CN104034478A - 质心测量中球窝、柱窝、平面相结合的支撑装置 - Google Patents

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Abstract

质心测量中球窝、柱窝、平面相结合的支撑装置，它涉及一种支撑结构，以解决现有质心测量的球-球窝支撑法存在传感器很难达到自动调整到与承重点对中，对中位置精度差以及球平面支撑法存在导向摩擦力大的问题，它包括球窝支撑结构、球平面支撑结构和测量台座；所述支撑装置还包括柱窝支撑结构；所述柱窝支撑结构包括柱窝板、钢球、球座、承重传感器、承重传感器托盘和底座，承重传感器托盘上安装有承重传感器，承重传感器托盘转动安装在底座上，底座安装在测量台座上，球座可拆卸安装在承重传感器上，球座的上表面的中部放置有钢球，钢球上部放置有水平布置的柱窝板。本发明用于大尺寸飞行器质心测量。

Description

质心测量中球窝、柱窝、平面相结合的支撑装置
技术领域
本发明涉及一种支撑结构，具体涉及一种大尺寸飞行器质心测量设备的支撑结构。
背景技术
大尺寸飞行器质心测量设备的支撑方式，侧向力的问题一直存在，影响测量精度。由多点法的基本原理可知传感器的输出值和传感器受力点位置的测量值直接影响了质量质心的测量结果，所以如何保证传感器输出值和传感器中心受力点位置测量值的准确性成为提高质量质心测量台测量精度的关键因素。传感器的支撑结构是影响传感器输出特性及传感器受力点位置的关键因素。
目前，传感器支撑方式对质心测量结果的影响，
对于质量质心测量台来说影响传感器输出值精度的主要因素有：
①传感器数据采集模块受到电气干扰，导致采集数据不稳定；
②软件数据处理不合理，影响测量精度；
③测量支架承重点与传感器中心受力点未对中，存在侧向力，导致测量结果有偏差。
影响传感器受力点位置测量精度的主要原因有：
①坐标测量设备精度限制；
②测量过程存在人员操作误差；
③测量支架承重点与传感器中心受力点未在同一垂线上，测得的承重点位置的横轴X、纵轴Y方向的坐标不是传感器中心受力点的横轴X、纵轴Y方向的坐标。
从上述分析中可以看出，影响精度的因素主要有测量仪器、软件、电磁干扰、传感器支撑机构等。仪器的精度问题可以通过更换高精度的仪器解决，软件处理问题可以通过修改程序提高精度，电磁干扰可以通过屏蔽装置解决，这些问题出现时都比较容易解决，但是如果承重点与传感器中心受力点存在未对中问题，则难于解决。因为质量质心测量台的机械结构体积大，造价高，加工周期长，组装完成后很难再进行修改，所以在机械加工之前必须根据测量要求严谨地论证传感器支撑结构的机械结构设计原理，精确计算的传感器支撑结构分布位置和机械加工尺寸，尽可能保证其与传感器中心点在一条垂线上，减少测量误差。
目前，基于多点法的质心测量台上应用较多的测量支架与传感器的支撑方式是球-球窝支撑法和球-平面支撑法。
球-球窝支撑法：球-球窝支撑结构如图1-图2所示，一般由传感器支撑结构(底座、推力球轴承、轴承座)、传感器、压力钢球座、钢球和球窝组成，球窝与球的尺寸必须满足一定的关系，能***，又可以灵敏归位对心，传感器底部放置推力球轴承减少传感器运动时与底座的摩擦。当钢球发生侧向力时，球可以带动传感器做水平游动，从而消除侧向力，使承重点和传感器中心受力点对中。
球-球窝支撑结构机械结构较简单，容易实现，传感器对中较灵活，能满足一般的测量要求，应用比较广泛。但是在实际测量过程中，由于机械结构形变、机械加工精度、安装调平精度等一些因素的影响，三个传感器同时水平游动并不灵活，传感器很难到达自动调整到与承重点对中的理想状态，对于精度要求较高质量质心测量装置还是达不到测量要求，并且改进之后精度提高不是很明显。
球-平面支撑法：球-平面支撑法的结构如图3所示，由传感器支撑结构、传感器、钢球座和钢球组成，使用这种支撑方法必须配合导向柱，如图所示。球-平面支撑法的传感器直接放置在托盘和底座上，一起固定在测量台底座上，在测量过程中不能自由水平游动，由于钢球与测量支架接触部分为平面，钢球无约束，为防止测量支架和待测产品侧偏，在升降机构的升降杆上安装导向柱，固定测量支架的位置。
球-平面支撑法中钢球没有上球窝的侧向力影响，钢球侧滑力小，更容易实现承重点和传感器中心受力点的对中，机械设计业简单，容易实现；但是当测量支架发生侧偏时，导向柱虽然起到了定位作用，但是也产生了很大的摩擦力，严重的影响了传感器的测量值精度。这种方法在目前的测量中使用的并不多。
发明内容
