ФИКСИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЛИСТОВЫХ ДЕТАЛЕЙ
FIXING DEVICE FOR SHEET ARTICLES

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к устройствам для фиксации листовых деталей (заготовок).
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
В технике известны многочисленные устройства для фиксации заготовок во время проведения их обработки.
Если, например, сварочные или клепальные работы должны проводиться на протяженных деталях, их необходимо, соответственно, поддерживать или фиксировать с помощью приемного устройства, имеющего соответствующую форму, для обеспечения проведения работ. В этом случае, с одной стороны, предотвращается деформация обрабатываемой детали, а с другой стороны, деталь крепко и надежно удерживается при проведении сварочных работ. Для того чтобы зафиксировать деталь, известное приемное устройство, в особенности чашечный шаблон для сварки, имеет каналы, выходящие на их верхнюю сторону, обращенную к детали, посредством которых может быть создано пониженное давление под опирающейся на них деталью так, что атмосферное давление крепко прижимает деталь к приемному устройству, в результате чего и достигается механическая фиксация. При этом геометрическая форма приемного устройства соответствует форме детали, которая должна обрабатываться. Такие приемные устройства часто формируются из металла.
Если деталь, которая должна обрабатываться, имеет проемы, то это должно соответствующим образом учитываться в конструкции приемного устройства. Понятно, что в зонах проемов детали не должно быть никаких каналов, поскольку иначе нельзя будет создать эффективное пониженное давление под этой деталью. Данное требование приводит к существенным потерям времени и дополнительным расходам на модификацию приемного устройства при изменениях конструкции детали. Каналы приемного устройства, находящиеся в зонах проемов, появившихся в результате изменения конструкции детали, должны быть заварены, или же в приемном устройстве необходимо будет сформировать другие каналы напротив других зон детали.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Целью изобретения является создание универсального приемного устройства, обеспечивающего фиксацию компонентов (деталей) для их обработки, которые могут иметь модификации конструкции и в которых могут быть проемы.
В соответствии с одним из вариантов реализации изобретения поверхность фиксации детали является гибкой и имеет по меньшей мере одно удерживающее устройство. Таким образом может быть обеспечено удерживание или фиксация деталей или заготовок, которые имеют различные геометрические размеры или проемы переменных размеров, расположение которых может изменяться, для их дальнейшей обработки.
В одном из вариантов реализации изобретения предлагается, чтобы по меньшей мере одно удерживающее устройство было образовано отверстиями, созданными в поверхности фиксации по меньшей мере в некоторых зонах, и эти отверстия могут быть перекрыты закрывающими устройствами. Такой вариант реализации изобретения обеспечивает фиксацию заготовки на поверхности фиксации путем создания пониженного давления, в результате чего заготовка прижимается к поверхности фиксации давлением окружающего воздуха.
В другом варианте реализации изобретения закрывающие устройства удерживаются в отверстиях упруго с помощью гибкой листовой части. Во-первых, в этом варианте реализации изобретения предотвращается выпадение закрывающих устройств из отверстий. Кроме того, гибкая листовая часть действует с некоторой силой на закрывающие устройства так, что закрывающие устройства или элементы закрывают отверстия с некоторым постоянным усилием. Поэтому закрывающие устройства открывают отверстия только в тех зонах, в которых деталь опирается на поверхность фиксации с достаточным усилием. Наконец, между гибкой листовой частью и поверхностью фиксации может быть сформировано замкнутое пространство, в котором может быть создано пониженное или отрицательное давление.
В другом варианте предлагаемого в изобретении устройства в пространстве между поверхностью фиксации и гибкой листовой частью может быть обеспечено пониженное или отрицательное давление.
Таким образом, в результате действия давления окружающего воздуха деталь в идеальном случае может быть почти полностью прижата к поверхности фиксации.
В соответствии с другим вариантом реализации изобретения в зоне опирающейся или опорной поверхности детали закрывающие устройства могут быть отжаты из отверстий, в результате чего деталь прижимается или опирается на поверхность фиксации под действием давления окружающего воздуха.
