RU186270U1 - DEVICE FOR APPLICATION OF ARCES OF A LARGE RADIUS AREA ON A PLANE - Google Patents

Abstract

Устройство предназначено для вычерчивания дуг окружностей больших радиусов, например, к раскройке металлических листов. Устройство позволяет уменьшить время нанесения и повысить точность наносимых дуг окружностей большого диаметра на плоскость. Технический результат применения полезной модели достигается путем использования диска, катящегося по рейке, при этом инструмент, установленный в диск, описывает циклоиду, мало отличающуюся от дуги окружности.The device is intended for drawing arcs of circles of large radii, for example, for cutting metal sheets. The device allows to reduce the time of application and to increase the accuracy of the applied arcs of circles of large diameter on a plane. The technical result of the application of the utility model is achieved by using a disk rolling along a rail, while the tool installed in the disk describes a cycloid that differs little from an arc of a circle.

Description

Полезная модель относится к чертежным приборам для вычерчивания дуг окружностей больших радиусов, например, к раскройке металлических листов.The utility model relates to drawing instruments for drawing arcs of circles of large radii, for example, to cutting metal sheets.

При раскройке металлических листов перед их разрезкой часто необходимо с высокой точностью нанести на материал дугу окружности большого радиуса (2…8 м). Для разметки используют либо лекало, либо циркуль. Оба устройства не удобны. В первом случае необходимо иметь набор лекал и имеются затруднения в определении центра окружности. Во втором случае циркуль имеет значительную длину плеча, что в значительной степени затрудняет пользование циркулем, снижается производительность работ, уменьшается точность разметки вследствие упругих элементов циркуля, ненадежности крепления его центральной опоры.When cutting metal sheets before cutting them, it is often necessary to apply with great precision a circular arc of a large radius (2 ... 8 m) on the material. For marking, use either a pattern or a compass. Both devices are not convenient. In the first case, it is necessary to have a set of patterns and there are difficulties in determining the center of the circle. In the second case, the compass has a significant shoulder length, which greatly complicates the use of the compass, the work productivity decreases, the marking accuracy decreases due to the elastic elements of the compass, and the unreliability of the fastening of its central support.

Известен прибор для вычерчивания дуг окружностей больших радиусов и разверток [1]. Этот прибор содержит основание и гибкую линейку для вычерчивания дуг окружностей больших радиусов и разверток микрометрической головкой устанавливают необходимый прогиб линейки.A known device for plotting arcs of circles of large radii and reamers [1]. This device contains a base and a flexible ruler for drawing arcs of circles of large radii and sweeps with a micrometer head to establish the necessary deflection of the ruler.

Известны устройства для разметки окружностей большого радиуса [2, 3]. Данные устройства воспроизводят окружности по типу циркуля и имеют элементы, увеличивающие надежность установки и фиксации центральной опоры, увеличивающие жесткость конструкции, что увеличивает точность разметки, но вследствие больших размеров устройства, производительность разметки не возрастает.Known devices for marking circles of large radius [2, 3]. These devices reproduce circles as compasses and have elements that increase the reliability of installation and fixation of the central support, increase the rigidity of the structure, which increases the accuracy of the layout, but due to the large size of the device, the performance of the layout does not increase.

Известны устройства образования пространственных кривых, в том числе дуг окружностей при помощи рычажных механизмов [4-6]. Однако, в этих механизмах длина рычагов соизмерима с радиусом окружности. Следовательно, при разметке такие механизмы не дают преимущества перед разметкой циркулем ни в производительности, ни в точности разметки.Known devices for the formation of spatial curves, including arcs of circles using lever mechanisms [4-6]. However, in these mechanisms the length of the levers is commensurate with the radius of the circle. Therefore, when marking, such mechanisms do not give advantages over marking by compasses in either productivity or marking accuracy.