本发明是为解决现有质心测量的球-球窝支撑法存在传感器很难达到自动调整到与承重点对中，对中位置精度差以及球平面支撑法存在导向摩擦力大的问题，进而提供一种质心测量中球窝、柱窝、平面相结合的支撑装置。
本发明为解决上述问题采取的技术方案是：本发明的质心测量中球窝、柱窝、平面相结合的支撑装置包括球窝支撑结构、球平面支撑结构和测量台座；所述支撑装置还包括柱窝支撑结构，球窝支撑结构、柱窝支撑结构和球平面支撑结构呈等腰三角形布置在测量台座上；所述柱窝支撑结构包括柱窝板、钢球、球座、承重传感器、承重传感器托盘和底座，承重传感器托盘上安装有承重传感器，承重传感器托盘转动安装在底座上，底座安装在测量台座上，球座可拆卸安装在承重传感器上，球座的上表面的中部放置有钢球，钢球上部放置有水平布置的柱窝板，柱窝板的下表面沿长度方向加工有截面为半圆弧形的凹槽，钢球顶靠在凹槽上。
本发明的有益效果是：球-球窝、柱窝-平面支撑法采用三点支撑法，将三个传感器按等腰三角形安装在底座上，每个传感器与测量支架的接触方式都不同，分别采用了平面、球窝和柱窝三种灵活程度不同的结构。平面支撑结构的传感器位置不需要调整，可以利用钢球在平面上的***实现支撑点和传感器中心自动对中，对中过程较快；球窝支撑结构改进了传感器的水平游动特性的灵活性，对于测量支架和待测产品引起的侧向力可以通过传感器的水平游动克服；为了解决球-平面结构引起的测量支架侧滑问题，又不增加***摩擦力，设计了柱窝结构，减小了测量台的侧偏力；并且使用激光跟踪仪测量三个传感器的承重点坐标，大大提高了测量的精度。三种不同结构的点同时进行自动过程相互约束条件减少，对中过程时间缩短，对中的精度极大提高。
测量的理想状态为当测量台落在钢球上时，如果三种球窝与钢球的接触点和传感器中心受力点在同一条垂线上，则传感器的测量值和承重点的位置测量精度最高。
球-球窝-柱窝-平面支撑法结构三维图如图6所示。传感器测量值可以通过称重仪等采集模块输出显示，测量传感器中心受力点位置坐标时，先利用激光跟踪仪测量测量台上预先设计的可见定位点，然后利用坐标转换计算出传感器中心位置坐标，上述均为现有技术的测量。本发明采用球窝、柱窝和平面的自由无侧向力的三点支撑方式，保证了作用点的唯一性和重复性，实现自由无侧向力的自动对中。
附图说明
图1为背景技术中球-球窝支撑结构的立体结构示意图，图2为图1的分解图，图3为背景技术中球-平面支撑结构的立体结构示意图，图4为球-柱窝支撑结构的立体结构示意图，图5为能安装导向柱的柱窝、球窝和平面三点支撑的测量支架示意图，图6为本发明的立体结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图4-图6说明，本实施方式的质心测量中球窝、柱窝、平面相结合的支撑装置包括球窝支撑结构1、球平面支撑结构2和测量台座3；所述支撑装置还包括柱窝支撑结构4，球窝支撑结构1、柱窝支撑结构4和球平面支撑结构2呈等腰三角形布置在测量台座3上；所述柱窝支撑结构4包括柱窝板4-1、钢球4-2、球座4-3、承重传感器4-4、承重传感器托盘4-5和底座4-7，承重传感器托盘4-5上安装有承重传感器4-4，承重传感器托盘4-5转动安装在底座4-7上，底座4-7安装在测量台座3上，球座4-3可拆卸安装在承重传感器4-4上，球座4-3的上表面的中部放置有钢球4-2，钢球4-2上部放置有水平布置的柱窝板4-1，柱窝板4-1的下表面沿长度方向加工有截面为半圆弧形的凹槽4-6，钢球4-2顶靠在凹槽4-6上。
本实施方式中球窝支撑结构1优先作为等腰三角形的顶点，本实施方式的球座的上表面的中部加工有放置钢球的半球形凹槽。
具体实施方式二：本实施方式所述测量台座3为圆形台座。如此设置，满足设计要求和实际质心测量需要。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：结合图6说明，本实施方式所述测量台座3为长方形台座。如此设置，满足设计要求和实际质心测量需要。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：结合图5说明，本实施方式所述支撑装置还包括测量支架5，球窝支撑结构1的球窝板1-1的上表面、球平面支撑结构2的平板2-1的上表面和柱窝支撑结构4的柱窝板4-1的上表面均与测量支架5连接。如此设置，能满足质量质心测量的需要。其它与具体实施方式一、二或三相同。
具体实施方式五：结合图4和图6说明，本实施方式的承重传感器托盘4-5通过轴承转动安装在底座4-7上。如此设置，本实施方式轴承优先选用推力球轴承，传感器托盘底部放置推力球轴承，大大减少承重传感器运动时与承重传感器托盘的磨擦。其它与具体实施方式四相同。

