Графопостроитель

 

Оп ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ, ии737970

Союз Соаетекнх

Соцналнстнческни

Рес ублнк

1 . - 1- Ij сз М -:.ч к авторском сви юпльсте

1 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву— (53)pA. Кл 2 (22) Заявлено 201277 (21) 2557943/18-24 с присоединением заявки ¹

G 15/22

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 300580. Бюллетень ¹ 20 (53) УДК S81.327 (088.8) Дата опубликования описания 300580 (72) Автор изобретения

A Á.ØòûêàH

Научно-исследовательский институт прикладной физики при Иркутском государственном университете им. A.A. Æäàí oâà (7! ) Заявитель (54) ГРАФОПОСТРОИТЕЛЬ

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике. Оно предназначается,.в основном, для автоматического представления в графической форме результатов вычислений, получаемых в виде числовых таблиц координат электронных цифровых вычислительных машин (ЭЦВМ).

Известны графопостроители, с помощью которых по заданным координатам точек A и В сначала вычерчивается катет АС,параллельный оси х, а потом катет CB параллельный оси у.

Соответствующие и ремещення пишущего . узла осуществляются с помощью преци-, зионных ходовых винтов, расположенных соответственно параллельно координатным осям х и у. Один из них, вращаемый электродвигателем, приводимым в действие командным блоком, перемещает каретку, несущую пишущий узел, в направлении х относительно неподвижного планшета. Второй винт, тоже вращаемый электродвигателем по сигналам командного блока перемещает пишущий узел в направлении у (1) и (2), К основным недостаткам таких устройств относятся высокие требования к точности и геометрической ста2 т бильности ходовых винтов, трудности эти возрастают с увеличением длины винта, так как должны соблюдаться строгая прямолинейность, отсутствие зазоров, постоянство шага и т.д.

Наиболее близок к предлагаемому графопостроитель, содержащий планшет с зубчатой рейкой, каретку по координате х и закрепленными на ней цилиндрическим валом .и шестерней, связанной с зубчатой рейкой планшета, каретку по координате у, установленную с возможностью перемещения относительно цилиндрического вала каретки по коорцинате х, на каретке по координате у закреплены пишущий узел и интегрирующее колесо, связанное с тангенсным механизмом, и шаговые двигатели, связанные с каретками (3), Недостатком этого графоцостроителя является невозможность построе ния линейных элементов под любыми углами к координатным ося х и у, кривые линии, а также прямые, направ-, ления которых не совпадают с опорными, могут аппроксимироваться только ступенчатыми ломаными, поэтому для достижения визуальной плавности и

737970 непрерывности приходится примен ять малые шаги квантирования порядка долей миллиметра, что,приводит к высокой загрузке памяти управляющих, ЭЦВМ и к большим затратам машинного в1 емени, кроме того, оказывается необходимь|м применение интерполяторов, промежуточной автоматической коррекции и" т.п., а, следовательно, происходит усложнение конструкции графопостроителя, 10

Цель изобретения - расширение области применения графопостроителя за счет построения линейных элементов под любыми углами к координатным осям х и у.

Поставленная цель достигается

-" эа счет того, что в известный графопостроитель введена дополнительная "прбмежуточная каретка, связанная с тангенсным механизмом и установлен- 20 ная с воэможностью перемещения относительно каретки по координате у.

На Фиг.l показана конструктивнокинематическая схизма предлагаемого графопостроителя; на фиг.2 — геомет- 15 рическая схема действия при tg« 1 g на фиг.3 то же, при tge > l.

Графопостроитель содержит планшет

1 с зубчатой рейкой 2, каретку.3 по" координате х с закрепленными на ней цилиндрическим валом 4, геометричес"кая "ось которого параллельна плоскос ти планшета и направлению у, и шестерней 5, связанной с зубчатой рейкой

2 планшета 1, каретку б по координа.те у, установленную с воэможностью пбфбйещения отйосительно цилиндрического вала 4 каретки 3 пб коофдйнате х, на каретке б по координате у закреплены пишущий узел 7 и интегрирующее колесо 8, связанное с танген- 40 сным мехайизмом, в состав которого входят рычаг 9, кулиса 10 и штифт "

11, в рычаге 9 выполнена продольная прорезь 12, вдоль .которого может скользить штиФт 11, жестко прикреп- 45 ленный к кулисе 10, которая может перемещаться в направлении и х относительно дополнительной промежуточной каретки 13 с помощью винта 14, вращаемого шаговым двигателем 15, Каретка 13, в свою очередь, может ,перемещаться относительно каретки б в направлении + у, например с помощью винта 16, вращаемого шаговым двигателем 1-7.

