CN110657327A - 拼接齿圈轨道及其水平度和同轴度位姿解耦调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种拼接齿圈轨道及其水平度和同轴度位姿解耦调节方法，拼接齿圈轨道包括多段分段轨道及安装在轨道上的水平度位姿调装置和同轴度柔性夹紧调节装置，其中柔性夹紧调节机构与筒壁柔性接触，通过多支点迭代调节柔性顶板顶紧筒壁并结合螺纹微调齿段间隙可实现轨道同轴度及圆度调节，水平度位姿调装置通过调整伸缩杆长度可对轨道的水平进行调整。调节方法为：拼接分段轨道得到完整齿圈轨道后将其装配到待测试容器的外壁上，并将水平位姿调节装置装配好；通过调整水平位姿调节装置和同轴度柔性夹紧调节装置调节水平位姿；通过调节同轴度柔性夹紧调节装置调整同轴度。本发明安装迅速、定位精度高，调整方法简单可靠，应用场景好。

Description

拼接齿圈轨道及其水平度和同轴度位姿解耦调节方法

技术领域

本发明属于平台校正设备技术领域，涉及一种拼接齿圈轨道及其水平度和同轴度位姿解耦调节方法。

背景技术

机械设备，尤其容器设备是在石油、化工、钢铁、医药、食品等行业得到广泛使用的设备，其承受着高温、低温、易燃、易爆、剧毒或腐蚀介质的高压力，一旦发生爆炸或泄漏，往往并发火灾和中毒等灾难性事故，给社会经济和人民生活带来损失和危害。

有鉴于此，国内外对容器机械设备的设计、制造和使用均有严格的规定和要求，各类容器设备的制造和在役期间需定期进行无损检测以免容器发生腐蚀、环境开裂、机械损伤等失效情况。在容器设备进行无损检测时往往需要设置支撑检测平台，一直以来，在这种高精度平台安装操作中，平台安装精度对设备运行的平稳性及设备整体的实施效果具有决定性的影响，对于圆柱形的容器设备而言，其支撑检测平台一般为齿圈轨道，其在筒体外壁安装复杂，统摄其安装精度往往难以达到要求，同时，现有的支撑检测平台均为整体设计，对于圆柱形的容器设备而言，其支撑检测平台一般为齿圈轨道，如所需检测的容器设备外径过大，这将极大地增加齿圈轨道的加工难度和成本，从而影响其应用，将齿圈轨道分为多段是问题的一种解决方案，但将多段组装成完整的齿圈轨道，如何实现齿圈轨道的快速稳定连接是目前的难点之一，此外，如何保证齿圈轨道的圆度和同轴度更是目前面临的最大困难。

因此，开发一种加工难度低、稳定性好、安装速度快且圆度、同轴度及水平度可调的齿圈轨道以及实现高精度圆形轨道调节的方法极具现实意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术大型齿圈轨道加工难度高、成本高昂、稳定性不好、安装速度慢、圆度及同轴度无法保证、在筒体外壁安装复杂且精度难于达到要求的缺陷，提供一种加工难度低、成本低廉、稳定性好、安装速度快且圆度、同轴度及水平度可调的齿圈轨道及其调整方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

拼接齿圈轨道，包括两段以上相同的分段轨道，所有的分段轨道首尾相连拼接成所述的齿圈轨道，所述齿圈轨道为圆形；

所述分段轨道包括彼此平行的上下轨道，分段轨道的左右两端分别设有一套快速拼接锁紧机构，分段轨道的中部布置有柔性夹紧调节机构，所述快速拼接锁紧机构和柔性夹紧调节机构布置在上下轨道之间，所述分段轨道拼接时相邻分段轨道的上轨道与上轨道连接，下轨道与下轨道连接，相邻的两分段轨道的上轨道和下轨道的拼接面分别设有一套齿根拼接定位机构；

一套快速拼接锁紧机构包括分别位于分段轨道两侧的第一连接件和第二连接件，所述第一连接件和第二连接件上分别设置有彼此配合的弹簧卡和弹簧卡固定件，所述第一连接件和第二连接件上还分别设有锁紧螺杆和与锁紧螺杆匹配的卡合结构，锁紧螺杆上装有螺母；

所述柔性夹紧调节机构包括固定支撑件、柔性顶板和旋进杆，所述固定支撑件与上下轨道连接，其上开有连接旋进杆的螺纹孔，所述旋进杆另一端与柔性顶板接触，所述柔性顶板位于齿圈轨道内侧；

所述齿圈轨道下端设有水平位姿调节装置，所述水平位姿调节装置包括至少三条调节支链，所述至少三条调节支链组成一套1T2R并联机构；

所述至少三条调节支链包括至少两条SPS调节支链和一条PRR调节支链，或者，包括至少三条SPS调节支链；

所述SPS调节支链包括用于与下轨道固定的第一支链固定件、第一支链伸缩杆和用于与待测试容器固定的第一真空吸盘，所述第一支链伸缩杆能够在其轴向进行伸缩，其与第一支链固定件和第一真空吸盘通过球铰连接；