Известно устройство для разметки окружностей большого радиуса [7, 8], выбранное в качестве прототипа. Это устройство содержит два диска разного диаметра. Диски установлены соосно на телескопической оси, которая имеет гнездо для установки пишущего элемента. Устройству задают перемещение вдоль плоскости, при этом диски приходят во вращение и перекатываются по плоскости. Вследствие разницы диаметров дисков устройство вместе с пишущим элементом перемещается по дуге окружности.A device for marking circles of large radius [7, 8], selected as a prototype. This device contains two discs of different diameters. The disks are mounted coaxially on the telescopic axis, which has a slot for mounting a writing element. The device is set to move along the plane, while the disks come into rotation and roll along the plane. Due to the difference in the diameters of the disks, the device together with the writing element moves along an arc of a circle.

В устройстве предусмотрено только регулирование расстояния между дисками за счет изменения телескопической оси, соединяющей диски. Для увеличения радиуса наносимой дуги окружности при фиксированных диаметрах дисков необходимо увеличивать длину оси, что снижает жесткость устройства и, следовательно, уменьшает точность нанесения дуги окружности.The device provides only the regulation of the distance between the disks by changing the telescopic axis connecting the disks. To increase the radius of the applied circular arc with fixed disk diameters, it is necessary to increase the length of the axis, which reduces the rigidity of the device and, therefore, reduces the accuracy of applying the circular arc.

Кроме того, вследствие фрикционного контакта устройства с плоскостью, точность нанесения дуги зависит от направления вектора силы, прикладываемой к устройству для его перемещения. Вектор силы в любой момент времени должен быть перпендикулярен оси устройства, в противном случае возможно проскальзывание дисков относительно плоскости, что приведет к изменению параметров наносимой дуги окружности.In addition, due to the frictional contact of the device with the plane, the accuracy of the arc deposition depends on the direction of the force vector applied to the device to move it. The force vector at any time should be perpendicular to the axis of the device, otherwise it is possible for the disks to slip relative to the plane, which will lead to a change in the parameters of the applied circular arc.

Проблемой является длительное время нанесения и низкая точность дуг окружностей большого диаметра на плоскость. Указанная проблема устраняется тем, что в устройстве для нанесения дуг окружностей большого диаметра содержится диск, установленный в корпус, в который, согласно изобретению, установлена зубчатая рейка, входящая в зацепление с диском; в радиальном его пазу размещена втулка с инструментом, закрепленная к диску гайкой, имеющей боковой стопорный винт, а в центре расположен штифт, опирающийся на кромки продольного паза, выполненного в корпусе.The problem is the long application time and low accuracy of arcs of large diameter circles on a plane. This problem is eliminated by the fact that the device for applying arcs of circles of large diameter contains a disk mounted in a housing into which, according to the invention, a gear rack is engaged that engages with the disk; in its radial groove there is a sleeve with a tool fixed to the disk with a nut having a lateral locking screw, and in the center there is a pin resting on the edges of the longitudinal groove made in the housing.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что конструкция устройства выполнена устойчивее. В нем кинематически жестко посредством зубчатого зацепления связаны диск и рейка, установленные в корпус. Это уменьшает время и обеспечивает точность нанесения дуги окружности.Comparative analysis with the prototype shows that the design of the device is more stable. In it, a disk and a rack mounted in a housing are kinematically rigidly connected by gearing through gearing. This reduces time and ensures the accuracy of applying a circular arc.

Полезная модель поясняется чертежами (фиг. 1, 2), на которых представлено поперечное сечение устройства, расчетная схема и один из видов зависимости параметров.The utility model is illustrated by drawings (Fig. 1, 2), which shows the cross section of the device, the design scheme and one type of dependence of the parameters.

Устройство содержит корпус 1, в который установлен диск 2 и зубчатая рейка 3. На диске 2 имеется радиальный паз, в котором размещена втулка 4 с инструментом 5. Втулка 4 закреплена к диску гайкой 6, а инструмент 5 фиксируется в гайке 6 боковым стопорным винтом 7. В центре диска 2 имеется штифт 8, который опирается на кромки продольного паза, выполненного в корпусе 1.The device comprises a housing 1, in which a disk 2 and a gear rack 3 are installed. A disk 2 has a radial groove in which a sleeve 4 with a tool 5 is placed. The sleeve 4 is fixed to the disk with a nut 6, and the tool 5 is fixed in the nut 6 with a side locking screw 7 . In the center of the disk 2 there is a pin 8, which rests on the edges of the longitudinal groove made in the housing 1.

