CN107270843B - 一种基于弦支承内腔式定位的平衡机及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于弦支承内腔式定位的平衡机以及检测方法，所述平衡机包括：连接底板，以及左右滑动地设置在两端的定位机构；所述定位机构包括：立板，底端设有滑动及锁紧部件，所述滑动及锁紧部件用于对立板进行左右导向和固定；两个定位支撑轮，水平且等高对称设置在立板的内侧，两个定位支撑轮的轴线与筒状件轴线之间的连线夹角为120°。本发明具有定位稳定性高，操作简单的优点。

Description

一种基于弦支承内腔式定位的平衡机及检测方法

技术领域

本发明涉及机械设计技术领域，特别是涉及一种基于弦支承内腔式定位的平衡机及检测方法。

背景技术

筒状件是常见的机械产品，对于不需要拟合轴线的圆度、壁厚均匀度等形位公差的测量，通常需要借助一些定位装置对其进行测量定位，常用的定位方式是采用双V型支承的外圆定位法，根据筒体直径的不同，设计相应的支承角度；当外圆无法作为定位基准时，则需要设计一种可实现对筒状件进行内支承定位的定位装置，以满足对其形位公差的准确测量。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种基于弦支承内腔式定位的平衡机及检测方法，可以实现对筒状件形位公差的准确测量。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

包括：平衡机本体，设置在平衡机本体上的支承架，和固定在支承架上的筒状件定位部；

所述筒状件定位部包括立板，底端设有滑动及锁紧部件，所述滑动及锁紧部件用于对立板进行左右导向和固定；

两个定位支撑轮，水平且等高对称设置在立板的内侧，两个定位支撑轮的轴线与筒状件轴线之间的连线夹角为120°。

优选的，所述支承架上设有振动信号传感器。

优选的，所述滑动及锁紧部件包括：固设在连接底板上的双T型槽导轨，设置在立板底端与双T型槽导轨匹配的U型通槽，设置在双T型槽导轨的T型通槽内的螺母，贯穿在立板上，配合螺母以固定立板在双T型槽导轨上位置的锁紧螺钉。

优选的，所述定位装置还包括用于驱动筒状件转动的摩擦驱动机构，所述摩擦驱动机构设置在连接底板的一侧；所述的摩擦驱动机构包括基柱，固定设置在基柱上端的U型支架，与电机输出轴传动连接且可转动地设置在支架上的转轴，与转轴固定连接的驱动带轮，可相对转动地固定设置在所述的转轴上的连接块，相对所述的连接块固定设置且与所述的驱动带轮通过皮带传动连接的从动带轮，所述皮带在筒状件上形成压紧包角，驱动筒状件转动。

优选的，所述定位装置还包括摆动组件，所述的摆动组件包括导杆、传动块和摆动气缸，所述摆动气缸的活塞杆端与所述的支架或基柱铰接，所述摆动气缸的缸体与所述传动块一端铰接，所述传动块的另一端与所述的导杆尾部铰接，所述的导杆匹配地穿过连接块的通孔且前端部与从动带轮固定连接。

优选的，所述的前固定块可轴向移动地设置在所述的导杆上，所述的从动带轮可旋转地设置在所述的前固定块上，所述的导杆前端设置有可驱动所述的前固定块轴向移动的压紧包角调整块。

优选的，所述的压紧包角调整块中心处可旋转式轴向固定的螺栓，所述的螺栓与所述的前固定块螺纹配合，所述的压紧包角调整块与前固定块间设置有导向机构。

优选的，所述的摆动气缸的活塞端部固定设置有连接杆，所述的连接杆的端部与固定设置在所述的基柱上的限位卡箍铰接。

优选的，所述的连接块通过轴承或轴套可转动地设置在所述的转轴上并被轴向定位。

优选的，所述连接底板中间加工有长通孔。

优选的，所述连接底板的两端加工有两列对称的沉头通孔，用于配合定位螺钉将连接底板固装在基础平板上。

优选的，所述连接底板的两端设有用于固定双T型槽导轨的通孔。

优选的，所述双T型槽导轨外表面均经过磨削加工成型，相邻平面间的垂直度及相对平面间的平行度均小于0.01mm。

优选的，所述定位支撑轮可采用定位轴承副，所述连接轴的一端与立板过盈配合方式连接，另一端与定位轴承副过盈配合方式连接。

优选的，所述定位支撑轮的回转径跳小于0.01mm。

优选的，所述定位支撑轮的相对于连接板的高度差及相对于装置对称面的对称度均小于0.01mm。

所述基于弦支承内腔式定位的平衡机的检测方法，包括以下步骤：

（1）将连接底板固定在基础平板上；

（2）固定位于左端的立板的位置，将筒状件以内腔定位于左侧的两个定位支撑轮上；

（3）向左侧移动位于右端的立板，使其右侧的两个定位支撑轮移入筒状件的另一端内腔内，并固定位于右端的立板的位置；

（4）放下筒状件，两端均实现弦支承内腔定位。

（5）筒状件匀速回转过程中由不平衡量产生的振动量，经过振动信号传感器转化为电信号传输给平衡机的工控系统，通过对信号的解析、计算，得到筒状件的不平衡量，进而实现对筒状件不平衡量的检测。

