CN117283260A - 一种用于气浮导轨导向槽间隙调整的装配机构及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于气浮导轨导向槽间隙调整的装配机构，属于精密加工设备技术领域。该机构具体应用时测量精准，令工件装配尺寸稳定标准，采用自动测量的方式，替代了人工测量的工作步骤，令测量更快速更精准。该机构的柔性调整模块基于三坐标测量机进行使用，柔性调整模块包括柔性基座、锁紧机构及定位机构，待装配模块通过定位机构调整定位，通过锁紧机构安装在柔性基座上，三坐标测量机用于测量待装配模块的两个装配块间距，通过调整两个装配块之间连接螺钉松紧，实现两个装配块间距的准确调整。本发明能够实现对U形导轨的高效、精准装配，能够解决当前手动调整螺钉和卡尺测量存在的费时费力和精度不足的问题。

Description

一种用于气浮导轨导向槽间隙调整的装配机构及方法

技术领域

本发明属于精密加工设备技术领域，特别是涉及一种气浮导轨装配机构。

背景技术

在各种高精度应用中，气浮导轨扮演着至关重要的角色，它是实现超精密、精密直线运动、大承载和高刚度的关键组件。通常情况下，典型的气浮导轨具有半封闭结构，其外观类似于U形，由一个I形零件和一个L形零件组装而成。然而，U形导轨内存在一个工作槽，该工作槽的间距直接影响着气浮过程中气膜的厚度，因此装配后的工作槽间距至关重要。为确保沿着导轨方向，U形槽之间的距离既要满足气膜厚度的要求，又要具有一致性，这对于气浮导轨的性能至关重要。目前，这一要求通常通过手动调整连接I形和L形零件的螺钉，并借助卡尺进行测量来实现。然而，这种方式显然存在时间浪费和精度不足的问题。因此，我们提出的技术旨在填补这一工装方面的不足，提供一种高效且精确的装配方法。

发明内容

为了解决上述背景技术中存在的问题，本发明提供一种用于气浮导轨导向槽间隙调整的装配机构，该机构具体应用时测量精准，促使基于精准测量的工件装配尺寸稳定标准，同时采用自动测量的方式，替代了人工测量的工作步骤，令测量更快速更精准。

本发明解决其技术问题采取的技术方案是：一种用于气浮导轨导向槽间隙调整的装配机构，包括与三坐标测量机配合使用的柔性调整模块，所述柔性调整模块包括柔性基座、锁紧机构及定位机构，待装配模块通过定位机构调整定位，通过锁紧机构安装在柔性基座上，三坐标测量机用于测量待装配模块的两个装配块间距，通过调整两个装配块之间连接螺钉松紧，实现两个装配块间距的准确调整。

本发明的有益效果：

1.本发明能够实现对U形导轨的高效、精准装配，能够解决当前手动调整螺钉和卡尺测量存在的费时费力和精度不足的问题。

2.本发明具有高效性，采用实时在线测量替换人工测量的方式，对连接螺钉进行尺寸位置调整的方法，极大地减少了装配时间，提高了生产效率；

3.本发明具有精确性，通过应用三坐标测量机，令测量的精确性得到提高，进而确保每个U形导轨的装配都满足严格的气膜厚度的尺寸要求，并保持一致性，进一步提高产品的质量和性能；

4.本发明具有包容性，本发明引入了在线测量的三坐标测量机，减少了人工干预的需求，降低了操作人员的技能要求，并降低了人为错误的风险。

附图说明

在附图中：

图1是本发明应用效果示意图；

图2是本发明中涉及的导轨结构及装配关系示意图；

图3是本发明结构示意图；

图4是本发明结构俯视图；

图5是本发明柔性基座板簧结构示意图。

具体实施方式

现结合附图对本发明作进一步详细的说明。附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

一种用于气浮导轨导向槽间隙调整的装配机构，包括与三坐标测量机1配合使用的柔性调整模块3，所述柔性调整模块3包括柔性基座3-1、锁紧机构及定位机构，待装配模块2通过定位机构调整定位，通过锁紧机构安装在柔性基座3-1上，三坐标测量机1用于测量待装配模块2的两个装配块间距，通过调整两个装配块之间连接螺钉松紧，实现两个装配块间距的准确调整。

