一种重心位置测定装置及方法制造方法及图纸

本申请提供了一种重心位置测定装置，包括支架、固定安装在所述支架上的摆架组件以及平衡砣，所述摆架组件包括转轴、与所述转轴的一端固定连接的导轨组件以及与所述转轴的另一端固定安装的工件连接盘，所述导轨组件包括呈“T”型相互垂直设置的水平丝杠导轨和垂直丝杠导轨；所述平衡砣包括分别能够沿所述水平丝杠导轨和所述垂直丝杠导轨运动的水平平衡砣和垂直平衡砣。通过本申请提供的重心位置测定装置及方法，可以精确的测量大型工件的重心坐标，还可以精确测定工件因重心偏离引起的重力距，应用于大型风轮的单叶片静平衡工艺。

A device and method for measuring the position of center of gravity

The application provides a device for measuring the position of center of gravity, including a support, a swing assembly fixed on the support and a balance bar. The swing assembly includes a rotating shaft, a guide rail assembly fixed at one end of the rotating shaft and a workpiece connecting disk fixed at the other end of the rotating shaft. The guide rail assembly includes a horizontal screw arranged vertically with each other in a \T\ shape. The balance ballast comprises a horizontal balance ballast and a vertical balance ballast capable of moving along the horizontal lead rail and the vertical lead rail respectively. The center of gravity position measuring device and method provided in this application can accurately measure the center of gravity coordinates of large-scale workpieces, and can also accurately measure the gravity distance caused by the center of gravity deviation of workpieces, which can be applied to the single blade static balancing process of large-scale wind turbines.

