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CN108303059B - 一种基于并联机构的精密轴系间隙检测装置 - Google Patents

一种基于并联机构的精密轴系间隙检测装置 Download PDF

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Abstract

一种基于并联机构的精密轴系间隙检测装置，其包括底座、直线移动装置、三爪卡盘和精密轴系间隙检测平台，其中底座上设有精密轴系间隙检测平台，在底座的一侧设有直线移动装置，三爪卡盘固定梁的一端与直线移动装置连接，三爪卡盘固定在三爪卡盘固定梁的另一端；所述精密轴系间隙检测平台包括动平台、定平台以及连接动平台和定平台的六个结构相同的支链，每条支链的柔性杆与定平台和动平台连接，柔性杆内设有压电陶瓷驱动器；所述直线移动装置中的立架固定在底座上，电机座和伺服电机设在立架上，丝杠通过联轴器与伺服电机连接，丝杠上的丝杠螺母与设在立架上的直线导轨的滑块连接。本发明安装简单、效率高，可以实现空间精密轴系间隙的多维检测。

Description

一种基于并联机构的精密轴系间隙检测装置
技术领域
本发明属于轴系间隙检测领域，特别涉及一种精密轴系间隙检测系统。
背景技术
空间精密轴系作为航天机构的基本组成部分，是航天机构正常工作、实现在轨服役和达到预计寿命的基础保障。精密轴系间隙作为机构可靠性的主要影响因素，对其动态性能、旋转精度、滚动疲劳寿命及承载能力都有很大影响，同时也影响着转动关节的运行可靠性，乃至整个航天机构的工作可靠性。因此，对于空间精密轴系间隙的准确检测具有重要的研究意义。目前，国内外传统的轴承间隙检测方法都是利用千分尺、塞尺等简单的机械设备，通过人工操作和读数实现检测，或者运用压铅法进行检测，整体的检测水平较为落后，多为依靠工作人员的经验进行判定。也有一些公司是应用仪器进行测量：北京恒奥德仪器仪表有限公司公司生产的型号为HAD-X194轴承轴向游隙检测仪，其测量范围为外径D40-100，示值误差0.007，玉环三丰计量检测仪器有限公司研制的X193、X194、X195系列向心球轴承轴向游隙测量仪轴承检测仪器，以及合肥远中计量检测仪器有限公司研制的X294圆柱滚子轴承径向游隙测量仪等。但是，上述方法及仪器均存在着检测效率低、精度低及检测维度小等缺点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种安装简单，效率高，可以实现空间精密轴系间隙的多维检测的基于并联机构的精密轴系间隙检测装置。
本发明包括底座、直线移动装置、三爪卡盘以及精密轴系间隙检测平台，其中底座上设有精密轴系间隙检测平台，在底座的一侧设有直线移动装置，三爪卡盘固定梁的一端与直线移动装置连接，三爪卡盘固定在三爪卡盘固定梁的另一端；
所述精密轴系间隙检测平台包括动平台、定平台以及连接动平台和定平台的六个结构相同的支链，定平台固定在底座的中心，每条支链包括柔性杆和压电陶瓷驱动器，柔性杆的一端通过螺栓与定平台连接，其另一端通过螺栓与动平台连接，柔性杆为中空式框架结构，其两端均设有柔性铰链，中间设有压电陶瓷驱动器，通过驱动压电陶瓷驱动器可使柔性杆发生弹性变形从而改变柔性杆的长度；六个结构相同的支链在定平台上均布，在动平台上两两一组均布，且倾斜角度两两对称、相等，整个检测平台由压电陶瓷驱动器驱动，通过柔性铰链的弹性变形实现微位移。6-SPS型并联机构通过压电陶瓷驱动器驱动柔性杆改变六分支链的长度，使动平台产生微位移。
所述直线移动装置包括驱动组件和移动副组件，其中驱动组件包括伺服电机、电机座、联轴器，移动副组件包括丝杠、丝杠螺母、直线导轨、滑块、三爪卡盘固定梁以及立架，立架的一端固定在底座上，电机座固定在立架的另一端，伺服电机设在电机座上，直线导轨竖直固定在立架壁上，丝杠的一端通过联轴器与伺服电机连接，丝杠的另一端与立架的下座连接，丝杠上设有丝杠螺母，丝杠螺母与设在直线导轨上的滑块连接，三爪卡盘固定梁的一端与丝杠螺母固连，三爪卡盘固定梁的另一端设有三爪卡盘，伺服电机驱动丝杠带动丝杠螺母运动，丝杠螺母带动三爪卡盘固定梁沿直线导轨运动。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
1、充分利用并联机构承载能力强、刚度大、误差小、精度高、动力性能好等优点，将并联机构应用于空间精密轴系间隙检测领域，通过三爪卡盘固定精密轴系外圈，利用基于并联机构的检测平台带动精密轴系内圈产生移动或转动而实现检测，扩展了并联精密微动平台的应用范围。
2、安装简单、效率高，承载能力强、刚度大、误差小、精度高、动力性能好，可以实现空间精密轴系间隙的多维检测。
附图说明
图1为本发明的立体示意简图；
图2为本发明精密轴系间隙检测平台的立体示意简图；
图3为本发明直线移动装置的示意简图。
图中：1.底座、2.精密轴系间隙检测平台、3.精密轴系、4.三爪卡盘、5.直线移动装置、6.定平台、7.动平台、8.压电陶瓷驱动器、9.柔性杆、10.丝杠、11.三爪卡盘固定梁、12.丝杠螺母、13.联轴器、14.伺服电机、15.电机座、16.滑块、17.直线导轨、18.立架。
具体实施方式
在图1所示的基于并联机构的精密轴系间隙检测装置示意图中，底座1上设有精密轴系间隙检测平台2，待测精密轴系3放在精密轴系间隙检测平台，在底座的一侧设有直线移动装置5，三爪卡盘固定梁11的一端与直线移动装置连接，三爪卡盘4固定在三爪卡盘固定梁的另一端；
如图2所示，精密轴系间隙检测平台包括动平台、定平台以及连接动平台和定平台的六个结构相同的支链，定平台6固定在底座的中心，每条支链包括柔性杆和压电陶瓷驱动器，柔性杆9为中空式框架结构，其两端设有柔性铰链，中间设有压电陶瓷驱动器8，通过驱动压电陶瓷驱动器可使柔性杆发生弹性变形，从而改变柔性杆的长度，柔性杆的一端通过螺栓与定平台固定连接，其另一端通过螺栓与动平台7固定连接；六个结构相同的支链在定平台上均布，在动平台上两两一组均布，且倾斜角度两两对称、相等，整个检测平台由压电陶瓷驱动器驱动，通过柔性铰链的弹性变形实现微位移。6-SPS型并联机构通过压电陶瓷驱动器驱动柔性杆改变六分支链的长度，使动平台产生微位移。
如图3所示，直线移动装置中的立架18的一端固定在底座上，电机座15固定在立架的另一端，伺服电机14设在电机座上，直线导轨17竖直固定在立架壁上，丝杠10的一端通过联轴器13与伺服电机连接，丝杠的另一端与立架的下座连接，丝杠上设有丝杠螺母12，丝杠螺母与设在直线导轨上的滑块16连接，三爪卡盘固定梁11的一端与丝杠螺母固连，三爪卡盘固定梁的另一端设有三爪卡盘，伺服电机驱动丝杠带动丝杠螺母运动，丝杠螺母带动三爪卡盘固定梁沿直线导轨运动。三爪卡盘选用直径250mm，质量25.6kg的三爪卡盘，其能实现6-110mm的径向夹紧范围，以满足不同直径主轴的装卡要求。
空间轴承及精密轴系的间隙一般处于微米级及毫米级之间，检测时，将精密轴系的内圈与三爪卡盘4固定，令检测平台2与精轴系3的外圈固定，通过控制检测平台2的运动带动精密轴系的外圈运动以完成其间隙的检测。

