CN115615415A - 一种高精度陀螺仪、陀螺仪浮子静平衡工装及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高精度陀螺仪、陀螺仪浮子静平衡工装及方法，主要解决现有的平衡工装只能在安装接线柱前进行浮子的静平衡，或只能实现尺寸上的安装对称，无法满足安装完接线柱后再安装电机进行浮子静平衡工艺要求的技术问题。陀螺仪浮子静平衡工装包括底板和沿长度方向相对设置于底板上表面的两个侧板；两个平衡过渡梁分别安装于两个侧板上端；平衡过渡梁沿底板长度方向开设有与平衡插销相适配的安装孔，两个平衡过渡梁上的安装孔轴线重合；平衡插销安装于安装孔内，用于根据不同的浮子框架调节平衡插销在安装孔内的安装位置，从而调节两个平衡插销之间的距离；平衡插销沿其轴向设置有放置截面，用于浮子静平衡时放置轴尖。

Description

一种高精度陀螺仪、陀螺仪浮子静平衡工装及方法

技术领域

本发明涉及一种陀螺仪、静平衡工装及方法，具体涉及一种高精度陀螺仪、陀螺仪浮子静平衡工装及基于该高精度陀螺仪和陀螺仪浮子静平衡工装的静平衡方法。

背景技术

在液浮积分陀螺仪生产过程中，为了保证陀螺仪中浮子静平衡状态的一致性，需要在电机装入浮子框架后对电机的安装位置进行调整，然后通过平衡配重使浮子的浮心和重心重合；由于电机质量占据浮子总质量的70%以上，因此浮子静平衡的主要调整环节为电机在浮子框架上的安装位置调整。

如图1和图2所示，现有的浮子框架两端中心孔处均设置有轴尖06和平衡环05，浮子框架右端包含五个布线槽01、五个凸台02、八个接线柱03，左端安装有充气嘴04；现有的刀口平衡工装（如图3所示），只能适用于未安装接线柱状态下的浮子（如图4所示），待安装完电机后再安装接线柱；现有的定位块式平衡工装（如图5所示）通过左右相同的四个定位块实现电机在浮子框架上的安装与定位，因为电机生产过程复杂、零件精度极高，不同电机之间的平衡状态存在微观差异，该工装方案仅能实现尺寸上的安装对称，无法满足浮子静平衡的要求。

为了提高液浮陀螺精度水平，减少浮子内部胶接应力和装配应力，对浮子装配流程进行优化，先安装8根接线柱并进行去应力处理后再安装电机，此种工艺方案可以有效消除接线柱安装、装配、胶接产生的应力；然而现有的平衡工装只能在安装接线柱前进行浮子的静平衡，或只能实现尺寸上的安装对称，无法满足安装完接线柱后再安装电机进行浮子静平衡的工艺要求。

发明内容

本发明的目的是解决现有的平衡工装只能在安装接线柱前进行浮子的静平衡，或只能实现尺寸上的安装对称，无法满足安装完接线柱后再安装电机进行浮子静平衡工艺要求的技术问题，而提供一种高精度陀螺仪、陀螺仪浮子静平衡工装及方法。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种高精度陀螺仪，包括用于同轴安装电机的浮子框架，及分别设置于浮子框架两端的两个平衡环；

其特殊之处在于：

所述浮子框架左端的平衡环为分体式结构，包括沿圆周方向均布的N个子环，N为大于1的整数；沿圆周方向相邻两个子环之间设置有间隙。

进一步地，所述子环数量4个。

同时，本发明还提供了一种陀螺仪浮子的静平衡工装，用于一种高精度陀螺仪中浮子框架安装接线柱后对浮子进行静平衡，其特殊之处在于：包括平衡底座、两个平衡过渡梁及两个平衡插销；

所述平衡底座用于放置在工作台上，包括底板和沿长度方向相对设置于底板上表面的两个侧板；

两个所述平衡过渡梁分别安装于两个侧板上端；所述平衡过渡梁沿底板长度方向开设有与平衡插销相适配的安装孔，两个平衡过渡梁上的安装孔轴线重合；所述平衡插销安装于安装孔内，用于根据不同的浮子框架调节平衡插销在安装孔内的安装位置，从而调节两个平衡插销之间的距离；

两个所述平衡插销相互靠近的一端分别设置有水平的放置截面，用于浮子静平衡时，左端的平衡插销径向穿过平衡环相邻两个子环之间的间隙，使得浮子框架两端的轴尖分别放置在两个放置截面上表面。

