本实用新型涉及定心器领域，具体为一种锥球定心器。
背景技术：
空心角隅反射镜作为激光跟踪仪的一部分，被广泛应用于准直测量应用领域中。准直测量中通过在目标点上安置一个球形角隅反射镜，由激光跟踪仪的跟踪头发出激光射到球形角隅反射镜上，激光到达反射镜后又反射到跟踪头，反射回来的激光光束被检测系统所接收，来计算目标所在的空间位置坐标。国内外对于对准技术所应用的领域主要有机械设备安装检修时的轴对中，大型设备比如加速器的机械轴对中，旋转机械对中以及集成电路制造过程中光学对准等。虽然有关对心装置的设计有很多，但是这些都不能达到很高的精度。该设计的对中装置，通过设计机械手进行运送物品到达精确的位置。操作复杂，精度达不到要求，最高只能到0.5mm，不符合要求。利用ccd激光感应技术等光学对准法，虽然可以达到精度要求，但是成本高，需要与图像处理技术，控制系统等多方面进行结合。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于提供一种锥球定心器,以解决上述背景技术中在但是该设计的对中装置，通过设计机械手进行运送物品到达精确的位置。操作复杂，精度达不到要求，最高只能到0.5mm，不符合要求。利用ccd激光感应技术等光学对准法，虽然可以达到精度要求，但是成本高，需要与图像处理技术，控制系统等多方面进行结合。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种锥球定心器，包括u型座，所述u型座的底部安装有支撑底板，所述支撑底板的下方安装有支座，所述支座的顶部与所述u型座的底部连接，所述u型座的一侧安装有大v型槽，所述大v型槽与所述u型座匹配固定安装，所述大v型槽的一侧安装有外三棱锥，所述外三棱锥与所述大v型槽匹配安装，所述外三棱锥远离所述大v型槽的一侧安装有外三棱锥固定件，所述外三棱锥固定件与所述大v型槽匹配安装，且所述外三棱锥与所述外三棱锥固定件安装，所述外三棱锥的底部安装有内嵌三棱锥球体，所述内嵌三棱锥球体的底部安装有球支座，所述球支座底部与所述支撑底板顶部连接；
所述u型座的顶部安装有伺服电机，所述伺服电机的底部与所述u型座顶部之间安装有丝杠联轴器，所述伺服电机底部与所述u型座顶部通过所述丝杠联轴器连接。
优选的，所述u型座两侧安装有固定支撑板，所述固定支撑板的一侧与所述u型座的外表面连接，所述固定支撑板的底部与所述固定支撑板的顶部连接。
优选的，所述丝杠联轴器内安装固定贯穿板，所述固定贯穿板的两侧与所述丝杠联轴器内壁连接，所述固定贯穿板内贯穿安装有旋转杆，所述旋转杆的顶部与所述伺服电机的输出轴连接，所述旋转杆的底部贯穿所述u型座，且所述旋转杆一端安装有固定槽，所述固定槽的顶部与所述旋转杆的底部连接。
优选的，所述球支座内开设有固定腔，所述固定腔与所述内嵌三棱锥球体匹配安装。
优选的，所述支座包括支撑压力杆，所述支撑压力杆的顶部与所述支撑底板底部连接，所述支撑压力杆的底部安装有压力板，所述压力板与所述支撑压力杆的底部连接。
优选的，所述支撑底板为高强度一体铸造板，且所述支撑底板与所述u型座的底部固定焊接。
优选的，所述球支座内开设有固定槽，所述球支座为高强度材质板。
本实用新型提供了一种锥球定心器，具备以下有益效果：
（1）本实用新型通过支撑底板进行支撑控制，且通过底部的支座进行压力支撑，提高作业的稳定的效果，同时通过伺服电机进行作业控制，利用外三棱锥固定件与大v型槽对外三棱锥进行固定连接，可以进行对内嵌三棱锥球体进行作业控制，且通过球支座进行固定支撑，保证内嵌三棱锥球体进行固定，提高稳定的效果。
