CN112503351A - 一种用于经纬仪的螺纹式调平机构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于经纬仪的螺纹式调平机构,解决现有经纬仪调平装置存在结构体积较大、调节范围较小、操作不便、调整精度低、刚度低的问题。该机构中,多组调平单元以支撑平台的中心为圆心均布在底座、支撑平台上;每组调平单元包括滑块支撑座、锁紧螺杆、球面滑块、调节螺杆、调节螺纹套、球面下垫片、球面上垫片、锁紧手轮和限位套;滑块支撑座的端面设置有第一安装孔;锁紧螺杆的下端通过第一安装孔径向限位和轴向限位;球面滑块、调节螺杆依次套装在锁紧螺杆上;调节螺纹套套装在调节螺杆外侧,与调节螺杆通过梯形螺纹配合;球面下垫片、球面上垫片依次套装在调节螺杆上;锁紧手轮套装在调节螺杆外侧;锁紧螺杆的末端设置有限位套。
Description
技术领域
本发明涉及经纬仪,具体涉及一种用于经纬仪的螺纹式调平机构。
背景技术
经纬仪是一种根据测角原理测量方位角和俯仰角的测量仪器。如图1所示,经纬仪机架为三轴(垂直轴、水平轴、视准轴)地平装置。机架三轴互相垂直,水平轴和视准轴可以绕垂直轴在水平面内旋转。望远镜安装于水平轴上,其主光轴为视准轴,并与水平轴垂直,可绕水平轴在垂直平面内旋转。在垂直轴和水平轴上分别装有轴角编码器(或光学码盘)。视准轴绕垂直轴旋转的角度由装在垂直轴上的轴角编码器给出(相对某一基准方位),称为方位角;视准轴绕水平轴旋转的角度由装在水平轴上的轴角编码器给出(水平面为零基准),称为俯仰角。此时,只要视准轴瞄准目标就能得到光轴指向目标的方位角和俯仰角。
为使经纬仪瞄准目标得到的方位角、俯仰角测量准确,在经纬仪设备工作前需要利用调平机构对经纬仪的垂直轴进行调整,使其与地面铅垂线重合。目前常用的调平机构有两种,一是楔块式调平机构,另一种是螺纹式调平机构。
公开号为“CN106895830A”的中国专利中,采用楔块式调平机构对光学载荷光轴进行调整,同时该结构也可对经纬仪垂直轴铅垂度进行调整。该结构利用平移楔块的前后运动带动升降楔块的上下运动,并转换成轴线的倾角变化,具有刚度大、调整连续性好、具备自锁性、稳定可靠等优点。然而,为了保证调整连续性,平移楔块和升降楔块的倾斜面加工时需要利用对研的方法保证倾斜面的光洁度及接触面面积;同时,为了保证自锁性,平移楔块和升降楔块的倾斜面倾角应小于摩擦角,考虑到倾斜面的光洁度及结构的可靠性,设计时往往会要求倾角≤5°,从而导致该结构体积较大、调节范围较小,只适用于大型的经纬仪垂直轴调整,不适用于小型的经纬仪垂直轴调整。
公开号为“CN104656221A”的中国专利采用螺纹式调平机构对光轴进行调整,同时也可用于经纬仪垂直轴的调整,该结构形式调节范围大、结构紧凑,特别适用于小型的经纬仪垂直轴调整。但是,该结构采用细牙螺纹调节,调整螺母和锁紧螺母需要利用工具进行调整和锁紧,且细牙螺纹配合在锁紧螺母锁紧调平机构时容易变形,从而导致整个结构形式存在调整连续性差、操作不便、调整精度低、刚度低等问题。此外,该结构的调整螺母向上调节时,没有机械限位,操作时很容易脱出连接螺母,或者调整螺母的螺纹只有很少几扣与连接螺母配合,导致经纬仪整体结构的不稳定。