所述PRR调节支链包括用于与下轨道固定的第二支链固定件、第二支链伸缩杆和用于与待测试容器固定的第二真空吸盘，所述第二支链伸缩杆能够在其轴向进行伸缩，其上端设有水平调节连接铰链，所述水平调节连接铰链与水平横轴连接，所述第二支链固定件通过第二支链固定件连接件与水平横轴连接，第二支链伸缩杆的下端与第二真空吸盘连接；

通过相邻的两分段轨道的齿根拼接定位机构即可实现相邻分段轨道的快速定位，使用弹簧卡进行快速连接，利用锁紧螺杆进行再次固定，通过调整旋进杆和调整调节支链的长度即可对齿圈轨道的水平度、同轴度及圆度进行高精度定位。

本发明的拼接齿圈轨道可作为容器无损检测运动支撑检测平台，适用于不同直径的容器检测，其采用多段拼接式轨道设计，具有安装迅速、结构轻便、定位精度高、便于调节等优点，有效克服现有技术大型齿圈轨道加工难度大、成本高等问题。通过齿根拼接定位机构和快速拼接锁紧机构实现齿圈轨道的定位、快速拼接及锁紧，从而达到齿圈轨道快速安装目的。轨道拼接完成后，通过齿圈轨道柔性夹紧调节机构的柔性顶板顶紧筒壁，在挤压反力作用下使轨道“抱紧”筒壁，同时筒壁对轨道的反力使轨道保持良好的圆度，再通过多支点迭代调节柔性顶板顶紧距离进而调节轨道同轴度(通过多支点迭代调整旋进杆顶紧距离，使各段轨道与筒壁距离基本一致，从而使轨道与容器具有良好同轴度)。此外，其设置有用以调整平台水平度的水平度位姿调节装置(并联机构)，其通过对圆环轨道Z轴方向平移和X、Y轴方向转动三个自由度的调节实现对轨道平台的水平度位姿调整，将上、下旋杆和中间旋杆设计为反向螺旋，一个方向的旋转实现支链的伸长，相反方向的旋转实现支链的缩短，通过手动调节并联机构三条支链中的中间旋杆实现水平度调节操作，真空吸盘可基于Bernoulli效应牢牢吸附在筒壁上，形成任意可调的固定支点，为水平度调节提供可靠支撑并极大缩短了轨道平台水平度调节时间，而且利用空气阀门(开关气源)可以实现快速拆装，同时在支链与轨道连接处都设计有快速夹具，支链整体实现了柔顺定位，利用这一特点，水平度调整可以伴随着支撑点的不断调整进行快速迭代调节，最终达到较高的水平精度。

本发明的三支链的共同作用，可以对平台水平度进行高精度调节，并且可以利用真空吸盘与快速夹具带来的拆装便利性灵活调节支链位置进行迭代微调，达到更快更高精度的调节。

本发明的结构简单，加工难度低，成本低廉，齿根拼接定位机构和快速拼接锁紧机构赋予了其极佳的稳定性及超快的安装速度，柔性夹紧调节机构的设计，一方面其能够对同轴度及圆度进行调整，提高齿圈轨道的可用性，另一方面，齿圈通过柔性夹紧调节机构与筒壁接触，能够有效保护筒壁，此外，水平位姿调节装置的设计解决了各种高精度外置型圆环轨道平台位姿的快速调节问题，可以保证被调整圆环平台所要求的精确度；其具有结构简单、易于操作和调节解耦的优点，可以广泛地运用到各类环形平台的位姿调节中。

作为优选的技术方案：

如上所述的拼接齿圈轨道，所述分段轨道共有四段，本发明的保护范围并不仅行于此，本发明仅以4段为例，其也可为3段、5段或更多段，本领域技术人员可根据设计情况对轨道进行设计，相对的，段数越多，其安装及调整难度越高，成本越低；

所述分段轨道中部布置有一柔性夹紧调节机构，本发明的保护范围并不仅限于此，分段轨道中部布置更多的柔性夹紧调节机构，能够进一步提高齿圈轨道的稳定性，但一定程度上会提高调整难度；

所述第一连接件及第二连接件分别与一柔性夹紧调节机构连接，所述第一连接件及第二连接件与上下轨道通过螺栓固定连接，为齿圈轨道与筒壁固定提供多个支点，保证齿圈轨道的拼接圆度，提高齿圈轨道的稳定性，此外，通过多支点迭代调节柔性顶板顶紧筒壁距可实现轨道同轴度调节；

所述第一连接件上设有与两根锁紧螺杆连接的第一固定块；所述第二连接件上设有第二固定块，所述第二固定块上开有与锁紧螺杆匹配的弧形缺口，所述螺母的纵截面积大于缺口的纵截面积且螺母的纵截面投影完全覆盖缺口的纵截面投影；

