RU2500010C1 - Device for control of spatial position of workpiece on machine - Google Patents
Device for control of spatial position of workpiece on machine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2500010C1 RU2500010C1 RU2012155400/08A RU2012155400A RU2500010C1 RU 2500010 C1 RU2500010 C1 RU 2500010C1 RU 2012155400/08 A RU2012155400/08 A RU 2012155400/08A RU 2012155400 A RU2012155400 A RU 2012155400A RU 2500010 C1 RU2500010 C1 RU 2500010C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- flat plate
- axis
- axes
- spatial position
- plane formed
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к устройствам для управления пространственным положением используемых для обработки деталей в гибких производственных модулях (ГПМ), для которых требуется высокая точность выдерживания размеров.The present invention relates to devices for controlling the spatial position used for processing parts in flexible manufacturing modules (PMG), which require high dimensional accuracy.
В публикации патента Японии JP №2002-127003 описывается изобретение, относящееся к устройству для управления пространственным положением (к устройству для прецизионной механической обработки, включающему устройство для управления пространственным положением), содержащему систему управления для компенсации задержки реакции, связанной с характеристикой гистерезиса супермагнитострикционного элемента, и супермагнитострикционный исполнительный механизм, способный предотвратить уменьшение точности, связанное с джоулевым теплом или вихревым током, производимым катушкой супермагнитострикционного исполнительного механизма. Система управления, которая компенсирует задержку реакции, связанную с характеристикой гистерезиса, использует модель гистерезиса, выражаемую математической функцией (линейной функцией, тригонометрической функцией, сплайн-функцией или чем-либо подобным), предпочтительно обратную модель, основанную на модели Прайсаха, которая представляет собой модель для предсказания состояния намагниченности магнитного материала. В этом устройстве для управления пространственным положением две пластины соединяются одним соединительным элементом в состоянии, когда они находятся на некотором расстоянии друг от друга. Супермагнитострикционный исполнительный механизм имеется на одной из сторон верхней пластины, перпендикулярной стороне, ближней к соединительному элементу. Два супермагнитострикционных исполнительных механизма имеются под стороной верхней пластины, противоположной стороне, ближней к соединительному элементу. Соединительный элемент выполняется из упругодеформируемого материала, имеющего прочность, достаточно высокую для того, чтобы поддерживать массу объекта порядка тонн.Japanese Patent Publication JP No. 2002-127003 describes an invention relating to a device for controlling the spatial position (to a device for precision machining including a device for controlling the spatial position) comprising a control system for compensating for a reaction delay associated with a hysteresis characteristic of a super magnetostrictive element, and a super-magnetostrictive actuator capable of preventing a decrease in accuracy due to joule heat or vortex current produced by the coil of a super-magnetostrictive actuator. A control system that compensates for the reaction delay associated with the hysteresis characteristic uses a hysteresis model expressed by a mathematical function (linear function, trigonometric function, spline function or the like), preferably the inverse model based on the Priceach model, which is a model to predict the magnetization state of magnetic material. In this device for controlling the spatial position, two plates are connected by one connecting element in a state when they are at a certain distance from each other. A super-magnetostrictive actuator is located on one of the sides of the upper plate, perpendicular to the side closest to the connecting element. Two super-magnetostrictive actuators are located under the side of the upper plate, opposite to the side closest to the connecting element. The connecting element is made of an elastically deformable material having a strength high enough to support an object mass of the order of tons.
