CN108709518B - 一种大尺度三维空间整体测量定位仪快锁装置 - Google Patents

Abstract

本发明是一种大尺度三维空间整体测量定位仪快锁装置，属于测量技术领域，用于快速锁紧大尺度三维空间整体测量定位仪基站和电源盒的紧固装置，以实现基站和电源盒在现场使用过程中的快速安装和拆卸。快锁装置包括：下座，上安装块，锁紧环，电路板①，电路板固定用螺钉，电路板②，导向锁紧套，压盖，弹簧，锥形锁紧柱，密封盖，螺杆，导向块，右旋滑块，导向块连接用螺钉，限位块，左旋滑块，压盖连接用螺钉，滚珠。该快锁装置靠其内部螺杆、锁紧柱、滑块与导向块的传动配合以及锁紧套与锁紧柱的空间变化来产生滚珠的压紧力，可以快速将基站与电源盒锁紧，有效地提升了安装效率与操作安全系数，降低了人工要求。

Description

一种大尺度三维空间整体测量定位仪快锁装置

技术领域

本发明是一种大尺度三维空间整体测量定位仪快锁装置，属于测量技术领域，用于快速锁紧大尺度三维空间整体测量定位仪基站和电源盒的紧固装置，以实现基站和电源盒在现场使用过程中的快速安装和拆卸。

技术背景

大尺度三维空间整体测量定位仪主要应用于飞机制造、卫星制造等航空航天领域，汽车、造船以及工业测量等领域，它的主要功能体现在实时监控、移动导航、在线检测、大部件的空间尺寸三维测量以及逆向工程等等。大尺度三维空间整体测量定位仪的基站与供电装置-电源盒为分离式设计，非工作时段两者分别放置在工具箱中以便于携带，在现场测量时，需要将基站与电源盒固定连接使用。

现阶段连接基站与电源盒的锁紧装置大多为螺旋拧紧式锁紧，即通过基站底部的标准螺纹孔，与电源盒上部的标准螺纹孔配合，将基站旋转紧固于锁紧装置上方，以螺纹连接产生锁紧力，以达到连接电源盒与基站的目的。

传统锁紧方式需要现场旋转基站以实现螺纹紧固连接，而基站具有一定的重量与体积，总体重量约为4.5Kg，总体尺寸为Φ150(外径)×200(总高度)mm，因此要求使用者在操作过程中施加较大的力，以实现旋动基站，完成基站与电源盒的连接。由于传统锁紧基站过程中涉及举起、旋转等操作动作，对操作者的体能、身高、协调性要求较高。并且，为实现稳定可靠的螺纹连接，使连接力达到锁紧基站的程度，需要重复旋转基站直至锁紧力超过阈值，是一个较为缓慢的过程，约为15～25s，在工作现场，这个锁紧过程的时间虽然能够暂时满足工地使用要求，但是耗时较长，效率较低，其锁紧时间还存在较大的压缩空间。此外，由于安装过程中需要操作者同时兼顾基站平衡和系统安装，操作难度较大，安全系数较低，可能产生基站在旋紧过程中掉落，而基站属于大尺度三维空间整体测量定位仪核心装置，整体性能要求高，造价昂贵，使用过程中应避免强烈震动，基站掉落将对性能产生恶劣影响，并造成严重财产损失，即传统锁紧装置操作过程中的设备安全性较低；由于基站整体尺寸及重量超出便捷式随身携带设备尺寸及重量要求，锁紧过程中由于操作人员体力欠缺、操作不当等因素引起的基站掉落可能威胁操作人员安全，即传统锁紧装置操作过程中的人员安全性较低。

发明内容

本发明正是针对上述现有技术中存在的不足而设计提供了一种大尺度三维空间整体测量定位仪快锁装置，其目的是为解决上述传统锁紧装置操作人员体力要求高、实施效率低、设备及操作人员安全系数低等问题。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

该种大尺度三维空间整体测量定位仪快锁装置，其特征在于：该快速锁紧装置包括下座1，限位块16通过螺纹连接固定在在下座1底部中心，导向快13通过螺纹连接固定在下座1底部，镜像对称地分布在限位块16两侧，螺杆12的轴间卡在限位块16的限位槽中，左侧螺纹柱身与左旋滑块17内螺纹孔配合，右侧螺纹柱身与右旋滑块14内螺纹孔配合，左旋滑块17安装在限位块16左侧的导向快13内部的导向槽内，右旋滑块14安装在限位块16右侧的导向快13内部的导向槽内，左旋滑块17和右旋滑块14在螺杆12旋转过程中为相对直线运动，导向锁紧套7分别通过螺纹连接固定在两侧的导向块13的上部端面上，压盖8通过螺纹连接安装在导向锁紧套7上端面，锥形锁紧柱10安装在导向锁紧套7内部导向孔中，弹簧9下端套入锥形锁紧柱10上端面安装槽中，上端与压盖8接触，弹簧9处于压缩状态，产生的弹力将锥形锁紧柱10压紧在右旋滑块14、左旋滑块17上部，滚珠19安装在由锥形锁紧柱10与导向锁紧套7形成的圆筒状内壁空间间隙内，并部分置于导向锁紧套7筒壁上的定位孔中；