所述上轨道和下轨道上均开有减重槽，以降低齿圈轨道自重；所述螺母为蝶形；

所述上轨道的外缘设有齿圈，检测行走机构通过齿轮与齿圈啮合，进而驱动检测行走机构实现绕齿圈轨道的整周行走。

如上所述的拼接齿圈轨道，一套齿根拼接定位机构包括安装在分段轨道一端的定位套和安装在相邻分段轨道与分段轨道连接端的定位销，本发明的齿根拼接定位机构并不仅限于此，本领域技术人员可根据实际需求进行设计；

所述同一接触面的多个定位销中的至少一个进行倒角，既保证没有过定位，也不增大定位时工件的转角误差，属于完全定位，保证了齿圈拼接的精度；

所述柔性夹紧调节机构包括旋进杆、直线导杆、固定支撑件、柔性顶板和直线轴承；

所述固定支撑件整体呈U形，其与上下轨道通过螺栓固定连接，其上开有安装旋进杆的螺纹孔和安装直线轴承的光孔，所述旋进杆另一端与柔性顶板球面接触，所述直线轴承安装在固定支撑件上，所述柔性顶板位于齿圈轨道内侧，通过直线导杆和直线轴承与固定支撑件滑动连接；

所述直线导杆与旋进杆平行，其一端通过直线轴承与固定支撑件滑动连接，另一端与柔性顶板固定连接，直线轴承安装在固定支撑件上且位于旋进杆两侧；

所述柔性顶板沿齿圈轨道内侧设有柔性材料垫片，使齿圈轨道与待检测容器筒壁柔性接触，避免对容器壁面造成损伤。

如上所述的拼接齿圈轨道，所述上轨道和下轨道的材质为铝合金；

所述分段轨道的两端分别开有用于安装定位套的定位套安装孔和用于安装定位销的定位销安装孔，所述定位套和定位销的材质为钢。各部件的材质并不仅限于此，相对而言，铝合金材质的密度小，质量小，方便运输及安装，但可靠性(结构刚度)不如钢材。定位销采用“一面两销”的定位方式(上轨道及下轨道均设有定位销)实现分段轨道间定位拼接。

如上所述的拼接齿圈轨道，所述调节支链围绕圆环轨道圆周分布；

所述第一支链固定件和第二支链固定件相同，所述第一支链伸缩杆与第二支链伸缩杆相同，所述第一真空吸盘和第二真空吸盘相同。

如上所述的拼接齿圈轨道，所述第一支链固定件为快手夹具；

所述快手夹具包括活动部和固定部；

所述活动部包括快手夹具手柄、快手夹具第一支链、快手夹具第二支链、快手夹具第三支链和夹头，所述快手夹具第三支链和夹头固定连接，所述快手夹具第一支链、快手夹具第二支链及快手夹具第三支链依次通过快手夹具第二铰链和快手夹具第三铰链连接，所述快手夹具第二铰链还与快手夹具手柄连接；

所述固定部包括快手夹具底座、快手夹具支撑和与夹头平行的底挡板，所述底座整体呈板状，其中部固定有包裹在快手夹具第三支链外的快手夹具支撑，其连有底挡板，连接后呈L形，所述快手夹具第一支链与快手夹具底座通过快手夹具第一铰链连接；

通过活动快手夹具手柄即可改变夹头与底挡板的间距进行夹紧或松开；

快手夹具的安装流程如下：

首先将快手夹具支撑通过螺栓固定在快手夹具底座上，然后将第三快手夹具支链初步安装在快手夹具支撑上，通过快手夹具第一铰链将快手夹具第一支链的一端与快手夹具底座安装在一起，通过快手夹具第二铰链将快手夹具第三支链的一端和快手夹具第二支链的一端安装在一起，最后通过快手夹具第三铰链将快手夹具第一支链、快手夹具第二支链和快手夹具手柄三者安装在一起；

所述第一支链固定件为相互连接的万向接头和导轨连接件，导轨连接件与下轨道通过螺栓固定连接，万向接头与第一支链伸缩杆的上端连接。本发明的支链固定件的具体结构及形式并不仅限于以上两种，本领域技术人员可根据实际情况进行选择，其他连接结构也可适用于本发明。

如上所述的拼接齿圈轨道，所述第一支链伸缩杆包括从上自下依次连接的上旋杆、中间旋杆和下旋杆；

所述上旋杆和下旋杆与中间旋杆通过螺纹连接，所述上旋杆与下旋杆的螺纹方向相反，旋转中间旋杆即可实现第一支链伸缩杆伸长或缩短的变化；

所述第一真空吸盘与气源连接，开启气源即可提供吸力，第一真空吸盘通过伯努利(Bernoulli)效应吸附在待测试容器表面，本发明采用真空吸盘作为调节支链的可靠暂态支点，通过开关气源即可控制其吸力；

