CN113670492A - 一种弧齿型位标器轴承夹紧力检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种弧齿型位标器轴承夹紧力检测装置，包括底座、立柱、横梁、十字微动滑台组件、角件、万向球头阻尼关节、弹簧联轴器、连接柱、导轨座、导轨、滑块、固定块、连杆、蝶形螺杆、轴承、卡簧、端盖、悬臂梁式压力传感器、夹爪及螺钉。使用该检测装置进行位标器轴承夹紧力测试时，将位标器固定在底座上，并手动调整十字微动滑台组件和万向球头阻尼关节，使夹紧力测试头上的夹爪夹住待检测轴承。随后，旋转蝶形螺杆旋把，使夹爪对轴承的夹持力逐渐增大，同时来回拉动弧齿并观察轴承的转动状态，当轴承停止转动时，通过应变式压力数显表读取悬臂梁式压力传感器的数值，实现位标器装调过程中的轴承夹紧力量化测试。

Description

一种弧齿型位标器轴承夹紧力检测装置

技术领域

本发明属于机械制造技术领域，具体是一种可以对弧齿型位标器轴承夹紧力进行量化检测的装置。

背景技术

弧齿型位标器是雷达导引头伺服机构的核心部件，由支撑体框架、弧齿、可调偏心轴及轴承等零部件组成，用来控制雷达天线部分的精密运动。该部件采用多付轴承组成滚轮组件支撑弧齿运动，轴承两付为一对，共6对轴承通过偏心轴安装在框架两侧，形成一个弧形通道，保证弧齿绕虚拟的中心轴转动。在装配过程中，需要通过旋转偏心轴调整每对轴承对弧齿的夹紧力，使轴承与弧齿之间由间隙配合逐步转换为过盈配合，并使其产生微量的弹性变形，从而在运动部件接触点处产生正压力。当弧齿运动时，多对轴承的正压力转化为摩擦力，控制着弧齿的转动力矩。在结构设计上，对轴承与弧齿之间夹紧力有着严格的要求，夹紧力太小可能会导致弧齿在工作中出现振动；而夹紧力太大则会增大弧齿的转动力矩，从而引起较大的角速度误差，影响导引头的动态性能。

目前，由于位标器结构的特殊性，轴承对弧齿的夹紧力无法直接测量得到，为保证轴承夹紧力的大小和均衡性，在弧齿型位标器装调过程中，操作工人只能用手指控制住轴承，通过转动弧齿来感受轴承转动时的手指阻力，凭借经验判断各个轴承夹紧点的夹紧力，使其尽可能保证一致。这种位标器装调及夹紧力测试过程严重依赖操作工人的经验，测试结果无法量化，人员技能经验难以数据化，装配过程缺乏数据记录与反馈修正手段，导致装配出来的位标器性能的一致性和可靠性较差。因此，亟需设计专用的弧齿型位标器夹紧力检测装置，利用压力与摩擦力成正比的关系，通过对轴承外圈施加可调的径向夹持力的方式，对轴承与弧齿之间的滑动摩擦力进行检测，从而间接的测量出轴承对弧齿的夹紧力大小，实现位标器装调过程中的轴承夹紧力量化测试。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种弧齿型位标器轴承夹紧力检测装置，以解决位标器装调及夹紧力测试过程严重依赖操作工人的经验，测试结果无法量化的问题。

技术方案

一种弧齿型位标器轴承夹紧力检测装置，其特征在于：包括柔性运动平台和夹紧力测试头；

所述的柔性运动平台包括十字微动滑台组件、万向球头阻尼关节、弹簧联轴器和连接柱；十字微动滑台组件与万向球头阻尼关节垂直连接，弹簧联轴器的一端通过连接柱与万向球头阻尼关节连接，另一端通过连接柱与夹紧力测试头连接；

