CN108427439B - 一种水平基准监测与补偿平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水平基准监测与补偿平台，包括有台体(1)、底座(2)、两个直线驱动器(3)、挠性板(4)、三个弹簧(5)以及倾角传感器(6)，通过倾角传感器监测台体的水平度，并在台体倾斜量超过预定值时，控制台体进行水平调整使其重新达到要求的水平精度。本发明采用钢球支承结构并通过挠性板约束台体与底座之间的平面相对运动，提出一种精确约束水平基准监测与补偿平台，避免了现有调平工作台的欠约束或过约束等问题，具有调平精度高、收敛速度快以及长期稳定性好等优点。此外，本发明结构简单、紧凑、具有负载能力强、刚度大以及制造成本低等优点。

Description

一种水平基准监测与补偿平台

技术领域

本发明涉及测量仪器领域，具体涉及一种水平基准监测与补偿平台。

背景技术

调平工作台主要用于建立水平基准，在精密仪器及机械领域具有广泛应用，如陀螺寻北仪、经纬仪以及水准仪的安平底盘等。它的性能对仪器的稳定性、工作效率和精度等均有直接影响。

中国专利CN201320348627.7公开了一种陀螺定向装置自动调平机构，主要包括调平台、底座、三个直线电机以及万向连接柱等。三个直线电机按圆周均匀对称分布与底座固连，直线电机输出轴沿竖直方向向上并在输出轴上端联接一万向调节柱，万向调节柱的另一端与调平台固连，通过控制三个直线电机的伸缩长度，实现调平台面的水平调整。

本发明提供一种能够对水平基准进行实时监测与倾斜补偿的调整工作台。它通过倾角传感器自动监测台体的水平度，并在台体倾斜量超过预定值时，自动对台体进行水平调整使台体重新达到要求的水平精度。

欠约束调平工作台在外界扰动的情况下易于发生相对运动，在输入状态下存在欠确定运动问题。在调平过程中，调平机构有可能发生绕竖直方向的转动或平面上的平动，从而对调平工作带来不确定因素，调平精度低、收敛速度慢。

过约束调平工作台对温度变化敏感，机构的环境适应性差，无法满足高精度仪器对调平机构精度保持的要求。在调平过程中，调节轴会产生挠曲变形，出现运转不灵活，甚至卡死等问题，由此导致调平机构失效。

针对上述问题，本发明采用钢球支承结构并通过挠性板约束台体与底座之间的相对运动，提出一种精确约束水平基准监测与补偿平台，可解决现有调平工作台的欠约束或过约束等问题，并具有调平精度高、收敛速度快以及长期稳定性好等优点。此外，本发明结构简单紧凑、负载能力强、刚度大，可解决现有采用螺旋支承的调平机构结构环长，负载能力差以及刚度低等问题。

发明内容

本发明采用钢球-平面及钢球-斜面三点支承结构，并通过挠性板约束台体与底座之间的相对运动，提出一种精确约束水平基准监测与补偿平台，可解决现有自动调平工作台的欠约束或过约束等问题。此外，本发明结构简单、紧凑，可解决现有螺旋支承调平工作台结构环长，负载能力差以及刚度低等问题。

本发明采用的技术方案为：一种水平基准监测与补偿平台，包括有台体、底座、两个直线驱动器、挠性薄板、三个弹簧以及倾角传感器，所述台体上设置有平面块、两个斜面块以及两个上凸起柱；所述底座上设置有两个V形块、一个锥孔块以及两个下凸起柱，V形块的V形槽内以及锥孔块的锥孔内均放置有钢球；所述直线驱动器与底座固连，其伸缩杆的输出端为平面，且与钢球保持接触；所述台体上的平面块与底座上锥孔处的钢球接触形成钢球-平面支承，两个斜面块分别与V形槽内的钢球接触形成钢球-斜面支承，通过三个钢球对台体进行支承；挠性板上设置有四个通孔，两两为一组，通过螺钉分别与台体和底座固连，在台体和底座之间形成挠性板弹性联接。

其中，所述台体与底座之间采用一个钢球-平面以及两个钢球-斜面构成三点支承；

其中，挠性板分别与台体和底座固联，在台体和底座之间形成挠性板弹性联接；

其中，所述倾角传感器与台体固连，用于监测台体的倾斜量。

其中，所述挠性薄板为方形，但不限于方形，也可为圆形等。

其中，所述三个弹簧按三角形配置，其一端与台体固连，另一端与底座固连，用于将台体和底座拉紧。

其中，包括直线驱动器、钢球及斜面块的驱动支承结构亦可采用如下替代结构实现：电机与固定座固联，电机通过联轴器带动螺杆转动，驱动球头螺母在限位座上作直线滑动，球头螺母的球头与斜面块的斜面接触形成支承，利用斜面改变台体的支承高度进行调平。

