一种水准仪摆棱镜粘贴工装及使用方法与流程

本发明涉及水准仪装配过程中摆体、摆棱镜的装配设备，特别涉及一种水准仪摆棱镜粘贴工装及使用方法。

背景技术：

水准仪的摆棱镜粘贴直接影响水准仪光路偏斜情况和摆体组的重心，同时影响水准仪装配过程中像高低、交叉精度和补偿范围的调节，还会影响粗瞄准的调节，传统水准仪摆棱镜粘贴方式为机械定位，摆体、摆棱镜均依靠同一个零件不同位置进行定位，定位后配合尺寸不可调节，而且工装通用型差，工装需要根据不同的零件结构进行对应设计，同时原工装夹紧方式为手工螺钉夹紧，工作强度大、不便于批量生产使用，另外原粘贴工艺用胶为环氧树脂胶，胶初固化时间长且胶接后胶接处易产生应力，影响装配体一次合格率，同时影响仪器像质。

技术实现要素：

鉴于以上现有技术存在的缺点，本发明的目的在于提供一种水准仪摆棱镜粘贴工装及使用方法，以解决上述问题。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：一种水准仪摆棱镜粘贴工装，其特征在于：水准仪摆棱镜粘贴工装包括脚踏开关、桌体框架、电气箱、摆棱镜粘贴主体、桌板、UV固化机、脚踏气动阀、工艺文件支架、支撑板和控制系统，其中桌板通过螺钉固定到桌体框架上层，电气箱和支撑板通过螺钉固定到桌体框架下层，UV固化机主体安放到支撑板上，摆棱镜粘贴主体通过桌板预留安装孔用螺钉固定到桌板上，工艺文件支架摆放到桌板上，脚踏开关为动作控制输入端连接到控制系统。

本发明所述摆棱镜粘贴主体分为两大部分，一部分为摆体定位装置，另一部分为摆棱镜定位装置，摆体定位装置包括夹紧装置、主立板和缓冲装置；缓冲装置包括限位块、压簧和导柱，压簧和导柱装入限位块中，导柱压在压簧之上；夹紧装置和缓冲装置通过螺钉安装到主立板上，主立板通过销钉和六角螺钉固定到安装底板上，安装底板通过螺钉固定到所述的桌板上。

本发明所述摆棱镜定位装置包括二维平台连接板、LY-60二维平台、支撑板、肋板、紫外灯固定架、带导轨气缸、气缸、连接块、导轨、气动手指装配体和紫外灯调整架，其中气动手指装配体通过螺钉连接到连接块的U型槽内部，气缸通过气缸杆末端螺纹连接到连接块上面，连接块通过螺钉紧固到导轨的滑块上，导轨与气缸通过螺钉使其紧贴于支撑板正面，UV固化机固化头通过顶丝固定到紫外灯调整架中，并通过顶丝将其固定到紫外灯固定架对应孔中，紫外灯固定架通过螺钉固定到带导轨气缸的导轨L型面的短面上，带导轨气缸通过螺钉固定到支撑板后面并贴紧，肋板通过螺钉与支撑板连接，以增强支撑板的稳定性，支撑板再通过螺钉连接到LY-60二维平台上表面，然后通过螺钉连接LY-60二维平台，再通过LY-60二维平台底部层预留孔连接到二维平台连接板上，二维平台连接板再通过螺钉连接到所述的安装底板上。

本发明所述摆体定位装置的主立板设有上定位面、右定位面和后定位面，摆体定位装置依靠主立板的上定位面、右定位面和后定位面与摆体的上定位面、右定位面和后定位面配合定位摆体。

本发明所述摆棱镜定位装置的气动手指装配体分别为定位手指、气动手指和夹持手指，定位手指通过螺钉固定到气动手指的一个开合手指端的外侧，夹持手指通过螺钉固定到气动手指的另一个开合手指端的外侧，摆棱镜的X、Y方向定位是通过定位手指和夹持手指与摆棱镜上的定位面、右定位面和后定位面的配合定位摆棱镜。

本发明所述的一种水准仪摆棱镜粘贴工装的使用方法，其特征在于：有如下步骤：

步骤一、打开工装配电开关和配气开关，检查电气箱中调压阀装配体上气压表显示是否正常；

步骤二、绕销钉转动主立板，调节LY-60二维平台校准工装，

步骤三、将摆体放置到1#摆棱镜粘贴主体的主立板上，摆体定位面与主立板对应定位面配合，踩动与输入接口PI1连接的1#脚踏开关，1#脚踏开关闭合，夹紧装置中的气缸进气，气缸杆伸出顶紧摆体；

