一种自动手动联合调平装置及方法
阅读说明：本技术 一种自动手动联合调平装置及方法 (Automatic and manual combined leveling device and method ) 是由 崔传波 黄帆 邓存宝 王延生 王雪峰 王晓波 张�浩 郝朝瑜 陈曦 于 2021-01-26 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种自动手动联合调平装置及方法,属于调平装置的技术领域,自动手动联合调平装置中,一组手动调节支腿和三组联合调节支腿呈方形设置在面板下方；联合调节支腿包括固定杆、伸缩套、驱动杆和手动调节杆；固定杆的顶端与面板连接,底端设置有光孔；手动调节杆的顶端设置有螺孔；伸缩套的两端分别与固定杆和手动调节杆连接；驱动杆穿过伸缩套和螺孔；电机为驱动杆的旋转提供动力；两组水平识别组件相互垂直交错设置在方形内,均包括半圆轨道和导电球；半圆轨道包括绝缘片、轨道盖板、导电轨道Ⅰ和导电轨道Ⅱ；电源通过导电球、导电轨道Ⅰ和导电轨道Ⅱ为电机提供电力。本发明能快速准确调节至水平位置。(The invention provides an automatic and manual combined leveling device and a method, belonging to the technical field of leveling devices, wherein in the automatic and manual combined leveling device, a group of manual adjusting supporting legs and three groups of combined adjusting supporting legs are arranged below a panel in a square shape; the combined adjusting supporting leg comprises a fixed rod, a telescopic sleeve, a driving rod and a manual adjusting rod; the top end of the fixed rod is connected with the panel, and the bottom end of the fixed rod is provided with a light hole; the top end of the manual adjusting rod is provided with a screw hole; two ends of the telescopic sleeve are respectively connected with the fixed rod and the manual adjusting rod; the driving rod passes through the telescopic sleeve and the screw hole; the motor provides power for the rotation of the driving rod; the two groups of horizontal identification components are vertically arranged in a