CN110794450B - 一种十字轴调平装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种十字轴调平装置，包括：壳体及其内部的调平组件；所述调平组件一端与所述壳体固定连接，所述调平组件另一端通过第一调节轴组件、第二调节轴组件与待调平仪器相连接；所述第一调节轴组件具有第一转轴，所述第二调节轴组件具有第二转轴；所述待调平仪器可相对于所述调平组件分别以所述第一转轴、第二转轴为旋转轴在调节角度范围内转动。本发明能够对待调平仪器进行自动调平，保证待调平仪器的正常工作状态。

Description

一种十字轴调平装置

技术领域

本发明涉及测量仪器技术领域，特别是指一种十字轴调平装置。

背景技术

有些测量仪器需要在工作之前调节至水平状态才能保证正常工作，有些测量仪器的调平是通过手动完成的。

对于有些安装位置特殊的测量仪器，无法实现手动调节。例如深井地震计、海底地震计，其工作环境恶劣，为避免地震计受到环境因素影响而降低测量精度，同时防止人为破坏造成经济损失，应用埋入式地震计已成为一种趋势。然而，使用埋入式地震计所带来的问题是，一旦地震计埋入小孔径井下或海床时，将很难实现人工调节水平状态，而地震计初始埋入的状态未知，所埋入的孔径也具有一定的倾斜度，如果不对地震计进行调平将无法保证地震计的正常工作状态。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种十字轴调平装置，能够对待调平仪器进行自动调平，保证待调平仪器的正常工作状态。

基于上述目的，本发明提供了一种十字轴调平装置，包括：

壳体及其内部的调平组件；

所述调平组件一端与所述壳体固定连接，所述调平组件另一端通过第一调节轴组件、第二调节轴组件与待调平仪器相连接；

所述第一调节轴组件具有第一转轴，所述第二调节轴组件具有第二转轴；所述待调平仪器可相对于所述调平组件分别以所述第一转轴、第二转轴为旋转轴在调节角度范围内转动。

可选的，所述第一调节轴组件包括两个第一轴承座、两个第一轴承、一个转动轴承座；第二调节轴承组件包括两个第二轴承座、一个第二轴承、一个转动销；所述两个第二轴承座与所述待调平仪器固定连接，所述转动销的两端分别与一个所述第二轴承座相连接，所述转动销中段通过所述第二轴承与所述转动轴承座相连接，所述转动轴承座的两端分别通过一个所述第一轴承与一个所述第一轴承座相连接，所述两个第一轴承座与所述调平组件的传动单元相连接。

可选的，以所述转动轴承座的轴线为所述第一转轴，以所述转动销的轴线为所述第二转轴，所述第一转轴与第二转轴相互垂直。

可选的，所述壳体内与所述待调平仪器相对应的面呈圆弧形，所述待调平仪器的底部边缘表面呈与所述圆弧形相对应的弧面。

可选的，所述调节角度为15度。

可选的，所述调平组件包括驱动单元、传动单元，所述驱动单元可通过所述传动单元带动所述第一调节轴组件、第二调节轴组件及所述待调平仪器上下运动，使得所述待调平仪器相对于所述调平组件位于第一位置或是第二位置，当所述待调平仪器位于所述第一位置时，所述待调平仪器可相对于所述调平组件分别以所述第一转轴、第二转轴为旋转轴在所述调节角度范围内转动，当所述待调平仪器位于所述第二位置时，所述待调平仪器与所述壳体内壁刚性接触。

可选的，所述装置还包括控制单元，所控制单元包括主控芯片、角度传感器、位置检测电路，所述角度传感器、位置检测电路的信号输出端分别与所述主控芯片的信号输入端相连接，所述主控芯片的控制端与所述驱动单元的控制端相连接。