（2）本实用新型通过外三棱锥复制模竖直向下移动与内嵌三棱锥球心高精度对中，外三棱锥的锥尖与内嵌三棱锥球心对中精度0.01mm。由于外三棱锥是竖直倒立放置，内嵌三棱锥球体固定在有小磁钢的基座上，该基座可以吸附球体在基座保持不动，同时在施加一定的力后还可以方便拿走。为了保持对中精度要求，内嵌三棱锥球体与外三棱锥圆柱体同时一边靠住的两块v型槽。v型槽后面固定滚柱丝杠，滚柱丝杠连接伺服电机，通过plc编程语句控制手柄摇轮，摇轮倍速控制伺服电机使滚珠丝杠带动大v型槽上下移动，保证作业的效果与效率；本实用新型以空心角隅反射镜为研究对象，设计制造空心角隅反射镜的工装，工装要求外三棱锥接圆柱体的椎尖与内嵌三棱锥球体锥心高度对心。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为本实用新型的u型座示意图；
图3为本实用新型的球支座示意图；
图4为本实用新型的大v型槽示意图；
图5为本实用新型的外三棱锥示意图。
图中：1、伺服电机；2、丝杠联轴器；3、大v型槽；4、外三棱锥固定件；5、外三棱锥；6、内嵌三棱锥球体；7、支座；8、u型座；9、球支座；10、支撑底板；11、固定支撑板；12、旋转杆；13、固定贯穿板；14、固定槽。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
如图1-5所示，本实用新型提供一种技术方案：一种锥球定心器，包括u型座8，u型座8的底部安装有支撑底板10，支撑底板10的下方安装有支座7，支座7的顶部与u型座8的底部连接，u型座8的一侧安装有大v型槽3，大v型槽3与u型座8匹配固定安装，大v型槽3的一侧安装有外三棱锥5，外三棱锥5与大v型槽3匹配安装，外三棱锥5远离大v型槽3的一侧安装有外三棱锥固定件4，外三棱锥固定件4与大v型槽3匹配安装，且外三棱锥5与外三棱锥固定件4安装，外三棱锥5的底部安装有内嵌三棱锥球体6，内嵌三棱锥球体6的底部安装有球支座9，球支座9底部与支撑底板10顶部连接；通过外三棱锥复制模竖直向下移动与内嵌三棱锥球心高精度对中，外三棱锥的锥尖与内嵌三棱锥球心对中精度0.01mm。由于外三棱锥是竖直倒立放置，内嵌三棱锥球体固定在有小磁钢的基座上，该基座可以吸附球体在基座保持不动，同时在施加一定的力后还可以方便拿走。为了保持对中精度要求，内嵌三棱锥球体与外三棱锥圆柱体同时一边靠住的两块v型槽。v型槽后面固定滚柱丝杠，滚柱丝杠连接伺服电机，通过plc编程语句控制手柄摇轮，摇轮倍速控制伺服电机使滚珠丝杠带动大v型槽上下移动；
u型座8的顶部安装有伺服电机1，伺服电机1的底部与u型座8顶部之间安装有丝杠联轴器2，伺服电机1底部与u型座8顶部通过丝杠联轴器2连接。
其次，u型座8两侧安装有固定支撑板11，固定支撑板11的一侧与u型座8的外表面连接，固定支撑板11的底部与固定支撑板11的顶部连接。丝杠联轴器2内安装固定贯穿板13，固定贯穿板13的两侧与丝杠联轴器2内壁连接，固定贯穿板13内贯穿安装有旋转杆12，旋转杆12的顶部与伺服电机1的输出轴连接，旋转杆12的底部贯穿u型座8，且旋转杆12一端安装有固定槽14，固定槽14的顶部与旋转杆12的底部连接，球支座9内开设有固定腔，固定腔与内嵌三棱锥球体6匹配安装，支座7包括支撑压力杆，支撑压力杆的顶部与支撑底板10底部连接，支撑压力杆的底部安装有压力板，压力板与支撑压力杆的底部连接；所述支撑底板10为高强度一体铸造板，且所述支撑底板10与所述u型座8的底部固定焊接，所述球支座9内开设有固定槽，所述球支座9为高强度材质板。
