SU1737390A1 - Координатный механизм - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к оптическому приборостроению и может быть использовано в машиностроении дл  механизмов точных перемещений. Целью изобретени   вл етс  повышение точности перемещений приборного стола, а также упрощение конструкций механизма. Цель достигаетс  за счет введени  в устройство переключател  сцеплени  резьбовой втулки механизма вертикального перемещени  с центральным стержнем, выполненного в виде усеченного подпружиненного клина, размещенного в продольной глухой выемке втулки с двум  продольными прорез ми по ее кра м. 4 ил.

Description

Изобретение относитс  к приборостроению и может быть использовано в машино- строении дл  механизмов точных перемещений.

Известны устройства, предназначенные дл  точных вертикальных и вращательных перемещений приборов, примен емых, в частности, в оптических системах, монтируемых на оптических скамь х.

Механизмы указанных перемещений выполнены, как правило, раздельными, выстроенными в последовательную цепь. Например , механизм координатного столика с неограниченным поворотом вокруг вертикальной оси (см.рис 65 в книге Ю.В.Шарлов- ского Механические устройства малых оптических систем. М . Машиностроение, 1979), представл ющий собой размещенную в неподвижной стойке пару винт-гайка, на продолжении винта которой размещен черв чный механизм поворота вокруг вертикальной оси. На точность перемещений, а также статическое положение несомого столика помимо неизбежных зазоров в неподвижной направл ющей в резьбе, на торцах гайки и на шпонке вли ют несоосность цилиндрического продолжени  винта, зазоры в месте посадки черв чного колеса, черв чного зацеплени . Снижению точности столика способствует и удлинение несущей оси винта, вызванное последовательным размещением механизмов.

Другим примером решени  задачи точного перемещени  штативов  вл етс  координатный столик с подъемом штанги с помощью реечно-винтовой передачи (см.рис. 68, там же). Хот  значительный вылет поворотной вертикальной стойки повышает точность ее углового перемещени , но наличие асимметрично расположенного многоэлементного механизма вертикального перемещени  повышает окончательную

СП

С

vl CJ Ч СО

Is0

lo

суммарную погрешность несущей части столика , в том числе и вследствие малоразмерной вертикальной базы поворотной оси.

Существенным недостатком указанной конструкции  вл етс  и значительный (вследствие вылета вертикальной стойки) увод линейного положени  несущего столика при регулировке поворота вокруг вертикальной оси.

Известным шагом вперед по сравнению с рассмотренными вариантами координатных механизмов  вл етс  регулируема  стойка с грубым (установочным) и точным (регулировочным) перемещени ми 1 выбранна  за прототип.

В ней при наличии традиционного дл  данных устройств центрально-стоечного винтового механизма вертикального перемещени  поворотный механизм (хот  и не оборудованный устройством точной подачи) размещен в вертикальной зоне механизма подъема, что увеличивает в целом жесткость конструкции и тем самым стабильность положени  закрепл емого сверху приборного столика. Это особенно важно при значи- тельной массе устанавливаемых на нем изделий и в тех случа х, когда их центр т жести не совпадает с вертикальной осью стойки, а также при наличии динамических возмущений.

Вместе с тем рассмотренна  конструкци  обладает и недостатками. Во-первых, наличие двух рабочих вертикальных направл ющих поверхностей (между стойкой и втулкой и между втулкой и стержнем) в значительной степени снижает выигрыш в точности, возникший вследствие уменьшени  габаритов. Во-вторых, важным эксплуатационным недостатком  вл етс  отсутствие устройства точного поворота, вызванное отсутствием конструктивных элементов, позвол ющих осуществить поворот несущего столик элемента в пределах уже используемой дл  вертикального перемещени  высоты стойки.

Направл юща  вертикального перемещени  втулки выполнена последовательно с исполнительным механизмом вертикальной регулировки - резьбовой частью, что также способствует увеличению вертикального габарита стойки и приводит к сниже- нию жесткости несущего столик узла.

Использование центрального стержн , размещенного внутри втулки, предполагает ограничение его диаметра и соответствен но его жесткости.

Целью изобретени   вл етс  создание устройства, обеспечивающего увеличение точности продольного (вертикального) и вращательного перемещени  несомого объекта , например приборного стола, достижени  его более высокой стабилизации в зафиксированном состо нии при существенном упрощении конструкции.

Дл  достижени  цели в предлагаемый механизм, содержащий корпус с механизмом поворота относительно вертикальной оси, механизм вертикального перемещени , имеющий несущую приборный стол резьбовую втулку с центральным стержнем, и соосную ему обойму, введен переключатель сцеплени  резьбовой втулки с центральным стержнем, выполненный в виде усеченного подпружиненного клина, размещенного в резьбовой втулке, в продольной глухой выемке с двум  продольными прорез ми по ее кра м, и имеющего отверстие дл  прохождени  винта, ввернутого в обойму и упирающегос  в дно выемки резьбовой втулки, выполненной из упругого материала .