所述定位机构包括定位销一3-5、定位销二3-6及定位销三3-7；用于限定待装配模块2位置的定位销一3-5、定位销二3-6及定位销三3-7插设在柔性基座3-1顶部的工作面上，所述定位销一3-5、定位销二3-6及定位销三3-7于柔性基座3-1工作面上呈“L”形布置，形成直角形限位角。

所述锁紧机构包括锁紧块一3-3及锁紧块二3-4；用于装夹待装配模块2的所述锁紧块一3-3与锁紧块二3-4，沿横向左右对位设置在柔性基座3-1的工作面上。

所述柔性基座3-1包括框架3-1-4、浮动板3-1-2及多个板簧结构3-1-1；所述浮动板3-1-2居中布设在框架3-1-4中部矩形镂空处，浮动板3-1-2横向两侧通过多个板簧结构3-1-1与框架3-1-4连接成整体。

所述柔性调整模块3还包括多个调整螺钉3-2；多个所述调整螺钉3-2分组布置在框架3-1-4纵向的两边框中，两组调整螺钉3-2的旋进端分别抵在浮动板3-1-2纵向的两侧立面上。

所述浮动板3-1-2顶部工作面上沿左右横向开设长槽，所述锁紧块一3-3及锁紧块二3-4均安装在长槽中。

所述浮动板顶部工作面上开设三个插孔，其中第一插孔及第二插孔布置在平行长槽的同一横线上，第三插孔设置在垂直横线的纵线上，三个插孔呈“L”形布局，定位销一3-5、定位销二3-6及定位销三3-7分别对应过盈配合插装在第一插孔、第二插孔及第三插孔中。

所所述框架3-1-4的四角处均开设机械接口3-1-3，装配机构整体通过多个机械接口3-1-3连接安装在三坐标测量机1的工作平台上。

一种用于气浮导轨导向槽间隙调整的装配机构的装配方法，其特征在于：该装配方法适用于待装配模块2的I形装配块2-1和L形装配块2-2连接时和未连接时两种情况，包括以下步骤：

步骤一，将L形装配块2-2定位装夹在柔性基座3-1上；

装夹待装配模块2时，待装配模块2的L形装配块2-2置于浮动板3-1-2上，令L形装配块2-2的立板侧外表面紧密抵靠定位销一3-5及定位销二3-6，令L形装配块2-2的长度方向的一端紧密抵靠定位销三3-7，利用L形布局的定位销一3-5、定位销二3-6及定位销三3-7对L形装配块2-2进行定位，将锁紧块一3-3固定安装在长槽中，并令锁紧块一3-3的工作面与L形装配块2-2的长度方向的一端端面紧密抵靠，其次将锁紧块二3-4固定安装在长槽中，令锁紧块二3-4的工作面与L形装配块2-2的长度方向的另一端端面紧密抵靠，进而完成L形装配块2-2的装夹，而后将I形装配块2-1通过连接螺钉对位安装在L形装配块2-2上，至此完成待装配模块2的装夹。

步骤二，启动三坐标测量机1进行精细测量，通过调整螺钉3-2实现对L形装配块2-2初始位置的调整；

步骤三，根据三坐标测量机1的测得数据，根据具体偏差数值通过调整待装配模块2的连接螺钉的锁紧量，现对I形装配块2-1和L形装配块2-2之间距离的准确调整；

步骤四，对I形装配块2-1和L形装配块2-2内表面的平面平行度及间距进行终检，确认气浮导轨导向槽间隙调整满足使用需求。

所述步骤二中，L形装配块2-2初始位置的调整过程为：通过三坐标测量机1对L形装配块2-2的内侧表面进行打点测量，通过不断调整位于浮动板3-1-2两端的调整螺钉3-2，保证沿L形装配块2-2内表面的气浮导向方向与三坐标测量机1运动方向平行，从而实现对L形装配块2-2初始位置的调整。

所述步骤三中，I形装配块2-1和L形装配块2-2间距的调整过程为：通过三坐标测量机1对I形装配块2-1的内侧表面的进行打点测量，通过不断调整I形装配块2-1的连接螺钉松紧，实现对I形装配块2-1和L形装配块2-2之间距离的准确调整。