通过设计准确调整外三棱锥复制模的锥心，使其与角隅反射镜高精度对心。同时，在机械设计球锥对心器时，考虑到最终设计完整套工装后，需要再用复制法制造反光镜，在镀膜涂胶时候需要注意到胶体的流动性，所以应竖直放置整个装置。由于在工装竖直放置时考虑到零部件所受到的重力，因此需要设计机构来固定零部件，同时为了保证最终利用复制光学法对心实验，外三棱锥接圆柱体还需在竖直方向移动；同时依据设计基本准则，设计运动连接的部件越少越好。外轨道平面，下轨道也是平面，再利用同一型号购买的日本thk交叉滚柱导轨，v型槽整体一次加工，小v型槽的开度跟大v型槽开度与进深是一样的，因此可以达到同心对中，外三棱锥接圆柱体的直径与内嵌三棱锥球体的直径一样，直接靠在两个v型槽上，球体由上述设计的球体底座固定，上下v型槽装配后即能对中。这种设计方法不用调v型槽或者外三棱锥接圆柱体，上下v型槽可以直接天然对中。小v型槽不移动却放导轨的目的是，同样的导轨保证同轴度，若单独放时则会产生误差；
v型槽整体加工工件长253mm，宽96mm，利用线切割将其整体切为两部分，大v型槽长164mm，小v型槽长84mm。v型槽两端设计卡槽，目的是为了装配导轨。v型槽安装交叉滚珠导轨的安装面加工粗糙度要求为0.4微米，v型槽开口加工粗糙度也为0.4微米，安装面垂直两边的垂直度要求为0.003mm，导轨安装面与v槽开口底面加工平行度要求为0.003mm。v型槽安装导轨的端面长10.2mm，宽11mm，上下偏差均为0.02mm。为了安装交叉滚柱导轨，在v型槽后面需要加工左右两边总共12个m4的螺纹孔，孔深为12mm。分别在大v型槽加工8个，小v型槽加工4个，总共12个螺纹孔。大v型槽螺纹孔相距40mm上下偏差0.05mm，小v型槽螺纹孔一边两个，孔距40mm，上下偏差0.05mm。在加工螺纹孔时，小v型槽螺纹孔需与v型槽整体底面为基准自下由上加工。而大v型槽在加工螺纹孔时，需与v型槽整体顶面为基准自上由下加工。除了安装交叉滚珠导轨需加工螺纹孔之外，与u型座的道理相同，为了在装配后调节交叉滚柱导轨，需要预留出安装顶丝的位置，因此，在v型槽背部还有侧部需要加工孔深10mm的m6螺纹孔，顶丝预留孔相距36mm，详情可参考具体cad二维图纸。在v型槽的背部，与丝杆螺母座相连接的部分需要讲过两个深20mm的m6螺纹孔。v型槽前面距中心48mm的位置需要加工4个m6深15mm的螺纹孔，左右各两个，螺纹孔上下相距50mm。螺纹孔目的是为了使固定外三棱锥接圆柱体座固定在v型槽上，保证外三棱锥接圆柱体与v型槽同时在滚珠丝杆的驱动下上下移动。
由于交叉滚柱导轨本身精度非常高，是日本标准化的thk导轨，导轨装上即可保证v型槽上下移动的精准度，同时省去调整过程。安装导轨面加深一部分目的是减少加工量，磨床进行加工之后，过盈范围在0.2~0.3mm均可以，一般情况不会超过0.2mm。对工件来说，不光需要加工面的直与平，还需要有相当的精度，因此需要利用数控磨床进行加工。