发明内容
本发明的目的是解决现有经纬仪调平机构存在结构体积较大、调节范围较小、调整连续性差、操作不便、调整精度低、刚度低的问题,提供一种用于经纬仪的螺纹式调平机构。
为解决以上问题,本发明技术方案为:
一种用于经纬仪的螺纹式调平机构,包括底座、支撑平台和多组调平单元;所述支撑平台设置在底座上方,用于承载经纬仪;多组调平单元以支撑平台的中心为圆心均布在底座、支撑平台上,用于实现经纬仪的垂直轴调整;每组调平单元包括滑块支撑座、锁紧螺杆、球面滑块、调节螺杆、调节螺纹套、球面下垫片、球面上垫片、锁紧手轮和限位套;所述滑块支撑座设置在底座上,且其端面设置有第一安装孔;所述锁紧螺杆的下端设置在第一安装孔内,且通过第一安装孔径向限位和轴向限位,锁紧螺杆的顶端穿过支撑平台,且延伸至支撑平台上方;所述球面滑块、调节螺杆依次套装在锁紧螺杆上,且球面滑块与调节螺杆形成球面副配合;所述调节螺纹套固定安装在支撑平台上,并套装在调节螺杆外侧,与调节螺杆通过梯形螺纹配合,同时,所述调节螺杆上设置有调节手轮,且调节手轮位于梯形螺纹的下方,对调节螺纹套的运动进行限位;所述球面下垫片、球面上垫片设置在支撑平台的上端,且依次套装在调节螺杆上,二者之间形成球面副配合;所述锁紧手轮套装在调节螺杆外侧,其底端与球面上垫片的顶端相抵靠,顶端设置有螺纹孔;所述锁紧螺杆的顶端穿过锁紧手轮的螺纹孔,且其末端设置有限位套。
进一步地,所述锁紧螺杆下端设置有多边形凸头,所述第一安装孔为多边形孔,所述多边形凸头设置在多边形孔内,使得锁紧螺杆在第一安装孔内径向限位。
进一步地,所述多边形凸头为四边形凸头或六边形凸头,与滑块支撑座的四边形凹槽或六边形凹槽配合。
进一步地,所述第一安装孔为台阶孔,所述锁紧螺杆的下端设置有限位凸台,所述限位凸台通过台阶孔的台阶进行限位,从而保证锁紧螺杆的轴向限位。
进一步地,所述调节螺杆和调节手轮一体设置。
进一步地,所述调平单元为三组,以支撑平台的中心为圆心均布。
进一步地,所述底座的上端面设置有安装凹槽,所述滑块支撑座设置在安装凹槽内,且通过连接件固连。
进一步地,所述支撑平台的上端面设置有定位凹槽,所述球面下垫片、球面上垫片设置在定位凹槽内。
进一步地,所述调节螺纹套的外侧设置有安装法兰,所述调节螺纹套通过安装法兰固定在安支撑平台的下端面。
进一步地,所述底座上设置有减重孔。
与现有技术相比,本发明技术方案的有益效果为:
1.本发明调平机构的调节螺纹采用梯形螺纹,调节和锁紧零件均采用手轮式设计,并设计有上、下机械限位,具有调节范围大、刚性好、灵敏度高、结构稳定可靠、加工成本低、通用性强等优点,该调平机构是一种具备通用性的螺纹式调平机构,不仅可以用于经纬仪设备工作前的垂直轴铅垂调整问题,还可用于光学载荷光轴的调整。
2.本发明调平机构中,调节螺杆和调节手轮一体化结构设计以及锁紧手轮的结构设计,可利用人手进行调节和锁紧,充分利用人手的灵活性,保证调整时调平机构的灵敏度。
3.本发明调平机构采用球面滑块与调节螺杆形成的球面副,以及球面下垫片和球面上垫片形成的球面副来自动调整位置满足支撑平台的倾角变化,此种调平方式可使得调平单元的体积较小,调整范围较大;同时,此种方式使得支撑平台的倾角变化具有连续性和平稳性。