Устройство для управления пространственным положением, описанное в публикации патента Японии JP №2002-127003, способно точно управлять позиционированием объекта, имеющего сравнительно большую массу (например, вращательного устройства для шлифования с помощью шлифовального круга), при этом поддерживая объект. Однако два супермагнитострикционных исполнительных механизма и одна опора (или соединительный элемент) располагаются между двумя пластинами в этих устройствах, и ограничение со стороны опоры (или соединительного элемента) на перемещение одной из пластин по отношению к другой не может быть устранено, поскольку опора (или соединительный элемент) представляет собой упругий элемент высокой прочности. Таким образом, перемещение пластины в направлении, перпендикулярном оси, ограничивается сильнее, если прочность этого элемента выше. Свобода перемещения пластины на перемещающейся стороне ограничивается посредством этого ограничения. Также если пластина перемещается только под действием супермагнитострикционных исполнительных механизмов, имеется проблема, что тепло, получаемое от супермагнитострикционных исполнительных механизмов, воздействует на детали других компонентов позиционирующего устройства (устройство для управления пространственным положением) и в результате может произойти повреждение деталей других компонентов или уменьшение точности управления пространственным положением.The device for controlling the spatial position described in Japanese Patent Publication JP No. 2002-127003 is able to precisely control the positioning of an object having a relatively large mass (for example, a rotary device for grinding using a grinding wheel) while supporting the object. However, two super-magnetostrictive actuators and one support (or connecting element) are located between two plates in these devices, and the restriction from the side of the support (or connecting element) to the movement of one of the plates relative to the other cannot be eliminated, since the support (or connecting element) is an elastic element of high strength. Thus, the movement of the plate in the direction perpendicular to the axis is more limited if the strength of this element is higher. The freedom of movement of the plate on the moving side is limited by this restriction. Also, if the plate moves only under the action of super-magnetostrictive actuators, there is a problem that the heat received from the super-magnetostrictive actuators affects the parts of other components of the positioning device (a device for controlling the spatial position) and as a result damage to parts of other components or a decrease in control accuracy spatial position.
Известно также устройство для управления пространственным положением, применяемое для управления пространственным положением установленного объекта, содержащееAlso known is a device for controlling the spatial position, used to control the spatial position of an installed object, containing
- первый элемент в виде плоской пластины, проходящий в плоскости, образованной осью X и осью Y,- the first element in the form of a flat plate passing in a plane formed by the X axis and the Y axis,
- второй элемент в виде плоской пластины, расположенный параллельно первому элементу в виде плоской пластины и отстоящий от него, причем в поверхностях двух элементов в виде плоских пластин, обращенных друг к другу, выполнены углубления,- the second element in the form of a flat plate located parallel to the first element in the form of a flat plate and spaced from it, and in the surfaces of two elements in the form of flat plates facing each other, recesses are made,
- сферический элемент, расположенный между первым элементом в виде плоской пластины и вторым элементом в виде плоской пластины и частично входящей в углубления,- a spherical element located between the first element in the form of a flat plate and the second element in the form of a flat plate and partially included in the recesses,
- первый исполнительный механизм, расположенный между первым элементом в виде плоской пластины и вторым элементом в виде плоской пластины и выполненный с возможностью удлинения в направлении оси Z, перпендикулярной плоскости, образованной осью X и осью Y,- the first actuator located between the first element in the form of a flat plate and the second element in the form of a flat plate and configured to extend in the direction of the Z axis, perpendicular to the plane formed by the X axis and the Y axis,
- второй исполнительный механизм, соединенный со вторым элементом в виде плоской пластины и выполненный с возможностью удлинения в соответствующем направлении, в плоскости, образованной осью X и осью Y,- the second actuator connected to the second element in the form of a flat plate and made with the possibility of extension in the corresponding direction, in the plane formed by the X axis and the Y axis,
- при этом второй элемент в виде плоской пластины выполнен с возможностью перемещения относительно первого элемента в виде плоской пластины и находится в пространственном положении с установленным на нем объектом, а сферический элемент связан с первым элементом в виде плоской пластины и/или вторым элементом в виде плоской пластины посредством упруго деформируемого адгезива (патент RU 2308071 С1, МПК G05D 3/00, опубликовано 10.10.2007 г.).- while the second element in the form of a flat plate is arranged to move relative to the first element in the form of a flat plate and is in a spatial position with an object mounted on it, and the spherical element is connected to the first element in the form of a flat plate and / or the second element in the form of a flat plates by means of an elastically deformable adhesive (patent RU 2308071 C1, IPC G05D 3/00, published October 10, 2007).
