一种机电设备用智能水平定位装置的制作方法

1.本发明涉及机电设备技术领域，具体涉及一种机电设备用智能水平定位装置。


背景技术：

2.机电设备不仅能大大提高劳动生产率，减轻劳动强度，改善生产环境，完成人力无法完成的工作，而且作为国家工业基础之一，对整个国民经济的发展，以及科技、国防实力的提高有着直接的、重要的影响，还是衡量一个国家科技水平和综合国力的重要标志。
3.许多机电设备是需要水平安装和放置的，水平安放可以提升一些设备的安全性能，可以使一些设备中的受力均匀，不会因为倾斜的原因引起安全事故的发生。同时对于一些精密的设备来说，设备水平安放可以有效提升设备的精度。但是由于在现实中水平位置是不容易找到的，所以需要依靠设备去找到水平线，然后手动扶正，手动扶正的话可能会产生误差，导致水平方向的偏差。因此需要设计一种可以自动扶正的智能水平定位装置。


技术实现要素：

4.根据现有技术的至少一个不足之处，本发明提出了一种能够提供水平工作面的机电设备用智能水平定位装置。
5.本发明的一种机电设备用智能水平定位装置采用如下技术方案：包括用于支撑机电设备的支撑座，支撑座的下方设有扶正装置，扶正装置包括摆杆机构，摆杆机构包括支撑架和固定在支撑架上摆轴，摆轴上设有能够摆动的摆动框架和两个同步摆杆，摆动框架包括竖杆和与竖杆垂直的工作面，两个同步摆杆位于竖杆的摆动方向的两侧且不共面，同步摆杆底部连接有重锤，重锤在摆动过程中能够碰触竖杆，支撑座位于所述工作面上。
6.可选地，同步摆杆中套装有扶正摆杆，所述重锤固定在扶正摆杆的底部；扶正装置还包括在摆杆摆动至特定角度时解锁的摆动触发机构和在摆动末期解锁的惯性触发机构，在摆动触发机构和惯性触发机构同时处于解锁状态时，扶正摆杆从同步摆杆中脱离下落，重锤才能碰触竖杆。
7.可选地，所述摆动触发机构包括固定在同步摆杆一侧的转动轴，转动轴与摆轴之间绕设有同步带，在同步摆杆绕摆轴摆动的过程中，同步带带动转动轴转动，扶正摆杆内设有滑槽和转动块，转动块与转动轴同步转动，滑槽包括转动块移动段和弧形段，转动块移动段的长度方向与扶正摆杆的轴线一致，转动块能够在弧形段中转动不能移动，转动块在转动块移动段能够移动不能转动；摆动触发机构的解锁状态为转动块的长度方向对准转动块移动段时，锁定状态为转动块位于弧形段中且转动块长度方向错开移动段。
8.可选地，所述惯性触发机构包括固定在同步摆杆底端的惯性滑块套，扶正摆杆从惯性滑块套中穿过，扶正摆杆上设有凸块，惯性滑块套中设有位于扶正摆杆两侧且不与扶正摆杆接触的两个挡板，各挡板和惯性滑块套之间设有惯性滑块弹簧，两个挡板之间固定连接有横杆，惯性滑块套的侧壁上设有供横杆移动的导向移动槽，导向移动槽的中间位置设有凹槽段，横杆的中间位置设有形状与凹槽段一致的缺口，凹槽段和缺口的宽度大于凸
块；惯性触发机构的锁定状态为横杆的缺口与凹槽段错开，凸块位于横杆的上方被挡止；解锁状态为横杆的缺口与凹槽段对正，凸块能够向下通过惯性滑块套。
9.可选地，扶正装置还包括纠偏机构，纠偏机构包括连接在同步摆杆和扶正摆杆之间的摆杆弹簧，摆杆弹簧对下落过程中的扶正摆杆提供拉力。
10.可选地，摆杆弹簧的底部连接有弹簧板，扶正摆杆的顶端固定有用于与弹簧板挡止配合的挡止凸台，弹簧板位于挡止凸台的下方，扶正摆杆通过挡止凸条和弹簧板使得摆杆弹簧处于拉伸状态。
