CN101508046A - 复杂电极位姿预调整装置 - Google Patents

Abstract

电极位姿预调整装置，它涉及一种电极位姿预调整装置。本发明为解决现有电极位姿调整主要在电火花加工机床上在位进行，观察千分表的指针跳动，调整时间长，调整精度难以保证的问题。第一底板装在大平台的台面上，第二底板装在第一滑块上，支撑板与前后移动机构上的第二滑块连接，伸长架装在第三滑块的侧端面上，绝缘板安装在伸长架的前面，测头安装座安装在绝缘板的前面，测头装在测头安装座的前面，标准球固装在小平台的上端面上，人机交互设备通过电缆与电控柜连接。本发明在电火花加工机床加工带冠整体涡轮盘的过程中，可以同步完成电极的位姿调整，使得加工时间和预调整时间并列进行，减少了电火花加工机床的辅助工作时间，提高了加工效率。

Description

复杂电极位姿预调整装置

技术领域

本发明涉及一种电极位姿预调整装置。

背景技术

在带冠整体涡轮盘电火花加工过程中，成型电极的位姿调整直接影响产品的合格率及加工效率。目前，成型电极的位姿调整主要为在位调整，即成型电极安装在电火花加工机床上，依靠千分表进行调节，操作者控制电火花加工机床工作台来回往复运动，观察千分表的指针跳动，然后判断应该如何进一步修正电极的位姿。整个调整过程占据了辅助加工时间的大部分，所以待机时间较长，效率十分低下。

发明内容

本发明的目的是为解决现有电极位姿调整主要在电火花加工机床上在位进行，靠手工操作千分表，观察千分表的指针跳动，整个调整过程时间较长，调整精度难以保证的问题，提供一种复杂电极位姿预调整装置。

本发明包括电控柜、大平台、U形安装座、小平台、安装座、电机、绝缘板、位姿调整组件、左右移动机构、前后移动机构、上下移动机构、伸长架、绝缘板、测头安装座、测头、标准球、连接座、人机交互设备和电缆，大平台安装在电控柜的台面上，U形安装座安装在大平台上，小平台安装在U形安装座的上端面上，电机安装座安装在小平台上，电机安装在安装座的侧端面上，绝缘板安装在电机的输出轴上，位姿调整组件上的连接卡盘安装在绝缘板上，左右移动机构上的第一底板固装在大平台的台面上，前后移动机构上的第二底板固装在第一滑块上，上下移动机构上的支撑板与前后移动机构上的第二滑块连接，伸长架安装在上下移动机构上的第三滑块的侧端面上，绝缘板安装在伸长架的前面，测头安装座安装在绝缘板的前面，测头安装在测头安装座的前面，标准球通过连接座固装在小平台的上端面上，人机交互设备通过电缆与电控柜连接。

本发明具有如下有益效果：一、本发明的复杂电极位姿预调整装置独立于电火花加工机床，能够方便快捷的完成电极(工件)的位姿调整，有效地提高成型电极(工件)位姿预调整精度。在电火花加工机床加工带冠整体涡轮盘的过程中，可以同步完成电极的位姿调整工作，使得加工时间和预调整时间并列进行，减少了电火花加工机床的辅助工作时间，提高了加工效率，克服了以往电极位姿调整主要在电火花加工机床上在位进行，靠手工操作千分表，费时、费力，又不能很好地保证调整精度的缺陷。二、本发明的装置可以方便地调整成型电极的位姿；提高电极位姿调整的精确性、稳定性和可靠性；缩短电极位姿调整的时间；从而提高了涡轮叶片的加工精度。