Кроме того, предусмотрена воз" можйость принудительного перемещения каретки 6 относительно каретки

3 с помощью находящейся в зацеплении с зубчатой рейкой 18 шестерни

l9, вращаемой, например шаговым дви- щ .гателем 20. Каретка 3, в свою оче"редь, может принудительно перемещаться относительно планшета 1 с помощью шестерни 5, находящейся в зацеплении с зубчатой рейкой 2 и вращаемой ! шаговым двигателем 21, Цилиндрический вал смонтирован в подшипниках (йа чертеже не показаны). Каретка б может перемещаться в направлении у относительно каретки 3 и цилиндричес-. кого вала 4 по направляющему рельсу

22. На каретке б смонтирована обойма

23, несущая ось интегрирующего коле са 8, кромка которого фрикционно взаимодействует с цилиндрической поверхностью, вала 4.

Действие описанного устройства основано на свойстве системы цилиндрический вал 4 = интегрирующее колесо 8.

Угловое перемещение вала 4 радиуса r вокруг своей оси на угол благодаря Фрикционному взаимо действию между его поверхностью и кромкой колеса 8 вызывает линейное перемещение каретки б в направлении у, равное

h Y = Y — У, = г (5- .) tg, где Ы - угол между плоскостью кромки колеса 8 и осью х.

При указанной выше системе связи между шестерней 5 и рейкой 2 угловое перемещение а - p-p вала 4 вызывает пропорциональное ему линейное перемещение d х = r„. n) каретки 3 (r„- радиус шестерни 5); Следовательно

Ьу =c ах (с = r/r.„const) (1)

Если же принудительно вызывать линейное перемещение каретки б, то в результате фрикционного взаимодействия между колесом 8 и валом 4 последний поворачивается вокруг своей .оси на величину д

1 г фс (2) и соответственно через шестерню 5 вызывает линейное перемещение каретки

3 на величину х ч/с tg

Соотношение (3) тождественно соотношению (1) и, следовательно, одна и та же зависимость между величинами а х, л у, tg 4 принципиально сохраняется независимо от того, является ли Первичным (принудительным) перемещение h х или л у.

Однако возможность практической реализации каждого иэ названных случаев существенно зависит от величины

tg 6.

Действие по формуле (1) целесообразно при

I (4) а действие по формуле (2) — при (QuI ) 4 (5)

Но в ранее известных конструкциях установка колеса 8 возможна лишь для значений примерно (tg 4)(2,5.

В предлагаемой конструкции возможна г

737970 (у/ y,1.=m., /а=tgw. (6) и, таким образом, колесо 8 с помощью рычага 9 устанавливается под требуемым углом d,=»

При достижении. штифтом 11 одного из крайних положений m; = а, угол принимает значение lul 45о.

Для ввода углов g Ф; 45, центр ш»тифта 11 надо перемещать только в направлении 1 у. Это осуществляется перемещением промежуточной каретки 13, например с помощью винта 16, вращаемого шаговым двигателем 17. Точка В в это время остается неподвижной относительно каретки 13, перемещаясь вместе с нею. для установки колеса 8 под углом удовлетворяющим условию

t,=m,/а a, > (7) каретка 13 должна быть перемещена в такое положение, при котором точка

В вместе с нею сдвигается в направлении,)у на величину ,»=с . =а-а /» з,, (8) как схематически показано на фиг.3.

Из формулы (8) следует, что при д; = а оказывается mi = с ° Следова» тельно, для достижения значения 4

tgg = cn достаточно переместить точку

В из начального положения до такого при котором = 90О, и, следовательно, 1

tg О 4

Таким образом достигается поставленная цепль воэможности установки любого заданного угла наклона колеса 8.