该快速锁紧装置包括上安装块2，上安装块2为一体式加工结构，底部中心开有标准螺纹孔用于与基站底部标准螺纹柱的配合，两处套筒状结构镜像对称地分布在螺纹孔两侧，锁紧环3滑入该套筒状结构中心孔内部，与孔内壁实现滑紧配合，锁紧环3上部外沿结构分别与上安装块2两处套筒状结构的上端面接触；

锁紧环3内部中空，中心孔下部收束呈锥形，当滚珠19被锥形锁紧柱10顶出定位孔后，滚珠19被挤出部分与锁紧环3的锥形斜面互相挤压，形成锁紧力。

锥形锁紧柱10底面呈弧形，在弹簧9的挤压作用下分别压紧在右旋滑块14、左旋滑块17上部，锥形锁紧柱10的弧形底面在右旋滑块14、左旋滑块17的相对直线运动过程中紧贴14、左旋滑块17上部表面，并通过右旋滑块14、左旋滑块17的相对直线运动产生向上的垂直运动。

本发明具有的优点和有益效果：导向块13呈“凹”字形，左旋滑块17、右旋滑块14与导向块13配合，嵌在导向块凹槽内，当左旋滑块17、右旋滑块14在导向块13内来回滑动时，导向块13保证了左旋滑块17、右旋滑块14不发生旋转且在限制方向上滑动，从而减小结构对锁紧性能的影响；所述的快锁装置依靠滚珠19与锁紧环3之间的挤压作用产生锁紧力，锁紧过程与解锁过程只是将滚珠挤出、收进的过程，操作省力，锁紧过程迅速，可节省大尺度三维空间整体测量定位仪现场测量时准备时间，简化准备工作的操作流程；由于紧固过程迅速，以及内部传动结构的省力，相较于旋转具有一定重量及体积传统基站安装方式，安装过程更加安全，设备及人员安全保障性高；所述快锁装置整体结构紧凑，内部零部件布置集中，尺寸适中，便于携带。

经多次试验，相较于传统锁紧装置，该装置所需平均锁紧时间为5～15秒，解锁过程更为快捷，操作安全系数更高，并且，相比于较为常见的锁紧环变形产生锁紧力将基站与电源盒连接的锁紧方式，操作者在该快锁装置的使用过程中具有明显省力的操作体验，对操作者体能要求低。

本发明结构上的特点：

①锁紧环、锁紧柱、滑块以及滚珠之间配合灵巧，并没有严格的高精度装配关系，在相对宽松的约束环境下，仅靠各部件之间的传动配合即完成紧固全套过程，在降低装配难度的同时提升了使用的灵活性，同时保障结构的稳定性；

②测整套快锁结构装置呈圆形，曲线流畅，布局对称，设计简洁，并且在应用层的操作者视角无螺钉裸露，一体化程度高，整体闭合性高；

③滑动装置采用左、右旋滑块与螺杆配合的运动副形式，通过在螺杆两端旋向相同的螺纹上安装内螺纹分别为左旋螺纹和右旋螺纹的左旋滑块和右旋滑块，实现旋转螺杆时左、右旋滑块的相对运动，结构灵活，操作简便。

附图说明

图1本发明整体结构剖面图

图2本发明整体外形示意图，其中，图2-(a)为手把插装位置示意图，图2-(b)为手把旋转方式示意图

图3本发明的局部结构图

图4本发明锁紧部件外形示意图

图5本发明操作流程图

图6本发明操作流程示意图例，其中，图6-(a)为下座与支架连接形式示意图，图6-(b)为基站与上安装块的连接形式示意图，图6-(c)为锁紧形式示意图。

图中：下座1，上安装块2，锁紧环3，电路板4，电路板固定用螺钉5，电路板6，导向锁紧套7，压盖8，弹簧9，锥形锁紧柱10，密封盖11，螺杆12，导向块13，右旋滑块14，导向块连接用螺钉15，限位块16，左旋滑块17，压盖连接用螺钉18，滚珠19，手把20，支架21，基站22。

