B - Operations – Transporting – 23 – G
Patent
B - Operations, Transporting
23
G
B23G 1/00 (2006.01) B23Q 5/40 (2006.01) B23Q 5/56 (2006.01) B27C 7/00 (2006.01) F16H 25/20 (2006.01) H02K 7/06 (2006.01)
Patent
CA 2201659
An improved ball screw drive mechanism and associated method and system for controlling linear and position motion of a movably mounted carriage carrying an operative machine tool working element along a line of action within said machine tool. A threaded ball screw is stationarily non-rotatably mounted in the machine tool to extend parallel to the line of action traversed by the carriage. A pair of threaded ball nuts are laterally restrained in and mounted for free rotation thereof in a drive mechanism of the carriage and threadably and concentrically engage the ball screw in laterally spaced apart co-axial relationship therealong. A pair of digitally controlled electric drive motors are mounted in the carriage and individually operably coupled by their rotors to the ball nuts for individually imparting rotational torque to the nuts. A conventional programmably CNC controller having single axis and slave dual motor control capability, or two axis dual motor control capability, is programmed to synchronously control both motors for causing the ball nuts to conjointly produce computer controlled linear motion and positioning of the carriage along the stationary ball screw, and to develop anti-backlash preload forces between the ball nuts relative to the ball screw. The system can also produce an electromotive and/or frictional braking force for decelerating and/or holding the carriage in a selected stationarily fixed position along the line of action. The two motor rotors can exert rotational torque on the ball nuts in opposite rotary directions with the carriage moving and/or stationary. Preload forces exerted between the ball nut can be dynamically adjusted by monitoring the load and/or position of each of the motor rotors and adjusting the power input thereto individually while producing conjoint rotary motion of the motors to drive the carriage along the ball screw. The angular phase relationship between the motor rotors and hence between the ball nuts can be controlled to vary variably the spread distance between the nuts axially of the screw within the range of system screw-to-nut backlash clearance as a function of carriage travel position and/or mode of machine tool operation.
Mécanisme d'entraînement à vis à bille amélioré et méthode et système connexes de commande de mouvement linéaire et du positionnement d'un chariot mobile sur lequel se déplace un élément de machine-outil le long d'une ligne d'action exécutée par la machine-outil. La vis à bille filetée est immobile, non orientable, et se prolonge parallèlement le long de la ligne d'action parcourue par le chariot. Deux écrous à billes sont retenus latéralement, mais peuvent tourner librement dans le mécanisme d'entraînement du chariot, de sorte qu'ils s'enclenchent concentriquement avec la vis à bille dans une relation coaxiale, latérale et espacée. Deux moteurs électriques d'entraînement à commande numérique sont montés sur le chariot et couplés par leurs rotors, de manière à fonctionner indépendamment l'un par rapport à l'autre, aux écrous à billes et leur transmettent un couple rotatif. Un régulateur classique programmable à commande numérique par ordinateur ayant la capacité de réguler deux moteurs asservis sur un axe ou pouvant réguler deux moteurs sur deux axes différents est programmé pour commander, simultanément, les deux moteurs, qui permettent aux écrous à billes d'effecteur conjointement les mouvements linéaires pilotés par ordinateurs, le positionnement du chariot le long de la vis à bille immobile et le développement des forces antijeu entre les écrous à bille, par rapport à la vis à bile. Le système peut également produire une force de freinage électromotrice et/ou une force de freinage par friction permettant de ralentir et/ou de maintenir en place le chariot dans une position stationnaire déterminée le long de la ligne d'action. Les deux rotors des moteurs peuvent exercer un couple rotatif sur les écrous à bille dans des directions de rotation opposées lorsque le chariot est mobile et/ou immobile. Il est possible d'ajuster dynamiquement les forces de précharge exercées sur les écrous à bille en surveillant la charge et/ou la position de chacun des rotors des moteurs et en ajustant individuellement la puissance consommée par les moteurs tout en produisant un mouvement rotatif conjoint des moteurs afin de déplacer le chariot le long de la vis à bille. Il est possible de réguler la relation de phase angulaire entre les rotors des moteurs et, par conséquent, entre les écrous à bille afin de modifier variablement la distance de l'espacement entre les écrous par rapport à l'axe de la vis, en deçà de l'écart de jeu permis par le système de dégagement vis-à-écrou, en fonction de la position du trajet du chariot et/ou du mode de fonctionnement de la machine-outil.
Marks & Clerk
Unova Ip Corp.
Western Atlas Inc.
LandOfFree
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