CN103511481B - 回转定位装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种回转定位装置，包括回转轴、回转支承定位框架及可调定位球组件；回转轴的表面设有一V型槽；回转支承定位框架的表面设有三个定位球组件安装平面，沿回转轴的回转方向对称布置；可调定位球组件包括三个偏心定位球及三个调整螺栓，三个调整螺栓分别安装在三个定位球组件安装平面上；偏心定位球为半球结构，分别连接至所述三个调整螺栓，其中一个偏心定位球与V型槽的两平面形成点接触，另两个偏心定位球与回转轴的圆柱表面形成点接触；本发明通过采用可调整的偏心定位球与回转轴之间的四个点接触约束传递旋转运动，具有三个方向的相对运动自由度，能够实现快速重复装配定位要求，适应环境变化带来的偏差，且不产生附加干扰力矩。

Description

回转定位装置

技术领域

 本发明涉及精密仪器技术领域，尤其涉及一种回转定位装置。

背景技术

联轴器在机械传动中有着广泛的应用，它可以将一个轴的运动和动力传递给另一个轴，是一种重要的运动联接部件。

工程中，现有的联轴器除了允许角向传动的万向联轴器外，主要有刚性联轴器和弹性联轴器两大类。其中刚性联轴器又包括固定式刚性联轴器和可移式刚性联轴器。固定式刚性联轴器要求被联接两轴的回转轴线严格对中，否则会产生难以确定的附加装配应力，不能适应传动系统环境温度和工作温度的变化引起的同轴度漂移，在重要的动力传动中很少采用。而可移式刚性联轴器的种类主要有滑块式、齿轮式、链条式和史密特式。滑块式的摩擦损耗大，机械效率低；中间滑块的质量较大，由于两轴偏距引起的动载荷大，因此对两轴的偏距量有严格的限制。史密特式联轴器是用于较大距离的两平行轴的联接，其功能与一般刚性可移式联轴器不同，它不能用于两轴的名义轴线重合的场合。

在弹性联轴器中最重要的是弹性柱销式联轴器，弹性柱销式联轴器是工程中应用很广的一种联轴器，通常对轴线的对中精度也有较高的要求。当弹性圈套的压缩刚度和弹性圈与座孔间隙一定的条件下，即使不计座孔分布误差影响，轴线的偏移量对于附加的径向负荷也呈强非线性因果关系。

而在航天领域中，为了验证电机、防尘密封圈、轴承、谐波减速器等典型回转组件在复杂太空环境下的转动特性和运行寿命，需要在模拟极限高低温、超低真空环境下进行活动组件的性能与寿命测试。在对被测部件进行驱动或加载时，需要采用联轴器来实现被测部件、传感部件和加载部件或驱动部件之间的传动联接。由于被测力矩非常小，检测用力矩传感器精度高，量程小，同轴度误差和偏转力矩对于测量结果影响很大，甚至会损坏传感器，因而现有的轴联器均不能满足这一精度要求。因此有必要设计制造出一种精确约束，适应轴向偏移，可微调，快速重复定位，适应高低温差变化的回转定位装置，以满足精密回转组件的检测要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种回转定位装置，从而满足精密回转组件的检测要求。

为实现上述目的，本发明提出一种回转定位装置，包括：

回转轴，其表面设置有一V型槽，所述V型槽两平面之间的夹角为120度，且所述V型槽两平面之间的连接轴与所述回转轴的轴线方向平行；

回转支承定位框架，为一中空的环形柱体结构，所述回转轴位于所述回转支承定位框架内，所述回转支承定位框架的外周表面设置有三个定位球组件安装平面，所述三个定位球组件安装平面沿所述回转轴的回转方向对称布置；