具体实施方式

下面通过附图对本发明做进一步的详细说明。

参见附图1～4所示，该种大尺度三维空间整体测量定位仪快锁装置包括下座1，限位块16通过螺纹连接固定在在下座1底部中心，导向块13底部开有螺纹孔，下座1底部开有对应通孔。导向块连接用螺钉15穿过底部通孔，旋入导向块13，将导向块13固定在下座1底部，镜像对称地分布在限位块16两侧，螺杆12中部设计有圆盘状限位结构，限位块16中部开有凹槽，该凹槽可与螺杆12的限位结构配合，螺杆12的轴肩卡在限位块16的限位槽中，螺杆12两端柱体部分有螺纹，左侧螺纹柱身与左旋滑块17内螺纹孔配合，右侧螺纹柱身与右旋滑块14内螺纹孔配合，右旋滑块14与左旋滑块17分别自两端螺纹处反向旋进，实现螺杆12与滑块间的连接，左旋滑块17安装在限位块16左侧的导向快13内部的导向槽内，右旋滑块14安装在限位块16右侧的导向快13内部的导向槽内，左旋滑块17和右旋滑块14在螺杆12旋转过程中为相对直线运动，导向块13顶部开有螺纹孔，导向锁紧套7底部开有通孔。螺钉穿过导向锁紧套7底部通孔，旋进导向块13顶部螺纹孔，实现导向锁紧套7与导向块13之间的连接，将导向锁紧套7分别固定在两侧的导向块13的上部端面上，压盖8沿周向开有均匀分布通孔，通过将压盖8连接用螺钉18穿过该通孔，旋进导向锁紧套7顶端相对应的周向均匀分布的螺纹孔，实现压盖8与导向锁紧套7的螺纹连接，将压盖8安装在导向锁紧套7上端面，锥形锁紧柱10安装在导向锁紧套7内部导向孔中，锥形锁紧柱10依靠导向锁紧套7导向，可在导向锁紧套7内来回滑动，锥形锁紧柱10柱体顶端开有凹槽，弹簧9下端嵌入锥形锁紧柱10该凹槽中，底部与锥形锁紧柱10端部凹槽底部相接触，上端与压盖8接触，处于压缩状态，产生的弹力将锥形锁紧柱10压紧在右旋滑块14、左旋滑块17上部，右旋滑块14与左旋滑块17轮廓均呈不规则形状，其上表面具有急剧上升的陡坡，锥形锁紧柱10底部分别与右旋滑块14和左旋滑块17上表面相接触，滚珠19安装在由锥形锁紧柱10与导向锁紧套7形成的圆筒状内壁空间间隙内，并部分置于导向锁紧套7筒壁上的定位孔中；

该快速锁紧装置包括上安装块2，上安装块2为一体式加工结构，底部中心开有标准螺纹孔用于与基站底部标准螺纹柱的配合，两处套筒状结构镜像对称地分布在螺纹孔两侧，锁紧环3滑入该套筒状结构中心孔内部，与孔内壁实现滑紧配合，锁紧环3上部外沿结构分别与上安装块2两处套筒状结构的上端面接触，，电路板4、电路板6通过电路板固定用螺钉5连接在上安装块2上。

锁紧环3内部中空，中心孔下部收束呈锥形，当滚珠19被锥形锁紧柱10顶出定位孔后，滚珠19被挤出部分与锁紧环3的锥形斜面互相挤压，形成锁紧力；

锥形锁紧柱10底面呈弧形，在弹簧9的挤压作用下分别压紧在右旋滑块14、左旋滑块17上部，锥形锁紧柱10的弧形底面在右旋滑块14、左旋滑块17的相对直线运动过程中紧贴14、左旋滑块17上部表面，螺杆12一端柱体开有六角凹槽，便于手把20伸入，手把20的形式为能够与标准内六角配合的标准件或非标件，能够将手把20伸入该六角凹槽，手动旋转，则可带动螺杆12旋转，螺杆12旋转过程中，两端螺纹与相连接的旋滑块14和左旋滑块17间发生相对转动，右旋滑块14和左旋滑块17沿螺杆12产生直线运动，并且根据螺杆12的旋转方向不同，旋滑块14和左旋滑块17间的直线运动分为相互靠近与相互远离两种，在旋滑块14和左旋滑块17沿螺杆12轴向产生相对运动的过程中，锥形锁紧柱10贴合滑块不规则上表面，产生沿自身轴线的垂直移动。

