CN109916274B - 检测弧形外廓的柔性调节装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种检测弧形外廓的柔性调节装置及方法。该装置包括拆装工位、检测工位和弧形外廓检测单元，被检测的弧形零件在拆装工位进行拆装，在所述检测工位的两侧分别设置有弧形外廓检测单元，用于分别检测弧形外廓的内弧侧和外弧侧，两侧的所述弧形外廓检测单元均包括旋转轴、分度盘和弧形外廓检测板，所述旋转轴均绕各自的固定轴心转动，所述分度盘安装在所述固定轴心的外周，用于驱动所述旋转轴步进旋转并定位，多个所述弧形外廓检测板均布设置在所述旋转轴的外周，可随所述旋转轴旋转，其中，用于检测内弧侧的所述弧形外廓检测板为内弧检测板，用于检测外弧侧的所述弧形外廓检测板为外弧检测板，所述内弧检测板和所述外弧检测板成对设置。

Description

检测弧形外廓的柔性调节装置及方法

技术领域

本发明涉及航空制造技术领域，特别是涉及一种检测弧形外廓的柔性调节装置及方法。

背景技术

滑轨套筒的主要功能是为滑轨在飞机机翼油箱内提供运动空间，故常呈薄壁、壳型、悬臂梁受力结构，其中心轴线与滑轨的运动轨迹一致、呈弧形，即弧形轴线曲面套筒。滑轨套筒结构常呈系列化，每种规格套筒的外形尺寸均受其安装位置限制，呈现出一定的差异性。滑轨套筒的典型结构型式之一参见图1所示，包括筒身和法兰盘部分，一般采用焊接方法分段拼接实现滑轨套筒的整体化制造。焊接制造完成后，滑轨套筒的直径采用游标卡尺、千分尺进行测量，高度采用高度尺进行测量，壁厚采用超声波测厚仪、游标卡尺进行测量，而套筒中层面(弧形轴线所处的平面)的弧形外廓与理论位置的偏差很难直接测量。若中层面弧形外廓与理论位置的偏差超过设定值，则在飞行过程中套筒内壁与滑轨产生刚性磨擦的机率增大，影响飞机的安全性和可靠性。因此，中层面弧形外廓形位公差的检测至关重要。

目前，对于结构件外廓的检测，通常根据理论外廓制作基准检测板，采用基准检测板靠近待检外廓形面，通过检测二者之间间隙的均匀性，获得结构外廓与理论外廓的偏差量。当检测套筒中层面弧形外廓时，套筒理论上处于外弧检测板和内弧检测板的中间，并与两者之间保持固定间隙。通过测量滑轨套筒中层面弧形外廓与外弧检测板和内弧检测板之间的间隙，间接计算出滑轨套筒中层面弧形外廓的形位公差。

现有的滑轨套筒中层面弧形外廓检测装置均为每一种规格套筒对应一套专用检测装置，检测装置缺乏通用性和检测柔性，检测效率低。多种规格的检测装置占用厂房面积较大，成本较高，后期需要投入较多的人力去维护和保养。

因此，发明人提供了一种检测弧形外廓的柔性调节装置及方法。

发明内容

本发明实施例提供了一种检测弧形外廓的柔性调节装置及方法，能够实现多种规格的滑轨套筒以及弧形筒体类零件的弧形外廓检测需求，解决了现有检测装置通用性差、检测效率低的问题。

第一方面，本发明的实施例提出了一种检测弧形外廓的柔性调节装置，该装置包括拆装工位、检测工位和弧形外廓检测单元，被检测的弧形筒体类零件在所述拆装工位进行拆装，在所述检测工位的两侧分别设置有弧形外廓检测单元，用于分别检测弧形外廓的内弧侧和外弧侧，两侧的所述弧形外廓检测单元均包括旋转轴、分度盘和弧形外廓检测板，所述旋转轴均绕各自的固定轴心转动，所述分度盘安装在所述固定轴心的外周，用于驱动所述旋转轴步进旋转并定位，多个所述弧形外廓检测板均布设置在所述旋转轴的外周，可随所述旋转轴旋转，其中，用于检测内弧侧的所述弧形外廓检测板为内弧检测板，用于检测外弧侧的所述弧形外廓检测板为外弧检测板，所述内弧检测板和所述外弧检测板成对设置。

