УГЛОВАЯ ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ ОПОРА

Полезная модель относится к области приборостроения и может быть применена в устройствах, обеспечивающих точное позиционирование измерительного или обрабатывающего инструмента относительно объекта.
Пневматическая опора в общем случае включает неподвижный в заданной системе координат элемент и подвижный элемент, совмещенный с неподвижным элементом по опорным поверхностям и имеющий с ним магнитную связь. Один из указанных элементов снабжен каналами для подачи воздуха к опорным поверхностям, при этом давлением подаваемого воздуха создается зазор между опорными поверхностями подвижного и неподвижного элементов. Использование пневматических опор позволяет исключить трение между подвижными и неподвижными элементами, тем самым предотвратить износ и повысить точность позиционирования инструмента в направлении перемещения подвижного элемента.
Для удержания подвижного элемента целесообразно, чтобы подвижный и неподвижный элементы имели по две расположенные под прямым углом опорные поверхности. Критически важной при этом является строгая параллельность соответствующих опорных поверхностей подвижного и неподвижного элементов, которая, как правило, обеспечивается строгой перпендикулярностью опорных поверхностей каждого элемента. Выполнение данного условия чрезмерно усложняет технологию производства угловых пневматических опор.
Решение, позволяющее снизить требования по точности соблюдения углов между опорными поверхностями и являющееся прототипом заявленной полезной модели, представлено в патентной публикации RU 109244 U1, F16C 29/02, 10.10.2011.
Раскрытая в указанном источнике пневматическая опора включает неподвижный и подвижный элементы, каждый из которых имеет по две расположенные под одинаковым углом опорные поверхности. Опорные поверхности неподвижного элемента выполнены на направляющих элементах, совмещенных друг с другом по сопрягающим поверхностям. Между сопрягающими поверхностями направляющих элементов содержится прослойка из вещества, отвердевание которого произошло после совмещения направляющих элементов. При этом сопрягающая поверхность каждого направляющего элемента выполнена в виде плоской поверхности, параллельной одной из опорных поверхностей.
Недостатком известного решения является слабая взаимная фиксация направляющих элементов отвердевающим веществом. При неизбежных вибрациях, например при сверлении отверстий под винты, направляющие элементы могут сместиться друг относительно друга, поскольку адгезия металла и отвердевающего вещества по плоским сопрягающим поверхностям является недостаточной для удержания массивных металлических тел.
Задачей полезной модели является повышении прочности фиксации направляющих элементов в положении, при котором угол между опорными поверхностями неподвижного элемента в точности соответствует углу между опорными поверхностями подвижного элемента.
Для решения этой задачи пневматическая опора включает неподвижный и подвижный элементы, каждый из которых имеет по две расположенные под одинаковым углом опорные поверхности. Опорные поверхности неподвижного элемента выполнены на направляющих элементах, совмещенных друг с другом по сопрягающим поверхностям. Между сопрягающими поверхностями направляющих элементов содержится прослойка из вещества, отвердевание которого произошло после совмещения направляющих элементов. При этом на сопрягающих поверхностях под углом к направлению перемещения подвижного элемента выполнены канавки.
В частном случае полезной модели все канавки выполнены прямолинейными, причем либо все канавки могут иметь одно направление, либо одна группа канавок может иметь первое направление, а другая группа канавок -второе направление, пересекающееся с первым.
Осуществление полезной модели будет пояснено ссылками на фигуры:
фиг.1 - изображение поперечного разреза пневматической опоры;
фиг.2 - увеличенное изображение фрагмента А на фиг.1;
фиг.3, фиг.4 - частные случаи расположения канавок на сопрягающей поверхности направляющего элемента (разрез Б-Б).
Конструкция предложенной пневматической опоры в целом аналогична прототипу. Пневматическая опора включает подвижный элемент 1, снабженный магнитом 3, и неподвижный элемент 2, снабженный магниточувствительной вставкой 4. Подвижный элемент содержит также каналы 5 для подачи воздуха к его опорным поверхностям 6. Опорные поверхности 7 неподвижного элемента выполнены на направляющих элементах 8 и 9. Между сопрягающими поверхностями 10 и 11 направляющих элементов 8 и 9 находится прослойка 12 из вещества, отвердевание которого произошло после совмещения направляющих элементов. Сопрягающая поверхность каждого направляющего элемента может быть выполнена в виде плоской поверхности, параллельной одной из опорных поверхностей - вертикальной или горизонтальной. Однако сопрягающая поверхность каждого направляющего элемента может быть выполнена и в виде двух плоских поверхностей, параллельных опорным поверхностям, т.е., как показано на фигуре, содержать горизонтальный и вертикальный участки. Направляющие элементы скреплены в заданном положении винтом 13.
Предложенная пневматическая опора характеризуется тем, что на сопрягающих поверхностях направляющих элементов под углом к направлению перемещения подвижного элемента выполнены канавки 14, 15, которые показаны на фиг.2. Канавки имеют уступы 16, 17, по существу перпендикулярные сопрягающим поверхностям. За счет уступов увеличивается площадь контакта сопрягающей поверхности и отвердевающего вещества, при этом существенно возрастает прочность связи отвердевающего вещества и направляющего элемента в направлении параллельном сопрягающей поверхности.
Два предпочтительных варианта расположения канавок показаны на фиг.3 и фиг.4, причем в обоих случаях все канавки выполнены прямолинейными. В первом варианте все канавки имеют одно направление, которое образует угол с направлением перемещения подвижного элемента, показанным стрелкой В. В другом варианте одна группа канавок имеет первое направление аналогично первому варианту, а другая группа канавок - второе направление, пересекающееся с первым направлением.
Сборка устройства производится следующим образом. На сопрягающие поверхности направляющих элементов, снабженные канавками, наносят вещество, находящееся в жидком состоянии и имеющее способность отвердевания, например, компаунд. Совмещают направляющие элементы друг с другом так, чтобы угол между опорными поверхностями, выполненными на направляющих элементах, был в максимальной степени приближен к углу между опорными поверхностями подвижного элемента. Для этого прикладывают опорные поверхности направляющих элементов к опорным поверхностям подвижного элемента, причем совмещение направляющих элементов происходит по их сопрягающим поверхностям. Нанесенное на сопрягающие поверхности вещество отвердевает, фиксируя направляющие элементы в заданном положении, причем за счет канавок надежность фиксации существенно возрастает. Повышенная прочность соединения направляющих элементов в требуемом положении позволяет осуществить дополнительную фиксацию винтом без риска смещения направляющих элементов друг относительно друга.
Точное совпадение угла между опорными поверхностями подвижного элемента и угла между опорными поверхностями неподвижного элемента при надежной фиксации направляющих элементов обеспечивает постоянство воздушного зазора не только при равномерной нагрузке на опору, но и в случае возникновения пиковых нагрузок.