СОЕДИНИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО, ДЕФОРМИРУЕМОЕ В ОДНОМ НАПРАВЛЕНИИ
CONNECTING DEVICE DEFORMED IN ONE DIRECTION

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к соединительному устройству для соединения двух частей, при этом соединительное устройство выполнено деформируемым по существу только в одном направлении.
Другими словами, изобретение относится к устройству для компенсации допусков на изготовление и погрешностей выравнивания в жестком механическом узле, который может быть также подвижным узлом. Соединительное устройство обеспечивает жесткость узла вдоль осей, где эта жесткость необходима, и в то же время в предпочтительном направлении гибкость устройства ограничивает усилия, действующие на все образующие узел компоненты, в том направлении, где допустима меньшая жесткость. Использование такого соединительного устройства особенно полезно в механизмах перемещения вдоль взаимно перпендикулярных осей в прямоугольной системе координат XRZ, которые содержат множество параллельных механических направляющих и жестких конструкций.
Уровень техники
Функция, выполняемая таким устройством, обычно обеспечивается за счет механического линейного направления, которое реализуется, например, в виде ползунов с шариковыми опорами на направляющих рельсах, шарикоподшипников на валу или путем скользящего контакта смазанных поверхностей с направляющими машины.
Другое решение состоит в создании механических механизмов и узлов, которые обеспечивают выравнивание с высокой точностью в направлениях, параллельных или перпендикулярных осям движения, чтобы избежать создания напряжений, неприемлемых для механизмов.
Оба решения связаны с относительно высокими затратами.
Раскрытие изобретения
Задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, заключается в создании соединительного устройства для соединения друг с другом двух частей, позволяющего компенсировать допуски в предпочтительном направлении с по существу одновременным исключением такой компенсации в двух других направлениях прямоугольной системы координат.
В соответствии с изобретением решение поставленной задачи достигается за счет создания соединительного устройства для соединения двух частей друг с другом, выполненного с возможностью деформирования по существу только в одном направлении, отличающегося тем, что оно содержит:
- две плоские, по существу идентичные упруго деформируемые пластины, толщина которых по существу постоянна на деформируемых участках указанных пластин, причем каждая пластина имеет два противоположных конца, и
- два распорных элемента для соединения между собой соответствующих концов двух пластин с образованием жестких концевых связей, причем распорные элементы выполнены с возможностью удержания пластин в состоянии покоя по существу параллельно друг другу при отсутствии иной механической связи между указанными пластинами, при этом каждая из указанных двух частей предназначена для крепления к соответствующей пластине,
причем обеспечена возможность существенного перемещения двух частей относительно друг друга в направлении, перпендикулярном двум пластинам при крайне ограниченном относительном перемещении между указанными частями в двух других направлениях прямоугольной системы координат.
Следует понимать, что за счет способности к деформации при изгибе двух пластин в направлении, перпендикулярном пластинам, обеспечена возможность относительного перемещения между двумя частями в этом направлении. В противоположность этому за счет концевых связей на обоих концах двух параллельных пластин, реализованных посредством двух распорных элементов, к которым прикреплены концы пластин, практически невозможна деформация соединительного устройства в двух других направлениях прямоугольной системы координат, принимая во внимание жесткость системы в этих двух направлениях.
Под термином «распорный элемент» имеются в виду как распорные элементы, образованные соответствующими элементами, отдельными от пластин, так и рельефные участки, предусмотренные на концах пластин.
Предпочтительно пластины выполнены плоскими и в особенно предпочтительном примере выполнения имеют прямоугольную форму.
Также предпочтительно, чтобы распорные элементы соединяли друг с другом соответствующие короткие стороны двух пластин, имеющих прямоугольную форму, а в наиболее предпочтительном варианте проходили по всей длине коротких сторон.
В предпочтительном примере выполнения каждый распорный элемент образован полосой из жесткого материала, расположенной между двумя пластинами вдоль их коротких сторон, причем указанные полосы прикреплены к пластинам посредством заклепывания, крепления болтами или сварки.
Предпочтительно каждая пластина снабжена в средней зоне своей наружной поверхности крепежными средствами для прикрепления к соответствующей части, причем эти крепежные средства могут содержать два жестких элемента сопряжения, каждый из которых прикреплен к соответствующей пластине в ее средней зоне.
Другим объектом изобретения является устройство для позиционирования заднего упора листоштамповочного пресса, в котором использованы охарактеризованные выше соединительные устройства.