可调定位球组件，包括：

三个偏心定位球，所述偏心定位球为半球结构，设置在回转轴与回转支承定位框架之间，其半球面与所述回转轴接触，端面与所述回转支承定位框架接触；以及

三个调整螺栓，分别安装在所述三个定位球组件安装平面上，所述三个调整螺栓的轴线位于同一平面内并交于一点，其交点在所述回转轴的轴线上；所述三个偏心定位球通过螺纹联接方式分别固定连接至所述三个调整螺栓，所述每个偏心定位球的轴线与对应的调整螺栓的轴线平行，且偏移一距离；其中一个偏心定位球与所述V型槽的两平面分别形成点接触，另外两个偏心定位球分别与所述回转轴的圆柱表面形成点接触；通过旋转所述调整螺栓调节所述偏心定位球相对于所述回转支承定位框架的位置。

可选的，所述每个偏心定位球的端面设置有一螺纹孔，所述螺纹孔偏离所述偏心定位球的端面圆心一距离；所述调整螺栓设置有一联接固定台阶，轴端设置有外螺纹，所述外螺纹与所述偏心定位球的螺纹孔配合联接。

可选的，所述可调定位球组件还包括联接锁紧件，其数量为三个，分别对称安装在所述定位球组件安装平面上；所述三个调整螺栓分别与所述三个联接锁紧件进行装配联接。

可选的，所述可调定位球组件还包括锁紧螺栓，所述三个调整螺栓分别与所述三个联接锁紧件进行装配联接后通过所述锁紧螺栓进行锁紧。

可选的，所述可调定位球组件还包括联接螺栓，所述三个联接锁紧件分别通过所述联接螺栓固定安装在所述定位球组件安装平面上。

可选的，所述联接螺栓的数量为两个。

本发明利用了点接触约束的准确运动学特点，通过设计偏心定位球相对于回转轴的布局，恰当地约束回转轴相对于回转支承定位框架回转运动和径向移动，实现了自由的轴向相对移动、相对偏摆和相对俯仰；具体而言，本发明由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比具备以下的优点和积极效果：

1、采用球面和平面接触的点接触约束形式进行约束定位，约束准确可靠，定位精度高；

2、回转轴和回转支承定位框架之间可产生自由的轴向相对移动，可实现快速分离与装夹，重复定位精度高；

3、回转轴和回转支承定位框架之间可产生自由的相对偏摆和相对俯仰，能够适应两联接轴之间存在的同轴度偏差，并且不产生附加的干扰力矩，能有效的保护测量传感器，提高测量精度与可靠性；

4、采用了可调整的偏心定位球，通过旋转调整螺栓的姿态实现了回转轴和回转支承定位框架相对位姿微调，补偿零部件加工中存在的误差，提高定位精度。

附图说明

图1为本发明实施例提供的快速回转定位装置的正视图；

图2为本发明实施例提供的快速回转定位装置的轴测示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的回转定位装置作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用于方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

本发明的核心思想在于，提供一种回转定位装置，包括回转轴、回转支承定位框架以及可调定位球组件；其中，回转轴的表面设置有一V型槽；回转支承定位框架的外周表面设置有三个定位球组件安装平面，该三个定位球组件安装平面沿所述回转轴的回转方向对称布置；可调定位球组件包括三个偏心定位球及三个调整螺栓，所述三个调整螺栓分别安装在所述三个定位球组件安装平面上；所述偏心定位球为半球结构，其通过螺纹联接方式分别固定连接至所述三个调整螺栓，其中一个偏心定位球与所述V型槽的两平面分别形成点接触，另外两个偏心定位球分别与所述回转轴的圆柱表面形成点接触；本发明所提出的回转定位装置通过采用可调整的偏心定位球与回转轴之间的四个点接触约束传递旋转运动，回转支承定位框架和回转轴的相对回转运动和相对径向移动被约束限制，但回转支承定位框架可沿回转轴的轴线相对移动，也可以实现自由的相对偏摆和俯仰；因此本发明所提出的回转定位装置具有三个方向的相对运动自由度，能够实现快速重复装配定位要求，能够适应环境变化造成的回转轴线之间的可变同轴度偏差，且不产生附加干扰力矩。

请参考图1至图2，其中，图1为本发明实施例提供的快速回转定位装置的正视图，图2为本发明实施例提供的快速回转定位装置的轴测示意图；如图1至图2所示，为实现上述目的，本发明提供的回转定位装置，包括：