【技术实现步骤摘要】
一种重心位置测定装置及方法
本专利技术涉及重心测定
，尤其涉及一种重心位置测定装置及方法。
技术介绍
对于某些设备或工件，在其使用或加工过程中，需要确定其重心位置，目前有两种方法可以使用，一是通过CAD软件确定，这种方法一般是在工件设计阶段使用，还没有真实样品之前就可以确定其理论重心位置，但是由于实物制作过程中存在着形状和尺寸误差及材质均匀程度不同，其真实重心坐标与理论重心坐标会有偏离。另一种方案是等实物样品出来后，对其进行实测，如悬挂法测量重心位置，这种方案仅适合于尺寸较小的工件，而且在实际操作过程中也会有较大误差，对于大型物件使用此方法找重心更是不方便。转子平衡工艺是旋转机械在制作过程中必不可少的工艺过程，对于轴向厚度比较薄，转速较慢的转子，采用单面静平衡具有足够的精度。目前采用重力法判断叶轮重心位置，是最普遍的静平衡方法，其中一种方式是采用静平衡支架，支架上面固定两根相互平行的水平导轨，工件(叶轮或其它转子)串一根芯轴后搁置其上，如叶轮有不平衡量，叶轮就会旋转，使重心指向下方。这种装置具有结构简单、操作方便、投资成本省等优点，它的缺点是仅适用于小型转子的平衡。对于较大直径的叶轮，大多厂家采用重量配对法，即对每个叶片称重，把重量相同或相近的叶片安装在对称位置，这种方法对材质均匀，叶片成型误差小的转子具有一定的效果，但对一些手糊成型的如玻璃钢材质叶片或拉拔铝型材叶片来说，此方法效果不好，这些叶片在成型过程中不能严格控制叶片的重心位置，虽然用重量配对了，但因为叶片的重心位置误差较大，叶轮的不平衡量还是不能得到控制。目前也有厂家采用力矩配对法来控制不平衡量，即采用力矩称装置对每个叶片测量重力矩，使力矩相同或相近的叶片安装在对称位置，与重量配对相比，效果会有所提高，但还是不能完全解决问题，因为这种工艺仅解决了叶片重心在径向的位置误差，对在旋转平面内周向(旋转方向)重心位置误差没有办法解决。造成这个误差的最主要原因是叶片叶柄的形位误差，对于长度较大的叶片来说，叶柄安装面的一个微小偏差可以引起叶片重心位置较大的改变。
技术实现思路
基于此，本专利技术提供一种测定物件重心位置的装置，特别适用于测定大型物件的重心坐标。为达到上述目的，本专利技术提供了一种重心位置测定装置，包括支架、固定安装在支架上的摆架组件以及平衡砣，摆架组件包括转轴、与转轴的一端固定连接的导轨组件以及与转轴的另一端固定安装的工件连接盘，导轨组件包括呈“T”型相互垂直设置的水平丝杠导轨和垂直丝杠导轨；平衡砣包括分别能够沿水平丝杠导轨和垂直丝杠导轨运动的水平平衡砣和垂直平衡砣。在其中一个实施方式中，摆架组件还包括水平仪，水平仪固定安装在水平丝杠导轨上。通过安装水平仪，以检测水平丝杠导轨的水平度。在其中一个实施方式中，水平平衡砣和垂直平衡砣均为组合式结构。通过设置组合式结构，可以根据不同质量、形状的待测工件来改变平衡砣的质量大小。在其中一个实施方式中，摆架组件还包括限位块，限位块在靠近导轨组件的转轴一端固定设置，以使得在转轴发生旋转时对转轴进行限位。在其中一个实施方式中，限位块的底部与支架的表面设定一间距，以限定转轴旋转的角度。使得转轴只能发生一定幅度的旋转，旋转幅度由限位块与支架之间的间距确定。在其中一个实施方式中，转轴由轴承以及轴承座固定安装在支架上，转轴轴长大于支架沿转轴轴向方向上的长度。使得转轴的两端轴头可以伸出支架的两个侧面，以便于与其他部件安装配合。在其中一个实施方式中，水平平衡砣的运动和垂直平衡砣的运动分别由安装在水平丝杠导轨上的电机和垂直丝杠导轨上的电机驱动。在其中一个实施方式中，本专利技术提供了一种重心测定装置测定工件重心的方法，包括如下步骤：步骤1、调节水平丝杠导轨上的水平平衡砣和垂直丝杠导轨上的垂直平衡砣，使得摆架组件处于平衡状态；步骤2、读取水平平衡砣和垂直平衡砣的位置；步骤3、将待测工件安装在工件连接盘上；步骤4、调整水平平衡砣以及垂直平衡砣的位置，同时测定水平仪信号，使得水平丝杠导轨处于水平状态；步骤5、再次读取水平平衡砣和垂直平衡砣的位置，计算水平平衡砣的位移和垂直平衡砣的位移；步骤6、根据水平平衡砣的位移和垂直平衡砣的位移计算待测工件的二维重心坐标。在其中一个实施方式中，在步骤6中，根据以下公式求解二维重心坐标：上式中：其中，设定水平丝杠导轨的方向为x轴，垂直丝杠导轨的方向为y轴，转轴轴线与x轴和y轴组成的平面的交点为原点；M0、mh、mv、m分别是摆架组件、水平平衡砣、垂直平衡砣、待测工件的质量；xh0和xh分别是初始状态未安装待测工件时水平平衡砣的位移和安装了待测工件后整个平衡架处于平衡状态时水平平衡砣的位移；yh0是原点到水平平衡坨质心运动轨迹的垂直距离；θ、θ0、α、θh分别是待测工件的重心方向角、未安装待测工件时摆架组件的重心方向角、摆架组件不平衡时的极限倾斜角、水平平衡砣的重心极限倾斜角；ρ0、ρh、ρv分别是未安装待测工件时摆架组件的重心偏心距、水平平衡砣重心到原点的距离、垂直平衡砣重心到原点的距离。在其中一个实施方式中，还包括：步骤7、将待测工件在转轴轴线所在的竖直平面内旋转90°重新安装，之后重复步骤4-6，以测定待测工件在垂直于水平丝杠导轨和垂直丝杠导轨构成的二维平面上的第三个方向上的重心坐标。通过本申请提供的重心测定装置及方法，可以精确的测量大型工件的重心坐标，还可以精确测定工件因重心偏离引起的重力距，应用于大型风轮的单叶片静平衡工艺。附图说明在下文中将基于实施例并参考附图来对专利技术进行更详细的描述。其中：图1是根据本专利技术的实施例的重心测定装置的整机外观图；图2是根据本专利技术的实施例的重心测定装置的主视图；图3是根据本专利技术的实施例的重心测定装置的右视图的分解图；图4是根据本专利技术的实施例的重心测定装置的后视图；图5是根据本专利技术的实施例的重心测定装置的整体检测流程图；图6是根据本专利技术的实施例的重心测定装置的初始化操作流程图；图7是根据本专利技术的实施例的重心测定装置在初始状态下的模拟计算示意图；图8是根据本专利技术的实施例的重心测定装置在摆架发生旋转时的模拟计算示意图。在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术作进一步说明。图1为本专利技术的重心测定装置的整机外观图，整机1内配备有测控系统，该测控系统包括计算机80、以及可编程控制器等。计算机80通过可编程控制器控制本专利技术的重心测定装置中的电机运转，并可监测如图1和图2中所示的水平平衡砣202和垂直平衡砣302位移和水平仪70的水平度。在本专利技术中，所采用电机为伺服电机。在整机内，如图2至图4所示，本专利技术的重心测定装置包括支架10、固定安装在支架上的摆架组件以及平衡砣。摆架组件包括转轴40以及与转轴的一端固定连接的导轨组件，导轨组件包括呈“T”型相互垂直设置的水平丝杠导轨20和垂直丝杠导轨30，转轴40的另一端固定安装工件连接盘50。水平丝杠导轨20上安装有丝杠203、伺服电机201，水平平衡砣202串套在丝杠203上，伺服电机201设置在水平丝杠导轨20的一端上，在伺服电机201的驱动下，丝杠203发生旋转，水平平衡砣202可以沿着水平丝杠导轨20运动。同样，垂直丝杠导轨30上安装有丝杠303、伺服电机301，垂本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种重心位置测定装置，其特征在于，包括支架、固定安装在所述支架上的摆架组件以及平衡砣，所述摆架组件包括转轴、与所述转轴的一端固定连接的导轨组件以及与所述转轴的另一端固定安装的工件连接盘，所述导轨组件包括呈“T”型相互垂直设置的水平丝杠导轨和垂直丝杠导轨；所述平衡砣包括分别能够沿所述水平丝杠导轨和所述垂直丝杠导轨运动的水平平衡砣和垂直平衡砣。

