[发明专利]基于密珠环形支承与双轴复合驱动的空间两自由度调整方法与装置

说明书

技术领域

本发明属于精密仪器及机械技术领域，特别涉及一种基于密珠环形支承与双轴复合驱动的空间两自由度调整方法与装置。

背景技术

近年来，随着先进装备制造业逐渐朝向精密化和超精密化发展，特别是航空发动机性能的不断提升，对发动机加工装配的精度要求越来越高，尤其是在追求更高推重比的同时，由于装配误差产生的发动机振动、噪声等因素对性能的影响逐渐凸显出来。这就对发动机的测试装备性能提出了严峻的挑战，因而也对所使用的调整定位工作台性能有了更高的要求。对发动机的加工装配，不仅要求工作台实现平面上二维调整的功能，而且要求工作台能调整工件的倾角，实现调倾功能。

英国的泰勒霍普森公司研制了三点法调心调倾工作台。这种工作台由三个构成等边三角形的支点A,B,P来支撑工作台台面。其中P点事固定的，其它的A，B两点配有驱动机构可以实现在垂直方向上微移动，从而实现工件倾角的调整（A.B. Barnaby,M.W.Mills,H.R.Lane,Metrological apparatus workpiece position controller-automatically centres and levels by computer using surface data from transducer with transverse compensation after tilting.EP240150-A2.1987:2~8）。该工作台用驱动机构来直接承载负载，负载的所有重量都落在三个支点上，这就要求驱动机构要有很大的驱动力，这种工作台不能用在大承载的情况下。

日本的东京精密公司设计了一种可以在正交的两个方向分别进行偏心和倾斜调整的工作台，并给出了一种利用多个测量截面来获取工件轴线方向的倾斜调整方法（Katamachi,Shouzou. Roundness Measurement Apparatus. US2008015 4540. 2008:1~5）。

西安威而信精密仪器有限公司的专利CN201110450087“一种多功能测量仪用大型三维调整平台”提出了一种多功能测量仪用大型三维调整平台，平台中分布的两个伸缩电机可推动中间平台沿旋转组件作转动运动，并带动上平台一起作旋转运动，从而实现对工件Z方向倾斜摆动的调整。该平台的倾斜调整只能绕一个旋转组件旋转，倾斜调整能力有限且精度不高。

专利98229568.5“高精度快速自动调平机构”提出了一种高精度快速调平机构，其工作原理是：电机带动偏心轮转动，基座中的弹簧使顶针与偏心轮相靠，带动定位钉和定标板沿轴承套上下移动，定标板为气浮止推轴承，端面均布若干个节流微孔；承件台与半球相连，当在半球和半球座之间通以压力空气时，承件台可绕半球座球心转动，由上升气缸带动承件台上下移动。当工件与定标板接近时，形成气膜而间接相靠将工件调平。

上述现有技术存在的共性问题是大载荷的情况下，无法保证调整装置的高精度和高分辨力，然而在航空发动机装配中，叶片等回转体组件重达几百千克，且叶片装配是直接在工作台上进行，这就要求使用的调整工作台能够承受大载荷并有很高的调整定位精度。

发明内容

本发明的目的就是针对上述已有技术存在的问题，提出一种基于滚动摩擦结构做为工作台面支承，并通过固定支承柱、X轴高度调整件和Y轴高度调整件三个支承点对工作台面进行倾角调节的方法，达到工作台面绕X轴和绕Y轴高精度、高稳定性运动的目的，本发明还提供了一种基于密珠环形支承与双轴复合驱动的空间两自由度调整装置。

上述目的通过以下的技术方案实现：

一种基于密珠环形支承与双轴复合驱动的空间两自由度调整方法，该方法通过支承柱A、支承柱B、驱动单元A和驱动单元B对工作台面进行倾角调整，支承柱A、支承柱B、驱动单元A和驱动单元B均安装在底座上； X轴驱动单元控制工作台面绕Y轴旋转，Y轴驱动单元控制工作台面绕X轴旋转， X轴与Y轴相互正交，工作台面绕X轴和绕Y轴的转动均通过配置在工作台面下端的球环和配置在底座上的球碗之间的滚动摩擦实现，其中球碗沿圆周方向等间隔布满通孔，每个通孔内嵌入球形滚动体，球环落在全部球形滚动体上，形成圆弧形导向及支承结构。