CN104708494A - 一种筒形构件对接在线检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种筒形构件对接在线检测装置及方法，该方法以筒形构件对接过程能够实时在线检测、满足筒形构件较高的对接精度等为目标，提出一种适用于筒形构件对接在线检测装置。该装置在对接过程能够实时检测筒形构件同轴度和对接面间隙，实现对接过程精度可控，最终提高产品精度，属于先进装配制造技术领域。本发明针对筒形构件对接时无法实时在线检测等技术弊端，研制一种筒形构件对接过程的在线检测装置。该装置通过对对接面间隙d、传感器距筒形构件内圆面距离等工艺关键特征进行实时、动态检测，实现对筒形构件姿态的检测，并根据测量结果调整其相对位置，实现对接过程的在线检测和实时可控，提高筒形构件的对接精度。

Description

一种筒形构件对接在线检测装置及方法

技术领域

本发明涉及一种筒形构件对接在线检测装置及方法，该方法以筒形构件对接过程能够实时在线检测、满足筒形构件较高的对接精度等为目标，提出一种适用于筒形构件对接在线检测装置。该装置在对接过程能够实时检测筒形构件同轴度和对接面间隙，实现对接过程精度可控，最终提高产品精度，属于先进装配制造技术领域。

背景技术

在零部件精确对接、装配过程中，国内外针对零件姿态的在线检测、调整及定位主要通过两种方式进行：一种是在数控设备上进行对接，利用了数控设备自身坐标移动精度或附带其他测量工具通过接触式测量零部件的特征面，检测零件的位置状态，但是测量时一次只能单点或一定范围内的检测，无法对零部件进行全方位的姿态检测；另外一种是采用激光跟踪仪、激光干涉仪等大型光学设备来实现，将产品数模输入光学测量设备软件系统，通过光学等非接触式测量方式检测零部件上检测点，对齐产品测量坐标系与理论数模坐标系，建立在线检测测量模块，通过特定检测点的实测坐标值和理论坐标值比对，可以获取实时的偏差值。但实际情况下筒形构件自身结构和对接型架结构的局限性，测量时光线被遮挡，无法进行检测。此外单台光学设备无法检测到产品大部分的测量点，因此需布置多台设备同时进行，对成本、场地面积都有较为苛刻的要求。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提出一种筒形构件对接在线检测装置及方法，该装置为一种适用于大尺寸筒形构件的在线检测装置，在现有工装设备的基础上，将对接工装、在线检测装置传动机构、测量传感器等集成在一套装置中，实现从筒形构件内部对同轴度和对接面间隙进行在线检测，实现了筒形构件高质量的对接装配。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

本发明的一种筒形构件对接在线检测装置，该检测装置包括对接工装、传动结构、传感器、传感器安装座和测量架；

对接工装共有两套，分别位于卧式车床车头部位和卧式车床尾座部位；

对接工装包括第一支撑盘、手轮、中心轴、第二支撑盘、油杯、梯形螺母、梯形螺杆、导向键、端面调节器、第一径向调节器、第二径向调节器、紧定螺钉、轴衬、轴挡和卧式车床安装盘；

中心轴为空心阶梯圆柱体，第二支撑盘和第一支撑盘均为圆环结构；第一支撑盘和第二支撑盘都具有加强筋，第一支撑盘和梯形螺母固定连接，梯形螺母的一端和梯形螺杆为螺纹配合实现螺纹传动，梯形螺母的另一端和轴衬固定连接；轴挡和卧式车床安装盘固定连接在中心轴上，通过轴挡和卧式车床安装盘对梯形螺杆在中心轴的轴向方向进行定位；导向键固定连接在中心轴上，轴衬和中心轴通过导向键实现间隙配合；梯形螺杆和中心轴之间为间隙配合可以实现回转运动，梯形螺杆和中心轴之间通过油杯注入润滑油实现润滑；手轮和梯形螺杆固定连接，旋转手轮驱动梯形螺杆作回转运动，梯形螺杆带动梯形螺母和轴衬通过导向键沿中心轴的轴向作直线移动，最终驱动第一支撑盘沿中心轴的轴向运动；

第二支撑盘通过紧定螺钉固定在中心轴上；

第二支撑盘和第一支撑盘之间沿中心轴的轴向有间隙，用于给第二筒形构件和第一筒形构件提供安装空间；第一筒形构件共有两件，分别安装在卧式车床两端的第一支撑盘上；第二筒形构件共有一件，横跨并安装在第二支撑盘上；

