一种光纤陀螺测斜仪用的定位装置及其定位方法与流程

本发明涉及光纤陀螺测斜仪技术领域，尤其涉及一种光纤陀螺测斜仪用的定位装置及其定位方法。

背景技术：

在新油井开发中，为了定向开采，一般使用光纤陀螺测斜仪来测量油井的角度，而光纤陀螺测斜仪在测量油井角度时，其需要配合定位装置使用，定位装置需要对测斜仪实现旋转功能，并且在旋转时，要在旋转的0度、90度、180度、270度和360度位置进行准确定位，才能保证测斜仪测量油井角度的所需数据。

经检索，中国专利公开号为cn203603883u的专利，公开了一种光纤陀螺测斜仪定位装置，包括一端与电机连接,另一端与光纤陀螺连接的定位轴,定位轴上设有弹性球头,定位轴外设有支架,支架的内孔中设有四个相隔90度的v形台。

上述专利存在以下不足：测斜仪主要的精确度由旋转和定位两部分决定，而上述组还礼依靠定位轴的旋转来带动测斜仪旋转，其定位轴与电机直接连接，而无论是采用焊接、联轴器连接或者是法兰连接，整个转动传动链中的任何部位磨损会直接造成同轴度和转动角度等数据不精确，所以，还有待进一步改进。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种光纤陀螺测斜仪用的定位装置及其定位方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种光纤陀螺测斜仪用的定位装置，包括支撑座，所述支撑座的内壁转动连接有主轴，主轴的底部设置有精确旋转传动组件，所述精确旋转传动组件包括内齿环和直接转环，所述内齿环通过其内设置的滑槽一与直接转环滑动连接，所述主轴的底部外壁通过键连接有直齿轮三和链轮二，直齿轮三的一侧外壁啮合有直齿轮二，直齿轮二的另一侧外壁啮合有直齿轮一，直齿轮一的外壁与内齿环的内壁啮合，所述直齿轮一与直齿轮二均通过传动轴转动连接有同一个连接板，位于直齿轮一上的所述传动轴的外壁通过键连接有链轮一，链轮一与链轮二通过链条建立传动配合，且位于直齿轮一上的所述传动轴转动连接于直接转环的内壁上。

优选地：所述直接转环的外壁焊接有限位凸板，限位凸板的内壁转动连接有滚轮，所述支撑座的底部内壁开设有两条相互垂直的分度线。

进一步地：两个所述分度线的四个端点处均设置有一组定位组件。

在前述方案的基础上：所述定位组件包括弹簧和限位锥板，所述限位锥板的一侧外壁通过螺栓固定有滑杆一，滑杆一的外壁滑动连接有支撑板，支撑板通过螺栓固定于支撑座的底部外壁上，滑杆一的另一端配合使用有通过螺栓固定于支撑座底部的按压式电控开关，所述弹簧套设于滑杆一的外壁上。

在前述方案中更佳的方案是：所述支撑座的顶部外壁设置有动力组件，所述动力组件包括蜗杆和蜗轮，所述蜗轮通过键连接于主轴的外壁上，蜗杆与蜗轮啮合，且所述蜗杆的一侧外壁通过联轴器连接有电机，电机通过支架与支撑座固定连接，所述电机与按压式电控开关连接有同一个控制模块。

作为本发明进一步的方案：所述主轴的外壁设置有角度反馈组件，所述角度反馈组件包括柱形电极和环形电阻式电极，所述主轴的外壁焊接有分度板，所述柱形电极通过螺栓固定于柱形电极的底部外壁上，所述环形电阻式电极通过螺栓固定于支撑座的顶部外壁上。

同时，所述柱形电极、环形电阻式电极的顶部相互接触且均与控制模块连接。

作为本发明的一种优选的：所述直接转环的底部外壁设置有同轴固定组件，所述同轴固定组件包括外固定环和紧固环，所述外固定环与紧固环转动连接，所述外固定环的内壁通过螺纹连接有四个圆形阵列的螺杆，螺杆位于外固定环内部的外壁转动连接有爪板，爪板通过滑杆二与外固定环滑动连接，所述螺杆的外壁通过键连接有紧固齿轮，四个所述紧固齿轮均与紧固环啮合。

