СТОЛ С ИЗМЕНЯЕМЫМ НАКЛОНОМ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТОЧНОЙ УСТАНОВКИ УГЛОВ Российский патент 2004 года по МПК A47B17/06 G01B5/24 

Изобретение относится к машино- и приборостроению и предназначено для обеспечения использования системы поворотных клиньев в качестве многофункционального регулировочно-измерительного устройства высокой точности.

Известен стол с изменяемым наклоном и устройство для точной установки углов по патенту РФ №2160556, кл. А 47 В 17/06, 2000, в которых стол составлен из пар поворотных клиньев, из которых первая пара используется для предварительной дискретной установки угла наклона стола, а посредством второй пары осуществляется коррекция устанавливаемого угла, и устройство для точной установки углов между плоскостями, образованное из пар поворотных клиньев, из которых первая пара используется для предварительной дискретной установки заданного угла, а посредством второй пары осуществляется коррекция устанавливаемого угла.

Недостатком указанных стола и устройства является небольшой диапазон изменения угла наклона от 90 до 120° и невысокая точность установки углов.

Задачей изобретения является расширение диапазона изменения угла наклона и повышение точности установки угла и его изменения.

Указанный технический результат достигается тем, что стол с изменяемым наклоном, составленный из пар поворотных клиньев, из которых первая основная пара используется для предварительной дискретной установки угла наклона стола в диапазоне от -60 до 60°, а посредством второй пары осуществляется коррекция устанавливаемого угла, стол составлен из двух пар клиньев с дискретным относительным поворотом, образующих составной клин с контролируемым трехступенчатым изменением величины его суммарного угла θ=f(φ, ϕ, δΨ) при этом на основной паре клиньев с углами и шагом δφ=4·10^-3 фиксируют угол γ(φ) с отклонением от заданного угла θ^* не более чем на половину шага а на корректирующей паре клиньев с углами β=5·10^-4 и шагом δϕ=4·10^-3 фиксируют угол ∂(ϕ), компенсирующий указанное отклонение с припуском в пределах одного шага -δ∂<Δ∂<δ∂ того же знака, что и разность θ^*-γ с последующим алгебраическим сложением двухгранных углов γ и ∂ и их относительным смещением на расчетный угол δΨ таким образом, чтобы полученное приращение δθ погасило припуск Δ∂ для обеспечения высокой точности изменения угла наклона, равной 0,02’’.

Указанный технический результат достигается также тем, что устройство для точной установки двухгранных углов, состоящее из пар поворотных клиньев, из которых первая основная пара используется для предварительной дискретной установки угла в диапазоне от -60 до 60°, а посредством второй пары осуществляется коррекция устанавливаемого угла, составлено из двух пар клиньев с дискретным относительным поворотом, образующих составной клин с контролируемым трехступенчатым изменением величины его суммарного угла θ=f(φ, ϕ, δΨ), при этом на основной паре клиньев с углами и шагом

δφ=4·10^-3 фиксируют угол γ(φ) с отклонением от заданного угла θ^* не более чем на половину шага а на корректирующей паре клиньев с углами β=5·10^-4 и шагом δϕ=4·10^-3 фиксируют угол ∂(ϕ), компенсирующий указанное отклонение с припуском в пределах одного шага -δ∂<Δ∂<δ∂ того же знака, что и разность θ^*-γ с последующим агебраическим сложением двугранных углов γ и ∂ и их относительным смещением на расчетный угол δΨ таким образом, чтобы полученное приращение δθ погасило припуск отклонения Δ∂ для обеспечения высокой точности установки заданного угла, равной 0,02''.

Получаемый технический результат раскрывает математический анализ кинематической пары поворотных клиньев с углами γ и ∂<<γ в окрестности их алгебраической суммы γ±∂: приращение передаточной функции при малом относительном смещении δψ, равное , и передаточное отношение - величины бесконечно малые с очень малой крутизной и

Это обстоятельство позволяет осуществить сверхточную угловую коррекцию механическим способом с визуально-математическим контролем. Чтобы распространить такую возможность на диапазон углов, необходимо слагаемые углы γ и ∂ выполнить изменяемыми, например, из дискретно фиксируемых пар поворотных клиньев с углами α, α и β, β:

Установка двухгранных углов с точностью 0,02'' в диапазоне от - 60 до 60° осуществляется посредством двух пар клиньев с дискретным относительным поворотом, образующих составной клин с контролируемым трехступенчатым изменением величины его суммарного угла θ за счет относительного поворота клиньев в парах на углы φ, ϕ, δΨ.

Сначала на основной паре клиньев с углами и шагом δφ=4·10^-3 фиксируют угол γ(φ) с отклонением от заданного угла θ^* не более чем на половину шага Затем на корректирующей паре клиньев с углами β=5·10^-4 и шагом δϕ=4·10^-3 фиксируют угол ∂(ϕ), компенсирующий указанное отклонение с припуском в пределах одного шага -δθ<Δ∂<δ∂, того же знака, что и разность θ^*-γ, и производят алгебраическое сложение двухгранных углов γ и ∂ путем совмещения биссекторных плоскостей углов π-φ и π-ϕ. Наконец, осуществляют относительное смещение зафиксированных пар клиньев на расчетный угол δΨ, чтобы приращение δθ погасило припуск Δ∂.

На фиг.1 представлены стол и устройство в продольном разрезе, на фиг.2 - то же, вид сверху.