第二支撑盘上均匀分布有第二径向调节器；第一支撑盘上均匀分布有第一径向调节器和端面调节器；

第二径向调节器包括径向支撑块、径向调节螺杆和径向压板；径向支撑块位于第二支撑盘的外表面，中心带有圆柱槽；径向调节螺杆的一端位于径向支撑块的圆柱槽中，径向压板和径向支撑块固定连接，并将径向调节螺杆封闭在径向支撑块的圆柱槽中；径向调节螺杆的另一端和第二支撑盘为螺纹配合，通过旋转径向调节螺杆调整径向支撑块沿调节螺杆的轴线直线移动，从而实现对第二筒形构件内圆的压紧和放松；通过调节均布的第二径向调节器实现第二筒形构件和第一筒形构件内圆面贴合并涨紧，实现装夹固定；第二径向调节器同时压紧或放松第二筒形构件内圆时，驱动第二筒形构件偏移；

第一径向调节器包括径向支撑块、径向调节螺杆和径向压板；径向支撑块位于第一支撑盘的外表面，中心带有圆柱槽；径向调节螺杆一端位于径向支撑块的圆柱槽中，径向压板和径向支撑块固定连接，并将径向调节螺杆封闭在径向支撑块的圆柱槽中；径向调节螺杆的另一端和第一支撑盘为螺纹配合，通过旋转径向调节螺杆调整径向支撑块沿径向调节螺杆的轴线直线移动，实现对第一筒形构件内圆的压紧和放松；通过调节均布的第一径向调节器实现第一筒形构件内圆面贴合并涨紧，实现装夹固定；第二径向调节器同时压紧或放松第一筒形构件内圆时，驱动第二筒形构件偏移；

端面调节器包括端面支撑块、端面调节螺杆和端面压板；端面支撑块位于第一支撑盘的内端面，为圆柱体结构，中心开有圆柱槽；端面调节螺杆的一端位于端面支撑块的圆柱槽中，端面压板和端面支撑块固定连接，并将端面调节螺杆封闭在端面支撑块的圆柱槽中；端面调节螺杆的另一端和第一支撑盘为螺纹配合，通过旋转端面调节螺杆调整端面支撑块沿调节螺杆轴线直线移动，实现对第一筒形构件端面的压紧和放松，间接实现第一筒形构件和第二筒形构件对接面间隙d的调整；

传动结构包括主旋转环、第一轴承、第二轴承、衬套、中心轴衬套、大齿轮、小齿轮、伺服电机、定位挡环、紧定螺钉和轴承端盖；中心轴衬套为台阶式圆环结构；

中心轴衬套通过紧定螺钉固定连接在中心轴上；第一轴承、第二轴承和大齿轮安装在中心轴衬套上，大齿轮位于第一轴承和第二轴承之间；第一轴承通过中心轴衬套的台阶和衬套进行限位；大齿轮通过衬套和第二轴承进行限位；第二轴承通过定位挡环进行限位；轴承端盖与主旋转环固定连接；主旋转环与第一轴承为过渡配合连接；轴承端盖与第二轴承之间为过渡配合连接；

小齿轮和伺服电机固定连接，伺服电机固定连接在主旋转环上，小齿轮和大齿轮相互啮合，小齿轮可以绕大齿轮进行360°范围内旋转；

测量架的一端固定连接在主旋转环上，测量架的另一端固定连接传感器安装座上；传感器安装座上安装有传感器；

传感器包括第一激光位移传感器、第二激光位移传感器和CCD图像传感器；第一激光位移传感器用于测量第一激光位移传感器和第一筒形构件的内圆面距离d1；第二激光位移传感器用于测量第二激光位移传感器和第二筒形构件的内圆面距离d2；CCD图像传感器用于测量第一筒形构件和第二筒形构件之间的对接面间隙d。

利用上述的筒形构件对接在线检测装置对筒形构件对接的在线检测方法，步骤为：

(1)将两套对接工装安装在卧式车床上，将两件第一筒形构件安装在第一支撑盘上，并使用第一径向调节器将其内圆撑紧；然后将第二筒形构件安装在第二支撑盘上，并使用第二径向调节器撑紧其内圆；

