CN109807894A - 角向微调装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机械装配辅助设备领域，提供了一种角向微调装置，包括夹持机构、驱动调节机构和底座，所述驱动调节机构包括直线运动组件、角度微调连接器，所述夹持机构的两端分别铰接所述直线运动组件与所述底座，所述直线运动组件直线运动以带动所述夹持机构相对于所述底座转动，所述角度微调连接器连接所述直线运动组件与所述底座，所述角度微调连接器调节所述直线运动组件与所述底座的连接角度以适应所述夹持机构的转动。本发明提供一种结构简单、操作简便、调节精度高、安全稳定的角向微调装置。

Description

角向微调装置

技术领域

本发明涉及机械装配辅助设备领域，特别是涉及一种角向微调装置。

背景技术

机械装配是指按照设计的技术要求实现机械零件或部件的连接，把机械零件或部件组合成机器。机械装配工作的好坏对机器的效能、运行精度、修理的工期、工作的劳力和成本等都起着非常重要的作用。

在大型零部件的装配过程中，由于工件装配以及整机翻转过程中存在诸如载荷作用变形、表面制造误差、夹具制造误差等多方面误差因素，导致机械设备出现工件轴线发生偏移的现象。尤其是，对于尺寸较大、质量较大的轴类工件装配过程，对操作工人的技术要求较高，且不能满足机械设备的装配精度要求，同时，存在一定的安全隐患。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一，机械装配过程中受到载荷变形、加工误差、装配误差等影响，导致工件的轴线发生偏移而不能满足装配精度要求。

本发明的目的是：提供一种结构简单、操作简便、调节精度高、安全稳定的角向微调装置。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种角向微调装置，包括夹持机构、驱动调节机构和底座，所述驱动调节机构包括直线运动组件、角度微调连接器，所述夹持机构的两端分别铰接所述直线运动组件与所述底座，所述直线运动组件直线运动以带动所述夹持机构相对于所述底座转动，所述角度微调连接器连接所述直线运动组件与所述底座，所述角度微调连接器调节所述直线运动组件与所述底座的连接角度以适应所述夹持机构的转动。

优选的，所述直线运动组件包括第一连杆组件、第二连杆组件，所述第一连杆组件连接所述角度微调连接器与所述第二连杆组件，所述第二连杆组件相对于所述第一连杆组件直线移动调节。

在上述任意方案中优选的是，所述第一连杆组件包括第一连杆，所述第一连杆贯穿导向限位座连接所述角度微调连接器，所述导向限位座转动连接在固定座内，所述固定座固定连接在所述底座上。

在上述任意方案中优选的是，所述第一连杆组件和所述第二连杆组件分别包括相适配的丝杆和丝母，所述丝杆和所述丝母直线移动调节，所述角度微调连接器贯穿所述底座连接驱动装置，所述驱动装置与所述底座连接。

在上述任意方案中优选的是，所述底座上开设有安装孔，所述角度微调连接器贯穿所述安装孔，所述驱动装置上设有连接座，所述连接座固定连接所述底座，所述连接座罩扣在所述角度微调连接器上，所述角度微调连接器包括波纹管联轴器。

在上述任意方案中优选的是，所述第二连杆组件还包括第二连杆，所述第二连杆包括直线连接槽和转动连接槽，所述丝母连接在所述直线连接槽内，所述夹持机构与所述转动连接槽相对转动。

在上述任意方案中优选的是，所述夹持机构包括夹持底板和夹爪组件，所述夹持底板连接所述直线运动组件和所述底座，所述夹爪组件滑动连接在所述夹持底板上，所述夹爪组件夹持待调节部件。

在上述任意方案中优选的是，所述夹持机构上连接有第三连杆组件，所述第三连杆组件包括第三连杆和第二安装座，所述第三连杆与所述直线运动组件转动连接，所述第二安装座固定连接在所述第三连杆和所述夹持机构。

