无级可调微量进给器

1.本公开涉及涉及机械加工领域，具体为无级可调微量进给器。


背景技术：

2.此部分的陈述仅仅提供与本公开有关的背景技术信息，并且这些陈述可能构成现有技术。在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题。
3.在超精密机床中,高精度微量进给装置上夹固刀具,用于刀具微量调整,要求实现精确、稳定、可靠的微位移(有时还要求实现快速微位移),以保证零件尺寸精度，可用于那些需要微量进给的机床，如无心磨床等。微量进给机构也用于超精密机床微量在线误差补偿,位移分辨力要求达千分之几微米。
4.目前，常见的微量进给装置，有弹性力传动、磁致伸缩传动、电致伸缩传动、热应力传动等，但均存在结构复杂、受摩擦力等因素影响等问题，且大多依赖数控，无法通过人工进行操控，成本大。
5.为解决上述问题，申请人曾发明“一种微量进给机构”(申请号cn202020850375.8)，利用半固半液态油脂推动活塞，使两套相同的进给结构体能相应的移动，从而实现微量进给。手轮转动转1/10圈，活塞只移动0.0042mm，精准度高，加之其结构简单，受到影响的因素少，适用于精准的微量进给。但该方案只能以固定倍率微量进给，不能对倍率进行无级调整。
6.现如今能无级进给的装置，一般采用齿轮和差速器等部件配合，如申请号cn202121796480.9专利名称为“一种带有由编码器控制的差速双齿条传动的进给系统”的专利。但齿轮和差速器的配合，并不能进行精准的微量进给，很难适用在诸如生物细胞切片等科学研究领域。且由齿轮等部件组成的进给机构，也存在结构复杂、受摩擦力等因素影响等问题，操作大多还得依赖数控，无法通过人工进行操控，成本高。


技术实现要素：

7.针对上述问题，本发明的目的在于解决现有技术中的一部分问题，或至少缓解这些问题。
8.无级可调微量进给器，包括：
9.进给杆；
10.大径油缸进给机构，包括对称设置的带有空腔的左缸体和右缸体，对称设置的左活塞杆和右活塞杆，及大活塞；所述大活塞的左右两端分别与所述左缸体和所述右缸体的内腔间隙配合，中间段裸露处与进给杆的一端连接，用以通过移动所述大活塞带动所述进给杆相应移动；所述左活塞杆的第二端与所述右活塞杆的第一端接触，所述大活塞、左缸体和右缸体设有供左活塞杆和右活塞杆间隙滑动的通孔；所述左缸体、右缸体与所述大活塞之间的空腔使用半液体半固态的油脂填充满；
11.所述左活塞杆和右活塞杆成阶梯状，于左右缸体通孔内间隙滑动的杆体为大端，
于大活塞通孔间隙滑动的杆体为小端；
12.推进机构，用以控制所述右活塞杆的第二端平移。
13.无级可调微量进给器，还包括小径油缸进给机构；所述小径油缸进给机构包括带有空腔的固定小径油缸、摆动小径油缸和凹槽板；固定小径油缸通过铰接圆筒与摆动小径油缸呈α夹角连接；所述固定小径油缸和摆动小径油缸的空腔通过所述铰接圆筒的空腔连通，开口端分别设有与空腔间隙配合的活塞和柱塞封堵，并使用半液体半固态的油脂填充满空腔；所述凹槽板与所述右活塞杆的第二端固定连接；所述柱塞伸出摆动小径油缸开口端的一端，与所述凹槽板接触；所述推进机构与所述活塞的外端接触，通过所述小径油缸进给机构控制所述右活塞杆的第二端平移。
14.进一步的，所述小径油缸进给机构还包括第一限位板和第二限位板，分别固设于摆动小径油缸和固定小径油缸两侧。
15.无级可调微量进给器，还包括角度调节机构；所述固定小径油缸通过铰接圆筒与摆动小径油缸呈α夹角活动连接；所述柱塞伸出摆动小径油缸开口端的一端为球头，与所述凹槽板的凹槽匹配；所述角度调节机构的一端与所述摆动小径油缸的缸体铰接，用以调节α夹角的大小。
16.所述角度调节机构包括拉杆、滑块轴、支架和调整螺母；所述拉杆的第一端与所述摆动小径油缸开口端的缸体铰接，第二端与所述滑块轴的第一端铰接；所述支架设有供所述滑块轴第一端滑动的框体；所述滑块轴伸出框体的第二端为螺杆，与调整螺母螺纹连接。
17.进一步的，所述铰接圆筒被压盖固定在铰接支座的v型槽内。
