SE514169C2 - Anordning för en slid med ett luftlager - Google Patents

Description

_ 514 169 ' 2 Ett annat syfte med uppfinningen är att för en slid, som skall förflyttas på och utmed en balk åstadkomma en gång med så liten vridning som möjligt omkring en axel (y- axeln) i horisontalplanet vinkelrätt mot balken.

UPPFINNINGEN Uppfinningen avser en anordning för kompensation av dynamiska effekter hos en slid lagrad med luftspalt mot en balk, varvid inlufttryck införes mot luftspalten.

Uppfinningen kännetecknas av en lagerkudde-anordning, som är införd mellan sliden och balken och som kompenserar luftspaltens begränsade tryckstyvhet genom att utjänma lufttryck i luftspalt mellan balk och lagerkudde-anordning så, att kompensation mot vridning av sliden kring Y-axeln åstadkoms.

Lagerkuddeanordningen innefattar företrädesvis en tryckrnamingsenhet och en tryekkompensationsenhet nära slidens båda ändar i rörelserikmingen. De båda tiyckkompensations-enheterna kan vara lika och vardera innefattar ett membranorgan med en kammare vänd mot en genom lagerkudden bildad kanal, som mynnar i luftspalten samt ett organ, som är förbundet med membranet och påverkas av trycket från sliden. Tryckkompensations-enhetema kan också vara olika, varvid den ena innefattar ett membranorgan, som är gemensamt för de båda tryckkompensationsenhetema och är försedd med en första kammare på ena sidan om membranet påverkad av tryckkompensationsenhetens luftspalt och en andra kammare påverkad av den andra tryckkompensationsenhetens luftspalt, samt att den forsta tryckkompensationsenheten är försedd med ett organ, som är förbundet med membranet och påverkas av trycket från sliden.

Varje n-yckutjärnningsenhet kan i stället innefatta en kanal genom lagerkuddeanordningen och en luftledning kopplad till en tryckgivare, varvid tryckgivaren för de båda tryckutj ämningsenhetema är gemensam och visar diíïerentialtrycket i de båda luftledningama, samt att en kompensationsenhet ger kompensering till lagerkuddeanordningen för att utjämna det avkända " 514 169 ';.í§r 3 differentialtrycket. Difierentialnycket kan då avkännas med en differentialuyckgivare fór varje kanal, samt att en berälcningsenhet av signalerna från difierentialuyckgivarna beräknar både skillnadstrycket och det absoluta trycket och servostyr skillnadstrycket till noll och det absoluta trycket till ett törbestämt värde genom att styra inloppstrycken till lagerkuddenheterna.

En en kraftgivarenhet, t. ex. av piezoelektrisk typ, med relativt stor styvhet, vars höjd och tjocklek varieras genom en påtryclct spänning, som är baserad på lufttryckgivarens eller lufmyckgivamas spänningssignal(-er). Då kan en signal baserad på lufttryckgivarens eller lufttryckgivarnas spänningssignal matas till kraftgivarenheten eller lcrafigivarenheterna för att kompensera for avkända lufnrycksvariationer. Sliden kan vila på luftkuddeanordningen med minst två ställskruvar, och att det kan finnas en kraftgivare under varje ställskruv. Varje lcraftgivare kan matas av en signal baserad på signalen en separat lufttrycksgivare, som avkänner luftlrycket mellan luftkuddeanordningen och balken i ett område vertikalt sett i närheten av det område där l vila på luftkuddeanordningen med minst två ställskruvar, och det då finns en kraftgivare under den ena av ställskruvarna, och en diñerenslufitryckgivare avkänner det difierentiella lufttrycket i luftspalten mellan balken och luftkuddeanordníngen vid två olika placeringar, samt en spänningssignal baserad på det avkända differentiella lufttrycket matas till kraftgivaren för att kompensera for variationer hos det differentiella lufttrycket. En lcaftgivare kan eventuellt vara placerad även under den andra ställskruven, och de båda lcraftgivarna matas med en förspänning men bara den ena med en signal baserad på difierenslufttrycket.