在上述任意方案中优选的是，所述底座上连接有第四连杆组件，所述第四连杆组件包括第四连杆和第四支撑座，所述第四支撑座固定连接所述底座，所述第四连杆转动连接在所述第四支撑座内，所述夹持机构连接所述第四连杆。

在上述任意方案中优选的是，所述底座设为凸字形结构，所述底座上连接有若干加强板和若干加强筋。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)通过驱动调节机构、底座与夹持机构配合形成连杆机构，驱动调节机构直线运动带动夹持机构转动调节，夹持机构夹紧固定待调节部件，夹持机构推动待调节部件轴向微调，通过连杆式结构对同轴对位装配过程进行微调，能够对待调节部件实现角度微调，尤其适用于大型航天发动机、涡喷发动机、燃气轮机等轴向定位部件的安装调节；

(2)为了保证驱动调节机构的从动调节，驱动调节机构分为两部分，即相互连接的直线运动组件和角度微调连接器，直线运动组件提供夹持机构的移动动力，角度微调连接器用来适应驱动调节机构的从动倾斜，保证调节精度，防止装置产生运动死角。

附图说明

图1为本发明角向微调装置的一优选实施例的结构示意图；

图2为本发明角向微调装置的优选实施例中拆除夹持机构的轴侧状态结构示意图；

图3为本发明角向微调装置的优选实施例中拆除夹持机构的另一视角的结构示意图；

图4为本发明角向微调装置的优选实施例中拆除夹持机构的俯视结构示意图；

图5为本发明角向微调装置的优选实施例中拆除夹持机构的侧视结构示意图；

图6为本发明角向微调装置的底座的一优选实施例的结构示意图；

图7为本发明角向微调装置的第三连接座的一优选实施例的结构示意图；

图8为本发明角向微调装置的第二连杆的局部结构示意图；

图9为本发明角向微调装置的夹持机构的优选实施例的结构示意图；

其中，图1中的夹持机构仅显示了夹持底板，未显示夹爪组件及与其配合的滑轨等部件的结构；

图中，1、夹持机构；2、驱动电机；3、连接座；4、底座；5、第一连杆；6、第二连杆；7、第三连杆；8、第四连杆；9、第四支撑座；10、第一安装座；11、加强板；12、加强筋；13、固定座；14、导向限位座；15、角度微调连接器；16、第二安装座；17、安装孔；18、直线连接槽；19、转动连接槽；20、夹持底板；21、夹爪组件；22、导向滑轨；23、调节驱动。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在大型零部件装配过程中，存在工件轴线发生微小偏移的现象，尤其是装配精度要求高的大型设备，需针对该轴线偏差进行微调以满足装配要求。因此本发明提出一种角向微调装置，通过连杆式作用机构来实现对工件及工件夹持机构的角度调节，以解决装配中存在的装配精度低的问题。

结合图1-图9所示，本发明提供一种角向微调装置的优选实施例，包括夹持机构1、驱动调节机构和底座4，底座4作为支撑和固定部件，夹持机构1夹紧固定待调节部件，夹持机构1相对于底座4转动调节以驱动待装配设备的部件轴向微调，驱动调节机构用来提供夹持机构1的调节动力。

驱动调节机构包括直线运动组件、角度微调连接器15，角度微调连接器15连接直线运动组件与底座4，夹持机构1的两端分别铰接直线运动组件与底座4，直线运动组件伸缩推动夹持机构1相对于底座4转动调节。驱动调节机构、夹持机构1、底座4连接形成三角形连杆结构，直线运动组件伸缩调节使三角形连杆结构的其中一个连杆长度变化，直线运动组件调节过程中，底座4与夹持机构1之间的夹角、夹持机构1与直线运动组件之间的夹角、角度微调连接器15与底座4之间的夹角随之调节，底座4与夹持机构1铰接、夹持机构1与直线运动组件铰接直接进行角度调节，角度微调连接器15与底座4之间的角度调节为角度微调连接器15自身的变形实现的。