11.可选地，扶正装置还包括同步机构，同步机构包括滑套和两个连接杆，滑套止转地套在竖杆上，并且能够沿着竖杆移动，滑套上固定有两个套管，两个连接杆的一端分别从前后两个方向插接在对应的套管中，连接杆的另一端通过铰接连接件铰接在同步摆杆上。
12.可选地，所述竖杆内套装有延长杆，延长杆与竖杆之间设有用于定位的固定销。
13.可选地，所述机电设备包括设备底座、设备支撑梁、刀头、操控板，设备支撑梁能够在设备底座上移动，刀头和操控板安装在设备支撑梁上，所述摆杆机构的摆动方向与设备支撑梁的移动方向一致。
14.可选地，摆动框架的外侧具有用于阻止扶正摆杆下落前的重锤向下摆动的定位面和用于供扶正摆杆下落后的重锤进入而碰触竖杆的开口。
15.一种机电设备用智能水平定位装置的找平方法，具体包括以下步骤：
16.(1)将扶正装置固定在地面上，使摆动框架和前后两个同步摆杆整体朝一个方向摆动；
17.(2)在摆动末期且竖杆趋近竖直时，摆动触发机构和惯性触发机构同时处于解锁状态，扶正摆杆从同步摆杆中脱离；
18.(3)通过同步摆杆中的摆杆弹簧对下落的扶正摆杆产生拉力；
19.(4)摆动过程中，两个扶正摆杆与竖杆的夹角保持一致，在重锤的碰触下，竖杆达到竖直状态；
20.(5)将竖杆的延长杆固定在地面上，摆动框架的顶面为水平的工作面；
21.(6)将机电设备安装在水平的工作面上。
22.本发明的有益效果是：本发明的一种机电设备用智能水平定位装置，在机电设备的支撑座下方设置扶正装置，通过摆杆和重锤结构校正竖杆的倾斜，进行调节找正，不受地面情况的影响，适用于倾斜地面，适用性强。保证机电设备的水平安放，能够有效提升设备的精度。
23.进一步地，利用摆动触发机构保证摆动至竖杆趋近竖直的位置解锁、利用惯性触发机构保证摆动末期进行解锁，双重解锁后扶正摆杆从同步摆杆中脱离下落，重锤碰触竖杆进行扶正，将触发时机控制在摆动末期且竖杆趋近竖直时，既实现了自动触发，还避免了摆动过程中的误触发，保证触发更为精确有效。
24.进一步地，利用离心力和摆杆弹簧的弹力，减小了摆轴上摩擦力的影响，使得摆杆弹簧的能量能够引起有效的振动，通过同步机构使得两侧的摆锤联动性增强，保证竖杆回到更加竖直的位置。
25.因此，本技术的扶正装置还解决了以下问题：(1)由于摆动时轴间摩擦力的影响，工作平面与水平方向角度偏差较大；(2)手动触发，操作不便。
附图说明
26.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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。
27.图1为一种机电设备用智能水平定位装置的整体结构图；
28.图2为扶正装置的结构示意图；
29.图3为图2的剖面图；
30.图4为摆杆结构的示意图；
31.图5为图4的剖面图；
32.图6为惯性滑块结构的示意图；
33.图7为图6的剖面图；
34.图8为图6的另一角度的剖面图；
35.图9为摆杆机构摆动到最高点的示意图；
36.图10为图9的惯性滑块摆动过程的示意图；
37.图11为扶正摆杆触发时的示意图；
38.图12为扶正摆杆往复扶正状态的示意图；
39.图13为延长杆伸出状态的示意图；
40.图14为图1的侧视图；
