一种自动调平装置

1.本发明涉及调平设备技术领域，具体涉及一种自动调平装置。


背景技术：

2.目前，许多设备要求工作环境具有良好的水平度，对于需要在野外或者其他复杂地形条件下工作的设备，为了保证设备的正常工作，减少误差，均要求设备具有良好的水平度。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。而现有的自动调平设备结构大部分采用电路控制方法，例如专利号为cn113586910a的一种自动调平装置及其调平方法，调平装置包括通过底板、盖板及若干侧盖板围拢固定构成的壳体，壳体内周向均匀布置有至少三个与支腿相连的电动伸缩装置，支腿的底端与底板转动连接，壳体内还安装有水平传感器。通过计算变化的长度值折算为电动伸缩装置中电机的旋转步数，控制电动伸缩装置计算值调整伸出行程。但是，这类调平装置结构较为复杂，成本较高，并且整体操作困难，传感器易受外界影响出现异常错误，导致工作过程中会出现调平不稳定的情况。


技术实现要素：

3.为了解决现有技术问题的不足，本发明提供了一种自动调平装置，具有结构简单、反应灵敏的特点，能够快速准确的实现水平自动调平。
4.它采用了如下技术方案：一种自动调平装置，包括支座，支座上铰接三个支撑杆，所述支座上设有调平控制装置，每个支撑杆底端分别铰接一个竖向升降装置，每个竖向升降装置通过调平控制装置与驱动电源电性连接，通过调平控制装置可分别控制竖向升降装置运行以实现装置自动调平；所述调平控制装置包括：装有液体金属的密闭式的绝缘盒，绝缘盒内设有与支撑杆位置相对应的三个金属触头，液体金属与驱动电源电性连接，每个金属触头与相对应的竖向升降装置电性连接，当装置处于水平状态时，金属触头底端均处于同一水平面，液体金属的液面比金属触头略低，液体金属与金属触头不接触形成断路；当装置处于倾斜状态时，液体金属与倾斜侧的金属触头接触并形成通路，使倾斜侧的竖向升降装置运行上升，直至液体金属与金属触头形成断路，实现装置自动调平。
5.进一步地，所述调平控制装置还包括用于加热液体金属的加热装置。
6.进一步地，所述支撑杆为带有锁紧装置的伸缩杆；所述支座的调平中心处设有竖向的导向杆，导向杆上滑动连接导向套，导向套分别与三个连杆的一端铰接、连杆的另一端分别与对应侧的支撑杆铰接，支撑杆顶端与支座球铰接。
7.进一步地，所述绝缘盒内设有与支撑杆位置相对应的三个绝缘柱，所述金属触头分别设在绝缘柱上，所述金属触头通过导线穿出相连的绝缘柱与对应的竖向升降装置电性
连接。
8.进一步地，所述液体金属为液态镓。
9.进一步地，所述金属触头为银质触头。
10.进一步地，所述绝缘盒容纳液体金属的壁体设有聚四氟乙烯层。
11.进一步地，所述加热装置包括设于绝缘盒底部的壳体，壳体内设有发热螺线管。
12.进一步地，所述竖向升降装置包括与支撑杆铰接的电机底板，电机底板上设有电机，电机输出端连接旋转变直线运动机构，旋转变直线运动机构的直线伸缩端连接支撑筒。
13.进一步地，所述导向杆底端还设有用于加载重物的挂钩。
14.本发明相比现有技术具的有益效果：通过液体金属所具有的流动性能够保持液面在重力作用下始终水平，在倾斜状态下会使液体金属液面与较低一端的金属触头接触，将电流传入待调高一侧的竖向升降装置中，从而达到调平目的，同时该种液体金属电阻率较低，能够直接使用大电流控制升降装置。
15.通过支座与支撑杆球铰结构，配合导向套竖向滑动联动支撑杆同时运动，能够使调平控制装置水平中心点在竖向投影为三个竖向升降装置3与地面接触点所确定圆的圆心，以此来提高调平位置的对中性和调平精度。
16.本装置整体结构简单，使用方便，采用机械结构设计，无需控制电路即可实现自动调平，整体降低了装置成本。
附图说明
17.图1是本发明实施例一种自动调平装置的结构示意图；图2是本发明实施例中调平控制装置水平状态的结构示意图；图3是图2中a-a剖面结构示意图；图4是本发明实施例中调平控制装置倾斜状态的结构示意图。
18.附图标记说明：1、支座；2、支撑杆；21、伸缩部；22、固定部；3、竖向升降装置；31、电机底板；32、电机；33、旋转变直线运动机构；34、支撑筒； 4、调平控制装置；41、绝缘盒；411、聚四氟乙烯层；42、液体金属；43、绝缘柱；44、金属触头；45、加热装置；451、壳体；452、发热螺线管；5、导向杆；6、导向套；7、连杆；8、挂钩。
实施方式
19.为使本发明更加清楚明白，下面结合附图对本发明的一种自动调平装置进一步说明，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