18.所述推进机构包括手轮、丝杆、固定螺母、弹簧和支撑板；所述丝杆与固定螺母螺纹连接，第一端与所述活塞的外端接触，第二端与手轮连接；所述弹簧的第一端与支撑板连接，第二端与所述左活塞杆的第一端连接。
19.进一步的，所述半液体半固态的油脂为润滑脂。
20.可选的，所述进给杆为l形进给杆，与所述大活塞中间段裸露处螺栓连接。
21.无级可调微量进给器，还包括工作台，用以固定进给器各部件。
22.本发明具有如下有益效果：
23.1、通过大径油缸进给机构的结构设计，使本发明在保持原方案的优点(如结构简单、受到影响因素少等)的前提下，达到与原方案相同的微量进给效果；
24.2、通过小径油缸进给机构与大径油缸进给机构的配合，使得本发明的微量进给的效果更佳，精准度更高,，且无需数控操作，仅手动即可完成微量进给；
25.3、小径油缸进给机构与角度调节机构相配合，利用角度调节机构调整小径油缸进给机构与水平线的夹角，能在保证精准度的前提下，实现微量进给的无级调整，很适合诸如生物细胞切片等科学研究领域。
附图说明
26.图1为本发明的主视图；
27.图2为本发明的俯视图；
28.图3为a-a的剖视图；
29.图4为b-b的剖视图；
30.图5为c-c的剖视图；
31.图6为d-d旋转的剖视图；
32.图7为e-e的剖视图；
33.图8为本发明的总图。
34.其中：1-手轮，2-丝杆，3-固定螺母，4-固定小径油缸，5-支座，6-活塞，7-铰接圆筒支座，8-第一限位板，9-摆动小径油缸，10-柱塞，11-拉杆，12-滑块轴，13-支架，14-调整螺母，15-凹槽版，16-右活塞杆，17-右端盖，18-右缸体，19-大活塞，20-进给杆，21-左活塞杆，22-左缸体，23-左端盖，24-弹簧，25-支撑版，26-工作台，27-铰接圆筒，28-第二限位板，29-润滑脂，30-压盖。
具体实施方式
35.以下结合附图，对本发明作进一步说明，本发明的实施例只用于说明本发明而非限制本发明，在不脱离本发明技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，作出各种替换和变更，均应包括在本发明的范围内。
36.如图1或5或8所示，无级可调微量进给器，包括：
37.进给杆20；
38.大径油缸进给机构，包括对称设置的带有空腔的左缸体22和右缸体18，对称设置的左活塞杆21和右活塞杆16，及大活塞19；所述大活塞19的左右两端分别与所述左缸体22和所述右缸体18的内腔间隙配合，中间段裸露处与进给杆20的一端连接，用以通过移动所述大活塞19带动所述进给杆20相应移动；所述左活塞杆21的第二端与所述右活塞杆16的第一端接触，所述大活塞19、左缸体22和右缸体18设有供左活塞杆21和右活塞杆16间隙滑动的通孔；所述左缸体22、右缸体18与所述大活塞19之间的空腔使用半液体半固态的油脂填充满；
39.所述左活塞杆21和右活塞杆16成阶梯状，于左右缸体通孔内间隙滑动的杆体为大端，于大活塞19通孔间隙滑动的杆体为小端；
40.推进机构，用以控制所述右活塞杆16的第二端平移。
41.采用上述结构，推进机构可通过前推或后拉右活塞杆16来实现申请人原先的技术方案(即申请号cn202020850375.8)的微量进给效果。
42.所述半液体半固态的油脂为润滑脂29。每个油缸的工作介质都是润滑脂(而不是润滑油)。
43.所述进给杆20为l形进给杆，与所述大活塞19中间段裸露处螺栓连接。进给杆20也可为其他形状，与大活塞中间段裸露处通过螺栓连接、粘接、焊接等方式固定连接。
44.无级可调微量进给器，还包括工作台26，用以固定进给器各部件，如图8所示。
45.如图1所示，大活塞19的左、右两端分别与左缸体22和右缸体18配合。大活塞19的中间段裸露在外，其上部与l形的进给杆20用螺栓连接。左缸体22与右缸体18固定于工作台面26上。
46.l形的进给杆20的一端也可与大活塞19的中间段裸露处的侧部或下部螺栓连接。