41.图中：1、支撑架；2、固定孔；3、摆轴；4、摆动框架；5、同步摆杆；6、扶正摆杆；7、安装座；8、重锤；9、同步带；10、转动轴；11、连接杆；12、滑套；13、固定销；14、竖杆；15、延长杆；16、惯性滑块套；17、挡板；18、铰接连接件；19、凹槽段；20、横杆；21、导向移动槽；22、惯性滑块弹簧；25、安装通孔；26、凸块；27、摆杆弹簧；28、弹簧管；29、挡止凸台；30、弹簧板；31、弧形段；32、转动块；33、铰接孔；34、转动块移动段；35、套管；101、设备底座；102、设备支撑梁；103、刀头；104、操控板；201、支撑座；202、支撑柱；203、紧固螺栓；204、连接凹槽；205、连接凸块。
具体实施方式
42.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
43.如图1至图14所示，一种机电设备用智能水平定位装置，包括支撑座201和位于支撑座201上方的机电设备。支撑座201的底部设有四个支撑柱202，支撑柱202的高度可调，支撑柱202上设有紧固螺栓203，用来固定支撑柱202的高度。支撑座201的底面位于扶正装置的工作面上，支撑座201的底面设有连接凹槽204，扶正装置工作面上固定有连接凸块205，通过连接凹槽204和连接凸块205的凹凸配合实现支撑座201在水平方向上的定位。
44.本实施例中，机电设备为精密数控机床，包括设备底座101、设备支撑梁102、刀头103、操控板104，设备支撑梁102能够在设备底座101上沿前后方向移动，刀头103和操控板104安装在设备支撑梁102上。由于精密数控机床用来加工比较精细的圆柱形工件，为了保
证数控机床加工的精密性，需要保证机床在前后方向上的水平。
45.扶正装置包括摆杆机构、摆动触发机构、惯性触发机构、纠偏机构和同步机构。
46.摆杆机构包括：左右两个间隔的支撑架1，两个支撑架1之间固定连接有摆轴3，摆轴3上可转动地套设有摆动框架4和左右两个间隔的同步摆杆5，各同步摆杆5通过顶部的铰接孔33套在摆轴3上，两个同步摆杆5不在同一平面内，以免在摆动过程中产生干涉。摆动框架4包括位于两个同步摆杆5中间的竖杆14，摆动框架4的顶面为与竖杆14垂直的工作面，同步摆杆5为空心杆，同步摆杆5中套装有向下延伸的扶正摆杆6，扶正摆杆6的底部固定有重锤8，重锤8在摆动过程中能够碰触竖杆14。支撑架1的底部开设有用于将扶正装置固定在地面上的固定孔2。竖杆14的底部高于地面，竖杆14内套装有延长杆15，延长杆15与竖杆14之间设有用于定位的固定销13。延长杆15能够缩在竖杆14中，也能从竖杆14中向下伸出插入地面，并通过固定销13与竖杆14固定。
47.摆动触发机构包括：同步摆杆5上安装有朝一侧凸出的转动轴10，转动轴10与摆轴3之间绕设有同步带9，在同步摆杆5绕摆轴3前后摆动的过程中，同步带9带动转动轴10转动。扶正摆杆6内设有向上开口的滑槽，滑槽的长度方向与扶正摆杆6的轴线一致。滑槽中容纳有转动块32，转动块32与转动轴10固定连接，滑槽包括转动块移动段34、弧形段31以及位于移动段34上方的弹簧板移动段，转动块移动段34的长度方向与扶正摆杆6的轴线一致，转动块32的长度大于转动块移动段34的宽度，转动块32的宽度小于转动块移动段34的宽度，弹簧板移动段的宽度大于转动块32的长度，即转动块32在转动块移动段能够移动不能转动，在弧形段31中能够转动，在弹簧板移动段中能够转动和移动。摆动触发机构的解锁状态为转动块32的长度方向对准转动块移动段34，转动块32能够在转动块移动段34中移动；锁定状态为转动块32长度方向错开转动块移动段34，转动块32卡在弧形段31中。