(2)给伺服电机供电，伺服电机驱动小齿轮转动，小齿轮带动主旋转环和轴承端盖在大齿轮上转动，主旋转环和轴承端盖共同驱动第一轴承和第二轴承转动；主旋转环的转动带动测量架和传感器转动，传感器转动时开始测量d1和d2，测量结束后停止伺服电机供电，根据d1和d2调整第一径向调节器和第二径向调节器，将所有测量点d1最大和最小值差值调整为不大于0.06mm，将所有测量点d2最大和最小值差值调整为不大于0.06mm，以使第一筒形构件和第二筒形构件最终处于同轴状态；

(3)旋转手轮驱动第一支撑盘实现第一筒形构件和第二筒形构件的对接，并粗略测量d，使d不大于10mm；

(4)伺服电机重新驱动小齿轮转动，小齿轮带动主旋转环和轴承端盖在大齿轮上转动，主旋转环和轴承端盖共同驱动第一轴承和第二轴承转动；主旋转环的转动带动测量架和传感器转动，传感器转动时开始精确测量d，测量结束后停止伺服电机供电，根据d调整端面调节器，使d为一个不大于10mm的定值，d最大值和最小值相差不大于0.1mm；

(5)旋转手轮驱动第一支撑盘实现第一筒形构件和第二筒形构件的对接，当CCD图像传感器测量得到的d不大于0.15mm时，完成第一筒形构件和第二筒形构件的对接。

有益效果

本发明针对筒形构件对接时无法实时在线检测等技术弊端，研制一种筒形构件对接过程的在线检测装置。该装置通过对对接面间隙d、传感器距筒形构件内圆面距离等工艺关键特征进行实时、动态检测，实现对筒形构件姿态的检测，并根据测量结果调整其相对位置，实现对接过程的在线检测和实时可控，提高筒形构件的对接精度。

在线检测装置的测量传感器可实现筒形构件间对接面间隙d、传感器距筒形构件内圆面距离等工艺关键特征的自动测量，无需手工测量；并可根据检测结果对零部件姿态调整过程进行指导。

传感器包括CCD图像传感器和激光位移传感器。传感器安装在在线测量装置的顶端，并位于筒形构件对接工艺关键特征处，可以随在线检测装置的回转运动实现任一点的测量。

在线检测装置的测量范围为：0°～360°，同轴度测量精度0.02mm；对接缝测量精度0.02mm；

本发明能实现直径范围为的筒形构件对接过程的在线检测，适用于大尺寸筒形构件对接过程的在线检测。

附图说明

图1为本发明的组成示意图；

图2为对接工装的组成示意图；

图3为对接工装的剖视图；

图4为径向调节器剖视图；

图5为端面调节器剖视图；

图6为传动结构与传感器以及测量架之间的关系组成示意图。

具体实施方式

下面结合附图1～附图6和实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，包括对接工装2、传动结构8、传感器4、传感器安装座5和测量架6；

对接工装2共有两套，分别位于卧式车床车床车头部位1和卧式车床尾座部位9。

如图2和图3所示，对接工装2包括第一支撑盘10、手轮11、中心轴12、第二支撑盘13、油杯14、梯形螺母15、梯形螺杆16、导向键17、端面调节器18、第一径向调节器19、第二径向调节器20、紧定螺钉21、轴衬22、轴挡23和卧式车床安装盘24；

中心轴12为空心阶梯圆柱体，第二支撑盘13和第一支撑盘10均为圆环结构。第一支撑盘10和第二支撑盘13都具有加强筋，第一支撑盘10和梯形螺母15固定连接，梯形螺母15一端和梯形螺杆16为螺纹配合实现螺纹传动，梯形螺母15的另一端和轴衬22固定连接；轴挡23和卧式车床安装盘24固定连接在中心轴12上，通过轴挡23和卧式车床安装盘24对梯形螺杆16在中心轴12的轴向方向进行了定位；导向键17固定连接在中心轴12上，轴衬22和中心轴12通过导向键17实现间隙配合；梯形螺杆16和中心轴12之间为间隙配合可以实现回转运动，梯形螺杆16和中心轴12之间通过油杯14注入润滑油实现润滑；手轮11和梯形螺杆16固定连接，旋转手轮11驱动梯形螺杆16作回转运动，梯形螺杆16带动梯形螺母15和轴衬22通过导向键17沿中心轴12的轴向作直线移动，最终驱动第一支撑盘10沿中心轴12的轴向运动。

