CN103968811B - 一种调整机构及具有该调整机构的激光准直仪器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种调整机构及激光准直仪器，该调整机构包括：差速器，其具有第一输出轴、第二输出轴以及第一从动齿轮，所述第二输出轴在其伸出所述差速器外的一端上设有第二从动齿轮；第一步进电机，其转轴上设有第一主动齿轮，所述第一主动齿轮与所述第一从动齿轮相啮合；第二步进电机，其转轴上设有第二主动齿轮，所述第二主动齿轮与所述第二从动齿轮相啮合；丝杆，其第一端与所述第一输出轴相连，所述丝杆随所述第一输出轴的转动而转动；以及移动块，与所述丝杆螺纹连接，并随所述丝杆的转动沿所述丝杆的轴向运动；其中，所述第一输出轴随所述第一步进电机及所述第二步进电机的同相转动、反向转动或单独转动而转动，从而带动所述移动块的运动。

Description

一种调整机构及具有该调整机构的激光准直仪器
技术领域
本发明第一方面涉及一种调整机构，尤其涉及一种用于激光准直仪器的调平机构。
本发明第二方面涉及一种包括上述调整机构的激光准直仪器。
背景技术
激光准直仪器通常将激光发射器设置在悬吊装置或摆动支架上，并通过一调整机构来对悬吊装置或摆动支架进行调平，从而使得激光发射器处于水平。
以摆动支架为例，现有技术中，调整机构通常是通过单一电机来对调整机构进行调平，但在使用一个电机的情况下，由于电机的固有特性，调整结构中的传动部分的细分精度和速度很难同时兼顾。
因此，亟待一种能同时兼顾精度和速度的调整机构。
发明内容
为了克服上述技术缺陷，本发明的目的在于通过双电机与差速器的配合实现一种兼顾精度及速度的调整机构。
为了实现上述目的，本发明的第一方面提供一种调整机构，其包括：-差速器，其具有第一输出轴、第二输出轴以及第一从动齿轮，所述第二输出轴在其伸出所述差速器外的一端上设有第二从动齿轮；-第一步进电机，其转轴上设有第一主动齿轮，所述第一主动齿轮与所述第一从动齿轮相啮合；-第二步进电机，其转轴上设有第二主动齿轮，所述第二主动齿轮与所述第二从动齿轮相啮合；-丝杆，其第一端与所述第一输出轴相连，所述丝杆随所述第一输出轴的转动而转动；以及-移动块，与所述丝杆螺纹连接，并随所述丝杆的转动沿所述丝杆的轴向运动；其中，所述第一输出轴随所述第一步进电机及所述第二步进电机的同相转动、反向转动或单独转动而转动，从而带动所述移动块的运动。
优选地，在本发明中，所述调整机构还包括一外壳，所述差速器、所述第一、第二步进电机、所述丝杆及所述移动块设置在所述外壳内。
优选地，在本发明中，所述外壳上设置有丝杆固定孔及丝杆固定圈，所述丝杆的第二端通过所述丝杆固定孔及所述丝杆固定圈与所述外壳固定。
优选地，在本发明中，所述外壳内还具有一与所述丝杆平行而设的限位杆，所述移动块向所述限位杆伸出一对平行杆，且所述限位杆位于所述一对平行杆之间。
优选地，在本发明中，所述移动块、所述一对平行杆及所述限位杆围绕而成一连接区域，且所述一对平行杆沿所述丝杆轴向具有一上下间隔。
优选地，在本发明中，所述移动块上还设置有一限位片，在所述外壳相对于所述限位片的位置上设置有一限位电路板，所述限位片与所述限位电路板相互配合以限制所述移动块的移动行程。
本发明的第二方面提供一种激光准直仪器，包括：相对固定连接的摆动支架、激光器及水平传感器，其中，所述激光准直仪器包括如前所述的调整机构，其中，所述摆动支架与所述调整机构中的移动块相连，所述水平传感器与所述调整机构的第一步进电机及第二步进电机电性连接，所述第一步进电机及所述第二步进电机根据所述水平传感器反馈的位置信息进行同相转动、反向转动或单独转动。
