微小傾角測量儀的製作方法

2023-05-21 12:09:36 1

專利名稱：微小傾角測量儀的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種測量儀器，尤其是可測量立軸中心線相對於鉛垂線、近似 水平面相對於水平面的傾斜角度及其傾斜方向及近似鉛垂面相對於鉛垂線的傾 斜角度的微小傾角測量儀。 背聚技術
在機械安裝過程中，需要精確測量立式旋轉軸的中心線相對於鉛垂線的傾 斜角度及其傾斜方向、某些部件的上表面相對於水平面的傾斜角度及其傾斜方 向或側表面相對於鉛垂線的傾斜角度，這些傾斜角度一般都在千分之一弧度以 內，顯然，只須分別測量兩平面與鉛垂線的夾角，便可求出該兩^^面交線相對 於鉛垂線的傾斜角度及其傾斜方向，分別測量平面內兩條相交直線與水平面的 夾角，便可求出該平面相對於水平面的傾斜角度及其傾斜方向。以下稱平面與 鉛垂線所成夾角為該平面的鉛垂傾角、直線與水平面所成夾角為該直線的水平 傾角。目前沒有結構簡單使用方便的常規測量儀器既適合精確測量鉛垂傾角， 又適合精確測量水平傾角。
目前，對大型立式旋轉軸中心線相對於鉛垂線的傾斜角度及其傾斜方向的 測量， 一般通過盤車法測量軸上不同高度位置在各個方向的擺度而求得，需要 藉助機械或電動盤車工具使軸轉動，不能保證軸在各個方向受力均勻也不能保 證每次都使軸停在指定位置，因而測量誤差大、成本高、效率低，本發明人在
公開號為CN1455237A申請號為02116985.3的專利說明書《測量大型立軸擺度 的方法及其設備》中提出了一種不用盤車便可測量立軸中心線相對於鉛垂線的 傾斜角度及其傾斜方向的方法及其設備，但需要對百分表進行改進，需要測量 若干個預設點的髙程，最後需要對測量結果進行比較複雜的計算。
《實用五金手冊》第六版23.17頁所介紹的框式水平儀是目前測量平面水平 的具有較髙精度的儀器，是通過在水平儀的某側底面加薄片塞尺使氣泡基本上 位於中間位置，根據所墊塞尺厚度及氣泡偏移量來測量水平。從微觀角度看， 水平儀底面只是與所墊塞尺內側邊緣線接觸，考慮水平儀被墊起的角度時通常 是假定水平儀底面的端部位置被墊起塞尺厚度，會產生計算誤差塞尺未被水 平儀壓實、從不同方向觀察氣泡等原因都會產生較大的測量誤差；另外，當水 平儀放置在水平面上，氣泡應該位於中間位置時，如氣泡偏向一側，普通使用 者無法對其進行調整。

發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種可精確測量微小的鉛垂傾角和水平傾 角的微小傾角測量儀，利用該微小傾角測量儀，不用轉動立軸便可精確測量其兩個以上過軸中心線的切面即軸切面的鉛垂傾角從而計算出中心線相對於鉛垂 線的傾斜角度及其傾斜方向、還可精確測量物體上近似水平的上表面內兩相交 直線的水平傾角從而計算出被測表面相對於水平面的傾斜角度及其傾斜方向。
為解決上述技術問題，本發明的微小傾角測量儀包括殼體、重力擺、輪系、 讀數裝置，輪系的傳動比符合測量精度的要求，傳動比倒數的絕對值也就是該