square in a staggered manner and respectively comprise a semicircular track and a conductive ball; the semi-circular track comprises an insulating sheet, a track cover plate, a conductive track I and a conductive track II; the power supply provides power for the motor through the conductive balls, the conductive tracks I and the conductive tracks II. The invention can be quickly and accurately adjusted to the horizontal position.)
技术领域
本发明属于调平装置的技术领域，具体公开了一种自动手动联合调平装置及方法。
背景技术
在工程测绘、科研实验、机械器具等众多领域里，涉及的一些小型装置、设备和仪器等需调平使用，然而多数情况下作业点的地面或是桌面并不平整，此时多采用人工观察器械上的气泡水平仪来调节水平，操作人员通过反复调整器械脚撑的长短及位置进行调平，在此过程中还需不停观察水平仪中的气泡，不仅步骤繁琐，费时费力，调整结果还容易受到操作人员的主观影响，精度较低。
发明内容
本发明提供一种自动手动联合调平装置及方法，能快速准确调节至水平位置。
为实现上述目的，本发明提供一种自动手动联合调平装置，包括面板、手动调节长度的手动调节支腿、联合调节支腿、电机、水平识别组件和电源；一组手动调节支腿和三组联合调节支腿呈方形设置在面板下方；联合调节支腿包括固定杆、伸缩套、驱动杆和手动调节长度的手动调节杆；固定杆的顶端与面板连接，底端设置有光孔；手动调节杆的顶端设置有螺孔；伸缩套的两端分别与固定杆和手动调节杆连接；驱动杆穿过伸缩套和螺孔，顶端位于光孔内且表面光滑，位于螺纹孔内的杆体表面设置有螺纹；电机为驱动杆的旋转提供动力；两组所述水平识别组件相互垂直交错设置在方形内，均包括半圆轨道和导电球，半圆轨道与联合调节支腿Ⅰ和联合调节支腿Ⅱ连线垂直的为x轴水平识别组件，半圆轨道与联合调节支腿Ⅱ和联合调节支腿Ⅲ连线垂直的为y轴水平识别组件；半圆轨道包括绝缘片、半圆形的轨道盖板以及四分之一圆形的导电轨道Ⅰ和导电轨道Ⅱ；轨道盖板由绝缘材料制成；导电轨道Ⅰ和导电轨道Ⅱ均包括两块平行设置的导电轨道板，导电轨道板的顶端固定在轨道盖板的端部上，导电轨道Ⅰ和导电轨道Ⅱ的底端通过绝缘片连接；导电球滚动设置在轨道盖板、导电轨道Ⅰ、导电轨道Ⅱ和绝缘片围合成的半圆形空间内；电源通过导电球、导电轨道Ⅰ和导电轨道Ⅱ为电机提供电力；导电球滚动至导电轨道Ⅰ中，垂直于半圆轨道的联合调节支腿所对应的电机反转，驱动杆自手动调节杆中伸出，伸缩套拉伸；导电球滚动至导电轨道Ⅱ中，垂直于半圆轨道的联合调节支腿所对应的电机正转，驱动杆向手动调节杆内收回，伸缩套压缩。
进一步地，x轴水平识别组件中，导电轨道Ⅰ的导电轨道板为Ⅰa和Ⅰb，导电轨道Ⅱ的导电轨道板为Ⅱa和Ⅱb；导电轨道板Ⅰa和导电轨道板Ⅱa分别通过导线与电源的负极连接；联合调节支腿Ⅰ对应电机Ⅰ的正极分别通过导线与电源的正极和导电轨道板Ⅰb连接，负极通过导线与联合调节支腿Ⅱ对应电机Ⅱ的正极连接；电机Ⅱ的负极通过导线分别与电源的正极和导电轨道板Ⅱb连接。