进一步地，所述平衡过渡梁包括第一子梁和第二子梁；

定义两个平衡过渡梁相互靠近一侧为内侧，相互远离一侧为外侧；

所述第二子梁外侧与第一子梁内侧连接，所述安装孔开设于第一子梁和第二子梁上，所述平衡插销的放置截面位于第二子梁的内侧。

进一步地，所述第一子梁和侧板的长度均等于底板的宽度；

所述第一子梁的外侧与侧板的外侧平齐设置，所述第二子梁连接于第一子梁内侧的中心位置。

进一步地，所述侧板的上端中心位置设置有凹槽。

进一步地，所述平衡过渡梁的材质为不锈钢材质；

所述平衡插销的材质为硬质合金材质，平衡插销的放置截面表面粗糙度小于0.012。

进一步地，所述平衡底座还包括分别设置于底板下表面四个边角处的四个凸块，用于调整工装底面与平衡插销放置截面之间的平行度。

同时，本发明还提供了一种高精度陀螺仪的静平衡方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：

步骤1、将工艺浮子的轴尖放置于平衡插销的放置截面上，调整两个平衡插销在安装孔内的位置，使轴尖可平稳放置于放置截面上，并能自由转动；将平衡插销固定，取下工艺浮子；

步骤2、依次将接线柱和电机安装至浮子框架上；使左端的平衡插销径向穿过平衡环相邻两个子环之间的间隙，将浮子的轴尖放置在放置截面上，进行浮子沿电机轴轴向的静平衡调整；

步骤3、在浮子框架自身的不平衡量作用下使其进行顺时针、逆时针的交替转动，观察浮子框架的转动速度和转动方向，确定浮子框架的偏心位置；

步骤4、根据偏心位置调整电机在浮子框架上的安装位置，返回步骤3，直至浮子框架在自由转动停止后电机引出线位于预设位置；

步骤5、将电机固定在最后调整的安装位置上，完成浮子的静平衡。

进一步地，步骤1中，通过固定胶对平衡插销进行固定。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明的陀螺仪通过将浮子框架左端的平衡环设置为分体式，可以在浮子框架安装接线柱后再进行浮子静平衡，可以有效避免安装接线柱产生的装配应力和胶接应力，提升陀螺仪的精度。

2、本发明通过设置的平衡插销可在接线柱安装至浮子框架后放置轴尖，实现在浮子框架安装接线柱后再进行浮子静平衡的目的，避免由于安装接线柱对浮子框架产生装配应力和胶接应力，影响浮子的静平衡状态，可满足高精度陀螺仪对浮子静平衡的需要；并且还可根据不同的浮子框架，对两个平衡插销的间距进行适应性调整，扩大适用范围。

3、本发明通过设计平衡插销与轴尖接触部分表面粗糙度小于0.012，从而保证在静平衡过程中，平衡插销与轴尖的接触摩擦力接近真实装配环境下的摩擦力，提高浮子的静平衡精度。

附图说明

图1是现有浮子框架的结构示意图；

图2是现有浮子框架的左端结构示意图；

图3是现有刀口式平衡工装结构示意图；

图4是现有刀口式平衡工装与陀螺仪浮子的安装结构示意图；

图5是现有定位块式平衡工装结构示意图；

图6是本发明一种陀螺仪浮子的静平衡工装实施例中陀螺仪浮子与辅助工装的安装结构示意图；

图7是本发明一种陀螺仪浮子的静平衡工装实施例的结构示意图；（图中箭头所示方向为主视方向）

图8是图7的主视图；

图9是本发明一种陀螺仪浮子的静平衡工装实施例中平衡插销的结构示意图；

图10是本发明一种高精度陀螺仪实施例中浮子框架的结构示意图。

图中：

01-布线槽，02-凸台，03-接线柱，04-充气嘴，05-平衡环，06-轴尖；

1-浮子框架，11-子环；

2-平衡底座，21-底板，22-侧板，23-凸块；

3-平衡过渡梁，31-第一子梁，32-第二子梁；

4-平衡插销，41-放置截面；

5-凹槽。

具体实施方式

为使本发明的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种高精度陀螺仪、陀螺仪浮子静平衡工装及方法作进一步详细说明。根据下面具体实施方式，本发明的优点和特征将更清楚。

本发明一种高精度陀螺仪，包括用于同轴安装电机的浮子框架1，及分别设置于浮子框架1两端的两个平衡环05；如图10所示，将浮子框架1左端的平衡环05设置为分体式结构，包括沿圆周方向均布的N个子环11，N为大于1的整数，在本实施例中，子环11数量4个，既可满足将轴尖06放置在平衡插销4（在下文详细描述）中放置截面41上的需要，又可降低机加工以及安装难度，沿圆周方向相邻两个子环11之间设置有间隙，该间隙的大小满足平衡插销4上放置截面41穿过需要即可。