其中，角度微调连接器15可以选用具有角度补偿功能的联轴器结构，如波纹管联轴器、万向联轴器等。直线运动组件可以选择现有的能够直线伸缩调节的结构，如伸缩杆、气缸、液压缸、丝杆丝母、齿轮齿条等。

本实施例，驱动调节机构、底座4与夹持机构1配合形成连杆结构，驱动调节机构伸缩调节带动各个连接部位的角度调节，实现夹持机构1相对于底座4的微调转动调节，进而夹持机构1推动待调节部件轴向微调，其中驱动调节机构的角度调节通过角度微调连接器15实现，结构简单、成本低、操作简便、调节精度高，提高设备的安全稳定性，适用于大型设备的装配，尤其适用于航天发动机、涡喷发动机、燃气轮机等轴向定位部件的安装调节。

进一步的，直线运动组件包括第一连杆组件、第二连杆组件，第一连杆组件的一端连接角度微调连接器15，第二连杆组件相对于第一连杆组件直线移动调节。直线运动组件为第一连杆组件与第二连杆组件组成的组合式结构，方便更换和拆卸。

第一连杆组件和第二连杆组件的连接方式多样，优选的，第一连杆组件和第二连杆组件分别包括相适配的丝杆、丝母，丝杆与丝母直线移动调节。具体的，第一连杆组件包括第一连杆5，第一连杆5为丝杆，第二连接组件包括丝母，丝母套设在丝杆上，丝杆通过角度微调连接器15连接到驱动装置上，驱动装置为驱动电机2，优选为伺服电机。伺服电机驱动丝杆转动，丝杆转动带动其上的丝母直线运动，

第二连杆组件随丝母直线运动，实现直线移动调节。角度微调连接器15优选为波纹管联轴器，伺服电机的输出轴连接波纹管联轴器，波纹管联轴器连接丝杆。

其中，丝杆和丝母优选为相适配的滚珠丝杆和滚珠丝母。

驱动电机2的外壳与底座4固定连接，驱动电机2上设有连接座3，连接座3通过螺栓固定连接底座4，实现驱动电机2的固定。底座4上开设有安装孔17，角度微调连接器15贯穿安装孔17，角度微调连接器15贯穿安装孔17连接到驱动电机2的输出轴上，角度微调连接器15与安装孔17之间设有活动间隙，方便角度微调连接器15进行角度调节。角度微调连接器15通过驱动电机2上的连接座3与底座4连接，连接座3罩扣在角度微调连接器15上，起到保护角度微调连接器15的作用，连接座3优选为U型结构，方便安装，能对角度微调连接器15的四周起到隔离防护作用，还能通过另外两个方向观察角度微调连接器15的工作状态。

波纹管联轴器允许存在角向偏差，当装配***检测机构发现待调节部件存在轴线偏斜时，伺服电机带动丝杆旋转进而使丝母沿丝杆的轴向向前或向后发生位移，第二连杆6由于与丝母相连而发生相同的位移，进而通过第三连杆7带动连接在底座4上的第四连杆组件翻转，从而使得夹持机构1发生微小角度的翻转，进而夹持机构1带动待调节部件实现角度的精确微调，并且波纹管联轴器具有补偿径向、角向和轴向偏差调节的特点。波纹管联轴器能够精确的角向补偿调节，根据待调节部件的偏差调节范围，选用不同规格、型号的波纹管联轴器，以满足角度调节范围需求。波纹管联轴器的角度调节范围优选为0-2°，适用于航天发动机、涡喷发动机、燃气轮机等大型设备的轴向调节，调节精度高、适用范围广，提高设备的装配精度。另外，其他具有角向偏差调节的结构，也能够作为角度微调连接器15，如万向联轴器，不同结构的角度微调连接器15的适用调节范围不同。

