一種筒形構(gòu)件對接在線檢測裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種筒形構(gòu)件對接在線檢測裝置及方法，該方法以筒形構(gòu)件對接過程 能夠?qū)崟r在線檢測、滿足筒形構(gòu)件較高的對接精度等為目標(biāo)，提出一種適用于筒形構(gòu)件對 接在線檢測裝置。該裝置在對接過程能夠?qū)崟r檢測筒形構(gòu)件同軸度和對接面間隙，實現(xiàn)對 接過程精度可控，最終提高產(chǎn)品精度，屬于先進裝配制造技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 在零部件精確對接、裝配過程中，國內(nèi)外針對零件姿態(tài)的在線檢測、調(diào)整及定位主 要通過兩種方式進行：一種是在數(shù)控設(shè)備上進行對接，利用了數(shù)控設(shè)備自身坐標(biāo)移動精度 或附帶其他測量工具通過接觸式測量零部件的特征面，檢測零件的位置狀態(tài)，但是測量時 一次只能單點或一定范圍內(nèi)的檢測，無法對零部件進行全方位的姿態(tài)檢測；另外一種是采 用激光跟蹤儀、激光干涉儀等大型光學(xué)設(shè)備來實現(xiàn)，將產(chǎn)品數(shù)模輸入光學(xué)測量設(shè)備軟件系 統(tǒng)，通過光學(xué)等非接觸式測量方式檢測零部件上檢測點，對齊產(chǎn)品測量坐標(biāo)系與理論數(shù)模 坐標(biāo)系，建立在線檢測測量模塊，通過特定檢測點的實測坐標(biāo)值和理論坐標(biāo)值比對，可以獲 取實時的偏差值。但實際情況下筒形構(gòu)件自身結(jié)構(gòu)和對接型架結(jié)構(gòu)的局限性，測量時光線 被遮擋，無法進行檢測。此外單臺光學(xué)設(shè)備無法檢測到產(chǎn)品大部分的測量點，因此需布置多 臺設(shè)備同時進行，對成本、場地面積都有較為苛刻的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種筒形構(gòu)件對接在線檢測裝置 及方法，該裝置為一種適用于大尺寸筒形構(gòu)件的在線檢測裝置，在現(xiàn)有工裝設(shè)備的基礎(chǔ)上， 將對接工裝、在線檢測裝置傳動機構(gòu)、測量傳感器等集成在一套裝置中，實現(xiàn)從筒形構(gòu)件內(nèi) 部對同軸度和對接面間隙進行在線檢測，實現(xiàn)了筒形構(gòu)件高質(zhì)量的對接裝配。
[0004] 本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。
[0005] 本發(fā)明的一種筒形構(gòu)件對接在線檢測裝置，該檢測裝置包括對接工裝、傳動結(jié)構(gòu)、 傳感器、傳感器安裝座和測量架；
[0006] 對接工裝共有兩套，分別位于臥式車床車頭部位和臥式車床尾座部位；
[0007] 對接工裝包括第一支撐盤、手輪、中心軸、第二支撐盤、油杯、梯形螺母、梯形螺桿、 導(dǎo)向鍵、端面調(diào)節(jié)器、第一徑向調(diào)節(jié)器、第二徑向調(diào)節(jié)器、緊定螺釘、軸襯、軸擋和臥式車床 安裝盤；
[0008] 中心軸為空心階梯圓柱體，第二支撐盤和第一支撐盤均為圓環(huán)結(jié)構(gòu)；第一支撐盤 和第二支撐盤都具有加強筋，第一支撐盤和梯形螺母固定連接，梯形螺母的一端和梯形螺 桿為螺紋配合實現(xiàn)螺紋傳動，梯形螺母的另一端和軸襯固定連接；軸擋和臥式車床安裝盤 固定連接在中心軸上，通過軸擋和臥式車床安裝盤對梯形螺桿在中心軸的軸向方向進行定 位；導(dǎo)向鍵固定連接在中心軸上，軸襯和中心軸通過導(dǎo)向鍵實現(xiàn)間隙配合；梯形螺桿和中 心軸之間為間隙配合可以實現(xiàn)回轉(zhuǎn)運動，梯形螺桿和中心軸之間通過油杯注入潤滑油實現(xiàn) 潤滑；手輪和梯形螺桿固定連接，旋轉(zhuǎn)手輪驅(qū)動梯形螺桿作回轉(zhuǎn)運動，梯形螺桿帶動梯形螺 母和軸襯通過導(dǎo)向鍵沿中心軸的軸向作直線移動，最終驅(qū)動第一支撐盤沿中心軸的軸向運 動；