При перекатывании диска по рейке вершина инструмента описывает дугу циклоиды. Необходимые параметры устройства (радиус диска и расстояние от центра диска до вершины инструмента), обеспечивающие наиболее полное соответствие дуги циклоиды заданной дуге окружности определяются следующим образом.When the disk rolls over a rail, the tip of the tool describes the cycloid arc. The necessary device parameters (radius of the disk and the distance from the center of the disk to the top of the tool), ensuring the most complete correspondence of the cycloid arc to the given circular arc, are determined as follows.

На фиг. 3 представлена расчетная схема процесса образования циклоиды.In FIG. Figure 3 presents the calculated scheme of the process of formation of cycloids.

Допустим, что для участка циклоиды а-б-с центр среднего радиуса кривизны находится в точке О. Величину R можно определить по трем точкам. Координаты точек а, б, с задаются системой уравнений, описывающих циклоидуSuppose that for the site of the cycloid a-b-c, the center of the average radius of curvature is located at point O. The value of R can be determined from three points. The coordinates of points a, b, c are given by a system of equations describing a cycloid

где r - радиус диска, p - радиус точки (расстояние от центра диска до точки диска, описывающее циклоиду), ϕ - угол поворота диска при качении.where r is the radius of the disk, p is the radius of the point (the distance from the center of the disk to the point of the disk that describes the cycloid), ϕ is the angle of rotation of the disk during rolling.

Определить координаты центра окружности по трем точкам можно на основании известной методики: проводятся отрезки ab и bc, из середин отрезков восстанавливаются перпендикуляры, пересечение которых дает искомый центр окружности.The coordinates of the center of the circle can be determined from three points on the basis of the well-known technique: segments ab and bc are drawn, perpendiculars are restored from the midpoints of the segments, the intersection of which gives the desired center of the circle.

Задавая уравнения отрезков и перпендикуляров к ним в видеSetting the equations of segments and perpendiculars to them in the form

у=А+Вхy = A + Bx

и решая эти уравнения совместно, найдемand solving these equations together, we find

гдеWhere

х_а, y_а, x_b, у_b, х_с, у_с - координаты точек а, b, с. x _a , y _a , x _b , y _b , x _c , y _c - coordinates of points a, b, c.

Величина радиуса дуги определяется по любой из точекThe radius of the arc is determined by any of the points

Погрешность определяется величиной отклонения профиля циклоиды от заданной дуги окружностиThe error is determined by the deviation of the cycloid profile from a given circular arc

Δ_i=R-R_i,Δ _i = RR _i ,

где R_i - расстояние от центра окружности до i-ой точки циклоиды;where R _i is the distance from the center of the circle to the i-th point of the cycloid;

Максимальное значение Δ характеризует наибольшую погрешность получаемой дуги. На фиг. 4 приведены графики зависимости радиуса наносимой дуги (R) от расстояния от центра диска до инструмента, описывающего циклоиду (р) при различном радиусе диска (r). Цифрами обозначены кривые для разного r: 1 - 150 мм, 2 - 200 мм, 3 - 250 мм, 4 - 300 мм, 5 - 350 мм, 6 - 400 мм. Видно, что при радиусе диска 350…400 мм радиус кривизны наносимой дуги окружности может достигать величины 8000…9000 мм.The maximum value of Δ characterizes the greatest error of the resulting arc. In FIG. Figure 4 shows graphs of the dependence of the radius of the applied arc (R) on the distance from the center of the disk to the tool describing the cycloid (p) for different radius of the disk (r). The numbers indicate the curves for different r: 1 - 150 mm, 2 - 200 mm, 3 - 250 mm, 4 - 300 mm, 5 - 350 mm, 6 - 400 mm. It is seen that with a disk radius of 350 ... 400 mm, the radius of curvature of the applied circular arc can reach 8000 ... 9000 mm.

