CN104154837B - 一种基于标准心轴的四极杆组件装配装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于标准心轴的四极杆组件装配装置。所述装配装置含有底板、基准底座、基准挡块Ⅰ、基准挡块Ⅱ、基准垫块、标准心轴、支柱、压杆、压紧螺钉和压板。四根极杆和尺寸为场圆大小的标准心轴依次放入由基准挡块Ⅰ、基准挡块Ⅱ和基准垫块组合形成的高精度基准U型腔体中，U型腔体、极杆和标准心轴组成的尺寸链共同决定四根极杆的空间位置和四极杆组件的场圆形态，通过高精度定位胶将极座与极杆辅助定位联接完成四极杆组件装配。

Description

一种基于标准心轴的四极杆组件装配装置

技术领域

本发明涉及一种基于标准心轴的四极杆组件装配装置，具体为通过精密标准心轴和精密基准的组合定位实现四极杆组件的内切圆精确尺寸和极杆的精确方位，在降低对极座零件几何精度要求的同时保证四极杆组件性能。所述的装配装置适用于使用圆形截面极杆的四极杆组件。

背景技术

质谱仪是广泛应用于食品安全、环境检测、药物检测等领域的科学分析仪器，其中四极杆质谱仪在商用质谱仪中占有较大的比重。四极杆组件是四极杆质谱仪的核心部件，典型的四极杆组件是四根高精度圆形极杆通过螺钉连接在高精度陶瓷座上的一个装配组合件，其装配精度直接影响到质谱仪的分辨率等仪器性能，关键装配精度均要求小于3μm，是典型的精密、超精密部件装配。而现有的零件制造精度很难达到装配尺寸链所需要的精度要求，甚至零件的制造精度低于最终的部件精度要求。因此，需要选择合理装配方法保证四极杆组件质量。

在圆柱型四极杆组件的整个装配过程中，需要实现的重点和难点是四根极杆相互距离之间的偏差和平行度误差，以及四根极杆构成的内切圆尺寸误差三个精度参数，其中又以控制内切圆半径（即场半径r0）的大小是核心目标。但是在实际的操作过程中，由于四极杆组件内部空间很小，目前还没有手段能够精确控制整个极杆长度范围内切圆半径的误差，而仅以控制四根极杆相互距离之间的偏差和平行度误差说明装配精度。而目前大多数四极杆组件的极杆位置主要靠极座的内部尺寸保证，对陶瓷材料的极座内圆弧定位面的的尺寸精度、圆度和圆柱度、中心对称性、轴对称性、圆心之间的距离分散精度等加工精度要求高。而陶瓷材料加工难度大，需要对四极杆组件装配的重点和难点进行转换，以实现长期稳定有效的固定定位，保证批量生产的产品质量。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于标准心轴的四极杆组件装配装置，可实现四极杆组件四根极杆相互距离之间的偏差和平行度误差，同时控制内切圆误差的装配，降低对极座零件的加工制造精度要求，提高生产效率。

本发明的基于标准心轴的四极杆组件装配装置，含有底板、基准底座、基准挡块Ⅰ、基准挡块Ⅱ、基准垫块、标准心轴、支柱、压杆、压紧螺钉和压板，其特点是：基准底座固定在底板上，提供高精度的基准平面，基准挡块Ⅰ、基准挡块Ⅱ和基准垫块固定在基准底座上，组合成为对四根极杆形成约束定位的U型腔体，依次将四根极杆和标准心轴放入U型腔体中；两件支柱作为压杆的安装座，压紧螺钉通过螺纹与压杆联接，使用专用工具将压紧螺钉旋进，其球形端头顶紧放置在四极杆组件上的压板，实现对四根极杆的压紧限位。

标准心轴与基准垫块的结构相适配。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：使用具有一定平面精度的底板作为所有功能零件的安装基础，基准底座提供高精度的安装基准面；基准挡块Ⅰ、基准挡块Ⅱ和基准垫块具有精密平面加工精度，安装在基准底座上，形成U型定位腔体，是对四极杆质量分析器的四根极杆形成定位约束的基准，其中基准垫块用于确定基准挡块Ⅰ和基准挡块Ⅱ间的距离，其尺寸根据四极杆质量分析器场圆大小以及四根极杆的尺寸大小计算确定；所述标准心轴尺寸根据四极杆质量分析器场圆大小确定，具有精密的尺寸精度和形状精度。U型腔体的定位长度根据四极质量分析器两个极座间距确定，标准心轴的长度与极杆长度按一定比例关系匹配。所述支柱、压杆、压紧螺钉和压板组合实现对四根极杆的压紧定位。四极杆组件装配时，按规定的装配顺序将四根极杆和标准心轴放置在U型腔体中，压紧定位，通过专用测量仪器测量四根极杆每两相邻杆外侧平行度达到装配要求，确认四根极杆已精确定位；套入极座并使用高精度定位胶进行辅助定位联接，定位胶固化后从U型腔体中取出四极杆组件，最后将标准心轴取出完成装配。

