一种大尺度三维空间整体测量定位仪高速回转分体式轴系
阅读：687发布：2023-03-13
专利汇可以提供一种大尺度三维空间整体测量定位仪高速回转分体式轴系专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 是一种大尺度三维空间整体测量 定位 仪高速回转分体式轴系，属于测量技术领域，用于连接基站 编码器 、旋转 台面 等结构件并传递 力 矩，提高轴系截面模量、保持整体刚性，在结构层面实现基站负载旋转台面稳定、可靠的高速旋转。高速回转分体式轴系主要部件包括：上 轴承 内压盖，上轴承外压盖，轴套，主体轴，下轴承内压盖，下轴承外压盖，连接盖。该高速回转分体式轴系靠其内部各分体式管件的结构配合，提高了材料利用率，减轻了总体重量，有效提升了轴系截面模量及刚性，增加了轴系整体装配可调节性，为基站的高速稳定旋转提供了可靠保障。，下面是一种大尺度三维空间整体测量定位仪高速回转分体式轴系专利的具体信息内容。
1.一种大尺度三维空间整体测量定位仪高速回转分体式轴系，其特征在于：主体轴5通过肩部分为上、中、下三段，主体轴(5)上段滑入上轴承内压盖(1)的上轴承内压盖环形定位凸台(10)的内孔中，通过接调整螺钉(9)实现上轴承内压盖(1)与主体轴(5)的紧固连接，主体轴(5)的上肩部与轴承内压盖环形定位凸台(10)配合，形成卡紧上轴承内圈的台阶结构Ⅰ，主体轴(5)下段滑入下轴承内压盖(7)的下轴承内压盖环形定位凸台(12)的内孔中，通过接调整螺钉(9)实现下轴承内压盖(7)与主体轴(5)的紧固连接，主体轴(5)的下肩部与下轴承内压盖环形定位凸台(12)配合，形成卡紧下轴承内圈的台阶结构Ⅱ；
轴套(3)内圈为阶梯状结构，轴套(3)的上端通过接调整螺钉(9)实现上轴承外压盖(2)的紧固连接，轴套(3)的上端的内侧与上轴承外压盖(2)的上轴承外压盖环形定位凸台(11)的外侧贴合，轴套(3)的下通过接调整螺钉(9)实现下轴承外压盖(6)的紧固连接，轴套(3)的下端的内侧与下轴承外压盖(6)的下轴承外压盖环形定位凸台(13)的外侧贴合，轴套(3)的上肩部与上轴承外压盖环形定位凸台(11)配合，形成卡紧上轴承外圈的台阶结构Ⅲ，轴套(3)的下肩部与下轴承外压盖环形定位凸台(13)配合，形成卡紧下轴承外圈的台阶结构Ⅳ；
在上述台阶结构Ⅰ、Ⅲ对应形成和台阶结构Ⅱ、Ⅳ对应形成的安装空间内采用背靠背的方式成对地安装角接触球轴承(4)。
一种大尺度三维空间整体测量定位仪高速回转分体式轴系
技术领域
[0001] 本发明是一种大尺度三维空间整体测量定位仪高速回转分体式轴系，属于测量技术领域。该轴系在保障能够实现结构连接及力矩传递等基本功能的前提下，通过优化轴系结构设计，提高轴系截面模量、保持整体刚性，在一定的负载条件下，从结构层面实现基站轴系稳定、可靠的高速旋转。技术背景
[0002] 大尺度三维空间整体测量定位仪主要应用于飞机制造、卫星制造等航空航天领域，汽车、造船以及工业测量等领域，它的主要功能体现在实时监控、移动导航、在线检测、大部件的空间尺寸三维测量以及逆向工程等等。大尺度三维空间整体测量定位仪的基站是测量的核心部件，根据基站的测量原理，基站需要在工作过程中持续高速、稳定的连续转动，从而为系统的测量提供安全可靠的输出值。基站的轴系是实现基站稳定性能的核心。