其中，包括直线驱动器、钢球及斜面块的驱动支承结构亦可采用如下替代结构实现：电机与固定座固联，电机可通过联轴器带动螺杆转动，从而驱动滑块在导向座上作直线滑动，滑块与球头接触构成滑动摩擦副，锥孔座的锥孔与球头的球面配合。当滑块作直线滑动时，可改变台体与底座之间的支承高度，从而对台体进行调平。

其中，包括平面块、锥孔块、钢球的支承结构可采用如下替代结构实现：支杆与台体固联，其端部设置有球面关节轴承；固定座与底座固联；球面关节轴承的外圈与固定座的内孔配合，并通过压圈将球面关节轴承与底座压接，从而在台体和底座之间通过球面关节轴承形成球面转动联接。

本发明与现有技术相比的优点在于：

本发明采用钢球-平面及钢球-斜面支承结构，并通过挠性板约束台体与底座之间的平面运动，提出一种精确约束水平基准监测与补偿平台，避免了现有调平工作台的欠约束或过约束等问题，具有调平精度高、收敛速度快以及长期稳定性好等优点。此外，本发明结构简单、紧凑、具有负载能力强、刚度大以及加工制造成本低等优点。

附图说明

图1为水平基准监测与补偿平台左视图；

图2为水平基准监测与补偿平台主视图；

图3为水平基准监测与补偿平台俯视图；

图4为钢球与锥孔结构图；

图5为钢球与V形槽结构图；

图6为直线驱动器示意图；

图7为直线驱动器-钢球-斜面块驱动支承结构；

图8为钢球及平面块支承结构；

图9为挠性板结构图；

图10为实施例2的结构示意图；

图11为实施例3的结构示意图；

图12为实施例4的结构示意图；

图中附图标记含义为：1为台体，2为底座，3为直线驱动器，4为挠性薄板，5为三个弹簧，6为倾角传感器，7为平面块，8为斜面块，9为上凸起柱，10为锥孔块，11为V形块，12为下凸起柱，10为锥孔块，13为锥孔，14为V形槽，15为钢球，16为伸缩杆，17为平面，18为通孔，201为固定座，202为球头螺母，203为限位座，204为螺杆，205为联轴器，206为电机，301为电机，302为固定座，303为滑块，304为锥孔座，305为球头，306为导向座，307为螺杆，308为联轴器，401为支杆，402为压圈，403为固定座，404为球面关节轴承。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例进一步说明本发明。

实施例1

一种水平基准监测与补偿平台，包括台体1、底座2、两个直线驱动器3、挠性薄板4、三个弹簧5以及倾角传感器6。

台体1上设置有平面块7、两个斜面块8以及两个上凸起柱9。

倾角传感器6与台体1固连用于测量台体的倾斜量。

底座2上设置有锥孔块10、两个V形块11以及两个下凸起柱12；锥孔块10上具有锥孔13；V形块11上具有V形槽14；

锥孔块10的锥孔13内均放置有钢球15。

两个V形块11的V形槽14内均放置有钢球15。

两个直线驱动器3均与底座2固连，其伸缩杆16的输出端为平面17，平面17与钢球15保持接触。

台体1上的平面块7与底座2上锥孔13内放置的钢球15接触形成钢球-平面支承；台体1上的两个斜面块8分别与底座2上两个V形槽14内放置的钢球15接触，形成钢球-斜面支承。

挠性薄板4上具有四个通孔18，两两为一组，分别采用两个螺钉与台体1的上凸起柱9和底座2的下凸起柱12固定，通过挠性薄板4在台体1和底座2之间形成弹性联接，并与台体1与底座2之间的钢球支承结构形成精确结构。

挠性薄板4为方形，但不限于方形，也可为圆形等。

弹簧5呈三角形布置，其一端与台体1联接，另一端与底座2联接，用于将台体1和底座2拉紧。

在直线驱动器3的驱动下，伸缩杆16推动钢球15沿V形槽14移动，利用钢球-斜面结构改变台体1的支承高度实现调平。

实施例2

如图10所示，包括直线驱动器3、钢球15及斜面块8的驱动支承结构亦可采用如下替代结构实现：

电机206与固定座201固联，电机206通过联轴器205带动螺杆204转动，从而驱动球头螺母202在限位座203上作直线滑动，球头螺母202的球头与斜面块8的斜面基础形成支承，利用斜面8改变台体1与底座2之间的支承高度对台体1进行调平。