进一步地，在所述拆装工位和所述检测工位之间还设有滑轨安装座组件，所述滑轨安装座组件用于安装被检测零件并能将其在所述拆装工位和所述检测工位之间切换。

进一步地，所述滑轨安装座组件包括滑轨副和安装座，所述安装座可通过滑轨副在工作台上的所述拆装工位和所述检测工位之间滑移，所述安装座的上端面为定位安装端面，设有安装凹槽，用于安装弧形筒体类零件的法兰盘端面，在所述安装凹槽周边设有2个或2个以上的快速定位机构，用于将零件的法兰盘端面固定安装在相应的所述安装凹槽内。

进一步地，所述快速定位机构的一端铰接在所述安装座的上端面，另一端朝所述安装凹槽内悬出一可调节定位杆，用于适配不同规格的零件安装。

进一步地，检测工位两侧的所述旋转轴的旋转方向相反。

进一步地，所述内弧检测板和所述外弧检测板的数量相同，均为3～18对。

进一步地，所述内弧检测板和所述外弧检测板均通过检测板基座可拆卸地安装在所述旋转轴的外周上。

第二方面，提供了一种采用第一方面装置的检测方法，该方法包括：

在拆装工位将弧形筒体类零件安装在安装座上的安装凹槽内，通过快速定位机构固定零件的法兰盘端面；

通过滑轨安装座组件将固定好的零件从拆装工位移动到检测工位；

通过分度盘控制检测工位两侧的弧形外廓检测单元绕各自的固定轴心步进旋转，使内弧检测板和外弧检测板均处于检测位置，同时将其定位；

在检测工位，对被测零件的外弧、内弧和邻近检测板之间不同部位的间隙进行检测，检测完成后，通过滑轨安装组件将零件从检测工位移动到拆装工位完成拆卸。

进一步地，在所述内弧检测板和外弧检测板均处于检测位置时，被检测的弧形筒体类零件的中层面处于内弧检测板和外弧检测板的中间，且零件的弧形外廓与内弧检测板和外弧检测板之间预留有1mm～3mm的间隙。

进一步地，在垂直于被检测零件中心轴线的某一截面带上，通过塞尺和/或塞块、摄像头辅助图像检测法或激光干涉检测法分别检测外弧间隙和内弧间隙，二者差值的一半即为中心弧长半径R的制造公差。

综上，本发明的检测弧形外廓的柔性调节装置及方法的有益效果有：

(1)开发了一种用于检测滑轨套筒等弧形筒体类零件中层面弧形外廓的柔性调节装置，通过分度盘步进旋转及固定定位，能够满足多种规格滑轨套筒中层面的弧形外廓检测需求，实现柔性调节集成装置，大幅减少检测占用场地，显著节约制造成本。

(2)提出了一种用于检测滑轨套筒等弧形筒体类零件中层面弧形外廓的方法，能够同时在两个工位快速完成拆卸和装配、检测作业，显著提高了套筒外廓检测效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是一种滑轨套筒的典型结构型式示意图。

图2是现有的滑轨套筒弧形外廓检测装置示意图。

图3是本发明实施例的一种检测弧形外廓的柔性调节装置示意图。

图4是套筒检测状态示意图。

图5是用于法兰盘端面安装的定位安装端面示意图。

图中：

1-筒身；2-排水嘴；3-焊缝；4-法兰盘端面；5-底板；6-安装座；7-外弧检测板；8-内弧检测板；9-滑轨套筒；10-套筒中层面；11-工作台；12-拆装工位；13-检测工位；14-滑轨副；15-Ⅰ号套筒外弧检测板；16-Ⅰ号套筒内弧检测板；17-Ⅱ号套筒外弧检测板；18-Ⅱ号套筒内弧检测板；19-Ⅲ号套筒外弧检测板；20-Ⅲ号套筒内弧检测板；21-检测板基座；22-旋转轴；23-固定轴心；24-分度盘；25-定位安装端面；26-快速定位机构。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本发明的原理，但不能用来限制本发明的范围，即本发明不限于所描述的实施例，在不脱离本发明的精神的前提下覆盖了零件、部件和连接方式的任何修改、替换和改进。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参照附图并结合实施例来详细说明本申请。