【技术特征摘要】
1.一种重心位置测定装置，其特征在于，包括支架、固定安装在所述支架上的摆架组件以及平衡砣，所述摆架组件包括转轴、与所述转轴的一端固定连接的导轨组件以及与所述转轴的另一端固定安装的工件连接盘，所述导轨组件包括呈“T”型相互垂直设置的水平丝杠导轨和垂直丝杠导轨；所述平衡砣包括分别能够沿所述水平丝杠导轨和所述垂直丝杠导轨运动的水平平衡砣和垂直平衡砣。2.根据权利要求1所述的重心位置测定装置，其特征在于，所述摆架组件还包括水平仪，所述水平仪固定安装在所述水平丝杠导轨上。3.根据权利要求1所述的重心位置测定装置，其特征在于，所述水平平衡砣和所述垂直平衡砣均为组合式结构。4.根据权利要求1所述的重心位置测定装置，其特征在于，所述摆架组件还包括限位块，所述限位块在所述转轴的靠近所述导轨组件的一端固定设置，以使得能够在所述转轴发生旋转时对所述转轴进行限位。5.根据权利要求4所述的重心位置测定装置，其特征在于，所述限位块的底部与所述支架的表面设定一间距，以限定所述转轴旋转的角度。6.根据权利要求1所述的重心位置测定装置，其特征在于，所述转轴由轴承以及轴承座固定安装在所述支架上，所述转轴轴长大于所述支架沿所述转轴轴向方向上的长度。7.根据权利要求1所述的重心位置测定装置，其特征在于，所述水平平衡砣的运动和所述垂直平衡砣的运动分别由安装在所述水平丝杠导轨上的电机和所述垂直丝杠导轨上的电机驱动。8.一种利用权利要求1-7中任一项所述的重心位置测定装置测定工件重心的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、调节水平丝杠导轨上的水平平衡砣和垂直丝杠导轨上...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚大清，姚晨蔚，
申请(专利权)人：绍兴上虞普惠风机技术开发有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33