Юстировочное устройство Советский патент 1992 года по МПК G02C7/00 

Изобретение относится к точному приборостроению и может быть использовано для выставки чувствительного элемента в электронном уровне относительно базиса, а может найти широкое применение в различных малогабаритных прецизионных измерительных приборах и контрольно-испытательных приспособлениях

Известно устройство для задания и регулирования изменения наклона, выполненное в виде шарнирного четырехзвенникз, образованного подвижным и неподвижным основаниями, шарнир- но соединенными между собой базовыми концами посредством разновеликих плеч, параллельных между собой, и снабженное приводом подвижного основания, сообщающим последнему прямолинейное перемещение в направлении, перпендикулярном оси наклона 1.

Несмотря на высокую разрешающую способность это устройство достаточно сложно по конструкции и в изготовлении, а также имеет значителы ые габариты, кроме того, оно не позволяет получить наряду с положительными отрицательные значения задаваемых углов наклона от исходного положения.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению является устройство для задания и регулируемого изменения угла наклона, выполненное в виде шарнирного четырехзвен- ника, образованного подвижным и

неподвижным основаниями, шарнирно соединенными между собой базовыми концами посредством равновеликих плеч, непараллельных между собой, и снабженное приводом подвижного основания, выполненного R виде оси, закрепленной на подвижном основании, эксцентричной втулки, установленной на оси и снабженной регулировоч- ным узлом, и качалки, шарнирно соединенной с кронштейном, установленным на неподвижном основании, причем эксцентриковая втулка подвижно связана с качалкой 2J.

Основными недостатками этого устройства являются относительная сложность конструкции, обусловленная значительным количеством кинематических связей, в том числе шарниров внутреннего трения, каждый из которых имеет повышенные требования к точности изготовления, так как выполнен в виде упругой перемычки, образованной парой отверстий, имеющих координаты (требуется выполнение на координатно-расточном станке), и сравнительно большие габариты, зависящие от ве- личины плеч и диаметра отверстий, образующих перемычку.

Целью изобретения является упрощение конструкции и уменьшение габаритов путем сокращения количества кинематических связей.

Цель достигается тем, что в юстировоч- ном устройстве, выполненном в виде шарнирного четырехзвенника, образованного подвижным и неподвижным основаниями, шарнирно соединенными между собой базовыми концами посредством равновеликих плеч, непараллельных между собой, и снабженном приводом подвижного основания при этом последнее снабжено посадочным местом под юстировочный объект, равновеликие плечи выполнены в виде упругих перемычек, каждая из которых образована внутренними вогнутыми линейчатыми поверхностями пары сквозных отверстий, выполненных в обоих основаниях, а их образующие взаимно параллельны и перпендикулярны плоскости перемещения подвижного основания, привод подвижного основания выполнен в виде плоского регулировочного кольца с внутренней закрытой эксцентричной проточкой, двух толкателей и двуплечего трубчатого рычага, опорная часть которого выполнена в виде сферического пояска, образующего сфероцилиндрическое соединеннее неподвижным основанием, посадочное место выполнено в виде фланцевой втулки за одно целое с двуплечим трубчатым рычагом, разделено с ним прорезями и кинематически

связано с его коротким плечом при помощи упругих перемычек, образованных парами сквозных отверстий, плоское регулировочное кольцо установлено на неподвижном

основании с возможностью взаимодействия с толкателями, расположенными в направляющих отверстиях неподвижного основания по направлениям юстировки и образующими кинематическую связь с

0 длинным плечом трубчатого рычага

В результате поиска среди патентной и другой научно-технической литературы не обнаружены технические решения, в которых содержится совокупность отличитель5 ных признаков, характеризующих заявляемое техническое решение, и проявляющие аналогичные свойства.

На чертеже представлено юстировоч- ное устройство в исходном положении с вза0 имным расположением равновеликих плеч, обеспечивающим перемещение подвижного основания по закону прямого маятника. Юстировочное устройство содержит шарнирный четырехзвенник 1, образован5 ный подвижным основанием 2. неподвижным основанием 3 и двумя равновеликими плечами, выполненными в виде упругих перемычек 4, каждая из которых образована внутренними вогнутыми линейчатыми по0 верхностями 5 пары сквозных отверстий б, и привод 7 подвижного основания 2. Привод 7 выполнен в виде плоского регулировочного кольца 8 с внутренней закрытой эксцентричной проточкой 9, двух толкателей 10 и

