Спосіб підвищення точності роботи направляючих і пристрій для його здійснення

1. Спосіб підвищення точності роботи направляючих, при якому здійснюється корекція положення рухомого вузла за допомогою приводів малих переміщень, який відрізняється тим, що у якості вимірювальної бази використовують еталонну поверхню, яка має форму траєкторії руху рухомого вузла, контролюють положення рухомого вузла за допомогою взаємодії датчиків з еталонною поверхнею, які вимірюють величину відхилення положення рухомого вузла відносно еталонної поверхні, при цьому датчики з'єднані з приводами малих переміщень, які здатні переміщувати р ухо 40072 вание узлов и элементов станков / А.С. Пронников, Е.И. Борисов, В.В. Бушуев и др.; Под общ. ред. А.С. Пронникова. - М.: Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана: Машиностроение, 1995. – С. 320, ил.). До недоліків цього способу слід віднести періодичність операції контрольного вимірювання, обмеженість галузі застосування (верстати з ЧПК), а також обмеженість точності корекції точністю приводів та механізмів подачі верстату з ЧПК. В основу винаходу поставлена задача - підвищення точності траєкторії руху виконавчого органу за рахунок безперервної компенсації похибок робочої поверхні направляючих. Поставлена задача вирішується використанням у рухомому вузлі приводів малих переміщень, компенсуючих похибки направляючих, керування якими здійснюється за допомогою датчиків, взаємодіючих з еталонною поверхнею. Еталонною поверхнею може бути копірна лінійка, струна або промінь світла. Датчик може бути: контактним, фотоелектричним, параметричним або іншим. Привод малих переміщень може бути: електромеханічним, гідравлічним, теплофізичним тощо. Крім того, як привод малих переміщень можуть бути використані гідростатичні опори рухомого вузла, у яких регулюється товщина шару мастила, а також власні приводи виконавчого вузла, наприклад, привод поперечної подачі токарного верстату, якщо такі є. Запропоноване технічне рішення відповідає критерію "винахідницький рівень", тому що в те хніці не відомо використання еталонної поверхні для компенсації похибок реальної поверхні направляючих Суть способу заключається у тому, що з метою досягнення високої точності руху виконавчого органу у якості вимірювальної бази використовується еталонна поверхня, яка має форму траєкторії руху рухо вого вузла, датчик безперервно контролює положення рухомого вузла відносно еталонної поверхні, і у випадку відхилення від заданого значення виробляє сигнал корекції, який керує приводом малих переміщень, коректуючим положення рухомого вузла. Корекція може виконуватись у одному або декількох напрямках. Прикладом реалізації способу може бути пристрій, що містить руховий вузол на гідростатичних направляючих, п'ять фотоелектричних датчиків, встановлених на рухомому вузлі, еталонну поверхню у вигляді двох паралельних променів світла, підсилювачі постійного струму і регулятори подачі мастила у кишені гідростатичної опори. У якості приводів малих переміщень використовуються гідростатичні опори з можливістю керування і товщиною шару мастила шляхом зміни подачі мастила у відповідну кишеню опори. Роль джерел світла можуть виконувати малопотужні лазери, або лампи розжарювання з відповідною оптичною системою. Використання в пристрої датчиків, взаємодіючих з еталонною поверхнею у п'яти точках, які створюють опорну і направляючу вимірювальні бази, дозволяє зменшити відхилення від прямолінійності направляючих по двом напрямам до значення відхилень еталонної поверхні, а також виключити повороти рухомого вузла навколо трьох осей координат. На кресленні приведена схема пристрою. На фіг. 1 зображений вид спереду, на фіг. 2 - вид зверху, на фіг. 3 - поперечний розтин напрямних, на фіг. 4 - схема з'єднання датчика, підсилювача і регулятора подачі мастила. Пристрій містить: рухомий вузол 1, направляючі 2, проміні світла 3, фотоелектричні датчики положення 4...8, гідростатичні опори 9, які керуються товщиною шару мастила, і умовно зображені на схемі у вигляді гідроциліндрів, насосну станцію 10, підсилювач постійного струму 11, регулятор подачі мастила 12, напівпрозоре дзеркало 13. Кожен з фотоелектричних датчиків положення 4...8 містить два фотодіоди 14, розташовані поряд. Датчики взаємодіють з променями світла. Датчики 4, 7, 8 вимірюють переміщення у напрямку осі Х , а датчики 5, 6 - у напрямку осі Y. Кожний з датчиків має електричний зв'язок з підсилювачем, який, у свою чергу, керує регулятором подачі мастила у відповідну кишеню гідростатичної опори. Керування подачею мастила здійснюється таким чином, що зміна товщини шару мастила здійснюється в кишені, біля якої розташований її датчик, який керує, у напрямку, протилежному зміщенню, яке вимірюється. Таким чином, кожен датчик зі своїм підсилювачем, регулятором і кишенею гідростатичної опори, створюють коло від'ємного зворотного зв'язку, який стабілізує положення рухомого вузла по п'яти ступенях свободи. Елементи пристрою можливо здійснити таким чином. У якості джерел променів світла використовуються малопотужні напівпровідникові або гелієві лазери. Фотоелектричні датчики можуть бути будь-якого типу, наприклад, напівпровідникові фотодіоди, вихідний сигнал яких змінюється по монотонній безперервній функції залежно від освітленості, або від положення крапки, у яку попадає промінь світла. Підсилювачі постійного струму можуть бути виконані по будь-якій схемі на напівпровідникових або електронновакуумних елементах. Регуляторами подачі мастила можуть бути дроселі, що регулюються з приводом від електродвигуна постійного струму, або з електромагнітним приводом. 2 40072 Фіг. 1 Фіг. 2 Фіг. 3 Фіг. 4 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 3