[0004] 采用一体式轴系的传统轴系结构，大都使用实心轴，为综合权衡整体重量、安装方式以及刚度的最佳平衡点，往往需要在8～12mm的直径范围内选取使用轴，而根据工作原理，实际使用时，不同基站的转速可能在1200～3000rpm范围内波动，较细的旋转轴在高速旋转的场合具有较低的刚度，由于轴系需要实现连接基站内部其他结构件，要求轴的整体形式为多阶梯形，若采取一体化空心轴的形式，则存在加工难度大、加工周期长、加工经费高等问题，并且，由于一体化轴通常采用热胀装配的方式完成轴系的整体装配，导致装配难度较大，装配过程对操作人员业务水平要求高，受限于热胀装配方式，装配过程中还存在修改、微调困难、轴承预紧力不可控等问题。为解决上述传统一体式实心回转轴系截面模量小、刚性差，传统一体式空心回转轴系加工难度大、周期长，等问题，以及一体式轴系普遍存在的微调困难等问题，研究设计本项高速回转分体式轴系。
发明内容
[0005] 本发明正是针对上述现有技术的缺点而设计提供了一种大尺度三维空间整体测量定位仪高速回转分体式轴系，其目的是能够提高轴系截面模量、保持整体刚性，在一定的负载条件下，从结构层面实现基站轴系稳定、可靠的高速旋转。
[0006] 本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
[0007] 该种大尺度三维空间整体测量定位仪高速回转分体式轴系，其特征在于：主体轴5通过肩部分为上、中、下三段，主体轴5上段滑入上轴承内压盖1的上轴承内压盖环形定位凸台10的内孔中，通过接调整螺钉9实现上轴承内压盖1与主体轴5的紧固连接，主体轴5的上肩部与轴承内压盖环形定位凸台10配合，形成卡紧上轴承内圈的台阶结构Ⅰ，主体轴5下段滑入下轴承内压盖7的下轴承内压盖环形定位凸台12的内孔中，通过接调整螺钉9实现下轴承内压盖7与主体轴5的紧固连接，主体轴5的下肩部与下轴承内压盖环形定位凸台12配合，形成卡紧下轴承内圈的台阶结构Ⅱ；
[0008] 轴套3内圈为阶梯状结构，轴套3的上端通过接调整螺钉9实现上轴承外压盖2的紧固连接，轴套3的上端的内侧与上轴承外压盖2的上轴承外压盖环形定位凸台11的外侧贴合，轴套3的下通过接调整螺钉9实现下轴承外压盖6的紧固连接，轴套3的下端的内侧与下轴承外压盖6的下轴承外压盖环形定位凸台13的外侧贴合，轴套3的上肩部与上轴承外压盖环形定位凸台11配合，形成卡紧上轴承外圈的台阶结构Ⅲ，轴套3的下肩部与下轴承外压盖环形定位凸台13配合，形成卡紧下轴承外圈的台阶结构Ⅳ；
[0010] 上部的角接触球轴承4的内圈上、下端面分别与台阶结构Ⅰ接触，外圈上、下端面分别与台阶结构Ⅲ接触，下部的角接触球轴承4的内圈上、下端面分别与台阶结构Ⅱ接触，外圈上、下端面分别与台阶结构Ⅳ接触，为大尺度三维空间整体测量定位仪基站的驱动设备提供安装空间。
[0011] 其中，上轴承内压盖1、上轴承内压盖环形定位凸台10、主体轴5的上肩部、连接调整螺钉9互相配合构成上部角接触球轴承4的内圈预紧力调整机制，即，轴承内压盖环形定位凸台10、上主体轴5的上肩部分别与上部角接触球轴承4内圈接触，通过旋紧连接调整螺钉9的松紧，调节上部角接触球轴承4的内圈在台阶结构Ⅰ中的安装状态，从而实现上部角接触球轴承4的内圈预紧力调节；
