SU1732383A1

SU1732383A1 - Three-support system for space object fixing

Info

Publication number: SU1732383A1
Application number: SU894747975A
Authority: SU
Inventors: Валентин Петрович Сарычев; Владимир Петрович Семин; Светлана Анатольевна Сизова
Original assignee: Научно-производственное объединение "Ротор"
Priority date: 1989-10-11
Filing date: 1989-10-11
Publication date: 1992-05-07

Abstract

Изобретение относитс к измерительной технике и может найти применение дл точного позиционировани деталей и узлов. Цель изобретени - повышение точности фиксации и расширение функциональных возможностей за счет использовани одной и той же системы дл фиксации различных объектов. Трехопорна система содержит основание 2, опорные элементы 7. стол 1, объект 3, промежуточные элементы 4, 5 и 6 и разновысокие вставки 8. В объекте 3 выполнены конические отверсти 9. Промежуточный элемент 4 выполнен с V-образным пазом, 5 - с коническим углублением. 6 - с плоской площадкой. Цель изобретени достигаетс за счет выполнени опорных элементов 7 в виде шариков и взаимодействи их с коническими отверсти ми объекта, а также за счет применени вставок 8. разность высот которых соответствует разности высот вершин конических отверстий. 2 ил. 4 СО N3 СО 00 СОThe invention relates to a measurement technique and can be used for precise positioning of parts and assemblies. The purpose of the invention is to improve the fixation accuracy and enhance the functionality by using the same system for fixing various objects. The three-support system contains a base 2, support elements 7. table 1, object 3, intermediate elements 4, 5 and 6, and uneven inserts 8. In object 3, there are conical holes 9. Intermediate element 4 is made with a V-shaped groove, 5 with a conical recess. 6 - with a flat platform. The purpose of the invention is achieved by making the support elements 7 in the form of balls and their interaction with the conical holes of the object, as well as through the use of inserts 8. whose height difference corresponds to the difference of the heights of the peaks of the conical holes. 2 Il. 4 CO N3 CO 00 CO

Description

Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано дл многократной фиксации объектов в одном, заранее выбранном положении, необходимость в котором часто возникает, например, при исследовании изменений формы объектов методами голографической интерферометрии (ГИ), не исключено и применение устройства дл точного позиционировани деталей и узлов при их перемещени х в автоматических лини х.The invention relates to a measuring technique and can be used for multiple fixation of objects in one, pre-selected position, the need for which often arises, for example, in the study of changes in the shape of objects by methods of holographic interferometry (GI), and the use of a device for precise positioning of parts and nodes during their movement in automatic lines.

Известно устройство дл фиксации объекта в заданном положении, содержащее два опорных стальных шарика, запрессованных в основание, имеющее в качестве третьей опоры плоскую площадку. В качестве ответных фиксирующих элементов пред- лагаетс шесть стальных шариков, запрессованных в специально подготовленные поверхности объекта. Это устройство обеспечивает высокую точность фиксации объекта, но только в одном выбранном положении . Кроме того, требуема при этом доработка объекта по обеспечению высокоточных посадочных мест технологически сложна и, как правило, в готовом изделии не допускаетс .A device for fixing an object in a predetermined position is known, comprising two supporting steel balls pressed into a base having a flat pad as the third support. As a response of the fixing elements, six steel balls are pressed into the specially prepared surfaces of the object. This device provides high accuracy of fixation of the object, but only in one selected position. In addition, the required revision of the facility to provide high-precision seats is technologically complex and, as a rule, is not allowed in the finished product.

Известно также фиксирующее устройство , содержащее три запресованных в основании шарика и предусматривающее расположение на объекте трех V-образных пазов, выполненных под углом 120° один к другому. Это устройство требует значительной трудоемкой доработки объекта или креплени к нему отдельно изготовленной детали с пазами,It is also known a fixing device containing three balls pressed into the base and providing for the location on the object of three V-shaped grooves made at an angle of 120 ° to one another. This device requires considerable time-consuming reworking of the object or attaching a separately manufactured part with grooves to it,

