×
10.12.2014
216.013.0d6d

Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО ПРЕЦИЗИОННОГО МЕХАНИЧЕСКОГО ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к способам точных перемещений и может использоваться в приводе перемещения режущего инструмента в прецизионных металлообрабатывающих станках, в высокоточном приборостроении. Устройство механического позиционирования включает корпус, два параллельно расположенных винта. Первый винт установлен в корпусе на подшипниках и имеет зацепление с гайкой, жестко связанной с суппортом, установленным в корпусе с возможностью поступательного перемещения по направляющим качения. На винте жестко закреплена шестерня, связанная с зубчатым колесом, жестко установленным на втором винте, закрепленном в подшипниках и имеющем зацепление с гайкой, жестко связанной с салазками, установленными на суппорте с возможностью поступательного перемещения. На конце первого винта установлен лимб, приводящий его в движение. Достигается высокая точность позиционирования. 1 ил., 1 табл.
Основные результаты: Устройство механического позиционирования, включающее корпус, два винта, отличающееся тем, что винты расположены параллельно друг другу, при этом первый винт установлен в корпусе на подшипниках и имеет зацепление с гайкой, жестко связанной с суппортом, установленным в корпусе с возможностью поступательного перемещения по направляющим качения, на винте жестко закреплена шестерня, связанная с зубчатым колесом, жестко установленным на втором винте, закрепленном в подшипниках и имеющем зацепление с гайкой, жестко связанной с салазками, установленными на суппорте с возможностью поступательного перемещения, а на конце первого винта установлен лимб, приводящий его в движение.

Предлагаемое изобретение относится к машиностроению, приборостроению, а именно к устройствам, обеспечивающим механические перемещения рабочих органов с точностью, измеряемой нанометрами и менее. Устройство может быть использовано в прецизионных металлорежущих станках, высокоточном приборостроении, механизмах наведения телескопов, стволов орудий и др. областях.

Известен механизм малых перемещений (аналог, RU №1216519, F16Н 37/16, 1986). Он содержит корпус, расположенную в корпусе с возможностью вращения гайку, взаимодействующий с гайкой винт, установленный с возможностью осевого перемещения, кинематическую цепь, представляющую собой две пары зубчатых колес, связывающих винт с гайкой таким образом, что колесо, сидящее на винте, сопряжено с колесом, сидящим на валу, а следующее колесо, сидящее на валу, сопряжено с колесом, сидящем на гайке.

Данный механизм позволяет передавать большие усилия с относительно малой скоростью перемещения. Устройство обеспечивает увеличение хода перемещения.

Недостатком данного изобретения является то, что оно не обеспечивает при этом высокой точности позиционирования, зависящей от шага винта, который невозможно выполнить малой величины (в пределах сотых долей миллиметра).

Известен также механизм малых механических перемещений (прототип, SU №1397657, F16H 25/20, 1988), содержащий корпус с прямолинейной направляющей и резьбовым отверстием, установленный в направляющей с возможностью поступательного движения полый ползун с резьбой на его внутренней поверхности, предназначенный для взаимодействия с резьбовым отверстием корпуса, полый винт с маховичком и расположенный в полости винта с возможностью вращения второй винт с маховичком, предназначенный для взаимодействия с резьбой ползуна, маховичок на втором винте установлен с возможностью осевого перемещения, а механизм снабжен элементом связи маховичков первого и второго винтов для обеспечения периодического соединения винтов, а винты установлены один в другом без взаимного относительно друг друга перемещения.

Недостатком прототипа является низкая точность позиционирования рабочего органа, так как она зависит лишь от разности шагов двух соосных винтов.

Технический эффект, достигаемый изобретением, - повышение точности позиционирования рабочего органа (например, резца).

Технический эффект достигается тем, что устройство механического позиционирования, включающее корпус, два винта, расположенные параллельно друг другу, при этом первый винт установлен в корпусе на подшипниках и имеет зацепление с гайкой, жестко связанной с суппортом, установленным в корпусе с возможностью поступательного перемещения по направляющим качения, на винте жестко закреплена шестерня, связанная с зубчатым колесом, жестко установленным на втором винте, закрепленном в подшипниках и имеющим зацепление с гайкой, жестко связанной с салазками, установленными на суппорте с возможностью поступательного перемещения, а на конце первого винта установлен лимб, приводящий его в движение.

Величина перемещения рабочего органа определяется по формуле

где n - угол поворота лимба, t1, t2 - шаг соответственно первого и второго винтов, - передаточное отношение шестерен.

Для определенных условий, где допускается менее точный результат, можно соблюдать условие, при котором количество зубьев шестерен и шаг винтов должны быть подобраны таким образом, чтобы передаточное отношение стремилось быть как можно ближе к отношению шагов винтовых поверхностей . Точность позиционирования будет увеличиваться при стремлении разности к нулю.