Введение пары клин-впадина в комплект втулка-обойма позвол ет осуществить использование клина в качестве направл ющей дл  вертикального перемещени  втулки. А наличие проход щего (с целью экономии высоты) через клин винтового нажимного устройства в сочетании с образованным прорез ми в дне впадины на всей длине вертикального перемещени  упругого участка втулки позвол ет при необходимости осуществить поворот втулки заодно с центральным резьбовым стержнем.

Таким образом, достигаетс  использование одной пары трени  корпус-втулка в качестве единой направл ющей дл  попеременного поступательного и вращательного перемещени  приборного стола, что снижает неизбежное в других вариантах количество контактных поверхностей и, следовательно, люфтов.

В свою очередь, использование единой винтовой (резьбовой) пары стержень-втулка дл  поступательного (подвижный контакт) или вращател ного (неподвижный контакт) перемещени  приборного стола позвол ет обеспечить точную подачу объекта перемещени  дозированным поворотом стержн . Это осуществл етс  введением в координатный механизм надетого на основание стержн  и снабженного  зыком (выступом) клеммного хомута, взаимодействующего с направленными навстречу друг другу и прижатыми к  зыку регулировочными винтами, ввернутыми в выступы корпуса.

В итоге в предлагаемом варианте обеспечиваетс  сквозное единство поступательных и вращательных элементов движени :

обща  база (корпус-втулка) перемещений;

общий исполнительный элемент передачи движени  (винтова  пара втулка-стержень );

общий задающий механизм (пара хомут-регулировочные винты).

Это позвол ет оптимизировать число люфтообразующих пар до минимально необходимого; на пор док повысить точность вертикального перемещени  за счет двукратного использовани  винтовых пар (основной резьбы и регулировочных винтов); повысить общую жесткость координатного механизма за счет снижени  габаритов при совмещении назначени  исполнительных элементов; обеспечить без дополнительных устройств как точную, так и грубую регулировку (за счет ослаблени  клеммного хомута и вращени  втулки за обойму); что повышает точность координатного механизма и упрощает его конструкцию.

При анализе известных технических решений , аналогичных предлагаемому по выполн емой функции, не обнаружено подобной совокупности признаков и св зей , что позвол ет считать предлагаемое ре- шение соответствующим критерию существенные отличи .

На фиг. 1 изображен координатный механизм , общий вид; на фиг, 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 изображена втулка с условно вырезанной четвертью.

Координатный механизм (фиг. 1) состоит из корпуса 1, имеющего базовую вертикальную внутреннюю расточку, в которой размещены несуща  приборный стол 2 резьбова  втулка 3, центральный резьбовой стержень 4 с надетым на него клеммным хомутом 5 и скрепленный с подвижным лимбом б, несущим на кра х кольцевой проточки шкалы поворота и вертикальной подачи приборного стола 2.

Вертикальное смещение центрального стержн  4 через шарикоподшипниковый подп тник ограничено упругим резьбовым фланцем 7. В кольцевой проточке лимба 6 размещена закрепленна  на корпусе 1 кольцева  шайба 8, снабженна  нулевой риской и нониусными делени ми дл  поворотной и поступательной шкал лимба 6.

Дл  обзора шкал лимба б и монтажа хомута 5 основание корпуса 1 оборудовано двум  секторными вырезами в плоскости разреза по фиг. 1,

На корпусе 1 размещены кронштейны с резьбовыми отверсти ми, несущими регулировочные винты 9, служащие дл  поворота стержн  4, ст нутого хомутом 5.

На наружной кольцевой проточке в верхней части корпуса 1 по ходовой посадке

установлена обойма 10, опирающа с  на верхний обрез корпуса и ограниченна  от перемещени  вверх трем  установочными винтами 11. Конические концы винтов 11 своей верхней частью контактируют с клиневидной проточкой на корпусе 1.

В левой стороне обоймы 10 (фиг.2) размещено устройство сцеплени  втулки 3 с центральным стержнем 4, состо щее из нажимного винта 12 и упругого элемента 13,

образованного на дне клиновидной впадины втулки 3 двум  продольными прорез ми (фиг.4).

Там же расположен механизм сцеплени  обоймы 10с втулкой 3 (фиг.З), состо щий из подпружиненного клина 14, исключающего проворот обоймы относительно втулки, но не преп тствующего вер- тикальному перемещению втулки. Размещенный в обойме 10 пр моугольный

паз дл  клина 14 закрыт резьбовым фланцем 15 (служащим в качестве регулируемого упора дл  пружины 16) креплени  нажимного винта 12.

На стороне, противоположной фиксирующему устройству обоймы 10, размещен клеммовый зажим 17, предназначенный дл  окончательной фиксации отрегулированного координатного механизма.

Работа координатного механизма осуществл етс  следующим образом.

Как правило, при настройке приборов, например на оптических скамь х, регулировка их взаимного положени  начинаетс  с настройки высоты.