所述的夹紧力测试头包括导轨座、导轨、滑块、固定块、连杆、蝶形螺杆、轴承、卡簧、端盖、悬臂梁式压力传感器和夹爪，导轨座的一边与固定块进行连接，另一边和导轨进行连接；悬臂梁式压力传感器上端与固定块连接，下端与夹爪中的一个连接；滑块与导轨配合，滑块的下端与连杆连接，连杆下端与夹爪中的另一个连接；蝶形螺杆依次穿过连杆和固定块，在固定块的侧面使用轴承、卡簧、端盖紧固。

本发明进一步的技术方案：所述的十字微动滑台组件与万向球头阻尼关节通过角体垂直连接，所述的角件为三角形结构件，其一面与十字微动滑台组件连接，另一面与万向球头阻尼关节连接。

本发明进一步的技术方案：所述的连接柱为中间带有凸台的圆柱体，一端为螺纹杆，与万向球头阻尼关节上的螺纹孔连接，另一端为光杆，可插入弹簧联轴器的轴孔内。

本发明进一步的技术方案：所述的固定块为带有卡槽的长方体，其下方的卡槽通过螺钉与悬臂梁式压力传感器连接。

本发明进一步的技术方案：所述的固定块中部设有通孔和轴承安装孔，轴承安装孔用于安装轴承，并与紧固在固定块端面的端盖配合，起到限制轴承轴向运动的作用。

本发明进一步的技术方案：所述的端盖为中间带凸台和通孔的长方形平板，通过螺钉安装在固定块端面，用于将轴承压紧在轴承安装孔内。

本发明进一步的技术方案：所述的连杆为倒L型金属块。

本发明进一步的技术方案：所述的蝶形螺杆前端为蝶形旋把，用于手动旋转。

有益效果

本发明提出的一种弧齿型位标器轴承夹紧力检测装置，包括底座、立柱、横梁、十字微动滑台组件、角件、万向球头阻尼关节、弹簧联轴器、连接柱、导轨座、导轨、滑块、固定块、连杆、蝶形螺杆、轴承、卡簧、端盖、悬臂梁式压力传感器、夹爪及螺钉。使用该检测装置进行位标器轴承夹紧力测试时，将位标器固定在底座上，并手动调整十字微动滑台组件和万向球头阻尼关节，使夹紧力测试头上的夹爪夹住待检测轴承。随后，旋转蝶形螺杆旋把，使夹爪对轴承的夹持力逐渐增大，同时来回拉动弧齿并观察轴承的转动状态，当轴承停止转动时，通过应变式压力数显表读取悬臂梁式压力传感器的数值，实现位标器装调过程中的轴承夹紧力量化测试。有益效果如下：

(1)该弧齿型位标器夹紧力检测装置包括柔性运动平台和夹紧力测试头两大部分，通过手动操控柔性运动平台上的十字微动滑台组件和万向球头阻尼关节，可实现夹紧力测试头的X轴和Z轴两个方向的直线运动以及X、Y、Z三个轴的旋转运动，使夹紧力测试头上的夹爪能够对位标器弧齿上方所有的轴承进行检测。手动旋转夹紧力测试头上的蝶形螺杆，可带动连杆及夹爪沿导轨方向运动，与安装在悬臂梁压力传感器上的夹爪配合，实现对导引头压紧轴承的夹紧，同时通过应变式压力数显表读取压力传感器的数值，便可实现位标器装调过程中的轴承夹紧力量化测试。

(2)该检测装置利用压力与摩擦力成正比的关系，通过对轴承外圈施加可调的径向夹持力的方式，对轴承与弧齿之间的滑动摩擦力进行检测，从而间接的测量出轴承对弧齿的夹紧力大小，将位标器装调过程中凭借人工经验判断各个轴承夹紧点的夹紧力转化为可通过仪表和传感器对轴承夹紧力进行实时测量，量化了装配检测结果，摆脱了对人工经验的依赖。同时，使用该装置检测过程速度快，提高了导引头位标器的装调效率。