Как следует из (1), величина Δ уменьшается при увеличении члена

тогда

Для повышения точности позиционирования рабочего органа необходимо соблюдать условие:

Предельное минимальное значение Δ в (1) равно нулю, т.е. Δ=0, следовательно, при стремлении величины Δ к нулю точность позиционирования повышается. Рассмотрим возникновение предельного значения Δ, равного нулю:

Разделим каждый член уравнения (2) на t2,получим

Вынесем n за скобки, получим

Так как n не может быть равно нулю (при n=0 механизм не работает), то для работающего механизма

Таким образом, высокая точность позиционирования обеспечивается при примерном равенстве отношения шагов винтов и отношения числа зубьев колес, установленных на этих винтах.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, где изображено устройство.

Устройство состоит из корпуса 1, в котором может поступательно перемещаться суппорт 2 по направляющим качения 3. В свою очередь по суппорту 2 могут поступательно перемещаться салазки 4 по направляющим качения 5, на которых жестко закреплен резец 6, предназначенный для обработки заготовки 7. В корпусе 1 на подшипниках 8,9 установлен винт 10, находящийся в зацеплении с гайкой 11, жестко связанной с суппортом 2. На винте 10 жестко закреплена шестерня 12 с числом зубьев z1, находящаяся в постоянном зацеплении с зубчатым колесом 13, имеющим число зубьев z2. На левом конце винта 10 установлен лимб 14 для отсчета угла поворота. Зубчатое колесо 13 жестко установлено на винте 15, закрепленном в подшипниках 16, 17 в корпусе суппорта 2. Винт 15 находится в зацеплении с гайкой 18, которая жестко связана с салазками 4.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. При повороте рукоятки лимба 14 поворачивается шестерня 12, а следовательно, и поворачивается винт 10, который находится в зацеплении с гайкой 11, перемещает суппорт 2 (например, вправо). При этом вправо перемещаются также салазки 4 вместе с винтом 15 и зубчатым колесом 13. В связи с тем, что шестерня 12 находится в зацеплении с зубчатым колесом 13, то при повороте шестерни 12 на 360° происходит поворот зубчатого колеса в обратном направлении на угол 360° , поскольку винт 10 установлен в подшипниках 8, 9 неподвижного корпуса 1, а суппорт 2 перемещается вправо, то шестерня 12 находится в неподвижном состоянии, а зубья зубчатого колеса 13 скользят по зубьям широкой шестерни 12. Вследствие поворота винта 15 и постоянного его зацепления с гайкой 18, жестко связанной с салазками 4, происходит дополнительное перемещение последних в обратном направлении (в направлении, обратном перемещению суппорта 2). То есть суппорт 2 перемещается по стрелке А, а салазки в направлении стрелки Б. В результате происходит суммарное перемещение резца 6, равное перемещению нижнего суппорта 2 и верхних салазок 4. Задавая малые углы поворота рукоятки лимба (10-30°), получаем величины перемещения в направлении стрелок A и Б, близкие по значению. В результате рабочий орган - резец будет перемещен в радиальном направлении обрабатываемой заготовки 7 на малую величину, чем меньше это радиальное перемещение, тем точнее позиционирование его в заданной точке.

Возможность более точного позиционирования вершины резц, относительно оси вращающейся заготовки обеспечивает более точный размер обработанной поверхности. Таким образом предложенное устройство позволяет осуществлять настройку режущего инструмента на заданный размер с точностью нанометров, чего не позволяют известные механизмы и устройства.

Перемещение Δ будет складываться из разности хода винтов и передаточного отношения между ними:

где n - угол поворота лимба, t1, t2 - шаг соответственно - винтов суппорта и салазок, - передаточное отношение шестерен.

Величина перемещения Δ рабочего органа складывается из перемещения суппорта 2 (S1) и салазок 4 (S2), то есть:

Разложим каждое из перемещений на составляющие:

- для суппорта 2, - для салазок 4 (8)

Заменим слагаемые S1 и S2 в уравнении (7) на произведение, получим:

Вынесем n за скобки, тогда перемещение Δ будет определяться:

На основании формулы (1) были выполнены расчеты величины перемещения Δ, характеризующей точность позиционирования для различных шагов винтов t1, t2, чисел зубьев z1, z2 и их отношений.

Из таблицы следует, что при разных сочетаниях шагов t1, t2 и чисел зубьев z1, z2 имеем различную величину Δ, при этом чем ближе друг к другу находится отношение и , тем точнее происходит позиционирование резца относительно оси вращающейся заготовки.

