CS245115B1

CS245115B1 - Precision Tables Guide Beam

Info

Publication number: CS245115B1
Application number: CS843388A
Authority: CS
Inventors: Jaromir Krevsky; Otakar Dedek
Original assignee: Jaromir Krevsky; Otakar Dedek
Priority date: 1984-05-08
Filing date: 1984-05-08
Publication date: 1986-08-14
Also published as: CS338884A1

Abstract

Řeší se vodicí nosníky, jež jsou součástí pohybového ústrojí souřadnicových stolů. Účelem řešení je dosažení zvýšených dynamických parametrů souřadnicových stolů snížením hmotnosti přesných Vodicích nosníků, při dodržení rozměrové stálosti a nezmenšené tuhosti. Uvedeného· účelu je dosaženo provedením vodícího1 nosníku slepením jednotlivých dílců s nízkou hmotností, a to vodicích lišt s rovným plechem na jedné straně a plechovým pláštěm ohnutým do tvaru písmene U na druhé straně. Vnitřek pláště nosníku je vyplněn vlepenou voštinou, která vyplňuje vnitřek nosníku, alespoň v jedné vrstvě. Jednotlivé vrstvy voštiny jsou proloženy plechem, k němuž jsou přilepeny. Řešení lze využít u automatických kreslících stolů, u zařízení grafického vstupu a výstupu (s hlavou rycí, pikýrovací, odečítací), u jednoúčelových souřadnicových stolů využívajících speciální technologické hlavy, jako, je hlava laserová, řezací, řezací s kmitajícím nožem, světelná apod.The solution concerns guide beams, which are part of the movement mechanism of coordinate tables. The purpose of the solution is to achieve increased dynamic parameters of coordinate tables by reducing the weight of precise guide beams, while maintaining dimensional stability and undiminished rigidity. The stated purpose is achieved by making the guide beam by gluing individual lightweight parts, namely guide rails with a straight sheet metal on one side and a sheet metal shell bent into a U shape on the other side. The inside of the shell of the beam is filled with glued honeycomb, which fills the inside of the beam, at least in one layer. The individual layers of the honeycomb are interspersed with a sheet metal to which they are glued. The solution can be used in automatic drafting tables, in graphic input and output devices (with engraving, dovetailing, subtraction heads), in single-purpose coordinate tables using special technological heads, such as laser heads, cutting heads, cutting heads with oscillating knives, light heads, etc.

Description

Předmětem vynálezu je konstrukční řešení vodícího nosníku přesných souřadnicových stolů, používaných pro kreslicí zařízení.SUMMARY OF THE INVENTION The object of the present invention is to design a guide beam of precise coordinate tables used for drawing equipment.

Vodicí nosníky přesných souřadnicových stolů jsou řešeny buď z jednoho· kusu materiálu, nebo složeny z jednotlivých částí obvykle přišroubovaných. U přesných souřadnicových stolů je důležitá rozměrová stabilita v· závislosti na čase a teplotě, zejména u nosníků pohybového ústrojí, kde od přímosti vodicích ploch je odvozena statická přesnost zařízení. Pohybující se vodicí nosník se obvykle nazývá ramenem pohybujícího se ústrojí. Po vodicí ploše ramene se pohybuje vozík, který vykonává pohyb v jedné ose a vlastní rameno vykonává pohyb v druhé ose. Pro dosažení vysoké rozměrové stálosti se pohybující nosníky (ramena) nejčastěji zhotovují z vysoce kvalitních legovaných materiálů, jako je např. ocel 19 312 apod. V důsledku toho je hmotnost ramene vysoká a dá se velmi obtížně snižovat, a to jedině za cenu neúměrného nárůstu pracnosti. Jsou zde ovšem meze dané požadovanou tuhostí a nosností ramene. Tvar ramene v důsledku požadavku dosažení největší tuhosti a nejmenší hmotnosti (z daného polotovaru) je značně složitý, což komplikuje vlastní výrobu a tepelné zpracování ramene. V případě výroby ramen odléváním lze docílit požadovanou tuhost a rozměrovou stálost jen za cenu zvýšené hmotnosti. Ramena, odlévaná z lehkých dostupných slitin, nejsou dostatečně rozměrově stabilní a je nutné je pro vyšší zatížení vodicích ploch opatřovat ocelovými lištami. Uspokojivých výsledků by bylo možné dosáhnout u slitin na bázi titanu, ale tyto slitiny jsou pro běžnou výrobu nedostupné. Svařované nosníky pro výrobu přesných ramen nejsou vhodné, neboť mají vyšší hmotnost v důsledku zajištění dostatečné rozměrové stability, dostupného¹ svařitelného materiálu a přijatelného tepelného zpracování.The guide beams of the exact coordinate tables are either made of one piece of material or composed of individual parts usually screwed. For accurate coordinate tables, dimensional stability over time and temperature is important, especially for locomotive girders, where the static accuracy of the device is derived from the straightness of the guide surfaces. The moving guide beam is usually called the arm of the moving device. A carriage is moved along the guide surface of the arm, which carries out movement in one axis and the arm itself carries out movement in the other axis. To achieve high dimensional stability, moving beams (arms) are most often made of high-quality alloyed materials such as steel 19 312 etc. As a result, the weight of the arm is high and can be very difficult to reduce, only at the expense of excessive labor . However, there are limits given by the required rigidity and bearing capacity of the shoulder. The shape of the arm due to the requirement to achieve the greatest stiffness and the least weight (from the given blank) is quite complex, which complicates the actual production and heat treatment of the arm. In the case of casting arms production, the required rigidity and dimensional stability can be achieved only at the cost of increased weight. The arms, cast from light available alloys, are not sufficiently dimensionally stable and must be fitted with steel bars for higher loading of the guide surfaces. Satisfactory results could be achieved with titanium-based alloys, but these alloys are unavailable for conventional production. Welded beams for the production of precision arms are not suitable because they have a higher weight due to providing sufficient dimensional stability, available ¹ weldable material and acceptable heat treatment.

