CN105371794B - 调平调心微动工作台 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种调平调心微动工作台，包括底座、设置在底座上的长方体的调平调心体和设置在调平调心体上用于放置工件的工作平台；调平调心体包括调平机构和调心机构；调平机构包括上、中、下三层，上层和中层之间、中层和下层之间均加工成双边柔性铰链结构，两个双边柔性铰链结构的轴向相互垂直；在调平调心体另一侧设有对应设置有一调平挡板，调平挡板上设置有用于微动工作台调节水平的调平螺钉，调平螺钉的尖端插入双边柔性铰链结构的间隙内。本装置使调平和调心一体构成，结构简单；实现了X、Y方向的快速调心，使工件位置调节更准确和稳定，调整机构承受的摩擦力小，导向精度高，重复性好。
Description
【技术领域】
本发明属于精密测量技术领域，具体涉及一种调平调心微动工作台。
【背景技术】
调平调心微动工作台是齿轮测量中心、圆柱度仪、涡轮叶片测量等大型数控轮廓测量设备非常关键的一种精密装置，主要用于将被测工件的回转轴线与测量仪器主轴的回转轴线调重合。目前我国的一些相关科研机构、大专院校和企业在齿轮测量、圆度(圆柱度)仪测量等附件设备的研发取得了较快的发展，但调平调心微动工作台作为其重要的选配附件，市场化程度不高，特别是从精度上、设备的效率上、自动化程度上与国外产品差距较大。
国内外的工件调平调心的结构主要按两种方式来分类，一是调平的支撑方式，二是调心的机构结构。
调平的支撑方式有三点支撑调平方式和四点支撑调平方式两种。三点支撑调平方式是工作台平面内均布三个支撑，三个支撑点组成等边三角形，工件放在等边三角形区域内对工件进行调平；四点支撑方式调平是在工作平面均布了四个支撑点。专利ZL201010101106.2所述的调平调心装置采用四点支撑方式，调平沿两个正交的方向进行，互不干扰。
调心机构的结构形式有滚动型导轨、和滑动型导轨、密珠轴系工作台和柔性铰链导向机构四种方式。
前三种方式均属于外摩擦方式，专利U.S.，3829978[P]是采用V型导轨实现调心的；英国Taylor Hobson公司研制的的圆度仪的工作平台是采用密珠轴系实现调心的；这种结构形式的调整结构的承受的摩擦力大，导向精度不高，且重复性差。
柔性铰链导向机构属于内摩擦方式，调整机构承受的摩擦力小，导向精度高，重复性好。
专利ZL201010101106.2所述的调平调心装置采用柔性框架式爬行微动工作台，双柔性四连杆式二维微动台和二自由度微定位工作台都是采用柔性铰链导向机构实现调心的。该机构可以实现快速调平和调心，且调心不影响调平的结果，但结构不够紧凑，铰链的刚度和强度不够，承载力小，难以满足工程实际需要。
【发明内容】
本发明所要解决的技术问题是提供一种具有大承载力的快速调平、调心工作台，满足工程实际需要。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种调平调心微动工作台，包括底座、设置在底座上的长方体的调平调心体和设置在调平调心体上用于放置工件的工作平台；所述的调平调心体包括调平机构和调心机构；
所述的调平机构包括上、中、下三层，上层与放置工件的工作平台通过螺钉连接，上层和中层之间、中层和下层之间均加工成双边柔性铰链结构，两个双边柔性铰链结构的轴向相互垂直；每个双边柔性铰链结构靠近调平调心体的一侧设置，在调平调心体另一侧对应设置有一调平挡板，调平挡板上设置有用于微动工作台调节水平的调平螺钉，调平螺钉的尖端旋入双边柔性铰链结构的间隙内；
