ступеньки а в стержне 31 настолько, что поршень останавливаетс  в крайнем положении без стука , а кандвки 5, 6 и 7 на поршне совпадают с отверсти ми 21, 22 и 23 на корпусе гидроцилиндра. Возврат захватывающего устройства ь исходное положение осуществл етс  открытием клапана 6. В результате происходит расфиксаци  диска 37 н поворот лопатки 13 на 30° в обратном положении. При поворотном цикле последовательность включени  нормально закрытых клапанов происходит в обратном пор дке. Формула изобретени  1. Дифференциальный гидроцилиндр дл  привода захватывающего устройства при автоматической смене инструмента, шток которого жестко св зан с последним, например , в станках типа обрабатывающего цилиндра , содержащий корпус с перемещающимс  в нем поршнем, кольцева  полость которого разделена на две полости поворотной лопаткой, жестко закрепленной на штоке гидроцилиндра, отличающийс  тем.The difference in pressure between the cavities 11 and 12 causes the unlocking of the disk 37 and the gate of the blade 13 to 180 °, i.e. before the opening of the hole 20, and when the same pressure is reached, the disk 37 is automatically fixed in the sequence described above. Installing the tool in the cone and gas engine by moving the rod backward, the valve 32 is turned on. In this case, the cavity 30 is connected to the tank through the open valve 32 and the piston returns to the extreme right position. At the end of the piston stroke, the cross section of the hole 29 increases due to the presence of a step a in the rod 31 so much that the piston stops in the extreme position without knocking, and the keys 5, 6 and 7 on the piston coincide with the holes 21, 22 and 23 on the cylinder body. The gripping device is returned to its initial position by opening the valve 6. As a result, the 37-wheel release is unlocked, the blade 13 is rotated by 30 ° in the reverse position. In a rotary cycle, the sequence for switching on normally closed valves occurs in reverse order. Claim 1. Differential hydraulic cylinder for driving a gripping device during automatic tool change, the rod of which is rigidly connected to the latter, for example, in machine tools such as a processing cylinder, comprising a housing with a piston moving in it, the annular cavity of which is divided into two cavities by a rotating blade, rigidly mounted on a hydraulic ram, characterized in that. ей ЧТО, с целью обеспечени  пр молинейного движени  и поворота штока по заданному циклу, в корпусе и на наружной цилиндрической поверхности поршн  выполнены расположенные под разным углами относительно друг друга радиальные, а в крышке поршн  - дроссельные отверсти , полости поршн  посредством дроссельных отверстий соединены со штоковой полостью гидроцилиндра , а посредством радиальных отверстий - с системой управлени , например, в виде нормально закрытых клапанов, причем поршень зафиксирован от поворота и в нем расположен механизм фиксации. 2.Гидроцилиндр по п. 1, отличающийс  тем, что механизм фиксаций выполнен в виде установленного в поршне подпружиненного с торцов плунжера с двум  кольцевыми выточками на его наружной поверхности, диска , жестко закрепленного на штоке гидроцилиндра , и фиксатора, взаимодействующего с выточками на плунжере и диском, причем полости между торцами плунжера и стенкой поршн  гидравлически соединены с полост ми поршн . 3.Гидроцилиндр по п. 1, отличающийс  тем, что, с целью обеспечени  демпфировани  поршн  в конце каждого хода, в поршне выполнено сквозное отверстие, а в корпусе установлен стержень со ступенчатыми лысками на его поверхности. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе. 1.Авторское свидетельство СССР № 407708, кл. В 23 Q. 3/155, 1972. THAT, with the aim of ensuring the linear movement and rotation of the rod over a given cycle, the radial are arranged at different angles relative to each other in the housing and on the outer cylindrical surface of the piston, and the piston cavities are connected to the piston rod in different piston caps a hydraulic cylinder cavity, and by means of radial holes - with a control system, for example, in the form of normally closed valves, the piston is fixed against rotation and a mechanism is located in it iksatsii. 2. The hydraulic cylinder according to claim 1, characterized in that the fixation mechanism is made in the form of a spring-loaded plunger mounted on the piston with two annular recesses on its outer surface, a disk rigidly fixed on the hydraulic rod of the cylinder, and a retainer interacting with the recesses on the plunger and a disk, the cavities between the ends of the plunger and the wall of the piston are hydraulically connected to the cavities of the piston. 3. The hydraulic cylinder according to claim 1, characterized in that, in order to provide piston damping at the end of each stroke, a through hole is made in the piston and a rod with stepped flats on its surface is installed in the body. Sources of information taken into account in the examination. 1. USSR author's certificate number 407708, cl. 23 Q. 3/155, 1972. 2.Авторское свидетельство СССР № 516506, кл. В 23 0,3/155, 1974.2. USSR author's certificate number 516506, cl. H 23 0.3 / 155, 1974. Ш1М2. Ш1М2.