CN109605296B - 调心调平装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种调心调平装置，包括上层调心结构和下层调平结构；所述上层调心结构包括基座、调整核、钢珠滚球、上盖、X轴转板、Y轴转板、X轴驱动分离卡、Y轴驱动分离卡、第一组导向结构、第二组导向结构、X轴复位结构、Y轴复位结构和滚珠结构；所述下层调平结构包括顶盖、凸球形摆动件、凹球形摆动件、基板、万向结构、调整螺杆、上连接轴和基板连接轴；旋转所述X轴驱动分离卡和所述Y轴驱动分离卡从而推动所述调整核运动；通过调节所述调整螺杆从而压紧所述顶盖进行调平及锁死。本发明提供的调心调平装置，便于调整、稳定可靠，满足精密装调、测量、加工的各方面需求。

Description

调心调平装置

技术领域

本发明涉及辅助装调技术领域，具体的，本发明涉及一种调心调平装置，尤其是一种具有高精度的调心调平装置。

背景技术

调心调平技术广泛应用于精密工件的加工、装调、检测中。现有的调心调平技术普遍存在以下几个问题。

第一、两轴位移的调节与俯仰调节相互干涉，调整精度不高；第二、在四维调整台上加装定心卡盘时，夹紧被测或装调工件时四维调整台随之转动，改变原有的心轴与俯仰角度，造成调整台稳定性差，每次夹装工件都需要重新调整；第三、两轴位移调整容易出现卡滞现象以及调整一轴位移另一轴位移变动的现象；例如英国Taylor Hobson公司申请的专利US4731934中提供的自动调心调平台在重载的工况下会造成调整两轴位移的时候滚球面与台面的配合球面脱开从而干涉到俯仰角的调整，另外两轴位移调整时采用销孔导向，受结构限制导向孔很浅，容易造成调整时卡滞；专利CN101788282B提供的一种调心调平台调平后无法锁死，在加装定心卡盘时夹紧被测工件调整台上台面随之旋转而改变俯仰角度，另外与转台配合使用时，随着转台转动调整台上台面随着震动严重影响检测精度；专利CN102607482B提供的调心调平装置由于万向调平板表面过大，很难做到与转台台面精密配合，这就造成调心时会影响俯仰角度，且调平结构无法锁紧，稳定性差，另外利用四个对称分布的顶丝调心实际装调中精度很低且很不方便。

因此，现有技术需要进一步改进。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中在重载和夹装定心卡盘的工况下自动调心调平装置调整两轴位移时卡滞、一轴位移对另一轴位移干涉以及两轴位移调整与俯仰调节相互干涉从而稳定性差调整精度不高的问题，提供一种高精度、重载的四维调心调平装置，使其便于调整、稳定可靠，满足精密装调、测量、加工的各方面需求。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种调心调平装置，所述调心调平装置包括：上层调心结构和下层调平结构；

所述上层调心结构包括基座、调整核、钢珠滚球、上盖、X轴转板、Y轴转板、X轴驱动分离卡、Y轴驱动分离卡、第一组导向结构、第二组导向结构、X轴复位结构、Y轴复位结构和滚珠结构；其中，

所述X轴转板和所述Y轴转板的侧面呈90°分别固定设置于所述调整核相邻的两个面上，所述第一组导向结构和所述第二组导向结构分别连接在所述X轴转板和所述Y轴转板上；所述钢珠滚球固定设置在所述调整核的上表面，与所述基座之间形成滚动摩擦；所述上盖与所述调整核的上表面固定；所述滚珠结构固定于所述基座上，用于支撑所述上盖并与所述上盖之间形成滚动摩擦；所述X轴驱动分离卡和所述Y轴驱动分离卡固定设置在所述基座上，旋转所述X轴驱动分离卡和所述Y轴驱动分离卡从而推动所述调整核运动；反转所述X轴驱动分离卡和所述Y轴驱动分离卡通过所述X轴复位结构和所述Y轴复位结构从而使所述调整核复位；

所述下层调平结构包括顶盖、凸球形摆动件、凹球形摆动件、基板、万向结构、调整螺杆、上连接轴和基板连接轴；其中，所述基板连接轴的一侧与所述万向结构连接，另一侧与所述基板连接；所述上连接轴的一侧与所述万向结构连接，另一侧与所述调整螺杆螺纹连接；所述凸球形摆动件与所述凹球形摆动件球面配合地设置在所述基板和所述顶盖之间；通过调节所述调整螺杆从而压紧所述顶盖进行调平及锁死。