当锥形锁紧柱10与滑块上表面平面部分贴合时，锥形锁紧柱10处于最低点，此时锥形锁紧柱与导向锁紧套7内部圆筒状内壁空间间隙较大，滚珠19位于该空间间隙内，旋转螺杆12，使右旋滑块14与左旋滑块17之间产生相对远离的直线运动，在此相对运动过程中，锥形锁紧柱10所贴合的滑块上表面逐渐由平面部分转变为急剧上升的陡坡部位，右旋滑块14与左旋滑块17之间产生的相对距离越远，锥形锁紧柱10底部所贴合部位高度越高，锥形锁紧柱10向上移动的距离越大，锥形锁紧柱10与导向锁紧套7圆筒状内壁之间的空间间隙越小，当锥形锁紧柱10上升到某一高度时，锥形锁紧柱10与导向锁紧套7圆筒状内壁之间的空间间隙大小缩小至临界值，原本处于锥形锁紧柱10与导向锁紧套7内部空间间隙内的滚珠19被挤出导向锁紧套，原本完全置于导向锁紧套7内部的滚珠有部分进入导向锁紧套7外壁与锁紧环3内部所形成的空间间隙内，并且该部分与锁紧环3内壁相接触，仍处于导向锁紧套内部空间的滚珠19部分与锥形锁紧柱10外壁接触，在锥形锁紧柱10的挤压下，滚珠19挤压锁紧环3，锁住了锁紧环3的全部运动，锁紧环3上部圆形外沿部分与上安装块顶部突起部分相接触，将上安装块牢固压紧在下座上，实现整个装置的锁紧。

本发明实施方式与传统实施方式的对比：

使用传统锁紧装置在现场进行基站连接及安装时的主要流程为：(1)将锁紧装置安装固定在支架上；(2)手持基站靠近锁紧装置，将基站底部螺纹柱对准锁紧装置对应螺纹孔；(3)确认螺纹咬合后沿螺纹锁紧方向旋转基站，直至螺纹将基站锁紧在锁紧装置上部。整个操作过程中，操作人员必需抱持基站并重复旋转，耗时繁琐。

参见图5、6，使用本发明快锁装置在现场进行基站连接及安装时的主要流程为：(1)将锁紧装置下部安装固定在支架上，将锁紧装置上部连接在基站底部；(2)沿锁紧方向摇动手把将锁紧装置上部与下部锁紧。整个操作过程中，完成锁紧装置上下部对接后，操作人员只需摇动手把，实现左旋滑块和右旋滑块滑动带动锥形锁紧柱直线运动挤出滚珠，通过挤紧力将上安装块与下座锁紧，其卡紧过程轻巧省力、便捷迅速，被卡紧设备平稳、安全，并避免了直接旋转基站带来的安全隐患，提高了设备及人员的安全保障。

Claims (1)

1.一种大尺度三维空间整体测量定位仪快锁装置，其特征在于：该快锁装置包括下座(1)，限位块(16)通过螺纹连接固定在在下座(1)底部中心，导向块(13)通过螺纹连接固定在下座(1)底部，镜像对称地分布在限位块(16)两侧，螺杆(12)的轴肩卡在限位块(16)的限位槽中，左侧螺纹柱身与左旋滑块(17)内螺纹孔配合，右侧螺纹柱身与右旋滑块(14)内螺纹孔配合，左旋滑块(17)安装在限位块(16)左侧的导向块(13)内部的导向槽内，右旋滑块(14)安装在限位块(16)右侧的导向块(13)内部的导向槽内，左旋滑块(17)和右旋滑块(14)在螺杆(12)旋转过程中为相对直线运动，导向锁紧套(7)分别通过螺纹连接固定在两侧的导向块(13)的上部端面上，压盖(8)通过螺纹连接安装在导向锁紧套(7)上端面，锥形锁紧柱(10)安装在导向锁紧套(7)内部导向孔中，弹簧(9)下端套入锥形锁紧柱(10)上端面安装槽中，上端与压盖(8)接触，弹簧(9)处于压缩状态，产生的弹力将锥形锁紧柱(10)压紧在右旋滑块(14)、左旋滑块(17)上部，滚珠(19)安装在由锥形锁紧柱(10)与导向锁紧套(7)形成的圆筒状内壁空间间隙内，并部分置于导向锁紧套(7)筒壁上的定位孔中；

该快锁装置包括上安装块(2)，上安装块(2)为一体式加工结构，底部中心开有标准螺纹孔用于与基站底部标准螺纹柱的配合，两处套筒状结构镜像对称地分布在螺纹孔两侧，锁紧环(3)滑入该套筒状结构中心孔内部，与孔内壁实现滑紧配合，锁紧环(3)上部外沿结构分别与上安装块(2)两处套筒状结构的上端面接触；

锁紧环(3)内部中空，中心孔下部收束呈锥形，当滚珠(19)被锥形锁紧柱(10)顶出定位孔后，滚珠(19)被挤出部分与锁紧环(3)的锥形斜面互相挤压，形成锁紧力；

锥形锁紧柱(10)底面呈弧形，在弹簧(9)的挤压作用下分别压紧在右旋滑块(14)、左旋滑块(17)上部，锥形锁紧柱(10)的弧形底面在右旋滑块(14)、左旋滑块(17)的相对直线运动过程中紧贴(14)、左旋滑块(17)上部表面，并通过右旋滑块(14)、左旋滑块(17)的相对直线运动产生向上的垂直运动。

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