47.左右缸体也可分别采用左端盖23和右端盖17来作为封闭端，与左右缸体通过螺纹等固定连接方式连接，如图1所示。左右活塞杆的大端(即大径)可于左右端盖的通孔内间隙
滑动。
48.其工作原理如下：
49.由于左、右活塞杆成阶梯状，左、右活塞杆之小径(即于大活塞19内孔间隙滑动的小端)均为d1，大径(即于左右缸体通孔内间隙滑动的大端)均为d2,大活塞19之外径为d。如图1所示，大活塞19之外径d远大于d1和d2，d1和d2相差不大，从而使得(d
22-d
12
)远小于(d
2-d
12
)。
50.设右活塞杆16向左移动之位移为t＇(左活塞杆21也向左移动t＇)，右缸体18腔中的润滑脂29之体积不会变化，故必推动大活塞19向左移动。设大活塞19向左移动的位移为x＇,则有：
51.x＇(1/4*πd
2-1/4*πd
12
)＝t＇(1/4*πd
22-1/4*πd
12
)
52.这时，左缸体22中的空间减少的体积为x＇(1/4*πd
2-1/4*πd
12
)，增加的体积为t＇(1/4*πd
22-1/4*πd
12
)，即空间的体积的减少量与增加量相等。故左缸体22腔中的润滑脂29总体积不变仍然处于连续和充盈状态。显然此系统可正常工作。
53.故有：进给杆20向左移动的位移x＇＝t＇(d
22-d
12
)/(d
2-d
12
)
54.由于(d
22-d
12
)＜＜(d
2-d
12
)，故x＇＜＜t＇。
55.故可实现微量进给。
56.技术人员可通过设置大活塞19的外径、左右活塞杆的小径和大径的固定数值，轻易实现具体微量进给的数值。
57.如图1或2或3所示，无级可调微量进给器，还包括小径油缸进给机构；所述小径油缸进给机构包括带有空腔的固定小径油缸4、摆动小径油缸9和凹槽板15；固定小径油缸4通过铰接圆筒27与摆动小径油缸9呈α夹角连接；所述固定小径油缸4和摆动小径油缸9的空腔通过所述铰接圆筒27的空腔连通，开口端分别设有与空腔间隙配合的活塞6和柱塞10封堵，并使用半液体半固态的油脂填充满空腔；所述凹槽板15与所述右活塞杆16的第二端固定连接；所述柱塞10伸出摆动小径油缸9开口端的一端，与所述凹槽板15接触；所述推进机构与所述活塞6的外端接触，通过所述小径油缸进给机构控制所述右活塞杆16的第二端平移。
58.优选，所述凹槽板15呈垂直状与所述右活塞杆16的第二端固定连接。
59.其中，α夹角为柱塞10(即摆动小径油缸9)与水平线之夹角。利用活塞6和柱塞10分别封闭固定小径油缸4和摆动小径油缸9的开口端，并通过铰接圆筒27连接，从而使固定小径油缸4和摆动小径油缸9的空腔连通，且呈封闭状，内填充满润滑脂29。柱塞10的一端位于摆动小径油缸9的空腔内，另一端伸出空腔与凹槽板15接触，可随润滑脂29移动而在空腔内间隙滑动，以控制接触的凹槽板15平移，从而控制与凹槽板15固定连接的右活塞杆16，实现微量进给。
60.活塞6始终位于固定小径油缸4的空腔内，其外端与推进机构接触。可于固定小径油缸4的开口端设置限位块，避免因推进机构过度后退使活塞6被挤出空腔。固定小径油缸4可通过支座5固定在工作台26上。凹槽板15可与右活塞杆16用螺栓或其他固定连接方式连接。
61.如图1所示，所述推进机构包括手轮1、丝杆2、固定螺母3、弹簧24和支撑板25；所述丝杆2与固定螺母3螺纹连接，第一端与所述活塞6的外端接触，第二端与手轮1连接；所述弹簧24的第一端与支撑板25连接，第二端与所述左活塞杆21的第一端连接。丝杆2的左端始终
与活塞6接触，固定小径缸体4与摆小径缸体9(都呈l状，且缸体之内径相等)通过铰接圆筒27连接起来。左活塞杆21的第一端(即大端)之孔套在弹簧24之右端，左右活塞杆的小端都插入大活塞19(外径为d)的内孔中，在弹簧24的推压作用下，小端总是相互接触。
62.当手轮1正转时，可使丝杆2通过固定螺母3推动活塞6向左移动；当手轮2反转时，弹簧24在复位推压作用下，通过与之连接的左活塞杆21向右移动。
63.由于呈α夹角的力传导，使得微量进给的精准度更高。
64.其工作原理如下：