5 двуплечего трубчатого рычага 11. опорная часть которого выполнена в виде сферического пояска 12. Посадочное место под юстируемый об.ъект выполнено в виде фланцевой втулки 13 за одно целое с двупле0 чим трубчатым рычагом 11, разделено с ним прорезями 14 и кинематически связано с его коротким плечом 15 при помощи упругих перемычек 16, образованных парами сквозных отверстий 17. Плоское регулировочное

5 кольцо 8 установлено на неподвижном основании 3 с возможностью взаимодействия с толкателями 10. расположенными в направляющих отверстиях 18 неподвижного основания 3 по направлениям юстировки и

0 образующими кинематическую связь с длинным плечом 19 трубчатого рычага 11. Фланцевая втулка 13 закреплена в подвижном основании 2, а сферический поясок 12 трубчатого рычага 11 образует сфероцилин5 дрическое соединение с неподвижным основанием 3 с его центральным посадочным отверстием 20. Устройство установлено на базисе 21 (контрольно-испытательного приспособления) при помощи, например, элемента угловой фиксации, выполненного в

виде закладного направляющего штифта 22 и гаек 23. Силовое замыкание привода 7 обеспечивается упругим сопротивлением (от гарантированного натяга) кольцевого сечения длинного плеча 19 трубчатого рычага 11, а также упругим сопротивлением упругих перемычек 4 и 16 при смещении подвижного основания 2 от исходного положения,

Упругие перемычки 4 могут быть выполнены с применением электроэрозионной технологии, например при помощи электроэрозионного координатно-прошивочного станка модели 4Г721М электродом в виде цилиндра с центральной прорезью по форме перемычки 4, образованной, например, большими радиусами, аналогично способу по заявке Франции № 2397560 от 05.10.79 г., кл. F 16 С 11/12.

Работа юстировочного устройства основана на преобразовании вращательного движения плоского регулировочного кольца 8, установленного на неподвижном основании 3, в возвратно-поступательное перемещение толкателей 10, затем в качательное движение двуплечего трубчатого рычага 11 и наконец в угловое отклонение подвижного основания 2 по закону прямого и обратного маятника в зависимости от взаимного расположения упругих перемычек 4.

Перед установкой юстируемого обьекта (не показан) подвижное основание 2 должно быть выставлено в исходное положение, при котором оно находилось в процессе изготовления из целого куска материала, относительно неподвижного основания 3, т.е. когда шарнирный четырехзвенник 1 был в положейии геометрической симметрии по форме правильной трапеции (например, по совпадению половин риски, выполненной на общих боковых поверхностях оснований совместно до их разделения прорезями в продольном направлении), а направление эксцентриситета эксцентричной проточки 9 в плоском регулировочном кольце 8 должно быть перпендикулярным направлению юстировки.

При юстировке объект, например маятниковый компенсационный силочувстви- тельный измеритель, устанавливается на подвижное основание 2 в посадочное место, выполненное в виде фланцевой втулки 13, и закрепляется, после чего производится регулирование углового положения его чувствительного элемента относительно базиса 21 по выходным сигналам при помощи измерительной аппаратуры до получения электрического нуля (нуль-пункта), при этом базис 21 (контрольно-испытательного приспособления или электронного уровня) дол- жен быть установлен, например, на

контрольной поверочной плите из диабаза 000 класса точности по ГОСТ 10905-86, рабочая поверхность которой выставлена горизонтально с максимально возможной 5 точностью (см., например, Городецкий Ю.Г. Конструкции, расчет и эксплуатация измерительных инструментов и приборов.-М.: Машиностроение, 1971, с. 236-243). Регулирование производится поворотом регулиро- 10 вочного кольца 8, при вращении которого под действием эксцентричной проточки 9 толкатели 10 совершают линейное перемещение в направляющих отверстиях 18, воздействуя при этом на длинное плечо 19 15 двуплечего трубчатого рычага 11, который поворачивается вокруг центра опорного сферического пояска 12 и своим коротким плечом 15 посредством упругой связи перемычек 16 приводит в поступательное пере- 0 мещение подвижное основание 2. При поступательном перемещении подвижного основания 2 происходит его наклон за счет нарушения симметрии четырехзвенника 1. При этом упругие перемычки 4 деформиру- 5 ются S-образно (в пределах упругости материала), а их длина уменьшается идентично за счет использования в приводе 7 двуплечего трубчатого рычага 11, который позволяет свести до минимума крутящий момент, 0 возникающий от приложения толкающего усилия в точке, не лежащей на общей линии центров упругих перемычек 4 (толкатели 10 расположены в плоскости на значительном удалении от этой линии центров). 5Котировочное устройство является

прецизионным и способно обеспечить точную угловую повторную регулировку углового положения чувствительного элемента юстируемого объекта относительно базиса 0 в одной плоскости в сравнительно небольшом диапазоне положительных и отрицательных значений углов (порядка ± 20 угл. мин).