优选的，所述X轴转板的底面和所述Y轴转板的底面高于所述调整核的底面。

优选的，所述上连接轴的直径大致为所述顶盖对应通孔处直径的二分之一。

优选的，所述第一组导向结构包括X轴第一导轨、X轴第一滑块、X轴第二导轨、X轴第二滑块、X轴第一滑块转板和X轴第二滑块转板；其中，所述X轴第一导轨固定设置于所述基座上，并和所述X轴第一滑块滑动连接；所述X轴第二导轨固定设置于所述X轴转板上，并和所述X轴第二滑块动连接；所述第二组导向结构包括Y轴第一导轨、Y轴第一滑块、Y轴第二导轨、Y轴第二滑块、Y轴第一滑块转板和Y轴第二滑块转板；其中，所述Y轴第一导轨固定设置在所述基座上，并和所述Y轴第一滑块滑动连接；所述Y轴第二导轨固定在所述Y轴转板上，并和所述Y轴第二滑块滑动连接；所述X轴第一滑块转板的横向和纵向分别开有两个长孔，分别与所述Y轴第二滑块转板和所述X轴第一滑块相连接，所述Y轴第一滑块转板的横向和纵向分别开有两个长孔，分别与所述X轴第二滑块转板和所述Y轴第一滑块相连接。

优选的，所述X轴复位结构包括X轴垫块、X轴第一连杆、X轴第二连杆、X轴连杆螺钉、X轴连杆复位弹簧、X轴复位滑块、X轴复位导轨、X轴复位弹簧、X轴复位弹簧套筒、X轴第一复位轴承和X轴第二复位轴承；其中，所述X轴第一连杆和所述X轴第二连杆对应位置安装有所述X轴连杆螺钉，所述X轴连杆复位弹簧安装在两个所述X轴连杆螺钉之间；所述X轴第一复位轴承和所述X轴第二复位轴承固定设置在所述X轴复位滑块的一侧，所述X轴第一复位轴承和所述X轴第二复位轴承的轴承端面平齐且露出所述X轴复位滑块的侧面；所述X轴复位弹簧套筒固定设置在所述基座上，并与所述X轴复位滑块之间安装有所述X轴复位弹簧。

优选的，所述X轴复位滑块的一侧设置有矩形槽，另一侧设置有圆孔，上端面设置有销钉孔，通过销钉把所述X轴第一复位轴承和所述X轴第二复位轴承固定于所述矩形槽内；所述X轴复位弹簧通过所述圆孔与所述X轴复位滑块连接。

优选的，所述Y轴复位结构包括Y轴垫块、Y轴第一连杆、Y轴第二连杆、Y轴连杆螺钉、Y轴连杆复位弹簧、Y轴复位滑块、Y轴复位导轨、Y轴复位弹簧、Y轴复位弹簧套筒、Y轴第一复位轴承和Y轴第二复位轴承；其中，所述Y轴第一连杆和所述Y轴第二连杆对应位置安装有所述Y轴连杆螺钉，所述Y轴连杆复位弹簧安装在两个所述Y轴连杆螺钉之间；所述Y轴第一复位轴承和所述Y轴第二复位轴承固定设置在所述Y轴复位滑块的一侧，所述Y轴第一复位轴承和所述Y轴第二复位轴承的轴承端面平齐且露出所述Y轴复位滑块的侧面；所述Y轴复位弹簧套筒固定设置在所述基座上，并与所述Y轴复位滑块之间安装有所述Y轴复位弹簧。

优选的，所述Y轴复位滑块的一侧设置有矩形槽，另一侧设置有圆孔，上端面设置有销钉孔，通过销钉把所述Y轴第一复位轴承和所述Y轴第二复位轴承固定于所述矩形槽内；所述Y轴复位弹簧通过所述圆孔与所述Y轴复位滑块连接。

优选的，所述万向结构沿圆周均匀分布。

优选的，所述万向结构的数量为3个或4个。

本发明提供的调心调平装置具有以下有益效果：

调心调平装置采用上层调心结构和下层调平结构的双层结构，其中下层调平结构由圆周对称分布的万向结构和与之连接的螺杆压紧顶盖进行调平并锁死，能有效保证其调平稳定性，避免因夹装卡盘和重载的工况引起俯仰角度的变化。

