Стол с изменяемым наклоном и устройство для точной установки углов

 

Изобретение относится к машино- и приборостроению. Стол и устройство представляют собой систему из трех поворотных клиньев, образующих две последовательно соединенные кинематические пары для двухступенчатого преобразования углов относительного поворота клиньев. Первую пару клиньев с углом используют для предварительной дискретной установки угла наклона стола в диапазоне от -45 до 45^o, а посредством второй пары клиньев, зафиксированной первой пары и третьего клина с углом 10^-3 осуществляют коррекцию указанного угла с высокой точностью 0,2'' за счет малого передаточного отношения и возможности точного отсчета углов поворота клиньев. Изобретение обеспечивает простоту конструкции, повышение точности изменения угла наклона и удобства в использовании. 2 с.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к машино- и приборостроению и ставит своей задачей использование системы трех поворотных клиньев в качестве многофункционального регулировочно-измерительного устройства высокой точности.

Известен стол с изменяемым наклоном - патент РФ N 2002446, кл. A 47 B 27/14, 15.11.93. Однако используемые в нем конструктивные средства не обеспечивают изменение наклона стола с высокой точностью.

Известно устройство для точной установки углов - патент США N 4872267, кл. G 01 B 5/24, 10.10.89, которое сложнее конструктивно, менее точно и неудобно в использовании.

Задачей изобретения является упрощение конструкции устройства (стола), повышение точности изменения угла наклона и обеспечение удобства в использовании.

Указанный технический результат достигается за счет применения системы трех поворотных клиньев в конструкции заявленного устройства (стола). Три клина с углами α,α,β образуют две последовательно соединенные кинематические пары для двухступенчатого преобразования углов относительного поворота клиньев, причем первая пара клиньев с углом используется для предварительной дискретной установки угла наклона стола в диапазоне от -45^o до 45^o, а посредством второй пары клиньев, состоящей из зафиксированной первой пары и третьего клина с углом β = 10^-3, осуществляется коррекция устанавливаемого угла с высокой точностью 0,2'', определяемой характером функциональной зависимости указанного угла и возможностью точного отсчета углов поворота клиньев.

Основой изобретения является свойство кинематической пары поворотных клиньев изменять угол между плоскостями по гармоническому закону.

Система трех поворотных клиньев с углами α,α,β (причем β ≪ α) образует две кинематические пары: пару одинаковых клиньев α,α и пару разных клиньев - зафиксированную первую пару с углом γ и третий клин с очень малым углом β. Передаточные функции двух пар клиньев: cosΘ = sinγsinβcosΨ+cosγcosβ (2) Передаточные отношения: где угол клиньев 1 и 2, β = 10^-3 - угол клина 3, -π ≅ ϕ ≅ π - угол относительного поворота клиньев 1 и 2,
-2α ≅ γ ≅ 2α - угол между плоскостями пары клиньев 1, 2,
0 ≅ Ψ ≅ π - угол поворота пары клиньев 1, 2,
γ-β ≅ Θ ≅ γ+β - угол наклона стола.

Заявленное устройство (фиг. 1) состоит из трех поворотных клиньев 1, 2 и 3, соединенных между собой посредством двух осей. Клинья 1 и 2 фиксируются штифтом по совпадающим отверстиям, выполненным в клине 1 в количестве 35 отверстий и в клине 2 - 36 отверстий, пронумерованных от 0 до 35.

По окружности клина 3 выполнена шкала отсчета угла Ψ от 0 до π с нониусом на клине 1 (на чертеже не показано).

Угол Ψ отсчитывают по биссектрисе угла π-ϕ между плоскостями симметрии клиньев 1 и 2 (от начальной отметки на шкале).

Угол ϕ определяется по числу шагов N, отсчитываемых от начальной отметки на клине 1 в следующем порядке:
N = 35a + b
где -18≅a≅18 - число циклов фиксации,
0≅b<35 - число шагов, меньших одного цикла.

a = K' (при ϕ >0); a = K' - 36 (при ϕ <0), где K' - номер отверстия, последним прошедшего начальную отметку.

b = a - K'^*,
где K'^* - номер заштифтованного отверстия, прошедшего начальную отметку.

b = a - K^* + 36,
где K^* - номер заштифтованного отверстия, не прошедшего начальную отметку.

Установка заданного угла Θ связана с решением системы тригонометрических уравнений 1 и 2. Для более простого, но приближенного решения этой задачи следует принять: Θ = γ+ψ, где ψ = -βcosΨ - приращение к углу γ во второй ступени. При этом целесообразно составить две таблицы: γ = f₁(N) [-630 ≅ N ≅ 630], ψ = f₂(Ψ).
Размер одного шага изменения угла ϕ:

Приращение угла γ, соответствующее одному шагу:
δγ = U₁δϕ, δγ_max= sinαδϕ = 1,9·10^-3
Точность установки угла Θ зависит от погрешности δΨ при отсчете угла Ψ. Если принять δΨ = 10^-3, то можно вычислить величину ошибки:
δΘ = U₂δΨ = βsinΨδΨ, δΘ_max= βδΨ = 10^-6 (0,2ʺ).
Направление (азимут) наклона стола определяется геометрически, путем построения параллелограмма векторов. Для этого обозначим:
P₀, P₁, P₂, P₃ - опорные плоскости клиньев,
единичные векторы (орты) опорных плоскостей.

Направление наклона одной плоскости пары клиньев относительно другой соответствует разности проекций их ортов на общую плоскость пары (см. фиг. 2): т

Формула изобретения

1. Стол с изменяемым наклоном, отличающийся тем, что составлен из трех поворотных клиньев, образующих две последовательно соединенные кинематические пары для двухступенчатого преобразования углов относительного поворота клиньев, причем первая пара клиньев с углом используется для предварительной дискретной установки угла наклона стола в диапазоне от -45 до 45^o, а посредством второй пары клиньев, состоящей из зафиксированной первой пары и третьего клина с углом 10^-3, осуществляется коррекция угла наклона стола с высокой точностью 0,2'', определяемой характером функциональной зависимости указанного угла и возможностью точного отсчета углов поворота клиньев.

2. Устройство для точной установки углов между плоскостями, отличающееся тем, что оно представляет собой систему из трех поворотных клиньев, образующих две последовательно соединенные кинематические пары для двухступенчатого преобразования углов относительного поворота клиньев, причем первая пара клиньев с углом используется для предварительной дискретной установки заданного угла в диапазоне от -45 до 45^o, а посредством второй пары клиньев, состоящей из зафиксированной первой пары и третьего клина с углом 10^-3, осуществляется коррекция устанавливаемого угла с высокой точностью 0,2'', определяемой характером функциональной зависимости указанного угла и возможностью точного отсчета углов поворота клиньев.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2