第二支撑盘13通过紧定螺钉21固定在中心轴12上。

第二支撑盘13和第一支撑盘10之间沿中心轴12的轴向有一定的距离，用于给第二筒形构件7和第一筒形构件3提供安装空间；第一筒形构件3共有两件，分别安装在卧式车床两端的第一支撑盘10上；第二筒形构件7共有一件，横跨并安装在第二支撑盘13上。

第二支撑盘13上均匀分布有第二径向调节器20；第一支撑盘10上均匀分布有第一径向调节器19和端面调节器18。

如图4所示，第二径向调节器20包括径向支撑块27、径向调节螺杆28和径向压板29。径向支撑块27位于第二支撑盘13的外表面，中心带有圆柱槽；径向调节螺杆28一端位于径向支撑块27的圆柱槽中，径向压板29和径向支撑块27固定连接，并将径向调节螺杆28封闭在径向支撑块27的圆柱槽中。径向调节螺杆28的另一端和第二支撑盘13为螺纹配合，通过旋转径向调节螺杆28可调整径向支撑块27沿调节螺杆28的轴线直线移动，可以实现对第二筒形构件7内圆的压紧和放松。通过调节均布的第二径向调节器20可以实现第二筒形构件7和第一筒形构件3内圆面贴合并涨紧，实现装夹固定。一件以上第二径向调节器20同时压紧或放松第二筒形构件7内圆时，可以驱动第二筒形构件7做出相应方向的偏移。

如图4所示，第一径向调节器19包括径向支撑块27、径向调节螺杆28和径向压板29。径向支撑块27位于第一支撑盘10的外表面，中心带有圆柱槽；径向调节螺杆28一端位于径向支撑块27的圆柱槽中，径向压板29和径向支撑块27固定连接，并将径向调节螺杆28封闭在径向支撑块27的圆柱槽中。径向调节螺杆28的另一端和第一支撑盘10为螺纹配合，通过旋转径向调节螺杆28可调整径向支撑块27沿径向调节螺杆28的轴线直线移动，可以实现对第一筒形构件3内圆的压紧和放松。通过调节均布的第一径向调节器19可以实现第一筒形构件3内圆面贴合并涨紧，实现装夹固定。一件以上第二径向调节器19同时压紧或放松第一筒形构件3内圆时，可以驱动第二筒形构件3做出偏移。

如图5所示，端面调节器18包括端面支撑块32、端面调节螺杆30和端面压板31。端面支撑块32位于第一支撑盘10的内端面，为圆柱体结构，中心开有圆柱槽；端面调节螺杆30一端位于端面支撑块32的圆柱槽中，端面压板31和端面支撑块32固定连接，并将端面调节螺杆30封闭在端面支撑块32的圆柱槽中。端面调节螺杆30另一端和第一支撑盘10为螺纹配合，通过旋转端面调节螺杆30可调整端面支撑块32沿调节螺杆30轴线直线移动，可以实现对第一筒形构件3端面的压紧和放松，间接实现第一筒形构件3和第二筒形构件7对接面间隙d的调整。

如图6所示，传动结构8包括主旋转环36、第一轴承37、第二轴承45、衬套38、中心轴衬套39、大齿轮40、小齿轮41、伺服电机42、定位挡环43、紧定螺钉44和轴承端盖46；中心轴衬套39为台阶式圆环结构；

中心轴衬套39通过紧定螺钉44固定连接在中心轴12上；第一轴承37、第二轴承45和大齿轮40安装在中心轴衬套39上，大齿轮40位于第一轴承37和第二轴承45之间；第一轴承37通过中心轴衬套39的台阶和衬套38进行限位；大齿轮40通过衬套38和第二轴承45进行限位；第二轴承45通过定位挡环43进行限位；轴承端盖46与主旋转环36固定连接；主旋转环36与第一轴承37为过渡配合连接；轴承端盖46与第二轴承45之间为过渡配合连接；

小齿轮41和伺服电机42固定连接，伺服电机42固定连接在主旋转环36上，小齿轮41和大齿轮40相互啮合，小齿轮41可以绕大齿轮40进行360°范围内旋转。

测量架6的一端固定连接在主旋转环36上，测量架6的另一端固定连接传感器安装座5上；传感器安装座5上安装有传感器4；

传感器4包括第一激光位移传感器33、第二激光位移传感器35和CCD图像传感器34；第一激光位移传感器33用于测量第一激光位移传感器33和第一筒形构件3的内圆面距离d1；第二激光位移传感器35用于测量第二激光位移传感器35和第二筒形构件7的内圆面距离d2；CCD图像传感器34用于测量第一筒形构件3和第二筒形构件7之间的对接面间隙d。

