CN112032156B - 一种高精度复位机构及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及机械设计技术领域，公开了一种高精度复位机构及方法，用于连接第一结构件和第二结构件，两者之间还通过第二安装螺钉进行连接；包括上定位件和下定位件，所述上定位件固定在所述第一结构件上，所述下定位件固定在所述第二结构件上；所述上定位件和下定位件相对设置，两者之间设置有球形定位件；所述上定位件、球形定位件和下定位件三者之间通过定位连接件进行连接定位。本发明能够可靠地对两个结构件进行复位，其结构简单、功能可靠且复位精度高。
Description
技术领域
本发明涉及机械设计技术领域，更具体的说，特别涉及一种高精度复位机构及方法。
背景技术
对于很多精密仪器，要求其关键零部件拆卸(用于维护、维修等)再重新安装后，其安装位置不变，不同功能的仪器或部件对安装后复位的精度要求不同。以高精度航空三线阵测绘相机为例，相机内部的焦平面组件和惯性测量组件均对拆卸后的复位精度要求达到2μm，因为焦平面复位精度影响相机主点位置误差，惯性测量组件复位精度影响其与相机的偏心误差和视准轴误差，这些误差都直接决定了三线阵相机的测量精度。最常用的复位方式是使用定位销钉，其锥销精度高于直销，但是锥销钉复位精度最高只能达到5-6μm，不满足定位精度要求。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术存在的技术问题，提供一种高精度复位机构及方法，能够可靠地对两个结构件进行复位，其结构简单、功能可靠且复位精度高。
为了解决以上提出的问题，本发明采用的技术方案为：
本发明提供一种高精度复位机构，用于连接第一结构件和第二结构件，两者之间还通过第二安装螺钉进行连接；包括上定位件和下定位件，所述上定位件固定在所述第一结构件上，所述下定位件固定在所述第二结构件上；所述上定位件和下定位件相对设置，两者之间设置有球形定位件；所述上定位件、球形定位件和下定位件三者之间通过定位连接件进行连接定位。
进一步地，所述定位连接件和所述球形定位件的端部之间还设置有压紧件。
进一步地，所述球形定位件的中部为圆柱段，其两端形成球面；所述压紧件、所述下定位件与所述球形定位件相对应的端面上也分别形成球面。
进一步地，所述球形定位件的外圆柱段与所述上定位件圆柱孔配研；所述球形定位件两端的外球面分别与所述压紧件和所述下定位件同时配研。
进一步地，所述定位连接件采用定位螺钉。
进一步地，所述球形定位件和上定位件采用具有润滑特性的材料，包括陶瓷基、铁基固体自润滑复合材料。
本发明还提供一种高精度复位方法，该方法具体步骤包括如下：
步骤S1：制作复位机构并进行标记，包括上定位件、球形定位件、下定位件、定位连接件和压紧件；
步骤S2：将所述上定位件的圆柱孔和球形定位件的外圆柱面进行配研，将所述压紧件、下定位件和球形定位件之间的球面分别进行配研；
步骤S3：将所述下定位件固定在所述第二结构件上，将所述上定位件固定在所述第一结构件上；
步骤S4：将所述上定位件和所述下定位件相对设置，两者之间设置所述球形定位件；
步骤S5：采用所述定位连接件和压紧件将所述上定位件和所述下定位件进行连接；
步骤S6：采用第二安装螺钉将所述第一结构件和第二结构件进行连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明采用上定位件、下定位件和球形定位件，能够可靠地对两个结构件进行复位，其结构简单、功能可靠且复位精度高，可以达到2-3μm；此外采用球形定位件，易于调整两个结构件安装角度，避免了机械加工对结构件造成的精度损失(如平面度等)，安装也更方便，也能提高安装效率。
附图说明
图1为本发明高精度复位机构的安装原理图；
图2为本发明高精度复位机构的结构示意图；
图3为本发明高精度复位机构的另一结构示意图；
图4为本发明高精度复位方法的流程图；
图5为本发明高精度复位机构的安装实例图。
其中附图标记说明如下：100-复位机构、1-第一结构件，2-上定位件，3-球形定位件，4-下定位件，5-第二结构件，6-定位连接件，7-压紧件，8-第一安装螺钉，9-第二安装螺钉、10-IMU组件(惯性测量组件)，11-IMU支撑架，12-镜筒法兰。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