进一步地，y轴水平识别组件中，导电轨道Ⅰ的导电轨道板为Ⅰa和Ⅰb，导电轨道Ⅱ的导电轨道板为Ⅱa和Ⅱb；导电轨道板Ⅰa和导电轨道板Ⅱa分别通过导线与电源的负极连接；联合调节支腿Ⅲ对应电机Ⅲ的正极分别通过导线与电源的正极和导电轨道板Ⅰb连接，负极通过导线与联合调节支腿Ⅱ对应电机Ⅱ的正极连接；电机Ⅱ的负极分别通过导线与电源的正极和导电轨道板Ⅱb连接。
进一步地，手动调节支腿和手动调节杆均包括外杆、内杆和锁闩，手动调节支腿中外杆的顶端与面板连接，手动调节杆中外杆的顶端与伸缩套连接；外杆的底端设置有滑孔；内杆与滑孔滑动配合，底端位于滑孔外，内杆上沿着轴向设置有多个锁闩槽；锁闩穿过外杆插设在锁闩槽中固定内杆的位置。
进一步地，外杆的外壁设置有锁闩安装盒；锁闩穿过锁闩安装盒，锁闩和锁闩安装盒之间通过弹簧连接；锁闩安装盒内设置有电磁体，锁闩上设置有磁铁。
进一步地，锁闩槽为梯形槽；锁闩位于锁闩安装盒外的端部设置有拉环，与锁闩槽配合的端部为梯形。
进一步地，内杆的顶端设置有向外凸起的杆帽，底端为锥状；手动调节支腿中外杆的顶端通过折叠转轴与面板连接，联合调节支腿中固定杆通过折叠转轴与面板连接。
进一步地，轨道盖板的两端设置有向外延伸的连接板，导电轨道板的顶端固定在连接板上，连接板通过螺栓固定在面板的下方，连接板和面板之间设置有缓冲棉；水平识别组件外设置有保护壳，保护壳通过螺栓与面板连接。
进一步地，电机设置在固定杆内，输出轴上设置有主动齿轮；驱动杆的数量为多个，顶端设置有与主动齿轮啮合的从动齿轮，底端设置有向外凸起的杆帽；螺孔的下方设置有与杆帽配合的限位孔。
本发明还提供一种自动手动联合调平方法，将上述自动手动联合调平装置置于作业面，若作业面倾角大于自动手动联合调平装置自动调节的极限角度时，先调节手动调节支腿和手动调节杆，使面板与水平面的夹角在极限角度内，然后进行自动调节；若作业面倾角位于极限角度内，则进行自动调节；
自动调节包括下述步骤：
当面板处于水平位置时，导电球在重力作用下位于绝缘片处，电源与导电球、导电轨道Ⅰ和导电轨道Ⅱ断开连接；
当面板向导电轨道Ⅰ所在侧向下倾斜时，导电球在重力作用下位于导电轨道Ⅰ中，电源通过导电球和导电轨道Ⅰ向垂直于半圆轨道的联合调节支腿所对应的电机供电，电机反转，驱动杆自手动调节杆中伸出，伸缩套拉伸，直至导电球在重力作用下滚动至绝缘片处，电源与导电球和导电轨道Ⅰ断开连接，面板调节水平；
当面板向导电轨道Ⅱ所在侧向下倾斜时，导电球在重力作用下位于导电轨道Ⅱ中，电源通过导电球和导电轨道Ⅱ向垂直于半圆轨道的联合调节支腿所对应的电机供电，电机正转，驱动杆向手动调节杆内收回，伸缩套压缩，直至导电球在重力作用下滚动至绝缘片处，电源与导电球和导电轨道Ⅱ断开连接，面板调节水平。
本发明具有以下优点：
1、上述自动调平装置，应用基本的物理定律，即导电球会在重力作用下始终位于半圆轨道最低处，以此通过导电球的在半圆轨道的位置可以判断装置是否水平，在判断装置水平状态的同时可立即控制电机作业，其结构、原理简单且调节精度较高；
2、上述自动调平装置，在作业面倾角大于自动手动联合调平装置自动调节的极限角度时，可先进行手动粗调，然后通过水平识别组件控制电机运行，进行水平微调节，可实现在大倾角作业面上的水平调节。
附图说明
图1为自动调平装置的正视剖视图；
图2为自动调平装置的俯视剖视图；
图3为水平识别组件的立体图；
图4为x轴水平识别组件的立体图；
