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1、(10)申请公布号 CN 102797658 A (43)申请公布日 2012.11.28 C N 1 0 2 7 9 7 6 5 8 A *CN102797658A* (21)申请号 201210310544.9 (22)申请日 2012.08.28 F04B 17/03(2006.01) F04B 23/00(2006.01) B23Q 5/34(2006.01) (71)申请人路文忠 地址 300409 天津市北辰区津围公路东北辰 科技园区景丽路38号 (72)发明人路文忠 (74)专利代理机构天津市鼎和专利商标代理有 限公司 12101 代理人刘英梅 (54) 发明名称 数字式直线伺服。
2、泵 (57) 摘要 本发明涉及一种数字式直线伺服泵，包括依 次连接的数控系统、比较器、伺服放大器，伺服放 大器的输出连接直线油泵，直线油泵通过管路连 接第一油缸组，第一油缸组的活塞连接并驱动机 床工作台，机床工作台通过光栅连接比较器。直线 油泵有依次连接的伺服电机、滚珠丝杠和第二油 缸组，伺服电机的输入端连接所述的伺服放大器 的输出端，所述的第二油缸组通过管路连接第一 油缸组。第二油缸组还分别通过第一单向阀和第 二单向阀连接蓄能器。本发明可获得较高的驱动 刚度和精度，实现的定位精度可达0.001mm。可 提高机床加工光洁度，工作的可靠性大大提高，但 成本却大为降低。 (51)Int.Cl. 权。
3、利要求书1页 说明书3页 附图2页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 2 页 1/1页 2 1.一种数字式直线伺服泵，包括依次连接的数控系统（1）、比较器（2）、伺服放大器 （3），其特征在于，所述的伺服放大器（3）的输出连接直线油泵（14），所述的直线油泵（14） 通过管路连接第一油缸组（10），所述的第一油缸组（10）的活塞连接并驱动机床工作台 （4），所述的机床工作台（4）通过光栅（6）连接比较器(2)。 2.根据权利要求1所述的数字式直线伺服泵，其特征在于，所述的直线油泵（14）包括 有依次连接的伺服电机（5）、滚珠丝。
4、杠（7）和第二油缸组（13），其中，所述的伺服电机（5）的 输入端连接所述的伺服放大器（3）的输出端，所述的第二油缸组（13）通过管路连接第一油 缸组（10）。 3.根据权利要求2所述的数字式直线伺服泵，其特征在于，所述的第二油缸组（13）还 分别通过第一单向阀（11）和第二单向阀（12）连接蓄能器（15）。 权 利 要 求 书CN 102797658 A 1/3页 3 数字式直线伺服泵 技术领域 0001 本发明涉及一种数字式直线伺服泵，特别是涉及一种将伺服电机和滚珠丝杠与油 缸进行组合的数字式直线伺服泵。 背景技术 0002 在现代数控机床中，采用最多的驱动方式是伺服电机驱动滚珠丝杠，并使。
5、用直线 滚动导轨来完成数控机床的数控坐标驱动。这种数控机床的数控坐标驱动机构如图1所 示，包括有：依次连接的数控系统1、比较器2、伺服放大器3、伺服电机5、滚珠丝杠7和机床 工作台4，所述的机床工作台4通过光栅6连接比较器2。这种驱动方式几十年来在数控机 床上获得广泛应用，在当前它最高能实现0.0030.004mm的定位精度和0.0010.002mm 的重复定位精度。 0003 但技术的发展是永无止境的，据数控机床几十年发展的统计资料显示，几十年 来，大约每810年数控机床的精度提高一倍，当前中小型号的加工中心，其定位精度已 达0.003mm左右，重复定位精度已达0.002mm左右，510年内。
6、机床的定位精度将突破 0.001mm。但以现有伺服电机滚珠丝杠为驱动，已不能实现，因这样的滚动元件的摩擦系数 为0.005，这从结构原理上已限制了其精度的提高，要实现0.001mm以内的定位精度，必须 研发新一代摩擦系数更低的驱动方式。 0004 历史常可以给人以启发，上世纪5060年代，初期的数控机床的坐标驱动是由电 液伺服方式解决的，即用快速反应元件电液伺服阀控制油缸或液压马达来实现，这是从军 工领域移植过来的技术，这种数控机床的驱动结构如图2所示，包括有：依次连接的计算机 8、比较器2、伺服放大器3、电液伺服阀9、油缸10、机床工作台4，所述的机床工作台4通过 光栅6连接比较器2。 00。
7、05 图2所示的电液伺服驱动方式与伺服电机滚珠丝杠方式比较，其优点为：驱动的 刚性高、定位精度高、动态响应快；其缺点为：（1）驱动的效率低，最大只有38%，因而会发 热；（2）对油的清洁度要求高；（3）电液伺服阀的零点漂移大，其工作的可靠性远不如伺服 电机滚珠丝杠方式，其成本也高得多，因而在上世纪70年代很快被伺服电机滚珠丝杠方式 取代。但电液伺服驱动方式并没有被淘汰，它在宇航、航空、冶金、电站等领域仍在使用和发 展，几十年来，技术的发展在保留了其优点的同时，克服着其自身的缺点。 发明内容 0006 本发明为解决公知技术中存在的技术问题，提供一种可获得较高的驱动刚度和精 度的数字式直线伺服泵。。