作为一种可选实施方式，本发明的第二方面提供一种激光准直仪器，包括：相对固定连接的摆动支架、激光器及水平传感器，其中，所述激光准直仪器包括如前所述的调整机构，其中，所述摆动支架具有一连接杆，所述连接杆伸入所述一对平行杆之间的上下间隔内，所述水平传感器与所述调整机构的第一步进电机及第二步进电机电性连接，所述第一步进电机及所述第二步进电机根据所述水平传感器反馈的位置信息进行同相转动、反向转动或单独转动。
作为另一种可选实施方式，本发明的第二方面提供一种激光准直仪器，相对固定连接的摆动支架、激光器及水平传感器，其中，所述激光准直仪器包括如前所述的调整机构，其中，所述摆动支架具有一连接杆，所述连接杆伸入所述调整机构中的所述连接区域，所述水平传感器与所述调整机构的第一步进电机及第二步进电机电性连接，所述第一步进电机及所述第二步进电机根据所述水平传感器反馈的位置信息进行同相转动、反向转动或单独转动。
优选地，在本发明中，所述激光准直仪器还包括一控制装置，所述控制装置用于根据所述水平传感器所反馈的位置信息控制所述第一及第二步进电机的运转模式。
优选地，在本发明中，所述激光准直仪器为激光扫平仪或激光点线投射仪。
基于上述设置，本发明所提供的调整机构采用双电机与差速器的配合，实现了当摆动支架与水平位置偏差较大时可以让两个电机同时工作，从而丝杆有较高的转速能让摆动支架快速接近水平位置；而当快接近水平位置时，可以只让单一电机工作或改变两台电机的旋转方向来降低丝杆的转速，从而能较为精确地控制丝杆的转动。
附图说明
图1为本发明一优选实施例所提供的调整机构的爆炸图；
图2为本发明一优选实施例所提供的调整机构中差速器部分的爆炸图；
图3为本发明一优选实施例中限位片的俯视示意图；
图4A-4C为本发明一优选实施例中限位片工作状态的示意图；
图5为本发明另一优选实施例所提供的激光准直仪器的结构示意图；
图6为本发明另一优选实施例所提供的激光准直仪器的结构示意图。
具体实施方式
以下将结合具体实施例及附图对本发明所具有的各种特征做详细说明。
请先参见图1及图2，图1示出本发明一优选实施例的调整机构100。该调整机构100具有第一壳体1及第二壳体2，两个壳体相互组合形成一外壳，在外壳内设置有差速器3、第一步进电机4-1、第一主动齿轮4-2、第二步进电机5-1、第二主动齿轮5-2、丝杆6及移动块7。
差速器3包括在一端具有差速器齿轮3-3的第一输出轴3-1及第二输出轴3-2，一对通过差速器行星齿轮轴3-5连接的差速器行星齿轮3-4，其中，行星齿轮3-4与差速器齿轮3-3相互啮合。差速器3还具有相互匹配组合的上外壳3-9及下外壳3-8，上下外壳的组合可以形成一收容部，用以收容上述部件3-1至3-5，并且第一输出轴3-1及第二输出轴3-2的输出端可以分别对应地伸出上外壳3-9或下外壳3-8。在下外壳3-8的外围设置有第一从动齿轮3-6，在第二输出轴3-2的输出端则设置有第二从动齿轮3-7。
第一主动齿轮4-2设置在第一步进电机4-1的转轴上，对应地，第二主动齿轮5-2设置在第二步进电机5-1的转轴上。第一主动齿轮4-2与第一从动齿轮3-6相啮合，第二主动齿轮5-2则与第二从动齿轮3-7相啮合。
丝杆6的一端与差速器3的第一输出轴3-1的输出端相连接，另一端则伸入外壳上设置的丝杆固定孔，并与丝杆固定圈10相连，由此，丝杆可随第一输出轴3-1的转动而转动，丝杆6在转动时其相对于外壳的位置保持不变。移动块7则与丝杆6螺纹连接。
如此设置，可通过第一步进电机4-1的单独运转、或第二步进电机5-1的单独运转、或者两个步进电机的同相/反向运转，带动第一输出轴3-1的转动，从而带动丝杆6转动，并进一步促使移动块7沿丝杆6的轴向作上下运动。