图5为x轴水平识别组件的正视图；
图6为图5中A-A方向的剖视图；
图7为x轴水平识别组件的俯视图；
图8为图7中B-B方向的剖视图;
图9为x轴水平识别组件向正方向倾斜时电流流向图；
图10为x轴水平识别组件向负方向倾斜时电流流向图；
图11为x轴水平识别组件的工作原理图；
图12为图1中A部分的放大图；
图13为图1中B部分的放大图。
图中：1-面板；2-水平识别组件；2.1-导电球；2.2-绝缘片；2.3-轨道盖板；2.4-导电轨道Ⅰ；2.4.1-导电轨道板Ⅰa；2.4.2-导电轨道板Ⅰb；2.5-导电轨道Ⅱ；2.5.1-导电轨道板Ⅱa；2.5.2-导电轨道板Ⅱb；2.6-缓冲棉；3-电源；4-1-联合调节支腿Ⅰ；4-2-联合调节支腿Ⅱ；4-3-联合调节支腿Ⅲ；4.1-固定杆；4.2-伸缩套；4.3-驱动杆； 5-1-电机Ⅰ；5-2-电机Ⅱ；5-3-电机Ⅲ；6.1-外杆；6.2-内杆；6.3-锁闩；6.4–锁闩安装盒；6.5-弹簧；6.6-电磁体；6.7-磁铁；6.8-拉环；7-折叠转轴；8-保护壳；9-手动调节支腿。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本实施例提供一种自动调平装置，包括面板1、手动调节长度的手动调节支腿9、联合调节支腿、电机、水平识别组件2和电源3；一组手动调节支腿9和三组联合调节支腿呈方形设置在面板1下方；联合调节支腿包括固定杆4.1、伸缩套4.2、驱动杆4.3和手动调节长度的手动调节杆；固定杆4.1的顶端与面板1连接，底端设置有光孔；手动调节杆的顶端设置有螺孔；伸缩套4.2的两端分别与固定杆4.1和手动调节杆连接；驱动杆4.3穿过伸缩套4.2和螺孔，顶端位于光孔内且表面光滑，位于螺纹孔内的杆体表面设置有螺纹，驱动杆4.3旋转，手动调节杆上下伸缩；电机为驱动杆4.3的旋转提供动力；两组所述水平识别组件2相互垂直交错设置在方形内（本实施例中，两组水平识别组件2位于方形的中心位置），均包括半圆轨道和导电球2.1，半圆轨道与联合调节支腿Ⅰ4-1和联合调节支腿Ⅱ4-2连线垂直的为x轴水平识别组件，半圆轨道与联合调节支腿Ⅱ4-2和联合调节支腿Ⅲ4-3连线垂直的为y轴水平识别组件；半圆轨道包括绝缘片2.2、半圆形的轨道盖板2.3以及四分之一圆形的导电轨道Ⅰ2.4和导电轨道Ⅱ2.5；轨道盖板2.3由绝缘材料制成；导电轨道Ⅰ2.4和导电轨道Ⅱ2.5均包括两块平行设置的导电轨道板，导电轨道板的顶端固定在轨道盖板2.3的端部上，导电轨道Ⅰ2.4和导电轨道Ⅱ2.5的底端通过绝缘片2.2连接；导电球2.1滚动设置在轨道盖板2.3、导电轨道Ⅰ2.4、导电轨道Ⅱ2.5和绝缘片2.3围合成的半圆形空间内；电源3通过导电球2.1、导电轨道Ⅰ2.4和导电轨道Ⅱ2.5为电机提供电力；导电球2.1滚动至导电轨道Ⅰ2.4中，垂直于半圆轨道的联合调节支腿所对应的电机反转，驱动杆4.3自手动调节杆中伸出，伸缩套4.2拉伸；；导电球2.1滚动至导电轨道Ⅱ2.5中，垂直于半圆轨道的螺纹脚撑所对应的电机正转，驱动杆4.3向手动调节杆内收回，伸缩套4.2压缩。其中，伸缩套4.2为设置有褶皱的橡胶套，具有一定的延展性，起到一定的防尘防水作用。