Для решения поставленной задачи устройство для позиционирования заднего упора листоштамповочного пресса, содержащего две неподвижные щеки и подвижную опору для указанного упора, содержит две первые направляющие, прикрепленные к щекам параллельно направлению XX', две вторые направляющие, прикрепленные к каждой стороне опоры и параллельные направлению RR', перпендикулярному направлению XX', два соединительных узла, каждый из которых расположен между первой и второй направляющими и содержит первый приводной орган для перемещения указанного узла относительно первой направляющей и второй приводной орган для перемещения второй направляющей относительно указанного узла. Устройство отличается тем, что каждый соединительный узел содержит охарактеризованное выше соединительное устройство, размещенное между первым и вторым приводными органами таким образом, что пластины соединительного устройства параллельны плоскостям, определенным направлениями XX' и RR'.
Краткое описание чертежей
Другие особенности и преимущества изобретения будут ясны из описания примеров осуществления, не являющихся ограничивающими, со ссылками на прилагаемые чертежи. На чертежах:
фиг.1А изображает на виде спереди соединительное устройство в упрощенной форме,
фиг.1В изображает соединительное устройство по фиг.1А на виде сбоку,
фиг.1С изображает соединительное устройство по фиг.1А на виде с торца сверху,
фиг.2 изображает соединительное устройство по фиг.1А в перспективе,
фиг.3 изображает в перспективе соединительное устройство, к которому приложено усилие в направлении оси Z,
фиг.4А изображает на виде спереди соединительное устройство по изобретению в первом предпочтительном примере выполнения,
фиг.4В изображает соединительное устройство по фиг.4А на виде сбоку,
фиг.5 изображает соединительное устройство по фиг.4А в перспективе,
фиг.6 изображает в перспективе соединительное устройство по изобретению во втором предпочтительном примере выполнения,
фиг.7 изображает половину устройства для позиционирования заднего упора листоштамповочного пресса, в котором использовано соединительное устройство по фиг.1-6.
Осуществление изобретения
Описание принципа, согласно которому изготовлено соединительное устройство, дано со ссылками на фиг.1 и 2. Устройство 10 образовано двумя пластинами 12 и 14, которые в данном примере выполнены прямоугольными и идентичными. Пластины имеют длину L в направлении оси R и ширину I в направлении оси Х прямоугольной системы координат. Концы 12а, 14а и 12b, 14b пластин 12 и 14 соединены между собой распорными элементами 16 и 18, которые проходят в направлении Z и удерживают пластины 12 и 14 параллельно друг другу в состоянии покоя. Эти распорные элементы идентичны, а их кромки 16а, 16b и 18а, 18b жестко прикреплены к концам пластин 12 и 14. Пластины 12 и 14 имеют соответствующие центральные участки 20, образующие зоны для прикрепления к двум частям, между которыми должно быть установлено соединительное устройство 10.
Пластины 12 и 14 и распорные элементы 16 и 18 предпочтительно изготовлены из одного и того же материала, например из металла. Пластины 12 и 14 предпочтительно имеют одинаковую постоянную толщину е, а расстояние между пластинами 12 и 14, которое задается распорными элементами 16 и 18 в состоянии покоя, обозначено как d. Каждая пластина 12, 14 имеет такие размеры, что обеспечивается ее некоторая гибкость в направлении оси Z и высокий уровень жесткости в других направлениях.
В практическом примере выполнения пластины изготовлены из стали, имеющей предел упругости 355 МПа. Каждая пластина имеет L=300 мм, I=80 мм и e=4 мм. Расстояние d между двумя пластинами в состоянии покоя составляет от 2 до 4 мм.
В более общем аспекте для оптимальной работы соединительного устройства желательно соблюдать следующие соотношения размеров:
80e≤L≤100e
15e≤I≤40e
0,5e≤d≤2e
И наконец, если принять за Н высоту, на протяжении которой пластины фактически подвергаются изгибу, при условии образования концевых связей, желательно соблюдать также следующее соотношение:
15e≤H≤35e
Как лучше всего видно на фиг.3, когда усилия передаются в направлении Z частями, прикрепленными к пластинам 12 и 14, пластины могут деформироваться в направлении Z, тем самым позволяя двум частям двигаться относительно друг друга в направлении Z. В противоположность этому следует понимать, что вследствие жесткости, обусловленной размерами распорных элементов 16 и 18 и самих пластин, смещения в направлениях Х и R практически невозможны из-за жесткости соединительного устройства в этих направлениях.