Основным недостатком прототипа является невысокая точность обработки. При обработке детали на станке погрешности обработки связаны, в первую очередь, со смещением обрабатываемых поверхностей детали вокруг осей координат системы координат станка. Следовательно, для компенсации погрешностей обработки нужно иметь возможность корректирующего перемещения детали вдоль координатных осей станка и поворота детали вокруг этих осей. Для решения задачи корректирующих поворотов вокруг осей системы координат станка предназначено предлагаемое устройство. Прототип не имеет фиксированных осей поворота пластины с деталью, которые можно было бы совместить с системой координат станка. Поскольку прототип имеет только две пары исполнительных механизмов, действующих в двух направлениях (вертикальное и горизонтальное), то поворот возможен только вокруг двух осей (горизонтальной и вертикальной), положение которых будет зависеть от настройки исполнительных механизмов. Этого недостаточно для компенсации отклонений пространственного положения детали при обработке. В прототипе отсутствует возможность осуществлять поворот подвижной пластины с установленной деталью на заданные углы, поскольку нет контроля величины поворотов. В то же время для компенсации погрешностей установки детали и обработки нужно обеспечить ее раздельный поворот вокруг осей, параллельных осям координат станка, на заданные углы.The main disadvantage of the prototype is the low accuracy of processing. When machining a part on a machine, processing errors are associated primarily with the displacement of the machined surfaces of the part around the coordinate axes of the machine coordinate system. Therefore, to compensate for processing errors, you must be able to correct the movement of the part along the coordinate axes of the machine and the rotation of the part around these axes. To solve the problem of corrective rotations around the axes of the machine coordinate system, the proposed device is intended. The prototype has no fixed axis of rotation of the plate with the part, which could be combined with the coordinate system of the machine. Since the prototype has only two pairs of actuators operating in two directions (vertical and horizontal), rotation is possible only around two axes (horizontal and vertical), the position of which will depend on the settings of the actuators. This is not enough to compensate for deviations in the spatial position of the part during processing. The prototype does not have the ability to rotate the movable plate with the installed part at predetermined angles, since there is no control over the amount of rotation. At the same time, to compensate for the errors in the installation of the part and processing, it is necessary to ensure its separate rotation around the axes parallel to the coordinate axes of the machine, at given angles.
Техническим результатом изобретения является повышение точности обработки за счет компенсации погрешностей установки детали и путем обеспечения ее раздельного поворота вокруг осей, параллельных осям координат станка, на заданные углы.The technical result of the invention is to increase the accuracy of processing by compensating for errors in the installation of the part and by ensuring its separate rotation around the axes parallel to the coordinate axes of the machine, at given angles.