20.如图1所示，一种自动调平装置，包括一个支座1，支座1优选采用环状框架结构，在支座1上以其圆心均布设置三个与之铰接的支撑杆2，在每个支撑杆2的底端分别铰接一个竖向升降装置3。在支座1圆心处固定设有一个调平控制装置4。
21.结合图2至图4所示，所述调平控制装置4包括：一个圆形的绝缘盒41，绝缘盒41内具有封闭的腔体，腔体呈圆柱状，其内装有液体金属42。在绝缘盒41的内部底面上垂直设有与支撑杆2铰接位置相对应的三个绝缘柱43，即三个绝缘柱43以绝缘盒41圆心均匀分布，且每个绝缘柱43与同侧的支撑杆2铰接点位置共线。三个绝缘柱43高度相等，在每个绝缘柱43的顶端固定连接一个金属触头44，金属触头44通过导线穿出相连的绝缘柱43，再与对应竖
向升降装置3的一个电极电性连接，每个竖向升降装置3的另一个电极通过导线与驱动电源的一个电极电性连接，驱动电源的另一个电极通过导线与绝缘盒41内的液体金属42电性连接。
22.其中，金属触头44优选为针状；当本自动调平装置处于水平状态时，金属触头44底端均处于同一水平面，液体金属42的液面也处于水平状态，其液面表面比金属触头44底端略低，液体金属42与金属触头44不接触，驱动电源与所有的竖向升降装置3形成断路；当装置处于倾斜状态时，倾斜侧的金属触头位置相对降低，液体金属42的液面仍然处于水平状态，此时，液体金属42与倾斜侧的金属触头接触，驱动电源与倾斜侧（待调高一侧）的竖向升降装置3形成通路，倾斜侧的竖向升降装置3运行上升，直至液体金属42与金属触头44形成断路，实现装置自动调平。
23.在一些实施方式中，金属触头44还可以垂直设置于绝缘盒41内部的顶面上，并且每个金属触头44的底端面在同一水平面上。
24.本实施例中，液体金属42优选采用金属镓，金属镓熔点较低（熔点为29.76
°
c）而沸点较高，在29.78至2403
°
c之间都能以液体形式存在。另外，金属镓在干燥空气中的化学性质稳定，其电阻率较低，即使将大电流通入金属镓中，也不会导致装置过热，大电流通过金属触头44流入竖向升降装置3中，无需另设控制器，即可控制竖向升降装置3的通断运行。
25.另外，所述金属触头44为银质触头，通过其良好的导电和高熔点的特性可以减少甚至防止金属触头44与液体金属导通产生火花的现象。此外，绝缘盒41的腔体内壁设有聚四氟乙烯层411，起到提高绝缘性能和抗老化作用。
26.考虑到金属镓在较低温度下形成固态，会影响调平控制装置4的正常使用，为了避免该现象发生，所述调平控制装置4还包括用于加热液体金属42的加热装置45，其具体结构如下：加热装置45包括设于绝缘盒41底部的壳体451，壳体451内设有带有温控的发热螺线管452，发热螺线管452工作，通过空气介质将热能经绝缘盒41传递给液体金属42。通过空气介质避免了加热源直接与液体金属42接触，可减少加热对液面的扰动。当然，加热装置45还可以是其他一些常规加热结构，通过其他介质传导热量，此处不在一一赘述。
27.再结合图1所示，在一些实施方式中，所述支撑杆2为带有锁紧装置的伸缩杆，它具体包括杆状的伸缩部21和杆状的固定部22，伸缩部21插入固定部22内可前后伸缩，锁紧装置的结构可采用锁紧螺钉，即在固定部22上通过螺纹连接的锁紧螺钉转动，实现伸缩部21的锁定和放松，也可采用其他常规锁紧结构。在所述支座1的调平中心（圆心处）固定设有一个竖向的导向杆5，导向杆5上滑动套设有导向套6，导向套6上分别与三个连杆7的一端铰接、连杆7的另一端分别与对应侧支撑杆2的固定部22铰接，此处三个连杆7等长。所述支撑杆2的顶端为伸缩部21的顶端，该顶端通过球运动副与支座1形成球铰接。采用上述结构，可以提高本装置的可调节性能，尤其是通过支座1与支撑杆2球铰结构，配合导向套6竖向滑动联动支撑杆2同时运动，能够使调平控制装置4水平中心点在竖向投影为三个竖向升降装置3与地面接触点所确定圆的圆心，以此来提高调平位置的对中性和调平精度。
28.另外，在所述导向杆5底端还设有用于加载重物的挂钩8，通过加挂重物保证本装置的稳定性，也可以将重物作为本装置调平过程中竖向移动的视觉标识。
29.在一些实施方式中，所述竖向升降装置3包括与支撑杆2底端铰接的电机底板31，电机底板31上设有电机32，电机32可采用步进电机。在电机32输出端连接旋转变直线运动
