一种大型筒体内壁测量、预调整装置及检测方法与流程

本发明属于圆筒体自动检测、自动找平，具体涉及一种大型筒体内壁测量、预调整装置及检测方法。

背景技术：

1、在铝合金筒体内圆加工过程中，对其内部结构加工的前提就是工件与刀具的同轴度与垂直度的保证。如果加工时筒体内外圆不同轴、不垂直，会影响筒体正常使用，造成筒体不良甚至报废。

2、同时在调平过程中，因人工手动测量、手动调平影响加工精度；并且在调平中要高效，避免因检测速度影响加工速度，且现有检测无法准确测量内外壁同轴度。

3、目前针对筒体找平主要为人工手动测量，检测速度较慢，且在加工平台上测量，需前一筒体加工后，方可放在加工平台上测量调平。

4、因此，在筒体加工领域，对筒体要求高速高精度的情况下，现有测量手段无法满足现有加工要求。

技术实现思路

1、本发明为了解决铝合金筒体内圆加工过程中，现用人工检测过程繁琐、效率低、测量和加工精度低的问题。

2、本发明提供了如下技术方案：一种大型筒体内壁测量、预调整装置，包括母板组件、子板组件、轴向位移组件以及检测组件；

3、轴向位移组件安装在转台上、轴向与水平面垂直，若干个母板组件环绕转台分布在水平面上；

4、子板组件包括子板架、调高机构和径向调节机构，子板架顶部构成筒体支撑面，子板架上布置有与母板组件中的零点定位下体一一对应的零点定位上体，零点定位上体和零点定位下体接合构成零点定位使子板组件与若干个母板组件组合并对中；调高机构安装在子板架上，调高机构的顶托台位于筒体支撑面内，调高机构协同动作用于调平筒体；径向调节机构安装在子板架上，用于横推筒体至轴线与转台转轴对齐；

5、检测组件安装在轴向位移组件的动作端，随转台旋转变换周向检测位置、在轴向位移组件的驱动下变换轴向检测位置。

6、进一步地，母板组件包括母板底座、下导向块、鱼眼螺杆和蝶形螺母，零点定位下体包括母板底座顶面竖直的圆锥台，子板架底面与圆锥台配套的圆锥腔体形成零点定位上体，零点定位上体和零点定位下体的接合处设置法兰盘使二者紧固连接；

7、鱼眼螺杆与母板底座铰接，子板架上开有允许鱼眼螺杆扣入并挡止蝶形螺母的卡槽，通过鱼眼螺杆和蝶形螺母将子板架锁定在母板组件上；

8、下导向块安装在母板底座上，若干个下导向块围在子板架外圈，用于将子板架导入到母板组件上，子板架上安装有用于与下导向块滚动接触的滚子。

9、进一步地，轴向位移组件是二级升降结构，其中，第一级升降结构包括轴向支架和模组安装板，轴向支架的底部固定在转台上，模组安装板通过滑块、导轨机构滑动装配在轴向支架上，并由丝杆机构驱动模组安装板沿轴向支架滑动；

10、第二级升降结构是直线导轨滑台模组，直线导轨滑台模组同向安装在模组安装板上；

11、检测组件包括位移传感器安装架和位移传感器，位移传感器安装架与直线导轨滑台模组的滑台相连，位移传感器安装在位移传感器安装架上，数个位移传感器连线形成的虚拟圆与转台同心，数个位移传感器分布在虚拟圆的等分处。

12、进一步地，子板组件还包括锁紧扣，锁紧扣的支撑架安装在子板架上，支撑架上连接有可上下调节和横向摆动的压紧头，压紧头压在筒体的法兰盘顶面将筒体固定在筒体支撑面上。

13、进一步地，锁紧扣包括立杆、弹簧、摆臂和压紧头，立杆安装在子板架上，摆臂与立杆垂直，一端与立杆套接、另一端连接压紧头，摆臂在立杆上可水平向摆动和竖向滑动，立杆上在摆臂顶部连接螺母限位、在摆臂底部设置弹簧顶撑。