附图说明

图1是本发明的复杂电极位姿预调整装置的主视图，图2是图1的左视图，图3是图1的俯视图，图4是位姿调整组件8的外部结构示意图，图5是图4的A-A剖视图(去掉连接卡盘8-1)，图6是左右移动机构9的结构示意图，图7是前后移动机构10的结构示意图，图8是上下移动机构12的结构示意图，图9是测头14校准过程的主视图，图10是图9的左视图，图11是测头14在成型电极(工件)17的位姿调整位置I上采集坐标值的结构示意图，图12是测头14在成型电极(工件)17的位姿调整位置II上采集坐标值的结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1～图3说明本实施方式，本实施方式包括电控柜1、大平台2、U形安装座3、小平台4、安装座5、电机6、绝缘板7、位姿调整组件8、左右移动机构9、前后移动机构10、上下移动机构12、伸长架13、绝缘板14、测头安装座15、测头16、标准球18、连接座19、人机交互设备20和电缆21，大平台2通过连接件安装在电控柜1的台面上，U形安装座3通过连接件安装在大平台2上，小平台4通过连接件安装在U形安装座3的上端面上，电机安装座5通过连接件安装在小平台4上，电机6通过连接件安装在安装座5的侧端面上，绝缘板7通过连接件安装在电机6的输出轴上，位姿调整组件8上的连接卡盘8-1安装在绝缘板7上，左右移动机构9上的第一底板9-1通过连接件固装在大平台2的台面上，前后移动机构10上的第二底板10-1通过连接件固装在第一滑块9-5上，上下移动机构12上的支撑板12-9与前后移动机构10上的第二滑块10-5连接，伸长架13通过连接件安装在上下移动机构12上的第三滑块12-5的侧端面上，绝缘板14通过连接件安装在伸长架13的前面，测头安装座15通过连接件安装在绝缘板14的前面，测头16安装在测头安装座15的前面，标准球18通过连接座19固装在小平台4的上端面上，人机交互设备20通过电缆21与电控柜1连接。成型电极(工件)17安装在成型电极(工件)17安装在位姿调整组件8上的磨削电极杆8-8上，成型电极(工件)17绕位姿调整组件8的轴心线作回转运动。测头16通过左右移动机构9、前后移动机构10和上下移动机构12可以在空间完成任意轨迹运动。左右移动机构9、前后移动机构10、上下移动机构12及电机6均通过电缆与电控柜1上的控制器连接，电控柜1通过电缆21线与人机交互设备20连接，人机交互设备20发出的各种指令控制左右移动机构9、前后移动机构10、上下移动机构12及电机6完成相应动作并实时反馈数据，人机交互设备20依据反馈数据做出相应判断并进一步指导左右移动机构9、前后移动机构10、上下移动机构12及电机6精确运动，通过得到的数据完成数据采集的工作。成型电极(工件)17及测头16均通过导线与电控柜2内的接触感知电路连接，由接触感知电路给测头16与成型电极(工件)17之间提供感知电压，当感知电压低于12V以后，人机交互设备23上的显示器上的数控界面里，提示“感知动作完成”，电控柜1里的有蜂鸣器发出响声。左右移动机构9、前后移动机构10、上下移动机构12在运动过程中的坐标值经由其上的光栅尺反馈至人机交互设备20上。采用本发明的装置对成型电极(工件)17进行位姿调整时，成型电极(工件)17与测头14之间并不接触，所以不存在测量力，不会划伤成型电极(工件)17的基准面。本发明采用采集成型电极(工件)17基准面上基准测量点的方法，从成型电极(工件)17的基准面上依据一定的采点原则进行基准点采样，根据测量得来的基准点信息，指导工人手工完成成型电极(工件)17的位姿调整。

具体实施方式二：结合图4和图5说明本实施方式，本实施方式的位姿调整组件8由连接卡盘8-1、卡槽弹片8-2、位移调整板8-3、角度调整板8-4、摆动板8-5、弹簧夹头体8-6、锁紧螺母8-7、磨削电极杆8-8、两个角度调整螺钉8-9和两个位移调整螺钉8-10组成，连接卡盘8-1、卡槽弹片8-2、位移调整板8-3和角度调整板8-4由左至右依次连接，摆动板8-5的左端设有锥面8-5-1且锥面8-5-1处通过连接件与角度调整板8-4的右端连接，摆动板8-5的右端与弹簧夹头体8-6的左端连接，锁紧螺母8-7套装在磨削电极杆8-8上，磨削电极杆8-8的左端设置在弹簧夹头体8-6上的凹槽8-6-1中，锁紧螺母8-7与弹簧夹头体8-6的外表面螺纹连接，两个位移调整螺钉8-10沿位移调整板8-3的径向相对设置在位移调整板8-3上，两个位移调整螺钉8-10对称设置在角度调整板8-4中且头部顶在摆动板8-5上的锥面8-5-1上。由于连接卡盘8-1与电火花加工机床的主轴卡盘的连接接口一致，卡槽弹片8-2可直接从连接卡盘8-1上卸下，安装在主轴卡盘上即可进行加工，省去了在电火花加工机床上的位姿调整过程。成型电极(工件)17安装在磨削电极杆8-8上。

具体实施方式三：结合图6说明本实施方式，本实施方式的左右移动机构9由第一底板9-1、两个第一支撑块9-2、第一丝杠9-3、第一丝杠螺母9-4、第一滑块9-5、第一联轴器9-6、第一安装座9-7和第一电机9-8组成，两个第一支撑块9-2分别固装在第一底板9-1的上端面上，第一丝杠9-3的两端分别铰接在两个第一支撑块9-2中且输入端与第一联轴器9-6的输出端连接，第一联轴器9-6的输入端与第一电机9-8的输出端连接，第一电机9-8通过第一安装座9-7固装在第一底板9-1上，第一滑块9-5固装在第一丝杠螺母9-4的顶端，第一丝杠螺母9-4沿第一丝杠9-3做直线运动。