所述第一支链伸缩杆与第一支链固定件通过上球铰连接，与第一真空吸盘通过下球铰连接；

所述下球铰通过第一支链伸缩杆连接件与第一真空吸盘连接；

所述第二支链伸缩杆的下旋杆通过第二支链伸缩杆连接件与第二真空吸盘连接。

本发明还提供一种如上所述的拼接齿圈轨道的水平度和同轴度位姿解耦调节方法，步骤如下：

(1)准备工作：拼接所述分段轨道后得到齿圈轨道，再将齿圈轨道装配到待测试容器的外壁上，同时将水平位姿调节装置装配好；

(2)水平位姿调节：

(2.1)将齿圈轨道粗略调节放平，转动齿圈轨道上的各个柔性夹紧调节机构的旋进杆，使得齿圈轨道夹紧于筒体上，将水平度位姿调整装置的中间旋杆旋至距离最短；

(2.2)在齿圈轨道上表面均布放置多个水平仪或使用激光跟踪仪测试齿圈轨道各位置的水平度，并找到水平仪或激光跟踪仪数值显示最大处即在齿圈轨道上寻找翻滚角和俯仰角最大的点；

(2.3)将一水平度位姿调整装置的支链固定件与水平仪数值显示最大处对应的齿圈轨道下轨道固定连接，开启气源，真空吸盘吸附在待测试容器的外壁上形成固定支点，以水平仪数值显示最大处为基准点，在齿圈轨道上均匀安装多个水平度位姿调整装置后，松开柔性夹紧调节机构，调整各水平度位姿调整装置的支链伸缩杆，直至测试水平仪或激光跟踪仪数值变小且稳定，夹紧柔性夹紧调节机构；

(2.4)改变水平仪在齿圈轨道上表面的放置位置，根据水平仪读数找到此时需要调节处，重复步骤(2.2)～(2.3)，对齿圈轨道的水平位姿依次迭代调节，直至齿圈轨道整周水平；

(3)同轴度调节；

(3.1)根据待测试容器的直径与齿圈轨道内表面直径计算得到两者同轴时应撑起的理论距离；

(3.2)将齿圈轨道整周的柔性夹紧调节机构的旋进杆稍微放松，通过调整旋进杆，使得齿圈轨道内表面(整周)与待测试容器的外壁距离相同，其中通过旋进杆上标记的刻度确定柔性顶板与固定支撑件的间距。

本发明的水平度位姿调整装置与柔性夹紧调节机构赋予了齿圈轨道六自由度调节的能力。

其中，水平度位姿调节装置通过对圆环轨道Z轴方向平移和X、Y轴方向转动三个自由度的调节实现对轨道平台的水平度位姿调整，将上、下旋杆和中间旋杆设计为反向螺旋，一个方向的旋转实现支链的伸长，相反方向的旋转实现支链的缩短，通过手动调节并联机构三条支链中的中间旋杆实现水平度调节操作，真空吸盘可基于Bernoulli效应牢牢吸附在筒壁上，形成任意可调的固定支点，为水平度调节提供可靠支撑并极大缩短了轨道平台水平度调节时间，操作方便，而且利用空气阀门(开关气源)可以实现快速拆装，同时在支链与轨道连接处都设计有快速夹具，支链整体实现了柔顺定位，利用这一特点，水平度调整可以伴随着支撑点的不断调整进行快速迭代调节，最终达到较高的水平精度；

同轴度柔性夹紧调节装置(柔性夹紧调节机构)通过对圆环轨道Z轴方向转动和X、Y轴方向平移三个自由度的调节实现对轨道平台的同轴度位姿调整，整个同轴度调节看作平面装置操作，且装置以筒体壁面为支点，将柔性材料的变形看作两R副串联效果。工作时，通过转动旋转杆推动柔性夹紧柔性顶板直线运动，进而使柔性材料垫片与筒体外壁接触，利用柔性材料垫片与筒体壁面之间的摩擦力为圆环平台提供支撑力，并且可以利用各个柔性夹紧机构之间的调节距离调整轨道同轴度。

作为优选的技术方案：

如上所述的水平度和同轴度位姿解耦调节方法，在步骤(3.2)结束后拆除所述水平度位姿调整装置。

如上所述的水平度和同轴度位姿解耦调节方法，步骤(2.4)在改变水平度位姿调整装置时不能一次性拆除所有的水平度位姿调整装置，应当逐个调整位置。

有益效果：

(1)本发明的拼接齿圈轨道，将整周齿圈轨道分割成多段拼接式轨道，解决大型轨道齿圈加工难度大成本高等问题，同时在各轨道上开设减重槽，降低轨道重量，便于搬运安装；分段轨道间采用“定位销-钢套”组成的“一面两销”齿根拼接定位机构及快速拼接锁紧机构，通过定位销及弹簧卡实现快速定位连接，再由螺杆螺母将拼接处锁紧，该种拼接方式简单可靠、便捷迅速，有效减少轨道的安装时间；采用柔性夹紧调节机构与筒壁夹紧，柔性材料垫片与筒壁直接接触避免造成损伤，同时通过多点迭代调节顶紧距离，可调节齿圈轨道与容器的同轴度；