优选的，所述步骤（2）和（3）中，移动立板时，将锁紧螺钉取下，沿双T型槽导轨移动，固定立板位置时，将锁紧螺钉旋入配合设置在双T型槽导轨的螺母即可固定立板在双T型槽导轨上的位置。

所述筒状件的驱动方法，包括以下步骤：

1）摩擦驱动机构的摆动气缸缩回，皮带及从动带轮抬起；

2）将筒状件固定在定位机构上；

3）摆动气缸伸出，带动皮带下压直至被限位，从而使得皮带压附在筒状件的外表面并形成一定包角；

4）电机带动驱动带轮，继而通过皮带驱动筒状件转动。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明的显著效果在于：

1、本发明所述的内腔定位支撑轮，可实现对筒状件的弦支承内腔定位，经过精密调整的左、右两端定位副的重合精度达到0.01mm，保证筒状件回转测量时的回转轴线的摆动范围小于0.02mm，进而保证对圆度及壁厚均匀度等筒状件重要形位公差的准确测量。这种定位装置特别适合外表面无法作为定位基准的筒状件的检测定位。

2、筒状件的回转利用所述的摩擦驱动机构进行驱动，使得测量作业省时省力。

附图说明

图1为平衡机的结构示意图。

图2为筒状件弦支承内腔检测定位装置主视图；

图3为图2中A-A面侧视剖面图；

图4为定位装置的俯视图。

图5是摩擦驱动机构与定位机构的位置关系示意图。

图6是摩擦驱动机构的结构示意图。

图中：1-连接底板，2-双T型槽导轨，3-锁紧螺钉，4-立板，5-连接轴，6-定位支撑轮，7-螺母，8-摩擦驱动机构；

80-前固定块，81-导杆，82-限位块，83-支架，84-连接块，85-摆动气缸，86-传动块，87-第一连接轴，88-驱动带轮，89-轴承，90-连接杆，91-第二连接轴，92-限位卡箍，93-基柱，94-限位柱，95-皮带，96-从动带轮，97-压紧包角调整块；

10-支承架，11-振动信号传感器，12-平衡机本体。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图所示，本发明公开了一种基于弦支承内腔式定位的平衡机，

包括：平衡机本体12，设置在平衡机本体上的支承架10，和固定在支承架上的筒状件定位部；

所述筒状件定位部包括：连接底板1，以及滑动设置在其左右两端的定位机构：所述定位机构包括：立板4，两个定位支撑轮6，通过连接轴5等高对称设置在立板4的顶端，两个定位支撑轮6的轴线与筒状件轴线之间的连线夹角为120°；滑动及锁紧部件，设置在立板4的底端，用于对立板4进行左右导向和固定。

优选的，所述支承架上设有振动信号传感器11。

连接底板1为基础承载件和连接件，通过磨削加工成型，上、下两平面平行度为0.01mm，内腔定位支撑轮，可实现对筒状件的弦支承内腔定位，经过精密调整的左、右两端定位副的重合精度达到0.01mm，保证筒状件回转测量时的回转轴线的摆动范围小于0.02mm，进而保证对圆度及壁厚均匀度等筒状件重要形位公差的准确测量。

最为优选方式，所述滑动及锁紧部件包括：双T型槽导轨2，固设在连接底板1的端部，与立板4底端的U型通槽的外表面间隙配合，形成滑动配合副，使得立板4可沿双T型槽导轨2滑动；螺母7，设置在双T型槽导轨2的T型通槽内；锁紧螺钉3，贯穿在立板4上，配合螺母7以固定立板4在双T型槽导轨2上的位置。

U型通槽内表面通过磨削加工成型，与导轨外表面间隙配合，形成滑动配合副；U型槽上部开有两个对称通孔，用于贯穿锁紧螺钉，固定立板在导轨上的位置。左、右两个双T型槽导轨2的相对直线度误差小于0.01mm，外表面均经过磨削加工成型，双T型槽导轨2的相邻平面间的垂直度及相对平面间的平行度均小于0.01mm，立板4可在双T型槽导轨的长度范围内移动，实现对筒状件的内腔弦支撑定位。