如图7-图9所示，本发明一种陀螺仪浮子的静平衡工装，用于一种高精度陀螺仪的静平衡（如图6所示），包括平衡底座2、两个平衡过渡梁3及两个平衡插销4。

平衡底座2用于放置在工作台上，平衡底座2包括底板21、分别设置于底板21下表面四个边角处的四个凸块23、沿长度方向相对设置于底板21上侧的两个侧板22；四个凸块23的下表面在同一虚拟平面内，在平衡底座2放置在工作台上时，可以保证底板21下表面不平整度与平衡插销4上放置截面41之间的平行度；侧板22为长方体结构，长度方向沿底板21宽度方向设置，且长度与底板21宽度相等。

平衡过渡梁3的材质为不锈钢，两个平衡过渡梁3分别安装于两个侧板22上端，在本实施例中，通过在侧板22与平衡过渡梁3的接触面涂抹固定胶将侧板22与平衡过渡梁3连接；平衡过渡梁3包括一体设置的第一子梁31和第二子梁32；定义两个平衡过渡梁3相互靠近一侧为内侧，相互远离一侧为外侧；第二子梁32外侧与第一子梁31内侧连接；第一子梁31的长度等于底板21的宽度，第一子梁31的外侧与侧板22的外侧平齐设置，安装时，以第一子梁31的外侧为安装基准，可减小两个平衡过渡梁3安装时的误差；第二子梁32设置于第一子梁31内侧的中心位置，在第一子梁31和第二子梁32的中心位置处开设有安装孔，两个平衡过渡梁3上的安装孔轴线重合，安装孔的孔径与平衡插销4的外径相适配，平衡插销4安装于安装孔内，用于根据不同的浮子框架1调节平衡插销4在安装孔内的安装位置，从而调节两个平衡插销4之间的距离，满足不同浮子的静平衡需要。

由于轴尖06的材质通常采用硬质合金，为避免损伤轴尖06，在本实施例中，平衡插销4也采用硬质合金材质；如图9所示，在平衡插销4沿其轴向设置有放置截面41，平衡插销4的放置截面41位于第二子梁32的内侧，放置截面41设置为平截面，使用时，放置截面41朝上设置，并且两个平衡插销4的放置截面41高度差不大于0.05mm，用于浮子静平衡时放置轴尖06。

在本发明的一个优选实施例中，为了降低加工难度，减小侧板22上表面不平整度对侧板22与平衡过渡梁3连接效果的影响，在侧板22的上端中心位置设置有凹槽5，在粘接平衡过渡梁3时，只需在侧板22上表面位于凹槽5两侧的部分涂抹固定胶，即可达到固定平衡过渡梁3的目的。

在本发明的一个优选实施例中，为了保证在静平衡过程中平衡插销4与轴尖06的接触摩擦力接近真实装配环境下的摩擦力，并提高电机在浮子框架1上的静平衡精度，对放置截面41进行精加工处理，使放置截面41的表面粗糙度小于0.012。

需要说明的是，本发明中通过固定胶粘接平衡插销4与平衡过渡梁3的连接方式，仅为本发明的一个优选实施例，在本发明的其他实施例中，本领域技术人员还可通过螺栓、卡扣等连接方式将平衡插销4与平衡过渡梁3进行固定安装。

本发明一种高精度陀螺仪的静平衡方法，包括以下步骤：

步骤1、将工艺浮子的轴尖06放置于平衡插销4的放置截面41上，调整两个平衡插销4在安装孔内的位置，使轴尖06可平稳放置于放置截面41上，并能自由转动；通过固定胶将平衡插销4进行固定，取下工艺浮子；

步骤2、依次将接线柱03和电机安装至浮子框架1上；使左端的平衡插销4径向穿过平衡环05相邻两个子环11之间的间隙，将浮子的轴尖06放置在放置截面41上，进行浮子沿电机轴轴向的静平衡调整；

步骤3、在浮子框架1自身的不平衡量作用下使其进行顺时针、逆时针的交替转动，观察浮子框架1的转动速度和转动方向，确定浮子框架1的偏心位置；

步骤4、根据偏心位置对电机在浮子框架1上的安装位置进行调整，返回步骤3，直至浮子框架1在自由转动停止后电机引出线位于预设位置；

在本实施例中，预设位置为电机引出线位置与水平方向夹角45°的位置，在本发明的其他实施例中，也可根据电机引出线设置位置的不同设定合适的角度作为预设位置；

步骤5、将电机固定在最后调整的安装位置上，完成浮子的静平衡。

Claims (10)