U souřadnicových stolů se požadují čím dále tím vyšší parametry rychlosti a zrychlení pohybujícího se ústrojí při zvýšené, nebo alespoň stávající přesnosti výsledného pohybu. Zvýšené parametry přímo souvisí s hmotností pohybujícího se ústrojí. Při požadavku zvýšení zrychlení a zachování ostatních částí souřadnicových stolů (ozubených hřebenů, servomotorů, spojovací části, základní elektroniky apod.) je nutno úměrně snižovat hmotnost pohybového ústrojí.In coordinate tables, increasingly high velocity and acceleration parameters of the moving device are required with increased or at least existing accuracy of the resulting movement. The increased parameters are directly related to the weight of the moving device. If the acceleration and maintenance of other parts of the coordinate tables (toothed racks, servomotors, connecting parts, basic electronics, etc.) are required, it is necessary to reduce the mass of the locomotive apparatus proportionally.

Uvedené nevýhody, zejména hmotnost pohybového ústrojí, lze snížit řešením vodícího nosníku podle vynálezu, při dodržení požadované přesnosti přímosti vodicích ploch (0,01 až 0,05 mm/m). Podstatou vynálezu je provedení vodícího nosníku slepením jednotlivých dílců s nízkou hmotností a jejich uspořádáním k dosažení maximální tuhosti a rozměrové stálosti. Tvrdost a neporušitelnost vodicích ploch nosníku zajišťují kalené, nebo tvrdochromované ocelové lišty, které jsou přilepeny epoxidovým nebo obdobným ekvivalentním lepidlem na plášť nosníku, vytvořeného z ohnutého hliníkového nebo ocelového plechu do tvaru U, vyztuženého zevnitř vlepenou voštinou, která zabraňuje tvarové deformaci pláště a zvyšuje tuhost příčného a podélného průřezu nosníku, uzavřeného podélným pásem hliníkového nebo ocelového plechu tak, že ocelové lišty spojují obě tyto části v jeden celek. Tuhost nosníku je dána jeho výškou a šířkou, podle požadovaných dynamických vlastností pohybujícího se ústrojí. Konce nosníku jsou zavřeny vlepenými duralovými koncovkami, které umožňují spojení nosníku s ostatními částmi pohybového ústrojí. Použité lepidlo musí být schopné vyrovnat rozdílnou tepelnou dilataci jednotlivých dílců vodícího nosníku v rozsahu teplot —50 až +50 ^qC. Tomuto požadavku odpovídají dvousložková lepidla na bázi epoxidových pryskyřic (epoxid 1 200 L, ELFIX 510).These disadvantages, in particular the weight of the locomotive apparatus, can be reduced by the solution of the guide beam according to the invention, while maintaining the required accuracy of the guide surface straightness (0.01 to 0.05 mm / m). It is an object of the invention to provide a guide beam by gluing individual low-weight components and arranging them for maximum rigidity and dimensional stability. The hardness and integrity of the guide surfaces of the beam are provided by hardened or hard chrome-plated steel strips, which are glued with epoxy or equivalent glue to the shell of the beam formed from bent U-shaped aluminum or steel sheet reinforced from the inside with glued honeycomb. cross-section and longitudinal cross-section of the beam, closed by a longitudinal strip of aluminum or steel sheet, so that the steel strips connect the two parts together. The stiffness of the beam is given by its height and width, according to the required dynamic properties of the moving device. The ends of the beam are closed by glued duralumin terminals that allow the beam to be connected to other parts of the locomotive apparatus. The adhesive used must be able to compensate for the different thermal dilatations of the individual guide beam sections within a temperature range of -50 to +50 ^q C. Two-component epoxy resin adhesives (epoxy 1200 L, ELFIX 510) meet this requirement.