上层调心结构的调整核固定有两轴方向的导轨，对应滑块由连接件与另一轴方向导向导轨对应的滑块连接，从而保证调整一轴位移时不会干涉另一轴位移，两轴位移调整时也不会干涉到俯仰角度，同时通过精确装调也可避免调整两轴位移的卡滞现象。

另外通过各个导轨之间组合限位避免了重载和夹装卡盘时调整台上盖随之转动而改变心轴与俯仰角度的问题。

本发明的四维调心调平装置克服了现有技术中的不足，便于调整、稳定可靠，满足精密装调、测量、加工的各方面需求。

附图说明

图1是本发明具体实施方式中调心调平装置的立体结构示意图；

图2是本发明具体实施方式中调心调平装置的侧视图；

图3为图2中调心调平装置的C向剖视图；

图4为图3中调心调平装置的A向剖视图；

图5为图3中调心调平装置的B向剖视图；

图6为图3中调心调平装置的D部放大视图；

图7为图3中调心调平装置的E部放大视图。

其中：

100、调心调平装置 26、X轴第一滑块转板

101、上层调心结构 27、X轴第二滑块转板

102、下层调平结构 28、Y轴第一导轨

1、基座 29、Y轴滑块

2、调整核 30、Y轴第二导轨

3、钢珠滚球 31、Y轴第二滑块

4、上盖 32、Y轴第一滑块转板

5、X轴转板 33、Y轴第二滑块转板

6、Y轴转板 34、X轴垫块

7、X轴驱动分离卡 35、X轴第一连杆

8、Y轴驱动分离卡 36、X轴第二连杆

9、第一组导向结构 37、X轴连杆螺钉

10、第二组导向结构 38、X轴连杆复位弹簧

11、X轴复位结构 39、X轴复位滑块

12、Y轴复位结构 40、X轴复位导轨

13、滚珠结构 41、X轴复位弹簧

14、顶盖 42、X轴复位弹簧套筒

15、凸球形摆动件 43、X轴第一复位轴承

16、凹球形摆动件 44、X轴第二复位轴承

17、基板 45、Y轴垫块

18、万向结构 46、Y轴第一连杆

19、调整螺杆 47、Y轴第二连杆

20、上连接轴 48、Y轴连杆螺钉

21、基座连接轴 49、Y轴连杆复位弹簧

22、X轴第一导轨 50、Y轴复位滑块

23、X轴第一滑块 51、Y轴复位导轨

24、X轴第二导轨 52、Y轴复位弹簧

25、X轴第二滑块 53、Y轴复位弹簧套筒

54、Y轴第一复位轴承 55、Y轴第二复位轴承

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，而不构成对本发明的限制。

具体请参阅图1至图7所示，一种高精度调心调平装置100由上层调心结构101和下层调平结构102构成。

上层调心结构包括基座1、调整核2、钢珠滚球3、上盖4、X轴转板5、Y轴转板6、X轴驱动分离卡7、Y轴驱动分离卡8、第一组导向结构9、第二组导向结构10、X轴复位结构11、Y轴复位结构12和滚珠结构13。

具体的，调整核2固定在上盖4上，设置在调整核2上的钢珠滚球3与基座1形成滚动摩擦，滚珠结构13均匀固定在基座1的上表面，与上盖4形成滚动摩擦，X轴驱动分离卡7和Y轴驱动分离卡8均固定于基座1上。

具体的，X轴转板5和Y轴转板6的侧面呈90°分别固定设置于调整核2相邻的两个面上，并且其底面高于调整核2的底面。在具体的实施方式中，X轴转板5和Y轴转板6的底面略高于调整核2的底面，这样设置，便于在调心过程中调整核2的精密运动。第一组导向结构9和第二组导向结构10分别连接在X轴转板5和Y轴转板6上。

具体的，第一组导向结构9由X轴第一导轨22、X轴第一滑块23、X轴第二导轨24、X轴第二滑块25、X轴第一滑块转板26、X轴第二滑块转板27构成。第二组导向结构10由Y轴第一导轨28、Y轴第一滑块29、Y轴第二导轨30、Y轴第二滑块31、Y轴第一滑块转板32、Y轴第二滑块转板33构成。

