Опора для прецизионных приборов

 

Использование: точное машиностроение и приборостроение. Сущность изобретения: опора состоит, как минимум, из трех жестко связанных между собой деталей, каждая из которых выполнена в виде наружного и внутреннего колец, соединенных упругим элементом в форме лент с кольцом посередине, коаксиально расположеным в исходном положении относительно наружного и внутреннего колец, мембраной, выполненной в наружном кольце, и дифференциальным винтовым механизмом устройства предварительного нагружения упругого элемента, ось которого совпадает с центром мембраны и продольной осью упругого элемента. 3 ил.

Изобретение относится к точному машиностроению и приборостроению и может быть использовано в устройствах с упругими опорами, в которых требуется квазинулевой восстанавливающий момент вокруг оси подвеса при высокой радиальной и осевой жесткости.

Известна упругая опора на трех пластинах, содержащая два коаксиальных кольца, связанных между собой упругими пластинами, смещенными одна относительно другой вдоль оси колец и равномерно расположенными в плоскости, перпендикулярной оси опоры, и устройство предварительного нагружения одной из пластин. Подбором усилия предварительного нагружения пластин можно регулировать восстанавливающих момент опоры и привести его к нулю. Недостатком данной опоры является сложность настройки и регулировки. При натяжении или сжатии одной из пластины нарушается соосность колец, что приводит к снижению точности измерения физических величин.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является опора для узлов точной механики, содержащая два кольца коаксиально установленных друг относительно друга и связанных между собой упругими лентами, смещенными одна относительной другой вдоль оси опоры и равномерно расположенных в плоскости, перпендикулярной оси опоры, и устройство предварительного нагружения каждой ленты в виде дифференциального винтового механизма, закрепленные на наружном стакане. Недостатком данной опоры является сложность создания жесткого и безлюфтового узла регулирования длины торсиона. Общим недостатком перечисленных аналогов и прототипа является то, что пространство в окрестности оси опоры занято перекрещивающимися лентами (стержнями), что ограничивает область применения опоры.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет освобождения пространства в окрестности оси от элементов конструкции опоры.

Указанная цель достигается тем, что в опоре для прецизионных приборов, содержащей два коаксиально установленных кольца, связанных между собой упругими элементами, смещенными один относительно другого вдоль оси опоры и равномерно расположенных в плоскости, перпендикулярной оси опоры, устройство предварительного нагружения каждой ленты, закрепленное на наружном кольце в виде дифференциального винтового механизма, каждое кольцо состоит, как минимум, из трех, жестко связанных между собой элементов, каждый из элементов наружного кольца выполнен с мембраной, которая соединена с соответствующим элементов внутреннего кольца упругой лентой с кольцом посередине, коаксиально установленным относительно наружного и внутреннего колец, ось устройства предварительного нагружения упругого элемента совпадает с центром мембраны и продольной осью упругого элемента, а опора снабжена дополнительными устройствами предвари- тельного нагружения каждой ленты в виде дифференциального винтового механизма, установленными на каждом элементе наружного кольца.

На фиг. 1 изображена опора, поперечный разрез А-А на фиг. 3; на фиг. 2 - вид по стрелке Б на фиг. 3; на фиг. 3 - разрез В-В опоры на фиг. 2.

Опора состоит, как минимум, из трех идентичных деталей 1, 2, 3 (см. фиг. 3), каждая из которых выполнена в виде наружного 4 и внутреннего 5 колец, соединенных между собой упругим элементов, выполненным в виде упругих лент 6 и 7 с жестким кольцом 8 посередине, и мембраной 9, выполненной в наружном кольце 4. Продольная ось упругого элемента пересекает ось детали 1. Винт 10 устройства предварительного нагружения упругого элемента является продолжением ленты 7. Дифференциальная гайка 11 устройства имеет внутреннюю и наружную резьбы с разным шагом. Наружной резьбой гайка 11 ввинчена во втулку 12, а внутренней резьбой навинчена на винт 10. Втулка 12 жестко крепится к наружному кольцу 4. На наружном кольце 4 выполнены центрирующие проточки 13 и 14, а на внутреннем кольце проточки 15 и 16 необходимые для обеспечения соосности деталей 1, 2 и 3 (см. фиг. 3) при сборке. Продольные оси упругих элементов деталей 1, 2, 3 при сборке располагаются равномерно в плоскости (см. фиг. 2), перпендикулярной оси опоры. Наружные и внутренние кольца деталей 1, 2 и 3 жестко соединены между собой с помощью запрессованных с натягом шпилек 17, 18 и гаек 19, 20, соответственно. Наружное кольцо 4 опоры крепят к корпусу прибора 21, а к внутреннему кольцу 5 закрепляют подвижную систему 22. Опора работает следующим образом.

Вращением гайки 11 устройства предварительного нагружения упругих элементов создают необходимое усилие натяжения или сжатия, при котором получают допустимое значение восстанавливающего момента опоры. При вращении гайки 11 винт 10 прикладывает усилие нагружения на упругие ленты и жесткое кольцо. Мембрана 9 предотвращает закручивание лент 6 и 7 вокруг продольной оси упругого элемента. При повороте подвижной системы 22 поворачивается внутреннее кольцо 5 опоры. При этом упругий элемент испытывает деформацию изгиба. Опора обеспечивает квазинулевой восстанавливающий момент при повороте подвижной системы 22 на угол, не превышающий нескольких градусов, что является достаточным для большинства прецизионных измерительных приборов с системой силовой компенсации. При этом обеспечивается стабильность положения оси опоры.

Благодаря применению упругого элемента в форме лент с кольцом посередине, при сохранении основного достоинства опоры - малого момента сопротивления вокруг оси, освобождается пространство в окрестности оси опоры, что расширяет функциональные возможности опоры. В свободном пространстве могут быть размещены токоподводящие устройства, стержни и другие элементы, а также приборы.

Благодаря изготовлению узлов с упругим элементов из однородного материала без применения сборочных операций, в опоре исключается "конструкционный гистерезис", что снижает погрешность опоры и повышает точность измерения физических величин (скоростей, моментов, ускорений) приборами с упругими опорами. Идентичность деталей позволяет комбинировать опоры с различным числом упругих элементов, что бывает необходимо при изменении конкретных условий эксплуатации и режимов работы опоры. При этом упрощается процесс изготовления опоры и расширяются ее функциональные возможности. (56) Авторское свидетельство СССР N 785568, кл. F 16 F 3/10, 1980.

Авторское свидетельство СССР N 1627763, кл. F 16 F 3/10, 1989.

Формула изобретения

ОПОРА ДЛЯ ПРЕЦИЗИОННЫХ ПРИБОРОВ, содержащая два коаксиально установленных кольца, связанных между собой упругими лентами, смещенными одна относительно другой вдоль оси опоры и равномерно расположенными в плоскости, перпендикулярной оси опоры, и устройства предварительного нагружения каждой ленты в виде дифференциального винтового механизма, закрепленные на наружном кольце, отличающаяся тем, что каждое кольцо набрано как минимум из трех жестко связанных между собой элементов, каждый из элементов наружного кольца выполнен с мембраной, которая соединена с соответствующим элементом внутреннего кольца упругой лентой с кольцом в центре, коаксиально расположенным относительно наружного и внутреннего колец, центр мембраны совпадает с продольной осью упругой ленты и осью устройства предварительного нагружения каждой ленты, а опора снабжена дополнительными устройствами предварительного нагружения каждой ленты в виде дифференциального винтового механизма, установленными на каждом элементе наружного кольца.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3