一种通用型质量特性参数测量装置

摘要

一种通用型质量特性参数测量装置，其特征在于：所述装置包括安装在底座中心位置处的绕竖轴做扭摆运动的竖直转盘，安装在竖直转盘上方的水平工装；在底座顶面与竖直转盘底面之间设置有多个称重传感器，在水平工装的水平工装底盘上安装有数量、位置与称重传感器相配合的螺旋称重顶尖，且螺旋称重顶尖通过称重螺母旋装在水平工装底盘上，螺旋称重顶尖的下端穿过竖直转盘上加工出的通孔延伸至称重传感器的上方；在水平工装后端通过轴向移动机构安装有用于完成产品绕水平轴的扭摆运动的水平转盘，在水平工装的前端由前置后依次安装有左右移动测量尺、以及用于对产品前段提供旋转支撑的辅助支撑。

说明书

技术领域

本发明涉及一种通用型质量特性参数测量装置，可以在一个设备上完成多种产品质量特性参数的测量。

背景技术

质量、质心、转动惯量是质量特性参数最主要的组成部分。在航空航天领域中，质量直接属于起飞载荷，质心和转动惯量则关系着飞行轨迹控制和姿态调整的难易，是各类武器装备飞行控制中重要的参数，产品质量特性参数可以通过设备测量得到。随着国防发展需求，新型号产品日益增多，产品尺寸变化悬殊，为了节约成本、提高测量效率、减小设备占用空间，要求一台质量特性测量设备满足多种产品的测量需求，对其通用化要求是越来越高。传统设备在产品质量特性参数测量过程中，需要改变产品姿态，一般需要产品水平和倾斜（竖直）两种姿态，需要对产品再次吊装或者设置驱动结构改变产品姿态，操作复杂，效率较低，越来越不能满足实战化的需求。

发明内容

本发明的目的正是针对上述现有技术中所存在的不足之处而提供一种通用型质量特性参数测量装置。本发明的装置通过更换转接盘和移动水平工装上的配重及支座就能够满足多种产品的测量需求，具有很强的适用性，且产品只需一次装卡，只在水平状态下就可完所有质量特性参数的测量，测量操作简洁。

本发明的目的可通过下述技术措施来实现：

本发明的通用型质量特性参数测量装置包括安装在底座中心位置处的绕竖轴做扭摆运动的竖直转盘，安装在竖直转盘上方的水平工装；在底座顶面与竖直转盘底面之间设置有多个称重传感器，在水平工装的水平工装底盘上安装有数量、位置与称重传感器相配合的螺旋称重顶尖，且螺旋称重顶尖通过称重螺母旋装在水平工装底盘上，螺旋称重顶尖的下端穿过竖直转盘上加工出的通孔延伸至称重传感器的上方；在水平工装后端通过轴向移动机构安装有用于完成产品绕水平轴的扭摆运动的水平转盘，在水平工装的前端由前置后依次安装有左右移动测量尺、以及用于对产品前段提供旋转支撑的辅助支撑。

本发明中所述水平转盘以竖直设置的方式安装在移动支座前侧，所述移动支座通过用于驱动移动支座沿长度方向设置的导轨做位移运动的丝杠安装在水平工装；在水平转盘前侧立面上安装有产品转接盘。

所述竖直转盘通过扭杆、轴承安装在底座中心位置处。

所述水平转盘通过转盘轴承、以对称设置的方式安装在水平转盘中心两侧的固定销、以及与固定销相连接的扭转弹簧与移动支座前立面相结合。

所述左右移动测量尺安装在移动配重的两侧、并分别与设置在水平工装两侧的导杆滑动配合，所述移动配重通过导轨、丝杆安装在水平工装前端上方。

辅助支撑包括两端分别安装有滚轮的支撑横梁，所述支撑横梁底部通过左右导向杆安装在水平工装上，且在左右导向杆之间安装有用于调节辅助支撑高度的丝杠。

更具体说，本发明的将水平工装通过多个螺旋称重顶尖压放在对应称重传感器上（螺旋称重顶尖可以通过旋转实现水平工装与称重传感器接触和分离，进而实现产品质量质心和转动惯量功能的切换。），结合移动测量尺读数实现产品质量和三维质心的测量；螺旋称重顶尖旋起与称重传感器脱离后可与竖直转盘固定完成产品绕竖直轴扭摆运动，产品固定在水平转盘可以完成产品绕水平轴的扭摆运动，实现被测产品三维转动惯量测量，即被测产品可以在该测量装置上只用一次装卡，在水平状态下就可以完成包括质量、三维质心、三维转动惯量所有质量特性参数。