其中，X轴第一滑块转板26的横向和纵向分别开有两个长孔，分别与Y轴第二滑块转板33和X轴第一滑块23相连接，X轴第一导轨22固定设置在基座1上，X轴第二导轨24固定设置在X轴转板5上。Y轴第一滑块转板32的横向和纵向分别开有两个长孔，分别与X轴第二滑块转板27和Y轴第一滑块29相连接，Y轴第一导轨28固定设置在基座1上，Y轴第二导轨30固定设置在Y轴转板6上。

优选的，X轴复位结构11和Y轴复位结构12为相同的结构，沿90度均匀分布。

其中，X轴复位结构11由X轴垫块34、X轴第一连杆35、X轴第二连杆36、X轴连杆螺钉37、X轴连杆复位弹簧38、X轴复位滑块39、X轴复位导轨40、X轴复位弹簧41、X轴复位弹簧套筒42、X轴第一复位轴承43、X轴第二复位轴承44构成。X轴第一连杆35和X轴第二连杆36对应位置安装有X轴连杆螺钉37，X轴连杆复位弹簧38安装在两个X轴连杆螺钉37之间，X轴复位滑块39一侧开有矩形槽，另一侧开有圆孔，上端面开有销钉孔，通过销钉把X轴第一复位轴承43和X轴第二复位轴承44固定于矩形槽内，两个轴承端面平齐且露出X轴复位滑块39的侧面，X轴复位弹簧套筒42固定于基座1上，与X轴复位滑块39之间安装X轴复位弹簧41。

下层调平结构102包括顶盖14、凸球形摆动件15、凹球形摆动件16、基板17、万向结构18、调整螺杆19、上连接轴20和基板连接轴21。其中，基板连接轴21一侧与万向结构18连接，另一侧与基板17连接，上连接轴20一侧与万向结构18连接，另一侧与调整螺杆19螺纹连接，其直径大致为顶盖14对应通孔处直径的二分之一，通过调整螺杆19压紧顶盖14进行调平及锁死。

下面来进一步说明本发明提供的调心调平装置100的工作原理。

调心调平装置100通过上层调心结构101和下层调平结构102双层结构实现调心和调平功能。

在调心过程中，旋转X轴驱动分离卡7和Y轴驱动分离卡8分别推动调整核2向前精密运动，在运动的过程中由第一组导向结构9、第二组导向结构10分别限制X、Y轴的方向。反向旋转X轴驱动分离卡7和Y轴驱动分离卡8时，通过X轴复位结构11、Y轴复位结构12实现调整核2的复位功能，从而实现调心功能。

在调平过程中，调整螺杆19沿圆周方向均匀分布3个或4个，以3个为例，把每个调整螺杆19视为一个点，旋松其中一个点时，另外两个点旋紧便可通过压紧顶盖14，由凸球形摆动件15、凹球形摆动件16两者的球面配合转动调整角度，从而实现调平功能。

以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所作出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种调心调平装置，其特征在于，所述调心调平装置包括：上层调心结构和下层调平结构；

所述上层调心结构包括基座、调整核、钢珠滚球、上盖、X轴转板、Y轴转板、X轴驱动分离卡、Y轴驱动分离卡、第一组导向结构、第二组导向结构、X轴复位结构、Y轴复位结构和滚珠结构；其中，

所述X轴转板和所述Y轴转板的侧面呈90°分别固定设置于所述调整核相邻的两个面上，所述第一组导向结构和所述第二组导向结构分别连接在所述X轴转板和所述Y轴转板上；所述钢珠滚球固定设置在所述调整核的上表面，与所述基座之间形成滚动摩擦；所述上盖与所述调整核的上表面固定；所述滚珠结构固定于所述基座上，用于支撑所述上盖并与所述上盖之间形成滚动摩擦；所述X轴驱动分离卡和所述Y轴驱动分离卡固定设置在所述基座上，旋转所述X轴驱动分离卡和所述Y轴驱动分离卡从而推动所述调整核运动；反转所述X轴驱动分离卡和所述Y轴驱动分离卡通过所述X轴复位结构和所述Y轴复位结构从而使所述调整核复位；

所述下层调平结构包括顶盖、凸球形摆动件、凹球形摆动件、基板、万向结构、调整螺杆、上连接轴和基板连接轴；其中，所述基板连接轴的一侧与所述万向结构连接，另一侧与所述基板连接；所述上连接轴的一侧与所述万向结构连接，另一侧与所述调整螺杆螺纹连接；所述凸球形摆动件与所述凹球形摆动件球面配合地设置在所述基板和所述顶盖之间；通过调节所述调整螺杆从而压紧所述顶盖进行调平及锁死。