机构33，旋转变直线运动机构33的伸缩端连接支撑筒34。其中，旋转变直线运动机构33可采用竖向设置的丝母螺杆机构，丝母与电机32的输出端固定连接，丝母与丝杆螺纹配合，丝母具有一定的厚度使丝杆具有一定的移动余量，丝杆底端设有方形块，方形块插配在支撑筒中，支撑筒通过设置与方形块相适配的凹槽，与丝杆形成可拆卸配合。当然旋转变直线运动机构33还可以是其他结构，例如齿轮齿条结构。
30.考虑到装置结构通配性，所述竖向升降装置3还可以是外购件，例如采用可控的电动缸。
31.本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的实质精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍属于本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种自动调平装置，包括支座（1），支座（1）上铰接三个支撑杆（2），其特征在于：所述支座（1）上设有调平控制装置（4），每个支撑杆（2）底端分别铰接一个竖向升降装置（3），每个竖向升降装置（3）通过调平控制装置（4）与驱动电源电性连接，通过调平控制装置（4）可分别控制竖向升降装置（3）运行以实现装置自动调平；所述调平控制装置（4）包括：装有液体金属（42）的密闭式的绝缘盒（41），绝缘盒（41）内设有与支撑杆（2）位置相对应的三个金属触头（44），液体金属（42）与驱动电源电性连接，每个金属触头（44）与相对应的竖向升降装置（3）电性连接，当装置处于水平状态时，金属触头（44）底端均处于同一水平面，液体金属（42）的液面比金属触头（44）略低，液体金属（42）与金属触头（44）不接触形成断路；当装置处于倾斜状态时，液体金属（42）与倾斜侧的金属触头（44）接触并形成通路，使倾斜侧的竖向升降装置（3）运行上升，直至液体金属（42）与金属触头（44）形成断路，实现装置自动调平。2.根据权利要求1所述的一种自动调平装置，其特征在于：所述调平控制装置（4）还包括用于加热液体金属（42）的加热装置（45）。3.根据权利要求1所述的一种自动调平装置，其特征在于：所述支撑杆（2）为带有锁紧装置的伸缩杆；所述支座（1）的调平中心处设有竖向的导向杆（5），导向杆（5）上滑动连接导向套（6），导向套（6）分别与三个连杆（7）的一端铰接、连杆（7）的另一端分别与对应侧的支撑杆（2）铰接，支撑杆（2）顶端与支座（1）球铰接。4.根据权利要求1所述的一种自动调平装置，其特征在于：所述绝缘盒（41）内设有与支撑杆（2）位置相对应的三个绝缘柱（43），所述金属触头（44）分别设在绝缘柱（43）上，述金属触头（44）通过导线穿出相连的绝缘柱（43）与对应的竖向升降装置（3）电性连接。5.根据权利要求1所述的一种自动调平装置，其特征在于：所述液体金属（42）为液态镓。6.根据权利要求1所述的一种自动调平装置，其特征在于：所述金属触头（44）为银质触头。7.根据权利要求1所述的一种自动调平装置，其特征在于：所述绝缘盒（41）容纳液体金属（42）的壁体设有聚四氟乙烯层（411）。8.根据权利要求2所述的一种自动调平装置，其特征在于：所述加热装置（45）包括设于绝缘盒（41）底部的壳体（451），壳体内设有发热螺线管（452）。9.根据权利要求1所述的一种自动调平装置，其特征在于：所述竖向升降装置（3）包括与支撑杆（2）铰接的电机底板（31），电机底板（31）上设有电机（32），电机（32）输出端连接旋转变直线运动机构（33），旋转变直线运动机构（33）的直线伸缩端连接支撑筒（34）。10.根据权利要求3所述的一种自动调平装置，其特征在于：所述导向杆（5）底端还设有用于加载重物的挂钩（8）。

技术总结
本发明涉及一种自动调平装置，包括铰接三个支撑杆的支座，支座上设有调平控制装置，每个支撑杆底端分别铰接一个竖向升降装置，每个竖向升降装置通过调平控制装置与驱动电源电性连接，通过调平控制装置可分别控制竖向升降装置运行以实现装置自动调平；调平控制装置包括：装有液体金属的密闭式的绝缘盒，绝缘盒内设有与支撑杆位置相对应的三个金属触头，液体金属与驱动电源电性连接，每个金属触头与相对应的竖向升降装置电性连接，当装置处于水平状态时，金属触头底端均处于同一水平面，液体金属的液面比金属触头略低，液体金属与金属触头不接触形成断路。本发明整体结构简单，使用方便，无需控制电路即可实现自动调平，降低了装置成本。置成本。置成本。


技术研发人员：朱哲枭 张哲彬 王雷 郑乐飞 关旭 杨昊 李磊磊
受保护的技术使用者：安徽工程大学
技术研发日：2023.04.24
技术公布日：2023/8/4