给伺服电机42供电，伺服电机42驱动小齿轮41转动，小齿轮41带动主旋转环36和轴承端盖46在大齿轮40上转动，主旋转环36和轴承端盖46共同驱动第一轴承37和第二轴承45转动。主旋转环36的转动带动测量架6和传感器4转动，传感器4转动时开始测量d1、d2和d。

本发明的一种利用上述的筒形构件对接在线检测装置对筒形构件对接的在线检测方法，步骤为：

(1)将两套对接工装2安装在卧式车床上，将第一筒形构件3(两件)安装在第一支撑盘10上，并使用第一径向调节器19将其内圆撑紧；然后将第二筒形构件7安装在第二支撑盘13上，并使用第二径向调节器20撑紧其内圆；

(2)给伺服电机42供电，伺服电机42驱动小齿轮41转动，小齿轮41带动主旋转环36和轴承端盖46在大齿轮40上转动，主旋转环36和轴承端盖46共同驱动第一轴承37和第二轴承45转动。主旋转环36的转动带动测量架6和传感器4转动，传感器4转动时开始测量d1和d2，测量结束后停止伺服电机42供电，根据d1和d2调整第一径向调节器19和第二径向调节器20，将所有测量点d1最大和最小值差值调整为不大于0.06mm，将所有测量点d2最大和最小值差值调整为不大于0.06mm，以使第一筒形构件3和第二筒形构件7最终处于同轴状态；

(3)旋转手轮11驱动第一支撑盘10实现第一筒形构件3和第二筒形构件7的对接，并粗略测量d，使d不大于10mm；

(4)伺服电机42重新驱动小齿轮41转动，小齿轮41带动主旋转环36和轴承端盖46在大齿轮40上转动，主旋转环36和轴承端盖46共同驱动第一轴承37和第二轴承45转动。主旋转环36的转动带动测量架6和传感器4转动，传感器4转动时开始精确测量d，测量结束后停止伺服电机42供电，根据d调整端面调节器18，使d为一个不大于10mm的定值，d最大和最小值相差不大于0.1mm。

(5)旋转手轮11驱动第一支撑盘10实现第一筒形构件3和第二筒形构件7的对接，并使d不大于0.15mm，第一筒形构件3和第二筒形构件7对接完成后使用螺栓固定连接。

小齿轮41可以绕大齿轮40转动的角度为0°～360°；

传感器的测量精度为0.02mm。

实施例

一种筒形构件对接在线检测装置，包括对接工装2、传动结构8、传感器4、传感器安装座5和测量架6。

待对接的第一筒形构件3和第二筒形构件7内径均为1800mm，第一筒形构件3长度600mm，第二筒形构件7长度2500mm。

(1)将两套对接工装2安装在卧式车床车床车头部位1和卧式车床尾座部位9，第二支撑盘13上均匀分布有第二径向调节器20；第一支撑盘10上均匀分布有第一径向调节器19和端面调节器18。逆向旋转第二径向调节器20或第一径向调节器19上径向调节螺杆28，使径向支撑块27外圆面小于筒形构件内圆直径。第二支撑盘13和第一支撑盘10之间沿中心轴的轴向距离大于150mm，用于给第二筒形构件7和第一筒形构件3提供安装空间。

将第一筒形构件3(两件)分别安装在第一支撑盘10上，并使用第一径向调节器19将其内圆撑紧；然后将第二筒形构件7安装在第二支撑盘13上，并使用第二径向调节器20撑紧其内圆。

第一径向调节器19包括径向支撑块27、径向调节螺杆28和径向压板29。径向支撑块27位于第一支撑盘10的外表面，中心带有圆柱槽；径向调节螺杆28一端位于径向支撑块27的圆柱槽中，径向压板29和径向支撑块27固定连接，并将径向调节螺杆28封闭在径向支撑块27的圆柱槽中。径向调节螺杆28的另一端和第二支撑盘13为螺纹配合，通过旋转径向调节螺杆28可调整径向支撑块27沿径向调节螺杆28的轴线直线移动，可以实现对第二筒形构件7内圆的压紧和放松。通过调节均布的第二径向调节器20可以实现第二筒形构件7和第一筒形构件3内圆面贴合并涨紧，实现装夹固定。