(2)本发明的拼接齿圈轨道，采用真空吸盘利用Bernoulli效应实现轨道水平度调节的固定支点任意化，一方面能够保证圆环轨道的水平度的高精度调整，另一方面，其操作方便快捷，省时省力；柔性夹紧调节机构和水平度位姿调节装置赋予了圆环轨道的六自由度调节的能力，该方法调节速度快精度高，可用于各种情况下圆形齿圈轨道的调节，极具应用前景；

(3)本发明的调整方法，操作方便，调整速度快，调整效果(精度)好，应用前景好。

附图说明

图1为本发明的拼接齿圈轨道的示意图；

图2为本发明的多段分段轨道拼接后的正视图；

图3为本发明的分段轨道示意图；

图4为本发明的多段分段轨道拼接过程示意图；

图5为本发明的齿根快速拼接定位机构示意图；

图6为本发明的柔性夹紧调节机构示意图；

图7和8分别为本发明的快速拼接锁紧机构与柔性夹紧调节机构连接后整体的示意图及俯视图；

图9为本发明的水平度位姿调节装置的示意图；

图10为本发明的SPS调节支链的示意图；

图11～13为本发明的拼接齿圈轨道进行同轴度及水平度调整的原理图；

图14为真空吸盘吸附原理图；

图15为本发明的拼接齿圈轨道固定在筒体上的示意图；

其中，1-分段轨道，2-快速拼接锁紧机构，3-柔性夹紧调节机构，4-水平度位姿调节装置，21-旋进杆，22-直线导杆，23-固定支撑件，24-柔性顶板，25-柔性材料垫片，26-直线轴承，31-第一连接件，32-第二连接件，33-直线导杆，34-锁紧螺杆，35-弹簧卡，36-旋进杆，37-螺母，38-柔性顶板，39-柔性材料垫片，40-直线轴承，115-上端定位销，116-上端定位套，125-下端定位销，126-下端定位套，41-导轨连接件，42-万向接头，43-上旋杆，44-中间旋杆，45-下旋杆，46-支链伸缩杆连接件，47-真空吸盘，48-通气孔，5-被吸附件。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式做进一步阐述。

实施例1

一种拼接齿圈轨道，如图1所示，包括四段相同的如图3所示的分段轨道1，四段分段轨道首尾相连拼接成圆形的如图2所示的齿圈轨道，其拼接示意图如图4所示，齿圈轨道下安装有水平度位姿调节装置；

分段轨道1包括彼此平行的上轨道和下轨道，上轨道的外缘设有齿圈，检测行走机构通过齿轮与齿圈啮合，进而驱动检测行走机构实现绕齿圈轨道的整周行走，上下轨道共有8段，一段分段轨道1由一上轨道和一下轨道拼接而成；

其中上轨道上开设有用于减轻重量的上轨道减重槽，上轨道的两端端面还有上端定位套安装孔和上端定位销安装孔，上端定位套安装孔及上端定位销安装孔分别安装有上端定位套116和上端定位销115；

下轨道上开设有用于减轻重量的下轨道减重槽，下轨道的两端端面还有下端定位套安装孔和下端定位销安装孔，下端定位套安装孔及下端定位销安装孔分别安装有下端定位套126和下端定位销125，同一接触面的两个定位销中的一个进行倒角，上下轨道为铝合金材质，上下定位套和上下定位销的材质为钢，其中相邻轨道间的拼接面上的定位套与定位销即为如图5所示的一套齿根拼接定位机构，通过齿根拼接定位机构对相邻的上轨道或下轨道进行定位拼接，上轨道和下轨道上还分别开有用于固定快速拼接锁紧机构2和柔性夹紧调节机构3的上端连接件固定孔和下端连接件固定孔；

分段轨道11的左右两端设有如图7～8所示的一套快速拼接锁紧机构2，快速拼接锁紧机构布置在上下轨道之间，一套快速拼接锁紧机构包括分别位于分段轨道两侧的第一连接件31和第二连接件32，第一连接件31和第二连接件32上分别设置有彼此配合的弹簧卡35和弹簧卡固定件，第一连接件31上设有与两根锁紧螺杆34连接的第一固定块，第二连接件32上设有第二固定块，第二固定块上开有与锁紧螺杆匹配的两缺口，锁紧螺杆外套有蝶形螺母37，螺母37的纵截面积大于缺口的纵截面积且螺母37的纵截面投影完全覆盖缺口的纵截面投影，第一连接件及第二连接件与上下轨道通过螺栓固定连接，第一连接件31及第二连接件32分别与一柔性夹紧调节机构连接，该柔性夹紧调节机构包括旋进杆36、直线导杆33、固定支撑件、柔性顶板38和直线轴承40；固定支撑件整体呈U形，其与上下轨道通过螺栓固定连接，直线导杆33与旋进杆36平行，其一端通过直线轴承与固定支撑件滑动连接，另一端与柔性顶板3固定连接，直线轴承4安装在固定支撑件上且位于旋进杆36两侧，柔性顶板38沿齿圈轨道内侧设有柔性材料垫片39；