14、进一步地，子板组件还包括上导向块，上导向块安装在子板架上围成一周，用于将筒体导向筒体支撑面。

15、进一步地，若干个母板组件环绕转台分布在以转台转轴为中心的一虚拟正多边形的顶点处；调高机构与母板组件一一对应；径向调节机构位于两两调高机构中间，径向调节机构的动作方向指向转台转轴。

16、进一步地，调高机构和径向调节机构分别是纵置蜗轮丝杆升降机和横置蜗轮丝杆升降机，纵置蜗轮丝杆升降机和横置蜗轮丝杆升降机的手轮均与旋转计数器相连。

17、一种应用上述大型筒体内壁测量、预调整装置的检测方法，包括以下工序：

18、a：设备自校准，径向调节机构与轴向位移组件同轴度校准；子板组件与母板组件结合，将第一个径向调节机构调整至零位，先用第一个位移传感器测量与第一个径向调节机构上基准块的距离，再用第一个位移传感器分别测量与其余径向调节机构上基准块的距离；调整至该位移传感器对应后续基准块的度数与对应第一个径向调节机构上基准块的读数一致，后将径向调节机构的此位置设为零点，首次自校准完成，后续校准直接判断位移传感器的距离值即可进行自动校准；

19、b：筒体检测，子板组件上的调高机构调整至零位，将筒体放置在子板组件上；

20、测量时轴向位移组件带动检测组件到达设定的初始检测高度后，转台旋转带动检测组件完成多点径向测量；

21、之后通过处理任一高度的多点径向测量数据得到一个内圆的横截面，同时拟合出此横截面的圆心，完成一次测量；

22、再通过轴向位移组件将检测组件带动至等间距的下一测量高度，再次进行该横截面的多点径向测量，亦可得到这一高度的內圆横截面，并拟合圆心；

23、重复检测，最后得到数个不同检测高度的内圆横截面及圆心，通过数个圆心的拟合，即得到筒体的实际轴线；

24、最后将实际轴线与理想模型的轴线作对比，得出筒体轴线偏心数据；

25、检测结束后，通过调节调高机构和径向调节机构实现x、y、z方向的调平。

26、进一步地，设备自校准还包括轴向位移组件的垂直度校准；以子板组件上的某一面向轴向位移组件的固定竖向斜面为基准面，位移传感器上下测量数个至斜面的距离数据并拟合直线，该直线与斜面的斜度作对比校准轴向位移组件。

27、与现有技术相比，本发明的优势在于：

28、1.应用激光调平技术解决了筒体与刀具的同轴度与垂直度；本发明将检测组件安装固定在转台上并由其带动检测组件旋转，从而完成筒体内圆同一横截面的多点径向测量。另外为了保证测量基准，多个母板组件与转台同轴安装，这样即可保证子、母板工装及转台同轴。

29、2.轴向位移组件通过轴向立架固定在转台上。通过电动模组带动检测组件从而实现检测过程中轴向位移的功能。为兼容不同长度大型筒体的测量，本设计采用二级升降，根据筒体尺寸的变化，可自行调整检测范围。

30、3.实现加工与测量同步进行，在保证检测精度的同时，提高产品检测的效率，缩短机外预调时间。

技术特征：

1.一种大型筒体内壁测量、预调整装置，其特征在于：包括母板组件(2)、子板组件(1)、轴向位移组件(5)以及检测组件(6)；

2.根据权利要求1所述的一种大型筒体内壁测量、预调整装置，其特征在于：所述的母板组件(2)包括母板底座(2.4)、下导向块(2.5)、鱼眼螺杆(2.2)和蝶形螺母(2.1)，零点定位下体(2.3)包括母板底座(2.4)顶面竖直的圆锥台，子板架(1.1)底面与圆锥台配套的圆锥腔体形成零点定位上体(1.7)，零点定位上体(1.7)和零点定位下体(2.3)的接合处设置法兰盘使二者紧固连接；