Величина перемещения Число оборотов Шаг винта суппорта Шаг винта салазок Число зубьев Разность отношений Отношение шагов винтов Отношение чисел зубьев
Шестерни Колеса
4 n t1 t2 z1 z2
0,000025000 1 1 0,995 201 200 0,000025 1,005025 1,005
0,005000000 1 2 1,75 57 50 0,002857 1,142857 1,14
0,004385965 1 1,75 2 50 57 -0,002193 0,875 0,877193
0,000200000 1 2 1,98 101 100 0,000101 1,010101 1,01

Устройство механического позиционирования, включающее корпус, два винта, отличающееся тем, что винты расположены параллельно друг другу, при этом первый винт установлен в корпусе на подшипниках и имеет зацепление с гайкой, жестко связанной с суппортом, установленным в корпусе с возможностью поступательного перемещения по направляющим качения, на винте жестко закреплена шестерня, связанная с зубчатым колесом, жестко установленным на втором винте, закрепленном в подшипниках и имеющем зацепление с гайкой, жестко связанной с салазками, установленными на суппорте с возможностью поступательного перемещения, а на конце первого винта установлен лимб, приводящий его в движение.
УСТРОЙСТВО ПРЕЦИЗИОННОГО МЕХАНИЧЕСКОГО ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 71-77 of 77 items.
25.08.2017
№217.015.c33f

Захватный корректирующий модуль

Изобретение относится к области машиностроения, роботостроения и может использоваться для коррекции положения преимущественно плоских изделий при их захвате из стандартной тары. Наиболее эффективно применение устройства с использованием вакуумных и электромагнитных захватов. Захватный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002618019
Дата охранного документа: 02.05.2017
26.08.2017
№217.015.d557

Способ работы мембранного привода с жесткими центрами

Изобретение относится к области машиностроения, гидравлическим и пневматическим приводам, работающим от воздействия газа или жидкости. Наиболее эффективно применение способа для работы двухмембранного привода. Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей мембранных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002623080
Дата охранного документа: 21.06.2017
26.08.2017
№217.015.dcd6

Установка для испытания образцов на усталость

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к установкам для испытания на усталость. Установка содержит основание, пассивный захват образца, установленный на основании, активный захват образца, одним концом связанный с активным захватом и установленный соосно с ним рычаг,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002624595
Дата охранного документа: 04.07.2017
29.12.2017
№217.015.fc47

Способ сборки деталей типа вал-втулка

Изобретение относится к области сборочного производства для сопряжения деталей типа вал - втулка. Способ сборки включает перемещение вала в направлении торцевой поверхности втулки до соприкосновения торца вала с ее поверхностью, прижатие вала к поверхности втулки, наклон вала в направлении...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002638089
Дата охранного документа: 11.12.2017
16.06.2018
№218.016.62dd

Плоский шлифовальный круг и способ его изготовления

Изобретение относится к области абразивной обработки и может быть использовано при изготовлении плоских шлифовальных кругов. Корпус круга выполнен с заостренными выступами, расположенными по спирали Архимеда, начинающейся от центра шлифовального круга. Рабочий слой образован на вершинах...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002657669
Дата охранного документа: 14.06.2018
09.08.2018
№218.016.79d5

Редуктор-шарнир

Изобретение относится к области машиностроения. Редуктор-шарнир содержит два звена, первое из которых выполнено в виде вилки, охватывающей второе звено, и механизм относительного поворота второго звена, выполненный в виде планетарного винтового механизма с резьбовыми роликами, винт которого...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002663030
Дата охранного документа: 01.08.2018
29.08.2018
№218.016.8091

Шаровая планетарная мельница для высокоэнергетического измельчения материалов

Изобретение относится к механохимической обработке материалов. Устройство состоит из помольных стаканов с внутренними рабочими камерами и помольных шаров. Внутренняя рабочая камера помольных стаканов выполнена квадратной формы. Вершины прямых двухгранных углов, образованных пересечением взаимно...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002665071
Дата охранного документа: 28.08.2018
Showing 81-82 of 82 items.
29.08.2018
№218.016.8091

Шаровая планетарная мельница для высокоэнергетического измельчения материалов

Изобретение относится к механохимической обработке материалов. Устройство состоит из помольных стаканов с внутренними рабочими камерами и помольных шаров. Внутренняя рабочая камера помольных стаканов выполнена квадратной формы. Вершины прямых двухгранных углов, образованных пересечением взаимно...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002665071
Дата охранного документа: 28.08.2018
13.06.2019
№219.017.81ee

Устройство для подачи смазочно-охлаждающей жидкости (сож) при плоском торцовом шлифовании

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при плоском торцовом шлифовании для подачи СОЖ. Устройство закреплено на нижнем торце корпуса шлифовального круга и содержит полый кольцевой коллектор с кольцевой щелью и трубопровод для подачи СОЖ в коллектор....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002385215
Дата охранного документа: 27.03.2010
+ добавить свой РИД