CN113218347B - 一种用于回转件同轴装配及测量装置 - Google Patents

一种用于回转件同轴装配及测量装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于回转件同轴装配及测量装置，包括机座、两个定位及运动装置、测量装置和控制系统。所述两个定位及运动装置安装于机座平台上，所述测量装置安装于机座平台上。本发明可将薄壁回转体零件进行定位及夹紧，并进行同轴装配，通过定位及运动装置配合测量装置可对工件的各个截面进行径向跳动测量，对工件的定位精度高，能够有效地提高装配测量精度、效率。本发明采用浮动定位头的结构形式，且定位头和定位盘的上边缘有圆角，能够与锥形回转体内轮廓表面同时进行良好的接触定位，定位精度高，采用真空吸附的方式夹紧工件，使工件受力均匀可控。定位及运动装置可整体进行升降、旋转运动，实现两个工件的同轴装配，提高了工作效率。

Description

一种用于回转件同轴装配及测量装置
技术领域
本发明涉及回转体类零件的定位装夹、装配测量技术领域，特别是指一种锥形薄壁回转体和柱形薄壁回转体的同轴装配及对工件多截面的径向跳动测量技术。
背景技术
现如今薄壁回转体零件广泛应用在机械制造领域，尤其是用在航空航天飞行器上的零件，其材料特性具有较高的硬度、较低的弹性模量、以及塑性韧性差、耐热性能好的特点，锥形薄壁的形状特征使得该零件沿轴向抗压能力强，沿径向夹持易变形，是典型的难定位夹持、难加工的工件。
传统的夹持方式使得夹持零件定位精度低，且在测量或者加工过程因需要经常变换回转体的位置，其过程需要人工对夹具进行拆卸并重新划线定位，此种操作流程使得加工效率极低。此种加工方式使得加工精度低，一致性较差。
发明内容
为解决现有技术存在的上述问题，本发明的主要目的在于提供一种对工件的定位精度高，能够有效地提高装配测量精度和效率的用于回转件同轴装配及测量装置。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种用于回转件同轴装配及测量装置，包括机座、两个定位及运动装置、测量装置和控制系统。所述两个定位及运动装置安装于机座平台上，左右对称分布；所述测量装置安装于机座平台上，位于两个定位及运动装置中间；所述控制系统位于机座内部。
所述定位及运动装置包括定位夹紧部件及运动部件，所述运动部件包括中心轴、移动机构A、滑块A、安装座、中空转台、定位座、键、轴承和圆螺母C；所述中心轴为阶梯轴，中心轴通过定位座和轴承垂直安装在机座上；中心轴中部外侧开有键槽，内部设置通气孔，通气孔上开口位于定位盘上方，路径沿着中心轴轴线往下直到中心轴底端，接着进入旋转接头。中心轴外圆与定位座内孔滑动配合，定位座对中心轴起支撑作用，中心轴下部通过轴承安装在滑块A上。所述安装座固定安装在机座顶板的下方，且安装座的顶部与机座顶板的下表面固定连接；所述中空转台安装在安装座上，中空转台由定子和转子组成，定子固定安装在安装座上，转子与定位座固定连接，定子与转子转动连接。所述定位座中心开有通孔，通孔的内侧开有键槽，所述键安装在定位座的键槽中、并与中心轴外侧的键槽滑动连接；所述轴承的外圈固定在滑块A上，轴承的内圈与中心轴配合且由圆螺母C固定，轴承位于圆螺母C的上方；所述滑块A与移动机构A滑动连接，所述移动机构A与安装座固定连接。
所述定位夹紧部件包括定位盘、圆螺母A、弹簧、定位头、圆螺母B和旋转接头；所述定位盘通过圆螺母A固定在中心轴的中部，圆螺母A位于定位盘的上方；所述定位头通过圆螺母B固定在中心轴的上部，定位头与中心轴为滑动配合，圆螺母B位于定位头上方，弹簧嵌套在定位头下方的中心轴上；所述旋转接头的上部通过螺纹安装在中心轴的底部，旋转接头的下端经电磁阀与真空泵连接。
所述测量装置包括移动机构B、滑块B、转台、连接板、滑块C、移动机构C和测头，所述移动机构B固定安装在机座上，所述转台通过滑块B安装在移动机构B上，滑块B沿移动机构B上下移动；所述转台包括定子和转子，定子和转子转动连接；所述连接板一端固定在转台的转子上，转台的定子固定在滑块B上，连接板另一端通过螺钉与滑块C连接；所述滑块C与移动机构C滑动连接，所述测头通过螺钉安装在移动机构C的底部。