В таком варианте обеспечивается, что удерживающие устройства, или пониженное давление, или давление окружающего воздуха, действующее совместно с закрывающими устройствами в качестве удерживающих устройств, оказывают ощутимое действие только в тех зонах детали, в которых она опирается на поверхность фиксации, потому что только в этих зонах закрывающие устройства выжимаются из отверстий так, что пониженное давление или давление окружающего воздуха оказывает такое действие, что деталь в этих зонах, соответственно, прочно опирается на поверхность фиксации или прижимается к ней. Если в детали имеются проемы, то закрывающие устройства остаются в закрытом положении в таких зонах так, что окружающий воздух не проникает через проемы в пространство с пониженным давлением.
В соответствии с другим вариантом реализации изобретения поверхность фиксации является гибкой по меньшей мере по одной из осей пространственной системы координат.
С помощью устройства по этому варианту реализации изобретения также можно фиксировать для обработки детали, которые имеют изгибы по нескольким осям пространственной системы координат.
В соответствии с еще одним вариантом реализации изобретения с помощью подходящих поддерживающих устройств, которые устанавливаются под поверхностью фиксации и/или под гибкой листовой частью, форма поверхности фиксации по меньшей мере в некоторых зонах может подгоняться под форму поверхности детали. Данный вариант конструкции обеспечивает универсальность применения предлагаемого в изобретении устройства для деталей, имеющих различную форму поверхности.
Еще в одном варианте реализации изобретения обеспечивается формирование гибкой листовой части из синтетического материала, в частности из резины. С одной стороны, высокая степень эластичности такой гибкой листовой части обеспечивает возможность изгиба поверхности фиксации по меньшей мере по одной оси пространственной системы координат. Кроме того, благодаря подпружинивающему действию гибкой листовой части закрывающие устройства могут уплотнять отверстия с некоторым постоянным усилием.
В соответствии с другим вариантом реализации изобретения поверхность фиксации формируется из гибкого материала, в частности из листа стали. Этот вариант может обеспечивать подгонку формы поверхности фиксации к формам деталей, которые имеют изгибы по меньшей мере по одной оси пространственной системы координат.
Еще в одном варианте реализации изобретения отверстия выполняются в форме просверленных сквозных каналов, которые располагаются на одинаковом расстоянии друг от друга.
Таким образом, обеспечивается возможность простого выполнения отверстий в поверхности фиксации.
В соответствии с другим вариантом реализации изобретения в качестве закрывающего устройства предпочтительно используется шарик, размещенный в каждом канале. Такой вариант обеспечивает простоту изготовления и, соответственно, снижение стоимости предлагаемого в изобретении устройства. Кроме того, шарики могут обеспечивать хорошее воздухонепроницаемое уплотнение отверстий, выполненных в форме просверленных каналов.
Еще в одном варианте реализации изобретения каналы имеют зоны уплотнения, на которые опираются шарики. В этом случае может быть дополнительно улучшено уплотняющее действие прижимающихся шариков.
В соответствии с другим вариантом предлагаемое в изобретении устройство может быть приспособлено для деталей с отличающейся геометрической формой или деталей, которые имеют различную форму поверхности. Поэтому предлагаемое в изобретении универсальное устройство фиксации различных деталей может быть использовано для их обработки.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На чертежах представлены:
Фигура 1 - вид поперечного сечения устройства в соответствии с одним из иллюстративных вариантов реализации изобретения, на котором заготовка поднята с поверхности фиксации.