对于不同尺寸被测产品可通过更换产品转接盘与水平工装固定连接，移动支座和移动配重可在水平工装上移动，可始终满足工装和被测产品质心在中心位置，提高测量精度。

所述的辅助支撑安装有能够升降的滚轮，对产品前段提供旋转支撑，满足长尺寸产品的测量需求。左右移动测量尺，可分别测量被测面的上下对角点，减小被测面因变形倾斜引入的测量误差。

本发明的工作原理以及有益效果如下：

本发明的装置中，通过更换产品转接盘，实现不同尺寸产品与测量工装连接固定，满足不同尺寸产品的测量需求。本发明中设置的多个称重传感器可以测量工装本身和放入产品后重量的变化，移动尺子读数可以测量产品端面到测量基准的距离，产品在水平转盘上在水平状态旋转90度（横向质心分量切换）由静力学平衡公式计算出产品质量和三维质心。测量装置竖直转盘实现产品绕竖直轴扭摆运动，水平转盘可使产品绕水平轴扭摆运动，产品在水平转盘上在水平状态旋转90度（横向转动惯量分量切换），由扭摆法测量原理，完成产品三维转动惯量的测量。

本发明仅需采用一个测量装置就能满足多种尺寸产品的测量需求，通用性强，且被测产品在该装置上只需要保持水平一种姿态，就能完成包括质量、三维质心、三维转动惯量所有参数测量，操作便捷，十分具有推广应用价值。

附图说明

图1为本发明测量装置的结构示意图。

图2为图1的俯视图。

图3为辅助支撑示意图。

图4为竖直转盘扭摆运动机构及螺旋称重顶尖工作原理示意图（隐去水平工装底盘以上部分）。

图5为水平转盘扭摆运动机构示意图。

图6是图5的侧视图（局部剖）。

图中序号：1是底座、2是称重传感器、3是竖直转盘、3-1是轴承、3-2是扭杆、4是螺旋称重顶尖、4-1是称重螺母、4-2是水平工装底盘、4-3是定位销、5是水平工装、6是移动支座、7是水平转盘、7-1是转盘轴承、7-2是扭转弹簧、7-3是固定销、8是产品转接盘、9是导轨、10是丝杆、11是辅助支撑、11-1是滚轮、11-2是导向杆、11-3是丝杠、12是移动配重、13是导轨、14是丝杆、15是移动测量尺、16是产品。

具体实施方式

本发明以下将结合实例及（附图）作进一步描述。

如图1、图2所示，本发明的通用型质量特性参数测量装置包括安装在底座1中心位置处的绕竖轴做扭摆运动的竖直转盘3，安装在竖直转盘3上方的水平工装5；在底座顶面与竖直转盘底面之间设置有多个称重传感器2，在水平工装5的水平工装底盘4-2上安装有数量、位置与称重传感器2相配合的螺旋称重顶尖4，且螺旋称重顶尖4通过称重螺母4-1旋装在水平工装底盘4-2上，螺旋称重顶尖4的下端穿过竖直转盘3上加工出的通孔延伸至称重传感器2的上方（参见图4）；在水平工装5后端通过轴向移动机构安装有用于完成产品绕水平轴的扭摆运动的水平转盘7，在水平工装的前端由前置后依次安装有左右移动测量尺15、以及用于对产品前段提供旋转支撑的辅助支撑11。