柱形回转件与锥形回转件装配时，柱形回转件在定位座上安装定位，锥形回转件通过内表面同时接触定位盘和定位头的圆面进行定位，通过抽真空方式夹紧锥形回转件；在中空转台驱动下，定位座、键、中心轴、定位盘、圆螺母A、弹簧、定位头、圆螺母B、圆螺母C、轴承的内圈、旋转接头的转子、锥形回转件、柱形回转件实现旋转运动。在移动机构A驱动下，滑块A、中心轴、轴承、圆螺母C、旋转接头、定位盘、圆螺母A、弹簧、定位头、圆螺母B、锥形回转件实现上下移动。
测量装置测量时，测头通过移动机构B实现竖直方向上的移动，通过转台实现水平面内的转动，通过移动机构C实现水平方向上的移动。
进一步的，所述安装座通过螺钉连接在中空转台上。
进一步的，所述定位头和定位盘为圆盘形零件，定位头和定位盘的外侧上边缘设置圆形倒角；定位头为浮动结构，其下端面安装弹簧，保证定位头、定位盘与锥形回转件内表面同时接触。
进一步的，所述轴承为凸缘轴承。
进一步的，所述旋转接头包括定子和转子，定子和转子转动连接；转子与中心轴底端通过螺纹连接，定子连接电磁阀及真空泵。
进一步的，所述测头在转台的作用下转向需要测量的工位，测量不同截面处的径向跳动时，测头先在移动机构B作用下，移动到所需的高度，再由移动机构C移动到测头的测量量程范围内，实现对锥形回转件和柱形回转件的任意横截面处的径向跳动测量。
进一步的，所述通气孔的上开口位于中心轴的定位盘和定位头之间。
进一步的，所述移动机构A、移动机构B和移动机构C分别与滑块A、滑块B和滑块C组成三个直线模组。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明可将薄壁回转体零件进行定位及夹紧，并进行同轴装配，通过运动装置配合测量装置可对工件的各个截面进行径向跳动测量，对工件的定位精度高，能够有效地提高装配测量精度、效率。
2、本发明采用浮动定位头的结构形式，且定位头和定位盘的上边缘有圆角，能够与锥形回转体内轮廓表面同时进行良好的接触定位，定位精度高，采用真空吸附的方式夹紧工件，使工件受力均匀可控。定位装置可整体进行升降、旋转运动，实现两个工件的同轴装配。两个装配工位互不干扰，提高了工作效率。
3、本发明的测量装置能够升降、水平移动、旋转运动，整体配合可实现对回转件的各个截面的径向跳动测量。两个工位共用一套测量装置，结构紧凑，配合巧妙。
附图说明
附图1是回转件同轴装配及测量装置示意图。
附图2是回转件同轴装配及测量装置全剖图。
附图3是定位及运动装置工作示意图。
附图4是测量装置工作示意图。
图中：1-机座，2-定位及运动装置，3-测量装置，4-锥形回转件，5-柱形回转件，6-控制系统，7-移动机构A，8-滑块A，9-中心轴，10-安装座，11-中空转台，12-定位座，13-键，14-定位盘，15-圆螺母A，16-弹簧，17-定位头，18-圆螺母B，19-轴承，20-圆螺母C，21-旋转接头，22-移动机构B，23-滑块B，24-转台，25-连接板，26-滑块C，27-移动机构C，28-测头。
具体实施方式
以下结合附图和技术方案，详细说明本发明的具体实施。如图1-4所示，一种用于回转件同轴装配及测量装置，包括机座1、两个定位及运动装置2、测量装置3和控制系统6。所述两个定位及运动装置2安装于机座1平台上，左右对称分布；所述测量装置3安装于机座1平台上，位于两个定位及运动装置2中间；所述控制系统6位于机座1内部。