[0012] 上轴承外压盖2、上轴承外压盖环形定位凸台11、轴套3的上肩部、连接调整螺钉9互相配合构成上部角接触球轴承4的外圈预紧力调整机制，即，上轴承外压盖环形定位凸台11、轴套3的上肩部分别与上部角接触球轴承4外圈接触，通过旋紧连接调整螺钉9的松紧，调节上部角接触球轴承4的外圈在台阶结构Ⅲ中的安装状态，从而实现上部角接触球轴承4的外圈预紧力调节；
[0013] 同理，下轴承内压盖7、下轴承内压盖环形定位凸台12、主体轴5的下肩部、连接调整螺钉9互相配合构成上部角接触球轴承4的内圈预紧力调整机制，调节下部角接触球轴承4的内圈在台阶结构Ⅱ中的安装状态，实现下部角接触球轴承4的内圈预紧力调节；下轴承外压盖6、下轴承外压盖环形定位凸台13、轴套3的下肩部、连接调整螺钉9互相配合构成下部角接触球轴承4的外圈预紧力调整机制，调节下部角接触球轴承4的外圈在台阶结构Ⅳ中的安装状态，实现下部角接触球轴承4的外圈预紧力调节。
[0014] 上轴承内压盖1，上轴承外压盖2，轴套3，下轴承外压盖6，下轴承内压盖7在形成轴承预紧力微调的同时，为轴承的使用提供了相对封闭、稳定的工作环境。
[0015] 本发明具有的优点和有益效果：在轴系质量相同的情况下，所述的高速回转分体式轴系具有更高的截面模量，轴系整体刚性更强，在高速旋转的场合，旋转轴变形更小，从而能够在控制条件相同的前提下，为大尺度三维空间整体测量提供更稳定的测量输入；所述的高速回转分体式轴系具备的分体式可拆卸组装形式，允许以普通机加工的方式生产制造轴系，摒弃了传统一体式旋转轴系内部铸空的加工方式，极大地降低了旋转轴的加工难度及成本，并可将组成分体式多段轴的各部件平行加工，有效地提升了加工效率，缩短了加工周期；相比传统方式装配的旋转轴系，本发明所述的高速回转分体式轴系采用螺纹装配的方式安装轴系中具有连接关系的结构件，装配过程可控，根据大尺度三维空间整体测量原理及传统轴系的实际工作情况，该轴系结构着重考虑了轴承的选取、预紧力的微调以及旋转轴和轴承的配合状态，具备微调轴承预紧力的结构设计，通过上轴承内压盖、上轴承外压盖、轴套、主体轴、下轴承外压盖、下轴承内压盖、连接调整螺钉的互相配合，实现对轴系内旋转轴和轴承配合状态的调整，提高了轴系装配的可操控性，简化了装配微调过程，提高了轴系工作状态保障。
[0016] 本发明结构上的特点：
[0017] ①所述的高速回转分体式轴系的主体结构为，主体轴是分为上、中、下三段的空心轴，上段与上轴承内压盖通过螺纹连接，下段与下轴承内压盖通过螺纹连接，其中，上轴承内压盖上部结构为直径小于主体轴上段轴轴径的空心细轴，下轴承内压盖上部结构为直径小于主体轴下段轴轴径的双段空心细轴，主体轴、轴承内压盖、下轴承内压盖互相连接配合，形成分体式多阶梯空心轴；