В практическом исполнении каждая пластина имеет способность к деформации величиной ±1,5 мм в направлении Z и жесткость в двух других направлениях, соответствующую максимальной деформации величиной 0,1 мм под нагрузкой в 150 кг.
Таким образом, с помощью очень простой конструкции создано соединительное устройство, обладающее способностью к деформации по существу только в одном направлении, в направлении Z. В противоположность этому способность соединительного устройства к деформации в других двух направлениях прямоугольной системы координат очень ограничена.
Далее будет описано соединительное устройство в первом предпочтительном примере выполнения со ссылками на фиг.4 и 5. В этом примере выполнения распорные элементы 16 и 18 образованы полосами 30 и 32 материала, предпочтительно идентичного материалу пластин 12 и 14. Эти полосы материала задают постоянное расстояние между пластинами 12 и 14 в состоянии покоя. В показанном примере полосы 30 и 32, образующие распорные элементы, прикреплены заклепками 33. Очевидно, что для соединения распорных элементов и пластин могут использоваться другие способы крепления, такие как сварка или склеивание, при условии, что эти способы обеспечивают достаточную силу соединения с учетом усилий, передаваемых на соединительное устройство. На упомянутых чертежах видны также элементы 34 и 36 сопряжения, которые прикреплены к центральным участкам пластин 12 и 14 для облегчения прикрепления пластин к механическим частям, между которыми располагается соединительное устройство. Элементы 34 и 36 сопряжения выполнены, например, прямоугольными и прикреплены к пластинам клеящим составом или другими подходящими средствами крепления. Предпочтительно каждый из элементов 34 и 36 сопряжения представляет собой своего рода фланец с крепежными отверстиями 38 для прикрепления двух частей, связанных с соединительным устройством.
На фиг.6 показано соединительное устройство во втором предпочтительном примере выполнения.
Каждая пластина 12', 14' изготовлена механической обработкой из более толстого листа таким образом, что промежуточные участки 70, 72 каждой пластины утонены до требуемой толщины e, а более толстыми оставлены центральные участки 34', 36', образующие элементы сопряжения, и концевые участки 74 и 76 для жесткого крепления к распорным элементам 30' и 32'. Распорные элементы 30' и 32' предпочтительно прикреплены к утолщенным участкам 74 и 76 на концах пластин винтами 33'. Это обеспечивает очень жесткое соединение концов пластин 12' и 14' через распорные элементы 30' и 32'.
Очевидно, что в соединительном устройстве по фиг.6 соблюдены геометрические соотношения размеров, указанные выше.
На фиг.7 показано в перспективе соединительное устройство по фиг.1-5 при использовании для позиционирования заднего упора листоштамповочного пресса.
Задний упор листоштамповочного пресса предназначен для точной установки кромки металлического листа перед его механической обработкой в листоштамповочном прессе. Задний упор 40 установлен на опоре 42, которая направляется при движении в направлениях R и Х осей прямоугольной системы координат относительно щек F конструкции. Для этого на каждом конце опоры 42 для заднего упора 40 предусмотрен соединительный узел 44, расположенный между каждой стороной опоры и щекой F конструкции машины. Опора 42 и щеки F имеют очень большую конструктивную жесткость. Более конкретно, на сторонах опоры 42 установлены два направляющих рельса 46, проходящих в направлении R, а два направляющих рельса 48, проходящих в направлении X, закреплены на каждой щеке F. Первые приводные органы 50 позволяют перемещать соединительный узел 44 относительно рельса 48 в направлении X, а вторые приводные органы 52 позволяют перемещать опору 42 для заднего упора 40 в направлении R относительно соединительного узла 44. Таким образом, опора 42 для заднего упора 40 может перемещаться относительно конструкции машины в направлениях R и X.
Для компенсации возможных неадекватных допусков в направляющих средствах, образованных рельсами 46 и 48, между приводными органами 50 и 52 расположено соединительное устройство 60 по фиг.1-5. Соединительное устройство 60 установлено таким образом, что образующие его пластины 12 и 14 лежат в плоскости RX. Их элементы 34 и 36 сопряжения используются для крепления к приводным органам 50 и 52 соответственно.
Следует понимать, что благодаря способности соединительного устройства 60 к деформации могут компенсироваться погрешности допусков в направляющих средствах для направления вдоль осей R и Х за счет деформации соединительного устройства в направлении Z. В противоположность этому вся система, встроенная между направляющими рельсами 46 и 48, обладает большой жесткостью в направлениях R и X.