Фигура 2 - вид поперечного сечения устройства в соответствии с одним из иллюстративных вариантов реализации изобретения, на котором деталь опирается на некоторые зоны и зафиксирована на поверхности фиксации с использованием пониженного давления.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ РЕАЛИЗАЦИИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
На фигуре 1 представлен вид поперечного сечения устройства в соответствии с одним из иллюстративных вариантов реализации изобретения, на котором деталь 1 поднята. Поверхность 2 фиксации является гибкой и имеет вогнутую форму, которая примерно соответствует форме детали 1. На поверхности 2 фиксации размещаются удерживающие устройства 3. Удерживающие устройства 3 предпочтительно распределены на одинаковых расстояниях друг от друга, например, образуя растровый рисунок, и поэтому имеют примерно однородное распределение по отношению к верхней стороне 4 поверхности 2 фиксации. В иллюстративном варианте реализации изобретения, представленном на фигуре 1, удерживающие устройства 3 также размещаются по глубине перпендикулярно плоскости чертежа. На фигуре 1 показано поперечное сечение ряда удерживающих устройств 3, размещенных в конфигурации сетки. Впрочем распределение удерживающих устройств 3 может отклоняться от конфигурации сетки, и они могут распределяться по поверхности 2 фиксации в любой произвольной конфигурации. Также возможно расположение удерживающих устройств 3 только в определенных зонах некоторых областей поверхности 2 фиксации.
Удерживающие устройства 3 представляют собой шарики 5, используемые в качестве закрывающих устройств, которые закрывают отверстия 6, имеющие соответствующую геометрическую форму. Для этой цели отверстия 6 имеют соответствующие поверхности уплотнения, детали которых на чертеже не показаны, к которым в некоторых зонах прижимаются для уплотнения шарики 5.
Поверхность 2 фиксации может быть сформирована из достаточно прочного гибкого листа, например из стального листа, из листа синтетического материала, из композитного материала, содержащего сталь и синтетический материал, и других подобных материалов. Поверхность 2 фиксации также может быть сформирована из произвольного сочетания листов стали и листов синтетических материалов. В поверхности 2 фиксации сверлятся каналы диаметром примерно 5,5 мм для формирования отверстий 6. В этом случае шарики 5 имеют диаметр примерно 6 мм. Для того чтобы улучшить характеристики уплотнения, отверстия выполняются с нижней поверхности 7 поверхности 2 фиксации с последующей их зенковкой (не показана) для создания поверхности 2 фиксации. В данном варианте реализации изобретения зенкование выполняется под углом 30° с размером 0,5 мм. В качестве альтернативы поверхности уплотнения могут выполняться в поверхности 2 фиксации с верхней стороны 4. В дополнение к зенкованию каналов могут использоваться и другие средства улучшения уплотнения, например синтетические вкладыши, которые размещаются внутри просверленных каналов.
Размеры просверленных каналов для формирования отверстий 6 могут быть увеличены или уменьшены, особенно в случаях очень больших или очень маленьких заготовок 1. Для того чтобы обеспечить достаточно хорошее уплотнение, диаметр шариков 5 всегда должен быть несколько больше, чем соответствующий диаметр просверленных каналов. С точки зрения уменьшения себестоимости производства устройства шарики 5 предпочтительно имеют стандартный диаметр. Что касается технологии изготовления, то подбор соответствующего сверла обеспечивает экономичное выполнение каналов под выбранный стандартный диаметр шариков 5.
В случае необходимости вместо шариков 5 в закрывающих устройствах для уплотнения отверстий 6 могут быть использованы также уплотнительные элементы, которые имеют форму, отличающуюся от сферической. В этом случае отверстия 6 должны соответствовать геометрической форме закрывающих устройств, и поэтому они будут отличаться от цилиндрических просверленных каналов.
С помощью гибкой листовой части 8 шарики 5 упруго удерживаются в отверстиях 6 так, что они обеспечивают практически полную воздухонепроницаемость или газонепроницаемость отверстий 6.
На фигуре 2 представлено предлагаемое в изобретении устройство вместе с заготовкой 9, опирающейся на поверхность 2 фиксации по меньшей мере в некоторых зонах и прижатой к поверхности 2 фиксации или зафиксированной на ней с помощью пониженного давления или давления окружающего воздуха соответственно. Как можно видеть, в заготовке 9 имеется проем 10. Соответственно, заготовка 9 опирается на поверхность 2 фиксации опирающейся поверхностью 11 только в некоторых зонах. Под весом детали 9 шарики отжимаются из отверстий 6 в основном только в области опирающейся поверхности 11.