第二径向调节器20或第一径向调节器19包括径向支撑块27、径向调节螺杆28和径向压板29。向支撑块27位于第二支撑盘13的外表面，中心带有圆柱槽；径向调节螺杆28一端位于径向支撑块27的圆柱槽中，径向压板29和径向支撑块27固定连接，并将径向调节螺杆28封闭在径向支撑块27的圆柱槽中。径向调节螺杆28的另一端和第二支撑盘13为螺纹配合，通过旋转径向调节螺杆28可调整径向支撑块27沿径向调节螺杆28的轴线直线移动，可以实现对第二筒形构件7内圆的压紧和放松，实现其装夹固定。

(2)给伺服电机42供电，伺服电机42驱动小齿轮41转动，小齿轮41带动主旋转环36和轴承端盖46在大齿轮40上转动，主旋转环36和轴承端盖46共同驱动第一轴承37和第二轴承45转动。主旋转环36的转动带动测量架6和传感器4转动，传感器4转动时开始测量d1和d2，测量结束后停止伺服电机42供电，根据d1和d2调整第一径向调节器19和第二径向调节器20，将所有测量点d1最大和最小值差值调整为不大于0.06mm，将所有测量点d2最大和最小值差值调整为不大于0.06mm，以使第一筒形构件3和第二筒形构件7最终处于同轴状态；第一径向调节器19和第二径向调节器20调整过程如下：若某点(或某一范围)距离值大，旋动径向调节螺杆28顶紧径向支撑块27，径向支撑块27顶紧筒形构件内圆使其发生位移，顶紧的同时适当松开其他点的径向支撑块27，最终实现筒体整体位移和调整。将d1和d2按上述方法进行调节，所有测量点的d1偏差值和d2偏差值不能大于0.0.06mm。

测量架6的一端固定连接在主旋转环36上，测量架6的另一端固定连接传感器安装座5；传感器安装座5上安装有传感器4；

传感器4包括第一激光位移传感器33、第二激光位移传感器35和CCD图像传感器34；第一激光位移传感器33用于测量第一激光位移传感器33和第一筒形构件3的内圆面距离d1；第二激光位移传感器35用于测量第二激光位移传感器35和第二筒形构件7的内圆面距离d2；CCD图像传感器34用于测量第一筒形构件3和第二筒形构件7之间的对接面间隙d。

(3)旋转手轮11驱动第一支撑盘10实现第一筒形构件3和第二筒形构件7的对接。对接过程如下：中心轴12为空心阶梯圆柱体，第二支撑盘13和第一支撑盘10均为圆环结构。第一支撑盘10和第二支撑盘13都具有加强筋，第一支撑盘10和梯形螺母15固定连接，梯形螺母15一端和梯形螺杆16为螺纹配合实现螺纹传动，梯形螺母15的另一端和轴衬22固定连接；轴挡23和卧式车床安装盘24固定连接在中心轴12上，通过轴挡23和卧式车床安装盘24对梯形螺杆16在中心轴12的轴向方向进行了定位；导向键17固定连接在中心轴12上，轴衬22和中心轴12通过导向键17实现间隙配合；梯形螺杆16和中心轴12之间为间隙配合可以实现回转运动，梯形螺杆16和中心轴12之间通过油杯14注入润滑油实现润滑；手轮11和梯形螺杆16固定连接，旋转手轮11驱动梯形螺杆16作回转运动，梯形螺杆16带动梯形螺母15和轴衬22通过导向键17沿中心轴12的轴向作直线移动，最终驱动第一支撑盘10沿中心轴12的轴向运动，最终实现第二筒形构件7和第一筒形构件3的对接。

第二筒形构件7和第一筒形构件3对接面间隙对接至约5mm时停止。

(4)伺服电机42重新驱动小齿轮41转动，小齿轮41带动主旋转环36和轴承端盖46在大齿轮40上转动，主旋转环36和轴承端盖46共同驱动第一轴承37和第二轴承45转动。主旋转环36的转动带动测量架6和传感器4转动，传感器4转动时开始精确测量d，测量结束后停止伺服电机42供电，根据d调整端面调节器18，使d＝5mm，d最大和最小值相差不大于0.1mm。对接面间隙调整方法如下：端面调节器18包括端面支撑块32、端面调节螺杆30和端面压板31。端面支撑块32位于第一支撑盘10的内端面，为圆柱体结构，中心开有圆柱槽；端面调节螺杆30一端位于端面支撑块32的圆柱槽中，端面压板31和端面支撑块32固定连接，并将端面调节螺杆30一端封闭在端面支撑块32的圆柱槽中。端面调节螺杆30另一端和第一支撑盘10为螺纹配合，通过旋转端面调节螺杆30可调整端面支撑块32沿其轴线直线移动，可以实现对第一筒形构件3端面的压紧和放松，间接实现对接面间隙d大小的调整。若某点(某一范围)d过大，旋转调节螺杆30通过端面支撑块32顶紧第一筒形构件3端面以缩小间隙；若d过小，旋转调节螺杆30通过端面支撑块32松开第一筒形构件3，同时顶紧第一筒形构件3端面的其他位置实现d的均匀性。

