CN103557810B - 气动式测量火焰筒焊接位置的测量装置及测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于火焰筒焊接领域，具体为一种气动式测量火焰筒焊接位置的测量装置及测量方法，可应用于航空发动机、民用飞机发动机及燃气轮机等大型火焰筒焊接件的焊后位置测量。本发明在测量装置上采用了气动控制元件和执行元件，由手动或自动电磁阀控制整体运动，实现了使上基准板在四个导柱上同步平稳地做上下往复运动，同时采用精密直线轴承实现上下移动功能，由两个带缓冲式轻系列气缸解决了往复运动冲击现象，气动控制元件和执行元件机构的应用，使控制自动化程度大大提高，提高了大型零件检测的操作可行性。本发明应用气动控制元件和执行元件，提高大型零件检测的自动化程度，降低操作者的劳动强度，提高测量效率。

Description

气动式测量火焰筒焊接位置的测量装置及测量方法

技术领域

本发明属于火焰筒焊接领域，具体为一种气动式测量火焰筒焊接位置的测量装置及测量方法，可应用于航空发动机、民用飞机发动机及燃气轮机等大型火焰筒焊接件的焊后位置测量。

背景技术

航空发动机、民用飞机发动机及燃气轮机燃烧室的多个火焰筒焊接后，需要在生产现场进行模拟装配状态，检测火焰筒焊接后相互之间的位置是否满足设计要求。由于火焰筒结构比较大，定位基准的尺寸公差大，测具的定位基准部分设计成可调式，克服被测零件尺寸误差的影响，由于测具可调的上基准板重量很重。目前，在测量时零件的定位装卸均采用人工操作，其测量效率较低，操作人员的劳动强度较大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种气动式测量火焰筒焊接位置的测量装置及测量方法，实现发动机及燃气轮机大型火焰筒焊接件的焊后位置测量及其它大型零件的测量，应用气动控制元件和执行元件，提高大型零件检测的自动化程度，降低操作者的劳动强度，提高测量效率。

本发明的技术方案是：

一种气动式测量火焰筒焊接位置的测量装置，该测量装置包括：导柱、上基准板、气缸组件、气动控制元件、定位块Ⅰ、定位块Ⅱ、躯座、支架管、直线轴承、定位销、基准座、角向定位块、支座，具体结构如下：

躯座上设置气缸架和支架管，气缸架和支架管的顶部分别安装导柱，上基准板通过其上的孔与气缸架和支架管上的导柱滑动配合；所述支架管与上基准板滑动配合处，安装直线轴承于上基准板的孔内侧；气缸组件通过螺钉安装于气缸架中，气缸组件的输入端分别与气动控制元件和手动或自动电磁阀连接，实现气动机构的手动或自动的两种方式控制；气缸组件顶部的输出端与上基准板连接，通过气缸组件带动上基准板沿导柱作上下往复移动；

火焰筒设置于躯座上表面的定位块Ⅰ和定位块Ⅱ上，定位块Ⅰ和定位块Ⅱ相对设置于火焰筒底面的两侧，对火焰筒进行底面定位；火焰筒的下侧设置角向定位块和支座，支座通过其上的角向定位块插入火焰筒的安装座孔内，支座与角向定位块通过螺纹配合，对火焰筒进行下侧定位；火焰筒的上侧设有两个角向安装座，其位置由火焰筒下侧的角向定位块和支座确定；在火焰筒的顶部垂直安装定位销，定位销的顶部穿过上基准板上的孔、与上基准板滑动配合，对火焰筒进行顶部定位；火焰筒的底面与定位块Ⅰ和定位块Ⅱ的接触面为零件下基准，火焰筒的顶面与上基准板的接触面为零件上基准，上基准板的底部设置基准座，每个基准座分别与火焰筒的上侧角向安装座相对应，基准座与角向安装座通过插销连接，对火焰筒进行上侧定位。