步骤四、摆棱镜定位面贴紧定位手指定位面，再次踩动与输入接口PI1相连的1#脚踏开关，1#脚踏开关闭合，气动手指进气平行对开手指收紧，从而带动定位手指和夹紧手指收紧，摆棱镜夹紧；

步骤五、第三次踩动与输入接口PI1相连的1#脚踏开关，1#脚踏开关闭合，气缸推动连接块，使已经定位、夹紧的摆棱镜沿导轨克服缓冲装置中的弹簧力向下移动，直至连接块与限位块接触；

步骤六、在摆体点胶槽位置点光敏胶；

步骤七、踩动1#脚踏气动阀，带导轨气缸导杆伸出，带动UV固化机的1#固化头、2#固化头向下移动；

步骤八、踩动与UV固化机相连的3#脚踏开关，UV固化机的1#固化头、2#固化头工作，3#固化头、4#固化头不工作，从而对光敏胶进行初固化；

步骤九、将摆体放置到2#摆棱镜粘贴主体的主立板上，摆体定位面与主立板定位面配合，踩动与输入接口PI3连接的4#脚踏开关，脚踏开关闭合，夹紧装置中的气缸进气，气缸杆伸出顶紧摆体；

步骤十、摆棱镜定位面贴紧定位手指对应定位面，再次踩动与输入接口PI3相连的4#脚踏开关，脚踏开关闭合，气动手指进气，平行对开手指收紧，从而带动定位手指和夹紧手指收紧，摆棱镜夹紧；

步骤十一、第三次踩动与输入接口PI3相连的4#脚踏开关，脚踏开关闭合，气缸推动连接块，使已经定位、夹紧的摆棱镜沿导轨克服缓冲装置中的弹簧力向下移动，直至连接块与限位块接触；

步骤十二、在摆体点胶槽位置点光敏胶；

步骤十三、踩动2#脚踏气动阀，带导轨气缸导杆伸出，带动UV固化机的3#固化头、4#固化头向下移动；

步骤十四、踩动与UV固化机相连的3#脚踏开关，UV固化机的1#固化头、2#固化头不工作，3#固化头、4#固化头工作，从而对光敏胶进行初固化；

步骤十五、踩动与输入接口PI2相连的2#脚踏开关，2#脚踏开关闭合，取下初固化后的摆体11；

步骤十六、重复步骤三至步骤八；

步骤十七、踩动与输入接口PI4相连的5#脚踏开关，5#脚踏开关闭合，取下初固化后摆体11；

步骤十八、重复步骤九至步骤十四。

本发明的所产生的有益效果是：采用本发明，可实现装配尺寸的实时连续可调和工装的通用型，其次工装利用气动元件实现零件的夹紧，节约了装夹时间、提高了装配效率、降低了工人的工作强度，而且工装利用光敏胶作为胶合材料，减少了初固化时间，同时降低了胶合应力。利用光敏胶进行零件胶接缩短了装配体的初固化，提高了工作效率，同时以由于光敏胶产生的内应力较小，仪器像质较用原工装粘贴的摆棱镜像质较好。

附图说明

图1为本发明结构轴侧图；

图2为本发明结构正视图；

图3为本发明工件轴侧图；

图4为本发明工件正视图；

图5为本发明工件右视图；

图6为本发明摆棱镜粘贴主体轴侧图；

图7为本发明摆棱镜粘贴主体左视图；

图8为本发明缓冲装置剖视图；

图9为本发明气动手指装配体轴侧图；

图10为本发明主立板轴侧图；

图11为本发明电气箱轴侧图；

图12为本发明电气箱俯视图；

图13为本发明控制系统硬件框图；

图14为本发明PI1、PI2、PI3、PI4输入口原理图；

图15为本发明AVR芯片、外部晶振电路、复位电路原理图；

图16为本发明ISP接口电路原理图；

图17为本发明电源电路原理图；

图18为本发明Px接口原理图；

图19为本发明继电器样例原理图；

图20为本发明坐标系图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步说明：

如图1、图2所示，一种水准仪摆棱镜粘贴工装包括脚踏开关1、桌体框架2、电气箱3、摆棱镜粘贴主体4、桌板5、UV固化机6、脚踏气动阀7、工艺文件支架8、支撑板9和控制系统，其中桌板5通过螺钉固定到桌体框架2上层，电气箱3和支撑板9通过螺钉固定到桌体框架2下层，UV固化机6主体安放到支撑板9上，摆棱镜粘贴主体4通过桌板5预留安装孔用螺钉固定到桌板5上，工艺文件支架8摆放到桌板5上，脚踏开关1为动作控制输入端连接到控制系统。