参阅图1和2所示，本发明还提供一种高精度复位机构，该复位机构100用于连接第一结构件1和第二结构件5，能够保证两者拆卸安装复位的可靠性并能保证其复位精度，所述第一结构件1和第二结构件5之间还通过第二安装螺钉9进行连接。
所述复位机构100包括上定位件2、球形定位件3、下定位件4和定位连接件6，所述上定位件2固定在所述第一结构件1上，所述下定位件4固定在所述第二结构件5上。所述上定位件2和下定位件4相对设置，两者之间设置有球形定位件3。所述定位连接件6依次穿过所述上定位件2、球形定位件3和下定位件4，并将三者进行定位。
进一步地，为了保证所述上定位件2、球形定位件3和下定位件4三者之间定位安装的可靠性和稳定性，所述定位连接件6和所述球形定位件3的端部之间还设置有压紧件7。
进一步地，所述球形定位件3的中部为圆柱段，其两端形成球面；所述压紧件7、所述下定位件4与所述球形定位件3相对应的端面上也分别形成球面，这样可以方便所述下定位件4与所述球形定位件3、所述压紧件7与球形定位件3进行安装配合。进一步地，所述球形定位件3的外圆柱段与所述上定位件2圆柱孔配研，二者之间径向无间隙。所述球形定位件3两端的外球面分别与所述压紧件7和所述下定位件4同时配研，这样可以保证所述下定位件4与所述球形定位件3、所述压紧件7与球形定位件3之间无间隙连接，也便于拆卸后复位时的安装。
进一步地，所述定位连接件6采用定位螺钉，其结构简单、功能可靠也便于安装连接。
进一步地，所述球形定位件3和上定位件2的材料可以全部或单独选为具有润滑特性的材料，如陶瓷基、铁基等固体自润滑复合材料，这样可以进一步提高拆卸后机构复位时的安装性能。
本实施例中，所述第一结构件1和第二结构件5之间通过三组所述复位机构100进行连接安装，其数量可以根据实际需要进行增加或减少，来保证两者安装复位的可靠性和稳定性。进一步地，每组所述复位机构100的组成部件需作好标记，成组使用，以避免混用。通过所述复位机构100进行重新复位时，所述第一结构件1和第二结构件5的位置对应关系不会发生改变，保证了其复位精度，即可实现第一结构件1相对于第二结构件5的高精度复位。
本发明还提供一种高精度复位方法，用于实现第一结构件1和第二结构件5两者之间的高精度复位，参阅图4所示，该方法具体步骤包括如下：
步骤S1：制作复位机构并进行标记，包括上定位件2、球形定位件3、下定位件4、定位连接件6和压紧件7。
本步骤S1中，由于所述第一结构件1和第二结构件5之间可以设置多组复位机构，因此对其进行标记，以避免混用。
步骤S2：将所述上定位件2的圆柱孔和球形定位件3的外圆柱面进行配研，将所述压紧件7、下定位件4和球形定位件3之间的球面分别进行配研，这样可以保证相互配合的两者圆柱或球面半径完全一致，从而保证其配合精度。
步骤S3：将所述下定位件4固定在所述第二结构件5上，将所述上定位件2固定在所述第一结构件1上。
本步骤S3中，所述上定位件2和所述下定位件4分别采用第一安装螺钉8进行固定，两者固定后就不可再拆卸。
步骤S4：将所述上定位件2和所述下定位件4相对设置，两者之间设置所述球形定位件3，并调整所述第一结构件1的位置使其能够达到设定及要求的位置及姿态。所述上定位件2的圆柱孔和所述下定位件4分别与所述球形定位件3的外圆柱面和球面贴合。
步骤S5：采用所述定位连接件6和压紧件7将所述上定位件2和所述下定位件4进行连接，定位连接件6安装后不可再拆卸。所述压紧件7与所述球形定位件3的球面贴合。
步骤S6：采用第二安装螺钉9将所述第一结构件1和第二结构件5进行连接。
上述中，由于所述上定位件2和所述下定位件4固定后不可再拆卸，当需要拆卸第一结构件1时，只需拆卸所述第二安装螺钉9，即可以将所述第一结构件1及其上的上定位件4一并拆卸。安装时，按照原对应关系将所述第一结构件1重新复位时，由于所述上定位件4的圆柱孔与球形定位件3的外圆柱段之间无间隙，因此可以实现高精度复位，安装方便可靠也能提高安装效率。
下面以某航空三线阵测绘相机惯性测量组件安装为例，来进一步说明上述复位机构实现复位方法的过程。如图5所示，所述IMU组件10安装在IMU支撑架11上，所述IMU支撑架11安装在所述镜筒法兰12上。
由于所述IMU组件10经过标定后，其与安装在所述镜筒法兰12上镜筒的相对位置就不能够改变，否则标定出来的偏心误差和视准轴误差将不再适用。但是所述IMU组件10可能出现故障且需要拆卸进行维修的情况，为保证所述IMU组件10的偏心和视轴误差不变，需要上述所述复位机构。将所述复位机构设置在所述IMU支撑架11上，所述IMU组件10与所述IMU支撑架11固连且不可拆卸，但所述IMU组件10与所述IMU支撑架11作为整体可以进行拆卸，通过所述复位机构将所述IMU支撑架11和所述镜筒法兰12进行连接复位，来保证所述IMU组件10的偏心和视轴误差不变。