分段轨道11中部布置有一如图6所示的柔性夹紧调节机构3，柔性夹紧调节机构3布置在上下轨道之间，其包括旋进杆21、直线导杆22、固定支撑件23、柔性顶板24和直线轴承26；固定支撑件23整体呈U形，其与上下轨道通过螺栓固定连接；直线导杆22与旋进杆21平行，其一端与固定支撑件23活动连接，另一端与柔性顶板24固定连接，直线轴承26安装在固定支撑件23上且位于旋进杆21两侧，柔性顶板24沿齿圈轨道内侧设有柔性材料垫片25；

水平度位姿调节装置4如图9所示，包括位于分段轨道1下方且围绕齿圈轨道圆周分布的三条SPS调节支链，以上三条调节支链组成一套1T2R并联机构，通过调整调节支链的长度即可对拼接齿圈轨道的水平度进行高精度定位；

SPS调节支链如图10所示，包括依次连接的导轨连接件41、万向接头42、上旋杆43、中间旋杆44、下旋杆45、支链伸缩杆连接件46和真空吸盘47，上旋杆43和下旋杆45与中间旋杆44通过螺纹连接，上旋杆43与下旋杆45的螺纹方向相反，旋转中间旋杆44即可实现组合件(上旋杆43+中间旋杆44+下旋杆45)伸长或缩短的变化，真空吸盘47的通气孔48与气源连接，开启气源即可提供吸力，真空吸盘47通过伯努利(Bernoulli)效应吸附在待测试容器(被吸附件5)表面，真空吸盘吸附原理图如图14所示。

以上拼接齿圈轨道的调整方法如下(本发明的拼接齿圈轨道进行同轴度及水平度调整的原理图如图11～13所示)：

(1)准备工作：拼接分段轨道后得到齿圈轨道，再将齿圈轨道装配到待测试容器的外壁上，同时将水平位姿调节装置装配好(等待使用)；

(2)水平位姿调节：

(2.1)将齿圈轨道粗略调节放平，转动齿圈轨道上的各个柔性夹紧调节机构的旋进杆，使得齿圈轨道夹紧于筒体上，将水平度位姿调整装置的中间旋杆旋至距离最短；

(2.2)在齿圈轨道上表面均布放置多个水平仪或使用激光跟踪仪测试齿圈轨道各位置的水平度，并找到水平仪或激光跟踪仪数值显示最大处；

(2.3)将一水平度位姿调整装置的支链固定件与水平仪数值显示最大处对应的齿圈轨道下轨道固定连接，开启气源，真空吸盘吸附在待测试容器的外壁上形成固定支点，以水平仪数值显示最大处为基准点，在齿圈轨道上均匀安装多个水平度位姿调整装置后，松开柔性夹紧调节机构，调整各水平度位姿调整装置的支链伸缩杆，直至测试水平仪或激光跟踪仪数值变小且稳定，夹紧柔性夹紧调节机构；

(2.4)改变水平仪在齿圈轨道上表面的放置位置，根据水平仪读数找到此时需要调节处，重复步骤(2.2)～(2.3)，对齿圈轨道的水平位姿依次迭代调节，直至齿圈轨道整周水平，在改变水平度位姿调整装置时不能一次性拆除所有的水平度位姿调整装置，应当逐个调整位置；

(3)同轴度调节；

(3.1)根据待测试容器的直径与齿圈轨道内表面直径计算得到两者同轴时应撑起的理论距离；

(3.2)将齿圈轨道整周的柔性夹紧调节机构的旋进杆稍微放松，通过调整旋进杆，使得齿圈轨道内表面与待测试容器的外壁距离相同，其中通过旋进杆上标记的刻度确定柔性顶板与固定支撑件的间距，此时如图15所示；

(3.3)拆除水平度位姿调整装置。

实施例2

一种拼接齿圈轨道，与实施例1结构基本相同，不同在于，其水平度位姿调节装置为两条SPS调节支链和一条PRR调节支链。

其中，PRR调节支链包括依次连接的与下轨道连接的轨道固定件、水平横轴、水平调节连接铰链、上旋杆、中间旋杆、下旋杆、支链伸缩杆连接件及真空吸盘，上旋杆上端设有水平调节连接铰链，轨道固定件通过水平横轴与水平调节连接铰链连接，上旋杆和下旋杆与中间旋杆通过螺纹连接，上旋杆与下旋杆的螺纹方向相反，旋转中间旋杆即可实现组合件(上旋杆+中间旋杆+下旋杆)伸长或缩短的变化，真空吸盘与气源连接，开启气源即可提供吸力，真空吸盘通过伯努利(Bernoulli)效应吸附在待测试容器表面。

实施例3

一种拼接齿圈轨道，与实施例1结构基本相同，不同在于，其采用快手夹具替代轨道固定件和万向接头；

快手夹具包括活动部和固定部；

活动部包括快手夹具手柄、快手夹具第一支链、快手夹具第二支链、快手夹具第三支链和夹头，快手夹具第三支链和夹头固定连接，快手夹具第一支链、快手夹具第二支链及快手夹具第三支链依次通过快手夹具第二铰链和快手夹具第三铰链连接，快手夹具第二铰链还与快手夹具手柄连接；