进一步地，x轴水平识别组件中，导电轨道Ⅰ2.4的导电轨道板为Ⅰa2.4.1和Ⅰb2.4.2，导电轨道Ⅱ2.5的导电轨道板为Ⅱa2.5.1和Ⅱb2.5.2；导电轨道板Ⅰa2.4.1和导电轨道板Ⅱa2.5.1分别通过导线与电源3的负极连接；联合调节支腿Ⅰ4-1对应电机Ⅰ5-1的正极分别通过导线与电源3的正极和导电轨道板Ⅰb2.4.2连接，负极通过导线与联合调节支腿Ⅱ4-2对应电机Ⅱ5-2的正极连接；电机Ⅱ5-2的负极通过导线分别与电源3的正极和导电轨道板Ⅱb2.5.2连接。
请参阅图9、图10和图11，为x轴水平识别组件的电路连接示意图和工作原理图，其工作原理及实现步骤如下：
1）当装置于x轴方向水平，x轴水平识别组件亦于x轴方向水平，此时导电球2.1位于绝缘片2.2上，电路断开，装置静止；
2）当装置于x轴方向倾斜，x轴水平识别组件亦于x轴方向倾斜，此时：
①若装置于x轴正方向倾斜（即x轴水平识别组件左高右低），受重力作用导电球2.1会位于x轴水平识别组件右侧即导电轨道Ⅰ2.4上，导电球2.1与导电轨道板Ⅰa2.4.1和导电轨道板Ⅰb2.4.2接触并导电，此时电路中的电流为：电源3正极→电机Ⅱ5-2负极→电机Ⅱ5-2正极→电机Ⅰ5-1负极→电机Ⅰ5-1正极→导电轨道板Ⅰb2.4.2→导电球2.1→导电轨道板Ⅰa2.4.1→电源3负极，使得右侧两台电机Ⅰ5-1、电机Ⅱ5-2反向旋转，带动右侧联合调节支腿Ⅰ4-1、联合调节支腿Ⅱ4-2伸出，装置右侧上升，渐渐于x轴方向水平，直至完全水平时，导电球2.1移动至绝缘片2.2上，电路断开，装置静止，至此实现装置于x轴方向的调平；
②若装置于x轴负方向倾斜（即x轴水平识别组件左低右高），受重力作用导电球2.1会位于x轴水平识别组件左侧即导电轨道Ⅱ2.5上，导电球2.1与导电轨道板Ⅱa2.5.1、导电轨道板Ⅱb2.5.2接触并导电，此时电路中的电流为：电源3正极→电机Ⅰ5-1正极→电机Ⅰ5-1负极→电机Ⅱ5-2正极→电机Ⅱ5-2负极→导电轨道板Ⅱb2.5.2→导电球2.1→导电轨道板Ⅱa2.5.1→电源3负极，使得右侧两台电机Ⅰ5-1、电机Ⅱ5-2正向旋转，带动右侧联合调节支腿Ⅰ4-1、联合调节支腿Ⅱ4-2缩进，装置右侧下降，渐渐于x轴方向水平，直至完全水平时，导电球2.1移动至绝缘片2.2上，电路断开，装置静止，至此实现装置于x轴方向的调平。
进一步地，y轴水平识别组件与x轴水平识别组件的结构和原理相同，导电轨道Ⅰ2.4的导电轨道板为Ⅰa和Ⅰb，导电轨道Ⅱ2.5的导电轨道板为Ⅱa和Ⅱb；导电轨道板Ⅰa和导电轨道板Ⅱa分别通过导线与电源3的负极连接；联合调节支腿Ⅲ4-3对应电机Ⅲ5-3的正极分别通过导线与电源3的正极和导电轨道板Ⅰb连接，负极通过导线与联合调节支腿Ⅱ4-2对应电机Ⅱ5-2的正极连接；电机Ⅱ5-2的负极分别通过导线与电源3的正极和导电轨道板Ⅱb连接。y轴水平识别组件负责控制装置在y轴方向的水平，x轴、y轴两个水平识别组件协同合作，可控制调节装置于xy平面上水平。
进一步地，手动调节支腿9和手动调节杆均包括外杆6.1、内杆6.2和锁闩6.3，手动调节支腿9中外杆6.1的顶端与面板1连接，手动调节杆中外杆6.2的顶端与伸缩套4.2连接；外杆6.1的底端设置有滑孔；内杆6.2与滑孔滑动配合调节手动调节支腿9或手动调节杆的长度，底端位于滑孔外，内杆6.2上沿着轴向设置有多个锁闩槽；锁闩6.3穿过外杆6.1插设在锁闩槽中固定内杆6.2的位置。将锁闩6.3从锁闩槽中抽出，则内杆6.2可在滑孔内滑动，实现手动调节支腿9或手动调节杆长度的调节，当内杆6.2调节至合适位置时，将锁闩6.3插入锁闩槽中。