回转轴6，其表面设置有一V型槽，所述V型槽两平面之间的夹角为120度，且所述V型槽两平面之间的连接轴与所述回转轴6的轴线方向平行；

回转支承定位框架5，为一中空的环形柱体结构，所述回转轴6位于所述回转支承定位框架5内，所述回转支承定位框架5的外周表面设置有三个定位球组件安装平面，所述三个定位球组件安装平面沿所述回转轴6的回转方向对称布置；

可调定位球组件，包括：

三个偏心定位球4、7、13，所述偏心定位球4、7、13为半球结构，设置在回转轴6与回转支承定位框架5之间，其半球面与所述回转轴6接触，端面与所述回转支承定位框架5接触；以及

三个调整螺栓1、9、15，分别安装在所述三个定位球组件安装平面上，所述三个调整螺栓1、9、15的轴线位于同一平面内并交于一点，其交点在所述回转轴6的轴线上；所述三个偏心定位球4、7、13通过螺纹联接方式分别固定连接至所述三个调整螺栓1、9、15，所述每个偏心定位球的轴线与对应的调整螺栓的轴线平行，且偏移一距离；其中一个偏心定位球7与所述V型槽的两平面分别形成点接触，另外两个偏心定位球4、13分别与所述回转轴6的圆柱表面形成点接触；通过旋转所述调整螺栓1、9、15调节所述偏心定位球4、7、13相对于所述回转支承定位框架5的位置。

由于本发明提供的回转定位装置，其回转支承定位框架5和回转轴6之间通过四个点接触约束来传递运动和力矩，回转支承定位框架5和回转轴6的相对回转运动和相对径向移动被约束限制，但回转支承定位框架5可沿回转轴6的轴线相对移动，也可以实现自由的相对偏摆和俯仰，因此本发明所提出的快速回转定位装置具有三个方向的相对运动自由度，能够实现快速重复装配定位要求，能够适应环境变化造成的回转轴线之间的可变同轴度偏差，且不产生附加干扰力矩；通过旋转三个调整螺栓1、9、15来调整偏心定位球4、7、13相对回转支承定位框架5的位置，可调整接触约束点相对于回转支承定位框架5的位置，从而实现回转支承定位框架5和回转轴6之间相对位置的微调。

进一步地，所述每个偏心定位球4、7、13的端面设置有一螺纹孔，所述螺纹孔偏离所述偏心定位球4、7、13的端面圆心一距离；所述调整螺栓1、9、15设置有一联接固定台阶，轴端设置有外螺纹，所述外螺纹与所述偏心定位球4、7、13的螺纹孔配合联接。

进一步地，所述可调定位球组件还包括三个联接锁紧件2、8、14，分别对称安装在所述定位球组件安装平面上；所述三个调整螺栓1、9、15分别与所述三个联接锁紧件2、8、14进行装配联接。

进一步地，所述可调定位球组件还包括锁紧螺栓3、10、12，所述三个调整螺栓1、9、15分别与所述三个联接锁紧件2、8、14进行装配联接后通过所述锁紧螺栓3、10、12进行锁紧。

进一步地，所述可调定位球组件还包括两个联接螺栓16、17，所述三个联接锁紧件2、8、14分别通过所述联接螺栓16、17固定安装在所述定位球组件安装平面上。

本发明实施例提供的回转定位装置的装配方法如下：

首先将所述调整螺栓1、9、15分别和所述联接锁紧件2、8、14进行装配联接，并分别采用锁紧螺栓3、10、12进行锁紧；

然后将三个联接锁紧件2、8、14分别对称安装在回转支承框架5的基座平面上，并通过联接螺栓16、17进行固定；其中，三个调整螺栓1、9、15的轴线位于同一平面内且交于一点，交点在回转轴6的轴线上，三个调整螺栓1、9、15的轴线绕回转轴6呈旋转对称分布；

接着将所述偏心定位球4、7、13分别采用螺纹联接方式固结到调整螺栓1、9、15上，偏心定位球4、7、13的轴线分别与对应的调整螺栓1、9、15的轴线平行，偏移一定的距离； 其中一个偏心定位球7与回转轴6的V型槽两表面接触，另外两个偏心定位球4、13与回转轴6的圆柱表面接触。