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому вл етс фиксирующее устройство, содержащее базовую плиту и расположенные на ней неподвижную опору , свободно плавающую опору и опору, перемещающуюс в плоскости базы в одном направлении по трапецеидальной направл ющей . Устройство предполагает формирование сферических поверхностей на объекте. Абсолютное большинство 11сследуемых объектов не располагает такими поверхност ми , сосредоточенными к тому же в зоне опорной базы, а жесткое закрепление , например, сферических подп тников неприемлемо из-за про вл ющейс нестабильности стыка при внестендовых воздействи х (удары, вибрации, тепловые воздействи и т. д.). Кроме того, самоустановка объекта обеспечиваетс указанным устройством только по мере преодолени относительно больших сил трени скольжени , что снижает точность фиксации.The closest in technical essence to the present invention is a fixing device comprising a base plate and a fixed support located thereon, a freely floating support and a support moving in the plane of the base in one direction along a trapezoidal guide. The device involves the formation of spherical surfaces on the object. The absolute majority of the objects under investigation do not have such surfaces, which are also concentrated in the zone of the support base, and rigid fixation of, for example, spherical supports is unacceptable due to the manifested joint instability during out-of-stand impacts (shocks, vibrations, thermal effects and d.) In addition, the self-installation of the object is provided by the said device only as far as the relatively large sliding friction forces are overcome, which reduces the fixing accuracy.

Таким образом, указанные устройства при их трудоемкости и технической сложности в изготовлении не обеспечивают точности , требуемой при голографических исследовани х объектов, стабильности, необходимой при оценке широкого спектраThus, these devices, given their laboriousness and technical complexity in manufacturing, do not provide the accuracy required for holographic studies of objects, the stability required for evaluating a wide range of

внешних воздействий.external influences.

Целью изобретени вл етс повышение точности фиксации и расширение функ- циональных возможностей за счет использовани одной и той же системы дл The aim of the invention is to improve the fixing accuracy and enhance the functional capabilities by using the same system for

фиксации различных объектов,fixing various objects

Система, призванна максимально использовать конструктивные особенности объекта, выполнена в виде комплекта, включающего основание - гладкую плиту со шлифованной опорной поверхностью, набор разновысоких вставок, три опорных элемента в виде стальных полированных шариков, согласованных по размеру с ответными опорными фиксирующими элементами наThe system, designed to maximize the design features of the object, is made in the form of a set that includes a base — a smooth slab with a polished bearing surface, a set of unequal inserts, three supporting elements in the form of steel polished balls, matched in size with counter supporting fixing elements on

объекте в виде конических отверстий с параллельными ос ми, и три промежуточных элемента под опорные элементы (шарики) на верхней поверхности которых выполнены соответственно коническое углубление,an object in the form of conic holes with parallel axes, and three intermediate elements for supporting elements (balls) on the upper surface of which, respectively, a conical recess is made,

V-образный паз и плоска полированна площадка. Дл сборки фиксирующей системы под конкретный объект промежуточные элементы креп т на плите основани через разновысокие вставки клеем так, чтобыV-groove and flat polished pad. For assembling the fixing system for a specific object, the intermediate elements are fixed on the base plate through uneven inserts with glue so that

опорные элементы, свободно размещенные на промежуточных элементах, совпадали как в плане, так и по высоте с коническими отверсти ми на объекте.The supporting elements, freely placed on the intermediate elements, coincided both in plan and in height with conical holes in the object.

Размеры конструктивных элементов системы определ ютс усредненными геометрическими и массовыми характеристиками множества объектов, подлежащих исследованию . При смене исследуемых объектов система разбираетс . В случае использовани The dimensions of the structural elements of the system are determined by the average geometric and mass characteristics of the set of objects to be studied. When changing the studied objects, the system disassembles. In case of use

кле его остатки удал ютс растворителем, тот же комплект используетс дл монтажа системы под другой объект. В производственных услови х дл креплени промежуточных элементов и вставок вместо кле its adhesive residues are removed with a solvent; the same kit is used to mount the system under another object. In a manufacturing environment for fastening intermediate elements and inserts instead of glue

можно использовать посто нные магниты. Таким образом, предлагаема система универсальна и позвол ет при незначительных затратах времени и материалов обеспечить фиксацию в заданном пространственном положении множества различных объектов, чем и достигаетс расширение функциональных возможностей системы. Повышение точности фиксации достигаетс в данном случае за счет исключени трени permanent magnets can be used. Thus, the proposed system is universal and allows, with a small expenditure of time and materials, to ensure fixation in a given spatial position of many different objects, and this is achieved by expanding the functionality of the system. Improving fixation accuracy is achieved in this case by eliminating friction.

скольжени при самоуст ановке фиксирующих опорных элементов системы.slip when self-latching fixing support elements of the system.

На фиг. 1 показана конструктивна схема типовой трехопорной системы; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1.FIG. 1 shows a structural diagram of a typical three-support system; in fig. 2 is a view A of FIG. one.