同时，所述螺杆与紧固齿轮的键连接处采用间隙配合。

一种光纤陀螺测斜仪用的定位装置的定位方法，具体步骤如下：

s1：按照两条分度线的位置，将四组定位组件位置确定；

s2：将测斜仪放置于四个爪板之间，并拧动紧固环，将其进行同轴夹持；

s3：随后启动电机，其可通过传动链带动直接转环、整个同轴固定组件，以及测斜仪转动，当转动至其中一组定位组件处时，记录位置，并把此位置作为零点；

s4：持续启动电机，其再依次经过四组定位组件，即可实现0度-90度-180度-270度-360度的可靠定位。

本发明的有益效果为：

1.该光纤陀螺测斜仪用的定位装置，存在两条驱动链，第一条为直齿轮三-直齿轮二-直齿轮一，第二条为链轮二-链条-链轮一，两个传动链通过主轴与传动轴的连接闭合，形成完整的传动闭合链，是的传动更为稳定，并且，两条传动链的传动形式不同，其实际磨损位置不同，即使出现磨损，也能通过两条传动链实现互补，从而实现直接转环上的测斜仪的转动较为稳定和精准。

2.该光纤陀螺测斜仪用的定位装置，通过设置垂直的两个分度线，四组定位组件以两个分度线的端点进行定位，从而使得四个按压式电控开关分别位于0度、90度、180度、支架27度的位置，从而提高了定位的精确度。

3.该光纤陀螺测斜仪用的定位装置，当需要旋转时，通过控制模块启动电机，其通过蜗杆带动蜗轮转动，从而带动主轴转动，带动测斜仪转动，当转动至需要角度时，电机关闭，此时蜗杆与蜗轮的配合具有反向自锁效应，从而实现测斜仪角度的自锁，便于数据的采集。

4.该光纤陀螺测斜仪用的定位装置，通过设置有环形电阻式电极和柱形电极，当主轴转动时，其带动分度板转动，从而带动柱形电极位于环形电阻式电极上转动，从而改变柱形电极、环形电阻式电极和控制模块电路的电阻，改变电流信号，依次可反馈主轴的转动角度，从而根据实际传动比来反馈测斜仪的转动角度，进一步增加了数据的精确度。

5.该光纤陀螺测斜仪用的定位装置，通过设置有螺杆以及爪板，当紧固环转动时，其通过啮合作用带动四个紧固齿轮转动，从而通过键传动作用带动螺杆转动，然后通过螺纹连接带动四个爪板相互靠拢，对测斜仪进行夹紧，并且，由于四个紧固齿轮均与紧固环啮合，其转速转角均相同，从而保证爪板的收缩距离相同，从而保证测斜仪与装置的同轴度较高，进一步保证数据的精确度。

附图说明

图1为本发明提出的一种光纤陀螺测斜仪用的定位装置的整体结构示意图；

图2为本发明提出的一种光纤陀螺测斜仪用的定位装置的精确旋转传动组件结构示意图；

图3为本发明提出的一种光纤陀螺测斜仪用的定位装置的定位组件结构示意图；

图4为本发明提出的一种光纤陀螺测斜仪用的定位装置的动力组件和角度反馈组件结构示意图；

图5为本发明提出的一种光纤陀螺测斜仪用的定位装置的同轴固定组件结构示意图；

图6为本发明提出的一种光纤陀螺测斜仪用的定位装置的同轴固定组件剖视结构示意图。

图中：1-支撑座、2-动力组件、3-角度反馈组件、4-主轴、5-同轴固定组件、6-精确旋转传动组件、7-滑槽一、8-链轮一、9-直齿轮一、10-直齿轮二、11-内齿环、12-直齿轮三、13-链轮二、14-直接转环、15-链条、16-转动轴、17-连接板、18-定位组件、19-限位凸板、20-滚轮、21-分度线、22-按压式电控开关、23-滑杆一、24-支撑板、25-弹簧、26-限位锥板、27-支架、28-电机、29-蜗杆、30-蜗轮、31-分度板、32-环形电阻式电极、33-柱形电极、34-爪板、35-外固定环、36-滑杆二、37-螺杆、38-紧固环、39-紧固齿轮。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。