实施例3

如图11所示，包括直线驱动器3、钢球15及斜面块8的驱动支承结构亦可采用如下替代结构实现：

电机301与固定座302固联，电机301可通过联轴器308带动螺杆307转动，从而驱动滑块303在导向座306上作直线滑动，滑块303与球头305接触构成滑动摩擦副，锥孔座304的锥孔与球头305的球面配合。当滑块303作直线滑动时，可改变台体1与底座2之间的支承高度，从而对台体1进行调平。

实施例4

如图12所示，包括钢球15及平面块7的支承结构亦可采用如下替代结构实现：

支杆401与台体1固联，其端部设置有球面关节轴承404；固定座403与底座2固联；球面关节轴承404的外圈与固定座403的内孔配合，并通过压圈402将球面关节轴承404与底座压接，从而在台体1和底座2之间通过球面关节轴承404形成球面转动联接。

Claims (6)

1.一种水平基准监测与补偿平台，包括有台体（1）、底座（2）、两个直线驱动器（3）、挠性薄板（4）、三个弹簧（5）以及倾角传感器（6），其特征是：所述台体（1）上设置有平面块（7）、两个斜面块（8）以及两个上凸起柱（9）；所述底座（2）上设置有两个V形块（11）、一个锥孔块（10）以及两个下凸起柱（12），V形块（11）的V形槽（14）内以及锥孔块（10）的锥孔（13）内均放置有钢球（15）；所述直线驱动器（3）与底座（2）固连，其伸缩杆（16）的输出端为平面（17），且与钢球（15）保持接触；所述台体（1）上的平面块（7）与底座（2）上锥孔（13）处的钢球（15）接触形成钢球-平面支承，两个斜面块（8）分别与V形槽（14）内的钢球（15）接触形成钢球-斜面支承，通过三个钢球（15）对台体（1）进行支承；挠性薄板（4）上设置有四个通孔（18），两两为一组，通过螺钉分别与台体（1）和底座（2）固连，在台体（1）和底座（2）之间形成弹性联接；

台体（1）与底座（2）之间采用一个钢球-平面以及两个钢球-斜面构成三点支承；

挠性薄板（4）分别与台体（1）与底座（2）固联，在台体（1）和底座（2）之间形成挠性板弹性联接；

所述倾角传感器（6）与台体（1）固连，用于监测台体（1）的倾斜量。

2.根据权利要求1所述的一种水平基准监测与补偿平台，其特征是：所述挠性薄板（4）为方形或圆形。

3.根据权利要求1所述的一种水平基准监测与补偿平台，其特征是：所述三个弹簧（5）按三角形配置，其一端与台体（1）固连，另一端与底座（2）固连，用于将台体（1）和底座（2）拉紧。

4.根据权利要求1所述的一种水平基准监测与补偿平台，其特征是：包括直线驱动器（3）、钢球（15）及斜面块（8）的驱动支承结构可采用如下替代结构实现：电机（206）与固定座（201）固联，电机（206）通过联轴器（205）带动螺杆（204）转动，从而驱动球头螺母（202）在限位座（203）上作直线滑动，球头螺母（202）的球头与斜面块（8）的斜面接触形成支承，利用斜面块（8）改变台体（1）的支承高度对台体（1）进行调平。

5.根据权利要求1所述的一种水平基准监测与补偿平台，其特征是：包括直线驱动器（3）、钢球（15）及斜面块（8）的驱动支承结构可采用如下替代结构实现：电机（301）与固定座（302）固联，电机（301）可通过联轴器（308）带动螺杆（307）转动，从而驱动滑块（303）在导向座（306）上作直线滑动，滑块（303）与球头（305）接触构成滑动摩擦副，锥孔座（304）的锥孔与球头（305）的球面配合，当滑块（303）作直线滑动时，可改变台体（1）与底座（2）之间的支承高度，从而对台体（1）进行调平。

6.根据权利要求1所述的一种水平基准监测与补偿平台，其特征是：包括平面块（7）、锥孔块（10）、钢球（15）的支承结构可采用如下替代结构实现：支杆（401）与台体（1）固联，其端部设置有球面关节轴承（404）；固定座（403）与底座（2）固联；球面关节轴承（404）的外圈与固定座（403）的内孔配合，并通过压圈（402）将球面关节轴承（404）与底座压接，从而在台体（1）和底座（2）之间通过球面关节轴承（404）形成球面转动联接。

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