способ точной установки углов с жесткой фиксацией и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ точной установки углов между плоскостями с жесткой фиксацией, отличающийся тем, что осуществляется посредством системы из трех клиньев, при этом один из клиньев выполняют неподвижным, а два других выполняют поворотными, причем указанные клинья образуют двухступенчатый преобразователь углов с дискретной передачей, с помощью первой ступени указанного преобразователя изменяют угол между плоскостями в диапазоне от 0 до 45^o, а с помощью второй ступени осуществляют точную коррекцию угла между плоскостями, причем ошибка составляет менее половины угловой секунды и равна максимальной величине одного шага поворота клиньев второй ступени преобразователя углов, при этом отсчитывают число шагов поворота клиньев.

2. Устройство для точной установки углов между плоскостями с жесткой фиксацией, отличающееся тем, что включает в себя систему из трех клиньев с возможностью отсчета числа шагов поворота клиньев, при этом один из клиньев выполнен неподвижным, а два других выполнены поворотными, причем указанные клинья образуют двухступенчатый преобразователь углов с дискретной передачей, первая ступень указанного преобразователя выполнена с возможностью изменения угла между плоскостями в диапазоне от 0 до 45^o, а вторая ступень выполнена с возможностью осуществления точной коррекции угла между плоскостями, причем ошибка составляет менее половины угловой секунды и равна максимальной величине одного шага поворота клиньев второй ступени преобразователя углов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к машиностроению и предназначено для решения указанной задачи более простым средством и с большей точностью, чем применяемые. В качестве такого средства предлагается система /пакет/ из трех клиньев: двух поворотных и неподвижного. Использовано свойство кинематической пары звеньев с непараллельными опорными плоскостями /пары клиньев/ изменять свой угол скоса при относительном повороте по гармоническому закону /Аналитическая геометрия, угол между направлениями/:



(для пары одинаковых клиньев с углом ).

- угол относительного поворота клиньев,

- угол между плоскостями пары клиньев ,.

cos = coscos+sinsincos (2)

(для пары разных клиньев с углами и ).

- угол относительного поворота клиньев

- угол между плоскостями пары клиньев ,.

Передаточные отношения двух пар клиньев:





1. Уровень техники

Аналогом заявленного способа является "Способ установки углов с высокой точностью посредством двух и более скошенных дисков" /PCT WO 82/00218 21.01.82/.

Гарантирована точность в одну угловую секунду, но схема осуществления слишком сложна и не реализована до сих пор.

Предлагаемый способ осуществляется более простым средством /с двумя поворотными клиньями/ и с большей точностью.

Прототипом предлагаемого устройства служит измерительный прибор RANDY ANDERTON /US 4872267 A 10.10.89 G 01 B 15/24/, представляющий собой систему из трех пар скользящих планок, образующих подвижный треугольник. Он конструктивно сложнее, чем заявленное устройство, менее точен и неудобен для использования в промышленном производстве.

2. Сущность изобретения

Способ точной установки углов между плоскостями с жесткой фиксацией осуществляется посредством системы из трех клиньев, один из которых выполняют неподвижным, а два других - поворотными, причем указанные клинья образуют двухступенчатый преобразователь углов с дискретной передачей. С помощью первой ступени преобразователя изменяют угол между плоскостями в диапазоне от 0 до 45^o, а посредством второй ступени осуществляют точную коррекцию угла между плоскостями, при этом ошибка не может превышать половину угловой секунды и равна максимальной величине одного шага поворота, пары клиньев второй ступени преобразователя углов. По разработанной методике отсчитывают числа шагов поворота клиньев.

Устройство для точной установки углов между плоскостями с жесткой фиксацией включает в себя систему из трех клиньев с возможностью отсчета чисел поворота клиньев, при этом один из клиньев выполнен неподвижным, а два других - поворотными, образуя двухступенчатый преобразователь углов с дискретной передачей. Первая ступень указанного преобразователя выполнена с возможностью изменения угла между плоскостями в диапазоне от 0 до 45^o, а вторая ступень выполнена с возможностью осуществления точной коррекции угла между плоскостями.

При этом ошибка не может быть больше половины угловой секунды и равна максимальной величине шага поворота клиньев второй ступени преобразователя углов.