所述的气动式测量火焰筒焊接位置的测量装置，支架管顶部的导柱上套设弹簧，弹簧位于上基准板与支架管之间，用于缓冲上基准板的下落速度。

所述的气动式测量火焰筒焊接位置的测量装置，在上基准板与支架管之间安装限位块，限位块为半圆筒形，利于安装和拆卸。

所述装置的气动式测量火焰筒焊接位置的测量方法，具体过程如下：

操作时，首先将上基准板在气缸组件作用下向上移动到有效行程内，再将火焰筒定位安装在测量装置上，然后在气缸组件作用下向下移动上基准板与火焰筒上基准面贴合，完成检测后，在气缸组件作用下向上移动上基准板，使火焰筒顺利从测量装置中取出。

所述的气动式测量火焰筒焊接位置的测量方法，为了保证气缸组件到达行程终端无冲击现象和撞击噪声，选择带缓冲式轻系列气缸，当活塞运动到接近行程末端时，安装于气缸组件内部的缓冲装置开始起作用，使活塞运动速度降低，运动平稳，避免发生冲击现象，根据测量装置的使用要求和气缸组件承受的负载力的能力，在测量装置的对角线方向安装两个带缓冲式轻系列气缸。

所述的气动式测量火焰筒焊接位置的测量方法，将检测每个火焰筒上两个角向安装座位置的基准座固定在上基准板上，这样为使焊后火焰筒零件顺利放进和取出，为消除火焰筒高度尺寸误差的影响，使上基准板活动可调。

所述的气动式测量火焰筒焊接位置的测量方法，将配套使用的气缸组件和气动控制元件固定在躯座上的气缸架中，两个气缸组件火焰筒控制上基准板的上下往复移动，两个对角线分布的支架管固定在躯座上，导柱通过上基准板与支架管内的直线轴承对应位置形成间隙配合，做导向移动，确定上下火焰筒零件的中心位置。

所述的气动式测量火焰筒焊接位置的测量方法，放置被测火焰筒零件时，气缸组件由气动控制元件将上基准板顶起，提起定位销，然后由手动或自动电磁阀控制气缸组件将上基准板落下，将定位销插入火焰筒零件，满足火焰筒检测要求，实现上基准板由气动控制元件和执行元件的控制自动完成上下往复运动，采用精密直线轴承，确保上基准板活动灵活。

所述的气动式测量火焰筒焊接位置的测量方法，为确保检测的可行性，采用每四个火焰筒为一组进行相互位置检测，下一组四个火焰筒中包括上一组的最后一个火焰筒，这样连续检测整个火焰筒焊接后的相互位置，并使多个火焰筒焊接后都能通过测量装置下基准的定位块：定位块Ⅰ、定位块Ⅱ；确保全部焊后模拟装配关系，同时还要测出每个火焰筒上两个角向安装座的位置，上基准板在四个导柱上必须上下同步移动，克服火焰筒高度尺寸偏差大和基准不一致，并便于火焰筒检测时的装卸，确保各火焰筒间的相互位置。

本发明的优点和有益效果是：

1、本发明在测量装置上采用了气动控制元件和执行元件，如：气缸、电磁阀、调节阀及由空气过滤器、减压阀、油雾器等构成的气动元件，由手动或自动电磁阀控制整体运动，实现了使上基准板在四个导柱上同步平稳地做上下往复运动，同时采用精密直线轴承实现上下灵活移动功能，由两个带缓冲式轻系列气缸解决了往复运动冲击现象，气动控制元件和执行元件机构的应用，使控制自动化程度大大提高，提高了大型零件检测的操作可行性。

2、本发明同一测量装置实现不同基准的火焰筒相互位置和每个火焰筒上的两个角向安装座的位置的检测要求。

3、本发明检测火焰筒位置度时，基准在火焰筒下面，检测两个角向安装座的位置时，基准在火焰筒上面，解决用同一测量装置检基准不一致的问题，定位稳定可靠，使用方便安全。

4、本发明采用气动元件提高了测量的自动程度。

5、本发明采用的带缓冲性能的气缸，运动平稳，避免冲击现象。

6、本发明采用精密直线轴承，实现可调的上基准板在导柱上灵活移动。

7、本发明可应用到各种大型火焰筒焊接件的焊后位置测量上，采用本发明在测量时，零件的定位装卸由原人工操作改进为气动控制元件机构自动控制，大大提高了测量效率，减轻了操作人员的劳动强度。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1的P向视图。