所述的调心机构包括两个平行四杆机构，调平调心体相对的两个侧面分别竖直加工一个双边柔性铰链结构，相对的两个双边柔性铰链结构顶部连通构成一个平行四杆机构，另外两个双边柔性铰链结构底部连通构成另一个平行四杆机构，两个平行四杆机构镶嵌式布置作为调心机构的导向机构，平行四杆机构内部形成芯体，调平调心体的四个面之前均布有调心挡板，相对的两个调心挡板上分别横向设置有调心螺钉和弹簧，调心螺钉的尖端设置在调平调心体上，且与芯体接触。
作为本发明的进一步改进，所述的调平机构的上下两个双边柔性铰链结构分别为X方向和Y方向的调平机构，X方向的调平挡板固定在调平机构上层的侧面，Y方向的调平挡板固定在调平机构下层的侧面。
作为本发明的进一步改进，所述的调心机构的两个平行四杆机构分别为X方向和Y方向的调心机构，X方向的平行四杆机构顶部连通，Y方向的平行四杆机构底部连通，X方向的两个调心挡板固定在调平机构的下层两个相对的侧面上，Y方向的两个调心挡板固定在调平调心体的底部的侧面上。
作为本发明的进一步改进，所述的调心螺钉尖部设置凹槽，凹槽内设置有钢球，钢球与芯体接触。
作为本发明的进一步改进，所述的装有弹簧的调心挡板横向设置有起导向的销，弹簧套设在销上，弹簧的两端分别与芯体和调心挡板弹性接触；销的一端与调心挡板固定，另一端穿入调心机构的芯体内，销与对应的调心螺钉同轴设置。
作为本发明的进一步改进，所述的调平机构的上层与中层、中层和下层的间隙端部分别加工成30°的坡口，调平螺钉的尖端旋入坡口内。
作为本发明的进一步改进，所述的调平调心体通过多个螺钉与底座连接，底座外周上开有多个用于安装到检测台上的纵向贯通的槽口。
作为本发明的进一步改进，所述的工作平台的上表面镶嵌有均匀布置用于固定被测工件的磁条，工作平台中心设置有对中孔。
作为本发明的进一步改进，所述的双边柔性铰链结构为直圆弧型柔性铰链机构。
作为本发明的进一步改进，所述的调平调心体整体由一块长方体钢块经线切割加工为调平机构和调心机构，调平调心体的外侧设置有外壳。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明调平调心微动工作台的调平调心体由调心机构和调平机构组成，使调平和调心一体构成，结构简单；调平机构采用四点调平原理和柔性铰链机构实现调平功能，相互交错设置实现了X、Y方向的快速调平；调心结构是采用两个双边半圆柔性铰链构成平行四连杆结构作为导向机构，并且采用镶嵌式的机械结构，实现了X、Y方向的快速调心，使工件位置调节更准确和稳定，调整机构承受的摩擦力小，导向精度高，重复性好。使整个工作台结构紧凑，使工作台的高度降低，提高了工作台的稳定性和承载力；承载能力范围大，本发明调平调心微动工作台只需在加工时改变柔性铰链的厚度t就可提高工作台的刚度和承载力。
进一步，加工工艺可采用线切割方式加工，制造工艺简单；
进一步，由于调心机构在X和Y方向的调整在正交位置上，所以调整位置不会发生交叉耦合。
【附图说明】
图1微动工作台的结构图；
图2微动工作台的主视图；
图3微动工作台的左视图；
图4微动工作台的俯视图；
图5微动工作台沿图4中A-A的剖视图；
图6微动工作台沿图4中B-B的剖视图；
图7微动工作台沿图2中E-E的剖视图；
图8微动工作台沿图5中C-C的剖视图；
图9微动工作台的剖视图。
图中：1-磁条，2-工件放置平台，3-锥形调平螺钉，4-调平挡板，5-调心挡板，6-导向销，7-弹簧，8-调平调心体，9-球面调心螺钉，10-底座，11-外壳，12-钢珠，13-槽口，14-芯体，3.1-x方向锥形调平螺钉，3.2-y方向锥形调平螺钉.9.1-x方向球面调心螺钉，9.2-y方向球面调心螺钉，①上层，②中层，③下层。
【具体实施方式】
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明，本发明不限于以下实施例。