65.由于柱塞10与水平线之夹角为α，丝杆2之导程为t。则手轮1转动一圈时，柱塞10沿其长度方向之位移为t。此时它推动右活塞杆16向左移动之位移为tcosα。设故此时大活塞19(即进给杆20)之位移为x,则有
66.x＝tcosα(d
22-d
12
)/(d
2-d
12
)
67.假设d1＝10,d2＝16,d＝120,t＝2,α＝60
°
,则手轮1转动一圈，进给杆20之进给量为:
68.x＝tcosα(d
22-d
12
)/(d
2-d
12
)＝2cos600(16
2-102)/(120
2-102)＝0.011
69.如果手轮1只转1/10圈，则进给杆20之进给星为：
70.x＝1/10
×
0.011＝0.0011
71.申请人申请号cn202020850375.8的原方案中，手轮1转动转1/10圈，活塞只移动0.0042。由此可知，本发明微量进给的精准度更高。
72.如图1或3所示，所述小径油缸进给机构还包括第一限位板8和第二限位板28，分别固设于摆动小径油缸9和固定小径油缸4两侧。第一限位板8和第二限位板28可与工作台26固接。两个限位板框住摆动小径油缸9和固定小径油缸4，使它们不能分离，且使摆动小径油缸9可以上下摆动一定角度。
73.无级可调微量进给器，还包括角度调节机构；所述固定小径油缸4通过铰接圆筒27与摆动小径油缸9呈α夹角活动连接；所述柱塞10伸出摆动小径油缸9开口端的一端为球头，与所述凹槽板15的凹槽匹配；所述角度调节机构的一端与所述摆动小径油缸9的缸体铰接，用以调节α夹角的大小。
74.由于柱塞10的球头端与凹槽板15的凹槽匹配，使得角度调节机构调节α夹角的大小时柱塞10能沿凹槽滑动，减小了摩擦力的影响。
75.如图1或6或7所示，所述角度调节机构包括拉杆11、滑块轴12、支架13和调整螺母14；所述拉杆11的第一端与所述摆动小径油缸9开口端的缸体铰接，第二端与所述滑块轴12的第一端铰接；所述支架13设有供所述滑块轴12第一端滑动的框体；所述滑块轴12伸出框体的第二端为螺杆，与调整螺母14螺纹连接。
76.支架13可设有框柱调整螺母14的限位件，如图1所示，使调整螺母14转动时水平方向不移位。滑块轴12的螺杆穿过限位件和调整螺母14。也可采用其他方案使正反转调整螺母14来使滑块轴12左右移动。框体使滑块轴12在移动时始终与调整螺母14对齐，避免干涉。
77.正反向转动调整螺母14，即可使滑块轴12左右移动，从而使摆动小径油缸9上下摆动，就可改变α之值(α可在0
°
～80
°
之范围内无级地调整)，故进给杆20之位移x可以被无级地调整，由此实现无级可调的微量进给。当然也可采用其他结构代替调整螺母14，或直接推动滑块轴12平移，来调节α夹角的大小。支架13的下端可与工作台26固接。
78.角度调节机构也可采用其他形式，均为本发明的保护范围。
79.如图4所示，所述铰接圆筒27被压盖30固定在铰接支座7的v型槽内。铰接支座7可通过螺栓与工作台26固接。
80.本发明主要由第一部分(铰接式的二个小径油缸系统)和第二部分(分离式的二个大径油缸系统)通过高副连接而成。它们都安装在工作台面26上。本发明通过设置小径油缸进给机构和大径油缸进给机构，不仅精准度较现有方案更高，且还利用角度调节机构调节小径油缸进给机构的α夹角以实现微量进给的无级调整，很适合于诸如生物细胞切片等科学研究领域。
81.上述没有特指的固定连接，可以是铆接、焊接、螺栓联接等连接方式，活动连接，可以是铰接等连接方式。

技术特征：