[0018] ②上轴承内压盖下部与上主体轴上轴肩构成卡紧台阶，上轴承外压盖下部与轴套上肩构成卡紧台阶，两处卡紧台阶分别与上部角接触球轴承内、外圈接触，下轴承内压盖下部与主体轴下部轴肩构成卡紧台阶，下轴承外压盖下部与轴套下肩部构成卡紧台阶，两处卡紧台阶分别与上部角接触球轴承内、外圈接触，连接调整螺钉互相配合构成下部角接触球轴承的外圈预紧力调整机制，通过调整连接上述各结构件的连接调整螺钉的松紧，调节角接触球轴承在卡紧台阶中的受力状态，从而实现角接触球轴承的内圈预紧力调节。附图说明
[0019] 图1是本发明的整体结构剖面图
[0020] 图2是本发明的上部轴承安装空间放大图
[0021] 图3是本发明的上部轴承安装示意图
[0022] 图4是是本发明的下部轴承安装空间放大图
[0023] 图5是本发明的下部轴承安装示意图
[0024] 图6是本发明分体式多段轴外形俯视角度示意图
[0025] 图7是本发明分体式多段轴外形仰视视角度示意图
[0026] 图8是本发明整体外形俯视角度示意图
[0027] 图9是本发明整体外形仰视角度示意图具体实施方式：
[0028] 下面通过附图和实施例对本发明做进一步的详细说明。
[0029] 参见图1所示，本发明高速回转分体式轴系包括：上轴承内压盖1，上轴承外压盖2，轴套3，角接触球轴承4，主体轴5，下轴承外压盖6，下轴承内压盖7，连接盖8，连接调整螺钉9，上轴承外压盖环形定位凸台10，上轴承内压盖环形定位凸台11，下轴承内压盖环形定位凸台12，下轴承外压盖环形定位凸台13。主体轴5通过肩部分为上中下三段，上下段轴径相同，中段轴径大于上下段轴径，将上部角接触球轴承4以背靠背的组合方式套入主体轴5的上段，通过主体轴5的上肩部支撑该对轴承，主体轴5上段轴滑入上轴承内压盖1的上轴承内压盖环形定位凸台10的内孔中，至角接触轴承上端面与上轴承内压盖环形定位凸台10接触，连接调整螺钉9分别穿入上轴承内压盖1沉头孔与主体轴5上端面螺纹孔，实现上轴承内压盖1与主体轴5的连接并压紧上部角接触球轴承4的内圈，轴套3内圈为阶梯状结构，分为上中下三段，上下段孔径相同，中段孔径小于上下段孔径，轴套3从主体轴5下段轴套入，至轴套3的上肩部与安装在主体轴5的上肩部的角接触球轴承接触，连接调整螺钉9分别穿入上轴承内压盖1沉头孔与主体轴3上端面螺纹孔，实现上轴承内压盖1与主体轴5的连接并与主体轴5的上肩部配合压紧上部角接触球轴承4的内圈，上轴承外压盖2的上轴承外压盖环形定位凸台11从轴套3内孔上段滑入，至角接触轴承与上轴承外压盖2的上轴承外压盖环形定位凸台11接触，轴套3的上端的内侧与上轴承外压盖2的上轴承外压盖环形定位凸台11的外侧贴合，连接调整螺钉9分别穿入上轴承外压盖2沉头孔与轴套3下端面螺纹孔，实现上轴承外压盖2与轴套3的连接并压紧上部角接触球轴承4的外圈，将下部角接触球轴承4以背靠背的组合方式套入主体轴5的下段，通过主体轴5的下肩部支撑该对轴承，下轴承内压盖7的下轴承内压盖环形定位凸台12滑入主体轴5下段轴，至下部角接触轴承4端面与下轴承内压盖7的下轴承内压盖环形定位凸台12接触，连接调整螺钉9分别穿入下轴承内压盖7沉头孔与主体轴3下端面螺纹孔，实现下轴承内压盖7与主体轴5的连接并与主体轴5的下肩部配合压紧下部角接触球轴承4的内圈，下轴承外压盖6的下轴承外压盖环形定位凸台13从轴套3内孔下段滑入，至下部角接触轴承4端面与下轴承外压盖环形定位凸台13接触，连接调整螺钉9分别穿入下轴承外压盖6沉头孔与轴套3下端面螺纹孔，实现下轴承外压盖6与轴套3的连接并压紧下部角接触球轴承4的外圈，连接盖8上部套管滑入下轴承内压盖7阶梯轴，至内压盖7阶梯轴端面与连接盖8限位面接触。