如图1所示，本发明调平调心微动工作台主要包括底座10和安装在底座10上的调平调心体8、放置工件的工作平台2三部分组成。调平调心体8上设包括调心机构和调平机构。
如图2至图9，整个调平调心体8由一块长方体钢块经线切割加工而成。调平机构采用四点调平原理和柔性铰链机构实现调平功能，调平机构分为三层，上层①与工件放置的工作平台2通过四个螺钉相连接，中层②和上层①之间加工成双边半圆柔性铰链结构，在中层②和下层③之间也采用同样的双边半圆柔性铰链结构，两个柔性铰链之间的空间夹角为90°。调心结构是采用两个双边半圆柔性铰链构成平行四连杆作为导向机构，并且采用镶嵌式的机械结构，调心挡板5均布在调平调心体8的四个面之前，调心挡板5上横向设置有调心螺钉9和弹簧7，装有弹簧7的挡板5横向设置有起导向作用的销6。在远离调平柔性铰链的侧面上设有调平挡板4，调平挡板4上设置有带锥形的调平螺钉3调平。
如图5和图6所示，X方向的调心挡板5通过螺钉固定在调心体8的下部的侧面上，Y方向的调心挡板5通过螺钉固定在调平机构的下层③两个相对的侧面上。X方向的调平挡板4固定在远离调平柔性铰链下层③的侧面，Y方向的调平挡板4通过螺钉固定在远离调平柔性铰链的上层①的侧面。调平调心体8通过四个螺钉与底座10连接。底座10外周上开有三个纵向贯通的截面为U形的槽口13，用于安装在检测台上。放置工件的工作平台2的上表面镶嵌有均匀布置的磁条1，其中心设置有对中孔，磁条1用于固定被测工件。
调平调心微动工作台的工作原理如下：
1)调平机构的结构分为三层，上层①与工件放置的工作平台2通过螺钉相连接，中层②和上层①之间加工成双边半圆柔性铰链，在中层②和下层③之间也采用同样的双边半圆柔性铰链，两个柔性铰链在空间上的夹角为90°。在远离调平柔性铰链的侧面上设有调平挡板4，X方向调平挡板4通过螺钉固定在远离柔性铰链的下层③的侧面上，Y方向的调平挡板4通过螺钉固定在远离调平柔性铰链的上层①的侧面，两个调平挡板4之间的夹角为90°。在调平机构的上层①的下表面和中层②的上表面分别加工成30°的坡口，同样在调平机构的中层②的下表面和下层③的上表面也分别加工成30°的坡口，当被测工件通过对中孔和磁条1固定在工作平台2上时，工件不一定处于中心和水平位置，通过旋动Y方向的锥形调平螺钉3.1，从而调平螺钉3.1的锥形端不断地旋入坡口，带动调平机构的上层①绕X轴旋转，从而带动工作平台2和被测工件绕X轴旋转，可使工件在Y轴方向上进行调平。旋动X方向的调平螺钉3.2，同样也带动调平机构的中间②层绕Y轴旋转，中层②又带动上层①、工作平台2和被测工件一起绕Y轴旋转，可使工件在X轴方向上进行调平。当调整工件处于水平时，分别由对应的调平挡板4固定调平螺钉3，调平挡板4上设有螺纹孔，调平螺钉3通过螺纹孔与调平挡板4螺纹连接固定，使工作平台2处于水平位置，这样可以通过双边半圆柔性铰链分别绕X和Y轴的旋转达到水平，可使被测工件迅速调整到水平位置。
2)调心采用两个平行四连杆双边半圆柔性铰链导向机构镶嵌式的机械结构，在调平和调心体8每个侧面前分别设置有调心挡板5，每个挡板之间相隔90°。相对的调心挡板5上分别装有调心螺钉9和提供恢复力的弹簧7(如图5和图6)。通过调整X方向的调心螺钉9.2，通过钢珠12推动里面的芯体14，可使调平调心体8在X方向产生平动，可使工件的中心调整到X轴的原点，再调整Y方向的调心螺钉9.2，通过推动里面的芯体可使调平调心体8在Y方向产生平动，可使工件的中心调整到Y轴的原点。X和Y方的反向运动由弹簧力提供恢复力，当工件处于对中位置时，通过X和Y方向的调心挡板固定住调心螺钉9即可，装有调心螺钉9的调心挡板5上均设有螺纹孔，调心螺钉9穿过螺纹孔分别对应的调心挡板5螺纹连接固定；由于X和Y方向的调整在正交位置上，所以调整位置不会发生交叉耦合。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
