CN104440809B - 回复力恒定式航空发动机装配用平面二维调整装置 - Google Patents
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Abstract
回复力恒定式航空发动机装配用平面二维调整装置属于精密仪器及机械技术领域；该装置通过内框、外框和运动台的复合运动实现平面二维调整，内框、外框和运动台的底面为共面结构；通过操纵杆对限位单元位置调整，使主导向部件和副导向部件与运动台的导向工作面接触，对运动台进行导向调整；驱动杆旋进时，将驱动力传递至连接块，驱动运动台正向运动；驱动杆旋出时，通过固定在驱动杆上的挡圈、弹性元件和紧固块将驱动力传递至连接块，驱动运动台反向运动，X向运动调整装置与Y向运动调整装置运动方向相互正交；本发明建立了一种兼顾高位移灵敏度、高刚度特性的回复力恒定式平面二维调整装置。
Description
技术领域
本发明属于精密仪器及机械技术领域，特别涉及一种回复力恒定式航空发动机装配用平面二维调整装置。
背景技术
近年来，随着先进装备制造业逐渐朝向精密化和超精密化发展，特别是航空发动机性能的不断提升，对发动机加工装配的精度要求越来越高，尤其是在追求更高推重比的同时，由于装配误差产生的发动机振动、噪声等因素对性能的影响逐渐突显出来。这就对发动机的测试装备性能提出了严峻的挑战，因而也对所使用的调整定位工作台性能有了更高的要求。
2000年，法国Compiegne工业大学的Samir Mckid等人于研制的摩擦驱动工作台通过液体静压导轨支撑，并使用了零膨胀材料微晶玻璃制作导轨，从而能够降低对环境的要求。该工作台行程为220mm，定位精度可达16nm.(Mekid S. High precision linear slide. Part I: design and construction[J]. International Journal of Machine Tools and Manufacture, 2000, 40(7): 1039~1050)。
2001年，东京工业大学的Shinno等人研制了混合直线电机驱动的两级驱动大行程超精密平台，采用直线电机进行粗定位，音圈电机精密定位（Shinno H, Hashizume H. High speed nanometer positioning using a hybrid linear motor[J]. CIRP Annals-Manufacturing Technology, 2001, 50(1): 243~246）。
台湾淡江大学的Chao.C.L等人也对精密调整定位工作台展开了研究，他们采用摩擦轮驱动和气体支撑的方式对工作台进行了设计，使用激光干涉仪作为反馈测量装置。该工作台在温度20±1℃和湿度60±5%的环境中，其定位精度优于15nm(Chao.C.L, Neou J. Model reference adaptive control of air-lubricated capstan drive for precision positioning[J]. Precision engineering, 2000, 24(4): 285~290)。
2003年，东京工业大学的Mao J、Tachikawa H等人，成功研制了采用直线电机驱动和空气静压丝杠驱动技术的超精密纳米定位工作台，并使用空气静压导轨进行支撑和导向，整个工作台的定位精度可以达到±2nm (Mao J, Tachikawa H, Shimokohbe A. Precision positioning of a DC-motor-driven aerostatic slide system[J]. Precision engineering, 2003, 27(1): 32~41)。
上述运动平台都具有较高的定位精度和位移分辨力，但都是在轻载情况下工作，无法满足航空发动机装配中数百公斤的大负载要求。
专利CN201310166438“大行程微驱动精密二维工作台”提出了一种大行程微驱动精密二维工作台，为一种宏/微驱动结合结构；X向进给装置包括X向大行程进给装置和X向微进给装置，Y向进给装置包括Y向大行程进给装置和Y向微进给装置；Y向大行程进给装置设置于X向微进给装置之上且能随X向微进给装置的进给动作而移动；底座的过渡连接板与机床连接。
专利CN200620072502“大行程高精度二维工作台”提出一种大行程高精度二维工作台，采用复合式磁浮－滑动导轨，设置二维移动工作台的顶部导向面与测量光栅的测量面相重合的结构形式，设置驱动区和工作区二级隔离。
专利CN200920177016“单层小行程二维工作台”提出一种单层小行程二维工作台，由固定滑块、过渡滑块、目标滑块、板式弹簧和调节螺钉组成，采用环状板式结构，通过调节螺钉和板式弹簧的共同作用，使目标滑块在同一水平层中完成X轴、Y轴二维方向的移动，解决普通双层结构的二维工作台占用较大空间的问题。