[0030] 参见图2、3，图2为轴系上部成对安装的角接触球轴承4的安装空间示意，上轴承内压盖1的上轴承内压盖环形定位凸台10与主体轴5上肩部配合，形成形成台阶结构Ⅰ，连接调整螺钉9分别穿过上轴承内压盖1的沉头孔和主体轴5上肩部的螺纹孔，将上轴承内压盖1与主体轴5连接，上轴承外压盖2的上轴承外压盖环形定位凸台11与轴套3上肩部配合，形成台阶结构Ⅲ，连接调整螺钉9分别穿过上轴承外压盖2的沉头孔和轴套3上端部的螺纹孔，将上轴承外压盖2与轴套3连接，图3为成对的角接触球轴承4在轴系上部的安装方式示意，成对的角接触球轴承4采用背靠背的组合方式安装在台阶结构Ⅰ、Ⅲ内，轴承内圈的端面与上轴承内压盖1的上轴承内压盖环形定位凸台10接触，轴承外圈的端面与上轴承外压盖2的上轴承外压盖环形定位凸台11接触，通过分别调整连接上轴承内压盖1与主体轴5的连接调整螺钉9以及连接上轴承外压盖2与轴套3的连接调整螺钉9，可以实现上部角接触球轴承4预紧力的微调。
[0031] 参见图4、5，图4为轴系下部成对安装的角接触球轴承4的安装空间示意，下轴承内压盖7的下轴承内压盖环形定位凸台12与主体轴5下肩部配合，形成台阶状结构Ⅱ，连接调整螺钉9分别穿过下轴承内压盖7的沉头孔和主体轴5下肩部的螺纹孔，将下轴承内压盖7与主体轴5连接，下轴承外压盖6的下轴承外压盖环形定位凸台13与轴套3下肩部配合，形成台阶结构Ⅳ，连接调整螺钉9分别穿过下轴承外压盖6的沉头孔和轴套3下端部的螺纹孔，将下轴承外压盖6与轴套3连接，图5为成对的角接触球轴承4在轴系下部的安装方式示意，成对的角接触球轴承4采用背靠背的组合方式安装在台阶结构Ⅱ、Ⅳ内，轴承内圈的端面与下轴承内压盖7的下轴承内压盖环形定位凸台12接触，轴承外圈的端面与下轴承外压盖6的下轴承外压盖环形定位凸台13接触，通过分别调整连接下轴承内压盖7与主体轴5的连接调整螺钉9以及连接下轴承外压盖6与轴套3的连接调整螺钉9，可以实现下部角接触球轴承4预紧力的微调。
[0032] 如图6、7所示，轴系中的旋转轴主要包括上轴承内压盖1、主体轴5、下轴承内压盖7、上轴承外压盖环形定位凸台10，上轴承内压盖环形定位凸台11，下轴承内压盖环形定位凸台12，下轴承外压盖环形定位凸台13。通过将旋转轴分段加工、装配的方式，在保障连接基站内部其他部件并完成传动的基本功能的前提下，简化了加工过程，降低了装配难度，提高了生产效率。
[0033] 如图8、9所示，上轴承内压盖1、上轴承外压盖2、轴套3、下轴承外压盖6、下轴承内压盖7、连接盖8组成了轴系的外部构型，其中，上轴承内压盖1、上轴承外压盖2、轴套3、下轴承外压盖6、下轴承内压盖7相互配合，将安装在旋转轴上的角接触球轴承密封保护在相对稳定的封闭环境中，保障轴承在最佳状态下工作，连接盖8与下轴承外压盖6端面配合，形成台阶结构，为基站内部除旋转轴系外的其他功能部件提供安装空间。
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