Claims (8)
1.一种调平调心微动工作台，其特征在于：包括底座(10)、设置在底座(10)上的长方体的调平调心体(8)和设置在调平调心体(8)上用于放置工件的工作平台(2)；所述的调平调心体(8)包括调平机构和调心机构；
所述的调平机构包括上、中、下三层，上层与放置工件的工作平台(2)通过螺钉连接，上层和中层之间、中层和下层之间均加工成双边柔性铰链结构，两个双边柔性铰链结构的轴向相互垂直；每个双边柔性铰链结构靠近调平调心体(8)的一侧设置，在调平调心体(8)另一侧对应设置有一调平挡板(4)，调平挡板(4)上设置有用于微动工作台调节水平的调平螺钉(3)，调平螺钉(3)的尖端旋入双边柔性铰链结构的间隙内；
所述的调心机构包括两个平行四杆机构，调平调心体(8)相对的两个侧面分别竖直加工一个双边柔性铰链结构，相对的两个双边柔性铰链结构顶部连通构成一个平行四杆机构，另外两个双边柔性铰链结构底部连通构成另一个平行四杆机构，两个平行四杆机构镶嵌式布置作为调心机构的导向机构，平行四杆机构内部形成芯体(14)，调平调心体(8)的四个面之前均布有调心挡板(5)，相对的两个调心挡板(5)上分别横向设置有调心螺钉(9)和弹簧(7)，调心螺钉(9)的尖端设置在调平调心体(8)上，且与芯体(14)接触；
所述的调平调心体(8)通过多个螺钉与底座(10)连接，底座(10)外周上开有多个用于安装到检测台上的纵向贯通的槽口(13)；
所述的工作平台(2)的上表面镶嵌有均布设置用于固定被测工件的磁条(1)，工作平台(2)中心设置有对中孔。
2.根据权利要求1所述的调平调心微动工作台，其特征在于：所述的调平机构的上下两个双边柔性铰链结构分别为X方向和Y方向的调平机构，X方向的调平挡板(4)固定在调平机构上层的侧面，Y方向的调平挡板(4)固定在调平机构下层的侧面。
3.根据权利要求2所述的调平调心微动工作台，其特征在于：所述的调心机构的两个平行四杆机构分别为X方向和Y方向的调心机构，X方向的平行四杆机构顶部连通，Y方向的平行四杆机构底部连通，X方向的两个调心挡板(5)固定在调平机构的下层两个相对的侧面上，Y方向的两个调心挡板(5)固定在调平调心体(8)的底部的侧面上。
4.根据权利要求1所述的调平调心微动工作台，其特征在于：所述的调心螺钉(9)尖部设置凹槽，凹槽内设置有钢球(12)，钢球(12)与芯体(14)接触。
5.根据权利要求1所述的调平调心微动工作台，其特征在于：所述的装有弹簧(7)的调心挡板(5)横向设置有起导向作用的销(6)，弹簧(7)套设在销(6)上，弹簧(7)的两端分别与芯体(14)和调心挡板(5)弹性接触；销(6)的一端与调心挡板(5)固定，另一端穿入调心机构的芯体(14)内，销(6)与对应的调心螺钉(9)同轴设置。
6.根据权利要求1所述的调平调心微动工作台，其特征在于：所述的调平机构的上层与中层、中层和下层的间隙端部分别加工成30°的坡口，调平螺钉(3)的尖端旋入坡口内。
7.根据权利要求1所述的调平调心微动工作台，其特征在于：所述的双边柔性铰链结构为直圆弧型柔性铰链机构。
8.根据权利要求1所述的调平调心微动工作台，其特征在于：所述的调平调心体(8)整体由一块长方体钢块经线切割加工为调平机构和调心机构，调平调心体(8)的外侧设置有外壳(11)。
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