48.惯性触发机构包括：固定在同步摆杆5底端的安装座7，安装座7上设有安装通孔25，安装通孔25的轴线与同步摆杆5的轴线垂直。安装通孔25中固定有惯性滑块套16，扶正摆杆6的上段设有凸块26，扶正摆杆6从惯性滑块套16中穿过。惯性滑块套16中设有两个挡板17，两个挡板17位于扶正摆杆6的前后两侧，各挡板17和惯性滑块套16之间设有惯性滑块弹簧22，两个挡板17之间固定连接有左右两个横杆20，形成矩形的惯性滑块。惯性滑块套16的左右两侧壁上分别设有导向移动槽21，横杆20在导向移动槽21中沿垂直于扶正摆杆6的方向导向移动，导向移动槽21的中间位置设有凹槽段19，横杆20的中间位置设有形状与凹槽段19一致的缺口，凹槽段19和缺口的宽度大于凸块26。惯性触发机构的锁定状态为横杆20的缺口与凹槽段19错开，凸块26位于横杆20的上方被挡止；解锁状态为横杆20的缺口与凹槽段19对正，凸块26能够向下通过惯性滑块套16。
49.纠偏机构包括：同步摆杆5的内部固定有弹簧管28，弹簧管28中设有能够向下拉伸的摆杆弹簧27，摆杆弹簧27的底部连接有弹簧板30。弹簧板30能够在弹簧板移动段中移动，扶正摆杆6的顶端固定有挡止凸台29，挡止凸台29也位于弹簧板移动段顶端，弹簧板30位于挡止凸台29的下方。当摆动触发机构和惯性触发机构同时处于解锁状态时，扶正摆杆6从同步摆杆5中下落一定距离后，挡止凸台29与与弹簧板30挡止配合，使得摆杆弹簧27处于拉伸状态。
50.同步机构包括：滑套12和两个连接杆11，滑套12内设有方形孔并套在竖杆14上，使得滑套12在竖杆14上不会相对转动并且能够上下移动。滑套12的左右两侧固定有套管35，
两个连接杆11的一端分别从前后两个方向插接在对应的套管35中，连接杆11的另一端通过铰接连接件18铰接在惯性滑块套16或同步摆杆5上。通过同步机构保证两个同步摆杆5相对于竖杆14前后对称，即夹角一样。
51.另外，摆动框架4具有用于阻止触发前的重锤8向下摆动而碰触竖杆14的定位面和用于供触发后的重锤8进入碰触竖杆14的开口，所述定位面的轮廓为椭圆弧形，摆动框架4的上部为用于给摆动的同步摆杆5和安装座7让位的半圆形空间。
52.本发明的使用原理和工作过程为：
53.设置扶正装置位于水平面上、竖杆14位于标准竖直状态时扶正摆杆6可以触发，此种状态也和整体摆动后处于稳定时，扶正摆杆6触发的情况相同。
54.通过支撑架1将扶正装置固定在地面上，给摆杆机构施加一个偏转力，使摆动框架4和两个同步摆杆5整体朝一个方向偏转，如图9所示，摆杆机构偏转到最高高度时，因为转动轴10和摆轴3之间有同步带9连接，在摆动过程中，同步带9会带动转动轴10转动，转动轴10和转动块32连接在一起，转动块32也会随之转动，卡在弧形段31中，阻止扶正摆杆6的下落。
55.如图10所示，当装置开始偏转时，惯性滑块机构也会随之偏转，惯性滑块的角度变陡，由于自身重力的作用，两侧的惯性滑块弹簧22发生形变，在刚开始摆动时，惯性滑块会向低的一侧下滑，低处的惯性滑块弹簧22压缩，高处的惯性滑块弹簧22拉伸，在摆动的过程中惯性滑块弹簧22逐渐复位，当装置达到最高点时，即图9中的位置，整个装置处于一个短暂静止的状态，由于惯性力和惯性滑块弹簧22积累的弹力作用，摆杆向下摆动过程中，惯性滑块会向高侧运动，在这个过程中惯性滑块中横杆20上的缺口会与凹槽段19重合，但此时转动块32是偏置的情况，与弧形段31卡在一起，扶正摆杆6不能下落。在整体摆动过程中，当转动块32相对于转动块移动段34平行时，惯性滑块机构是锁定状态，所以扶正摆杆6在运动过程中不会下落。