Указанный технический результат достигается за счет того, что в устройстве для управления пространственным положением обрабатываемой детали на станке, содержащемThe specified technical result is achieved due to the fact that in the device for controlling the spatial position of the workpiece on a machine containing
первый элемент в виде плоской пластины, проходящий в плоскости, образованной осью X и осью Y,the first element in the form of a flat plate passing in a plane formed by the X axis and the Y axis,
второй элемент в виде плоской пластины, расположенный параллельно первому элементу в виде плоской пластины и отстоящий от него,a second element in the form of a flat plate located parallel to the first element in the form of a flat plate and spaced from it,
первый исполнительный механизм, расположенный между первым элементом в виде плоской пластины и вторым элементом в виде плоской пластины,a first actuator located between the first element in the form of a flat plate and the second element in the form of a flat plate,
второй исполнительный механизм, соединенный со вторым элементом в виде плоской пластины,a second actuator connected to the second element in the form of a flat plate,
при этом второй элемент в виде плоской пластины выполнен с возможностью перемещения относительно первого элемента в виде плоской пластины и находится в пространственном положении с установленным на нем объектом согласно заявленному техническому решению,wherein the second element in the form of a flat plate is arranged to move relative to the first element in the form of a flat plate and is in a spatial position with an object mounted on it according to the claimed technical solution,
первый элемент в виде плоской пластины имеет сферическую опору, которой он опирается на второй элемент в виде плоской пластины,the first element in the form of a flat plate has a spherical support with which it rests on the second element in the form of a flat plate,
первый исполнительный механизм выполнен с возможностью поворота вокруг оси Z, перпендикулярной плоскости, образованной осью X и Y,the first actuator is rotatable around the Z axis, perpendicular to the plane formed by the X and Y axis,
второй исполнительный механизм выполнен с возможностью поворота вокруг оси Y в плоскости, образованной осью X и Y,the second actuator is rotatable around the Y axis in a plane defined by the X and Y axis,
кроме того, устройство содержит фиксирующую втулку со сферической выемкой, установленную между первым элементом в виде плоской пластины и вторым элементом в виде плоской пластины, механизм контролируемого усилия прижима фиксирующей втулки, соединенный со вторым элементом в виде плоской пластины, посредством вставки, датчики углов поворота первого элемента в виде плоской пластины и датчики нулевого положения первого элемента в виде плоской пластины в вертикальной и горизонтальной осях.in addition, the device comprises a locking sleeve with a spherical recess, mounted between the first element in the form of a flat plate and the second element in the form of a flat plate, a mechanism of controlled clamping force of the fixing sleeve connected to the second element in the form of a flat plate, by means of an insert, rotation angle sensors of the first element in the form of a flat plate and zero position sensors of the first element in the form of a flat plate in the vertical and horizontal axes.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображено устройство для управления пространственным положением обрабатываемой детали на станке (фронтальный разрез), на фиг.2 - разрез по А-А на фиг.1.The invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows a device for controlling the spatial position of the workpiece on the machine (frontal section), figure 2 is a section along aa in figure 1.
Первый элемент в виде плоской пластины 1 (фиг.1, 2) имеет сферическую опору, которой он опирается на второй элемент в виде плоской пластины 2. Фиксация плоской пластины 1 относительно плоской пластины 2 в нужном положении осуществляется фиксирующей втулкой 3 со сферической выемкой и механизмом контролируемого усилия прижима фиксирующей втулки 4 (например, гидравлического цилиндра), обеспечивающего контролируемое усилие прижима. Усилие от механизма 4 к фиксирующей втулке 3 передается с помощью вставки 5.The first element in the form of a flat plate 1 (FIGS. 1, 2) has a spherical support, which it rests on the second element in the form of a flat plate 2. The flat plate 1 is fixed relative to the flat plate 2 in the desired position by the
Для поворота плоской пластины 1 вокруг вертикальной оси Z служит первый исполнительный механизм, включающий: корпус 6, два сферических башмака 7 и два привода зажима 8. Корпус 6 первого исполнительного механизма установлен на плоской пластине 2 с помощью подшипника 9, обеспечивающего вращение корпуса вокруг вертикальной оси плоской пластины 2. Поворот осуществляется с помощью привода 10 (например, червячный привод) поворота вокруг вертикальной оси.To rotate the flat plate 1 around the vertical axis Z, a first actuator is used, including: a
Для измерения угла поворота вокруг вертикальной оси используется датчик угла поворота 11.To measure the angle of rotation around the vertical axis, the angle sensor 11 is used.
