CN102734333B - 一种精密导轨万向球头轴调节支架 - Google Patents

Abstract

本发明为一种精密导轨万向球头轴调节支架。该支架由基座、左镶套、左销钉、左销套、拉紧螺钉、右销钉、右销套、调节螺柱、调节螺套、调节杆、防脱盖板、地脚螺旋部件及螺钉组成。为使精密导轨有很高的方向精度，移动时灵敏、平稳，在该支架的地脚螺旋部件上固联一个竖轴轴套及球头轴，通过球头轴的万向旋转实现支架的高低调节，实现调节的灵敏性并使支架具备相应的调节功能和调平功能。本发明的精密导轨万向球头轴调节支架主要用于稳定可靠且方便地支撑精密导轨及瞄准设备并对其进行位置调节，进行精密导轨的验收和双惯组瞄准试验。

Description

一种精密导轨万向球头轴调节支架

技术领域

本发明涉及一种精密导轨调节支架，特别是一种精密导轨万向球头轴调节支架。

背景技术

精密导轨通常由固定式或可调式支架支撑。支架属于大件结构，在设计中采用下述设计思想：首先，结构必须合理，有足够的加强筋，支承位置要适当，以保证不因自重而变形；其次，很好地消除支架的内应力，保证长期使用中不产生微小的变形，保持支架的精度稳定可靠；第三，材料性能要好，同时材料还要有一定的吸震能力。

固定式支架为精密导轨的底座和工作台，为保证精度，要进行组合受力刚度设计，刚度计算时主要考虑接触变形和自重变形两种。接触变形属于弹性变形的范围，是一种局部变形，客观上是不可避免的，与接触零件的表面形状、材料和作用力有关。支架承载受力后接触面会产生变形，若变形过大，就会影响导轨的运动精度。因此，需要合理地设计支架的结构形状和各部分尺寸，尤其是接触面的几何参数、热处理工艺及表面光洁度，使其微观不平度的变形量达到最小。自重变形是由重力造成的拉伸、弯曲、扭转而产生的刚度变形，该变形会影响到零件尺寸。由于支架为大型零件，其本身重量产生的变形对高精度零部件而言不可忽视，自重变形量还和零件支点的位置有关，因此，结构设计时应合理选择支点的位置，尽量减小自重变形对机构或部件精确度的影响，使其具有足够的刚度，以保证承受重力后产生的变形不超过一定值。

可调式支架，常采用螺旋传动机构调节支架的升降。螺旋传动调节方便，但当螺旋传动机构承受重力时，螺旋传动的径向间隙及轴向间隙会影响支架的调节精度，并影响调节的运动方向。在受重力情形下会发生螺杆受压失稳现象，甚至螺纹牙发生塑形变形或断裂，受力后螺距的变化引起传动精度降低，从而影响工作台移动的读数精度。

为了在较长的时间内保证一定的精度，无论是固定式支架还是可调式支架均应具有好的尺寸稳定性，尤其是一些关键尺寸不能随外界环境(如温度变化、振动等)而变化。首先要对制造误差进行控制：结构设计时针对关键尺寸给出公差与配合的容许偏差值，同时控制好材料的性能参数，控制好零部件尺寸、形状、位置、表面质量的不完善等；其次要对运行误差进行控制：提高抵抗应力变形和外界环境变化的能力。

可以看出，固定式支架对设计、结构、材料要求很高，易受应力变形和外界环境变化的影响，可调式支架中的螺旋传动机构易受重力的影响，两者均存在难于保证所支承的精密导轨工作精度的问题。

发明内容：

本发明为一种精密导轨万向球头轴调节支架。精密导轨万向球头轴调节支架的组成为：基座、左镶套、左销钉、左销套、拉紧螺钉、右销钉、右销套、调节螺柱、调节螺套、调节杆、防脱盖板、地脚螺旋部件、螺钉。为使精密导轨有很高的方向精度，移动时灵敏、平稳，在精密导轨万向球头轴调节支架的地脚螺旋部件上固联一个竖轴轴套及球头轴，通过球头轴的万向旋转可实现支架的万向调节，实现调节的灵敏性并使支架具备相应的调平功能，从而保证精密导轨的工作精度。