图1是一种滑轨套筒的典型结构型式示意图。如图1所示的滑轨套筒，包括筒身1和法兰盘，采用焊接方法分段拼焊实现，筒身部分有焊缝3，在筒底还设有排水嘴2，筒径Ф在50mm～300mm，零件壁厚在2mm～6mm，套筒的中心轴线呈空间弧形，弧形轴线的半径R在500mm～2000mm。每种规格套筒的Ф、R、法兰盘端面4的外廓均略有不同。对于这种滑轨套筒结构件外廓的检测，通常是根据理论外廓制作基准检测板，采用基准检测板靠近待检外廓形面，通过检测二者之间间隙的均匀性，获得结构外廓与理论外廓的偏差量。

如图2是现有的滑轨套筒弧形外廓检测装置示意图。在底板5上设置有法兰盘端面4的安装座6、基准外弧检测板7和基准内弧检测板8，由于法兰盘端面4是套筒安装于机翼前梁的基准安装面，故套筒中层面10(弧形轴线所处的平面，参见图3所示)的弧形外廓的理论几何位置是相对于法兰盘端面4的，故制作的基准外弧检测板7和基准内弧检测板8均应相对于固定法兰盘端面4的安装座6。当检测套筒中层面弧形外廓时，套筒理论上处于外弧检测板7和内弧检测板8的中间，并与两者之间保持固定间隙，该间隙常取1mm～3mm。通过测量滑轨套筒中层面弧形外廓与外弧检测板7和内弧检测板8之间的间隙，间接计算出滑轨套筒中层面弧形外廓的形位公差。而如图2所示现有技术的检测装置缺乏通用性和检测柔性，检测效率低。采用多种规格的检测装置时，占用厂房面积较大，成本较高，后期需要投入较多的人力去维护和保养。

基于现有技术的不足，第一方面，本发明开发出一种如图3所示的检测弧形外廓的柔性调节装置。该装置至少包括了拆装工位12、检测工位13和弧形外廓检测单元，被检测的弧形零件(滑轨套筒9)在所述拆装工位12进行拆装，在所述检测工位13的两侧分别设置有弧形外廓检测单元，用于分别检测弧形外廓的内弧侧和外弧侧，两侧的所述弧形外廓检测单元均包括旋转轴22、分度盘24和弧形外廓检测板(包括外弧检测板15、17、19，内弧检测板16、18、20)，所述旋转轴22均绕各自的固定轴心23转动，所述分度盘24安装在所述固定轴心23的外周，用于驱动所述旋转轴22步进旋转并定位，所述多个弧形外廓检测板均布设置在所述旋转轴22的外周，可随所述旋转轴22旋转，其中，用于检测内弧侧的所述弧形外廓检测板为内弧检测板(包括Ⅰ号套筒内弧检测板16、Ⅱ号套筒内弧检测板18、Ⅲ号套筒内弧检测板20)，用于检测外弧侧的所述弧形外廓检测板为外弧检测板(Ⅰ号套筒外弧检测板15、Ⅱ号套筒外弧检测板17、Ⅲ号套筒外弧检测板19)，所述内弧检测板(16、18、20)和所述外弧检测板(15、17、19)成对设置。

作为一种可选实施例，本发明实施例的装置在检测工位13两侧的旋转轴22的旋转方向相反，在旋转中保证两侧的检测板与相应侧的弧形外廓均分别相适配。

作为另一种优选实施例，所述内弧检测板(16、18、20)和所述外弧检测板(15、17、19)的数量相同，均为3～18对。该装置中单步旋转角度由弧形外廓检测单元中均匀分布的检测板数量决定，且由分度盘24驱动其步进旋转并固定定位。

作为其他优选实施例，所述内弧检测板(16、18、20)和所述外弧检测板(15、17、19)均通过检测板基座21可拆卸地安装在所述旋转轴22的外周上，便于检测板更换维护。

进一步地，在拆装工位12和检测工位13之间还设有滑轨安装座组件，该滑轨安装座组件用于安装被检测零件(滑轨套筒9)并能将其在拆装工位12和检测工位13之间切换。具体地，滑轨安装座组件包括滑轨副14和安装座6，所述安装座6可通过滑轨副14在工作台11上的所述拆装工位12和所述检测工位13之间滑移，所述安装座6的上端面为定位安装端面25，设有安装凹槽，用于安装弧形筒体类零件的法兰盘端面，可以设有多种规格的安装凹槽，以适应不同的安装法兰盘。(参见图5为三种不同规格的凹槽规格Ⅰ251，凹槽规格Ⅱ252，凹槽规格Ⅲ253)在所述安装凹槽周边设有2个或2个以上的快速定位机构26，用于将零件的法兰盘端面固定安装在相应的所述安装凹槽内。