Поворот плоской пластины 1 вокруг горизонтальной оси Y осуществляется вторым исполнительным механизмом, включающим: корпус 12, коромысло 13, два привода зажима 14 со сферическими башмаками, подшипники 15, привод вращения 16 (например, червячный), датчик угла поворота 17 с диском 18. Поворот осуществляется вокруг оси подшипников 15 относительно корпуса 12.The rotation of the flat plate 1 around the horizontal axis Y is carried out by a second actuator, including: a housing 12, a
Исходное (нулевое) положение плоской пластины 1 контролируется датчиками нулевого положения в горизонтальной плоскости 19 и в вертикальной плоскости 20.The initial (zero) position of the flat plate 1 is monitored by the sensors of the zero position in the
Работает устройство следующим образом. Для поворота вокруг вертикальной оси вначале зажимные механизмы 8 зажимают сферическую опору плоской пластины 1. После этого производится расфиксация плоской пластины 1 снятием давления на фиксирующую втулку 3 со стороны механизма контролируемого усилия прижима фиксирующей втулки 4. Затем включается привод вертикального поворота 10 и плоская пластина 1 поворачивается на нужный угол по результатам измерения датчика угла поворота 11. Завершается цикл поворота фиксацией втулки 3 и освобождением зажимных механизмов 8.The device operates as follows. To rotate around the vertical axis, the
Аналогично происходит поворот вокруг горизонтальной оси с использованием зажимных механизмов 14, привода 16 и датчика угла поворота 17, взаимодействующего с диском шкалы 18.Similarly, rotation occurs around a horizontal axis using
Устройство обеспечивает повышение точности пространственного положения детали за счет раздельного поворота вокруг горизонтальной и вертикальной осей на заданные углы, которые контролируются соответствующими датчиками.The device provides increased accuracy of the spatial position of the part due to the separate rotation around the horizontal and vertical axes at predetermined angles, which are monitored by appropriate sensors.
Claims (3)
первый элемент в виде плоской пластины, проходящий в плоскости, образованной осью X и осью Y,
второй элемент в виде плоской пластины, расположенный параллельно первому элементу в виде плоской пластины и отстоящий от него,
первый исполнительный механизм, расположенный между первым элементом в виде плоской пластины и вторым элементом в виде плоской пластины,
второй исполнительный механизм, соединенный со вторым элементом в виде плоской пластины,
при этом второй элемент в виде плоской пластины выполнен с возможностью перемещения относительно первого элемента в виде плоской пластины и находится в пространственном положении с установленным на нем объектом,
отличающееся тем, что
первый элемент в виде плоской пластины имеет сферическую опору, которой он опирается на второй элемент в виде плоской пластины,
первый исполнительный механизм выполнен с возможностью поворота вокруг оси Z, перпендикулярной плоскости, образованной осью X и Y,
второй исполнительный механизм выполнен с возможностью поворота вокруг оси Y в плоскости, образованной осью X и Y,
кроме того, устройство содержит фиксирующую втулку со сферической выемкой, установленную между первым элементом в виде плоской пластины и вторым элементом в виде плоской пластины, механизм контролируемого усилия прижима фиксирующей втулки, соединенный со вторым элементом в виде плоской пластины, посредством вставки, датчики углов поворота первого элемента в виде плоской пластины и датчики нулевого положения первого элемента в виде плоской пластины в вертикальной и горизонтальной осях.1. A device for controlling the spatial position of the workpiece on the machine, containing
the first element in the form of a flat plate passing in a plane formed by the X axis and the Y axis,
a second element in the form of a flat plate located parallel to the first element in the form of a flat plate and spaced from it,
a first actuator located between the first element in the form of a flat plate and the second element in the form of a flat plate,
a second actuator connected to the second element in the form of a flat plate,
the second element in the form of a flat plate is arranged to move relative to the first element in the form of a flat plate and is in a spatial position with an object mounted on it,
characterized in that
the first element in the form of a flat plate has a spherical support with which it rests on the second element in the form of a flat plate,
the first actuator is rotatable around the Z axis, perpendicular to the plane formed by the X and Y axis,
the second actuator is rotatable around the Y axis in a plane defined by the X and Y axis,