На фиг. 1 представлена конструкция устройства; на фиг. 2 - 5 кинематическая схема установки углов.

3. Конструкция устройства и оценка его точности

Предлагаемое устройство /фиг. 1/ состоит из трех клиньев: двух поворотных с углом и неподвижного = 10^-3, образующих две ступени преобразователя углов: первая ступень /пара клиньев 1,2/ изменяет угол между плоскостями в диапазоне от 0 до 45^o, а вторая ступень /зафиксированная первая пара и неподвижный клин 3/ осуществляет точную коррекцию угла между плоскостями /основания и клина 2/.

Для дискретного поворота звеньев во фланцах клиньев 1 и 2 просверлены отверстия: n₁=35 /снизу/ и n₁+1=36/сверху/, а в клиньях 3 и 1 с той же целью просверлено n₂= 55 отверстий снизу и n₂+1=56 - сверху. Отверстия в клине 2 пронумерованы против хода часовой стрелки от 0 до 35, а в клине 1 - по часовой стрелке от 0 до 55.

Таким образом получен двухступенчатый преобразователь углов с дискретным поворотом звеньев и жесткой их фиксацией /штифтами по совпадающим отверстиям/.

Для возможности отсчета чисел шагов нанесены начальные и конечные риски на ободках: клина 3 /в плоскости симметрии/ и клина 1/ в плоскости, перпендикулярной плоскости симметрии/.

Общее число фиксируемых шагов:

I ст.

n₁(n₁+1)=630,

II ст.

n₂(n₂+1)=1540.

Размер одного шага



Приращения углов и между плоскостями, соответствующие одному шагу относительно поворота клиньев:





Максимальная погрешность при установке угла меньше или равна половине шага второй ступени: _max 10^-6(0,2).

4. Порядок отсчета углов поворота клиньев

Углы поворота клиньев и измеряются числами шагов N₁ и N₂, для отсчета которых использована специальная двухразрядная система счисления:

N₁=ab=35a+b,

N₂=cd=55c+d,

где a /0 - 18/ и c /0 - 28/ - количество циклов фиксации, b<35 и d<55 - числа шагов, меньших одного цикла.

Отсчет количества циклов a и c, величин b, d ведется по следующему правилу:

4.1. a=35-K"₁, c=55-K"₂, где K"₁ и K"₂ - номера отверстий, ближайших на подходе к начальным отметкам клиньев 1 и 3.

4.2. b= a+K₁^*, d=c+K₂^*, где K₁^*, K₂^* - номера отверстий со штифтом, не переходивших начальной отметки.

4.3. b=a+K"₁^*-36, d=c+K"₂^*-56, где K"₁^* и K"₂K^* - номера заштифтованных отверстий, прошедших начальные отметки.

Коэффициент перехода от N₁ к N₂: K=5556/3536=2,45. N₂=KN₁.

5. Порядок пользования устройством

Использование устройства связано с решением системы тригонометрических уравнений (1) и (2) с помощью компьютера.

Для приближенного расчета можно представить = +₂, где ₂ - приращение угла во второй ступени

₂ -cos = ^*₂. (5.1)

Составляют сравнительно простые таблицы (1 и 2) по формулам (1) и (5.1)

.

Последовательность операций при установке заданного угла с помощью компьютера:

5.1. В компьютер вводят величину , а он выдает соответствующие ей числа N₁ и N₂.

5.2. Поворотом клина 2 против хода часовой стрелки установить число N₁ и зафиксировать штифтом первую ступень.

5.3. Пару клиньев 1,2 вращать по часовой стрелке до положения, соответствующего числу N₂ и застопорить вторую ступень.

Установка заданного угла с помощью таблиц:

5.4 В составленной таблице 1 найти угол , самый близкий к заданному /меньше или больше его/ и соответствующее число N₁.

5.5. Вычислить разность - = ₂ и по ней в составленной таблице 2 отыскать число N₂^*.

5.6. Поворотом клина 2 установить число N₁ и зафиксировать штифтом первую ступень.

5.7. Пару клиньев первой ступени вращать по часовой стрелке до положения, соответствующего числу N₂ =N₂^*+1/2KN₁ и застопорить вторую ступень.