輪系的角度放大倍數一般為數千倍左右；輪系主動軸裝配在殼體或與殼體不產 生相對運動的部件上，主動軸平行於殼體底面重力擺與輪系的主動輪連為一 體，由於物體重力方向始終指向地心，當微小傾角測量儀在其量程範圍內繞主 動軸旋轉方向傾斜一個小角度時，重力擺將驅動整個輪系旋轉，當主動軸中心 線的法平面與殼體底面的交線為水平線時，稱該輪系處於零傾角位置，處於零 傾角位置的輪系的主動軸繞兩個方向都可旋轉；利用殼體本身結構或專用設備 可使殼體底面垂直於被測立軸中心線、還可使殼體底面與被測近似鉛垂面垂直 且相交於與主動軸平行的水平線；在殼體表面設置一個讀數裝置，該讀數裝置 至少包括連在露出殼體表面的從動軸末端的指針和表示該指針旋轉角度的刻度 盤，該刻度盤最好是可在整個圓周上旋轉的，如果該指針在微小傾角測量儀的 量程範圍內可轉過整個圓周，則在某中間軸末端連一指針，在殼體表面再設一 固定刻度盤，用以指示該中間軸的旋轉角度。
作為本發明的一種優選結構，在殼體上設置限位塊使處於零傾角位置的輪 系的主動軸繞兩個方向可旋轉的角度都不大且相等。
作為本發明的進一步改進，在微小傾角測量儀的殼體內部設置兩套由輪系、 重力擺、讀數裝置所構成的具有上述功能的裝置，其中兩個輪系的主動軸相互 垂直且都與殼體底面平行。
這種微小傾角測量儀結構簡單，對鉛垂傾角和水平傾角都可進行精確測量， 測量大型立軸軸切面的鉛垂傾角時不用轉動被測軸，與傳統的盤車法相比，可 大幅提高測量效率，降低測量成本，測量精度也很高；與框式水平儀相比，不 用加墊便可測量出水平傾角，因此省略計算過程及避免由於加墊位置等原因所 引起的誤差。 附圉說明
下面結合附圖對本發明作進一步祥細說明。


圖1示出了本發明第一種實施方式微小傾角測量儀的示意剖視圖。
圖2為A-A視圖的一部分，示出了本發明主動輪的一種示意性結構及限 位塊與重力擺的位置關係。
圖3為本發明第一種實施方式微小傾角測量儀的刻度盤正面示意圖。
圖4為一種測量鉛垂傾角時用於放置殼體的專用設備。
具體實施例方式
圖1為本發明微小傾角測量儀的示意剖視圖，殼體1實為由多個部件組合
而成，嵌入殼體1中的轉動裝置43的結構與百分表活動刻度盤裝置完全一樣， 由刻度盤、彈性脹圈、透明玻璃犟、玻璃單的固定環等組成，其結構特點及組 合方式非本發明技術特徵，為簡單起見，在圖1中示意性地將殼體1和轉動裝 置43分別畫成整體。殼體1為長方體形狀；總體編號為2的輪係為一個定軸輪 系，由主動輪21、中間輪、從動輪23組成，各齒輪與其轉軸加工為一個整體， 中間輪是一個雙聯齒輪，主動軸210與中間軸220及從動軸230相互平行，主 動輪21與中間輪的小輪221外嚙合，中間輪的大輪222與從動輪23外嚙合， 主動軸210和中間軸220裝配在殼體1上，從動軸230 —端裝配在殼體1上， 另一端裝配在由三根支撐柱231固定的支撐板232上；讀數裝置4包括分別連 在伸出殼體1的從動軸230、中間軸220末端的指針41、指針44，以從動軸230 為中心在殼體表面設置圓環形刻度盤42及可帶動其繞整個圓周]^轉的轉動裝置 43、刻度盤45，刻度盤45的直徑稍大於刻度盤42的內圓直徑，其中中間輪與 主動輪21的轉速之比為-ioooe ，負號表示兩齒輪的旋轉方向相反，該輪系傳動 比的倒數即從動輪23與主動輪21的轉速比為6283，易知，當主動輪21繞順(逆) 時鐘方向旋轉千分之一弧度時，指針44繞逆(順)時鐘方向旋轉e弧度，指針 41繞順(逆)時鐘方向旋轉一周即2ii弧度。參見圖2，只是為了說明本發明主 動輪21的一種示意性結構及限位塊5與重力擺3的位置關係，未畫出A-A視 圖中與此無關的部分，由於需要測量的傾角都不大，故在殼體1上設置兩個限 位塊5，用以限制重力擺3的可旋轉範圍，使處於零傾角位置的輪系2的主動軸 210繞兩個方向可旋轉的角度相等，均為0.0035弧度左右；主動輪21隻保留部 分輪齒，可保證無論殼體1如何傾斜，主動輪21和中間輪的小輪221都保持齧 合，重力擺3連接在主動輪21的嚙合區域相對於主動軸210的另一端。