固定部包括快手夹具底座、快手夹具支撑和与夹头平行的底挡板，底座整体呈板状，其中部固定有包裹在快手夹具第三支链外的快手夹具支撑，其连有底挡板，连接后呈L形，快手夹具第一支链与快手夹具底座通过快手夹具第一铰链连接；

快手夹具一端与上旋杆螺栓连接；

通过活动快手夹具手柄即可改变夹头与底挡板的间距进行夹紧或松开下轨道。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应该理解，这些仅是举例说明，在不违背本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改。

Claims (10)

1.拼接齿圈轨道，其特征在于，包括两段以上相同的分段轨道，所有的分段轨道首尾相连拼接成所述的齿圈轨道，所述齿圈轨道为圆形；

所述分段轨道包括彼此平行的上下轨道，分段轨道的左右两端分别设有一套快速拼接锁紧机构，分段轨道的中部布置有柔性夹紧调节机构，所述快速拼接锁紧机构和柔性夹紧调节机构布置在上下轨道之间，所述分段轨道拼接时相邻分段轨道的上轨道与上轨道连接，下轨道与下轨道连接，相邻的两分段轨道的上轨道和下轨道的拼接面分别设有一套齿根拼接定位机构；

一套快速拼接锁紧机构包括分别位于分段轨道两侧的第一连接件和第二连接件，所述第一连接件和第二连接件上分别设置有彼此配合的弹簧卡和弹簧卡固定件，所述第一连接件和第二连接件上还分别设有锁紧螺杆和与锁紧螺杆匹配的卡合结构，锁紧螺杆上装有螺母；

所述柔性夹紧调节机构包括固定支撑件、柔性顶板和旋进杆，所述固定支撑件与上下轨道连接，其上开有连接旋进杆的螺纹孔，所述旋进杆另一端与柔性顶板接触，所述柔性顶板位于齿圈轨道内侧；

所述齿圈轨道下端设有水平位姿调节装置，所述水平位姿调节装置包括至少三条调节支链，所述至少三条调节支链组成一套1T2R并联机构；

所述至少三条调节支链包括至少两条SPS调节支链和一条PRR调节支链，或者，包括至少三条SPS调节支链；

所述SPS调节支链包括用于与下轨道固定的第一支链固定件、第一支链伸缩杆和用于与待测试容器固定的第一真空吸盘，所述第一支链伸缩杆能够在其轴向进行伸缩，其与第一支链固定件和第一真空吸盘通过球铰连接；

所述PRR调节支链包括用于与下轨道固定的第二支链固定件、第二支链伸缩杆和用于与待测试容器固定的第二真空吸盘，所述第二支链伸缩杆能够在其轴向进行伸缩，其上端设有水平调节连接铰链，所述水平调节连接铰链与水平横轴连接，所述第二支链固定件通过第二支链固定件连接件与水平横轴连接，第二支链伸缩杆的下端与第二真空吸盘连接；

通过相邻的两分段轨道的齿根拼接定位机构即可实现相邻分段轨道的快速定位，使用弹簧卡进行快速连接，利用锁紧螺杆进行再次固定，通过调整旋进杆和调整调节支链的长度即可对齿圈轨道的水平度、同轴度及圆度进行高精度定位。

2.根据权利要求1所述的拼接齿圈轨道，其特征在于，所述分段轨道共有四段；

所述分段轨道中部布置有一柔性夹紧调节机构；

所述第一连接件及第二连接件分别与一柔性夹紧调节机构连接，所述第一连接件及第二连接件与上下轨道通过螺栓固定连接；

所述第一连接件上设有与两根锁紧螺杆连接的第一固定块；所述第二连接件上设有第二固定块，所述第二固定块上开有与锁紧螺杆匹配的弧形缺口，所述螺母的纵截面积大于缺口的纵截面积且螺母的纵截面投影完全覆盖缺口的纵截面投影；