Claims (5)

1.质心测量中球窝、柱窝、平面相结合的支撑装置，它包括球窝支撑结构(1)、球平面支撑结构(2)和测量台座(3)；其特征在于：所述支撑装置还包括柱窝支撑结构(4)，球窝支撑结构(1)、柱窝支撑结构(4)和球平面支撑结构(2)呈等腰三角形布置在测量台座(3)上；所述柱窝支撑结构(4)包括柱窝板(4-1)、钢球(4-2)、球座(4-3)、承重传感器(4-4)、承重传感器托盘(4-5)和底座(4-7)，承重传感器托盘(4-5)上安装有承重传感器(4-4)，承重传感器托盘(4-5)转动安装在底座(4-7)上，底座(4-7)安装在测量台座(3)上，球座(4-3)可拆卸安装在承重传感器(4-4)上，球座(4-3)的上表面的中部放置有钢球(4-2)，钢球(4-2)上部放置有水平布置的柱窝板(4-1)，柱窝板(4-1)的下表面沿长度方向加工有截面为半圆弧形的凹槽(4-6)，钢球(4-2)顶靠在凹槽(4-6)上。
2.根据权利要求1所述的质心测量中球窝、柱窝、平面相结合的支撑装置，其特征在于：所述测量台座(3)为圆形台座。
3.根据权利要求1所述的质心测量中球窝、柱窝、平面相结合的支撑装置，其特征在于：所述测量台座(3)为长方形台座。
4.根据权利要求1、2或3所述的质心测量中球窝、柱窝、平面相结合的支撑装置，其特征在于：所述支撑装置还包括测量支架(5)，球窝支撑结构(1)的球窝板(1-1)、球平面支撑结构(2)的平板(2-1)和柱窝支撑结构(4)的柱窝板(4-1)的上表面均与测量支架(5)连接。
5.根据权利要求4所述的质心测量中球窝、柱窝、平面相结合的支撑装置，其特征在于：承重传感器托盘(4-5)通过轴承转动安装在底座(4-7)上。
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