На схеме показаны стол 1 измерительный установки, основание 2, объект 3, промежуточный элемент 4 с V-образным пазом, промежуточный элемент 5 с коническим углублением , промежуточный элемент 6 с плоской площадкой, опорные элементы 7 в виде шариков, разновысокие вставки 8, фиксирующие элементы 9 объекта.The diagram shows a table 1 measuring unit, a base 2, an object 3, an intermediate element 4 with a V-shaped groove, an intermediate element 5 with a conical recess, an intermediate element 6 with a flat platform, supporting elements 7 in the form of balls, uneven inserts 8, fixing elements 9 objects.

При монтаже системы должны быть выполнены три основные требовани : проек- ци центра т жести объекта на плоскость основани должна находитьс внутри треугольника BCD (фиг. 2); высоты вставок должны быть подобраны так, чтобы отклонени осей конических отверстий на объекте от вертикали не превышали 3-4° в любую сторону; средн лини V-образного паза и центр конического углублени соответственно промежуточных элементов 4 и 5 должны лежать на одной пр мой (фиг. 2, пр ма BD).When installing the system, three basic requirements must be fulfilled: the projection of the center of gravity of the object onto the plane of the base must be inside the triangle BCD (Fig. 2); the heights of the inserts must be chosen so that the deviations of the axes of the conical holes on the object from the vertical do not exceed 3-4 ° in either direction; The middle line of the V-groove and the center of the conical recess, respectively, of the intermediate elements 4 and 5 must lie on the same straight line (Fig. 2, BD straight).

Система работает следующим образом,The system works as follows

Основание 2 жестко закрепл ют на столе 1 измерительной установки. На нижней части объекта 3 засверливают на минималь- но необходимую глубину три конических отверсти с параллельными ос ми так, чтобы их вершины образовали по возможности равносторонний треугольник, длины сторон которого ограничиваютс либо размерами основани , либо размерами нижней части объекта.The base 2 is rigidly fixed on the table 1 of the measuring unit. At the bottom of object 3, three conical holes with parallel axes are drilled to the minimum necessary depth so that their tops form an equilateral triangle, if possible, whose side lengths are limited either by the base size or by the size of the bottom part of the object.

После этого под каждое коническое отверстие подбирают разновысокую вставку 8 требуемой высоты и без креплени клеем устанавливают их на основании 2, На вставки с соблюдением указанных требований устанавливают промежуточные элементы 4 - б, а на них - опорные элементы 7. После установки на опорные элементы 7 объекта 3 выравнивают вставки и промежуточные элементы так, чтобы шарики 7, зафиксирован- ные коническими отверсти ми 9, находились примерно посередине рабочих поверхностей промежуточных элементов. Отмечают положение вставок 8 на основании 2, снимают объект 3 и креп т вставки в отмеченном положении к основанию (например , клеем типа циакрин). Затем на вставки 8 аналогично креп т промежуточ- ные элементы 4-6, ориентиру при этом среднюю линию V-образного паза на промежуточном элементе 4 на центр конического углублени промежуточного элемента 5. На промежуточные элементы устанавлива- ют опоры 7, на них - объект 3, в случае применени кле оставл ют в таком виде систему до полного его затвердевани (1,5 - 2,0 ч дл кле типа циакрин). После истечени этого времени регистрируют исходную форму требуемого участка поверхности объекта, снимают его с системы фиксации и отправл ют на требуемое воздействие. Если воздействие длительное (из практики испытаний: недел - не сама больша возможна продолжительность воздействи ), а испытани м подлежат несколько аналогичных объектов, то во врем отсутстви предыдущих объектов целесообразно производить регистрацию исходной формы последующих объектов. После окончани воздействи первый объект возвращают на систему фиксации, регистрируют измененную форму исследуемого участка поверхности и сравнивают ее с исходной.After that, under each conical hole, a raznorasovogo insert 8 of the required height is selected and, without glue, mounted on the base 2, the intermediate elements 4 are attached to the inserts in compliance with the specified requirements, and the supporting elements 7 are installed on them. 3 align the inserts and intermediate elements so that the balls 7 fixed by the conical holes 9 are located approximately in the middle of the working surfaces of the intermediate elements. The position of the inserts 8 is marked on the base 2, the object 3 is removed and the inserts are fixed in the marked position to the base (for example, glue of the type cyacrine). Then, the inserts 8 are similarly fixed to the intermediate elements 4-6, while orienting the middle line of the V-shaped groove on the intermediate element 4 to the center of the conical recess of the intermediate element 5. The intermediate elements are supported 7, on them - object 3 in the case of use, the glue is left in this form until complete curing (1.5-2.0 hours for glue type cyacrine). After this time has elapsed, the original form of the desired area of the object surface is recorded, removed from the fixation system and sent to the desired effect. If the impact is long-lasting (from the practice of testing: a week is not the longest possible duration of exposure), and several similar objects are to be tested, then during the absence of the previous objects it is advisable to register the original form of subsequent objects. After the end of the exposure, the first object is returned to the fixation system, the modified form of the investigated surface area is recorded and compared with the original one.