Между гибкой листовой частью 8 и поверхностью 2 фиксации существует пониженное или отрицательное давление по отношению к давлению окружающего воздуха, которое может быть создано, например, с помощью соответствующего устройства создания вакуума, в частности с помощью вакуумного насоса или аналогичного устройства. Создаваемое пониженное давление обеспечивает фиксацию детали 9 на поверхности 2 фиксации за счет давления окружающего воздуха. Действие пониженного давления (давления окружающего воздуха) действует практически только в тех зонах, в которых шарики 5 отжаты из отверстий 6 в результате действия веса опирающейся детали 9.
В результате действия пониженного давления (давления окружающего воздуха) заготовка 9 плотно прижимается к поверхности 2 фиксации так, что заготовка 9 может быть подвергнута необходимой обработке, такой как сварка, клепание, приклеивание и другие. Таким образом, предлагаемое в изобретении устройство обеспечивает надежную фиксацию детали 9 на поверхности 2 фиксации.
В тех зонах, в которых в заготовке имеются проемы достаточно больших размеров, шарики 5 не выжимаются из отверстий 6 так, что пространство с пониженным давлением под поверхностью 2 фиксации не будет сообщаться с окружающей средой с атмосферным давлением. Если отверстия 6 не полностью закрыты шариками 5, например, в пограничных зонах детали 9 или в зонах возможных проемов 10 и не закрываются полностью опирающейся поверхностью 11, это не будет представлять большой проблемы, поскольку достаточно мощное устройство создания вакуума в любом случае создает или поддерживает достаточный уровень разрежения между поверхностью 2 фиксации и гибкой листовой частью 8 для компенсации этих потерь.
Кроме того, с помощью размещенных соответствующим образом поддерживающих устройств, которые не показаны на чертеже, поверхность 2 фиксации может быть подогнана к различным формам заготовок. При этом указанные поддерживающие устройства соединяются с нижней стороной 7 и/или гибкой листовой частью 8 предпочтительно с помощью шарнирных устройств и поддерживаются опорами, которые на чертеже не показаны. В качестве таких поддерживающих устройств могут использоваться, например, гидравлические поршни, шпиндели, имеющие регулировку по высоте, и другие аналогичные устройства. Наиболее предпочтительным вариантом является использование гидравлических поршней, шпинделей, имеющих регулировку по высоте, и других аналогичных устройств, имеющих электрический привод. Кроме того, если пространственные координаты детали 9, которая должна обрабатываться, имеются в цифровой форме, то можно осуществлять автоматическое регулирование положения поддерживающих устройств с помощью вычислительного блока, который не показан, и таким образом подгонять форму поверхности 2 фиксации к форме поверхности различных деталей 1, 9. За счет соответствующего регулирования положения поддерживающих устройств, поверхности 2 фиксации можно придать криволинейную форму таким образом, чтобы получить, например, цилиндрическую форму секции обшивки доменной печи. Кроме того, устройство может быть снабжено измерительными средствами для определения действительной полученной геометрической формы поверхности 2 фиксации так, что в случае расхождения между требуемыми и действительным параметрами поверхности 2 фиксации поддерживающие устройства могут быть подрегулированы соответствующим образом.
Таким образом, предлагаемое в изобретении устройство обеспечивает фиксацию деталей, имеющих различные геометрические формы и различные проемы на поверхности 2 фиксации. При этом для предлагаемого в изобретении устройства отпадает необходимость в переделке и подгонке, которые требуют значительных затрат времени и средств, под модификации деталей, отличающихся геометрической формой поверхности и наличием (или отсутствием) проемов. Различные детали могут быть зафиксированы для проведения обработки, измерений и других операций с использованием одного и того же устройства.
Перечень ссылочных обозначений
1 - деталь
2 - поверхность фиксации
3 - удерживающие устройства
4 - верхняя сторона
5 - шарики
6 - отверстие
7 - нижняя сторона
8 - гибкая листовая часть
9 - деталь
10 - проем
11 - опирающаяся поверхность