На фиг. 5 приведены графики зависимости погрешность профиля (ΔR) от длины наносимой дуги (l). Цифрами обозначены кривые для разного r-соответственно фиг. 4. Видно, что погрешность профиля не превышает 0,06…0,08 мм при длине дуги 300…400 мм.In FIG. Figure 5 shows graphs of the dependence of the profile error (ΔR) on the length of the applied arc (l). The numbers indicate the curves for different r-respectively of FIG. 4. It can be seen that the profile error does not exceed 0.06 ... 0.08 mm with an arc length of 300 ... 400 mm.

В связи с небольшими габаритами устройства значительно облегчается нанесение дуг окружностей большого радиуса, производительность труда повышается в 2…5 раз.Due to the small dimensions of the device, drawing arcs of circles of large radius is greatly facilitated, labor productivity increases by 2 ... 5 times.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ ДУГ ОКРУЖНОСТЕЙ БОЛЬШОГО РАДИУСА НА ПЛОСКОСТИDEVICE FOR APPLICATION OF ARCES OF A LARGE RADIUS AREA ON A PLANE

ЛитератураLiterature

1. Патент 765026. Прибор для вычерчивания дуг окружностей больших радиусов и разверток. Опубликовано 28.09.80. Бюлл. №35.1. Patent 765026. A device for plotting arcs of circles of large radii and reamers. Published on September 28th, 1980. Bull. Number 35.

2. Патент 867692. Устройство для разметки большого радиуса. Опубликовано 30.09.81 Бюлл. №36.2. Patent 867692. A device for marking a large radius. Published on September 30, 81 Bull. Number 36.

3. Патент 901062. Прибор для вычерчивания дуг окружностей большого радиуса. Опубликовано 30.01.82. Бюлл. №4.3. Patent 901062. A device for plotting arcs of circles of large radius. Published 01/30/82. Bull. Number 4.

4. Патент 628005. Прибор для вычерчивания дуг окружностей больших радиусов. Опубликовано 15.10.78. Бюлл. №38.4. Patent 628005. A device for plotting arcs of circles of large radii. Posted on 10/15/78. Bull. No. 38.

5. Патент 680918 Прибор для воспроизведения окружностей. Опубликовано 28.08.79. Бюлл. №31.5. Patent 680918 A device for reproducing circles. Posted on 08/28/79. Bull. No. 31.

6. Патент 867691. Прибор для вычерчивания дуг окружностей больших радиусов. Опубликовано 30.09.81 Бюлл. №36.6. Patent 867691. A device for plotting arcs of circles of large radii. Published on September 30, 81 Bull. Number 36.

7. Патент 901063. Прибор для проведения окружностей больших диаметров. Опубликовано 30.01.82. Бюлл. №4.7. Patent 901063. A device for conducting circles of large diameters. Posted on 1/30/08. Bull. Number 4.

8. Патент 1353668. Прибор для вычерчивания дуг окружностей. Опубликовано 23.11.87. Бюлл. №43.8. Patent 1353668. A device for plotting arcs of circles. Published on 11.23.87. Bull. No. 43.

Claims (1)

Устройство для нанесения дуг окружностей большого радиуса на плоскость, содержащее корпус с диском, отличающееся тем, что оно снабжено установленной в корпусе зубчатой рейкой, входящей в зацепление с диском, в радиальном пазу которого размещена втулка с инструментом, закрепленная гайкой с боковым стопорным винтом, а в центре диска расположен штифт, опирающийся на кромки продольного паза, выполненного в корпусе.A device for applying arcs of circles of large radius on a plane containing a housing with a disk, characterized in that it is equipped with a toothed rack mounted in the housing, which engages with the disk, in the radial groove of which is a sleeve with a tool, fixed with a nut with a side locking screw, and in the center of the disk is a pin resting on the edges of a longitudinal groove made in the housing.

Images