可选的，当所述角度传感器检测所述待调平仪器的倾斜角度在所述调节角度范围之内，所述主控芯片控制所述驱动单元动作，当所述位置检测电路检测所述调平组件位于所述第一位置时，所述主控芯片控制所述驱动单元停止动作；当所述待调平仪器已调节至水平位置，所述主控芯片控制所述驱动单元动作，当所述位置检测电路检测所述调平组件位于所述第二位置时，所述主控芯片控制所述驱动单元停止动作。

可选的，所述传动单元包括螺杆和螺母，所述驱动单元的输出轴与所述螺杆的一端连接，所述螺杆的另一端与所述螺母旋合，所述螺母通过所述第一调节轴组件、第二调节轴组件与所述待调平仪器相连接。

可选的，所述控制单元还包括报警单元，所述主控芯片的信号输出端与所述报警电路的控制端相连接，当所述角度传感器检测到所述待调平仪器的倾斜角度超出所述调节角度范围时，所述主控芯片控制所述报警电路启动报警。

本发明提供的十字轴调平装置的优点是：

1)本发明的十字轴调平装置，待调平仪器可相对于调平组件分别以第一转轴、第二转轴为旋转轴在调节角度范围内转动；能够实现待调平仪器在调节角度范围内的调平，保证待调平仪器的正常工作状态；

2)本发明的十字轴调平装置，通过控制单元对调平组件进行检测与控制，当十字轴调平装置投放于安装位置时，能够实现待调平仪器的自动调平，调整至水平状态后，能够控制调平组件与壳体内壁刚性接触，保证待调平仪器的测量精度；

3)当待调平仪器为地震计时，可实现15度范围之内的角度调节，能够保证地震计安装于深井、海底、陆地无人区等特殊安装位置下的自由投放安装要求，尤其适用于埋入式地震计，当埋入式地震计投放于观测孔内时，即使观测孔具有一定的倾斜度，也可利用十字轴调平装置对地震计进行自动调平，保证地震计工作于正常工作状态下，同时保证地震计的测量精度，得到良好的观测数据，降低仪器安装难度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的十字轴调平装置的结构示意图；

图2A、2B、2C为本发明实施例的调平组件与底座的立体结构示意图；

图3为本发明实施例的调平组件的立体结构示意图；

图4为图3所示调平组件的另一角度的立体结构示意图；

图5为本发明实施例的调平组件的剖面结构示意图；

图6为本发明实施例的调平组件的平面结构示意图；

图7为本发明实施例的调平组件的部分结构的立体结构示意图；

图8为图7所示调平组件的另一角度的立体结构示意图；

图9为本发明实施例的调平组件的部分结构的俯视图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。

如图1、2A、2B、2C所示，本发明实施例提供一种十字轴调平装置，能够自动对待调平仪器进行调平，保证待调平仪器工作于正常状态。所述十字轴调平装置包括壳体及其内部的调平组件；

调平组件一端与壳体固定连接，另一端通过第一调节轴组件、第二调节轴组件与待调平仪器相连接；

第一调节轴组件具有第一转轴，第二调节轴组件具有第二转轴；待调平仪器可相对于调平组件分别以第一转轴、第二转轴为旋转轴在调节角度范围内转动。

本发明实施例的十字轴调平装置，投放于安装位置后，待调平仪器可相对于调平组件绕第一转轴在调节角度范围内转动以调节其在第一转轴上的角度，待调平仪器可相对于调平组件绕第二转轴在调节角度范围内转动以调节其在第二转轴上的角度，经过角度调节，能够使得待调平仪器调节至水平位置，保证待调平仪器工作于正常的工作状态。

如图2A、3-9所示，调平组件包括驱动单元13、传动单元、第一调节轴组件、第二调节轴组件，驱动单元13通过固定座12与壳体的上盖20固定连接；驱动单元13通过传动单元与第一调节轴组件、第二调节轴组件、待调平仪器1相连接，驱动单元13可通过传动单元带动第一调节轴组件、第二调节轴组件及待调平仪器1上下运动，使得待调平仪器1相对于调平组件位于第一位置或是第二位置，当待调平仪器1相对于调平组件位于第一位置时，调平组件处于收回状态，待调平仪器1可自由摆动调节角度(如图2A、2B、2C所示)，当待调平仪器1相对于调平组件位于第二位置时，调平组件处于撑开状态，待调平仪器1与壳体内壁相抵而不可移动。