[0009] 第二支撐盤通過緊定螺釘固定在中心軸上；
[0010] 第二支撐盤和第一支撐盤之間沿中心軸的軸向有間隙，用于給第二筒形構(gòu)件和第 一筒形構(gòu)件提供安裝空間；第一筒形構(gòu)件共有兩件，分別安裝在臥式車床兩端的第一支撐 盤上；第二筒形構(gòu)件共有一件，橫跨并安裝在第二支撐盤上；
[0011] 第二支撐盤上均勻分布有第二徑向調(diào)節(jié)器；第一支撐盤上均勻分布有第一徑向調(diào) 節(jié)器和端面調(diào)節(jié)器；
[0012] 第二徑向調(diào)節(jié)器包括徑向支撐塊、徑向調(diào)節(jié)螺桿和徑向壓板；徑向支撐塊位于第 二支撐盤的外表面，中心帶有圓柱槽；徑向調(diào)節(jié)螺桿的一端位于徑向支撐塊的圓柱槽中，徑 向壓板和徑向支撐塊固定連接，并將徑向調(diào)節(jié)螺桿封閉在徑向支撐塊的圓柱槽中；徑向調(diào) 節(jié)螺桿的另一端和第二支撐盤為螺紋配合，通過旋轉(zhuǎn)徑向調(diào)節(jié)螺桿調(diào)整徑向支撐塊沿調(diào)節(jié) 螺桿的軸線直線移動，從而實現(xiàn)對第二筒形構(gòu)件內(nèi)圓的壓緊和放松；通過調(diào)節(jié)均布的第二 徑向調(diào)節(jié)器實現(xiàn)第二筒形構(gòu)件和第一筒形構(gòu)件內(nèi)圓面貼合并漲緊，實現(xiàn)裝夾固定；第二徑 向調(diào)節(jié)器同時壓緊或放松第二筒形構(gòu)件內(nèi)圓時，驅(qū)動第二筒形構(gòu)件偏移；
[0013] 第一徑向調(diào)節(jié)器包括徑向支撐塊、徑向調(diào)節(jié)螺桿和徑向壓板；徑向支撐塊位于第 一支撐盤的外表面，中心帶有圓柱槽；徑向調(diào)節(jié)螺桿一端位于徑向支撐塊的圓柱槽中，徑向 壓板和徑向支撐塊固定連接，并將徑向調(diào)節(jié)螺桿封閉在徑向支撐塊的圓柱槽中；徑向調(diào)節(jié) 螺桿的另一端和第一支撐盤為螺紋配合，通過旋轉(zhuǎn)徑向調(diào)節(jié)螺桿調(diào)整徑向支撐塊沿徑向調(diào) 節(jié)螺桿的軸線直線移動，實現(xiàn)對第一筒形構(gòu)件內(nèi)圓的壓緊和放松；通過調(diào)節(jié)均布的第一徑 向調(diào)節(jié)器實現(xiàn)第一筒形構(gòu)件內(nèi)圓面貼合并漲緊，實現(xiàn)裝夾固定；第二徑向調(diào)節(jié)器同時壓緊 或放松第一筒形構(gòu)件內(nèi)圓時，驅(qū)動第二筒形構(gòu)件偏移；
[0014] 端面調(diào)節(jié)器包括端面支撐塊、端面調(diào)節(jié)螺桿和端面壓板；端面支撐塊位于第一支 撐盤的內(nèi)端面，為圓柱體結(jié)構(gòu)，中心開有圓柱槽；端面調(diào)節(jié)螺桿的一端位于端面支撐塊的圓 柱槽中，端面壓板和端面支撐塊固定連接，并將端面調(diào)節(jié)螺桿封閉在端面支撐塊的圓柱槽 中；端面調(diào)節(jié)螺桿的另一端和第一支撐盤為螺紋配合，通過旋轉(zhuǎn)端面調(diào)節(jié)螺桿調(diào)整端面支 撐塊沿調(diào)節(jié)螺桿軸線直線移動，實現(xiàn)對第一筒形構(gòu)件端面的壓緊和放松，間接實現(xiàn)第一筒 形構(gòu)件和第二筒形構(gòu)件對接面間隙d的調(diào)整；