При смене объектов исследовани разбирают систему, при необходимости очищают остатки кле подход щим растворителем и аналогично готов т установку дл новых экспериментов.When changing the test objects, the system is disassembled, if necessary, the residues of adhesive are cleaned with a suitable solvent and, similarly, the installation is prepared for new experiments.

Если требуетс высока точность фиксации , то при изготовлении отдельных элементов конструкции должны быть выполнены следующие требовани . Все детали должны быть изготовлены из закаленной стали. Рабоча поверхность основани 2 должна быть по меньшей мере отшлифована , а лучше отполирована. Те же требовани предъ вл ютс к подлежащим соединению поверхност м вставок 8 и промежуточных элементов 4-6. Рабочие поверхности V-образного паза, конического углублени и плоской площадки на промежуточных элементах 4-6 должны быть об зательно отполированы. В качестве опор 7 должны быть использованы стандартные шарики наивысшей точности изготовлени .If high fixing accuracy is required, the following requirements should be met when manufacturing individual structural elements. All parts must be made of hardened steel. The working surface of the base 2 should be at least polished and better polished. The same requirements apply to the surfaces of the inserts 8 and the intermediate elements 4-6 to be joined. The working surfaces of the V-groove, the conical recess and the flat pad on the intermediate elements 4-6 must be necessarily polished. As supports 7, standard balls of the highest precision manufacturing should be used.

Длительна эксплуатаци опытных образцов системы показала, что при выполнении указанных требований погрешность многократной фиксации объектов без воздействи не превышает нескольких дес тых долей микрометра. После некоторых воздействий из-за деформации участков объекта , включающих фиксирующие конические отверсти , погрешности могут возрасти до 1 - 2 мкм. Использование устройств других типов показало, что они не позвол ют исследовать множество объектов на динамические и термические воздействи , кроме того, дл каждого типа объектов требуетс полное изготовление нового устройства, а также не удаетс получить погрешности фиксации меньше 1 мкм, а в некоторых случа х эти погрешности достигают 10 мкм.The long-term operation of prototypes of the system showed that when these requirements are met, the error of multiple fixation of objects without exposure does not exceed several tenths of a micrometer. After some impacts due to the deformation of the areas of the object, including the fixing conical holes, the errors may increase to 1 - 2 microns. The use of other types of devices has shown that they do not allow investigating a multitude of objects on dynamic and thermal effects, moreover, for each type of objects a complete production of a new device is required, and fixing errors less than 1 µm cannot be obtained, and in some cases these errors reach 10 microns.

Claims

The proposed device has a high degree of versatility, since it makes it possible in most cases to make do with the manufacture of two or three sets of parts for objects of various sizes. In addition, the device allows to investigate a variety of objects that could not be investigated using known devices. The fixation accuracy in most cases is 10 -100% or more (depending on the design of the objects and the type of impact) higher than when using known devices for the same objects. A three-support system for spatial fixation of objects, including a base, supporting elements mounted on the base, one of which has the ability to rotate, another - the possibility of longitudinal movement, the third - the ability to move in the horizontal plane, and the response supporting elements on the object that differ so that, in order to improve the accuracy of fixation and expansion of functional

capabilities due to the use of the same system for fixing various objects, it is equipped with uneven inserts with uneven intermediate elements installed between the base and supporting elements made in the form of balls, and the fixing elements on the object are made in the form of conical holes with mutually parallel axes in this case, the direction of the longitudinal movement of the support element coincides with the axis passing through the centers of the balls installed with the possibility of rotation and longitudinal The displacement and projection of the center of gravity of the object is located inside the triangle formed by the vertices of the conical holes on the object, and the difference in heights of the inserts corresponds to the difference in heights of the vertices of the conical holes in the object.

w

LIDA

d