FÖRDELAR MED UPPFINNTNGEN Genom att göra luftspalten mot balken relativt stor i förhållande till normala luftspalter erhålles större tolerans för smuts och ojämnheter hos balkens yta. Den relativt lägre styvheten kan kompenseras genom en anordning, där lufilagret är uppdelat i två delar eller kan vara långsträckt med en styv koppling till sliden. Sliden ~ 514 1e9§%iä«* ~ji¿*” 4 kan därvid t. ex. vara kopplad till lagerkuddeanordningen med minst två ställslduvar varav de yttersta finns i närheten av vardera änden av sliden.

Genom uppfinningen erhålles en relativ styvhet i vridningsriktningen omkring y- axeln och kompensation för dynamiska effekter vid slidens r"relse.

KORT FIGURBESKRB/NNG Uppfinningen beskrivs närmare nedan under hänvisning till de bifogade ritningarna, där fig. 1 visar en forsta utföringsform av anordningen enligt uppfinningen, fig. 2 visar en andra utföringsform av anordningen enligt uppfinningen, fig. 3 visar en tredje utföringsform av anordningen enligt uppfinnjngen, fig. 4 visar en delvy av fig. 3 med ett annat indikerings- och styrsystem, och fig. 5 visar en fjärde utföringsfonn av anordningen enligt uppfinningen.

DETALJERAD FIGURBESKRIVNNG Ifig. 1 löper en slid 1 utmed en balk 2, dvs i x-axelns riktning. Sliden 1 är mot balken försedd med två lagerkuddar 3 och 4, vilka är placerade nära vardera änden på sliden. Sliden vilar mot varje lagerkudde med en ställslquv 5 resp 6. Varje lagerkudde har ett skruvfált 7 resp. 8 för ställskruven.

Såsom visas i fig. 1 åstadkoms ett luftlager mellan lagerkuddarna och balken med återföring mellan lagerkuddarna 3 och 4 på så sätt, att vardera kudden har ett smalt rör 9 resp. 10, som myrmar i spalten 11 resp. 12. I den övre delen av lagerkudden finns en fördjupning 13 resp, 14, som törenädesvis är nmd och har en betydligt större diameter än det smala röret 9 resp 10. Ett membran 15 resp. 16 är inplacerat och inspänt i fordjupningen 13 resp. 14. Röret 9 resp. 10 mynnar i sin övre ände i ett kr ' 514 169 ffftfj +" utrymme under membranet med tunn volym. Röret âteriör nyckluft från spalten 11, 12 mellan lagret och balken till volymen under ett membran (3).

Skruvfältet 7 (8) är anordnat på en hävarm 17 (18), som i sin ena ände vilar mot ett skruvstöd 19 (20) mot själva lagerkudden och i sin andra ände är avböjd och med den avböjda delen stöder mot membranets 15 ( 16) övre yta ungefär i mitten av den.

Membranet 15 (16) är styvt i centrum så långt ut radiellt som möjligt, dock inte längre än att rörelsen är tillräcklig för att tillåta full kompensation över hävannen 17 (is).

Förhållandet mellan hävarmens delar mellan membran-stöd och ställslauv 5 (6) och mellan ställskruv 5 (6) och slcruvstöd 19 (20) väljs på sådant sätt, att när belastningen på lagerkudden 3 (4) ökar och därmed trycket i spalten 11 (12), stiger trycket genom röret 9 (10), varigenom membranet 15 (16) höjer sig och därvid kompenserar lägesförändringen hos slcruvfästet 7 (8). Lagerkuddens 3 (4) skenbara styvhet mot balken 2 blir därvid ställbar genom förhållandet som valts av positionen hos skruvfästet 7 (8) på hävarmen 17 (18).

Om två lagerkuddar 3 (4) av detta slag läggs efter varandra blir således styvheten hos sliden 1 väsentligt högre än när den är luftlagrad på sedvanligt sätt och således mer oberoende av dynamiska krafter i längdled, dvs mindre rotationsfel kring Y-axeln.

Tryckluft till vardera lagerkudden 3 (4) införes på det för lagerkuddar för luftlager normala sättet genom ett rör 21 (22), där införseländen är placerad i lagerkuddens sida och utförseländen mynnar i en dysa 23 (24) vid luftspalten 11 ( 12).

