SE506213C2 - Anordning för att åstadkomma en i huvudsak rätlinjig rörelse hos en rörlig del i en mätmaskin där kraftöverföringen sker från en typ av rörelse till den linjära rörelsen - Google Patents

Description

15 20 506 213 2 Ännu ett syfte med uppfinningen är att minska s.k. random-friktioner i en mätrobot med en anordning för linjär förflyttning av en mätslid.

UPPFINNINGEN Huvudsyftet med uppfinningen uppnås med en anordning, som erhållit de i det oberoende patentkravet angivna kännetecknen. Vidareutvecklingar och övriga egenskaper hos uppfiningen anges í de övriga patentkraven.

Enligt uppfinningen kännetecknas en anordning för att åstadkomma en i huvudsak rätlinjig rörelse hos en rörlig del i en mätmaskin där kraftöverföringen sker från en typ av rörelse (t.ex. vrídrörelse från en servomotor) till den linjära rörelsen, av att ett kraftöverförande element med hög elasticitetsmodul i längsled och mjukt i tvärsled är fäst i sin ena ände i samma mekaniska element som dess andra ände, samt att det kraftöverförande elementet ges en förspänning, vilken överstiger rnaxkraften vid acceleration under arbete med kraftöverföring. Förspänningen kan ges med ett kraftgivande element i form av en fjäderförspänning placerad mellan det kraftöverförande elementets ena ände och en fästpunkt eller av det kraftöverfórande elementets egen elasticitet, vars kraft överstiger halva maximala accelerationskraften.

Ett alternativ är att en styrbar klämanordning under drift är styrd att spänna fast det kraftgivande elementet i närheten av dess ena ände, varvid förspänningen då utgörs av det kraftöverförande elementets egen elasticitet, samt att samma ände via en fiäderförspânning är fäst vid en fästpunkt, och att klämanordningen är styrd att icke klämma fast det kraftgivande elementet, när anordningen ej är i drift.

KORT FIGURBESKRIVNING Uppñnningen beskrivs närmare nedan i form av utföringsformer under hänvisning till de bifogade ritningarna, där Fig. l visar en första utföringsform av en anordning enligt uppfinningen, Fig. 2 Fig. 3 visar en tredje utföringsform av en anordning enligt uppfinningen, visar en andra utföringsform av en anordning enligt uppfinningen, 10 15 20 5 G 6 2 'l 3 3 Fig. 4 visar en fjärde utföringsform av en anordning enligt uppfinningen, Fig. 5 visar en första utföringsform av ett arrangemangför att förhindra överföring av moment från en kabelstam till den enligt uppfinningen förskjutbara delen, och Fig. 6 visar en andra utföringsform av ett arrangemang för att förhindra överföring av moment från en kabelstani till den enligt uppfinningen förskjutbara delen.

DETALJERAD BESKRIVNING AV UTFÖRINGSFORMER En anordning enligt ñg. l löser de väsentligaste problemen med tidigare kända arrangemang.

Anordningen avser positionering (eller kontroll) av en i huvudsak råtlinjig rörelse hos en rörlig del R, Lex. en niåtslid i en måtmaskin, där kraftöverföringen sker från en rörelse, t.ex. från vridbar en servomotor, till en linjär rörelse. En kraftöverförande lina 3 med hög elasticitetsmodul i längsled och mjuki tvärled år fastsatt i ena änden ME1 i samma mekaniska element, balken F i utföringsformen enligt fig. l, som den andra änden ME2. Elementet 3 ges en fórspänning över ett kraftgivande element 7 (fjäder), vilken överstiger maxkraften vid acceleration i bruk. Det bör observeras att själva linan även har en viss elasticitetsmodul, varför fjâdem 7 i vissa applikationer kan vara ekvivalent med linans egenfjädring.