Claims (1)

1.一种基于并联机构的精密轴系间隙检测装置，其包括底座、直线移动装置、三爪卡盘以及精密轴系间隙检测平台，其特征在于：所述底座上设有精密轴系间隙检测平台，在底座的一侧设有直线移动装置，三爪卡盘固定梁的一端与直线移动装置连接，三爪卡盘固定在三爪卡盘固定梁的另一端；
所述精密轴系间隙检测平台包括动平台、定平台以及连接动平台和定平台的六个结构相同的支链，定平台固定在底座的中心，每条支链包括柔性杆和压电陶瓷驱动器，柔性杆的一端通过螺栓与定平台连接，其另一端通过螺栓与动平台连接，柔性杆两端各设有一个柔性铰链，柔性杆内设有压电陶瓷驱动器；六个结构相同的支链在定平台上均布，在动平台上两两一组均布，且倾斜角度两两对称、相等，整个检测平台由压电陶瓷驱动器驱动，通过柔性铰链的弹性变形实现微位移；
所述直线移动装置包括驱动组件和移动副组件，其中驱动组件包括伺服电机、电机座、联轴器，移动副组件包括丝杠、丝杠螺母、直线导轨、滑块、三爪卡盘固定梁以及立架，立架的一端固定在底座上，电机座固定在立架的另一端，伺服电机设在电机座上，直线导轨竖直固定在立架壁上，丝杠的一端通过联轴器与伺服电机连接，丝杠的另一端与立架的下座连接，丝杠上设有丝杠螺母，丝杠螺母与设在直线导轨上的滑块连接，三爪卡盘固定梁的一端与丝杠螺母固连，三爪卡盘固定梁的另一端设有三爪卡盘；
所述三爪卡盘的直径为250mm，质量为25.6kg，所能实现的径向加紧范围为6-110mm。
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