in addition, the device contains a locking sleeve with a spherical recess, mounted between the first element in the form of a flat plate and the second element in the form of a flat plate, a mechanism of controlled clamping force of the fixing sleeve connected to the second element in the form of a flat plate, by means of an insert, rotation angle sensors of the first element in the form of a flat plate and the zero position sensors of the first element in the form of a flat plate in the vertical and horizontal axes.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012155400/08A RU2500010C1 (en) | 2012-12-19 | 2012-12-19 | Device for control of spatial position of workpiece on machine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012155400/08A RU2500010C1 (en) | 2012-12-19 | 2012-12-19 | Device for control of spatial position of workpiece on machine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2500010C1 true RU2500010C1 (en) | 2013-11-27 |
Family
ID=49710594
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012155400/08A RU2500010C1 (en) | 2012-12-19 | 2012-12-19 | Device for control of spatial position of workpiece on machine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2500010C1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1409975A1 (en) * | 1987-01-04 | 1988-07-15 | Институт Проблем Механики Ан Ссср | System for controlling position of object |
| RU2222423C2 (en) * | 1998-06-25 | 2004-01-27 | Неос Роботикс АБ | Method and system for controlling robot |
| RU2308071C1 (en) * | 2004-12-28 | 2007-10-10 | Тойота Дзидося Кабусики Кайся | Device for controlling spatial position and device for precise mechanical processing |
| US8219274B2 (en) * | 2009-07-02 | 2012-07-10 | Robert Bosch Gmbh | 3-dimensional perception system and method for mobile platform |
-
2012
- 2012-12-19 RU RU2012155400/08A patent/RU2500010C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1409975A1 (en) * | 1987-01-04 | 1988-07-15 | Институт Проблем Механики Ан Ссср | System for controlling position of object |
| RU2222423C2 (en) * | 1998-06-25 | 2004-01-27 | Неос Роботикс АБ | Method and system for controlling robot |
| RU2308071C1 (en) * | 2004-12-28 | 2007-10-10 | Тойота Дзидося Кабусики Кайся | Device for controlling spatial position and device for precise mechanical processing |
| US8219274B2 (en) * | 2009-07-02 | 2012-07-10 | Robert Bosch Gmbh | 3-dimensional perception system and method for mobile platform |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103252761B (en) | There is the Long Distances two-dimensional nano work system of angle compensation function | |
| KR101591252B1 (en) | Force sensor | |
| CN102549896B (en) | Linear motor actuator | |
| CN101241314B (en) | 6 freedom degrees precision positioning station capable of compensating Z-direction position | |
| CN105291090B (en) | Parallel type macro-micro high-precision movement platform | |
| WO2017041645A1 (en) | Flexible unit and flexible wrist for precision assembly of industrial robots | |
| WO2006059457A1 (en) | Alignment device | |
| JP5797942B2 (en) | Error compensation system using encoder feedback, error mapping, and pneumatic control | |
| KR20210118234A (en) | Actuators for Physical Therapy | |
| JP2014238376A (en) | Measuring device | |
| JP2016161526A (en) | Contact type probe | |
| JPH10138075A (en) | Work attitude adjusting device, adjusting tool, and adjusting method | |
| US7504794B2 (en) | Planar motor | |
| RU2500010C1 (en) | Device for control of spatial position of workpiece on machine | |
| CN104303282A (en) | Table device and conveyance device | |
| KR20170098313A (en) | Friction stir welding device | |
| KR102480548B1 (en) | Device for machining surfaces | |
| CN102062942A (en) | Deflecting optical wedge scanning device | |
| KR101446033B1 (en) | Apparatus for compensating error of cutting tool | |
| CN102496391A (en) | Assembled two-dimensional micro-displacement platform | |
| US10500725B2 (en) | Device and method for compensating weight | |
| JP2007192358A (en) | Axial fine-movement mechanism with rotating mechanism, rough and fine-movement positioning device, method of installing axial fine-movement mechanism with rotating mechanism, and method of installing rough and fine movement positioning device | |
| JP6278620B2 (en) | Active compliance equipment | |
| Khim et al. | A three-axis translation stage using opposing wedges with error compensation | |
| KR20120058273A (en) | stage with flexure joint for compensation of yaw error |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20161220 |