如图1、图2、图6、图7和图8所示，本发明的摆棱镜粘贴主体4分为两大部分，一部分为摆体定位装置，另一部分为摆棱镜定位装置，摆体定位装置包括夹紧装置4-3、主立板4-2和缓冲装置4-15；缓冲装置4-15包括限位块4-15-1、压簧4-15-2和导柱4-15-3，压簧4-15-2和导柱4-15-3装入限位块4-15-1中，导柱4-15-3压在压簧4-15-2之上；夹紧装置4-3和缓冲装置4-15通过螺钉安装到主立板4-2上，主立板4-2通过销钉4-16和六角螺钉4-17固定到安装底板4-1上，安装底板4-1通过螺钉固定到桌板5上。

如图6、图7和图20所示，摆棱镜10的Z轴方向定位则依靠缓冲装置4-15中的限位块4-15-1对应面接触限位，保证Z轴方向摆棱镜10上定位面10-1到摆体11上定位面11-1装配尺寸，同时导柱4-15-3与压簧4-15-2共同作用减缓摆棱镜10的下降速度，防止下落速度过快、冲击过大，定位发生偏移。

如图1、图2、图7和图8所示，本发明的摆棱镜定位装置包括二维平台连接板4-4、LY-60二维平台4-5、支撑板4-6、肋板4-7、紫外灯固定架4-8、带导轨气缸4-9、气缸4-10、连接块4-11、导轨4-12、气动手指装配体4-13和紫外灯调整架4-14，其中气动手指装配体4-13通过螺钉连接到连接块4-11的U型槽内部，气缸4-10通过气缸杆末端螺纹连接到连接块4-11上面，连接块4-11通过螺钉紧固到导轨4-12的滑块上，导轨4-12与气缸4-10通过螺钉使其紧贴于支撑板4-6正面，UV固化机6固化头通过顶丝固定到紫外灯调整架4-14中，并通过顶丝将其固定到紫外灯固定架4-8对应孔中，紫外灯固定架4-8通过螺钉固定到带导轨气缸4-9的导轨L型面的短面上，带导轨气缸4-9通过螺钉固定到支撑板4-6后面并贴紧，肋板4-7通过螺钉与支撑板4-6连接，以增强支撑板4-6的稳定性，支撑板4-6再通过螺钉连接到LY-60二维平台4-5上表面，然后通过螺钉连接LY-60二维平台4-5，再通过LY-60二维平台4-5底部层预留孔连接到二维平台连接板4-4上，二维平台连接板4-4再通过螺钉连接到安装底板4-1上。

如图6、图7和图20所示，本发明的摆体11可通过绕销钉4-16旋转主立板4-2调整摆体11与摆棱镜10绕Z轴的角度，通过调整LY-60二维平台4-5可以实现摆棱镜10与摆体11之间关于X、Y方向的配合尺寸。

如图1、图5、图6和图10所示，本发明的摆体定位装置的主立板4-2设有上定位面4-2-1、右定位面4-2-2和后定位面4-2-3，摆体定位装置依靠主立板4-2的上定位面4-2-1、右定位面4-2-2和后定位面4-2-3与摆体11的上定位面11-1、右定位面11-2和后定位面11-3配合定位摆体11。

如图4、图5、图6、图9和图20所示，本发明的摆棱镜定位装置的气动手指装配体4-13分别为定位手指4-13-1、气动手指4-13-2和夹持手指4-13-3，定位手指4-13-1通过螺钉固定到气动手指4-13-2的一个开合手指端的外侧，夹持手指4-13-3通过螺钉固定到气动手指4-13-2的另一个开合手指端的外侧，摆棱镜10的X、Y方向定位是通过定位手指4-13-1和夹持手指4-13-3与摆棱镜10上的定位面10-1、右定位面10-2和后定位面10-3的配合定位摆棱镜10。

如图11和图12所示，本发明的电气箱3包括调压阀装配体3-1、箱体支架3-2、散热风扇3-3、电磁阀3-4、散热片3-5、电磁阀安装板3-6，其中散热片3-5贴于电磁阀3-4的电磁开关侧面，电磁阀3-4通过螺钉连接到电磁阀安装板3-6上，电磁阀安装板3-6通过螺钉安装到箱体支架3-2中间层位置铝型材搭建的平台上，调压阀装配体3-1通过螺钉安装到箱体支架3-2中间层铝型材的方管上，散热风扇3-3通过螺钉安装到箱体支架3-2侧面。