Fig. 2 visar en annan utföringsform av den mekaniska återföringen. Den ena lagerkudden 30 har därvid väsentligen samma utformning som lagerkudden 3 i fig. 1, förutom att en övre sluten ”volym” 31 över membranet 32 har införts. Fördjupningen 33 sitter således längre ner i lagerkudden 30 än fördjupningen 13 i fig. 1. Ovanför fördjupningen 33 är ett tätande element 34 insatt med en öppning för den mot 514 169 _ 6 membranet 32 stödjande, avböjda delen 35 av hâvarmen 36 med fin passning mot delen 35 för att få så litet läckage som möjligt. En tunn slang 38 från volymen 31 ovanför membranet 32 törs till en tunn kanal 39 i den andra lagerkudden 37, vilken kanal löper från kuddens sida och mynnar i luftgapet 40 mellan lagerkudden 37 och balken 2. Detta innebär att trycket från luftlagret vid lagerkudden 37 tillförs till lagerkuddens 30 volym 31 via den tunna slangen 38. Membranet 32 blir därvid påverkat av differenstrycket mellan luñlagren 41 och 40.

Nolläget erhålls genom något lämpligt fjäderarrangemang 42 som håller differenstrycks-membranet 32 på ett tmgefarligt centralläge vid ingen påverkan av dynamiska krafter. Kompensationer av vridningsrörelser omkring y-axeln sker därvid på samma sätt som vid Z lager, frånsett att lagerkudden 30 därvid kompenserar även för den Z-rörelse som sker genom lagerkuddens 37 fjädring. Den Z-rörelse som därvid uppkommer är i normalfall av mindre betydelse.

En elektriskt styrd utföringsform framgår av fig. 3.

De två lagerkuddarna 45 och 46 är försedda med var sin smal kanal 47 resp. 48, som mynnar i den respektive luñspalten 49, 50. En tryckledning 51 är iniäst till kanalen 47, och en tryckledning 52 är infást till kanalen 48. Tryckledningarna ger vardera trycket i luftspaltema 49 resp. 50.

Två altemativa indikeringar beskrivs nedan. Enligt det första, vilken visas i fig. 3, överförs trycken från tryckledningarna 49 och 50 till en elektrisk differenstryckgjvare 53 vars utsignal då blir proportionell mot vridningen av sliden kring Y-axeln. Denna skillnadssignal A/D-omvandlas i en A/D-omvandlare 59 och den digitala signalen matas därefter till en beräkningsenhet Dl, Lex. en dator, för kompensation av mätvärdena som uppmätts.

I en arman utföringsform av sigialbehandlingsdelen, illustrerad i fig. 4, uppmäts trycket i vardera läget med var sin tryckgivare 62 och 63 och omvandlas i var sin 514 169 7 AD-omvandlare 60 resp. 61. Båda signalema matas till en beräkningsenhet DZ, t. ex en dator, och utnyttjas digitalt för kompensation av rörelsen, varvid vridningen kring Y-axeln är proportionell mot P1 - P; och translationen uuned Z-axeln är proportionell mot (P1 + P2)/2. liksom i de övriga uttöringsforrnema införs tryckluft till vardera lagerkudden införes på det för lagerkuddar för luftlager normala sättet genom ett rör 54 (55), där iniörseländen är placerad i lagerkuddens sida och utförseländen mynnar i en dysa 56 (57) vid luftspalten 49 (50).

Beräkningsenheten D1 eller D2 kan även vara försedd med ett program för att servostyra tryckluftstrillförseln Pinl och P,,,2 till de båda rören 54 och 55 så, att den vid enheten 53 avkända lufttrycksskillnaden blir lika med noll. D2 kan även ha ett delprogram, som beräknar translationen utmed Z-axeln och anpassar den sammanlagda tryckslufttillförselri till rören 54 och 55 till ett törbestämt värde.