在使用的过程中，通过旋转三个调整螺栓1、9、15来调整偏心定位球4、7、13相对回转支承定位框架5的位置，从而可调整接触约束点相对于回转支承定位框架5的位置；并且回转支承定位框架5可以和外部的其它回转轴或回转部件进行固结。

综上所述，本发明提供了一种回转定位装置，包括回转轴、回转支承定位框架以及可调定位球组件；其中，回转轴的表面设置有一V型槽；回转支承定位框架的外周表面设置有三个定位球组件安装平面，该三个定位球组件安装平面沿所述回转轴的回转方向对称布置；可调定位球组件包括三个偏心定位球及三个调整螺栓，所述三个调整螺栓分别安装在所述三个定位球组件安装平面上；所述偏心定位球为半球结构，其通过螺纹联接方式分别固定连接至所述三个调整螺栓，其中一个偏心定位球与所述V型槽的两平面分别形成点接触，另外两个偏心定位球分别与所述回转轴的圆柱表面形成点接触；本发明所提出的回转定位装置通过采用可调整的偏心定位球与回转轴之间的四个点接触约束传递旋转运动，回转支承定位框架和回转轴的相对回转运动和相对径向移动被约束限制，但回转支承定位框架可沿回转轴的轴线相对移动，也可以实现自由的相对偏摆和俯仰；因此本发明所提出的回转定位装置具有三个方向的相对运动自由度，能够实现快速重复装配定位要求，能够适应环境变化造成的回转轴线之间的可变同轴度偏差，且不产生附加干扰力矩。

显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种回转定位装置，其特征在于，包括：

回转轴，其表面设置有一V型槽，所述V型槽两平面之间的夹角为120度，且所述V型槽两平面之间的连接轴与所述回转轴的轴线方向平行；

回转支承定位框架，为一中空的环形柱体结构，所述回转轴位于所述回转支承定位框架内，所述回转支承定位框架的外周表面设置有三个定位球组件安装平面，所述三个定位球组件安装平面沿所述回转轴的回转方向对称布置；

可调定位球组件，包括：

三个偏心定位球，所述偏心定位球为半球结构，设置在回转轴与回转支承定位框架之间，其半球面与所述回转轴接触，端面与所述回转支承定位框架接触；以及三个调整螺栓，分别安装在所述三个定位球组件安装平面上，所述三个调整螺栓的轴线位于同一平面内并交于一点，其交点在所述回转轴的轴线上；所述三个偏心定位球通过螺纹联接方式分别固定连接至所述三个调整螺栓，所述每个偏心定位球的轴线与对应的调整螺栓的轴线平行，且偏移一距离；其中一个偏心定位球与所述V型槽的两平面分别形成点接触，另外两个偏心定位球分别与所述回转轴的圆柱表面形成点接触；通过旋转所述调整螺栓调节所述偏心定位球相对于所述回转支承定位框架的位置。

2.如权利要求1所述的回转定位装置，其特征在于，所述每个偏心定位球的端面设置有一螺纹孔，所述螺纹孔偏离所述偏心定位球的端面圆心一距离；所述调整螺栓设置有一联接固定台阶，轴端设置有外螺纹，所述外螺纹与所述偏心定位球的螺纹孔配合联接。

3.如权利要求2所述的回转定位装置，其特征在于，所述可调定位球组件还包括联接锁紧件，其数量为三个，分别对称安装在所述定位球组件安装平面上；所述三个调整螺栓分别与所述三个联接锁紧件进行装配联接。

4.如权利要求3所述的回转定位装置，其特征在于，所述可调定位球组件还包括锁紧螺栓，所述三个调整螺栓分别与所述三个联接锁紧件进行装配联接后通过所述锁紧螺栓进行锁紧。

5.如权利要求4所述的回转定位装置，其特征在于，所述可调定位球组件还包括联接螺栓，所述三个联接锁紧件分别通过所述联接螺栓固定安装在所述定位球组件安装平面上。

6.如权利要求5所述的回转定位装置，其特征在于，所述联接螺栓的数量为两个。