电气箱3中的气管通过桌板5上的气管预留孔连接到摆棱镜粘贴主体4对应气缸上。压缩空气通过调压阀装配体3-1过滤掉压缩气体中的水分后进入电磁阀3-4。

如图13、图14、图15所示，本发明的控制系统采用AVR单片机ATMEGA16L为主芯片，AVR主芯片通过输入接口与脚踏开关1连接，外部晶振电路、复位电路、电源电路、ISP接口电路、Px接口分别与AVR主芯片连接，AVR主芯片连接继电器，继电器连接电磁阀。AVR主芯片用脚踏开关1作为信号输入，输入信号通过AVR内部程序处理转化为控制系统中继电器的响应，继电器输出端连接着电磁阀，从而实现对电磁阀的控制。

控制系统所用芯片为AVR芯片（ATMEGA16L），电源供电为12V2.1A开关电源供电，通过控制系统实现对电气箱3中电磁阀的动作控制。

图16为本发明控制系统ISP接口原理图。图18为本发明Px接口原理图。

如图17所示，电源接口主要采用LM2576电源芯片。如图19所示，本发明控制系统的继电器主要采用HK4100F-DC5V芯片。

如图1、图2所示，本发明的摆棱镜粘贴主体4、电气箱3和脚踏气动阀7数量均设为两套，脚踏开关1设为五套，其中四套为电气箱3控制开关，一套为UV固化机控制开关。

本发明采用的UV固化机6为固化头输出，固化头数量为四根：分别是1#固化头6-1、2#固化头6-2、 3#固化头6-3、4#固化头6-4。如图1所示：从左至右分别为1#摆棱镜粘贴主体和2#摆棱镜粘贴主体，从左至右为1#脚踏开关、2#脚踏开关、3#脚踏开关、4#脚踏开关和5#脚踏开关，从左至右为1#脚踏气动阀和2#脚踏气动阀。

本发明采用的UV固化机6通过固化光敏胶实现摆棱镜10与摆体11的胶接。

水准仪摆棱镜粘贴工装的工作原理及使用方法有如下步骤：

1、打开工装配电开关和配气开关，检查电气箱3中调压阀装配体3-1上气压表显示是否正常；

2、绕销钉转动主立板4-2，调节LY-60二维平台4-5校准工装；

3、将摆体11放置到1#摆棱镜粘贴主体4的主立板4-2上，摆体11定位面与主立板4-2对应定位面配合，踩动与输入接口PI1连接的1#脚踏开关1，1#脚踏开关1闭合，光耦合元件接通工作，输入接口IN1电平由高电平转为低电平，AVR单片机识别到输入接口IN1的低电平信号，单片机内部程序对IN1输入信号进行处理，并由OUT1端口输出使1#继电器工作，1#继电器工作控制对应的电磁阀工作，夹紧装置4-3中的气缸（图3所示）进气，气缸杆伸出顶紧摆体11，同时1#继电器由AVR单电机内部程序控制延迟几秒关闭；

4、摆棱镜10定位面贴紧定位手指4-13-1定位面，再次踩动与输入接口PI1相连的1#脚踏开关1，1#脚踏开关1闭合，光耦合元件接通工作，输入接口IN1电平由高电平转为低电平，AVR单片机识别到输入接口IN1的低电平信号，单片机内部程序对IN1输入信号进行处理，并由OUT2端口输出使2#继电器工作，2#继电器工作控制对应的电磁阀工作，气动手指4-13-2进气，平行对开手指收紧从而带动定位手指4-13-1和夹紧手指4-13-3收紧，摆棱镜10夹紧，同时由程序控制2#继电器工作延迟几秒后关闭；

5、第三次踩动与输入接口PI1相连的1#脚踏开1，1#脚踏开关1闭合，光耦合元件接通工作，输入接口IN1由电平由高电平转为低电平，AVR单片机识别到输入接口IN1的低电平信号，单片机内部程序对IN1输入信号进行处理，并由OUT3端口输出使3#继电器工作，3#继电器工作控制对应的电磁阀工作，气缸4-10推动连接块4-11使已经定位、夹紧的摆棱镜10沿导轨4-12克服缓冲装置4-15中的弹簧力向下移动，直至连接块4-11与限位块4-15-1接触，3#继电器依然经由单片机程序控制工作后延迟几秒钟关闭；