Drivning sker företrädesvis över V-spår i ett drivhjul 2. V-spâret nyper fast den i spåret löpande linan 3, så att friktion mellan hjulet och linan blir så stor att slirning förhindras där. Hjulen 4 och 6 eller 2 och 5 vinklas företrädesvis så, att linan kan spânnas rakt utan att hindras betr. passagen av hjulblocket 4, 6 på den rörliga delen R. Linan 3 skall i huvudsak löpa parallellt med rörelsevektorn för den rörliga delen R, men gå fri från hjulen och andra enheter på både balken F och den rörliga delen R. Friktionen mellan linan 3 och löphjulen 4, 5, 6 bör vara låg resp. att hjulen löper lätt, t.ex. är lagrade i kullager e.d.. 10 30 rw~ \ 506 213 4 Den positionerande motorn 1 (servomotorn) överför momentet till en utväxling, t ex direkt eller enligt ñg. l. l ett utväxlingssteg 1A till drivhjulet 2,. som i denna utföringsform år ett V-spårskivhjul, i vilket en fiäderståltråd (pianotråd) eller styv lina 3 med relativt hög elasticitetsmodal, t ex av aramid, polyethylene, eller en glas/kolfi- berarmerad lina, löper. Linan 3 löper vidare till ett på den rörliga delen R placerat linhjul 4 med företrädesvis slät, rund botten över till ett linhjul 5 vridbart fast på andra fasta sidan om den rörliga delen R på balken F, och sedan via ett linhjul 6 vridbart fäst på den rörliga delen R för att fästas i en ände ME2 fixerad i balken F antingen via någon typ av draganordning t ex fjädern 7, dragcylinder eller lod eller direkt. Linans andra ände är fixerad i balken F vid MEl.

Genom denna anordning erhålles dels en önskvärd utväxling från drivmotorn utan glapp samt styvhet i axiell led (rörelseriktning) samt mycket låg återverkan i tvärsriktning.

Anordningen kan även utföras med ett tunt stålband med liten utbredning i sida t ex 4 mm eller band av glasñber- eller plastmaterial. Fördelarna med ett band jämfört med runt material är att mindre krökningsradier kan tillåtas med högre utväxlingsmöjligheter och med fortfarande relativt sett låg sidstyvhet.

I en alternativ utföringsform av ñg. 1 låses linan 3 fast under drift genom en klâmanordning, schematiskt visad med det streckade blocket 71. Under inaktiva perioder i mâtrobotens arbetscykel lossas denna klämanordning 71, varvid dragelementet (fjädem 7) kan utöva sin kraft på linan 3 och sträcka denna. Därigenom erhåller man fördelen att ha en styv intåstning i linans båda ändar under drift samtidigt som linspänningen automatiskt hålls konstant under hela sin livslängd, även om viss permanent töjning av linan 3 skulle ske.

Utfóringsformer med dubbla - tredubbla o s v blocklikriande arrangemang kan vara att föredra, då man kan erhålla betydande utväxlingsförhållanden samt hög positionerings- styvhet med mycket låg överförings-”friktion” i utväxlingsstegen och hög grundresonans i servolänken. Detta leder i sin tur till hög hastighetskonstans vid måtfart vilket är vitalt för en god måtreproducerbarhet. Man kan t.ex. ha samma typ av blockarrangemang på lÜ )vul Ut ) k \'~ / \_,- 5 O 6 2 'l 3 5 var sida om en balk, varvid blocken därvid kan vara fastsatta vid varandra på ovansidan.

Ett arrangemang med dubblering av arrangemanget i fig. l med ett block R' visas i fig. 2. Hjul 4', 4" är här med fördel fastsatta något vinklade och förskjutna men lagrade på samma axel A företrädesvis på var sida om blocket R ', ehuru det även är möjligt att ha dem på samma sida. Då får man en förskjutning mellan ena sidans lina till den andra sidan så att nästa hjulpar 4" och 6", som ligger utanför 4 ' och 6' ger parallell linanslutning mot de fasta hjulen 2' och 2" resp 5 ' och 5" på balken F '_ Naturligtvis kan alternativt eller som komplement de fasta hjulen vara vinklade.

Genom anordning enligt ovan erhålles således (l) Hög servostyvhet i kontrollerad riktning (2) Låg styvhet i tvärsrlktningen mot rörelsens riktning (3) Lag inverkan från vinkelfel genom tyngdpunktsavvikelse från kraft centrum (genom låg hastighetsvariation) (4) Låg friktion (Hastighetskonstans vid mätning) (5) Lågt tillverkningspris (6) Tyst gång - vibrationsfri _ (7) Överför ej vridmoment i plan vinkelrätt mot förflyttningsriktningen (i motsats till skruv och mutter och slätaxeldrift) (8) Sjâlvbegränsning av kraft vid köming mot hinder. Maximal övertörbar kraft bestämd genom kraften i det fjädrande elementet 7 och V-spårvinkeln på hjulet 2 etc.