Fig. 5 visar en utföringsform, där endast den ena lagerkudden 70 vid slidens ena ände visas, eftersom den andra är spegelvänt utformad. Slidens ställskruv 71 vilar här via ett skmvfalt 72 på en elektrisk lqafigivare 73, tex. av piezoelektrisk typ, en med relativt stor styvhet, vars piezoelektriska spänning orsakad av tryck är kompenserbar genom en påtryckt spänning. Spänningen från en tryckgivare 74 av t.ex. den i fig. 4 visade typen kan därvid återföras direkt till kraftgivaren 73 genom att tryckgivarens signal förstärks och anpassas så., att läget för slcuven 71 kompenseras, varigenom lagret görs väsentligt styvare än vid det grunduttörande, som visas i fig. 4. Denna anordning kan således utformas per lagerkudde, där en absolut tryckgivares 74 signal, via förstärkare 75 med för ändamålet inställd förstärkning, påverkar kraft- och positionsgivaren 73 under skruven 71.

Såsom visas streckat i fig. 5 kan en utsignal kan eventuellt uttas från kraftgivaren 73 och matas till en reglerenhet 77 omfattande förstärkaren 75, dit ju även signalen från tryckgivaren 74 matas och en reglering av signalen till kraftgivaren 73 kan ske från 514 169 s reglerenheten 77 t. ex. så att dess utsignal kommer att hålla sig omkring ett fastställt värde Enligt fig. 5 regleras båda luftkuddeenhetema 70 separat oberoende av varandra.

I den i fig. 6 visade utföringsformen sker en reglering från en ditïerentialtryckgivare med ungefär samma utformning som i fig. 3. Luftkuddearrangemanget omfattar här en under nästan hela sliden 1 långsträckt luftkudde 80, som har ett luftinlopp med fördelning av luften utmed kuddens längd, här illustrerad med en intern kanal 81 som är avgrenad från en luftinloppskanal 82. Det väsentliga här är emellertid enbart att luften fördelas under kudden och inte hur detta sker. En avkänningskanal 83, 84 för luftnycket under kudden är anordnad vid vardera änden av lagerkudden 80. Från avkäningskanalen 83 går en tunn slang 85 och från avkänningskanalen 84 en tunn slang 86 till vardera sidan på en differentíaltryckgivare 87. En utsignal från differentialtryckgivaren 87 är matad till en förstärkare 88. Slidens ställsknrvar 89, 90 vilar här på var sitt skruvfalt 91, 92 nära var ände av lagerkudden. Antingen kan, såsom visas heldraget, enbart en kraftivare 93, t.ex. av piezoelektrisk typ, av samma sort som visas i ñg. 5 vara placerad under den ena ställskruven 89 och då matas med signalen från förstärkaren 88, under det att den andra ställskruven 90 är placerad direkt mot lagerkudden, eller kan, såsom visas streckat, även den andra ställskruven 90 vara placerad på en lcraftgivare av samma typ som givaren 93 och båda lcraftgivarna matas med samma förspämnng men enbart den ena lcraftgivaren 93 med sigialen från förstärkaren 88. Även i denna utföringsform skulle någon form av servoreglering kunna göras (icke visat). Det är även möjligt, och lämpligt, att mata den andra givaren med differenslufttryckssignalen i motfas.

Många variationer av den ovan beskrivna anordningen är möjliga inom den ram för uppfinningen som ges av de bifogade patentlcraven. Exempelvis har de flesta av utforingsformema för enkelhets skull visat två separata lagerkuddar. Det ligger emellertid inom ramen för uppfinningen att alla kan ha enbart en långsträckt lagerkudde med utjämning av lufttrycket mellan dess ändar och balken. Inloppsluft 514 169 9 kan därvid antingen införas vid ett ställe eller vid flera ställen men på ett sådant sätt att den införda luften fördelas utmed luftspaltens yta på ett ungeíärligen jämnt sätt.

Claims (12)

20 25 30 “514"1e9 lo Patentkrav

1. Anordning för kompensation av dynamiska effekter hos en slid lagrad med luftspalt mot en balk, varvid inluftlryck (Pml och Pm2) införes mot luftspalten, kännetecknad av en lagerkudde-anordning (3, 4; 30, 37;45, 46;70;80) är införd mellan sliden (1) och balken (2), vilken lagerkudde-anordning kompenserar luftspaltens (11, 12; 40, 41;49, 50) begränsade tryckstyvhet genom att utjämna lufttryck i luftspalten, som nu finns mellan balken (2) och lagerkudde-anordningen (3, 4; 30, 37 ;45, 46;70;80), så att kompensation mot vridning av sliden (1) kring Y- axeln åstadkoms.