最为优选实施例方式，所述连接底板1中间加工有长通孔，用于释放加工应力；长通孔两侧加工有两列对称的沉头通孔，用于配合定位螺钉将连接底板1固装在基础平板上，从而提高装置的稳固度。靠近两端部加工有通孔，用于连接双T型槽导轨2。

优选的，所述定位支撑轮可采用定位轴承副，所述连接轴5的一端与立板4过盈配合方式连接，另一端与定位轴承副过盈配合方式连接，所述定位轴承副的回转径跳小于0.01mm，所述定位支撑轮6的相对于连接板的高度差及相对于装置对称面的对称度均小于0.01mm。保证对圆度及壁厚均匀度等筒状件重要形位公差的准确测量。

最为优选实施例，所述定位装置还包括用于驱动筒状件转动的摩擦驱动机构，所述的摩擦驱动机构8包括基柱93，固定设置在基柱上端的U型支架83，与电机输出轴传动连接且通过轴承89可转动地设置在支架83的侧立板上的转轴，与转轴固定连接的驱动带轮88，可相对转动地固定设置在所述的转轴上的连接块84，相对所述的连接块84固定设置且与所述的驱动带轮88通过皮带95传动连接的从动带轮96。

具体来说，为进一步提升压力调整及包覆角度的便利性，还包括摆动组件，所述的摆动组件包括导杆81、传动块86和摆动气缸85，所述的摆动气缸的活塞杆端与所述的支架或基柱铰接，所述的摆动气缸的缸体与所述的传动块一端铰接，所述的传动块的另一端与所述的导杆81尾部铰接，所述的导杆81匹配地穿过连接块的通孔且前端部与从动带轮固定连接。即缸体、传动块86及导杆81构成连杆结构。

作为其中具体一个实施例，所述的摆动气缸的活塞端部固定设置有连接杆90，所述的连接杆的端部通过第二连接轴91与固定设置在所述的基柱93上的限位卡箍92铰接，所述的缸体通过第一连接轴87与所述的传动块86铰接。

利用气缸通过连杆机构及铰接设置，可实现将皮带的抬起或放下并定位在任意位置，可满足不同压力和包角的使用要求，提高实验便利性，进一步提升实现精准度。

其中，为进一步提升包角调节便利性，所述的前固定块可轴向移动地设置在所述的导杆上，所述的从动带轮可旋转地设置在所述的前固定块80上，所述的导杆前端设置有可驱动所述的前固定块轴向移动的压紧包角调整块97，为实现所述的压紧包角调整块对前固定块的轴向驱动，压紧包角调整块中心处加工有阶梯通孔，在所述的阶梯通孔处紧固有螺钉紧固件用以将螺栓前部可旋转式轴向固定，螺栓螺纹与前固定块80通过螺纹连接，当螺栓旋入前固定块长度增大时，前固定块靠近压紧包角调整块，皮带绷紧，包角变小；反之，皮带松弛，包角变大。同时，压紧包角调整块两侧加工有对称通孔，与前固定块固定连接的导杆穿过所述的对称通孔实现导向和防转。即前固定块可通过螺钉旋合长度的改变沿导杆运动以实现包角改变。当然，也可采用任意其他方式来实现轴向移动以改变驱动带轮和松动带轮的间距实现紧绷或者放松所述的皮带。

同时，为提高定位效果，还包括设置在导杆和支架间的限位机构，具体来说，所述的限位机构包括设置在导杆81上的限位块82，以及竖直设置且与所述的底支架的底板螺纹配合的限位柱94。所述的限位块通过销钉等结构实现轴向定位，所述的限位柱通过螺纹结构便捷调整高度，可实现对不同驱动位置的定位，提高驱动可控性和稳定性。

另一方面，所述基于弦支承内腔式定位的平衡机的检测方法，包括以下步骤：

（1）将连接底板1固定在平衡机本体上的支承架10上；

（2）固定位于左端的立板4的位置，将筒状件以内腔定位于左侧的两个定位支撑轮6上；

（3）向左侧移动位于右端的立板4，使其右侧的两个定位支撑轮6移入筒状件的另一端内腔内，并固定位于右端的立板4的位置；

（4）放下筒状件，两端均实现弦支承内腔定位。

首先，将连接底板1通过定位螺钉与基础平板连接紧固，确定左侧定位机构的立板4位置并紧固锁紧螺钉3；然后，将筒状件以内腔定位于左侧定位机构的定位支撑轮6上；再将右侧定位机构的定位支撑轮6移入筒状件另一端内腔，放下筒状件，两端均实现弦支承内腔定位，紧固锁紧螺钉3，配合百分表或传感器等计量器具，即可对筒状件形位公差进行准确检测。