(5)同步骤(3)，旋转手轮11驱动第一支撑盘10实现第一筒形构件3和第二筒形构件7的对接，将d由5mm对接至不大于0.15mm，完成最终对接。

第一筒形构件3和第二筒形构件7对接后，经测量对接面间隙d有效控制在0.15mm范围内，筒形构件内圆面距离误差d1和d2控制在0.06mm内；对接后的两件第一筒形构件3端面平行度达到0.25mm，端面垂直度控制在0.20mm范围内。实现了从筒形构件内部对对接过程的在线检测和调整，最终的产品质量达到了设计指标要求，实现了高质量的对接。

Claims (3)

1.一种筒形构件对接在线检测装置，其特征在于：该检测装置包括对接工装、传动结构、传感器、传感器安装座和测量架；

对接工装共有两套，分别位于卧式车床车头部位和卧式车床尾座部位；

对接工装包括第一支撑盘、手轮、中心轴、第二支撑盘、油杯、梯形螺母、梯形螺杆、导向键、端面调节器、第一径向调节器、第二径向调节器、紧定螺钉、轴衬、轴挡和卧式车床安装盘；

中心轴为空心阶梯圆柱体，第二支撑盘和第一支撑盘均为圆环结构；第一支撑盘和第二支撑盘都具有加强筋，第一支撑盘和梯形螺母固定连接，梯形螺母的一端和梯形螺杆为螺纹配合实现螺纹传动，梯形螺母的另一端和轴衬固定连接；轴挡和卧式车床安装盘固定连接在中心轴上，通过轴挡和卧式车床安装盘对梯形螺杆在中心轴的轴向方向进行定位；导向键固定连接在中心轴上，轴衬和中心轴通过导向键实现间隙配合；梯形螺杆和中心轴之间为间隙配合可以实现回转运动，梯形螺杆和中心轴之间通过油杯注入润滑油实现润滑；手轮和梯形螺杆固定连接，旋转手轮驱动梯形螺杆作回转运动，梯形螺杆带动梯形螺母和轴衬通过导向键沿中心轴的轴向作直线移动，最终驱动第一支撑盘沿中心轴的轴向运动；

第二支撑盘通过紧定螺钉固定在中心轴上；

第二支撑盘和第一支撑盘之间沿中心轴的轴向有间隙，用于给第二筒形构件和第一筒形构件提供安装空间；第一筒形构件共有两件，分别安装在卧式车床两端的第一支撑盘上；第二筒形构件共有一件，横跨并安装在第二支撑盘上；

第二支撑盘上均匀分布有第二径向调节器；第一支撑盘上均匀分布有第一径向调节器和端面调节器；

第二径向调节器包括径向支撑块、径向调节螺杆和径向压板；径向支撑块位于第二支撑盘的外表面，中心带有圆柱槽；径向调节螺杆的一端位于径向支撑块的圆柱槽中，径向压板和径向支撑块固定连接，并将径向调节螺杆封闭在径向支撑块的圆柱槽中；径向调节螺杆的另一端和第二支撑盘为螺纹配合，通过旋转径向调节螺杆调整径向支撑块沿调节螺杆的轴线直线移动，从而实现对第二筒形构件内圆的压紧和放松；通过调节均布的第二径向调节器实现第二筒形构件和第一筒形构件内圆面贴合并涨紧，实现装夹固定；第二径向调节器同时压紧或放松第二筒形构件内圆时，驱动第二筒形构件偏移；

第一径向调节器包括径向支撑块、径向调节螺杆和径向压板；径向支撑块位于第一支撑盘的外表面，中心带有圆柱槽；径向调节螺杆一端位于径向支撑块的圆柱槽中，径向压板和径向支撑块固定连接，并将径向调节螺杆封闭在径向支撑块的圆柱槽中；径向调节螺杆的另一端和第一支撑盘为螺纹配合，通过旋转径向调节螺杆调整径向支撑块沿径向调节螺杆的轴线直线移动，实现对第一筒形构件内圆的压紧和放松；通过调节均布的第一径向调节器实现第一筒形构件内圆面贴合并涨紧，实现装夹固定；第二径向调节器同时压紧或放松第一筒形构件内圆时，驱动第二筒形构件偏移；