4.本发明调平机构利用机械零件做机械限位,可从外部直接判断调平机构的具体行程,还可保证调平机构在全行程范围内调节螺杆与调节螺纹套始终处于全部梯形螺纹啮合的状态,保证调平机构的刚性和稳定性。
附图说明
图1为经纬仪三轴间的关系示意图;
图2为本发明螺纹式调平机构与经纬仪的安装示意图;
图3为本发明调平单元的剖视图;
图4为图3的局部放大图;
图5为本发明螺纹式调平机构在某一调平状态时的示意图;
图6为本发明调节螺杆的结构示意图;
图7为本发明调节螺纹套的结构示意图;
图8为本发明滑块支撑座六边形凹槽的示意图;
图9为本发明锁紧螺杆六边形凸头的示意图;
图10为本发明滑块支撑座四边形凹槽的示意图;
图11为本发明锁紧螺杆四边形凸头的示意图。
附图标记:1-经纬仪;2-调平单元;3-支撑平台;4-底座;5-滑块支撑座;6-锁紧螺杆;7-球面滑块;8-调节螺杆;9-调节螺纹套;10-球面下垫片;11-球面上垫片;12-锁紧手轮;13-限位套;14-调节手轮,15-第一安装孔,16-多边形凸头,17-安装法兰,18-安装凹槽,19-定位凹槽。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施方法对本发明技术方案作进一步详细说明。
本发明提供一种用于经纬仪的螺纹式调平机构,该调平机构的调节螺纹采用梯形螺纹,调节和锁紧零件均采用手轮式设计,并设计有上、下机械限位,具有调节范围大、刚性好、灵敏度高、结构稳定可靠、加工成本低、通用性强等优点,该调平机构不仅可以用于经纬仪设备工作前的垂直轴铅垂调整问题,还可用于光学载荷光轴的调整。
如图2和图3所示,本发明用于经纬仪的螺纹式调平机构包括底座4、支撑平台3和三组调平单元2;支撑平台3设置在底座4上方,用于承载经纬仪1;三组调平单元2采用三点均布支撑方式安装在底座4和支撑平台3之间,用于实现经纬仪1的垂直轴调整。
如图4至图7所示,每组调平单元2包括滑块支撑座5、球面滑块7、调节螺杆8、调节螺纹套9、球面下垫片10、球面上垫片11、锁紧螺杆6、锁紧手轮12和限位套13。滑块支撑座5固定安装在底座4上,此时,可在底座4的上端面设置安装凹槽18,滑块支撑座5设置在安装凹槽18内,并通过连接件固连。滑块支撑座5的端面设置有第一安装孔15,用于安装锁紧螺杆6,同时,其端面还设置有减重孔,使得机构具有轻量化的优点。锁紧螺杆6的下端设置在第一安装孔15内,且通过第一安装孔15径向限位和轴向限位;球面滑块7、调节螺杆8依次套装在锁紧螺杆6上,与其间隙配合,此时,球面滑块7与锁紧螺杆6形成球面副配合。调节螺纹套9固定安装在支撑平台3上,并套装在调节螺杆8外侧,与调节螺杆8通过梯形螺纹配合,此时,可在调节螺纹套9的外侧设置安装法兰17,调节螺纹套9通过安装法兰17固定在安支撑平台3的下端面,同时,调节螺杆8上设置有调节手轮14,且调节手轮14位于梯形螺纹下方,对调节螺纹套9的向下运动进行限位。球面下垫片10、球面上垫片11设置在支撑平台3的上端,且依次套装在调节螺杆8上,二者之间形成球面副配合,具体的,支撑平台3的上端面设置有定位凹槽19,球面上垫片11设置在定位凹槽19内。锁紧手轮12套装在调节螺杆8上,其底端与球面上垫片11的顶端相抵靠,顶端设置有螺纹孔;锁紧螺杆6的顶端穿过锁紧手轮12的螺纹孔,且其末端设置有限位套13。