在机构使用过程中，存在如下两种具体应用情况：

使用情况一：当I形装配块2-1和L形装配块2-2已通过螺钉连接但间隙均匀性未合格时，将L形装配块2-2的背面与侧面与分别与定位销一3-5、定位销二3-6和定位销三3-7配合，实现对L形装配块2-2的三点定位；安装锁紧块一3-3，使锁紧块一3-3的侧面与L形装配块2-2侧面配合；安装锁紧块二3-4，使锁紧块二3-4的侧面与L形装配块2-2侧面配合，并夹紧L形装配块2-2；通过三坐标测量机1对L形装配块2-2的内侧表面进行打点测量，通过不断调整位于柔性基座3-1两端的调整螺钉3-2，保证沿L形装配块2-2内表面的气浮导向方向与三坐标测量机1运动方向平行，从而实现对L形装配块2-2初始位置的调整；通过三坐标测量机1对I形装配块2-1的内侧表面的进行打点测量，通过不断调整I形装配块2-1的连接螺钉的松紧，实现对I形装配块2-1和L形装配块2-2之间距离的准确调整；最终对I形装配块2-1和L形装配块2-2内表面的平面平行度及间距进行终检，确认气浮导轨导向槽间隙调整满足使用需求。

使用情况二：当I形装配块2-1和L形装配块2-2未连接时，将L形装配块2-2的背面与侧面与分别与定位销一3-5、定位销二3-6和定位销三3-7配合，实现对L形装配块2-2的三点定位；安装锁紧块一3-3，使锁紧块一3-3的侧面与L形装配块2-2侧面配合；安装锁紧块二3-4，使锁紧块二3-4的侧面与L形装配块2-2另一侧面配合，并夹紧L形装配块2-2；通过三坐标测量机1对L形装配块2-2的内侧表面进行打点测量，通过不断调整位于柔性基座3-1两端的调整螺钉3-2，保证沿L形装配块2-2内表面的气浮导向方向与三坐标测量机1运动方向平行，从而实现对L形装配块2-2初始位置的调整；将I形装配块2-1的待装配孔与L形装配块2-2的螺纹孔对准；采用间隔装配的方法实现I形装配块2-1和L形装配块2-2的螺钉连接，即先安装位于奇数位置的多个连接螺钉，再安装位于偶数位置的多个连接螺钉，通过三坐标测量机1对I形装配块2-1的内侧表面的进行打点测量，通过不断调整I形装配块2-1的连接螺钉的松紧，实现对I形装配块2-1和L形装配块2-2之间距离的准确调整；最终对I形装配块2-1和L形装配块2-2内表面的平面平行度及间距进行终检，确认气浮导轨导向槽间隙调整满足使用需求。

在实际装配过程中，I形装配块2-1和L形装配块2-2之间配合要求为(30mm+25μm)±5μm。I形装配块2-1和L形装配块2-2直接实际装配后的间距通过连续测10个位置分别为(30mm+25μm)、(30mm+22μm)、(30mm+20μm)、(30mm+18μm)、(30mm+22μm)、(30mm+24μm)、(30mm+28μm)、(30mm+31μm)、(30mm+30μm)、(30mm+32μm)。首先，将L形装配块2-2的背面与侧面与分别与定位销一3-5、定位销二3-6和定位销三3-7配合，实现对L形装配块2-2的三点定位。随后，安装锁紧块一3-3，使锁紧块一3-3和锁紧块二3-4，实现对L形装配块2-2的夹紧。随后，通过三坐标测量机1，实现L形装配块2-2内表面的气浮导向方向与三坐标测量机1运动方向平行。通过调整(30mm+20μm)、(30mm+18μm)、(30mm+22μm)、(30mm+31μm)、(30mm+30μm)、(30mm+32μm)等位置的连接螺钉的松紧(通常为1/4～1/2转)，经过5次微调，通过三坐标测量机1获得I形装配块2-1和L形装配块2-2直接实际装配后的间距，通过连续测10个位置分别为(30mm+24μm)、(30mm+23μm)、(30mm+23μm)、(30mm+21μm)、(30mm+23μm)、(30mm+23μm)、(30mm+23μm)、(30mm+24μm)、(30mm+24μm)、(30mm+22μm)，满足I形装配块2-1和L形装配块2-2之间配合要求。

可以理解，本发明是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明所保护的范围内。

Claims (10)

1.一种用于气浮导轨导向槽间隙调整的装配机构，其特征在于：包括与三坐标测量机(1)配合使用的柔性调整模块(3)，所述柔性调整模块(3)包括柔性基座(3-1)、锁紧机构及定位机构，待装配模块(2)通过定位机构调整定位，通过锁紧机构安装在柔性基座(3-1)上，三坐标测量机(1)用于测量待装配模块(2)的两个装配块间距，通过调整两个装配块之间连接螺钉松紧，实现两个装配块间距的准确调整。