更进一步的，结合图2、图3和图7所示，第一连杆组件上还连接有导向限位座14，导向限位座14转动连接在固定座13内，固定座13固定连接在底座4上，第一连杆5贯穿导向限位座14连接角度微调连接器15。导向限位座14与固定座13配合对第一连杆5进行限位和导向，同时起到支撑和稳固第一连杆5的作用，保证第一连杆组件、第二连杆组件调节过程中的承载能力和稳定性。角度微调连接器15进行角度调节时，第一连杆5随角度微调连接器15进行倾斜调节，导向限位座14对倾斜调节的第一连杆5进行导向和支撑，保证第一连杆5的调节精度和承载能力。

第一连杆5贯穿导向限位座14，导向限位座14与第一连杆5之间设有第一轴承，第一轴承优选为角接触球轴承，减小第一连杆5与导向限位座14之间的磨损。具体的，固定座13设有两个，导向限位座14的两端设有短轴，固定座13内设有第二轴承，短轴连接在第二轴承上，保证负载力传递，第二轴承优选为径向滚珠轴承，实现导向限位座14与固定座13之间的转动连接，且减小导向限位座14与固定座13之间摩擦，保证调节精度。固定座13通过螺栓固定连接在底座4上，方便拆装。

更进一步的，结合图2、图3和图8所示，第二连杆组件还包括第二连杆6，丝母通过环形排列的螺纹孔与第二连杆6固定连接，第二连杆6包括直线连接槽18和转动连接槽19，丝母连接在直线连接槽18内，第三连杆组件的第三连杆7转动连接在转动连接槽19内。直线连接槽18与转动连接槽19的轴线方向相互垂直，转动连接槽19连接在第三连杆7的端部或中心，转动连接槽19内设有第三轴承，第三连杆7连接第三轴承，第三轴承优选为径向滚珠轴承，保证第三连杆7的转动调节精度，减小磨损。

另外，第二连杆组件的第二连杆6与丝母还可以为一体式的异形丝母结构，直接在丝母上开设转动连接槽19，用来连接第三连杆7。

第三连杆组件还包括第二安装座16，第三连杆7上至少连接有一个第二安装座16，第二安装座16固定连接第三连杆7和夹持机构1。优选的，第二连杆6的转动连接槽19连接在第三连杆7的中心，第三连杆7的两端均连接有第二安装座16，第二安装座16固定连接夹持机构1，第三连杆组件的结构保证夹持机构1与直线运动组件的连接稳定性。

第三连杆组件的第二安装座16向靠近底座4的方向延伸，夹持机构1连接在第二安装座16靠近底座4的一侧，减小夹持机构1与底座4之间的连接角度，保证直线运动组件的受力均衡，提高调节精度。

底座4与夹持机构1的铰接结构可以为合页结构，现有结构中能够满足转动调节的结构均可。

通过“伺服电机-波纹管联轴器-丝杆-丝母-铰支座”四连杆式作用机构来实现对夹持机构1的角向微调装置，进而对夹持机构1夹紧固定的待调节部件进行角度微调。

优选的，结合图2和图3所示，底座4上连接有第四连杆组件，第四连杆组件包括第四连杆8和第四支撑座9，第四支撑座9固定连接底座4，第四连杆8转动连接在第四支撑座9内，夹持机构1连接第四连杆8。第四支撑座9至少设有一个，优选的第四连杆8的两端分别设置第四支撑座9，第四支撑座9内连接有第四轴承，第四轴承优选为圆锥滚子轴承，保证第四连杆8与第四支撑座9的稳定转动。

第四连杆8上至少连接有一个第一安装座10，夹持机构1通过第一安装座10与第四连杆8连接。优选的，第四连杆8的两端分别连接有第一安装座10，第一安装座10靠近第四支撑座9设置。

第三连杆7与第四连杆8平行设置，第三连杆7与第四连杆8的长度根据需要设置。优选的，第四连杆8的长度与底座4或夹持机构1的尺寸相适应，第三连杆7的中心连接第二连杆6，第三连杆7向第二连杆6的两侧延伸，第三连杆7的长度小于第四连杆8的长度。