上述现有技术存在的共性问题是在大载荷的情况下，无法实现调整装置的高精度和高分辨力；然而在航空发动机装配中，发动机转静子以及相关夹具等回转体组件重达数百公斤，其装配工作直接在工作台上进行，装调中需大量反复调整工作以保证装配精度，这就要求使用的调整工作台能够承受大载荷并有很高的调整定位精度。
发明内容
本发明的目的就是针对上述现有技术存在的问题，提出一种基于恒定回复力的航空发动机转静子装配测量用调心装置，通过驱动杆旋进，将驱动力传递至连接块，驱动运动台正向运动；驱动杆旋出，通过固定在驱动杆上的挡圈、弹性元件和紧固块将驱动力传递至连接块，驱动运动台反向运动，并且以回复力恒定的形式达到高精度、高刚度的要求。
上述目的通过以下的技术方案实现：
一种回复力恒定式航空发动机装配用平面二维调整装置，包括内框、外框和运动台；运动台沿X轴运动时，内框和外框均保持静止不动，运动台沿Y轴运动时，外框保持静止不动，内框与运动台同步运动；X向运动调整装置驱动运动台沿X轴运动及定位，Y向运动调整装置驱动运动台沿Y轴运动及定位；所述的X向运动调整装置包括X向连接块、X向紧固块、挡圈A、弹性元件A和X向驱动杆；所述的Y向运动调整装置包括Y向驱动杆、Y向紧固块、弹性元件B、挡圈B和Y向连接块； X向运动调整装置与Y向运动调整装置运动方向相互正交。
在X轴运动方向上，通过X向操纵杆调整X向限位单元的位置，使X向主导向部件和X向副导向部件与运动台的导向工作面接触，对运动台进行导向调整；所述的X向驱动杆旋进时，将驱动力传递至X向连接块，X向连接块与运动台固连，驱动运动台沿X轴正向运动；X向驱动杆旋出时，通过固定在X向驱动杆上的挡圈A、弹性元件A和X向紧固块将驱动力传递至X向连接块，驱动运动台沿X轴负向运动。
在Y轴运动方向上，通过Y向操纵杆调整Y向限位单元的位置，使Y向主导向部件和Y向副导向部件与内框的导向工作面接触，对内框进行导向调整；所述的Y向驱动杆旋进时，将驱动力传递至Y向连接块，Y向连接块与内框固连，驱动内框沿Y轴正向运动；Y向驱动杆旋出时，通过固定在Y向驱动杆上的挡圈B、弹性元件B和Y向紧固块将驱动力传递至Y向连接块，驱动内框沿Y轴负向运动。
运动台沿X轴运动时，所述的挡圈A与X向紧固块的相对位置保持不变，弹性元件A的回复力大小可根据需要进行调整，且调整后回复力保持恒定状态；内框沿Y向运动时，所述的挡圈B与Y向紧固块的相对位置保持不变，弹性元件B的回复力大小可根据需要进行调整，且调整后回复力保持恒定状态。
通过调节挡圈A的位置，为X向弹性元件A加载不同程度的预紧力；通过调节挡圈B的位置，为Y向弹性元件B加载不同程度的预紧力。
X向驱动杆和Y向驱动杆为手动驱动或电机驱动。
本发明具有以下特点及有益效果：
1、本发明装置中内框、外框均为封闭的“口”字形结构，该结构刚度大、
稳定性好，在受到较大驱动力和回复力时不易变形，可有效保证工作台沿X方
向和Y方向的运动精度；
2、本发明装置中X向和Y向运动调整装置均为回复力恒定式结构，该结构在调节工作台运动过程中具有高刚度和良好的稳定性，在大承载时仍足够的回复力，可保证装置X方向和Y方向运动的高位移灵敏度；
3、本发明装置中X向和Y向运动调整装置中的弹性单元，均可通过调节对应的挡圈以加载不同程度的预紧力，该预紧力不受驱动力的影响，在调节装置运动过程中保证回复力的恒定，确保X方向和Y方向的运动可靠性。
本发明装置特别适用于航空发动机静转子装配测量场合，解决大负载及超大负载场合下平面二维调整装置的精确调整及定位难题。
附图说明
图1为回复力恒定式航空发动机装配用平面二维调整装置结构示意图；
图2为X向运动调整装置结构示意图；
图3为Y向运动调整装置结构示意图。
图中：1、内框；2、外框；3、Y向运动调整装置；4、X向主导向部件；5、运动台；6、Y向副导向部件；7、Y向限位单元；8、Y向操纵杆；9、X向副导向部件；10、X向限位单元；11、X向操纵杆；12、Y向主导向部件；13、X向运动调整装置；14、X向连接块；15、X向紧固块；16、挡圈A；17、弹性单元A；18、X向驱动杆；19、Y向驱动杆；20、Y向紧固块；21、弹性单元B；22、挡圈B；23、Y向连接块。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作详细说明。
一种回复力恒定式航空发动机装配用平面二维调整装置，包括内框1、外框2和运动台5；该运动台5沿X轴运动时，内框1和外框2均保持静止不动，运动台5沿Y轴运动时，外框2保持静止不动，内框1与运动台5同步运动；X向运动调整装置13实现运动台5沿X轴的运动调整及定位，Y向运动调整装置3实现运动台5沿Y轴的运动调整及定位；所述的X向运动调整装置13包括X向连接块14、X向紧固块15、挡圈A16、弹性元件A17和X向驱动杆18，X向驱动杆18驱动X向运动调整装置13；所述的Y向运动调整装置3包括Y向驱动杆19、Y向紧固块20、弹性元件B21、挡圈B22和Y向连接块23，Y向驱动杆19驱动Y向运动调整装置3；所述的X向运动调整装置13与Y向运动调整装置3运动方向相互正交,并独立实现各自导向上的正向和反向调整定位。