本发明的目的是由以下技术方案来实现：①在精密导轨万向球头轴调节支架的基座上表面放置水准器，调平前先观察圆水泡，依靠地脚螺旋部件的调节杆进行快速调节，使圆水泡大致居中。此时，取掉水准器，即可以进行精密导轨的安装。②安装导轨时，首先通过观察确保导轨的安装方向正确，即正对精密导轨的操作方向，支架上的两个定位销钉中，直径较粗的销钉应当位于操作者的左方。在此情况下，先使导轨上的销钉孔对准支架上的左右销钉，然后，平稳地放下精密导轨，使得其底面与支架的上表面整体接触。此时，上紧两个固定螺钉，就完成了精密导轨在支架上的安装。③按一般工作平台的调平方法进行精密导轨的调平，用管状水准器进行水平度的调节。使管状水准器与两个地脚螺旋部件的连线平行，同时分别向内或向外旋转水准器的一端所对应的两个地脚螺旋使水准器水泡居中。然后，旋转水准器的敏感轴方向90°，分别交替旋转水准器一段对应的两个地脚螺旋使气泡居中。如此反复调整，直到水准器转到任意位置气泡都居中为止。此时，精密导轨万向球头轴调节支架完成了精密调平。④调节组件作为一个独立部件安装在支架上，其位置既要有利于总体布局，也要顾及操作者的方便与习惯。调节组件由调节螺柱、调节螺套、调节杆、防脱盖板、地脚螺旋部件、螺钉组成，考虑到调节组件的安放位置、连接、拆卸以及使用要求等，设计了一个安装在底部支架上的调节杆，以及四只调平用的地脚螺旋部件，确保调节范围不小于40mm。

有益效果

本发明的精密导轨万向球头轴调节支架具有精密调平、高度可调、安装精密导轨后不导致精密导轨变形而影响其精度的能力。主要用于稳定可靠且方便地支撑精密导轨及瞄准设备并对其进行位置调节，进行精密导轨的验收和双惯组瞄准试验。

附图说明

一种精密导轨万向球头轴调节支架结构。

1-基座2-左镶套3-左销钉4-左销套5-拉紧螺钉6-右销钉7-右销套8-调节螺柱9-调节螺套10-调节杆11-防脱盖板12-地脚螺旋部件13-螺钉14-螺钉

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步描述：

基座1是精密导轨万向球头轴调节支架的基础，起着支承和连接所有零部件的作用，因此它的结构对整个万向球头轴支架的质量有直接的影响。基座安装面的制造精度决定着安装在它上面的精密导轨的相对位置和相对运动的准确性，甚至影响到瞄准仪器的总体精度。基座安装面的不平度设计为不大于0.05mm。

左销钉3为安装精密导轨的定位销钉，左销套4与左销钉3采用过盈配合，以保证左销钉3的定位精度，由于左销钉3直径较大，在基座1上嵌入左镶套2以减小剪切应力。

右销钉6为安装精密导轨的定位销钉，右销套7与右销钉6采用过盈配合，以保证右销钉6的定位精度。

采用定位销定位，左右两个拉紧螺钉5刚性连接基座与精密导轨。拉紧螺钉在头部与杆体之间设置有圆锥台，有效地加固了头部与杆体的连接部位，增加了拉紧螺钉整体的抗拉性和抗震性。

调节螺柱8、调节螺套9、调节杆10、防脱盖板11、地脚螺旋部件12、螺钉13、14等组成了调节组件，调节螺柱8、调节螺套9使调节组件具备相应的高低调节功能，确保调节范围不小于40mm，防脱盖板11对调节螺柱8及调节螺套9起着限位器的作用，防止超行程时调节螺柱8及调节螺套9相互间脱落。从调节灵敏性和底座稳定性的双重角度考虑，在调节支架的底面与主截面成45°角的位置设计有四个地脚螺旋部件12传动部件，在四个地脚螺旋部件12上各固连一个竖轴轴套及球头轴，通过球头轴的万向旋转实现支架地脚螺旋部件的万向调节，在工作时用于调平精密导轨万向球头轴调节支架。