如图4所示，所述旋转称重顶尖4上设置有与称重螺母4-1相配合的螺纹，称重螺母4-1安装在水平工装底盘4-2上，当旋转称重顶尖在称重螺母中旋转向下伸长时，水平工装底盘与竖直转盘3脱离，旋转称重顶尖直接压在称重传感器2上，进行产品质量和质心的测量；称重顶尖缩短时，水平工装底盘直接压在竖直转盘上，通过水平工装底盘两侧定位销4-3固定，亦可布置螺钉锁紧，进行产品转动惯量的测量。

本发明中所述水平转盘7以竖直设置的方式安装在移动支座6前侧，所述移动支座6通过用于驱动移动支座沿长度方向设置的导轨做位移运动的丝杠10安装在水平工装5；在水平转盘7前侧立面上安装有产品转接盘8；所述水平转盘7通过转盘轴承7-1、以对称设置的方式安装在水平转盘中心两侧的固定销7-3、以及与固定销相连接的扭转弹簧7-2与移动支座6前立面相结合。（参见图5、6）。

所述左右移动测量尺15安装在移动配重12的两侧、并分别与设置在水平工装5两侧的导杆滑动配合，所述移动配重12通过导轨13、丝杆14安装在水平工装5前端上方。

如图4所示，所述竖直转盘3通过扭杆3-2、轴承3-1安装在底座1中心位置处。

如图3所示，辅助支撑11包括两端分别安装有滚轮11-1的支撑横梁，所述支撑横梁底部通过左右导向杆11-2安装在水平工装5上，且在左右导向杆11-2之间安装有用于调节辅助支撑高度的丝杠11-3。

更进一步说，本发明的主要技术特征在于：一，不同尺寸被测产品可通过更换产品转接盘8与水平工装固定连接，具有很强的通用性，移动支座6和移动配重12可在水平工装5上移动，可始终满足工装和被测产品质心在中心位置，提高测量精度；二，本发明的装置中布置有多个螺旋称重顶尖4和对应称重传感器2，结合移动测量尺15可实现产品质量和三维质心的测量；装置中可以通过竖直转盘3和水平转盘7可实现产品绕竖直轴和水平轴扭摆运动，完成产品三维转动惯量测量。

根据被测产品16接口和质心位置要求，更换合适的产品转接盘8，通过旋转丝杆调整移动支座6和移动配重位置，使得工装初始质心和放置产品后质心基本在装置中心位置，水平工装5通过多个螺旋称重顶尖4压在对应称重传感器2上，传感器首先测量水平工装空盘状态，然后吊装产品放置在水平工装上，如果产品过长，需要安装辅助支撑11对产品前段进行支撑，通过读取称重传感器2放置产品16前后的读数变化，计算出产品质量。移动测量尺可以测量产品端面到测量基准的距离，根据多个称重传感器2的读数变化，由静力学平衡公式可以计算中产品质心相对测量基准的距离，进而计算出产品质心的位置，产品在水平转盘7上在水平状态旋转90度（横向质心分量切换），可以实现产品三维质心的测量。其中移动测量尺设置有两个，可以分别测量被测面的上下对角点，两个数值通常一个偏大，一个偏小，测量时取两个数的平均值，能有效消除产品安装面倾斜变形引起的基准测量误差。

如图3所示，辅助支撑11的滚轮组可以在丝杆的驱动下沿着导向杆上下运动，实现对产品支撑高度的变化和调整，产品在支撑下可以做绕水平轴的自由旋转运动。

如图4所示，竖直转盘与扭杆相连接，转轴由轴承约束，可实现竖直转盘的绕竖直轴的扭摆运动。如图5所示，水平转盘可通过固定销与对称两组扭转弹簧连接，转盘由转盘轴承约束，可实现水平转盘的绕水平轴的扭摆运动。螺旋称重顶尖4旋起与称重传感器脱离后可与竖直转盘3固定做绕竖直轴扭摆运动，水平转盘7可使被测产品绕水平轴做扭摆运动，产品在水平转盘7上在水平状态旋转90度（横向转动惯量分量切换），由扭摆法测量原理，完成产品三维转动惯量的测量。