2. Anordning enligt krav 1, kännetecknad av att lagerkuddeanordningen (3, 4) innefattar en tryckmatningsenhet (21, 22) och en tryckkompensationsenhet (9,15 och 10,16) nära slidens båda ändar i rörelsexikmingen.

3. Anording enligt krav 2, kännetecknad av att de båda tryckkompensations- enheterna (9,15 och 10, 16) är lika och vardera innefattar ett membranorgan (15, 16) med en kammare vänd mot en genom lagerkudden bildad kanal (9, 10), som myrmar i luftspalten samt ett organ (17), som är förbundet med membranet och påverkas av trycket från sliden (1).

4. Anordning enligt krav 2, kännetecknad av att tryckkompensationsenheterna är olika, varvid den ena innefattar ett membranorgan (32), som är gemensamt för de båda tryckkompensationsenheterna och är försedd med en första kammare på ena sidan om membranet påverkad av tryckkompensationsenhetens luftspalt och en andra kammare påverkad av den andra tryckkompensationsenhetens luftspalt, samt att den första tryckkompensationsenheten är försedd med ett organ (3 6), som är förbundet med membranet och påverkas av trycket från sliden (1).

5. Anordning enligt krav 2, kännetecknad av att varje tryckutjämningsenhet innefattar en kanal (47, 48) genom lagerkuddeanordningen och en luftledning kopplad till en tryckgivare, varvid tryckgivaren för de båda tryckutjämningsenhetema är gemensam 20 25 30 E14 169 't H och visar difïerentialnycket i de båda luftledningarna, samt att en kompensationsenhet (5 9, Dl; 60,61,D2) ger kompensering till lagerkuddeanordningen for att utjämna det avkända differentialtrycket.

6. Anordning enligt krav 5, kännetecknad av att dífferentialtrycket avkänns med en differentialtryckgivare för varje kanal (47/18), »samt att en berälcningsenhet (D2) av signalerna från differentialtryckgivarna beräknar både skillnadstrycket (P 1-P2) och det absoluta trycket ((P1+P2)/2) och servostyr skillnadstrycket till noll och det absoluta trycket till ett törbestämt värde genom att styra inloppstrycken (Pinl och Pin2) till lagerkuddenheterna.

7. Anordning enligt något av kraven 5-7, kännetecknad av en kraftgivarenhet (73;93), t.ex. av piezoelektrisk typ, med relativt stor styvhet, vars höjd och tjocklek varieras genom en påtxyckt spänning, som är baserad på lufttryckgivarens eller lufttryckgivamas (74;87) spänningssignaK-er), för att kompensera för avkända lufttrycsvariationer, matas till kraftgivarenheten eller kraftgivarenheterna för att kompensera for avkända lufttrycksvariationer.

8. Anordning enligt krav 7, kännetecknad av att sliden (1) vilar på luftkuddeanordningen med minst tvâ ställskruvar (71;89,90), och att det firms en kraftgivare (73;93) under varje ställskruv.

9. Anordning enligt krav 8, kännetecknad av att varje lcraftgivare (73) matas av en signal baserad på signalen en separat lufttrycksgivare, som avkänner lufttrycket mellan luftkuddeanordningen och balken i ett område vertikalt sett i närheten av det område där kraftgivaren (73) sitter.

10. Anordning enligt krav 7, kännetecknad av att sliden (1) vilar på luftkuddeanordningen med minst två ställskruvar (8 9,90), och att det firms en kraftgivare (93) under den ena av ställskruvarna, att en differenslufttryckgivare (87) avkänner det differentiella lufttrycket i luftspalten mellan balken och i 5 14 16 9 19.» luftkuddeanordningen vid två olika placeringar, samt att en spänningssignal baserad på det avkända difierenfiella lufttrycket matas till kraftgivaren (93) for att kompensera for variationer hos det difierentiella lufttrycket.

11. Anordning enligt krav 10, kännetecknad av att en lcraftgivare är placerad även under den andra ställskruven (90), och att de båda kraftgivama matas med eller utan fórspärniing, den ena med en överlagrad signal baserad på difierenslufttiycket.

12. Anordning enligt krav 11, kännetecknad av att den andra av de båda laaftgivarna matas med en signal med differenslufttrycket i motfas.