(3)可实现位标器装调过程中的轴承夹紧力的量化测试。该检测装置将位标器装调过程中凭借人工经验判断各个轴承夹紧点的夹紧力转化为可通过仪表和传感器对轴承夹紧力进行实时测量，量化了装配检测结果，摆脱了对人工经验的依赖。

(4)检测过程速度快，提高了导引头装调效率。由于该装置结构简单，检测过程容易操作，因此大大减少了操作人员在导引头装配过程中花费的装调时间，提高了生产效率。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为弧齿型位标器轴承夹紧力检测装置的爆炸图；

图2为弧齿型位标器轴承夹紧力检测装置结构示意图；

图3为柔性运动平台的结构示意图；

图4为柔性运动平台的爆炸图；

图5为夹紧力测试头的结构示意图；

图6为夹紧力测试头的爆炸图；

图7为固定块的示意图；

图8为蝶形螺杆的示意图；

图9为夹爪的示意图；

图10为连杆的示意图；

图11为连接柱的示意图；

图12为轴承夹紧力检测示意图；

图中：

1-底座、2-立柱、3-横梁、4-十字微动滑台组件、5-角件、6-万向球头阻尼关节、7-弹簧联轴器、8-连接柱、9-导轨座、10-导轨、11-滑块、12-固定块、13-连杆、14-蝶形螺杆、15-轴承、16-卡簧、17-端盖、18-悬臂梁式压力传感器、19-夹爪。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1所示，本发明所设计的弧齿型位标器轴承夹紧力检测装置包括底座1、立柱2、横梁3、十字微动滑台组件4、角件5、万向球头阻尼关节6、弹簧联轴器7、连接柱8、导轨座9、导轨10、滑块11、固定块12、连杆13、蝶形螺杆14、轴承15、卡簧16、端盖17、悬臂梁式压力传感器18、夹爪19及螺钉。其中底座1、立柱2、横梁3、十字微动滑台组件4、角件5、万向球头阻尼关节6、弹簧联轴器7、连接柱8及螺钉组成了柔性运动平台。导轨座9、导轨10、滑块11、固定块12、连杆13、蝶形螺杆14、轴承15、卡簧16、端盖17、悬臂梁式压力传感器18、夹爪19及螺钉组成了夹紧力测试头。

柔性运动平台的爆炸图如图4所示，底座1为长方形平板，其中部设有凹槽和螺纹孔，用于安装和固定位标器，底座1前端开有沉头通孔，可通过螺钉与立柱2进行连接。立柱2下端面和上端侧面均设有螺纹孔，分别与底座1和横梁3进行连接。横梁3为长方形平板，两侧开有沉头通孔，通过螺钉与立柱2连接，中部同样设有沉头通孔，用于安装十字微动滑台组件4。十字微动滑台组件4通过丝杠螺母运动副，可带动角件5实现上下、左右两个方向的直线运动。角件5为三角形结构件，其一面通过螺钉与十字微动滑台组件4连接，另一面与万向球头阻尼关节6进行连接。万向球头阻尼关节6上端安装面通过螺钉与角件5连接，球头上设有螺纹孔，与连接柱8进行连接。连接柱8为中间带有凸台的圆柱体，一端为螺纹杆，与万向球头阻尼关节6上的螺纹孔连接，另一端为光杆，可插入弹簧联轴器7的轴孔内。弹簧联轴器7上、下两端分别连接两个相同的连接柱8，并通过侧面的锁紧螺钉进行紧固连接，弹簧联轴器7通过下端连接柱8上的螺纹杆与夹紧力测试头上的导轨座9进行连接。