所述摩擦驱动装置的驱动方法，包括以下步骤：

1）摩擦驱动机构的摆动气缸缩回，皮带及从动带轮抬起；

2）将筒状件固定在定位机构上；

3）摆动气缸伸出，带动皮带下压直至被限位，从而使得皮带压附在筒状件的外表面并形成一定包角；

4）电机带动驱动带轮，继而通过皮带驱动筒状件转动。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于弦支承内腔式定位的平衡机，其特征在于，包括：平衡机本体，设置在平衡机本体上的支承架，和固定在支承架上的筒状件定位部；所述支承架上设有振动信号传感器；

所述筒状件定位部包括连接底板以及左右滑动地设置在所述连接底板两端的定位机构；

所述定位机构包括：

立板，所述立板底端设有滑动及锁紧部件，所述滑动及锁紧部件用于对立板进行左右导向和固定；

两个定位支撑轮，通过连接轴水平且等高对称设置在立板的内侧，两个定位支撑轮的轴线与筒状件轴线之间的连线夹角为120°；

所述定位支撑轮采用定位轴承副，连接轴的一端与立板过盈配合方式连接，另一端与定位轴承副过盈配合方式连接；

所述定位支撑轮相对于连接底板的高度差及相对于两个定位支撑轮对称面的对称度均小于0.01mm；

所述基于弦支承内腔式定位的平衡机还包括摩擦驱动机构；所述摩擦驱动机构设置在连接底板的一侧；

所述的摩擦驱动机构包括基柱，固定设置在基柱上端的U型支架，与电机输出轴传动连接且可转动地设置在支架上的转轴，与转轴固定连接的驱动带轮，可相对转动地固定设置在所述的转轴上的连接块，相对所述的连接块固定设置且与所述的驱动带轮通过皮带传动连接的从动带轮，所述皮带在筒状件上形成压紧包角，驱动筒状件转动；

所述的摩擦驱动机构还包括摆动组件，所述的摆动组件包括导杆、传动块和摆动气缸，所述的摆动气缸的活塞杆端与所述的支架或基柱铰接，所述摆动气缸的缸体与所述的传动块一端铰接，所述的传动块的另一端与所述的导杆尾部铰接，所述的导杆匹配地穿过连接块的通孔且前端部与从动带轮固定连接；

所述的导杆上设有可轴向移动的前固定块，所述的从动带轮可旋转地设置在所述的前固定块上，所述的导杆前端设置有可驱动所述的前固定块轴向移动的压紧包角调整块。

2.根据权利要求1所述的基于弦支承内腔式定位的平衡机，其特征在于，所述滑动及锁紧部件包括：

固设在连接底板上的双T型槽导轨，

设置在立板底端与双T型槽导轨匹配的U型通槽，

设置在双T型槽导轨的T型通槽内的螺母，

贯穿在立板上，配合螺母以固定立板在双T型槽导轨上位置的锁紧螺钉。

3.根据权利要求1所述的基于弦支承内腔式定位的平衡机，其特征在于，所述的压紧包角调整块中心处设有可旋转式轴向固定的螺栓，所述螺栓与所述前固定块螺纹配合，所述的压紧包角调整块与前固定块间设置有导向机构。

4.根据权利要求1所述的基于弦支承内腔式定位的平衡机，其特征在于，所述摆动气缸的活塞端部固定设置有连接杆，所述连接杆的端部与固定设置在所述基柱上的限位卡箍铰接。

5.如权利要求1所述的基于弦支承内腔式定位的平衡机，其特征在于，所述的连接块通过轴承或轴套可转动地设置在所述的转轴上并被轴向定位。

6.根据权利要求1所述的基于弦支承内腔式定位的平衡机，其特征在于，所述连接底板中间加工有长通孔。

7.如权利要求1-6任一项所述的基于弦支承内腔式定位的平衡机的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）将连接底板固定在平衡机本体上的支承架上；

2）固定位于左端的立板的位置，将筒状件以内腔定位于左侧的两个定位支撑轮上；

3）向左侧移动位于右端的立板，使其右侧的两个定位支撑轮移入筒状件的另一端内腔内，并固定位于右端的立板的位置；

4）放下筒状件，两端均实现弦支承内腔定位；

5）筒状件匀速回转过程中由不平衡量产生的振动量，经过振动信号传感器转化为电信号传输给平衡机的工控系统，通过对信号的解析、计算，得到筒状件的不平衡量，进而实现对筒状件不平衡量的检测。

8.如权利要求1-6任一项所述的基于弦支承内腔式定位的平衡机的筒状件驱动方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）摩擦驱动机构的摆动气缸缩回，皮带及从动带轮抬起；

2）将筒状件固定在定位机构上；

3）摆动气缸伸出，带动皮带下压直至被限位，从而使得皮带压附在筒状件的外表面并形成一定包角；

4）电机带动驱动带轮，继而通过皮带驱动筒状件转动。

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