6、在摆体点胶槽位置按操作工艺点适量光敏胶；

7、踩动1#脚踏气动阀7，带导轨气缸4-9导杆伸出，带动1#固化头6-1、2#固化头6-2向下移动；

8、踩动与UV固化机相连的3#脚踏开,1，UV固化机的1#固化头6-1、2#固化头6-2工作，3#固化头6-3、4#固化头6-4不工作，从而对光敏胶进行初固化；

9、将摆体11放置到2#摆棱镜粘贴主体4的主立板4-2上，摆体11定位面与主立板4-2定位面配合，踩动与输入接口PI3连接的4#脚踏开关1，脚踏开关1闭合，光耦合元件接通工作，输入接口IN3电平由高电平转为低电平，AVR单片机识别到输入接口IN3输入的低电平信号，单片机内部程序对IN3输入信号进行处理，并由OUT7端口输出使7#继电器工作，7#继电器工作控制对应的电磁阀工作，夹紧装置4-3中的气缸（如图6所示）进气，气缸杆伸出顶紧摆体11，同时7#继电器由AVR单电机内部程序控制延迟几秒关闭；

10、摆棱镜10定位面贴紧定位手指4-13-1对应定位面，再次踩动与输入接口PI3相连的4#脚踏开关1，脚踏开关1闭合，光耦合元件接通工作，输入接口IN3电平由高电平转为低电平，AVR单片机识别到输入接口IN3输入的低电平信号，单片机内部程序对IN3输入信号进行处理，并由OUT8端口输出使8#继电器工作，8#继电器工作控制对应的电磁阀工作，气动手指4-13-2进气，平行对开手指收紧，从而带动定位手指4-13-1和夹紧手指4-13-3收紧，摆棱镜10夹紧，同时由程序控制8#继电器工作延迟几秒后关闭；

11、第三次踩动与输入接口PI3相连的4#脚踏开关1，脚踏开关1闭合，光耦合元件接通工作，输入接口IN3电平由高电平转为低电平，AVR单片机识别到输入接口IN3输入的低电平信号，单片机内部程序对IN3输入信号进行处理，并由OUT9端口输出使9#继电器工作，9#继电器工作控制对应的电磁阀工作，气缸4-10推动连接块4-11，使已经定位、夹紧的摆棱镜10沿导轨4-12克服缓冲装置4-15中的弹簧力向下移动，直至连接块4-11与限位块4-15-1接触，9#继电器依然经由单片机程序控制工作后延迟几秒钟关闭；

12、在摆体点胶槽位置按操作工艺点适量光敏胶；

13、踩动2#脚踏气动阀，带导轨气缸4-9导杆伸出，带动UV固化机6的3#固化头6-3、4#固化头6-4向下移动；

14、踩动与UV固化机相连的3#脚踏开关1，UV固化机6的1#固化头6-1、2#固化头6-2不工作，3#固化头6-3、4#固化头6-4工作，从而对光敏胶进行初固化；

15、踩动与输入接口PI2相连的2#脚踏开关1，2#脚踏开关1闭合，光耦合元件接通工作，输入接口IN2电平由高电平转为低电平，AVR单片机识别到输入接口IN2输入的低电平信号，单片机内部程序对IN2输入信号进行处理，并由OUT4端口、OUT5端口、OUT6端口输出使4#继电器、5#继电器、6#继电器工作，4#继电器、5#继电器、6#继电器工作控制对应的电磁阀工作，取下初固化后摆体11；

16、重复步骤3至步骤8；

17、踩动与输入接口PI4相连的5#脚踏开关1，5#脚踏开关1闭合，光耦合元件接通工作，输入接口IN4电平由高电平转为低电平，AVR单片机识别到输入接口IN4输入的低电平信号，单片机内部程序对IN4输入信号进行处理，并由OUT10端口、OUT11端口、OUT12端口输出使10#继电器、11#继电器、12#继电器工作，10#继电器、11#继电器、12#继电器工作控制对应的电磁阀工作，取下初固化后摆体11；

18、重复步骤9至步骤14。

综上所述，本发明可以实现装配尺寸的实时连续可调，提高了装配精度，而且由于工装的可调节性，工装对于不同摆棱镜的通用适应性也有很大的提高，同时工装利用气动元件实现零件的夹紧，节约了装夹时间、提高了装配效率、降低了工人的工作强度。