夹紧力测试头的爆炸图如图6所示，导轨座9为中间带凸台的长方形金属块，凸台中部开有螺孔，可通过连接柱8与柔性运动平台进行连接，导轨座9的一边设有沉头通孔，可通过螺钉与固定块12进行连接，另一边设有螺纹孔，用于和导轨10进行连接。固定块12为带有卡槽的长方体，其下方的卡槽通过螺钉与悬臂梁式压力传感器18进行连接，固定块12中部设有通孔和轴承安装孔，轴承安装孔用于安装轴承15，并与紧固在固定块12端面的端盖17配合，起到限制轴承15轴向运动的作用。端盖17为中间带凸台和通孔的长方形平板，通过螺钉安装在固定块12端面，用于将轴承15压紧在轴承安装孔内。悬臂梁式压力传感器18上端通过螺钉与固定块12连接，下端通过螺钉与夹爪19连接。导轨10为长条状直线导轨，两侧开有凹槽，与滑块11内部的滚子相配合，使得滑块11只能沿导轨10方向来回滑动。滑块11通过螺钉与连杆13进行连接，连杆13为倒L型金属块，连杆13下端通过螺钉与夹爪19连接，连杆13上端开有螺纹通孔，与蝶形螺杆14上的螺纹组成丝杆螺母运动副。蝶形螺杆14前端为蝶形旋把，用于手动旋转；末端为带有卡簧槽的光杆，其光杆穿过轴承孔，卡簧槽内卡入卡簧16，轴承15和卡簧16配合限制蝶形螺杆14的自由度，使得蝶形螺杆14只能进行轴向旋转运动；蝶形螺杆14中间段为螺纹，旋转旋把时，其螺纹可带动连杆13进行直线运动。夹爪19为一对，其结构相同，分别安装在悬臂梁式压力传感器18和连杆13上，夹爪19上开有圆弧形凹槽，其弧度与位标器压紧轴承外径弧度相同，用于对位标器的轴承实施夹持力。

所述的柔性运动平台通过手动操控十字微动滑台组件4和万向球头阻尼关节6，可实现夹紧力测试头的X轴和Z轴两个方向的直线运动以及X、Y、Z三个轴的旋转运动，使夹紧力测试头上的夹爪19能够对位标器弧齿上方所有的轴承进行检测。弹簧联轴器7可抵消夹紧时的位置误差带来的部分夹持力误差，使得测量的夹持力保持在允许的误差范围之内。手动旋转夹紧力测试头上的蝶形螺杆14，可带动连杆13及夹爪19沿导轨10方向运动，与安装在悬臂梁压力传感器18上的夹爪19配合，便可实现对导引头压紧轴承的夹紧，同时通过应变式压力数显表读取压力传感器的数值，便可实现位标器装调过程中的轴承夹紧力量化测试。

其实施过程如下：

使用该检测装置进行位标器轴承夹紧力测试时，首先通过螺钉将位标器固定在底座1上，并手动调整十字微动滑台组件4和万向球头阻尼关节6，使夹紧力测试头上的夹爪19夹住待检测轴承。随后，旋转夹紧力测试头上的蝶形螺杆14旋把，使夹爪19对轴承的夹持力逐渐增大，同时来回拉动弧齿并观察轴承的转动状态，当夹爪19的夹持力大于弧齿与轴承之间的摩擦力时，轴承停止转动。此时，通过应变式压力数显表读取悬臂梁式压力传感器18的数值。重复上述检测过程，便可对位标器弧齿上方所有轴承的夹紧力进行测量，实现位标器装调过程中的轴承夹紧力量化测试。