具体地，参见图5，所述快速定位机构26的一端铰接在所述安装座的上端面，另一端朝所述安装凹槽内悬出一可调节定位杆，实现了柔性调节，用于适配不同规格的零件安装。

第二方面，本发明还提供了一种检测弧形外廓的方法，该方法采用第一方面的装置，检测方法至少包括以下步骤S110～步骤S140：

步骤S110，在拆装工位12将弧形筒体类零件(滑轨套筒9)安装在安装座6上的安装凹槽内，通过快速定位机构26固定零件的法兰盘端面。

步骤S120，通过滑轨安装座组件将固定好的零件从拆装工位12移动到检测工位13。

步骤S130，通过分度盘24控制检测工位13两侧的弧形外廓检测单元绕各自的固定轴心23步进旋转，使内弧检测板(16、18或20)和外弧检测板(15、17或19)均处于检测位置，同时将其定位。在所述内弧检测板和外弧检测板均处于检测位置时，被检测的弧形筒体类零件(滑轨套筒9)的套筒中层面10处于内弧检测板和外弧检测板的中间，且零件的弧形外廓与内弧检测板和外弧检测板之间预留有1mm～3mm的间隙。

步骤S140，在检测工位13，对被测零件的外弧、内弧和邻近检测板之间不同部位的间隙进行检测，检测完成后，通过滑轨安装座组件将零件从检测工位13移动到拆装工位12完成拆卸。

本步骤中，在进行检测时，在垂直于被检测零件中心轴线的某一截面带上，通过塞尺和/或塞块、摄像头辅助图像检测法或激光干涉检测法分别检测外弧间隙和内弧间隙，二者差值的一半即为中心弧长半径R的制造公差。

检测滑轨套筒类零件的套筒中层面弧形外廓的方法具体由以下操作操作步骤完成：

1、在拆装工位12的定位安装端面25，将待检测的滑轨套筒类零件的法兰盘端面4安装于对应的安装凹槽内，采用快速定位机构26固定法兰盘端面4。

2、然后通过滑轨安装座组件将固定好的零件从拆装工位12移动到检测工位13。

3、通过分度盘24控制外弧侧的弧形外廓检测单元和内弧侧的弧形外廓检测单元的步进旋转，使待检测的滑轨套筒对应的1对检测板，包括Ⅰ号套筒外弧检测板15和Ⅰ号套筒内弧检测板16均处于检测位置，即两固定轴心23所形成的平面内，再通过分度盘24实现该位置的固定。

4、将零件随安装座6沿滑轨副14平行移动，使拆装工位12上的滑轨套筒9处于检测位置，此时拆装工位12、检测工位13已完成切换。在新的拆装工位按步骤1安装后一个待检测的滑轨套筒类零件，在新的检测工位对之前的滑轨套筒外弧、内弧和邻近检测板之间不同部位的间隙进行检测，获得第一个待检测零件顶部的外弧间隙和内弧间隙分别为△x1和△x2，该待检测零件中部的外弧间隙和内弧间隙分别为△x3和△x4，该待检测零件根部的外弧间隙和内弧间隙分别为△x5和△x6。计算获得该滑轨套筒中层面弧形外廓的制造公差在顶部、中部和根部分别为(△x2-△x1)/2、(△x4-△x3)/2、(△x6-△x5)/2。

5、检测完成后，将零件沿滑轨副14平行移动，按步骤3和步骤4开展下一个待检测滑轨套筒中层面10的弧形外廓检测，同时在拆装工位12上完成第一个检测完的滑轨套筒的拆卸、按步骤1安装其他规格滑轨套筒零件。

步骤4中，当更换套筒规格进行零件装配和零件检测时，在拆装工位12、检测工位13的几何位置之间还设置1个过渡工位，用于调整外弧侧的弧形外廓检测单元和内弧侧的弧形外廓检测单元均旋转至待检测的对应的套筒规格。