Порядок действия при этом следую . щий.

Задаются или вырабатываются ЭЦВМ последовательные значения величин:

Формула изобретения

I х ......, х;, 2! т х = х„, 2

+1 — х

} ! ° в ° у=у » ьх- = х.

I установка колеса 8 под любыми требуемыми углами» и, следовательно, при любых значениях tg М от — с» до сэ .

Для этого при всех значениях 1М (45о и, значит, ) tg MI 4 1, промежуточная каретка 13 остается неподвижной в одном,иэ крайних положений, т.е. таких, при которых центр штифта

11 удален от абсциссы точки контакта кромки колеса 8 с поверхностью вала

4. на величину . )а) = const.

С помощью шагового двигателя 15 кулиса 10, а с ней и центр штифта

ll перемещается до положения NB=m», (фиг.2), определяемого требуемым значением

В начале каждого интервала на двигатель 15 подается значение m; или

m;" . В первом случае, точка В сразу приводится в требуемое положение„

После этого включается двигатель 21, йеремещающий каретку 3 на величину

4х; . В результате этого перемещения каретка 6 перемещается на величину

Ay) — по формуле (1) . Если С = 1, то формула (6) имеет вид

hY(=п /о !,(. (9)

При этом нишующий узел 7 вычерчивает на планшете 1 прямолинейный отрезок под углом »:»,; к оси х, причем проекции его на координатные оси равны, соответственно; л у, и а x:

Если же требуется ввести tg(;, то, как в первом случае, подается команда на двигатель 15, который переводит точку В в одно иэ крайних положений на каретке 13. IlocJIe этого автоматически (например, с помощью известного концевого выключателя) двигатель 15 отключается и включается двигатель 17, перемещающий точку

В на величину q; по формуле (8)., После того, как точка В занимает укаэанное положение и устанавливает- ся требуемый угол З ;, включается шаговый двигатель 20,перемещающий каретку 6 на заданную величину ьу; .

В результате этого вал 4 поворачивается вокруг своей оси и, вращая шестерню 5 (при выключенном двигателе 21.), перемещает каретку! 3 на

5. требуемое расстояние »ъ х1 в соотве!тствии с формудой (3) .

Если угол» = 90, вычерчивается вертикальная прямая, если угол-.Ф о 1

О, — горизонтальная прямая.

0 Таким образом поставленные цели полностью достигаются.

Кроме этого, резко снижаются требования к точности ведущих винтов

14 и 16.

Пусть, например,, величина а в натуре равна 40 мм, а величина m; задается с точностью до g 0,1 мм, тогда погрешность установки величины

tg будет равна 0,1:40=0,0025.

Благоприятные условйя для(уменьшения погрешностей построении создаются еще и тем; что принудительным (задаваемым) перемещением из двух величин А у и а х всегда является

55 большая по модулю.

Граф опос трои тель, содержащий

60 планшет с зубчатой рейкой, каретку по координате х с закрепленными на ней цилиндрическим валом и шестерней, связанной с зубчатой рейкой, планшета, каретку по координате у, б5 установленную с возможностью пере7 тангенсным механизмом и установленную с воэможностью перемещения относительно каретки по координате у.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Васманов В.В. Приборы для математйческой обработки и построения кривых.. М., Машиностроение, 1973, с.22-23.

2. Патент США 9.3413648,кл,346-29, 1968.

3."Приборы и техника эксперимента"

1974, Р 3, М,, с.248 (прототип).

737970 мвщения относительно цилиндрического вала каретки по координате х ., на каретке по координате у закреплены пишущий узел и интегрирующее колесо, связанное с тангенсным механизмом, и шаговые двигатели, связанные с каретками, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью расширения области применения графопостроителя за счет построения линейных элементов под любыми углами к координатным осям х и у, он содержит дополнительную

-промежуточную каретку, связанную с

737970

Редактор C.Òèìîõèíà

Тираж 751 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

) 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 2566/8

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

) Составитель g Осипова

Техред О.Легеэа Корректор В. Бутяга