需要说明的是，众所周知，差速器的是一种能使旋转运动自一根轴传至两根轴，并使后者相互间能以不同转速旋转的差动机构。差速器一般配置有一输入轴和两输出轴。而本发明则是利用了差速器的工作原理，并将两根输出轴中的一根作为第二输入轴来使用，从而使得剩下的输出轴可根据两根输入轴不同的输入传动情况而产生不同的转速及旋转方向。例如，在本发明中，假设第一步进电机所能提供的传动比为0.75，第二步进电机所能提供的传动比为0.5，当两个电机同向运转时，第一输出轴输出的传动比为0.25；当两个电机反向运转时，第一输出轴输出的传动比为1.25，当两个电机单独运转时，则可以分别输出0.75或0.5的传动比。这样就可以通过两个电机运转状态的不同，让丝杆产生4种不同的转速。
只需将上述的调整机构100置于激光准直仪器内，让移动块7与仪器中控制水平位置的部件相连接，再让激光准直仪器中的水平传感器与电机相连，让水平传感器控制电机的运转状态带动移动块的上下移动，来实现仪器中激光部件的找平。
进一步为了防止移动块过分的移动行程对仪器外壳产生的损坏，可以在移动块7上设置一限位片11，而在第二壳体2内对应设置有限位电路板12。如图1、3、4A-4C所示，该限位片11为一直角弯折片，其主体部分111与移动块7的一侧面相固定，弯折部分112朝向限位电路板12。限位电路板12向限位片11伸出上下一对U形槽121、122，在这对U型槽中设置有光电管，限位片的弯折部分112随移动块7的移动在这对U型槽中移动，根据限位片11在U型槽中不同的位置，判断是否处于极限位置。如图4A所示，限位片11的弯折部分112同时遮挡上下U型槽中的光电管，此时移动块处于正常位置。图4B及4C则分别示出两个极限位置。在图4B中，上方U型槽121中的光电管未被遮挡，移动块7处于底部极限位置；而在图4C中，下方U型槽122中的光电管未被遮挡，移动块7则处于顶部极限位置。
图5及图6则示出一种具有该调整机构100的激光准直仪器200。该激光准直仪器可以是激光扫平仪或激光点线投射仪。该激光准直仪器包括壳体（未示出），收容于该壳体内的摆动支架210、激光器（未示出）及水平传感器220。通常，三者是相对固定而设，即三者的水平位置关系保持一致。在摆动支架210上设置有一连接杆211，该连接杆211可以直接与移动块7连接或枢轴连接。
作为一种优选实施例，本发明提供另外一种连接杆与移动块的连接方式。请参见图1，在调整机构100的外壳内具有一与丝杆6相互平行的限位杆9，移动块7朝向该限位杆9伸出一对平行且有一定上下间隔的平行杆8，限位杆9位于这对平行杆8之间。这样移动块7、一对平行杆8以及限位杆9构成了一连接区域，而摆动支架210的连接杆211则可伸入该连接区域，这样就可以实现连接杆211与移动块7之间的连接。
在一些其他实施例中，让连接杆211伸入这对平行杆8的上下间隔，也可以实现连接杆211与移动块7之间的连接。
平行杆8与限位杆9的设置是为了避免移动块7与丝杆6共同旋转，而无法上下移动。当然其他的方式也可以实现这个效果，例如之前提及的让连接杆211直接与移动块7连接或枢轴连接。
为了让水平传感器220所感测到的摆动支架水平位置信息与电机的工作状态相关联，可以将水平传感器220与两个步进电机电性连接，通过其感测到的水平位置信息来控制两个步进电机的运转状态。例如，当摆动支架的实际位置与水平位置偏差较大时，如图3所示的12度，水平传感器让两个步进电机同时反向运转，让丝杆产生较高的转速，提高调整速度，让摆动支架快速地接近水平位置；当摆动支架的实际位置快接近水平位置时，如图4所示的1度，水平传感器可以只让某个电机运转，或让两个电机同时同向运转，以降低丝杆的转速，提高调整精度。
当然，在其他实施例中，可以加设一控制装置（未示出），该控制装置可以根据水平传感器反馈的位置信息控制两台步进电机的运转模式。