如圖3 所示，假設刻度盤42和刻度盤45的底色都是白色，以中間軸220為中心在刻 度盤45上的一段圓弧區上有七條刻度線，這些刻度線可延長相交於中間軸220 末端，相鄰兩刻度線的夾角為e弧度，按逆時針方向，在前四條刻度線旁用黑 色字體依次標註3、 2、 1、 0，在後三條刻度線旁用紅色字體依次標註1、 2、 3， 當輪系2處於零傾角位置時，指針44指向0刻度線；在刻度盤42圓周上均勻 劃上100條刻度線，以某條刻度線為基準按逆時鐘方向用黑色數字O、 10、、 90標註在相應刻度線旁，以0刻度線為基準按順時鐘方向用紅色數字0、 10、、 卯標註在相應刻度線旁，0和50也可不再標註，讀測量結果時只讀同色數字， 可降低出現錯誤的概率。具有以上結構的微小傾角測量儀可精確測量主動軸210 的法平面與放置微小傾角測量儀的被測面的交線的水平傾角，測量精度為十萬
分之一弧度。圖4示出了一個測量鉛垂傾角時用於放置微小傾龜測量儀的專用 設備，它包括立板61、底板62、旋鈕63，其中立板61由磁性材料製成，立板 61的外表面64垂直於底板62的上表面66，在立板61的外表面64上垂直於底 板62的上表面66的方向加工一個等腰梯形凹槽，在立板61的內表面65上附 著一層非導磁材料，可使放在底板62上的微小傾角測量儀的重力擺不會受到立 板61的磁場影響，可通過旋鈕63對立板61給磁使其吸附在導磁平面或圓柱面 上，不用時則通過旋鈕63使立板61失磁。理論上，測量立軸中心線相對於鉛 垂線的傾斜角度及其傾斜方向時，應使中心線垂直於殼體1底面，所測為平行 於主動軸210的軸切面的鉛垂傾角，實際測量時，將重力擺3的擺動方向儘量 對正中心線可使測量誤差忽略不計，測量物體側平面的鉛垂傾角時，將立板61 吸附在被測面上，底板62的上表面66與被測面的交線儘量水平，主動軸210 儘量與被測面平行。測量水平傾角時，在某位置測量後將微小傾角測量儀調轉 180°在原位置再測量，兩次讀數之差的二分之一便是所測水平傾角，兩次讀數 的平均值便是輪系2處於零傾角位置時指針41所對正的位置，將轉動裝置43 迴旋相應刻度，可使微小傾角測量儀放在水平面上時指針41對正0位，利用經 調整後的微小傾角測量儀測量傾角時可直接讀出該傾角而不必再調頭測量。
可在以下幾方面對以上實施方式作進一步改進殼體1的底部可以是不在 同一直線上的三個及以上共面支撐點；以上述帶有旋鈕63的立板61作為殼體1 上與主動軸210平行且垂直於殼體1底面的一個側面；可對輪系2進行適當改 進如增加中間輪，也可採用其他輪系如行星輪系等；通過在輪系中設置一對軸 交角為卯°的圓錐齒輪，或利用在相互垂直的兩面都有輪齒的齒條分別與兩個 直齒齒輪嚙合，使從動軸與主動軸相互垂直，從而將讀數裝置4設置在殼體1 頂部。
本發明的另一種實施方式是在上述實施例及其改進方式中所述微小傾角 測量儀的殼體l內部，再設置一套由輪系2、重力擺3、讀數裝置4所構成的裝 置，其中兩個輪系2的所述主動軸210相互垂直且都與所述殼體1底面平行。 以這種微小傾角測量儀可一次測量被測面內相互垂直的兩直線的水平傾角，測 量鉛垂傾角時，以一套輪系測量鉛垂傾角，另一套輪系儘量處於零傾角位置。
本發明不局限於上述實施方式，凡是以重力擺驅動具有角度lfc大作用的輪 系來測量鉛垂傾角或水平傾角的儀器，均屬於本發明的範圍。
權利要求