调节组件的设计计算：安装精密导轨后为了不导致精密导轨变形而影响其精度，调节组件具有足够的强度和刚度。应使精密导轨万向球头轴调节支架的调节灵敏度≤2″，负载能力不小于150KG，角度稳定精度≤3″。

调节灵敏度的计算：由总体方案设计，调节点距离中心对称轴为460mm，当调节灵敏度为2(时的调节高度为(y，假设人手的灵敏度为螺杆的直径为d＝20mm，此时，相应的螺距T为：

Δy＝460×2×0.0000048≈0.005mm

由以上计算可知，为达到2″的调节灵敏度，调节杆的螺距应小于1.8mm。

负载能力的计算：对承受轴向载荷压力的螺旋传动，螺杆的强度计算要考虑扭转剪应力的影响，工作时，设一个调节组件承受的轴向负荷为：负载F₁＝150KG/4＝37.5KG，自重F₂＝80KG/4＝20KG，取F＝60KG＝600N作为计算数据，螺杆的轴向应力为：

螺杆材料为45号钢，许用应力为[σ]＝60N/mm²。螺杆的轴向应力满足强度条件，完全能够满足负载能力的要求。

Claims (6)

1.一种精密导轨万向球头轴调节支架，其特征在于：精密导轨万向球头轴调节支架用于稳定可靠且方便地支撑精密导轨及瞄准设备并进行精密导轨的验收和瞄准试验，该支架由基座、左销钉、左销套、拉紧螺钉、右销钉、右销套、调节螺柱、调节螺套、调节杆、防脱盖板、地脚螺旋传动部件、螺钉组成，基座在作用上相当于精密导轨的底座，在精密导轨工作时对其起支撑作用，左销钉、左销套、拉紧螺钉、右销钉及右销套将精密导轨与基座联接为一体，调节螺柱、调节螺套及调节杆对支架进行高低调节，防脱盖板限定该调节范围，地脚螺旋传动部件上固联一个竖轴轴套及球头轴，通过球头轴的万向旋转可实现支架地脚的万向调节。

2.如权利要求1所述的一种精密导轨万向球头轴调节支架，其特征在于：基座起着支承和联接所有零部件的作用，基座上表面设定左、右两个定位支承点支撑精密导轨，基座底部安装调节组件以实现整个支架的高低调节及万向调节。

3.如权利要求1所述的一种精密导轨万向球头轴调节支架，其特征在于：精密导轨通过左销钉和右销钉两个定位销定位到基座的安装平面上，左销套、右销套与定位销采用过盈配合，以保证两个定位销的定位精度，拉紧螺钉将基座上表面与精密导轨的下表面刚性连接。

4.如权利要求1所述的一种精密导轨万向球头轴调节支架，其特征在于：调节螺柱、调节螺套、调节杆、防脱盖板、地脚螺旋传动部件、螺钉组成了调节组件，调节组件作为一个独立部件安装在基座底部。

5.如权利要求4所述的一种精密导轨万向球头轴调节支架，其特征在于：调节螺柱、调节螺套使调节组件具备相应的高低调节功能，确保调节范围不小于40mm，防脱盖板对调节螺柱及调节螺套起着限位器的作用，防止超行程时调节螺柱及调节螺套相互间脱落，调节杆的杠杆作用使调节组件高低调节时具备微调功能。

6.如权利要求5所述的一种精密导轨万向球头轴调节支架，其特征在于：为了对精密导轨进行调平，在基座的底面与主截面成45°角处有四个调平用的地脚螺旋传动部件，在四个地脚螺旋传动部件上各固联一个竖轴轴套及球头轴，通过球头轴的万向旋转可实现基座地脚的万向调节。