所述定位及运动装置2包括定位夹紧部件及运动部件，所述运动部件包括中心轴9、移动机构A7、滑块A8、安装座10、中空转台11、定位座12、键13、轴承19和圆螺母C20；所述中心轴9为阶梯轴，中心轴9通过定位座12和轴承19垂直安装在机座1上；中心轴9中部外侧开有键槽，内部设置通气孔，通气孔上开口位于定位盘14上方、路径沿着中心轴9轴线往下直到中心轴9底端，接着进入旋转接头21。中心轴9外圆与定位座12内孔滑动配合，定位座12对中心轴9起支撑作用，中心轴9下部通过轴承19安装在滑块A8上。所述安装座10固定安装在机座1顶板的下方，且安装座10的顶部与机座1顶板的下表面固定连接；所述中空转台11安装在安装座10上，中空转台11由定子和转子组成，定子固定安装在安装座10上，转子与定位座12固定连接，定子与转子转动连接。所述定位座12中心开有通孔，通孔的内侧开有键槽，所述键13安装在定位座12的键槽中、并与中心轴9外侧的键槽滑动连接；所述轴承19的外圈固定在滑块A8上，轴承19的内圈与中心轴9配合且由圆螺母C20固定，轴承19位于圆螺母C20的上方；所述滑块A8与移动机构A7滑动连接，所述移动机构A7与安装座10固定连接。
所述定位夹紧部件包括定位盘14、圆螺母A15、弹簧16、定位头17、圆螺母B18和旋转接头21；所述定位盘14通过圆螺母A15固定在中心轴9的中部，圆螺母A15位于定位盘14的上方；所述定位头17通过圆螺母B18固定在中心轴9的上部，定位头17与中心轴9为滑动配合，圆螺母B18位于定位头17上方，弹簧16嵌套在定位头17下方的中心轴9上；所述旋转接头21的上部通过螺纹安装在中心轴9的底部，旋转接头21的下端经电磁阀与真空泵连接。
所述测量装置3包括移动机构B22、滑块B23、转台24、连接板25、滑块C26、移动机构C27和测头28，所述移动机构B22固定安装在机座1上，所述转台24通过滑块B23安装在移动机构B22上，滑块B23沿移动机构B22上下移动；所述转台24包括定子和转子，定子和转子转动连接；所述连接板25一端固定在转台24的转子上，转台24的定子固定在滑块B23上，连接板25另一端通过螺钉与滑块C26连接；所述滑块C26与移动机构C27滑动连接，所述测头28通过螺钉安装在移动机构C27的底部。
柱形回转件5与锥形回转件4装配时，柱形回转件5在定位座12上安装定位，锥形回转件4通过内表面同时接触定位盘14和定位头17的圆面进行定位，通过抽真空方式夹紧锥形回转件4；在中空转台11驱动下，定位座12、键13、中心轴9、定位盘14、圆螺母A15、弹簧16、定位头17、圆螺母B18、圆螺母C20、轴承19的内圈、旋转接头21的转子、锥形回转件4和柱形回转件5实现旋转运动。在移动机构A7驱动下，滑块A8、中心轴9、轴承19、圆螺母C20、旋转接头21、定位盘14、圆螺母A15、弹簧16、定位头17、圆螺母B18和锥形回转件4实现上下移动。
测量装置3测量时，测头28通过移动机构B22实现竖直方向上的移动，通过转台24实现水平面内的转动，通过移动机构C27实现水平方向上的移动。
进一步的，所述安装座10通过螺钉连接在中空转台11上。
进一步的，所述定位头17和定位盘14为圆盘形零件，定位头17和定位盘14的外侧上边缘设置圆形倒角；定位头17为浮动结构，其下端面安装弹簧16，保证定位头17、定位盘14与锥形回转件4内表面同时接触。
进一步的，所述轴承19为凸缘轴承。
进一步的，所述旋转接头21包括定子和转子，定子和转子转动连接；转子与中心轴9底端通过螺纹连接，定子连接电磁阀及真空泵。
进一步的，所述测头28在转台24的作用下转向需要测量的工位，测量不同截面处的径向跳动时，测头28先在移动机构B22作用下，移动到所需的高度，再由移动机构C27移动到测头28的测量量程范围内，实现对锥形回转件4和柱形回转件5的任意横截面处的径向跳动测量。
进一步的，所述通气孔的上开口位于中心轴9的定位盘14和定位头17之间。
进一步的，所述移动机构A7、移动机构B22和移动机构C27分别与滑块A8、滑块B23和滑块C26组成三个直线模组。
本发明的实施例如下：
某锥形回转体4与柱形回转体5需要进行同轴装配，装配前需对工件进行某横截面处的径向跳动测量，测量结果作为判断安装定位是否合格的依据。装配后需对工件进行多个横截面处的径向跳动测量，测量结果作为判断同轴装配是否合格的依据。采用本发明进行定位和测量，具体实施步骤如下：(以左工位为例)