优选的，结合图2、3、图6所示，底座4形成为凸字形结构，底座4的小端用来连接驱动调节机构，底座4的大端用来连接夹持机构1，既能减小结构尺寸、设备质量，又能保证连接稳定性。底座4的凸字形小端上开设安装孔17，便于角度微调连接器15穿过并连接第一连杆5；安装孔17的两侧分别开设四个通孔，两个通孔用来固连固定座13、两个通孔用来固接连接座3；底座4左下角、右下角各开有两个通孔，是为了使第四支撑座9与底座4固连。

底座4上连接有若干加强板11和若干加强筋12，加强筋12在底座4的各个边缘处设置，加强板11在底座4的内部起到加强支撑作用，加强底板的强度，减小由于负载作用产生的变形量。与第四连杆8交叉设置的加强板11上开设有凹槽，第四连杆8与凹槽之间设有间隙，防止加强板11干涉第四连杆8的转动。

底座4的形状还可以设为矩形、多边形、圆形等多种形状，可以根据实际需要设计。

夹持机构1是用来夹紧固定待调节部件的，保证待调节部件的轴线随夹持机构1同步调节。更进一步的，结合图1、2、9所示，夹持机构1包括夹持底板20和夹爪组件21，夹爪组件21用来夹持待调节部件，夹持底板20连接直线运动组件和底座4，在直线运动组件的推动作用下，夹持底板20进行角度微调，夹持底板20角度调节带动其上的夹爪组件21微调，夹爪组件21带动待调节部件轴向微调，以达到装配精度要求。

夹爪组件21滑动连接在夹持底板20上，夹爪组件21包括相适配的第一夹爪和第二夹爪，第一夹爪与第二夹爪的间距可滑动调节，进而夹爪组件21夹持的待调节部件的尺寸可以通过滑动进行调节。夹持底板20上设有若干组夹爪组件21，对待调节部件的轴向进行多位置夹紧固定，保证待调节部件的固定稳定性。

进一步的，夹爪组件21还包括调节驱动23，调节驱动23用来给第一夹爪、第二夹爪提供滑动动力，调节驱动23可以设为驱动电机2与丝杆丝母配合的直线驱动结构。夹持底板20上连接有导向滑轨22，夹爪组件21包括与导向滑轨22相适配的导向滑槽，调节驱动23在驱动夹爪组件21滑动的同时，导向滑轨22与导向滑槽配合对夹爪组件21进行导向和限位。

直线运动组件的另一种实施例，直线运动组件为气缸或液压缸式的伸缩结构时，直线运动组件的一端连接角度微调连接器15、另一端转动连接夹持机构1，角度微调连接器15直接连接在底座4上，气缸或液压缸伸缩调节推动夹持机构1转动，角度微调连接器15随之调节来实现夹持机构1的角向调节。

具体工作过程：

当待调节部件的轴线发生偏斜时，需要使用角向微调装置实现角度调整，以保证未装配完成的工件轴线与已落在装配位上的工件轴线重合。驱动电机2旋转通过波纹管联轴器带动丝杆旋转，继而实现丝母在丝杆轴向的位移。以丝母沿远离电机方向轴向移动为例说明微调机构的工作原理：丝母带动与其相连的第二连杆6沿轴向移动，进而带动第三连杆7也沿轴向移动，第三连杆7与连接在夹持底板20的两个第二安装座16配合，当丝杆上的零部件均沿轴向移动时，夹持底板20跟随第二安装座16发生一定角度的转动以满足轴向距离的改变，而第一安装座10也随着夹持底板20的转动沿第四连杆8的轴线旋转一定角度。当夹持底板20发生转动时，连接在其上面的第四连杆组件同样发生转动，而第三连杆7通过第二连杆6、丝母与丝杆存在确定的位置关系，当第三连杆7随着夹持底板20向下方移动时，丝杆不得不向下弯曲，而波纹管联轴器具有角度偏差的结构特点，保证了丝杆可以进行向下弯曲的动作，丝杆上的导向限位座14也因此发生转动，并且导向限位座14在丝杆上的轴向位置并没有改变，仅随丝杆转动，其导向限位座14在固定座13内做一定角度的旋转，故并不存在死点位置，保证装置实现良好运转。