进一步地，通过所述复位机构对IMU组件10的复位过程如下：
(1)制作三组所述复位机构，每组复位机构的内部组成部件要单独标记，按组使用，并将每组复位机构中上定位件2的圆柱孔和球形定位件3的外圆柱面进行配研，将所述压紧件7、下定位件4和球形定位件3的球面分别进行配研。
(2)将所述下定位件4安装在所述镜筒法兰12上，将所述上定位件2安装在所述IMU支撑架11上，所述上定位件2和下定位件4分别用螺钉紧固，螺钉处可使用螺纹胶等增加连接可靠性；
(3)将所述IMU支撑架11上的定位件2与所述镜筒法兰12上的下定位件4相对设置，并设置有所述球形定位件3，调整所述IMU支撑架11的位置使其能够达到设定及要求的位置及姿态，并保证每组复位机构与IMU支撑架11之间安装顺畅，并无卡滞位置。
(4)安装压紧件7和定位连接件6，定位连接件6可使用螺纹胶等增加连接可靠性。
(5)使用第二螺钉将所述IMU支撑架11固定在镜筒法兰12上。
(6)将IMU组件10安装在IMU支架11上，并使用第一螺钉固定，第一螺钉处可使用螺纹胶等增加连接可靠性。
上述中，需要拆卸IMU组件10时，即可以拆卸IMU支撑架11的第二螺钉，从而将IMU支撑架11、IMU组件10和上定位件2一起拆卸，复位后的位置精度可以达到2-3μm，满足使用要求。
本发明提供的一种高精度复位机构及方法，实际应用中其复位精度达到2-3μm，可以满足三线阵航空测绘相机焦平面组件和惯性测量组件复位精度要求，也可以推广到其它对复位精度有要求的机械结构中。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种高精度复位机构，用于连接第一结构件(1)和第二结构件(5)，两者之间还通过第二安装螺钉(9)进行连接，其特征在于：包括上定位件(2)和下定位件(4)，所述上定位件(2)固定在所述第一结构件(1)上，所述下定位件(4)固定在所述第二结构件(5)上；所述上定位件(2)和下定位件(4)相对设置，两者之间设置有球形定位件(3)；所述上定位件(2)、球形定位件(3)和下定位件(4)三者之间通过定位连接件(6)进行连接定位；
所述定位连接件(6)和所述球形定位件(3)的端部之间还设置有压紧件(7)；
所述球形定位件(3)的中部为圆柱段，其两端形成球面；所述压紧件(7)、所述下定位件(4)与所述球形定位件(3)相对应的端面上也分别形成球面。
2.根据权利要求1所述的高精度复位机构，其特征在于：所述球形定位件(3)的外圆柱段与所述上定位件(2)圆柱孔配研；所述球形定位件(3)两端的外球面分别与所述压紧件(7)和所述下定位件(4)同时配研。
3.根据权利要求2所述的高精度复位机构，其特征在于：所述定位连接件(6)采用定位螺钉。
4.根据权利要求3所述的高精度复位机构，其特征在于：所述球形定位件(3)和上定位件(2)采用具有润滑特性的材料，包括陶瓷基、铁基固体自润滑复合材料。
5.一种基于权利要求1-4记载的高精度复位机构的复位方法，其特征在于：该方法具体步骤包括如下：
步骤S1：制作复位机构并进行标记，包括上定位件(2)、球形定位件(3)、下定位件(4)、定位连接件(6)和压紧件(7)；
步骤S2：将所述上定位件(2)的圆柱孔和球形定位件(3)的外圆柱面进行配研，将所述压紧件(7)、下定位件(4)和球形定位件(3)之间的球面分别进行配研；
步骤S3：将所述下定位件(4)固定在所述第二结构件(5)上，将所述上定位件(2)固定在所述第一结构件(1)上；
步骤S4：将所述上定位件(2)和所述下定位件(4)相对设置，两者之间设置所述球形定位件(3)，并调整所述第一结构件(1)的位置使其达到设定位置及姿态；
步骤S5：采用所述定位连接件(6)和压紧件(7)将所述上定位件(2)和所述下定位件(4)进行连接；
步骤S6：采用第二安装螺钉(9)将所述第一结构件(1)和第二结构件(5)进行连接。
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| PB01 | Publication | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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