A、将柱形回转件5安装在左工位的定位座12上进行固定，测头28在转台24作用下转向左工位，在移动机构B22作用下移动到柱形回转件5某一横截面处的高度，在移动机构C27移动到测头28的测量量程范围内，中空转台11带动柱形回转件5旋转，测头28测量其径向跳动；若跳动不合格，则重新安装柱形回转件5，重复此步骤，直至跳动合格。
B、测量装置3的移动机构B22、转台24、移动机构C27回至零位，在移动机构A7驱动下，滑块A8、中心轴9、轴承19、圆螺母C20、旋转接头21、定位盘14、圆螺母A15、弹簧16、定位头17、圆螺母B18上升至一定高度。
C、将锥形回转件4安装在定位盘14和定位头17上进行定位，给电磁阀通电，通过真空泵使定位盘14与锥形回转件4内腔形成负压，实现夹紧。测头28在转台24作用下转向左工位，在移动机构B22作用下移动到锥形回转件4某一横截面处的高度，在移动机构C27移动到测头28的测量量程范围内，中空转台11带动锥形回转件4旋转，测头28测量其径向跳动；若跳动不合格，则给电磁阀断电，松开工件，重新安装锥形回转件4，重复此步骤，直至跳动合格。
D、测量装置3的移动机构B22、转台24、移动机构C27回至零位，在移动机构A7驱动下，锥形回转件4下降至所需高度，与柱形回转件5进行同轴装配。
E、装配完成后，测头28在转台24作用下转向左工位，在移动机构B22作用下移动到装配后工件的某一横截面处的高度，在移动机构C27移动到测头28的测量量程范围内，中空转台11带动装配后工件旋转，测头28测量其径向跳动；可进行多个截面的测量。
F、测量装置3的移动机构B22、转台24、移动机构C27回至零位，在移动机构A7驱动下，滑块A8、中心轴9、轴承19、圆螺母C20、旋转接头21、定位盘14、圆螺母A15、弹簧16、定位头17、圆螺母B18以及装配后工件上升至一定高度，则给电磁阀断电，松开工件，将工件取下。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是本发明使用时长摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
以上所述仅为本发明的较佳实施案例而已，并不用限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于回转件同轴装配及测量装置，其特征在于：包括机座(1)、两个定位及运动装置(2)、测量装置(3)和控制系统(6)；所述的两个定位及运动装置(2)安装于机座(1)平台上，左右对称分布；所述的测量装置(3)安装于机座(1)平台上，位于两个定位及运动装置(2)中间；所述的控制系统(6)位于机座(1)内部；
所述定位及运动装置(2)包括定位夹紧部件及运动部件，所述运动部件包括中心轴(9)、移动机构A(7)、滑块A(8)、安装座(10)、中空转台(11)、定位座(12)、键(13)、轴承(19)和圆螺母C(20)；所述中心轴(9)为阶梯轴，中心轴(9)通过定位座(12)和轴承(19)垂直安装在机座(1)上；中心轴(9)中部外侧开有键槽，内部设置通气孔，通气孔上开口位于定位盘(14)上方、路径沿着中心轴(9)轴线往下直到中心轴(9)底端，接着进入旋转接头(21)；中心轴(9)外圆与定位座(12)内孔滑动配合，定位座(12)对中心轴(9)起支撑作用，中心轴(9)下部通过轴承(19)安装在滑块A(8)上；所述的安装座(10)固定安装在机座(1)顶板的下方，且安装座(10)的顶部与机座(1)顶板的下表面固定连接；所述的中空转台(11)安装在安装座(10)上，中空转台(11)由定子和转子组成，定子固定安装在安装座(10)上，转子与定位座(12)固定连接，定子与转子转动连接；所述定位座(12)中心开有通孔，通孔的内侧开有键槽，所述键(13)安装在定位座(12)的键槽中、并与中心轴(9)外侧的键槽滑动连接；所述轴承(19)的外圈固定在滑块A(8)上，轴承(19)的内圈与中心轴(9)配合且由圆螺母C(20)固定，轴承(19)位于圆螺母C(20)的上方；所述滑块A(8)与移动机构A(7)滑动连接，所述移动机构A(7)与安装座(10)固定连接；