1、一種微小傾角測量儀，其特徵在於它包括殼體(1)、輪系(2)、重力擺(3)、讀數裝置(4)，所述輪系(2)的傳動比符合測量精度的要求；所述輪系(2)的主動軸(210)裝配在所述殼體(1)或與殼體(1)不產生相對運動的部件上且平行於所述殼體(1)底面，所述輪系(2)處於零傾角位置時繞兩個方向都可旋轉；所述重力擺(3)與所述輪系(2)的主動輪(21)連為一體；利用所述殼體(1)本身結構或專用設備可使所述殼體(1)底面垂直於被測立軸中心線、還可使所述殼體(1)底面與被測近似鉛垂面垂直且相交於與主動軸(210)平行的水平線；設置在所述殼體(1)表面上的所述讀數裝置(4)至少包括連在露出所述殼體(1)表面的從動軸末端的指針(41)和表示指針(41)旋轉角度的刻度盤(42)。
2、 根據權利要求1所述的傾角測量儀，其特徵在於所述專用設備包括立 板(61)、底板(62)、旋鈕(63)，其中所述立板(61)由磁性材料製成，所述 立板(61)的外表面(64)垂直於所述底板(62)的上表面(66),在所述外表 面(64)上垂直於所述上表面(66)的方向有一個等腰梯形凹槽，在所述立板(61)的內表面(65)上附著一層非導磁材料，所述旋鈕(63)可使所述立板 (61)給磁或失磁。
3、 根據權利要求1所述的傾角測量儀，其特徵在於所述殼體(1)上有 一個平行於主動軸(210)且垂直於底面的由磁性材料製成的側面，在該側面上 垂直於底面的方向有一個等腰梯形凹槽，在該側面內壁上附著一層非導磁材料， 在該側面的旁邊有一個可使該側面給磁或失磁的旋鈕。
4、 根據權利要求1所述的傾角測量儀，其特徵在於在所述殼體(1)上 有兩個限位塊(5)使所述輪系(2)處於零傾角位置時所述主動軸(210)繞兩 個方向可旋轉的角度不大且相等。
5、 根據權利要求1所述的傾角測量儀，其特徵在於所述主動輪(21)只 保留部分輪齒，位於所述重力擺(3)相對於所述主動軸(210)的另一側，可 保證無論所述殼體(1)如何傾斜，所述主動輪(21)和其從動輪都保持嚙合。
6、 根據權利要求1所述的傾角測量儀，其特徵在於所述讀數裝置(4) 包括嵌入所述殼體(1)中且可帶動所述刻度盤(42)繞整個圓周旋轉的轉動裝 置(43)。
7、 根據權利要求1所述的傾角測量儀，其特徵在於所述讀數裝置(4)
8、 根據權利要求1所述的傾角測量儀，其特徵在於所述讀數裝置(4) 可以設置在所述殼體(1)的側表面或上表面。
9、 根據權利要求1至8中任一項所述的傾角測量儀，其特徵在於在所述殼體(1)內部設置兩套由所述輪系(2)、重力擺(3)、讀數裝置(4)所構成 的裝置，其中兩個輪系(2)的所述主動軸(210)相互垂直且都與所述體(1) 底面平行。
全文摘要
本發明公開了一種微小傾角測量儀，它包括殼體、重力擺、輪系、讀數裝置，輪系主動軸裝配在殼體上且平行於殼體底面，重力擺與輪系的主動輪連為一體，當微小傾角測量儀傾斜時，重力擺將驅動整個輪系旋轉，可使殼體底面垂直於被測立軸中心線，還可使殼體底面與被測近似鉛垂面垂直且相交於與主動軸平行的水平線，讀數裝置可示出被輪系放大後的從動軸旋轉角度。也可在殼體內部設置兩套由輪系、重力擺、讀數裝置所構成的具有上述功能的裝置，其中兩個輪系的主動軸相互垂直且都與殼體底面平行。這種微小傾角測量儀結構簡單，測量立式旋轉軸的傾角時不用轉動被測軸，可同時測量物體表面在相互垂直的兩個方向的水平度，且不用加墊，優於框式水平儀。
文檔編號G01C9/00GK101196395SQ20061012981
公開日2008年6月11日 申請日期2006年12月4日 優先權日2006年12月4日
發明者李正才 申請人:李正才