如图12所示，由于位标器结构的特殊性，弧齿的转动力矩是依靠每对轴承对弧齿侧翼的夹紧力保证的。在装配过程中，需要通过旋转偏心轴调整每对轴承对弧齿的夹紧力，从而使得弧齿在运动时拥有合适的转动力矩。然而，轴承对弧齿的夹紧力是无法通过直接测量得到的。因此，为保证轴承夹紧力的大小和均衡性，本发明所述的检测装置利用压力与摩擦力成正比的关系，通过对轴承外圈施加可调的径向夹持力的方式，对轴承与弧齿之间的滑动摩擦力进行检测。使用该检测装置进行位标器轴承夹紧力测试时，使夹爪19对轴承施加一个逐渐增大径向夹持力，同时来回拉动弧齿并观察轴承的转动状态，当夹爪19的夹持力大于等于弧齿与轴承之间的摩擦力时，轴承停止转动。此时，通过力学关系换算便可间接的测量出轴承对弧齿的夹紧力大小，从而将位标器装调过程中凭借人工经验判断各个轴承夹紧点的夹紧力转化为可通过仪表和传感器对轴承夹紧力进行实时测量，量化了装配检测结果，摆脱了对人工经验的依赖。同时，使用该装置检测过程速度快，提高了导引头位标器的装调效率。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明公开的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种弧齿型位标器轴承夹紧力检测装置，其特征在于：包括柔性运动平台和夹紧力测试头；

所述的柔性运动平台包括十字微动滑台组件(4)、万向球头阻尼关节(6)、弹簧联轴器(7)和连接柱(8)；十字微动滑台组件(4)与万向球头阻尼关节(6)垂直连接，弹簧联轴器(7)的一端通过连接柱(8)与万向球头阻尼关节(6)连接，另一端通过连接柱(8)与夹紧力测试头连接；

所述的夹紧力测试头包括导轨座(9)、导轨(10)、滑块(11)、固定块(12)、连杆(13)、蝶形螺杆(14)、轴承(15)、卡簧(16)、端盖(17)、悬臂梁式压力传感器(18)和夹爪(19)，导轨座(9)的一边与固定块(12)进行连接，另一边和导轨(10)进行连接；悬臂梁式压力传感器(18)上端与固定块(12)连接，下端与夹爪(19)中的一个连接；滑块(11)与导轨(10)配合，滑块(11)的下端与连杆(13)连接，连杆(13)下端与夹爪(19)中的另一个连接；蝶形螺杆(14)依次穿过连杆(13)和固定块(12)，在固定块(12)的侧面使用轴承(15)、卡簧(16)、端盖(17)紧固。

2.根据权利要求1所述的一种弧齿型位标器轴承夹紧力检测装置，其特征在于所述的十字微动滑台组件(4)与万向球头阻尼关节(6)通过角体(5)垂直连接，所述的角件(5)为三角形结构件，其一面与十字微动滑台组件(4)连接，另一面与万向球头阻尼关节(6)连接。

3.根据权利要求1所述的一种弧齿型位标器轴承夹紧力检测装置，其特征在于所述的连接柱(8)为中间带有凸台的圆柱体，一端为螺纹杆，与万向球头阻尼关节(6)上的螺纹孔连接，另一端为光杆，可插入弹簧联轴器(7)的轴孔内。

4.根据权利要求1所述的一种弧齿型位标器轴承夹紧力检测装置，其特征在于所述的固定块(12)为带有卡槽的长方体，其下方的卡槽通过螺钉与悬臂梁式压力传感器(18)连接。

5.根据权利要求1所述的一种弧齿型位标器轴承夹紧力检测装置，其特征在于所述的固定块(12)中部设有通孔和轴承安装孔，轴承安装孔用于安装轴承(15)，并与紧固在固定块(12)端面的端盖(17)配合，起到限制轴承(15)轴向运动的作用。

6.根据权利要求1所述的一种弧齿型位标器轴承夹紧力检测装置，其特征在于所述的端盖(17)为中间带凸台和通孔的长方形平板，通过螺钉安装在固定块(12)端面，用于将轴承(15)压紧在轴承安装孔内。

7.根据权利要求1所述的一种弧齿型位标器轴承夹紧力检测装置，其特征在于所述的连杆(13)为倒L型金属块。

8.根据权利要求1所述的一种弧齿型位标器轴承夹紧力检测装置，其特征在于所述的蝶形螺杆(14)前端为蝶形旋把，用于手动旋转。

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