如图5、7所示，传动单元包括螺杆10和螺母9，螺杆10通过轴承11与固定座12相连接，螺杆10的第一端设有配合孔，驱动单元13的输出轴插入螺杆10的配合孔，输出轴与螺杆10的配合孔过盈配合紧固；螺杆10的第二端与螺母9旋合，螺母9通过第一调节轴组件、第二调节轴组件与待调平仪器1相连接。

结合图9所示，第一调节轴组件包括两个第一轴承座6、两个第一轴承51、一个转动轴承座14；第二调节轴承组件包括两个第二轴承座3、一个第二轴承52、一个转动销4；两个第二轴承座3通过连接板2与待调平仪器1固定连接，转动销4的第一端与一个第二轴承座3相连接，转动销4的第二端与另一个第二轴承座3相连接，转动销4中段通过第二轴承52与转动轴承座14相连接，转动轴承座14的第一端通过一个第一轴承51与一个第一轴承座6相连接，转动轴承座14的第二端通过另一个第一轴承51与另一个第一轴承座6相连接，两个第一轴承座6与螺母9相连接。

若将第一调节轴组件的转动轴承座14的轴线定义为第一转轴，第一转轴为X轴(如图3所示)，当调平组件处于收回状态时，待调平仪器1可相对于调节组件以第一转轴为旋转轴在调节角度范围内转动。若将第二调节组件的转动销4的轴线定义为第二转轴，第二转轴为Y轴，当调平组件处于收回状态时，待调平仪器1可相对于调节组件以第二转轴为旋转轴在调节角度范围内转动。需说明的是，上述的第一转轴与第二转轴互相垂直。

如图3所示，固定座12上固定连接有第一销件8，螺母9上对应第一销件8的两侧位置分别固定连接有第二销件7。

当驱动单元13的输出轴转动时，带动螺杆10转动，受第一销件8与第二销件7的阻挡限制，螺母9无法转动，而是沿第一销件8的轴线方向上下运动。当驱动单元13的输出轴正向转动时，通过螺杆10、螺母9带动第一调节轴组件、第二调节轴组件、待调平仪器1向上运动，当待调平仪器1向上移动至第一位置时，调平组件处于收回状态，待调平仪器1可在调节角度范围之内自由调节角度，即待调平仪器1可相对于调节组件在调节角度范围内绕第一转轴转动以调节其在第一转轴上的角度，待调平仪器1可相对于调节组件在调节角度范围内绕第二转轴转动以调节其在第二转轴上的角度。当驱动单元13的输出轴反向转动时，通过螺杆10、螺母9带动第一调节轴组件、第二调节轴组件、待调平仪器1向下运动，当待调平仪器1向下移动至第二位置时，调平组件处于撑开状态，待调平仪器1与壳体内壁刚性接触并压紧，调平组件与待调平仪器1不可移动，外部振动可通过壳体传递至待调平仪器1，保证待调平仪器的测量精度。

如图1、3、6所示，十字轴调平装置还包括控制单元，控制单元包括主控芯片、角度传感器、位置检测电路，角度传感器、位置检测电路的信号输出端分别与主控芯片的信号输入端相连接，主控芯片的控制端与驱动单元的控制端相连接，待调平仪器1内部用于检测仪器水平状态的检测电路的信号输出端与主控芯片的信号输入端相连接；角度传感器21设置于壳体上，用于检测十字轴调平装置的倾斜角度。位置检测电路包括限位端电路17和移动端电路16，限位端电路17设置于固定座12上，移动端电路16设置于螺母9上。