Стол и устройство состоят из двух пар клиньев 1,2 и 3,4, подвижно соединенных между собой посредством осей 5 и 6 с пружиной. Клинья 1 и 2 с углами по 30° фиксируются относительно друг друга посредством пластины и радиальных прорезей по окружности смежных поясов, выполненных в количестве тридцати девяти в клине 1 и сорока - в клине 2, пронумерованных цифрами от 0 до 39. Для относительной фиксации клиньев 3 и 4 посредством штифта в клине 3 выполнены 39 отверстий, а в клине 4-40 отверстий, пронумерованных цифрами от 0 до 39.

По окружности клина 3 выполнена шкала угла ϕ от 0 до π по часовой стрелке и от 0 до -π в обратном направлении. Такая же шкала для угла φ выполнена по верхнему поясу клина 2.

Отсчет углов φ и ϕ производят по начальным отметкам на клиньях 1 и 3 и соответствующим шкалам.

Расчетный угол φ определяется из условия минимума разности θ^*-γ, по которой затем вычисляют и угол ϕ.

Углы φ и ϕ представлены числами шагов N₁ и N₂, счисление которых производится в следующем порядке: N=39а+В,

где - 20≤а≤20 - число циклов фиксации,

- 39<в<39 - число шагов, меньших одного цикла.

а=к' (при φ>0), а=к'-40 (при φ<0), где к' - номер прорези (отверстия) последней, прошедшей начальную отметку на клине 1 (4).

в=а-к^'*, где к^'* - номер прорези с пластиной (отверстия со штифтом), прошедшей начальную отметку.

в=а-к^*+40, где к* - номер прорези с пластиной (отверстия со штифтом), не дошедшей до начальной отметки.

Установку заданного угла θ^* производят в следующем порядке.

1. В таблице γ (N₁) находят величину γ, ближайшую к заданной θ^*, и соответствующее число шагов N₁, на котором фиксируют пару клиньев 1 и 2.

2. По величине разности θ^*-γ из таблицы ∂(N2) выбирают величину с отклонением в пределах -δ∂<Δ∂<δ∂ того же знака, что и указанная разность. На соответствующем числе шагов N₂ фиксируют пару клиньев 3 и 4, установив ее в положение алгебраической суммы с другой парой клиньев (γ±∂).

3. По величинам угла ∂ и припуска Δ∂=∂-(θ^*-γ) вычисляют угол относительного смещения зафиксированных пар клиньев и производят это смещение.

С использованием указанного математического аппарата возможно сделать оценку точности проведенной операции, т.е. вычислить возможную погрешность за счет ошибки при установке угла δΨ:

Если принять Δ∂=δ∂, ΔΨ=2·10^-3, то получаем точность операции, равную Δθ=8,8·10^-8, т.е. 0,02''.

Изобретение относится к машиностроению и приборостроению и основано на использовании свойства кинематической пары поворотных клиньев изменять угол между плоскостями по гармоническому закону. Изобретение обеспечивает простоту конструкции, повышение точности установки угла наклона и удобство в пользовании. Стол и устройство образованы из двух пар поворотных клиньев, соединенных между собой посредством двух осей и пружины. Первую пару клиньев с углами используют для предварительной дискретной установки заданного угла в диапазоне от - 60 до 60°, а посредством второй пары клиньев с углами 5·10^-4 осуществляют двухступенчатую коррекцию устанавливаемого угла с точностью 0,02'' путем образования дискретной поправки с припуском с последующим его погашением за счет смещения пары на расчетный угол из положения алгебраической суммы двухгранных углов обеих пар клиньев. 2 с.п. ф-лы, 2 ил.

1. Стол с изменяемым наклоном, составленный из пар поворотных клиньев, из которых первая основная пара используется для предварительной дискретной установки угла наклона стола в диапазоне от -60 до 60°, а посредством второй пары осуществляется коррекция устанавливаемого угла, отличающийся тем, что он составлен из двух пар клиньев с дискретным относительным поворотом, образующих составной клин с контролируемым трехступенчатым изменением величины его суммарного угла θ=f(φ, ϕ, δΨ), при этом на основной паре клиньев с углами и шагом δφ=4·10^-3 фиксируют угол γ(φ) с отклонением от заданного угла θ^* не более чем на половину шага а на корректирующей паре клиньев с углами β=5·10^-4 и шагом δϕ=4·10^-3 фиксируют угол ∂(ϕ), компенсирующий указанное отклонение с припуском в пределах одного шага -δ∂<Δ∂<δ∂, того же знака, что и разность θ^*-γ, с последующим алгебраическим сложением двухгранных углов γ и ∂ и их относительным смещением на расчетный угол δΨ таким образом, чтобы полученное приращение δθ погасило припуск Δ∂ для обеспечения высокой точности изменения угла наклона, равной 0,02''.2. Устройство для точной установки двухгранных углов, состоящее из пар поворотных клиньев, из которых первая основная пара используется для предварительной дискретной установки угла в диапазоне от -60 до 60°, а посредством второй пары осуществляется коррекция устанавливаемого угла, отличающееся тем, что оно составлено из двух пар клиньев с дискретным относительным поворотом, образующих составной клин с контролируемым трехступенчатым изменением величины его суммарного угла θ=f(φ, ϕ, δΨ), при этом на основной паре клиньев с углами и шагом δφ=4·10^-3 фиксируют угол γ(φ) с отклонением от заданного угла θ^* не более чем на половину шага а на корректирующей паре клиньев с углами β=5·10^-4 и шагом δϕ=4·10^-3 фиксируют угол ∂(ϕ), компенсирующий указанное отклонение с припуском в пределах одного шага -δ∂<Δ∂<δ∂, того же знака, что и разность θ^*-γ, с последующим алгебраическим сложением двухгранных углов γ и ∂ и их относительным смещением на расчетный угол δΨ таким образом, чтобы полученное приращение δθ погасило припуск отклонения Δ∂ для обеспечения высокой точности установки заданного угла, равной 0,02^''.