1.一种高精度陀螺仪，包括用于同轴安装电机的浮子框架(1)，及分别设置于浮子框架(1)两端的两个平衡环(05)；

其特征在于：

所述浮子框架(1)左端的平衡环(05)为分体式结构，包括沿圆周方向均布的N个子环(11)，N为大于1的整数；沿圆周方向相邻两个子环(11)之间设置有间隙。

2.根据权利要求1所述的一种高精度陀螺仪，其特征在于：所述子环(11)数量4个。

3.一种陀螺仪浮子的静平衡工装，用于权利要求1或2所述一种高精度陀螺仪中浮子框架(1)安装接线柱(03)后对浮子进行静平衡，其特征在于：包括平衡底座(2)、两个平衡过渡梁(3)及两个平衡插销(4)；

所述平衡底座(2)用于放置在工作台上，包括底板(21)和沿长度方向相对设置于底板(21)上表面的两个侧板(22)；

两个所述平衡过渡梁(3)分别安装于两个侧板(22)上端；所述平衡过渡梁(3)沿底板(21)长度方向开设有与平衡插销(4)相适配的安装孔，两个平衡过渡梁(3)上的安装孔轴线重合；所述平衡插销(4)安装于安装孔内，用于根据不同的浮子框架(1)调节平衡插销(4)在安装孔内的安装位置，从而调节两个平衡插销(4)之间的距离；

两个所述平衡插销(4)相互靠近的一端分别设置有水平的放置截面(41)，用于浮子静平衡时，左端的平衡插销(4)径向穿过平衡环(05)相邻两个子环(11)之间的间隙，使得浮子框架(1)两端的轴尖(06)分别放置在两个放置截面(41)上表面。

4.根据权利要求3所述的一种陀螺仪浮子的静平衡工装，其特征在于：所述平衡过渡梁(3)包括第一子梁(31)和第二子梁(32)；

定义两个平衡过渡梁(3)相互靠近一侧为内侧，相互远离一侧为外侧；

所述第二子梁(32)外侧与第一子梁(31)内侧连接，所述安装孔开设于第一子梁(31)和第二子梁(32)上，所述平衡插销(4)的放置截面(41)位于第二子梁(32)的内侧。

5.根据权利要求4所述的一种陀螺仪浮子的静平衡工装，其特征在于：所述第一子梁(31)和侧板(22)的长度均等于底板(21)的宽度；

所述第一子梁(31)的外侧与侧板(22)的外侧平齐设置，所述第二子梁(32)连接于第一子梁(31)内侧的中心位置。

6.根据权利要求5所述的一种陀螺仪浮子的静平衡工装，其特征在于：所述侧板(22)的上端中心位置设置有凹槽(5)。

7.根据权利要求6所述的一种陀螺仪浮子的静平衡工装，其特征在于：所述平衡过渡梁（3）的材质为不锈钢材质；

所述平衡插销(4)的材质为硬质合金材质，平衡插销(4)的放置截面(41)表面粗糙度小于0.012。

8.根据权利要求7所述的一种陀螺仪浮子的静平衡工装，其特征在于：所述平衡底座(2)还包括分别设置于底板(21)下表面四个边角处的四个凸块(23)。

9.权利要求1或2所述一种高精度陀螺仪的静平衡方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、将工艺浮子的轴尖(06)放置于平衡插销(4)的放置截面(41)上，调整两个平衡插销(4)在安装孔内的位置，使工艺浮子的轴尖(06)可平稳放置于放置截面(41)上，并能自由转动；将平衡插销(4)固定，取下工艺浮子；

步骤2、依次将接线柱(03)和电机安装至浮子框架(1)上；使左端的平衡插销(4)径向穿过平衡环(05)相邻两个子环(11)之间的间隙，将浮子的轴尖(06)放置在放置截面(41)上，进行浮子沿电机轴轴向的静平衡调整；

步骤3、在浮子框架(1)自身的不平衡量作用下使其进行顺时针、逆时针的交替转动，观察浮子框架(1)的转动速度和转动方向，确定浮子框架(1)的偏心位置；

步骤4、根据偏心位置调整电机在浮子框架(1)上的安装位置，返回步骤3，直至浮子框架(1)在自由转动停止后电机引出线位于预设位置；

步骤5、将电机固定在最后调整的安装位置上，完成浮子的静平衡。

10.根据权利要求9所述的一种高精度陀螺仪的静平衡方法，其特征在于：

步骤1中，通过固定胶对平衡插销(4)进行固定。

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