2.根据权利要求1所述的调心调平装置，其特征在于，所述X轴转板的底面和所述Y轴转板的底面高于所述调整核的底面。

3.根据权利要求2所述的调心调平装置，其特征在于，所述上连接轴的直径大致为所述顶盖对应通孔处直径的二分之一。

4.根据权利要求2所述的调心调平装置，其特征在于，所述第一组导向结构包括X轴第一导轨、X轴第一滑块、X轴第二导轨、X轴第二滑块、X轴第一滑块转板和X轴第二滑块转板；其中，所述X轴第一导轨固定设置于所述基座上，并和所述X轴第一滑块滑动连接；所述X轴第二导轨固定设置于所述X轴转板上，并和所述X轴第二滑块动连接；

所述第二组导向结构包括Y轴第一导轨、Y轴第一滑块、Y轴第二导轨、Y轴第二滑块、Y轴第一滑块转板和Y轴第二滑块转板；其中，所述Y轴第一导轨固定设置在所述基座上，并和所述Y轴第一滑块滑动连接；所述Y轴第二导轨固定在所述Y轴转板上，并和所述Y轴第二滑块滑动连接；所述X轴第一滑块转板的横向和纵向分别开有两个长孔，分别与所述Y轴第二滑块转板和所述X轴第一滑块相连接，所述Y轴第一滑块转板的横向和纵向分别开有两个长孔，分别与所述X轴第二滑块转板和所述Y轴第一滑块相连接。

5.根据权利要求2所述的调心调平装置，其特征在于，所述X轴复位结构包括X轴垫块、X轴第一连杆、X轴第二连杆、X轴连杆螺钉、X轴连杆复位弹簧、X轴复位滑块、X轴复位导轨、X轴复位弹簧、X轴复位弹簧套筒、X轴第一复位轴承和X轴第二复位轴承；其中，所述X轴第一连杆和所述X轴第二连杆对应位置安装有所述X轴连杆螺钉，所述X轴连杆复位弹簧安装在两个所述X轴连杆螺钉之间；所述X轴第一复位轴承和所述X轴第二复位轴承固定设置在所述X轴复位滑块的一侧，所述X轴第一复位轴承和所述X轴第二复位轴承的轴承端面平齐且露出所述X轴复位滑块的侧面；所述X轴复位弹簧套筒固定设置在所述基座上，并与所述X轴复位滑块之间安装有所述X轴复位弹簧。

6.根据权利要求5所述的调心调平装置，其特征在于，所述X轴复位滑块的一侧设置有矩形槽，另一侧设置有圆孔，上端面设置有销钉孔，通过销钉把所述X轴第一复位轴承和所述X轴第二复位轴承固定于所述矩形槽内；所述X轴复位弹簧通过所述圆孔与所述X轴复位滑块连接。

7.根据权利要求5所述的调心调平装置，其特征在于，所述Y轴复位结构包括Y轴垫块、Y轴第一连杆、Y轴第二连杆、Y轴连杆螺钉、Y轴连杆复位弹簧、Y轴复位滑块、Y轴复位导轨、Y轴复位弹簧、Y轴复位弹簧套筒、Y轴第一复位轴承和Y轴第二复位轴承；其中，所述Y轴第一连杆和所述Y轴第二连杆对应位置安装有所述Y轴连杆螺钉，所述Y轴连杆复位弹簧安装在两个所述Y轴连杆螺钉之间；所述Y轴第一复位轴承和所述Y轴第二复位轴承固定设置在所述Y轴复位滑块的一侧，所述Y轴第一复位轴承和所述Y轴第二复位轴承的轴承端面平齐且露出所述Y轴复位滑块的侧面；所述Y轴复位弹簧套筒固定设置在所述基座上，并与所述Y轴复位滑块之间安装有所述Y轴复位弹簧。

8.根据权利要求7所述的调心调平装置，其特征在于，所述Y轴复位滑块的一侧设置有矩形槽，另一侧设置有圆孔，上端面设置有销钉孔，通过销钉把所述Y轴第一复位轴承和所述Y轴第二复位轴承固定于所述矩形槽内；所述Y轴复位弹簧通过所述圆孔与所述Y轴复位滑块连接。

9.根据权利要求2所述的调心调平装置，其特征在于，所述万向结构沿圆周均匀分布。

10.根据权利要求9所述的调心调平装置，其特征在于，所述万向结构的数量为3个或4个。

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