Дл  этого, предварительно зат нув винты 11, освободив клеммы обоймы 10 и хомута 5, нажимной винт 12 вывинчивают из фланца 15 до освобождени  от контакта с упругим элементом 13 и, поворачива  за

выступы жестко св занного с центральным стержнем 4 лимба 6, при помощи резьбы вертикально перемещают вдоль клиновой впадины втулку 3. При этом клин 14 воспринимает на себ  усилиз, возникающее в случае превышени  резьбового момента трени  в паре втулка-стержень над моментом трени  пары втулка-корпус.

Возможен вариант вертикального пере- мещени  и путем поворота обоймы 10. Дл  этого, не зат гива  (или освободив) винты 11, освободив клеммы обоймы 10 и хомута 5, вывед  из контакта с упругим элементом 13 нажимной винт 11, вертикально переме- щают втулку 3 поворотом обоймы 10 и св занного с ней клина 14. Этим пользуютс  при необходимости разворота обоймы в более удобное дл  эксплуатации положение и дл  установки лимба 6 в более удобное дл 

отсчета положение относительно нул  неподвижной шайбы 8.

Дл  точной регулировки вертикального перемещени , установив  зык (выступ) хомута 5 симметрично относительно винтов 9, зат гивают клемму хомута 5, жестко св зав его с втулкой 3, и, поворачива  св зку хомут- втулка при помощи регулировочных винтов 9, производ т настройку высоты приборного стола 2.

При необходимости доворота центрального стержн  4 на угол, превышающий диапазон возможных перемещений винтов 9 освобождают клеммовый зажим хомута 5, став т винты и  зык хомута в исходное положение и, вновь зат нув клеммовый зажим хомута, продолжают операцию настройки.

Дл  поворота приборного стола 2 вокруг вертикальной оси, освободив от жесткого контакта с корпусом 1 винты 11, освободив клемму хомута 5 и обоймы 10, завинчивают до упора в упругий элемент 13 нажимной винт 12 и за лимб 6 или обойму 10 производ т необходимый поворот центрального стержн  4, а также сцепленных с ним втулки 3 и приборного стола 2.

Точный доворот приборного стола отличаетс  от грубого только применением дл  передачи вращени  стержню 4 зат нутого на нем хомута 5 и регулировочных винтов 9.

Отсчет значений углового или линейного перемещений ведетс  по соответствующей шкале лимба 6 и нулевой или нониусным рискам неподвижной шайбы 8.

По окончании всех перемещений провод т зат жку всех клеммовых зажимов координатного механизма.

Использование предлагаемой конструкции позвол ет значительно повысить точность координатного механизма, в том числе и при использовании приборного стола дл  размещени  т желых приборов или

приборов,  вл ющихс  источниками динамических колебаний, что обеспечиваетс  жесткостью конструкции в целом.

Другим положительным свойством

предлагаемого механизма  вл етс  конструктивна  и технологическа  простота, так как высокие выходные параметры обеспечиваютс  достаточно точным исполнением лишь двух конструктивных пар (корпус втулка и клин-обойма). Все остальные люф- тообразующие сочленени  снабжены эффективными люфтовы-бирающими устройствами и пр мо не вли ют на точность механизма.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и  

Координатный механизм, содержащий корпус с установленным в нем с возможностью поворота и вертикального перемещени  приборным столом посредством

центрального стержн , резьбовой втулки и обоймы, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности перемещени  при упрощении конструкции механизма, в устройство дополнительно введен переключатель сцеплени  резьбовой втулки с центральным стержнем, выполненный в виде подпружиненного клина, установленного в обойме и взаимодействующего клиновыми поверхност ми с соответствующими им клиновыми поверхност ми, выполненными на резьбовой втулке, при этом обойма размещена на корпусе с возможностью поворота и фиксации относительно него, а в обойме установлен винт с возможностью взаимодействи  своим концом с поверхностью резьбовой втулки между ее клиновыми поверхност ми и дополнительно выполненными сквозными продольными прорез ми, при этом центральный стержень дополнительно снабжен клеммным хомутом, взаимодействующим с установленными на корпусе регулировочными винтами.

сп

€

с: Г°

Г--0

Сг

I i

со ел

-J

со -J со о о

JLJS

4

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Координатный механизм, содержащий корпус с установленным в нем с возможностью поворота и вертикального перемещения приборным столом посредством центрального стержня, резьбовой втулки и обоймы, отличающийся тем, что, с целью повышения точности перемещения при упрощении конструкции механизма, в устройство дополнительно введен переключатель сцепления резьбовой втулки с центральным стержнем, выполненный в виде подпружиненного клина, установленного в обойме и взаимодействующего клиновыми поверхностями с соответствующими им клиновыми поверхностями, выполненными на резьбовой втулке, при этом обойма размещена на корпусе с возможностью поворота и фиксации относительно него, а в обойме установлен винт с возможностью взаимодействия своим концом с поверхностью резьбовой втулки между ее клиновыми поверхностями и дополнительно выполненными сквозными продольными прорезями, при этом центральный стержень дополнительно снабжен клеммным хомутом, взаимодействующим с установленными на корпусе регулировочными винтами.

   ГЛ

   Ф (-/ 2. 4