进一步地，外杆6.1的外壁设置有锁闩安装盒6.4；锁闩6.3穿过锁闩安装盒6.4，锁闩6.3和锁闩安装盒6.4之间通过弹簧6.5连接。手动调平时，使内杆6.2尽量靠近作业面，向外拉动锁闩6.3，内杆6.2因重力作用自由下落，直至接触作业面，此时松开锁闩6.3，锁闩6.3因弹簧6.5的作用而有关闭的趋势，此时将装置放下，由于装置重力作用，锁闩6.3会自动嵌入锁闩槽。
进一步地，锁闩安装盒6.4内设置有电磁体6.6，锁闩6.3上设置有磁铁6.7。通过将电磁体6.6通电，利用对将磁铁6.7的磁力将锁闩6.3吸出，断电后通过弹簧6.5上锁。
进一步地，锁闩槽为梯形槽；锁闩6.3位于锁闩安装盒6.4外的端部设置有拉环6.8，与锁闩槽配合的端部为梯形，易于拉出内杆6.2。
进一步地，内杆6.2的顶端设置有向外凸起的杆帽，防止伸出过长而脱落，底端为锥状，适用于不同环境的作业面；手动调节支腿9中外杆6.1的顶端通过折叠转轴7与面板1连接，联合调节支腿中固定杆4.1通过折叠转轴7与面板1连接。可实现支腿折叠，易于收纳。
进一步地，轨道盖板2.3的两端设置有向外延伸的连接板，导电轨道板的顶端固定在连接板上，连接板通过螺栓固定在面板1的下方，连接板和面板之间设置有缓冲棉2.6；水平识别组件2外设置有保护壳8，保护壳8通过螺栓与面板1连接。导线设置在面板1内。
进一步地，电机设置在固定杆4.1内，输出轴上设置有主动齿轮；为了使驱动杆4.3旋转时手动调节杆不随之旋转，驱动杆4.3的数量为多个（本实施例中设置两个），顶端设置有与主动齿轮啮合的从动齿轮，底端设置有向外凸起的杆帽；螺孔的下方设置有与杆帽配合的限位孔。
进一步，面板1的材料为硬质高强度材料，支腿的材料为硬质高强度金属材料，导电球2.1的材料为导电性较好的表面光滑的具有一定质量的材料，导电轨道的材料为导电性较好的表面光滑的硬质高强度材料，绝缘片2.2为不具导电性的硬质高强度材料且绝缘片2.2的形状与导电轨道的切面形状相同，轨道盖板2.3的材料为表面光滑的硬质高强度材料。
本实施例还提供一种自动手动联合调平方法，将上述自动手动联合调平装置置于作业面；若作业面倾角大于自动手动联合调平装置自动调节的极限角度（即该装置自动调节的最大角度）时，先调节手动调节支腿9和手动调节杆，使面板1与水平面的夹角在极限角度内，然后进行自动调节；若作业面倾角位于极限角度内，则进行自动调节；
当面板1处于水平位置时，导电球2.1在重力作用下位于绝缘片2.2处，电源3与导电球2.1、导电轨道Ⅰ2.4和导电轨道Ⅱ2.5断开连接；
当面板1向导电轨道Ⅰ2.4所在侧向下倾斜时，导电球2.1在重力作用下位于导电轨道Ⅰ2.4中，电源3通过导电球2.1和导电轨道Ⅰ2.4向垂直于半圆轨道的联合调节支腿所对应的电机供电，电机反转，驱动杆4.34.1自手动调节杆中伸出，直至导电球2.1在重力作用下滚动至绝缘片2.2处，电源3与导电球2.1和导电轨道Ⅰ2.4断开连接，面板1调节水平；
当面板1向导电轨道Ⅱ2.5所在侧向下倾斜时，导电球2.1在重力作用下位于导电轨道Ⅱ2.5中，电源3通过导电球2.1和导电轨道Ⅱ2.5向垂直于半圆轨道的联合调节支腿所对应的电机供电，电机正转，驱动杆4.3向手动调节杆内收回，直至导电球2.1在重力作用下滚动至绝缘片2.2处，电源与导电球2.1和导电轨道Ⅱ2.5断开连接，面板1调节水平。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
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