v型槽的加工做法：材料首先进行锻造处理，将一块3cr13材料锻造处理后进行粗加工，粗加工v型槽整体的工时大概需要4个小时。先用普通铣床加工两侧安装导轨的台阶，所有外形与台阶都需留有两毫米的加工余量。加工完台阶后对v型槽90°的开度用数控铣床编程粗加工。为了方便工厂加工，并且为了上下保持同样的对中要求，两个v型槽加工时需整体加工。v槽利用磨床统一加工，包括后面装配交叉滚柱导轨的开槽也都是一次加工，再采用线切割的方法将一整块v型槽切割成两个v型槽。由于thk交叉滚柱导轨是一体的，装配面需要精确加工，利用磨床反复加工，直到达到符合导轨要求的精度。v型槽上的螺纹孔需要与thk滚珠导轨进行配座，因此螺纹孔的加工需要在精加工之后进行；v型槽的加工材料选用3cr13，精加工前需要进行回火失效处理，否则自身会变形。3cr13不锈钢属马氏体类型不锈钢，该钢机械加工性能好，经热处理（淬火、回火）后，具有优良的耐腐蚀性能抛光性能较高的强度和耐磨性，适宜制造承受高负荷，高耐磨及在腐蚀介质作用下的塑料模具。调质处理后硬度在hrc30以下的3cr13材料加工性较好，易达到较好的表面质量；可实现空心反射镜复制加工中反射膜光学中心与球心高精度对中，对中精度0.005mm。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。
1.一种锥球定心器，其特征在于：包括u型座（8），所述u型座（8）的底部安装有支撑底板（10），所述支撑底板（10）的下方安装有支座（7），所述支座（7）的顶部与所述u型座（8）的底部连接，所述u型座（8）的一侧安装有大v型槽（3），所述大v型槽（3）与所述u型座（8）匹配固定安装，所述大v型槽（3）的一侧安装有外三棱锥（5），所述外三棱锥（5）与所述大v型槽（3）匹配安装，所述外三棱锥（5）远离所述大v型槽（3）的一侧安装有外三棱锥固定件（4），所述外三棱锥固定件（4）与所述大v型槽（3）匹配安装，且所述外三棱锥（5）与所述外三棱锥固定件（4）安装，所述外三棱锥（5）的底部安装有内嵌三棱锥球体（6），所述内嵌三棱锥球体（6）的底部安装有球支座（9），所述球支座（9）底部与所述支撑底板（10）顶部连接；
所述u型座（8）的顶部安装有伺服电机（1），所述伺服电机（1）的底部与所述u型座（8）顶部之间安装有丝杠联轴器（2），所述伺服电机（1）底部与所述u型座（8）顶部通过所述丝杠联轴器（2）连接。
2.根据权利要求1所述的一种锥球定心器，其特征在于：所述u型座（8）两侧安装有固定支撑板（11），所述固定支撑板（11）的一侧与所述u型座（8）的外表面连接，所述固定支撑板（11）的底部与所述固定支撑板（11）的顶部连接。
3.根据权利要求1所述的一种锥球定心器，其特征在于：所述丝杠联轴器（2）内安装固定贯穿板（13），所述固定贯穿板（13）的两侧与所述丝杠联轴器（2）内壁连接，所述固定贯穿板（13）内贯穿安装有旋转杆（12），所述旋转杆（12）的顶部与所述伺服电机（1）的输出轴连接，所述旋转杆（12）的底部贯穿所述u型座（8），且所述旋转杆（12）一端安装有固定槽（14），所述固定槽（14）的顶部与所述旋转杆（12）的底部连接。
4.根据权利要求1所述的一种锥球定心器，其特征在于：所述球支座（9）内开设有固定腔，所述固定腔与所述内嵌三棱锥球体（6）匹配安装。
5.根据权利要求1所述的一种锥球定心器，其特征在于：所述支座（7）包括支撑压力杆，所述支撑压力杆的顶部与所述支撑底板（10）底部连接，所述支撑压力杆的底部安装有压力板，所述压力板与所述支撑压力杆的底部连接。
6.根据权利要求1所述的一种锥球定心器，其特征在于：所述支撑底板（10）为高强度一体铸造板，且所述支撑底板（10）与所述u型座（8）的底部固定焊接。
7.根据权利要求1所述的一种锥球定心器，其特征在于：所述球支座（9）内开设有固定槽，所述球支座（9）为高强度材质板。
技术总结