所述上轨道和下轨道上均开有减重槽；所述螺母为蝶形；

所述上轨道的外缘设有齿圈，检测行走机构通过齿轮与齿圈啮合，进而驱动检测行走机构实现绕齿圈轨道的整周行走。

3.根据权利要求1所述的拼接齿圈轨道，其特征在于，一套齿根拼接定位机构包括安装在分段轨道一端的定位套和安装在相邻分段轨道与分段轨道连接端的定位销；

所述同一接触面的多个定位销中的至少一个进行倒角；

所述柔性夹紧调节机构包括旋进杆、直线导杆、固定支撑件、柔性顶板和直线轴承；

所述固定支撑件整体呈U形，其与上下轨道通过螺栓固定连接；

所述直线导杆与旋进杆平行，其一端与固定支撑件活动连接，另一端与柔性顶板固定连接，直线轴承安装在固定支撑件上且位于旋进杆两侧；

所述柔性顶板沿齿圈轨道内侧设有柔性材料垫片。

4.根据权利要求3所述的拼接齿圈轨道，其特征在于，所述上轨道和下轨道的材质为铝合金；

所述分段轨道的两端分别开有用于安装定位套的定位套安装孔和用于安装定位销的定位销安装孔，所述定位套和定位销的材质为钢。

5.根据权利要求1所述的拼接齿圈轨道，其特征在于，所述调节支链围绕圆环轨道圆周分布；

所述第一支链固定件和第二支链固定件相同，所述第一支链伸缩杆与第二支链伸缩杆相同，所述第一真空吸盘和第二真空吸盘相同。

6.根据权利要求5所述的拼接齿圈轨道，其特征在于，所述第一支链固定件为快手夹具；

所述快手夹具包括活动部和固定部；

所述活动部包括快手夹具手柄、快手夹具第一支链、快手夹具第二支链、快手夹具第三支链和夹头，所述快手夹具第三支链和夹头固定连接，所述快手夹具第一支链、快手夹具第二支链及快手夹具第三支链依次通过快手夹具第二铰链和快手夹具第三铰链连接，所述快手夹具第二铰链还与快手夹具手柄连接；

所述固定部包括快手夹具底座、快手夹具支撑和与夹头平行的底挡板，所述底座整体呈板状，其中部固定有包裹在快手夹具第三支链外的快手夹具支撑，其连有底挡板，连接后呈L形，所述快手夹具第一支链与快手夹具底座通过快手夹具第一铰链连接；

通过活动快手夹具手柄即可改变夹头与底挡板的间距进行夹紧或松开；

所述第一支链固定件为相互连接的万向接头和导轨连接件，导轨连接件与下轨道通过螺栓固定连接，万向接头与第一支链伸缩杆的上端连接。

7.根据权利要求1所述的拼接齿圈轨道，其特征在于，所述第一支链伸缩杆包括从上自下依次连接的上旋杆、中间旋杆和下旋杆；

所述上旋杆和下旋杆与中间旋杆通过螺纹连接，所述上旋杆与下旋杆的螺纹方向相反，旋转中间旋杆即可实现第一支链伸缩杆伸长或缩短的变化；

所述第一真空吸盘与气源连接，开启气源即可提供吸力，第一真空吸盘通过伯努利效应吸附在待测试容器表面；

所述第一支链伸缩杆与第一支链固定件通过上球铰连接，与第一真空吸盘通过下球铰连接；

所述下球铰通过第一支链伸缩杆连接件与第一真空吸盘连接；

所述第二支链伸缩杆的下旋杆通过第二支链伸缩杆连接件与第二真空吸盘连接。

8.如权利要求1～7任一项所述的拼接齿圈轨道的水平度和同轴度位姿解耦调节方法，其特征在于，步骤如下：

(1)准备工作：拼接所述分段轨道后得到齿圈轨道，再将齿圈轨道装配到待测试容器的外壁上，同时将水平位姿调节装置装配好；

(2)水平位姿调节：

(2.1)将齿圈轨道粗略调节放平，转动齿圈轨道上的各个柔性夹紧调节机构的旋进杆，使得齿圈轨道夹紧于筒体上，将水平度位姿调整装置的中间旋杆旋至距离最短；

(2.2)在齿圈轨道上表面均布放置多个水平仪或使用激光跟踪仪测试齿圈轨道各位置的水平度，并找到水平仪或激光跟踪仪数值显示最大处；

(2.3)将一水平度位姿调整装置的支链固定件与水平仪数值显示最大处对应的齿圈轨道下轨道固定连接，开启气源，真空吸盘吸附在待测试容器的外壁上形成固定支点，以水平仪数值显示最大处为基准点，在齿圈轨道上均匀安装多个水平度位姿调整装置后，松开柔性夹紧调节机构，调整各水平度位姿调整装置的支链伸缩杆，直至测试水平仪或激光跟踪仪数值变小且稳定，夹紧柔性夹紧调节机构；

(2.4)改变水平仪在齿圈轨道上表面的放置位置，根据水平仪读数找到此时需要调节处，重复步骤(2.2)～(2.3)，对齿圈轨道的水平位姿依次迭代调节，直至齿圈轨道整周水平；

(3)同轴度调节；

(3.1)根据待测试容器的直径与齿圈轨道内表面直径计算得到两者同轴时应撑起的理论距离；

(3.2)将齿圈轨道整周的柔性夹紧调节机构的旋进杆稍微放松，通过调整旋进杆，使得齿圈轨道内表面与待测试容器的外壁距离相同，其中通过旋进杆上标记的刻度确定柔性顶板与固定支撑件的间距。

9.根据权利要求8所述的水平度和同轴度位姿解耦调节方法，其特征在于，在步骤(3.2)结束后拆除所述水平度位姿调整装置。

10.根据权利要求8所述的水平度和同轴度位姿解耦调节方法，其特征在于，步骤(2.4)在改变水平度位姿调整装置时不能一次性拆除所有的水平度位姿调整装置，应当逐个调整位置。

Images