2.根据权利要求1所述的一种用于气浮导轨导向槽间隙调整的装配机构，其特征在于：所述定位机构包括定位销一(3-5)、定位销二(3-6)及定位销三(3-7)；用于限定待装配模块(2)位置的定位销一(3-5)、定位销二(3-6)及定位销三(3-7)插设在柔性基座(3-1)顶部的工作面上，所述定位销一(3-5)、定位销二(3-6)及定位销三(3-7)于柔性基座(3-1)工作面上呈“L”形布置，形成直角形限位角。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于气浮导轨导向槽间隙调整的装配机构，其特征在于：所述锁紧机构包括锁紧块一(3-3)及锁紧块二(3-4)；用于装夹待装配模块(2)的所述锁紧块一(3-3)与锁紧块二(3-4)，沿横向左右对位设置在柔性基座(3-1)的工作面上。

4.根据权利要求1所述的一种用于气浮导轨导向槽间隙调整的装配机构，其特征在于：所述柔性基座(3-1)包括框架(3-1-4)、浮动板(3-1-2)及多个板簧结构(3-1-1)；所述浮动板(3-1-2)居中布设在框架(3-1-4)中部矩形镂空处，浮动板(3-1-2)横向两侧通过多个板簧结构(3-1-1)与框架(3-1-4)连接成整体。

5.根据权利要求4所述的一种用于气浮导轨导向槽间隙调整的装配机构，其特征在于：所述柔性调整模块(3)还包括多个调整螺钉(3-2)；多个所述调整螺钉(3-2)分组布置在框架(3-1-4)纵向的两边框中，两组调整螺钉(3-2)的旋进端分别抵在浮动板(3-1-2)纵向的两侧立面上。

6.根据权利要求5所述的一种用于气浮导轨导向槽间隙调整的装配机构，其特征在于：所述浮动板(3-1-2)顶部工作面上沿左右横向开设长槽，所述锁紧块一(3-3)及锁紧块二(3-4)均安装在长槽中。

7.根据权利要求6所述的一种用于气浮导轨导向槽间隙调整的装配机构，其特征在于：所述框架(3-1-4)的四角处均开设机械接口(3-1-3)，装配机构整体通过多个机械接口(3-1-3)连接安装在三坐标测量机(1)的工作平台上。

8.一种利用权利要求1至7任意一项所述的一种用于气浮导轨导向槽间隙调整的装配机构的装配方法，其特征在于：该装配方法适用于待装配模块(2)的I形装配块(2-1)和L形装配块(2-2)连接时和未连接时两种情况，包括以下步骤：

步骤一，将L形装配块(2-2)定位装夹在柔性基座(3-1)上；

步骤二，启动三坐标测量机(1)进行精细测量，通过调整螺钉(3-2)实现对L形装配块(2-2)初始位置的调整；

步骤三，根据三坐标测量机(1)的测得数据，根据具体偏差数值通过调整待装配模块(2)的连接螺钉的锁紧量，现对I形装配块(2-1)和L形装配块(2-2)之间距离的准确调整；

步骤四，对I形装配块(2-1)和L形装配块(2-2)内表面的平面平行度及间距进行终检，确认气浮导轨导向槽间隙调整满足使用需求。

9.根据权利要求8所述的一种用于气浮导轨导向槽间隙调整的装配方法，其特征在于：所述步骤二中，L形装配块(2-2)初始位置的调整过程为：通过三坐标测量机(1)对L形装配块(2-2)的内侧表面进行打点测量，通过不断调整位于浮动板(3-1-2)两端的调整螺钉，保证沿L形装配块(2-2)内表面的气浮导向方向与三坐标测量机(1)运动方向平行，从而实现对L形装配块(2-2)初始位置的调整。

10.根据权利要求8所述的一种用于气浮导轨导向槽间隙调整的装配方法，其特征在于：所述步骤三中，I形装配块(2-1)和L形装配块(2-2)间距的调整过程为：通过三坐标测量机对I形装配块(2-1)的内侧表面的进行打点测量，通过不断调整I形装配块(2-1)的螺钉松紧，实现对I形装配块(2-1)和L形装配块(2-2)之间距离的准确调整。