具体实施方式四：结合图7说明本实施方式，本实施方式的前后移动机构10由第二底板10-1、两个第二支撑块10-2、第二丝杠10-3、第二丝杠螺母10-4、第二滑块10-5、第二联轴器10-6、第二安装座10-7和第二电机10-8组成，两个第二支撑块10-2分别固装在第二底板10-1的上端面上，第二丝杠10-3的两端分别铰接在两个第二支撑块10-2中且输入端与第二联轴器10-6的输出端连接，第二联轴器10-6的输入端与第二电机10-8的输出端连接，第二电机10-8通过第二安装座10-7固装在第二底板10-1上，第二滑块10-5固装在第二丝杠螺母10-4的顶端。第二丝杠螺母10-4沿第二丝杠10-3做直线运动；第二底板10-1固装在第一滑块9-5上。

具体实施方式五：结合图8说明本实施方式，本实施方式的上下移动机构12由立板12-1、两个第三支撑块12-2、第三丝杠12-3、第三丝杠螺母12-4、第三滑块12-5、第三联轴器12-6、第三安装座12-7、第三电机12-8和支撑板12-9组成，两个第三支撑块12-2上下固装在立板12-1的侧面上，第三丝杠12-3的两端分别铰接在两个第三支撑块12-2中且输入端与第三联轴器12-6的输出端连接，第三联轴器12-6的输入端与第三电机12-8的输出端连接，第三电机12-8通过第三安装座12-7固装在立板12-1上，第三滑块12-5固装在第三丝杠螺母12-4的外侧端，支撑板12-9的侧面与立板12-1的侧端面连接，支撑板12-9的底面固装在第二滑块10-5上。

具体实施方式六：结合图1、图9～图12说明本实施方式，本实施方式的测头16为触发式测头、扫描式测头或机械式测头。触发式测头的型号为雷尼绍TP200、扫描式测头的型号为雷尼绍SP25M、机械式测头的型号为先锋TP6L。

本发明的工作原理：一、首先校准测头16，如图9和图10所示，驱动左右移动机构9、前后移动机构10及上下移动机构12带动测头16接近标准球18上的第一位置M、第二位置N、第三位置O和第四位置P，当测头16距离标准球5～50微米时，测头16与标准球18之间的电压低于额定电压(即12V)时，测头16指示接触感知动作完成，同时，人机交互设备20记录下测头16所在位置的坐标值，人机交互设备20根据测头16的坐标值对测头16的位置精度进行补偿：根据测得的坐标值及标准球18的实际值(标准球18的精度比测头16的精度高一个数量级，可以作为真实值)计算出测头16的误差值，该误差值通过人机交互设备20存储起来。在后续的位姿调整过程中进行补偿；二、将成型电极(工件)17的位姿进行调整：(1)、首先调整位置I的基准面：①、驱动左右移动机构9、前后移动机构10及上下移动机构12带动测头16先高速、后低速接近成型电极(工件)17调整位置I的基准面上的任意三点，并经接触感知动作完后，得到该三点的数值坐标；②、依据三点的数值坐标，分析判断需要调整的角度值；③、手动角度调整螺钉8-9对摆动板8-5进行角度调整；④、重复步骤①、②、③，直到满足位姿调整偏差允许范围为止，如图11所示。(2)、驱动电机6带动成型电极(工件)17旋转180°，调整位置II的基准面：①、驱动左右移动机构9、前后移动机构10及上下移动机构12带动测头14先高速、后低速接近成型电极(工件)17调整位置II的基准面上的任意三点，并经接触感知动作完后，得到该三点的数值坐标；②、依据三点的数值坐标，分析判断需要调整的角度值；③、手动位移调整螺钉8-10对位移调整板8-3进行位移调整；④、重复步骤①、②、③，直到满足位姿调整偏差允许范围为止，如图12所示。角度和位移调整完成后将两个角度调整螺钉8-9和两个位移调整螺钉8-10拧紧。

Claims (6)

1、一种复杂电极位姿预调整装置，它包括电控柜(1)、大平台(2)、U形安装座(3)、小平台(4)、安装座(5)、电机(6)、绝缘板(7)和位姿调整组件(8)，大平台(2)安装在电控柜(1)的台面上，U形安装座(3)安装在大平台(2)上，小平台(4)安装在U形安装座(3)的上端面上，电机安装座(5)安装在小平台(4)上，电机(6)安装在安装座(5)的侧端面上，绝缘板(7)安装在电机(6)的输出轴上，位姿调整组件(8)上的连接卡盘(8-1)安装在绝缘板(7)上，其特征在于：它还包括左右移动机构(9)、前后移动机构(10)、上下移动机构(12)、伸长架(13)、绝缘板(14)、测头安装座(15)、测头(16)、标准球(18)、连接座(19)、人机交互设备(20)和电缆(21)，左右移动机构(9)上的第一底板(9-1)固装在大平台(2)的台面上，前后移动机构(10)上的第二底板(10-1)固装在第一滑块(9-5)上，上下移动机构(12)上的支撑板(12-9)与前后移动机构(10)上的第二滑块(10-5)连接，伸长架(13)安装在上下移动机构(12)上的第三滑块(12-5)的侧端面上，绝缘板(14)安装在伸长架(13)的前面，测头安装座(15)安装在绝缘板(14)的前面，测头(16)安装在测头安装座(15)的前面，标准球(18)通过连接座(19)固装在小平台(4)的上端面上，人机交互设备(20)通过电缆(21)与电控柜(1)连接。