本发明的装配装置通过使用高精度的定位基准和标准心轴组合，将四极杆组件的四根极杆预先定位，在保证四根极杆位置精度的同时，使通常情况下依靠测量四根极杆每两相邻杆及两对杆外侧平行度间接保证的四极质量分析器场圆通过标准心轴直接得到控制，加以定位胶的辅助定位联接，只需普通加工精度的极座即可满足高精度的四极杆组件装配，降低了极座零件加工精度和组件装配对人员技能的依赖，且装配流程高效简便。

本发明的装配装置的装配原理可适用于不同圆形截面尺寸和不同场圆尺寸的四极杆组件装配，只需按照极杆、标准心轴和U型腔体定位基准的尺寸链关系匹配即可，具有广泛的适用性。对同一场圆尺寸要求的不同长度四极杆组件可使用同一装配装置进行装配，具有良好的通用性。

本发明的装配装置具有统一的定位基准，在提供批量的高精度极杆和标准心轴情况下，可实现批量化的四极杆组件装配，同时保证批量生产的产品具有较好的场圆尺寸一致性和装配质量一致性。

附图说明

图1是本发明的结构原理图；

图2是图1的俯视图；

图3是本发明中的标准心轴的结构示意图；

图中：1.底板 2.支柱 3.压杆 4.基准底座 5.基准挡块Ⅰ 6.压紧螺钉 7.压板 8.标准心轴 9. 四极杆组件 10.基准垫块 11.基准挡块Ⅱ 。

具体实施方式

下面结合附图1、图2、图3对本发明装置作详细说明。

在图1和图2中，基准底座4固定在底板1上，提供高精度的基准平面，基准挡块Ⅰ5、基准挡块Ⅱ11和基准垫块10通过紧固件固定在基准底座4上，组合成为对四根极杆形成约束定位的U型腔体，U型腔体长度小于四极杆组件9两个极座间隙距离。装配四极杆组件9时，根据基准垫块宽度尺寸，四根极杆尺寸，按几何关系计算所需的标准心轴8（图3）尺寸；依次将四根极杆和选配的标准心轴8放入U型腔体中，极杆和U型腔体基准面间成相切状态，标准心轴8与四根极杆相切，为四根极杆包围状态。两件支柱2作为压杆3的安装座，压紧螺钉6通过螺纹与压杆3联接，使用可设定扭矩的专用工具将压紧螺钉6旋进，其球形端头顶紧放置在四极杆组件9上的压板7，实现对四根极杆的压紧，压紧力通过计算拧紧扭矩与螺钉预紧力的关系控制。在完成极杆的定位夹紧后，将四极杆组件9的两个极座分别从极杆两端套入，再在极杆与极座螺纹连接处填充适量定位胶进行辅助定位，拧入连接紧固件，待定位胶完全固化后卸载压紧螺钉6，从U型腔体中取出四极杆组件9，最后通过重力作用将标准心轴8取出，完成装配过程。

可以理解的是，本领域技术人员还可基于本发明精神做其它变化以应用在其他方面，只要其不偏离本发明的技术效果即可。这些依据本发明精神所做的变化都应视为本发明所要求保护的范围内。

Claims (2)

1.一种基于标准心轴的四极杆组件装配装置，含有底板、基准底座、基准挡块Ⅰ、基准挡块Ⅱ、基准垫块、标准心轴、支柱、压杆、压紧螺钉和压板，其特征在于：所述基准底座（4）固定在底板（1）上，提供高精度的基准平面，基准挡块Ⅰ（5）、基准挡块Ⅱ（11）和基准垫块（10）固定在基准底座（4）上，组合成为对四根极杆形成约束定位的U型腔体，依次将四根极杆和标准心轴（8）放入U型腔体中；两件支柱（2）作为压杆（3）的安装座，压紧螺钉（6）通过螺纹与压杆（3）连接，使用专用工具将压紧螺钉（6）旋进，其球形端头顶紧放置在四极杆组件（9）上的压板（7），实现对四根极杆的压紧限位。

2.根据权利要求1所述的基于标准心轴的四极杆组件装配装置，其特征在于：所述标准心轴（8）与基准垫块（10）的结构相适配。