所述的定位夹紧部件包括定位盘(14)、圆螺母A(15)、弹簧(16)、定位头(17)、圆螺母B(18)和旋转接头(21)；所述的定位盘(14)通过圆螺母A(15)固定在中心轴(9)的中部，圆螺母A(15)位于定位盘(14)的上方；所述定位头(17)通过圆螺母B(18)固定在中心轴(9)的上部，定位头(17)与中心轴(9)为滑动配合，圆螺母B(18)位于定位头(17)上方，弹簧(16)嵌套在定位头(17)下方的中心轴(9)上；所述旋转接头(21)的上部通过螺纹安装在中心轴(9)的底部，旋转接头(21)的下端经电磁阀与真空泵连接；
所述测量装置(3)包括移动机构B(22)、滑块B(23)、转台(24)、连接板(25)、滑块C(26)、移动机构C(27)和测头(28)，所述移动机构B(22)固定安装在机座(1)上，所述转台(24)通过滑块B(23)安装在移动机构B(22)上，滑块B(23)沿移动机构B(22)上下移动；所述转台(24)包括定子和转子，定子和转子转动连接；所述连接板(25)一端固定在转台(24)的转子上，转台(24)的定子固定在滑块B(23)上，连接板(25)另一端通过螺钉与滑块C(26)连接；所述滑块C(26)与移动机构C(27)滑动连接，所述测头(28)通过螺钉安装在移动机构C(27)的底部；
柱形回转件(5)与锥形回转件(4)装配时，柱形回转件(5)在定位座(12)上安装定位，锥形回转件(4)通过内表面同时接触定位盘(14)和定位头(17)的圆面进行定位，通过抽真空方式夹紧锥形回转件(4)；在中空转台(11)驱动下，定位座(12)、键(13)、中心轴(9)、定位盘(14)、圆螺母A(15)、弹簧(16)、定位头(17)、圆螺母B(18)、圆螺母C(20)、轴承(19)的内圈、旋转接头(21)的转子、锥形回转件(4)和柱形回转件(5)实现旋转运动；在移动机构A(7)驱动下，滑块A(8)、中心轴(9)、轴承(19)、圆螺母C(20)、旋转接头(21)、定位盘(14)、圆螺母A(15)、弹簧(16)、定位头(17)、圆螺母B(18)和锥形回转件(4)实现上下移动；
测量装置(3)测量时，测头(28)通过移动机构B(22)实现竖直方向上的移动，通过转台(24)实现水平面内的转动，通过移动机构C(27)实现水平方向上的移动。
2.根据权利要求1所述的一种用于回转件同轴装配及测量装置，其特征在于：所述安装座(10)通过螺钉连接在中空转台(11)上。
3.根据权利要求1所述的一种用于回转件同轴装配及测量装置，其特征在于：所述定位头(17)和定位盘(14)为圆盘形零件，定位头(17)和定位盘(14)的外侧上边缘设置圆形倒角；定位头(17)为浮动结构，其下端面安装弹簧(16)，保证定位头(17)、定位盘(14)与锥形回转件(4)内表面同时接触。
4.根据权利要求1所述的一种用于回转件同轴装配及测量装置，其特征在于：所述轴承(19)为凸缘轴承。
5.根据权利要求1所述的一种用于回转件同轴装配及测量装置，其特征在于：所述旋转接头(21)包括定子和转子，定子和转子转动连接；转子与中心轴(9)底端通过螺纹连接，定子连接电磁阀及真空泵。
6.根据权利要求1所述的一种用于回转件同轴装配及测量装置，其特征在于：所述测头(28)在转台(24)的作用下转向需要测量的工位，测量不同截面处的径向跳动时，测头(28)先在移动机构B(22)作用下，移动到所需的高度，再由移动机构C(27)移动到测头(28)的测量量程范围内，实现对锥形回转件(4)和柱形回转件(5)的任意横截面处的径向跳动测量。
7.根据权利要求1所述的一种用于回转件同轴装配及测量装置，其特征在于：所述通气孔的上开口位于中心轴(9)的定位盘(14)和定位头(17)之间。
8.根据权利要求1所述的一种用于回转件同轴装配及测量装置，其特征在于：所述移动机构A(7)、移动机构B(22)和移动机构C(27)分别与滑块A(8)、滑块B(23)和滑块C(26)组成三个直线模组。
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