端面调节器包括端面支撑块、端面调节螺杆和端面压板；端面支撑块位于第一支撑盘的内端面，为圆柱体结构，中心开有圆柱槽；端面调节螺杆的一端位于端面支撑块的圆柱槽中，端面压板和端面支撑块固定连接，并将端面调节螺杆封闭在端面支撑块的圆柱槽中；端面调节螺杆的另一端和第一支撑盘为螺纹配合，通过旋转端面调节螺杆调整端面支撑块沿调节螺杆轴线直线移动，实现对第一筒形构件端面的压紧和放松，间接实现第一筒形构件和第二筒形构件对接面间隙d的调整；

传动结构包括主旋转环、第一轴承、第二轴承、衬套、中心轴衬套、大齿轮、小齿轮、伺服电机、定位挡环、紧定螺钉和轴承端盖；中心轴衬套为台阶式圆环结构；

中心轴衬套通过紧定螺钉固定连接在中心轴上；第一轴承、第二轴承和大齿轮安装在中心轴衬套上，大齿轮位于第一轴承和第二轴承之间；第一轴承通过中心轴衬套的台阶和衬套进行限位；大齿轮通过衬套和第二轴承进行限位；第二轴承通过定位挡环进行限位；轴承端盖与主旋转环固定连接；主旋转环与第一轴承为过渡配合连接；轴承端盖与第二轴承之间为过渡配合连接；

小齿轮和伺服电机固定连接，伺服电机固定连接在主旋转环上，小齿轮和大齿轮相互啮合，小齿轮可以绕大齿轮进行360°范围内旋转；

测量架的一端固定连接在主旋转环上，测量架的另一端固定连接传感器安装座上；传感器安装座上安装有传感器；

传感器包括第一激光位移传感器、第二激光位移传感器和CCD图像传感器；第一激光位移传感器用于测量第一激光位移传感器和第一筒形构件的内圆面距离d1；第二激光位移传感器用于测量第二激光位移传感器和第二筒形构件的内圆面距离d2；CCD图像传感器用于测量第一筒形构件和第二筒形构件之间的对接面间隙d。

2.根据权利要求1所述的一种筒形构件对接在线检测装置，其特征在于：传感器的测量精度为0.02mm。

3.一种利用权利要求1所述的筒形构件对接在线检测装置对筒形构件对接的在线检测方法，其特征在于步骤为：

(1)将两套对接工装安装在卧式车床上，将两件第一筒形构件安装在第一支撑盘上，并使用第一径向调节器将其内圆撑紧；然后将第二筒形构件安装在第二支撑盘上，并使用第二径向调节器撑紧其内圆；

(2)给伺服电机供电，伺服电机驱动小齿轮转动，小齿轮带动主旋转环和轴承端盖在大齿轮上转动，主旋转环和轴承端盖共同驱动第一轴承和第二轴承转动；主旋转环的转动带动测量架和传感器转动，传感器转动时开始测量d1和d2，测量结束后停止伺服电机供电，根据d1和d2调整第一径向调节器和第二径向调节器，将所有测量点d1最大和最小值差值调整为不大于0.06mm，将所有测量点d2最大和最小值差值调整为不大于0.06mm，以使第一筒形构件和第二筒形构件最终处于同轴状态；

(3)旋转手轮驱动第一支撑盘实现第一筒形构件和第二筒形构件的对接，并粗略测量d，使d不大于10mm；

(4)伺服电机重新驱动小齿轮转动，小齿轮带动主旋转环和轴承端盖在大齿轮上转动，主旋转环和轴承端盖共同驱动第一轴承和第二轴承转动；主旋转环的转动带动测量架和传感器转动，传感器转动时开始精确测量d，测量结束后停止伺服电机供电，根据d调整端面调节器，使d为一个不大于10mm的定值，d最大值和最小值相差不大于0.1mm；

(5)旋转手轮驱动第一支撑盘实现第一筒形构件和第二筒形构件的对接，当CCD图像传感器测量得到的d不大于0.15mm时，完成第一筒形构件和第二筒形构件的对接。