En tredje utföringsform visas i fig. 3, där draglinans 13 tästpunkter är placerade på det rörliga blocket Rl i stället för på det fasta blocket eller balken Fl. Servomotorn ll är placerad vid draghjulet 12 med V-form. Draghjulet 12 på balken P är placerat mellan löphjulet 14 på den rörliga delen R1 och ett löphjul 15 på balken på andra sidan om den rörliga delen Rl än draghjulet 12. Från löphjulet 15 löper linan 13 över ett löphjul 16 på den rörliga delen och ett löphjul 17 på balken samt fästes på den rörliga delen via en fiäder 18 eller något annat spännorgan vid den andra änden. Utväxlingen är i denna utföringsform 1:3. Här indikeras kraftcentrum i den rörliga rörliga delen med C. Detta 10 506 215" 6 ligger på en centrumlinje och någonstans mellan en linje dragen mellan hjulens 14 och lö centra och en linje mellan linans fástpunkter. Ännu en annan utföringsform visas i tig. 4. Linan är fäst i balken. Kraftcentrum C' ligger på en linje mellan hjulaxlarna hos det på den rörliga delen placerade hjulparet. Även de i figurerna 3 och 4 visade utföringsformerna kan dubbleras eller arrangeras med förskjutna och vinklade hjul pá samma axel i analogi med den utföringsform, som visas i ñg. 2. I princip kan hur många hjul som helst användas.

Mätrobotar kräver för sin funktion diverse förbindelser mellan de rörliga mätsliderna och omvärld i form av signalkablar och luftslangar. För tätning krävs en skyddsbälg kopplad till slidens rörelse. De krafter, som dessa element utövar, ger lätt upphov till vridande moment, som på ett ofördelaktigt sätt påverkar mätrobotens funktion. Genom att förse dessa element med ett separat delsystem kan dessa störande krafter/moment minskas väsentligt. En utföringsform på ett sådant delsystem renodlat visas i fig. 5.

Detta innebär att sidoförskjutning av blocket R4 kan ske enligt någon av de ovan beskrivna utföringsformerna.

Den kraft, som behövs för att hålla kabelstammen 41 på rätt plats utan att generera moment, respektive gardinarrangemanget 46, som skyddar mot smuts och damm, genereras ursprungligen från servomotom (icke visad i ñg. S) och överförs till den rörliga delen 45, men fästet på den rörliga delen R4 skall vara där medelkraften angriper för att minimera momenten. Detta innebär att om man har tre linor som samverkar skall fästet 44B, ñg. 5, anbringas nära medelkraftens angreppspunkt. Om man enbart har en skiva på vardera sidan så. blir läget för kraftcentrum där skivans axel löper. Därigenom förhindras till en väsentlig del att moment införs mellan axlarna 44 från överföringskablar e.d.

Kabelstammen, luftslangarna 41 övergår till en "mjuk" inspänd del 42 som i sin tur styrs av ett separat linsystem 43. Det har samma kraftgivare som centrum 44A för kraftgivaren till rörliga delen (kontrollerade delen) R4.

Lll 10 |-- (J: 20 -n \.) f 'I 5 Û 6 2 i o 7 Genom detta enkla arrangemang minimeras moment och momentförändringar från kabelstammen till den rörliga delen R4.

Likadant förses "gardinema" - skydden 46 med ett linarrangemang med iästpunkt på samma enhet som 44. I fallet med skydden ansluts dessa till den rörliga delen R4 med Lex. en omgivande fast ram 47 med t ex en mjuk gummilist mot den rörliga delen R4 och den omgivande ramen styrs som kabelstammen.

Fig.6 visas en utföringsform där kabelstammen 51 samt eventuella luftledningar och liknande organ är fástade med en mjuk anslutning 52 till den rörliga delen RS. Dubbla drivsystem med ändarna fastade i den rörliga sliden RS âr anordnade. Inga löphjul på den rörliga delen för det separata drivsystemet, utan fástpunkterna 57 och 58 för det separata drivsystemet är placerade på samma linje som drivkraftens centrum C" för den rörliga massan hos sliden RS. För att få "O"-moment gäller således att anslutningen till den rörliga delen sker i linje med draftgivarens läge.