本发明调平单元2中,锁紧螺杆6下端设置有多边形凸头16,第一安装孔15为多边形孔,多边形凸头16设置在多边形孔内,使得锁紧螺杆6在第一安装孔15内径向限位。同时,可将第一安装孔15设置为台阶孔,锁紧螺杆6的下端设置有限位凸台,限位凸台通过台阶孔的台阶进行限位,从而实现锁紧螺杆6的轴向限位。
如图8至图11所示,在本发明实施例中,多边形凸头16为四边形凸头或六边形凸头,第一安装孔为四边形孔或六边形孔。锁紧螺杆6下端的四边形凸头或六边形凸头,与滑块支撑座5的四边形孔或六边形孔配合,可保证锁紧手轮12锁紧调平机构时,锁紧螺杆6自身不跟随锁紧手轮12旋转,保证锁紧的稳定可靠。
如图6所示,本发明将调节螺杆8和调节手轮14一体设置,调节手轮14与限位套13作为调平机构的机械限位,不仅可从外部直接判断调平机构具体的行程,还可保证调平机构在全行程范围内调节螺杆8与调节螺纹套9始终处于全部梯形螺纹啮合的状态,保证调平机构的刚性和稳定性。调节时,可通过人手旋转调节螺杆8,带动调节螺纹套9和支撑平台3上下运动,并利用3组调平机构的支撑高度不同转换成支撑平台3的倾角变化,即经纬仪1垂直轴铅垂度的变化。当调平机构完成经纬仪1的垂直轴调整后,可通过人手旋转锁紧手轮12,将调平机构锁紧,保证调平机构对经纬仪1的稳定支撑。利用人手调节和锁紧,可充分利用人手的灵活性,保证调整时调平机构的灵敏度,螺纹式调平机构一般用在小型经纬仪1设备上,人手力量完全足够调平机构的调节和锁紧需求。
本发明调平单元2安装时,将锁紧螺杆6穿过滑块支撑座5的第一安装孔套装在滑块支撑座5上,利用螺钉将滑块支撑座5安装在底座4上,将球面滑块7通过其中心孔与锁紧螺杆6套装,并将调节螺杆8通过其中心孔与锁紧螺杆6套装,球面滑块7与锁紧螺杆6形成球面副配合。将调节螺纹套9利用螺钉安装在支撑平台3上,并通过梯形螺纹将调节螺杆8与调节螺纹套9配合。在支撑平台3的上端分别安装球面下垫片10和球面上垫片11,且二者之间形成球面副配合。利用螺纹配合将锁紧手轮12安装在锁紧螺杆6上,并在锁紧螺杆6上端安装限位套13,依次在底座4和支撑平台3对应的三点安装调平单元,并将经纬仪1设备安装在支撑平台3之上。
如图5所示,当经纬仪1设备的垂直轴铅垂度需要调整时,首先松开锁紧手轮12,手动旋转调节手轮14,使支撑平台3的中心轴线发生倾斜,即经纬仪1设备的垂直轴铅垂度开始调整,当调整到需要角度θ时,手动旋转锁紧手轮12,将调平机构锁紧。当利用调节螺杆8进行经纬仪1垂直轴调整时,球面滑块7与锁紧螺杆6形成的球面副,球面下垫片10和球面上垫片11形成的球面副均会自动调整位置来满足支撑平台3的倾角变化。此时,球面滑块7会在与滑块支撑座5的配合面上滑移,调节螺纹套9、支撑平台3和球面下垫片10会绕球面滑块7与锁紧螺杆6形成的球面副旋转,从而实现支撑平台3的倾角变化。
Claims (10)
1.一种用于经纬仪的螺纹式调平机构,其特征在于:包括底座(4)、支撑平台(3)和多组调平单元(2);
所述支撑平台(3)设置在底座(4)上方,用于承载经纬仪(1);