Разрешающая способность устройства 5 и эго точность зависят от принятого диапазона задаваемых углов, геометрических раз- меров и соотношений сопрягаемых конструктивных элементов, образующих кинематические связи в шарнирном четырех- 0 звеннике 1 и в приводе 7.

Использование электроэрозионной технологии с электродом цилиндрической формы и центральной прорезью по форме перемычки 4 позволяет сравнительно про- 5 сто (поворотом) в одинаковых заготовках получать варианты шарнирных четырех- звенников с различными разрешающими способностями и законами изменения углового положения подвижного основания 2. Кроме того, не изменяя габарит i устройстm можно получать различные диапазоны yt/твой юстировки при одном и том же диаметре электрода путем изменения толщи- ны упругой перемычки и радиусов кривизны, образующих ее вогнутых линейчатых поверхностей, вплоть до бесконечности. Эти преимущества позволяют успешно корректировать ошибки, допущенные при теоретических расчетах геометрии и взаимного расположения упругих перемычек 4.

Заявляемое техническое решение бла- годарч введению новых конструктивных признаков и кинематических связей по сроонению с прототипом обеспечивает сле- ,)/ющ1ле преимущества.

Упрощаются конструкция устройства и технология изготовления благодаря уменьшению количества кинематических связей за счет выполнения равновеликих плеч в виде упругих перемычек, получаемых с использованием электроэрозионной технологии

Уменьшаются габариты устройства и обеспечивается возможность создания миниатюрных и микроминиатюрных юстиро- вочных устройств за счет того, что упругие перемычки можно выполнить различной геометрии, влияющей на их жесткость, в пределах одного и того же диаметра прожигающего электрода, а также за счет того, ч го отверстия, образующие перемычку, не выходят за пределы ее рабочей длины. Значительно повышается термоста- бильногль устройства за счет симметричной компоновки конструктивных элементов, образующих взаимные кинематические связи. Формула изобретения Котировочное устройство, выполненное в виде шарнирного четырехзвенника,

образованного подвижным и неподвижным основаниями, шарнирно соединенными между собой посредством равновеликих тяг, непараллельных между собой, привода

подвижного основания, снабженного местом под юстируемый объект, отличающееся тем, что, с целью упрощения конструкции и уменьшения габаритов устройства, равновеликие плечи выполнены в

виде упругих перемычек, каждая из которых образована внутренними вогнутыми линейчатыми поверхностями пары сквозных отверстий, выполненных в обоих основаниях, а их образующие взаимно параллельны и перпендикулярны плоскости подвижного основания, привод подвижного основания выполнен в виде плоского регулировочного кольца с внутренней закрытой эксцентричной проточкой, двух толкателей и двуплечего рычага, опорная часть которого выполнена в виде сферического пояска, образующего сфероцилиндрическое соединение с неподвижным основанием, место под юстируемый объект выполнено в виде фланцевой втулки за

одно целое с двуплечим рычагом, разделено с ним прорезями и кинематически связано с его коротким плечом при помощи упругих перемычек, образованных парами сквозных отверстий, плоское регулировочное

кольцо установлено на неподвижном основании с возможностью взаимодействия с толкателями, расположенными в направляющих отверстиях неподвижного основания по направлениям юстировки и образующими кинематическую связь с длинным плечом, при этом оси поворотов всех шарниров расположены в одной плоскости.

/7 Hi

t

22

Сущность изобретения: устройство выполнено в виде шарнирного четырехзвенни- ка 1. образованного подвижным основанием 2, неподвижным основанием 3 и двумя равновеликими плечами, непараллельными между собой, и снабжено приводом 7 подвижного основания 2. Равновеликие плечи выполнены в виде упругих перемычек 4. каждая из которых образована внутренними вогнутыми линейчатыми поверхностями 5 пары сквозных отверстий 6. Привод 7 выполнен в виде плоского регулировочного кольца 8 с внутренней закрытой эксцентричной проточкой 9. двух толкателей 10 и двуплечего трубчатого рычага 11, опорная часть которого выполнена в виде сферического пояска 12, Посадочное место выполнено в виде втулки 13 за одно целое с двуплечим трубчатым рычагом 11, разделено с ним прорезями 14 и кинематически связано с его коротким плечом 15 при помощи упругих перемычек 16, образованных парами сквозных отверстий 17. Фланцевая втулка 13 закреплена в подвижном основании 2. а сферический поясок 12 образует сфероцилиндрическое соединение с неподвижным основанием 3. 1 ил. Lnj