图3为图1的C-C剖视图。

图中，1导柱；2上基准板；3螺钉；4气缸组件；5气动控制元件；6定位块Ⅰ；7定位块Ⅱ；8躯座；9支架管；10限位块；11弹簧；12精密直线轴承；13定位销；14基准座；15角向定位块；16支座；17火焰筒；18气缸架；19角向安装座。

具体实施方式

如图1-图3所示，本发明气动式测量火焰筒焊接位置的测量装置，主要包括：导柱l、上基准板2、螺钉3、气缸组件4、气动控制元件5、定位块Ⅰ6、定位块Ⅱ7、躯座8、支架管9、限位块10、弹簧11、精密直线轴承12、定位销13、基准座14、角向定位块15、支座16、火焰筒17；气缸架18等，具体结构如下：

躯座8上设置气缸架18和支架管9，气缸架18和支架管9的顶部分别安装导柱1，上基准板2通过其上的孔与气缸架18和支架管9上的导柱1滑动配合；所述支架管9与上基准板2滑动配合处，安装精密直线轴承12于上基准板2的孔内侧。气缸组件4通过螺钉3安装于气缸架18中，气缸组件4的输入端分别与气动控制元件5和手动或自动电磁阀连接，实现气动和手动或自动的两种方式控制；气缸组件4顶部的输出端与上基准板2连接，通过气缸组件4带动上基准板2沿导柱1作上下往复移动。支架管9顶部的导柱1上套设弹簧11，弹簧11位于上基准板2与支架管9之间，用于缓冲上基准板2的下落速度。根据需要在上基准板2与支架管9之间安装限位块10，限位块10为半圆筒形，利于安装和拆卸（图1）。

火焰筒17设置于躯座8上表面的定位块Ⅰ6和定位块Ⅱ7上，定位块Ⅰ6和定位块Ⅱ7相对设置于火焰筒17底面的两侧，对火焰筒17进行底面定位。火焰筒17的下侧设置角向定位块15和支座16，支座16通过其上的角向定位块15插入火焰筒17的安装座孔内，支座16与角向定位块15通过螺纹配合，对火焰筒17进行下侧定位（图1、图3）。火焰筒17的上侧有两个角向安装座，角向安装座的位置由火焰筒17下侧的角向定位块15和支座16的位置确定。在火焰筒17的顶部垂直安装定位销13，定位销13的顶部穿过上基准板2上的孔、与上基准板2滑动配合，对火焰筒17进行顶部定位。火焰筒17的底面与定位块Ⅰ6和定位块Ⅱ7的接触面为零件下基准，火焰筒17的顶面与上基准板2的接触面为零件上基准，上基准板2的底部设置基准座14，每个基准座14分别与火焰筒17的上侧角向安装座19相对应，基准座14与角向安装座19通过插销连接，对火焰筒17进行上侧定位（图2）。

本发明气动式测量火焰筒焊接位置的测量方法如下：

将检测每个火焰筒17上两个角向安装座19（角向安装座是火焰筒自身结构）位置的基准座固定在上基准板2上，这样为使焊后零件顺利放进和取出，上基准板2必须是可调的。操作时，首先将上基准板2在气缸组件4作用下向上移动到有效行程内，再将火焰筒17定位安装在测量装置上，然后在气缸组件4作用下向下移动上基准板2与火焰筒上基准面贴合，完成检测后，在气缸组件4作用下向上移动上基准板2，使火焰筒17顺利从测量装置中取出。