应当注意的是，本发明的实施例有较佳的实施性，且并非对本发明作任何形式的限制，任何熟悉该领域的技术人员可能利用上述揭示的技术内容变更或修饰为等同的有效实施例，但凡未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改或等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种调整机构，其特征在于，包括：
-差速器，其具有第一输出轴、第二输出轴以及第一从动齿轮，所述第二输出轴在其伸出所述差速器外的一端上设有第二从动齿轮；
-第一步进电机，其转轴上设有第一主动齿轮，所述第一主动齿轮与所述第一从动齿轮相啮合；
-第二步进电机，其转轴上设有第二主动齿轮，所述第二主动齿轮与所述第二从动齿轮相啮合；
-丝杆，其第一端与所述第一输出轴相连，所述丝杆随所述第一输出轴的转动而转动；以及
-移动块，与所述丝杆螺纹连接，并随所述丝杆的转动沿所述丝杆的轴向运动；
其中，所述第一输出轴随所述第一步进电机及所述第二步进电机的同相转动、反向转动或单独转动而转动，从而带动所述移动块的运动。
2.如权利要求1所述的调整机构，其特征在于，所述调整机构还包括一外壳，所述差速器、所述第一、第二步进电机、所述丝杆及所述移动块设置在所述外壳内。
3.如权利要求2所述的调整机构，其特征在于，所述外壳上设置有丝杆固定孔及丝杆固定圈，所述丝杆的第二端通过所述丝杆固定孔及所述丝杆固定圈与所述外壳固定。
4.如权利要求2所述的调整机构，其特征在于，所述外壳内还具有一与所述丝杆平行而设的限位杆，所述移动块向所述限位杆伸出一对平行杆，且所述限位杆位于所述一对平行杆之间。
5.如权利要求4所述的调整机构，其特征在于，所述移动块、所述一对平行杆及所述限位杆围绕而成一连接区域，且所述一对平行杆沿所述丝杆轴向具有一上下间隔。
6.如权利要求2所述的调整机构，其特征在于，所述移动块上还设置有一限位片，在所述外壳相对于所述限位片的位置上设置有一限位电路板，所述限位片与所述限位电路板相互配合以限制所述移动块的移动行程。
7.一种激光准直仪器，包括：相对固定连接的摆动支架、激光器及水平传感器，其特征在于，所述激光准直仪器包括如权利要求1-4及6中任一项所述的调整机构，其中，所述摆动支架与所述调整机构中的移动块相连，所述水平传感器与所述调整机构的第一步进电机及第二步进电机电性连接，所述第一步进电机及所述第二步进电机根据所述水平传感器反馈的位置信息进行同相转动、反向转动或单独转动。
8.一种激光准直仪器，包括：相对固定连接的摆动支架、激光器及水平传感器，其特征在于，所述激光准直仪器包括如权利要求1-4及6中任一项所述的调整机构，其中，所述摆动支架具有一连接杆，所述连接杆伸入所述一对平行杆之间的上下间隔内，所述水平传感器与所述调整机构的第一步进电机及第二步进电机电性连接，所述第一步进电机及所述第二步进电机根据所述水平传感器反馈的位置信息进行同相转动、反向转动或单独转动。
9.一种激光准直仪器，包括：相对固定连接的摆动支架、激光器及水平传感器，其特征在于，所述激光准直仪器包括如权利要求5所述的调整机构，其中，所述摆动支架具有一连接杆，所述连接杆伸入所述调整机构中的所述连接区域，所述水平传感器与所述调整机构的第一步进电机及第二步进电机电性连接，所述第一步进电机及所述第二步进电机根据所述水平传感器反馈的位置信息进行同相转动、反向转动或单独转动。
10.如权利要求7、8或9中任一项所述的激光准直仪器，其特征在于，所述激光准直仪器还包括一控制装置，所述控制装置用于根据所述水平传感器所反馈的位置信息控制所述第一及第二步进电机的运转模式。
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