56.直至整体摆动末期，即摆动即将停止时，惯性滑块机构到达解锁状态，且竖杆趋近竖直时，摆动触发机构和惯性触发机构同时处于解锁状态。扶正摆杆6被触发下落，即扶正摆杆6和同步摆杆5脱离，两侧同步摆杆5沿着圆形轨迹在同步机构的作用下同步向竖杆14移动，重锤8沿着椭圆弧形轨迹向竖杆14移动，在开始移动时，如图5所示，挡止凸台29和弹簧板30还没有接触，此时摆杆弹簧27没有触发，对扶正摆杆6没有拉力。当扶正摆杆6移动到一定位置时，如图11所示，扶正摆杆6会带动弹簧板30下落，从而使摆杆弹簧27变形，对扶正摆杆6产生拉力。
57.由于整个扶正装置是处于一个稍微偏置的状态，所以两侧的扶正摆杆6处于不同的高度，相对落下的高度不同，克服的重力势能也不一样，即高处的扶正摆杆6速度更快。扶正摆杆6上的重锤8沿着椭圆形轨迹移动，受到的摆杆弹簧27的拉力会逐渐增大，当扶正摆杆6到达底部时，会在拉力的作用下，沿着同步连杆5的方向向上移动，因为两侧重锤8运动的速度不同，速度更快的一侧的重锤8会先与竖杆14接触，给竖杆一个扶正的力，同时扶正摆杆下面的重锤8会受到竖杆14一个反弹的力，带动整个摆杆机构向外扩张一个角度，因为同步机构的连接，所以两则的摆杆机构都会同时扩张相同的角度，此时，低处的扶正摆杆6不会碰触到竖杆14，由于摆杆弹簧27的拉力会逐渐减小，所以重锤8对于竖杆14的扶正力会越来越小，会使竖杆14越来越接近竖直。
58.如图13所示，当竖杆14被扶正之后，将固定销13拔下来，延长杆15可以从竖杆14中落下，此时的延长杆由于是和竖杆共线，所以延长杆15也为竖直状态。
59.当扶正装置稳定之后将延长杆15固定在地面上，并将支撑座201和扶正装置连接起来，使支撑座与扶正装置的工作面保持平行，从而也到达水平位置。此时将紧固螺栓203拧开，调节支撑柱202的长度，将支撑柱202埋进地面，然后浇灌水泥，同时拧紧紧固螺栓202，来固定支撑座201。
60.如图14所示，某些情况下，数控机床在与摆动方向垂直的方向即左右方向上会发生倾斜，但由于该数控机床是加工圆柱工件的，而且放置工料时，在摆杆摆动的方向上是相对水平的，所以该方向的倾斜不会影响机床的正常工作。倾斜的数控机床使得该设备取用的物料(圆柱形)可以沿着一个方向堆积，且不易产生某个角落的堆积，使得设备的物料取用更加方便。
61.本发明还提供了一种机电设备用智能水平定位装置的找平方法，具体包括以下步骤：
62.(1)将扶正装置固定在地面上，使摆动框架4和前后两个同步摆杆5整体朝一个方向摆动；
63.(2)在摆动末期，即摆动即将停止时，摆动触发机构和惯性触发机构同时处于解锁状态，扶正摆杆6从同步摆杆5中脱离；
64.(3)通过同步摆杆5中的摆杆弹簧27对下落的扶正摆杆6产生拉力；
65.(4)摆动过程中，两个扶正摆杆6与竖杆14的夹角保持一致，在重锤8的碰触下，竖杆14达到竖直状态；
66.(5)将竖杆14的延长杆15固定在地面上，摆动框架4的顶面为水平的工作面；
67.(6)将机电设备安装在水平的工作面上。
68.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。