3.根据权利要求2所述的一种大型筒体内壁测量、预调整装置，其特征在于：所述的轴向位移组件(5)是二级升降结构，其中，第一级升降结构包括轴向支架(5.1)和模组安装板(5.2)，轴向支架(5.1)的底部固定在转台(7)上，模组安装板(5.2)通过滑块、导轨机构(5.3)滑动装配在轴向支架(5.1)上，并由丝杆机构(5.4)驱动模组安装板(5.2)沿轴向支架(5.1)滑动；

4.根据权利要求3所述的一种大型筒体内壁测量、预调整装置，其特征在于：所述的子板组件(1)还包括锁紧扣(1.6)，锁紧扣(1.6)的支撑架安装在子板架(1.1)上，支撑架上连接有可上下调节和横向摆动的压紧头(1.6.4)，压紧头(1.6.4)压在筒体的法兰盘顶面将筒体固定在筒体支撑面上。

5.根据权利要求4所述的一种大型筒体内壁测量、预调整装置，其特征在于：所述的锁紧扣(1.6)包括立杆(1.6.1)、弹簧(1.6.2)、摆臂(1.6.3)和压紧头(1.6.4)，立杆(1.6.1)安装在子板架(1.1)上，摆臂(1.6.3)与立杆(1.6.1)垂直，一端与立杆(1.6.1)套接、另一端连接压紧头(1.6.4)，摆臂(1.6.3)在立杆(1.6.1)上可水平向摆动和竖向滑动，立杆(1.6.1)上在摆臂(1.6.3)顶部连接螺母限位、在摆臂(1.6.3)底部设置弹簧(1.6.2)顶撑。

6.根据权利要求1所述的一种大型筒体内壁测量、预调整装置，其特征在于：所述的子板组件(1)还包括上导向块(1.4)，上导向块(1.4)安装在子板架(1.1)上围成一周，用于将筒体导向筒体支撑面。

7.根据权利要求1所述的一种大型筒体内壁测量、预调整装置，其特征在于：若干个所述的母板组件(2)环绕转台(7)分布在以转台转轴为中心的一虚拟正多边形的顶点处；调高机构(1.2)与母板组件(2)一一对应；径向调节机构(1.3)位于两两调高机构(1.2)中间，径向调节机构(1.3)的动作方向指向转台转轴。

8.根据权利要求4所述的一种大型筒体内壁测量、预调整装置，其特征在于：所述的调高机构(1.2)和径向调节机构(1.3)分别是纵置蜗轮丝杆升降机和横置蜗轮丝杆升降机，纵置蜗轮丝杆升降机和横置蜗轮丝杆升降机的手轮均与旋转计数器相连。

9.一种应用权利要求8所述的大型筒体内壁测量、预调整装置的检测方法，其特征在于，包括以下工序：

10.根据权利要求9所述的一种大型筒体内壁测量、预调整装置的检测方法，其特征在于：所述的设备自校准还包括轴向位移组件(5)的垂直度校准；以子板组件(1)上的某一面向轴向位移组件(5)的固定竖向斜面为基准面，位移传感器(6.2)上下测量数个至斜面的距离数据并拟合直线，该直线与斜面的斜度作对比校准轴向位移组件(5)。

技术总结
本发明属于圆筒体自动检测、自动找平技术领域，具体涉及一种大型筒体内壁测量、预调整装置及检测方法；包括母板组件、子板组件、轴向位移组件以及检测组件；轴向位移组件安装在转台上、轴向与水平面垂直；子板组件包括子板架、调高机构和径向调节机构，子板架顶部形成筒体支撑面，子板架上布置有与母板组件中的零点定位下体一一对应的零点定位上体，零点定位上体和零点定位下体接合构成零点定位使子板组件与母板组件组合并对中；检测组件安装在轴向位移组件的动作端，随转台旋转变换周向检测位置、随轴向位移组件移动变换轴向检测位置；实现加工与测量同步进行，在保证检测精度的同时，提高产品检测的效率，缩短机外预调时间。

技术研发人员：马迎春,赵建文,张栋波,郭智,王可凡,王占先,王永刚,杨鹏,薛钏钏
受保护的技术使用者：山西迪迈沃科光电工业有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/11