因为气动元件必须进行组合，才能形成一个用于完成某一特定作业的控制回路。气动执行元件主要用于作直线往复运动，应用气动执行元件实现工件的自动定位。由于气动控制，根据工作要求和条件，要正确选择气缸组件4的类型，根据承受的负载力，确定气缸组件4直径、行程和动作方向，为了保证气缸组件4到达行程终端无冲击现象和撞击噪声，选择带缓冲式轻系列气缸，当活塞运动到接近行程末端时，安装于气缸组件4内部的缓冲装置开始起作用，使活塞运动速度降低，运动平稳，避免发生冲击现象，根据测量装置的使用要求和气缸组件4承受的负载力的能力，在测量装置的对角线方向安装两个带缓冲式轻系列气缸(QGBQ63-150MPa)。

上基准板2在四个导柱1上的上下同步移动，分别由两个气缸组件4、四个单向节流阀、三联件和电磁阀实现。三联件是气流的处理元件，按气流流动方向首先是空气过滤器(必须垂直安装放水阀向下)→减压阀→油雾器。实际上，单个气动元件(如各种类型气缸和控制阀)都可以看成是模块式元件，以提供功能强大、成本低、效率高的控制和驱动。从而，实现两个气缸组件4同步的驱动动作，是由电磁阀上开关控制。

将配套使用的气缸组件4和气动控制元件5固定在躯座8上的气缸架18中，两个气缸组件4控制上基准板2的上下往复移动，两个对角线分布的支架管9固定在躯座8上，导柱1通过上基准板2与支架管9内的精密直线轴承12对应位置形成一定间隙配合，做导向移动，确定上下零件的中心位置。

放置被测零件时，气缸组件4由气动控制元件5将上基准板2顶起，提起定位销13，然后由手动或自动电磁阀控制气缸组件4将上基准板2落下，将定位销13插入零件，满足零件检测要求，实现上基准板2由气动控制元件和执行元件的控制自动完成上下往复运动，采用精密直线轴承12（如：LIN-11直线轴承等），确保上基准板2活动灵活。

为确保检测的可行性，采用每四个火焰筒为一组进行相互位置检测，下一组四个火焰筒中包括上一组的最后一个火焰筒，这样连续检测整个火焰筒焊接后的相互位置，并使多个火焰筒焊接后都能通过测量装置下基准的定位块（定位块Ⅰ6、定位块Ⅱ7）。确保全部焊后模拟装配关系，同时还要测出每个火焰筒上两个角向安装座的位置，上基准板2在四个导柱1上必须上下同步移动，克服火焰筒高度尺寸偏差大和基准不一致的问题，并便于火焰筒检测时的装卸，确保各火焰筒间的相互位置。为了减轻上基准板2的重量，还要确保上基准板2的刚性和强度，采用铝合金材料，但重量也近170KG，人员操作很难实现，因此采用气动模块式元件。

Claims (9)

1.一种气动式测量火焰筒焊接位置的测量装置，其特征在于，该测量装置包括：导柱、上基准板、气缸组件、气动控制元件、定位块Ⅰ、定位块Ⅱ、躯座、支架管、直线轴承、定位销、基准座、角向定位块、支座，具体结构如下：

躯座上设置气缸架和支架管，气缸架和支架管的顶部分别安装导柱，上基准板通过其上的孔与气缸架和支架管上的导柱滑动配合；所述支架管与上基准板滑动配合处，安装直线轴承于上基准板的孔内侧；气缸组件通过螺钉安装于气缸架中，气缸组件的输入端分别与气动控制元件和手动或自动电磁阀连接，实现气动机构的手动或自动的两种方式控制；气缸组件顶部的输出端与上基准板连接，通过气缸组件带动上基准板沿导柱作上下往复移动；