多组调平单元(2)以支撑平台(3)的中心为圆心均布在底座(4)、支撑平台(3)上,用于实现经纬仪(1)的垂直轴调整;
每组调平单元(2)包括滑块支撑座(5)、锁紧螺杆(6)、球面滑块(7)、调节螺杆(8)、调节螺纹套(9)、球面下垫片(10)、球面上垫片(11)、锁紧手轮(12)和限位套(13);
所述滑块支撑座(5)设置在底座(4)上,且其端面设置有第一安装孔(15);
所述锁紧螺杆(6)的下端设置在第一安装孔(15)内,且通过第一安装孔(15)径向限位和轴向限位,所述锁紧螺杆(6)的顶端穿过支撑平台(3),且延伸至支撑平台(3)上方;
所述球面滑块(7)、调节螺杆(8)依次套装在锁紧螺杆(6)上,且球面滑块(7)与调节螺杆(8)形成球面副配合;
所述调节螺纹套(9)固定安装在支撑平台(3)上,并套装在调节螺杆(8)外侧,与调节螺杆(8)通过梯形螺纹配合,所述调节螺杆(8)上设置有调节手轮(14),且调节手轮(14)位于梯形螺纹的下方,对调节螺纹套(9)的运动进行限位;
所述球面下垫片(10)、球面上垫片(11)设置在支撑平台(3)的上端面,且依次套装在调节螺杆(8)上,二者之间形成球面副配合;
所述锁紧手轮(12)套装在调节螺杆(8)上,其底端与球面上垫片(11)的顶端相抵靠,顶端设置有螺纹孔;
所述锁紧螺杆(6)的顶端穿过锁紧手轮(12)的螺纹孔,且其末端设置有限位套(13)。
2.根据权利要求1所述的用于经纬仪的螺纹式调平机构,其特征在于:所述锁紧螺杆(6)下端设置有多边形凸头(16),所述第一安装孔(15)为多边形孔,所述多边形凸头(16)设置在多边形孔内,使得锁紧螺杆(6)在第一安装孔(15)内径向限位。
3.根据权利要求2所述的用于经纬仪的螺纹式调平机构,其特征在于:所述多边形凸头(16)为四边形凸头或六边形凸头,与滑块支撑座(5)的四边形凹槽或六边形凹槽配合。
4.根据权利要求1或2或3所述的用于经纬仪的螺纹式调平机构,其特征在于:所述第一安装孔(15)为台阶孔,所述锁紧螺杆(6)的下端设置有限位凸台,所述限位凸台通过台阶孔的台阶进行限位,从而实现锁紧螺杆(6)的轴向限位。
5.根据权利要求4所述的用于经纬仪的螺纹式调平机构,其特征在于:所述调节螺杆(8)和调节手轮(14)一体设置。
6.根据权利要求5所述的用于经纬仪的螺纹式调平机构,其特征在于:所述调平单元(2)为三组,以支撑平台(3)的中心为圆心均布。
7.根据权利要求6所述的用于经纬仪的螺纹式调平机构,其特征在于:所述底座(4)的上端面设置有安装凹槽(18),所述滑块支撑座(5)设置在安装凹槽(18)内,且通过连接件固连。
8.根据权利要求7所述的用于经纬仪的螺纹式调平机构,其特征在于:所述支撑平台(3)的上端面设置有定位凹槽(19),所述球面下垫片(10)设置在定位凹槽(19)内。
9.根据权利要求8所述的用于经纬仪的螺纹式调平机构,其特征在于:所述调节螺纹套(9)的外侧设置有安装法兰(17),所述调节螺纹套(9)通过安装法兰(17)固定在安支撑平台(3)的下端面。
10.根据权利要求9所述的用于经纬仪的螺纹式调平机构,其特征在于:所述底座(4)上设置有减重孔。
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