本发明实施例的十字轴调平装置的工作过程是，将十字轴调平装置投放于安装位置时，角度传感器检测待调平仪器1的角度，当检测待调平仪器1的倾斜角度在调节角度范围之内时，主控芯片控制驱动单元13正向转动，传动单元带动待调平仪器1向上移动，移动过程中，当移动端电路16检测到限位端电路17时，主控芯片控制驱动单元13停止动作，此时，待调平仪器1相对于调平组件位于第一位置，调平组件处于收回状态，此状态下，待调平仪器1悬空，受重力作用可在调节角度范围之内自由摆动，待调平仪器1可以第一转轴为轴自由旋转，待调平仪器1可以第二转轴为轴自由旋转，使得待调平仪器1调整至水平位置。

当待调平仪器1内部用于检测仪器水平状态的检测电路检测到待调平仪器1已调整至水平位置后，主控芯片控制驱动单元13反向转动，传动单元带动待调平仪器1向下移动，移动过程中，当移动端电路16检测到限位端电路17时，主控芯片控制驱动单元13停止动作，此时，待调平仪器1相对于调平组件位于第二位置，调平组件处于撑开状态，此状态下，待调平仪器1与壳体内壁相抵，已经调整至水平位置的待调平仪器1与壳体刚性接触，外部振动通过壳体传递至待调平仪器1，能够保证待调平仪器1的测量精度。

如图1所示，一些实施方式中，壳体包括底座18、筒体19、上盖20，底座18、筒体19及上盖20组装成密封壳体，底座18与筒体19的连接位置、筒体19与上盖20的连接位置均设置有密封圈，使得十字轴调平装置具有防水防潮功能。

为使装置整体体积较小，同时保证壳体内部的待调平仪器1能够自由摆动调整角度，底座18内壁呈弧形，相对应的，待调平仪器1与底座18内壁相对应的边缘表面设置为相对应的弧形；如图所示，待调平仪器1底部安装底板22，底板22外缘表面呈与底座18内壁相适应的弧面。于一实施例中，底座18内壁呈圆弧形，圆弧形的半径为R，底板22外缘表面呈与底座18内壁相适应的弧面，待调平仪器1可在壳体内分别以第一转轴和第二转轴为旋转轴自由摆动以调节角度。

如图1所示，于一些实施例中，调节角度θ为15度，当调平组件处于收回状态时，待调平仪器1可在15度范围之内自由摆动实现角度调节。当十字轴调平装置投放于安装位置时，若壳体与水平面之间的角度在15度范围之内时，十字轴调平装置能够自动进行角度调节，以使得调节后的待调平仪器1调节至水平的工作状态。当待调平仪器为地震计时，能够在15度范围之内调节角度，尤其是，当待调平仪器为埋入式地震计时，由于埋入位置可能具有一定倾角(一般在5度之内)，能够自动调节至水平位置以保证正常工作状态，满足地震计的自由投放安装要求。

可选的，所述控制单元还包括报警电路，主控芯片的信号输出端与报警电路的控制端相连接，将十字轴调平装置投放于安装位置时，当角度传感器检测到待调平仪器1的倾斜角度超出调节角度范围时，主控芯片控制报警电路启动报警，例如提示装置需要重新投入放置，以使得装置能够实现自动调节角度的功能。

如图3、4、6所示，在一种实施方式中，所述位置检测电路包括限位端电路17和移动端电路16，移动端电路16设有移动金属探针，限位端电路17设有上限位金属探针与下限位金属探针。螺母9向上移动至移动金属探针与上限位金属探针接触时，位置检测电路的回路导通，位置检测电路向主控芯片发送上限位位置信号，主控芯片控制驱动单元13停止动作，调平组件处于收回状态；螺母9向下移动至移动金属探针与下限位金属探针接触时，位置检测电路的回路导通，位置检测电路向主控芯片发送下限位位置信号，主控芯片控制驱动单元停止动作，待调平仪器1与底座18内壁抵紧而刚性接触。

于一些实施例中，驱动单元可以选用减速电机。

上述实施例的装置用于实现前述实施例中相应的方法，并且具有相应的方法实施例的有益效果，在此不再赘述。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。