火焰筒设置于躯座上表面的定位块Ⅰ和定位块Ⅱ上，定位块Ⅰ和定位块Ⅱ相对设置于火焰筒底面的两侧，对火焰筒进行底面定位；火焰筒的下侧设置角向定位块和支座，支座通过其上的角向定位块插入火焰筒的安装座孔内，支座与角向定位块通过螺纹配合，对火焰筒进行下侧定位；火焰筒的上侧设有两个角向安装座，其位置由火焰筒下侧的角向定位块和支座确定；在火焰筒的顶部垂直安装定位销，定位销的顶部穿过上基准板上的孔、与上基准板滑动配合，对火焰筒进行顶部定位；火焰筒的底面与定位块Ⅰ和定位块Ⅱ的接触面为零件下基准，火焰筒的顶面与上基准板的接触面为零件上基准，上基准板的底部设置基准座，每个基准座分别与火焰筒的上侧角向安装座相对应，基准座与角向安装座通过插销连接，对火焰筒进行上侧定位。

2.按照权利要求1所述的气动式测量火焰筒焊接位置的测量装置，其特征在于，支架管顶部的导柱上套设弹簧，弹簧位于上基准板与支架管之间，用于缓冲上基准板的下落速度。

3.按照权利要求1所述的气动式测量火焰筒焊接位置的测量装置，其特征在于，在上基准板与支架管之间安装限位块，限位块为半圆筒形，利于安装和拆卸。

4.一种权利要求1所述装置的气动式测量火焰筒焊接位置的测量方法，其特征在于，具体过程如下：

操作时，首先将上基准板在气缸组件作用下向上移动到有效行程内，再将火焰筒定位安装在测量装置上，然后在气缸组件作用下向下移动上基准板与火焰筒上基准面贴合，完成检测后，在气缸组件作用下向上移动上基准板，使火焰筒顺利从测量装置中取出。

5.按照权利要求4所述的气动式测量火焰筒焊接位置的测量方法，其特征在于，为了保证气缸组件到达行程终端无冲击现象和撞击噪声，选择带缓冲式轻系列气缸，当活塞运动到接近行程末端时，安装于气缸组件内部的缓冲装置开始起作用，使活塞运动速度降低，运动平稳，避免发生冲击现象，根据测量装置的使用要求和气缸组件承受的负载力的能力，在测量装置的对角线方向安装两个带缓冲式轻系列气缸。

6.按照权利要求4所述的气动式测量火焰筒焊接位置的测量方法，其特征在于，将检测每个火焰筒上两个角向安装座位置的基准座固定在上基准板上，这样为使焊后火焰筒零件顺利放进和取出，为消除火焰筒高度尺寸误差的影响，使上基准板活动可调。

7.按照权利要求4所述的气动式测量火焰筒焊接位置的测量方法，其特征在于，将配套使用的气缸组件和气动控制元件固定在躯座上的气缸架中，两个气缸组件火焰筒控制上基准板的上下往复移动，两个对角线分布的支架管固定在躯座上，导柱通过上基准板与支架管内的直线轴承对应位置形成间隙配合，做导向移动，确定上下火焰筒零件的中心位置。

8.按照权利要求4所述的气动式测量火焰筒焊接位置的测量方法，其特征在于，放置被测火焰筒零件时，气缸组件由气动控制元件将上基准板顶起，提起定位销，然后由手动或自动电磁阀控制气缸组件将上基准板落下，将定位销插入火焰筒零件，满足火焰筒检测要求，实现上基准板由气动控制元件和执行元件的控制自动完成上下往复运动，采用直线轴承，确保上基准板活动灵活。

9.按照权利要求4所述的气动式测量火焰筒焊接位置的测量方法，其特征在于，为确保检测的可行性，采用每四个火焰筒为一组进行相互位置检测，下一组四个火焰筒中包括上一组的最后一个火焰筒，这样连续检测整个火焰筒焊接后的相互位置，并使多个火焰筒焊接后都能通过测量装置下基准的定位块：定位块Ⅰ、定位块Ⅱ；确保全部焊后模拟装配关系，同时还要测出每个火焰筒上两个角向安装座的位置，上基准板在四个导柱上必须上下同步移动，克服火焰筒高度尺寸偏差大和基准不一致，并便于火焰筒检测时的装卸，确保各火焰筒间的相互位置。