I en annan utföringsform förses ramen och/eller lcabelstammen med ett separat linar- rarigemæig som böüar på den drivande motoraxeln med samma utväxling som enheten för övrigt (icke visat). Man erhåller därvid eliminering av den elasticitet som linan har mellan motorn och den rörliga delen.

I en ytterligare utföringsform positionerar ett separat servo för kabel och för "gardin" - läget i förhållande till den rörliga delens läge. Detta âr icke visat men innebär i princip en spegelvând dubblering av det i fig. 5 visade arrangemanget, där i det dubblerade arrangemanget ramen 47 är fastsatt i analogi med fastsättningen 42 till slangen 41.

Därvid minskar ytterligare felen genom kabelstammens påverkan på "rörliga de1ens" läge, vinkel eller rörelsehastighet.

Claims (11)

10 15 20 u) 'Jl 30 .ä \'\ 506 215 8 Pntentkrav

1. Anordning för att åstadkomma en i huvudsak rätlinjig rörelse hos en rörlig del (R) i en mätmaskin där kraftöverföringen sker från en typ av rörelse (Lex. vridrörelse frän en servomotor) till den linjära rörelsen, kännetecknad av att ett kraftöverförande element (3) med hög elasticitetsmodul i lângsled och mjukt i tvärsled är täst i sin ena ände i samma mekaniska element som dess andra ände, samt att det kraftöveiförande elementet (3) ges en förspänning via ett kraftgivande element, vilken överstiger maxkraften vid acceleration under arbete med kraftöverföring.

2. Anordning enligt krav 1, kännetecknar! av att förspänningen ges med ett kraftgivande element i form av en tjäderförspänning (7) placerad mellan det kraftöverförande elementets (3) ena ände och en fastpunkt (ME2).

3. Anordning enligt krav 1, kännetecknad av att förspänningen ges med ett kraftgivande element i form av det kraftöverförande elementets (3) egen elasticitet, vars kraft överstiger halva maximala accelerationskraften.

4. Anordning enligt krav 1, kännetecknad av att en styrbar klâmanordning (71) under drift är styrd att spänna fast det kraftöverförande elementet (3) i närheten av dess ena ände, varvid det kraftgivande elementet då utgörs av det kraftöverförande elementets egen elasticitet, samt att samma ände via en Üäderförspänning (7) är fäst vid en fastpunkt (ME2) och att klämanordningen (71) är styrd att icke klämma fast det lcraftgivande elementet, när anordningen ej är i drift.

5. Anordning enligt något av föregående krav, kännetecknar! av att det kraftöverförande elementet är en lina (3). som är förd över hjul (2,4,5,6).

6. Anordning enligt krav S, kännetecknad av att minst två av hjulen är placerade på en fast, orörlig enhet (F) på vardera sidan om vardera ândläget för den rörliga delen (R)- 10 _-~§, , .\ .\ 9

7. Anordning enligt krav 5 eller 6, kännetecknad av att en drivanordning är anordnad att driva ett av hjulen (2; 12) försett med V-spår.

8. Anordning enligt något av kraven 5 - 7, kännetecknad av att minst två av de övriga hjulen (4 och 6 eller 2 och 5; 4',4" och 6', 6" eller 2 ',2" och 5',5") är vinklade så, att linan (3) år rakt spänd utan att hindras beträffande passagen av den rörliga delen (R).

9. Anordning enligt något av föregående krav, kännetecknad av ett separat drivsystem för en enhet (4l; 52), som år anordnad att förflyttas med den rörliga delen (R), t.ex. kabelstam, luftledning e.d., för att minimera motkrafter från dessa enheter på den rörliga delen (R4;55).

10. Anordning enligt krav 9, kännetecknad av att fástpunkten eller fástpunktema (44B; 57,58) för det separata drivsystemet ligger på samma linje som drivktaftens centrum (C") för den rörliga delens massa.

11. ll. Anordning enligt något av föregående krav, kännetecknad av att den år anordad att utföra väsentlig del av eller hela utvâxlingssteg mellan givaren av den första typen av rörelse och den rörliga delen.