另外，为简化说明和讨论，并且为了不会使本发明难以理解，在所提供的附图中可以示出或可以不示出与集成电路(IC)芯片和其它部件的公知的电源/接地连接。此外，可以以框图的形式示出装置，以便避免使本发明难以理解，并且这也考虑了以下事实，即关于这些框图装置的实施方式的细节是高度取决于将要实施本发明的平台的(即，这些细节应当完全处于本领域技术人员的理解范围内)。在阐述了具体细节(例如，电路)以描述本发明的示例性实施例的情况下，对本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下或者这些具体细节有变化的情况下实施本发明。因此，这些描述应被认为是说明性的而不是限制性的。

尽管已经结合了本发明的具体实施例对本发明进行了描述，但是根据前面的描述，这些实施例的很多替换、修改和变型对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。例如，其它存储器架构(例如，动态RAM(DRAM))可以使用所讨论的实施例。

本发明的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种十字轴调平装置，其特征在于，包括：

壳体及其内部的调平组件；

所述调平组件一端与所述壳体固定连接，所述调平组件另一端通过第一调节轴组件、第二调节轴组件与待调平仪器相连接；

所述第一调节轴组件具有第一转轴，所述第二调节轴组件具有第二转轴；所述待调平仪器可相对于所述调平组件分别以所述第一转轴、第二转轴为旋转轴在调节角度范围内转动；

所述第一调节轴组件包括两个第一轴承座、两个第一轴承、一个转动轴承座；第二调节轴承组件包括两个第二轴承座、一个第二轴承、一个转动销；所述两个第二轴承座与所述待调平仪器固定连接，所述转动销的两端分别与一个所述第二轴承座相连接，所述转动销中段通过所述第二轴承与所述转动轴承座相连接，所述转动轴承座的两端分别通过一个所述第一轴承与一个所述第一轴承座相连接，所述两个第一轴承座与所述调平组件的传动单元相连接；

以所述转动轴承座的轴线为所述第一转轴，以所述转动销的轴线为所述第二转轴，所述第一转轴与第二转轴相互垂直；

所述调平组件包括驱动单元、传动单元、控制单元，所述驱动单元可通过所述传动单元带动所述第一调节轴组件、第二调节轴组件及所述待调平仪器上下运动，使得所述待调平仪器相对于所述调平组件位于第一位置或是第二位置，当所述待调平仪器位于所述第一位置时，所述待调平仪器可相对于所述调平组件分别以所述第一转轴、第二转轴为旋转轴在所述调节角度范围内转动，当所述待调平仪器位于所述第二位置时，所述待调平仪器与所述壳体内壁刚性接触；

所控制单元包括主控芯片、角度传感器、位置检测电路，所述角度传感器、位置检测电路的信号输出端分别与所述主控芯片的信号输入端相连接，所述主控芯片的控制端与所述驱动单元的控制端相连接；

当所述角度传感器检测所述待调平仪器的倾斜角度在所述调节角度范围之内，所述主控芯片控制所述驱动单元动作，当所述位置检测电路检测所述调平组件位于所述第一位置时，所述主控芯片控制所述驱动单元停止动作；当所述待调平仪器已调节至水平位置，所述主控芯片控制所述驱动单元动作，当所述位置检测电路检测所述调平组件位于所述第二位置时，所述主控芯片控制所述驱动单元停止动作。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述壳体内与所述待调平仪器相对应的面呈圆弧形，所述待调平仪器的底部边缘表面呈与所述圆弧形相对应的弧面。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述调节角度为15度。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述传动单元包括螺杆和螺母，所述驱动单元的输出轴与所述螺杆的一端连接，所述螺杆的另一端与所述螺母旋合，所述螺母通过所述第一调节轴组件、第二调节轴组件与所述待调平仪器相连接。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制单元还包括报警电路，所述主控芯片的信号输出端与所述报警电路的控制端相连接，当所述角度传感器检测到所述待调平仪器的倾斜角度超出所述调节角度范围时，所述主控芯片控制所述报警电路启动报警。