需要明确的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。对于方法的实施例而言，相关之处可参见装置实施例的部分说明。本发明并不局限于上文所描述并在图中示出的特定步骤和结构。并且，为了简明起见，这里省略对已知方法技术的详细描述。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不限制于本申请。在不脱离本发明的范围的情况下对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围内。

Claims (10)

1.检测弧形外廓的柔性调节装置，其特征在于，包括拆装工位、检测工位和弧形外廓检测单元，被检测的弧形筒体类零件在所述拆装工位进行拆装，在所述检测工位的两侧分别设置有弧形外廓检测单元，用于分别检测弧形外廓的内弧侧和外弧侧，两侧的所述弧形外廓检测单元均包括旋转轴、分度盘和弧形外廓检测板，所述旋转轴均绕各自的固定轴心转动，所述分度盘安装在所述固定轴心的外周，用于驱动所述旋转轴步进旋转并定位，多个所述弧形外廓检测板均布设置在所述旋转轴的外周，可随所述旋转轴旋转，其中，用于检测内弧侧的所述弧形外廓检测板为内弧检测板，用于检测外弧侧的所述弧形外廓检测板为外弧检测板，所述内弧检测板和所述外弧检测板成对设置。

2.根据权利要 求1所述的检测弧形外廓的柔性调节装置，其特征在于，在所述拆装工位和所述检测工位之间还设有滑轨安装座组件，所述滑轨安装座组件用于安装被检测零件并能将其在所述拆装工位和所述检测工位之间切换。

3.根据权利要求2所述的检测弧形外廓的柔性调节装置，其特征在于，所述滑轨安装座组件包括滑轨副和安装座，所述安装座可通过滑轨副在工作台上的所述拆装工位和所述检测工位之间滑移，所述安装座的上端面为定位安装端面，设有安装凹槽，用于安装弧形筒体类零件的法兰盘端面，在所述安装凹槽周边设有2个或2个以上的快速定位机构，用于将零件的法兰盘端面固定安装在相应的所述安装凹槽内。

4.根据权利要求3所述的检测弧形外廓的柔性调节装置，其特征在于，所述快速定位机构的一端铰接在所述安装座的上端面，另一端朝所述安装凹槽内悬出一可调节定位杆，用于适配不同规格的零件安装。

5.根据权利要求1所述的检测弧形外廓的柔性调节装置，其特征在于，检测工位两侧的所述旋转轴的旋转方向相反。

6.根据权利要求1所述的检测弧形外廓的柔性调节装置，其特征在于，所述内弧检测板和所述外弧检测板的数量相同，分别为3~18个，一起构成3~18对弧形外廓检测板。

7.根据权利要求1所述的检测弧形外廓的柔性调节装置，其特征在于，所述内弧检测板和所述外弧检测板均通过检测板基座可拆卸地安装在所述旋转轴的外周上。

8.检测弧形外廓的方法，其特征在于，采用如权利要求4所述的检测弧形外廓的柔性调节装置，所述方法包括：

在拆装工位将弧形筒体类零件安装在安装座上的安装凹槽内，通过快速定位机构固定零件的法兰盘端面；

通过滑轨安装座组件将固定好的零件从拆装工位移动到检测工位；

通过分度盘控制检测工位两侧的弧形外廓检测单元绕各自的固定轴心步进旋转，使内弧检测板和外弧检测板均处于检测位置，同时将其定位；

在检测工位，对被测零件的外弧、内弧和邻近检测板之间不同部位的间隙进行检测，检测完成后，通过滑轨安装座组件将零件从检测工位移动到拆装工位完成拆卸。

9.根据权利要求8所述的检测弧形外廓的方法，其特征在于，在所述内弧检测板和外弧检测板均处于检测位置时，被检测的弧形筒体类零件的中层面处于内弧检测板和外弧检测板的中间，且零件的弧形外廓与内弧检测板和外弧检测板之间预留有1mm～3mm的间隙。

10.根据权利要求9所述的检测弧形外廓的方法，其特征在于，在垂直于被检测零件中心轴线的某一截面带上，通过塞尺和/或塞块、摄像头辅助图像检测法或激光干涉检测法分别检测外弧间隙和内弧间隙，二者差值的一半即为中心弧长半径R的制造公差。

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