[0015] 傳動結(jié)構(gòu)包括主旋轉(zhuǎn)環(huán)、第一軸承、第二軸承、襯套、中心軸襯套、大齒輪、小齒輪、 伺服電機、定位擋環(huán)、緊定螺釘和軸承端蓋；中心軸襯套為臺階式圓環(huán)結(jié)構(gòu)；
[0016] 中心軸襯套通過緊定螺釘固定連接在中心軸上；第一軸承、第二軸承和大齒輪安 裝在中心軸襯套上，大齒輪位于第一軸承和第二軸承之間；第一軸承通過中心軸襯套的臺 階和襯套進行限位；大齒輪通過襯套和第二軸承進行限位；第二軸承通過定位擋環(huán)進行限 位；軸承端蓋與主旋轉(zhuǎn)環(huán)固定連接；主旋轉(zhuǎn)環(huán)與第一軸承為過渡配合連接；軸承端蓋與第 二軸承之間為過渡配合連接；
[0017] 小齒輪和伺服電機固定連接，伺服電機固定連接在主旋轉(zhuǎn)環(huán)上，小齒輪和大齒輪 相互嚙合，小齒輪可以繞大齒輪進行360°范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)；
[0018] 測量架的一端固定連接在主旋轉(zhuǎn)環(huán)上，測量架的另一端固定連接傳感器安裝座 上；傳感器安裝座上安裝有傳感器；
[0019] 傳感器包括第一激光位移傳感器、第二激光位移傳感器和CCD圖像傳感器；第一 激光位移傳感器用于測量第一激光位移傳感器和第一筒形構(gòu)件的內(nèi)圓面距離dl ;第二激 光位移傳感器用于測量第二激光位移傳感器和第二筒形構(gòu)件的內(nèi)圓面距離d2 ;CCD圖像傳 感器用于測量第一筒形構(gòu)件和第二筒形構(gòu)件之間的對接面間隙d。
[0020] 利用上述的筒形構(gòu)件對接在線檢測裝置對筒形構(gòu)件對接的在線檢測方法，步驟 為：
[0021] (1)將兩套對接工裝安裝在臥式車床上，將兩件第一筒形構(gòu)件安裝在第一支撐盤 上，并使用第一徑向調(diào)節(jié)器將其內(nèi)圓撐緊；然后將第二筒形構(gòu)件安裝在第二支撐盤上，并使 用第二徑向調(diào)節(jié)器撐緊其內(nèi)圓；
[0022] (2)給伺服電機供電，伺服電機驅(qū)動小齒輪轉(zhuǎn)動，小齒輪帶動主旋轉(zhuǎn)環(huán)和軸承端蓋 在大齒輪上轉(zhuǎn)動，主旋轉(zhuǎn)環(huán)和軸承端蓋共同驅(qū)動第一軸承和第二軸承轉(zhuǎn)動；主旋轉(zhuǎn)環(huán)的轉(zhuǎn) 動帶動測量架和傳感器轉(zhuǎn)動，傳感器轉(zhuǎn)動時開始測量dl和d2,測量結(jié)束后停止伺服電機供 電，根據(jù)dl和d2調(diào)整第一徑向調(diào)節(jié)器和第二徑向調(diào)節(jié)器，將所有測量點dl最大和最小值 差值調(diào)整為不大于〇. 〇6mm，將所有測量點d2最大和最小值差值調(diào)整為不大于0. 06mm，以使 第一筒形構(gòu)件和第二筒形構(gòu)件最終處于同軸狀態(tài)；
[0023] (3)旋轉(zhuǎn)手輪驅(qū)動第一支撐盤實現(xiàn)第一筒形構(gòu)件和第二筒形構(gòu)件的對接，并粗略 測量d，使d不大于IOmm ;
[0024] (4)伺服電機重新驅(qū)動小齒輪轉(zhuǎn)動，小齒輪帶動主旋轉(zhuǎn)環(huán)和軸承端蓋在大齒輪上 轉(zhuǎn)動，主旋轉(zhuǎn)環(huán)和軸承端蓋共同驅(qū)動第一軸承和第二軸承轉(zhuǎn)動；主旋轉(zhuǎn)環(huán)的轉(zhuǎn)動帶動測量 架和傳感器轉(zhuǎn)動，傳感器轉(zhuǎn)動時開始精確測量d，測量結(jié)束后停止伺服電機供電，根據(jù)d調(diào) 整端面調(diào)節(jié)器，使d為一個不大于IOmm的定值，d最大值和最小值相差不大于0.1 mm ;
[0025] (5)旋轉(zhuǎn)手輪驅(qū)動第一支撐盤