1.无级可调微量进给器，其特征在于，包括：进给杆(20)；大径油缸进给机构，包括对称设置的带有空腔的左缸体(22)和右缸体(18)，对称设置的左活塞杆(21)和右活塞杆(16)，及大活塞(19)；所述大活塞(19)的左右两端分别与所述左缸体(22)和所述右缸体(18)的内腔间隙配合，中间段裸露处与进给杆(20)的一端连接，用以通过移动所述大活塞(19)带动所述进给杆(20)相应移动；所述左活塞杆(21)的第二端与所述右活塞杆(16)的第一端接触，所述大活塞(19)、左缸体(22)和右缸体(18)设有供左活塞杆(21)和右活塞杆(16)间隙滑动的通孔；所述左缸体(22)、右缸体(18)与所述大活塞(19)之间的空腔使用半液体半固态的油脂填充满；所述左活塞杆(21)和右活塞杆(16)成阶梯状，于左右缸体通孔内间隙滑动的杆体为大端，于大活塞(19)通孔间隙滑动的杆体为小端；推进机构，用以控制所述右活塞杆(16)的第二端平移。2.根据权利要求1所述的无级可调微量进给器，其特征在于，还包括小径油缸进给机构；所述小径油缸进给机构包括带有空腔的固定小径油缸(4)、摆动小径油缸(9)和凹槽板(15)；固定小径油缸(4)通过铰接圆筒(27)与摆动小径油缸(9)呈α夹角连接；所述固定小径油缸(4)和摆动小径油缸(9)的空腔通过所述铰接圆筒(27)的空腔连通，开口端分别设有与空腔间隙配合的活塞(6)和柱塞(10)封堵，并使用半液体半固态的油脂填充满空腔；所述凹槽板(15)与所述右活塞杆(16)的第二端固定连接；所述柱塞(10)伸出摆动小径油缸(9)开口端的一端，与所述凹槽板(15)接触；所述推进机构与所述活塞(6)的外端接触，通过所述小径油缸进给机构控制所述右活塞杆(16)的第二端平移。3.根据权利要求2所述的无级可调微量进给器，其特征在于，所述小径油缸进给机构还包括第一限位板(8)和第二限位板(28)，分别固设于摆动小径油缸(9)和固定小径油缸(4)两侧。4.根据权利要求2或3所述的无级可调微量进给器，其特征在于，还包括角度调节机构；所述固定小径油缸(4)通过铰接圆筒(27)与摆动小径油缸(9)呈α夹角活动连接；所述柱塞(10)伸出摆动小径油缸(9)开口端的一端为球头，与所述凹槽板(15)的凹槽匹配；所述角度调节机构的一端与所述摆动小径油缸(9)的缸体铰接，用以调节α夹角的大小。5.根据权利要求4所述的无级可调微量进给器，其特征在于，所述角度调节机构包括拉杆(11)、滑块轴(12)、支架(13)和调整螺母(14)；所述拉杆(11)的第一端与所述摆动小径油缸(9)开口端的缸体铰接，第二端与所述滑块轴(12)的第一端铰接；所述支架(13)设有供所述滑块轴(12)第一端滑动的框体；所述滑块轴(12)伸出框体的第二端为螺杆，与调整螺母(14)螺纹连接。6.根据权利要求4所述的无级可调微量进给器，其特征在于，所述铰接圆筒(27)被压盖(30)固定在铰接支座(7)的v型槽内。7.根据权利要求2所述的无级可调微量进给器，其特征在于，所述推进机构包括手轮(1)、丝杆(2)、固定螺母(3)、弹簧(24)和支撑板(25)；所述丝杆(2)与固定螺母(3)螺纹连接，第一端与所述活塞(6)的外端接触，第二端与手轮(1)连接；所述弹簧(24)的第一端与支撑板(25)连接，第二端与所述左活塞杆(21)的第一端连接。8.根据权利要求1或2所述的无级可调微量进给器，其特征在于，所述半液体半固态的
油脂为润滑脂(29)。9.根据权利要求1所述的无级可调微量进给器，其特征在于，所述进给杆(20)为l形进给杆，与所述大活塞(19)中间段裸露处螺栓连接。10.根据权利要求1所述的无级可调微量进给器，其特征在于，还包括工作台(26)，用以固定进给器各部件。

技术总结
本发明为无级可调微量进给器，主要由第一部分(铰接式的二个小径油缸系统)和第二部分(分离式的二个大径油缸系统)通过高副连接而成。大径油缸进给机构由对称设置的分离式的左右缸体组成，大活塞的两端与左右缸体内间隙滑动，其中间段裸露处的上部与进给杆固接；固定小径油缸通过铰接圆筒与摆动小径油缸成α夹角铰接，通过丝杆控制固定小径油缸空腔中的活塞移动，使其带动摆动小径油缸的柱塞伸缩来控制右活塞杆的移动，以实现微量进给；配合由拉杆、滑块轴等组成的角度调节机构来调整α夹角，在保证精准度更高的前提下，实现微量进给的无级调整，很适合诸如生物细胞切片等科学研究领域。究领域。究领域。


技术研发人员：吴飞 刘昭琴
受保护的技术使用者：重庆航天职业技术学院
技术研发日：2023.05.06
技术公布日：2023/8/4