在X轴运动方向上，通过X向操纵杆11调整X向限位单元10的位置，使X向主导向部件4和X向副导向部件9与运动台5的导向工作面接触，对运动台5进行导向调整；所述的X向驱动杆18旋进时，将驱动力传递至X向连接块14，X向连接块14与运动台5固连，驱动运动台5沿X轴正向运动；X向驱动杆18旋出时，通过固定在X向驱动杆18上的挡圈A16、弹性元件A17和X向紧固块15将驱动力传递至X向连接块14，驱动运动台5沿X轴负向运动。
在Y轴运动方向上，通过Y向操纵杆8调整Y向限位单元7的位置，使Y向主导向部件12和Y向副导向部件6与内框1的导向工作面接触，对内框1进行导向调整；所述的Y向驱动杆19旋进时，将驱动力传递至Y向连接块23，Y向连接块23与内框1固连，驱动内框1沿Y轴正向运动；Y向驱动杆19旋出时，通过固定在Y向驱动杆19上的挡圈B22、弹性元件B21和Y向紧固块20将驱动力传递至Y向连接块23，驱动内框1沿Y轴负向运动。
沿X轴运动时，所述的挡圈A16与X向紧固块15的相对位置保持不变，弹性元件A17的回复力大小可根据需要进行调整，且调整后回复力保持恒定状态；沿Y向运动时，所述的挡圈B22与Y向紧固块20的相对位置保持不变，弹性元件B21的回复力大小可根据需要进行调整，且调整后回复力保持恒定状态。
通过调节挡圈A16的位置，为X向弹性元件A17加载不同程度的预紧力；通过调节挡圈B22的位置，为Y向弹性元件B21加载不同程度的预紧力。
X向驱动杆18和Y向驱动杆19为手动驱动或电机驱动。
Claims (4)
1.一种回复力恒定式航空发动机装配用平面二维调整装置，包括内框(1)、外框(2)和运动台(5)；运动台(5)沿X轴运动时，内框(1)和外框(2)均保持静止不动，运动台(5)沿Y轴运动时，外框(2)保持静止不动，内框(1)与运动台(5)同步运动；其特征在于：X向运动调整装置(13)驱动运动台(5)沿X轴运动及定位，Y向运动调整装置(3)驱动运动台(5)沿Y轴运动及定位；所述的X向运动调整装置(13)包括X向连接块(14)、X向紧固块(15)、挡圈A(16)、弹性元件A(17)和X向驱动杆(18)；所述的Y向运动调整装置(3)包括Y向驱动杆(19)、Y向紧固块(20)、弹性元件B(21)、挡圈B(22)和Y向连接块(23)；所述的X向运动调整装置(13)与Y向运动调整装置(3)运动方向相互正交；
在X轴运动方向上，通过X向操纵杆(11)调整X向限位单元(10)的位置，使X向主导向部件(4)和X向副导向部件(9)与运动台(5)的导向工作面接触，对运动台(5)进行导向调整；所述的X向驱动杆(18)旋进时，将驱动力传递至X向连接块(14)，X向连接块(14)与运动台(5)固连，驱动运动台(5)沿X轴正向运动；X向驱动杆(18)旋出时，通过固定在X向驱动杆(18)上的挡圈A(16)、弹性元件A(17)和X向紧固块(15)，将驱动力传递至X向连接块(14)，驱动运动台(5)沿X轴负向运动；
在Y轴运动方向上，通过Y向操纵杆(8)调整Y向限位单元(7)的位置，使Y向主导向部件(12)和Y向副导向部件(6)与内框(1)的导向工作面接触，对内框(1)进行导向调整；所述的Y向驱动杆(19)旋进时，将驱动力传递至Y向连接块(23)，Y向连接块(23)与内框(1)固连，驱动内框(1)沿Y轴正向运动；Y向驱动杆(19)旋出时，通过固定在Y向驱动杆(19)上的挡圈B(22)、弹性元件B(21)和Y向紧固块(20)将驱动力传递至Y向连接块(23)，驱动内框(1)沿Y轴负向运动。
2.根据权利要求1所述的一种回复力恒定式航空发动机装配用平面二维调整装置，其特征在于：运动台(5)沿X轴运动时，所述的挡圈A(16)与X向紧固块(15)的相对位置保持不变，弹性元件A(17)的回复力大小可根据需要进行调整，且调整后回复力保持恒定状态；内框(1)沿Y向运动时，所述的挡圈B(22)与Y向紧固块(20)的相对位置保持不变，弹性元件B(21)的回复力大小可根据需要进行调整，且调整后回复力保持恒定状态。
3.根据权利要求1所述的一种回复力恒定式航空发动机装配用平面二维调整装置，其特征在于：通过调节挡圈A(16)的位置，为X向弹性元件A(17)加载不同程度的预紧力；通过调节挡圈B(22)的位置，为Y向弹性元件B(21)加载不同程度的预紧力。
4.根据权利要求1所述的一种回复力恒定式航空发动机装配用平面二维调整装置，其特征在于：X向驱动杆(18)和Y向驱动杆(19)为手动驱动或电机驱动。
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