Řešením vodícího nosníku podle vynálezu se dosáhne vyšších dynamických parametrů než u stávajících souřadnicových kreslicích stolů. Přitom se sníží hmotnost vodícího nosníku asi o 50 %, což umožní zvýšit zrychlení pohybového· ústrojí ze 3 na 5 m/s² a rychlost z 0,35 na 0,7 m/s. U nově konstruovaných stolů je předpoklad dosažení zrychlení pohybového ústrojí 10 m/s²a rychlosti 1 m/s. Sníží se i pracnost a energetická náročnost výroby vodicího· nosníku proti stávajícímu způsobu výroby obráběním z jednoho kusu polotovaru.The design of the guide beam according to the invention achieves higher dynamic parameters than the existing coordinate drawing tables. This reduces the weight of the guide beam by about 50%, which makes it possible to increase the acceleration of the locomotive apparatus from 3 to 5 m / s ² and the speed from 0.35 to 0.7 m / s. The newly designed tables are expected to achieve an acceleration of the locomotive system of 10 m / s ² and a speed of 1 m / s. The labor and energy consumption of the production of the guide beam will also be reduced compared to the existing one-piece machining process.

Podle předmětu vynálezu je vodicí plocha vytvořena vodícími lištami, které jsou přilepeny na jedné straně na rovný plech a na druhé straně na plech ohnutý do tvaru písmene U tvořící plášť nosníku, jehož vnittřek je vyplněn voštinou, která je přilepena k vnitřním stěnám pláště nosníku v alespoň jedné vrstvě. Nosník je na obou koncích ukončen koncovkou, která je přilepena ke koncovým stěnám pláště nosníku a rovného plechu.According to the present invention, the guide surface is formed by guide rails which are glued on one side to a straight sheet and on the other side to a U-shaped sheet forming a beam shell, the inside of which is filled with honeycomb which is glued to the inner walls of the beam shell at least single layer. The beam is terminated at both ends by an end piece which is glued to the end walls of the beam shell and straight sheet.

Na připojených výkresech jsou znázorněny příklady provedení vodicího nosníku přesných souřadnicových stolů podle vynálezu.The accompanying drawings show exemplary embodiments of a guide beam of a precision coordinate table according to the invention.

Obr. 1 znázorňuje vodicí nosník přesného souřadnicového stolu s ozubenými hřebeny.Giant. 1 shows a guide beam of a precision coordinate table with toothed racks.

Obr. 2 znázorňuje jiné provedení vodícího nosníku přesného souřadnicového stolu s ozubenými hřebeny.Giant. 2 shows another embodiment of a guide beam of a precision coordinate table with toothed racks.

Obr. 3 znázorňuje uspořádání pohybového ústrojí s vodicím nosníkem.Giant. 3 shows an arrangement of the movement device with a guide beam.