2、根据权利要求1所述复杂电极位姿预调整装置，其特征在于：位姿调整组件(8)由连接卡盘(8-1)、卡槽弹片(8-2)、位移调整板(8-3)、角度调整板(8-4)、摆动板(8-5)、弹簧夹头体(8-6)、锁紧螺母(8-7)、磨削电极杆(8-8)、两个角度调整螺钉(8-9)和两个位移调整螺钉(8-10)组成，连接卡盘(8-1)、卡槽弹片(8-2)、位移调整板(8-3)和角度调整板(8-4)由左至右依次连接，摆动板(8-5)的左端设有锥面(8-5-1)且锥面(8-5-1)处与角度调整板(8-4)的右端连接，摆动板(8-5)的右端与弹簧夹头体(8-6)的左端连接，锁紧螺母(8-7)套装在磨削电极杆(8-8)上，磨削电极杆(8-8)的左端设置在弹簧夹头体(8-6)上的凹槽(8-6-1)中，锁紧螺母(8-7)与弹簧夹头体(8-6)的外表面螺纹连接，两个位移调整螺钉(8-10)沿位移调整板(8-3)的径向相对设置在位移调整板(8-3)上，两个位移调整螺钉(8-10)对称设置在角度调整板(8-4)中且头部顶在摆动板(8-5)上的锥面(8-5-1)上。

3、根据权利要求1或2所述复杂电极位姿预调整装置，其特征在于：左右移动机构(9)由第一底板(9-1)、两个第一支撑块(9-2)、第一丝杠(9-3)、第一丝杠螺母(9-4)、第一滑块(9-5)、第一联轴器(9-6)、第一安装座(9-7)和第一电机(9-8)组成，两个第一支撑块(9-2)分别固装在第一底板(9-1)的上端面上，第一丝杠(9-3)的两端分别铰接在两个第一支撑块(9-2)中且输入端与第一联轴器(9-6)的输出端连接，第一联轴器(9-6)的输入端与第一电机(9-8)的输出端连接，第一电机(9-8)通过第一安装座(9-7)固装在第一底板(9-1)上，第一滑块(9-5)固装在第一丝杠螺母(9-4)的顶端。

4、根据权利要求3所述复杂电极位姿预调整装置，其特征在于：前后移动机构(10)由第二底板(10-1)、两个第二支撑块(10-2)、第二丝杠(10-3)、第二丝杠螺母(10-4)、第二滑块(10-5)、第二联轴器(10-6)、第二安装座(10-7)和第二电机(10-8)组成，两个第二支撑块(10-2)分别固装在第二底板(10-1)的上端面上，第二丝杠(10-3)的两端分别铰接在两个第二支撑块(10-2)中且输入端与第二联轴器(10-6)的输出端连接，第二联轴器(10-6)的输入端与第二电机(10-8)的输出端连接，第二电机(10-8)通过第二安装座(10-7)固装在第二底板(10-1)上，第二滑块(10-5)固装在第二丝杠螺母(10-4)的顶端。

5、根据权利要求1或4所述复杂电极位姿预调整装置，其特征在于：上下移动机构(12)由立板(12-1)、两个第三支撑块(12-2)、第三丝杠(12-3)、第三丝杠螺母(12-4)、第三滑块(12-5)、第三联轴器(12-6)、第三安装座(12-7)、第三电机(12-8)和支撑板(12-9)组成，两个第三支撑块(12-2)上下固装在立板(12-1)的侧面上，第三丝杠(12-3)的两端分别铰接在两个第三支撑块(12-2)中且输入端与第三联轴器(12-6)的输出端连接，第三联轴器(12-6)的输入端与第三电机(12-8)的输出端连接，第三电机(12-8)通过第三安装座(12-7)固装在立板(12-1)上，第三滑块(12-5)固装在第三丝杠螺母(12-4)的外侧端，支撑板(12-9)的侧面与立板(12-1)的侧端面连接。

6、根据权利要求5所述复杂电极位姿预调整装置，其特征在于：所述测头(16)为触发式测头、扫描式测头或机械式测头。

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