8、 0007 本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种数字式直线 伺服 泵，包括依次连接的数控系统、比较器、伺服放大器，所述的伺服放大器的输出连接直 线油泵，所述的直线油泵通过管路连接第一油缸组，所述的第一油缸组的活塞连接并驱动 机床工作台，所述的机床工作台通过光栅连接比较器。 说 明 书CN 102797658 A 2/3页 4 0008 所述的直线油泵包括有依次连接的伺服电机、滚珠丝杠和第二油缸组，其中，所述 的伺服电机的输入端连接所述的伺服放大器的输出端，所述的第二油缸组通过管路连接第 一油缸组。 0009 所述的第二油缸组还分别通过第一单向阀和第二单向阀连接蓄能器。 。
9、0010 本发明具有的优点和积极效果是：本发明的数字式直线伺服泵具有以下优点： 0011 1.数字式直线伺服泵的容积效率可高达99.9%，这远高于一般油泵的9096%，因 而可获得较高的驱动刚度和精度。 0012 2与纯电伺服电机滚珠丝杠驱动相比，伺服电机和滚珠丝杠并不与机床工作台以 及切削刀具直联，不直接决定机床工作台的定位精度和刚度，可提高机床加工光洁度。 0013 3.与传统的使用电液伺服阀的电液伺服驱动相比，这种驱动方式效率可高达90% 以上，克服了使用电液伺服阀驱动的发热问题，同时对油的清洁度敏感度远低于电液伺服 阀，工作的可靠性大大提高，但成本却大为降低。 0014 4.本发明的数。
10、字式直线伺服泵的驱动可实现的定位精度可达0.001mm。 附图说明 0015 图1是现有技术的数控机床的数控坐标驱动机构的结构示意图； 0016 图2是现有技术的另一种数控机床的驱动结构的结构示意图； 0017 图3是本发明的数字式直线伺服泵的结构示意图。 0018 图中 0019 1：数控系统 2：比较器 0020 3：伺服放大器 4：机床工作台 0021 5：伺服电机 6：光栅 0022 7：滚珠丝杠 8：计算机 0023 9：电液伺服阀 10：第一油缸组 0024 11：第一单向阀 12：第二单向阀 0025 13：第二油缸组 14：直线油泵 0026 15：蓄能器 具体实施方式 002。
11、7 为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图 详细说明如下： 0028 本发明的数字式直线伺服泵，将伺服电机和滚珠丝杠与油缸进行组合形成数字式 直线伺服泵， 0029 如图3所示，本发明的数字式直线伺服泵，包括依次连接的数控系统1、比较器2、 伺服放大器3，所述的伺服放大器3的输出连接直线油泵14，所述的直线油泵14通过管路 连接第一油缸组10，所述的第一油缸组10的活塞连接并驱动机床工作台4，所述的机床工 作台4通过光栅6连接比较器2。 0030 所述的直线油泵14包括有依次连接的伺服电机5、滚珠丝杠7和第二油缸组13， 其中，所述的伺服电机5的输入端连接所述。
12、的伺服放大器3的输出端，所述的第二油缸组13 说 明 书CN 102797658 A 3/3页 5 通过管路连接第一油缸组10，所述的第二油缸组13还分别通过第一单向阀11和第二单向 阀12连接蓄能器15。 0031 如图3所示，在实际工作中，由数控系统1发出的指令信号经过比较器2进入伺服 放大器3，经放大驱动伺服电机5旋转，伺服电机5带动滚珠丝杠7推动第二油缸组13作 相应方向的直线运动，使第二油缸组13其中一个腔的油增压并进入第一油缸组10的相应 腔内。第一油缸组10的运动件向第二油缸组13运动件的相反方向移动，从而推动工作台 4移动，光栅6检测工作台4的移动量并转化为电信号输送给比较器2。
13、。当光栅6的信号进 入到比较器2的脉冲数与数控系统1的指令脉冲数相等时，即比较器2输出为零时，伺服电 机5停止运动，滚珠丝杠7停止运动，第二油缸组13的活塞杆停止运动，第二油缸组13停 止排油，则第一油缸组10停止运动，工作台4停止运动。当数控系统1输出相反方向的脉 冲信号时，伺服电机5和滚珠丝杠7做相反方向运动，第二油缸组13和第一油缸组10作反 响运动。 0032 经过一定时间的工作，即经过一定数量的往返运动后，第二油缸组13和第一油缸 组缸10中的液压油会有少量的损耗，在第二油缸组13和第一油缸组10的低压腔会出现空 穴，从而影响其正常工作，当有这种情况出现时，蓄能器15会通过第一单向阀11和第二单 向阀12给第二油缸组13和第一油缸组10的低压腔供油。 0033 本发明的数字式直线油泵由于只有99.9%以上的容积效率，因而是有很高的刚度 和定位精度，能实现0.001mm的，可实现与图2所示采用电液伺服阀控制相同的刚度和精 度，但可靠性远远高于电液伺服阀的方案，其制造成本也大为降低。定位精度，可大大提高 加工光洁度。 说 明 书CN 102797658 A 1/2页 6 图1 图2 说 明 书 附 图CN 102797658 A 2/2页 7 图3 说 明 书 附 图CN 102797658 A 。