Na obr. 1 je znázorněn vodicí nosník přesného souřadnicového stolu, sloužící k vedení vozíku (unášečej ve směru podélné osy nosníku. K vedení se využívá broušených ploch ocelových vodicích lišt 1 a 2, které mohou být z jednoho kusu ocele, anebo složeny z dílčích lišt v závislosti na délce nosníku a technologických možnostech výroby lišt. Vodicí lišty 1 a 2 jsou přilepeny epoxi.243115 dovým lepidlem 3 k ocelovému rovnému plechu 4 a plášti nosníku 5 z ohnutého ocelového plechu do tvaru písmene U, vyztuženého duralovou voštinou 6, přilepenou ke vnitřním stěnám pláště nosníku 5 a rovnému plechu 4. Duralová voština 6 je uvnitř nosníku přilepena ve třech vrstvách vzájemně oddělených duralovým plechem 8, který zvyšuje příčnou tuhost nosníku. Nosník je na obou koncích uzavřen duralovou koncovkou 7 vlepenou do· konců pláště nosníku 5 a rovného plechu 4. Průřez ocelových vodicích lišt je co nejmenší, aby nárůst hmotnosti ze strany lišt byl co nejmenší. K vodicím lištám 2 jsou přišroubovány přesné ozubené hřebeny 9, od kterých je odvozen pohyb ve směru podélné osy vodícího nosníku.Fig. 1 shows a guide beam of a precise coordinate table used to guide the carriage (carrier in the direction of the longitudinal axis of the beam. The guide uses grinded surfaces of steel guide rails 1 and 2, which may consist of one piece of steel or composed of sub-rails The guide rails 1 and 2 are glued with epoxy adhesive 2 to the flat steel sheet 4 and the U-shaped bent steel casing 5 reinforced with a dural honeycomb 6 glued to the inner dural honeycomb 6 is glued inside the beam in three layers separated by dural sheet 8, which increases the transverse stiffness of the beam The beam is closed at both ends by a dural ending 7 glued to the ends of the beam 5 and the flat sheet 4. The cross-section of the steel guide rails is as low as possible Precision toothed racks 9 are screwed to the guide rails 2 from which movement in the direction of the longitudinal axis of the guide beam is derived.

Na obr. 2 je znázorněn vodicí nosník souřadnicového stolu s jednou voštinou Bas odlišně řešenou vodicí lištou 2 (proti obr. 1) a tím i odlišným uložením přesných ozubených hřebenů 9.FIG. 2 shows a coordinate table guide beam with one honeycomb Bas differently designed by the guide bar 2 (as opposed to FIG. 1) and thus by the different arrangement of the precision toothed racks 9.

Na obr. 3 je znázorněno uspořádání pohybového ústrojí kreslicího souřadnicového stolu s vodicím nosníkem. Samotný vodicí nosník 10 je zhotoven podle obr. 1. Na obou koncích vodícího nosníku 10 je připevněna nosná deska 11, ke které je přišroubován servopohon 12 s výstupním náhonovým pastorkem. Po vodicím nosníku 10, jeho vodicích plochách, se pohybuje vozík 13, obsahující servopohon 12, jehož výstupní pastorek zabírá do přesných ozubených hřebenů ramene. Na vozíku je umístěna snímatelná kreslicí hlava 14.Fig. 3 shows the arrangement of the movement apparatus of the drawing coordinate table with the guide beam. The guide beam 10 itself is made according to FIG. 1. At both ends of the guide beam 10, a support plate 11 is attached to which a servomotor 12 with an output drive pinion is screwed. A carriage 13 comprising a servo drive 12 is moved along the guide beam 10, its guide surfaces, the output pinion of which engages the precise toothed ridges of the arm. A removable drawing head 14 is mounted on the carriage.

Vynález lze využít u automatických kreslicích stolů, u zařízení grafického vstupu a výstupu (s hlavou rycí, pikýrovací, odečítací), u jednoúčelových souřadnicových stolů využívajících speciální technologické hlavy, jako je hlava laserová, řezací, řezací s kmitajícím nožem, světelná apod.The invention is applicable to automatic drawing tables, graphical input and output devices (with engraving head, picking head, subtraction head), single-purpose coordinate tables using special technological heads such as laser head, cutting head, oscillating knife head, light etc.

Claims

Guide rail for precision coordinate tables, characterized in that the guide surface is formed by guide rails (1, 2) which are glued on one side to a flat sheet (4) and on the other side to a U-bent sheet forming the cladding of the beam (5), the inside of which is filled with a honeycomb (6), which is glued to the inner walls of the cladding of the beam (5) and the flat sheet (4); at both ends terminated by an end piece (7) which is glued to the end walls of the casing of the beam (5) and the flat sheet (4).

2. The guide beam of the precision coordinate tables according to claim 1, characterized in that the individual layers of the honeycomb (6) are interspersed with a sheet (8) to which they are glued.

3 sheets of drawings