上述实施例提供了适用于精密装配的角向微调装置，通过连杆式结构对同轴对位装配过程进行微调，能够对待调节部件实现角度微调，适用于大型设备的装配，尤其适用于航天发动机、涡喷发动机、燃气轮机等轴向定位部件的安装调节，容易实现翻转动作的微调，且结构简单、紧凑，操作方便，负载能力强，使用寿命长。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”、“多根”、“多组”的含义是两个或两个以上。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种角向微调装置，其特征在于，包括夹持机构、驱动调节机构和底座，所述驱动调节机构包括直线运动组件、角度微调连接器，所述夹持机构的两端分别铰接所述直线运动组件与所述底座，所述直线运动组件直线运动以带动所述夹持机构相对于所述底座转动，所述角度微调连接器连接所述直线运动组件与所述底座，所述角度微调连接器调节所述直线运动组件与所述底座的连接角度以适应所述夹持机构的转动。

2.根据权利要求1所述的角向微调装置，其特征在于，所述直线运动组件包括第一连杆组件、第二连杆组件，所述第一连杆组件连接所述角度微调连接器和所述第二连杆组件，所述第二连杆组件相对于所述第一连杆组件直线移动调节。

3.根据权利要求2所述的角向微调装置，其特征在于，所述第一连杆组件包括第一连杆，所述第一连杆贯穿导向限位座连接所述角度微调连接器，所述导向限位座转动连接在固定座内，所述固定座固定连接在所述底座上。

4.根据权利要求3所述的角向微调装置，其特征在于，所述第一连杆组件和所述第二连杆组件分别包括相适配的丝杆和丝母，所述丝杆和所述丝母直线移动调节，所述角度微调连接器贯穿所述底座连接驱动装置，所述驱动装置与所述底座连接。

5.根据权利要求4所述的角向微调装置，其特征在于，所述底座上开设有安装孔，所述角度微调连接器贯穿所述安装孔，所述驱动装置上设有连接座，所述连接座固定连接所述底座，所述连接座罩扣在所述角度微调连接器上，所述角度微调连接器包括波纹管联轴器。

6.根据权利要求4所述的角向微调装置，其特征在于，所述第二连杆组件还包括第二连杆，所述第二连杆包括直线连接槽和转动连接槽，所述丝母连接在所述直线连接槽内，所述夹持机构与所述转动连接槽相对转动。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的角向微调装置，其特征在于，所述夹持机构包括夹持底板和夹爪组件，所述夹持底板连接所述直线运动组件和所述底座，所述夹爪组件滑动连接在所述夹持底板上，所述夹爪组件夹持待调节部件。

8.根据权利要求1-6任意一项所述的角向微调装置，其特征在于，所述夹持机构上连接有第三连杆组件，所述第三连杆组件包括第三连杆和第二安装座，所述第三连杆与所述直线运动组件转动连接，所述第二安装座固定连接在所述第三连杆和所述夹持机构。

9.根据权利要求1-6任意一项所述的角向微调装置，其特征在于，所述底座上连接有第四连杆组件，所述第四连杆组件包括第四连杆和第四支撑座，所述第四支撑座固定连接所述底座，所述第四连杆转动连接在所述第四支撑座内，所述夹持机构连接所述第四连杆。

10.根据权利要求1-6任意一项所述的角向微调装置，其特征在于，所述底座设为凸字形结构，所述底座上连接有若干加强板和若干加强筋。