下面详细描述本专利的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利，而不能理解为对本专利的限制。

在本专利的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利的限制。

在本专利的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利中的具体含义。

实施例1：

一种光纤陀螺测斜仪用的定位装置，如图2所示，包括支撑座1，所述支撑座1的内壁转动连接有主轴4，主轴4的底部设置有精确旋转传动组件6，所述精确旋转传动组件6包括内齿环11和直接转环14，所述内齿环11通过其内设置的滑槽一7与直接转环14滑动连接，所述主轴4的底部外壁通过键连接有直齿轮三12和链轮二13，直齿轮三12的一侧外壁啮合有直齿轮二10，直齿轮二10的另一侧外壁啮合有直齿轮一9，直齿轮一9的外壁与内齿环11的内壁啮合，所述直齿轮一9与直齿轮二10均通过传动轴16转动连接有同一个连接板17，位于直齿轮一9上的所述传动轴16的外壁通过键连接有链轮一8，链轮一8与链轮二13通过链条15建立传动配合，且位于直齿轮一9上的所述传动轴16转动连接于直接转环14的内壁上，本装置在使用时，将测斜仪与直接转环14同轴固定，本装置当主轴4转动时，带动直齿轮三12转动，从而通过直齿轮二10带动直齿轮一9转动，而直齿轮一9与内齿环11的啮合会使得直齿轮一9沿着内齿环11的轴线转动，从而实现直接转环14的转动，并且，直齿轮一9、直齿轮二10和直齿轮三12相互啮合，为直齿轮一9提供转动动力，而链轮一8与链轮二13通过链条15传动配合，使得本装置存在两条驱动链，第一条为直齿轮三12-直齿轮二10-直齿轮一9，第二条为链轮二13-链条15-链轮一8，两个传动链通过主轴4与传动轴16的连接闭合，形成完整的传动闭合链，是的传动更为稳定，并且，两条传动链的传动形式不同，其实际磨损位置不同，即使出现磨损，也能通过两条传动链实现互补，从而实现直接转环14上的测斜仪的转动较为稳定和精准，下面为两个传动链的运动分析，假设主轴4的转速为，则直齿轮三12的线速度为，则直齿轮一9的角速度为，链轮一8与直齿轮一9同轴，角速度相等，而链轮二13与直齿轮三12同轴，角速度相等，且链轮一8与链轮二13通过链条15传动连接，线速度又相等，则满足，约分可知，当且仅当时，整个传动可以可靠运行，且可形成闭合链，相互限位限制。

为了解决定位问题；如图3所示，所述直接转环14的外壁焊接有限位凸板19，限位凸板19的内壁转动连接有滚轮20，所述支撑座1的底部内壁开设有两条相互垂直的分度线21，两个分度线21的四个端点处均设置有一组定位组件18，所述定位组件18包括弹簧25和限位锥板26，所述限位锥板26的一侧外壁通过螺栓固定有滑杆一23，滑杆一23的外壁滑动连接有支撑板24，支撑板24通过螺栓固定于支撑座1的底部外壁上，滑杆一23的另一端配合使用有通过螺栓固定于支撑座1底部的按压式电控开关22，所述弹簧25套设于滑杆一23的外壁上，直接转环14转动时，限位凸板19随之转动，当转动至限位锥板26处时，滚轮20挤压限位锥板26，限位锥板26收缩，滑杆一23按压按压式电控开关22，从而使得按压式电控开关22产生电信号，达到定位效果，并且，本装置通过设置垂直的两个分度线21，四组定位组件18以两个分度线21的端点进行定位，从而使得四个按压式电控开关22分别位于0度、90度、180度、支架27度的位置，从而提高了定位的精确度。

为了解决驱动问题；如图1、4所示，所述动力组件2包括蜗杆29和蜗轮30，所述蜗轮30通过键连接于主轴4的外壁上，蜗杆29与蜗轮30啮合，且所述蜗杆29的一侧外壁通过联轴器连接有电机28，电机28通过支架27与支撑座1固定连接，所述电机28与按压式电控开关22连接有同一个控制模块；当需要旋转时，通过控制模块启动电机28，其通过蜗杆29带动蜗轮30转动，从而带动主轴4转动，带动测斜仪转动，当转动至需要角度时，电机28关闭，此时蜗杆29与蜗轮30的配合具有反向自锁效应，从而实现测斜仪角度的自锁，便于数据的采集。

为了解决角度反馈问题；如图1、4所示，所述主轴4的外壁设置有角度反馈组件3，所述角度反馈组件3包括柱形电极33和环形电阻式电极32，所述主轴4的外壁焊接有分度板31，所述柱形电极33通过螺栓固定于柱形电极33的底部外壁上，所述环形电阻式电极32通过螺栓固定于支撑座1的顶部外壁上，柱形电极33、环形电阻式电极32的顶部相互接触且均与控制模块连接，本装置，通过设置有环形电阻式电极32和柱形电极33，当主轴4转动时，其带动分度板31转动，从而带动柱形电极33位于环形电阻式电极32上转动，从而改变柱形电极33、环形电阻式电极32和控制模块电路的电阻，改变电流信号，依次可反馈主轴4的转动角度，从而根据实际传动比来反馈测斜仪的转动角度，进一步增加了数据的精确度。

实施例2：

一种光纤陀螺测斜仪用的定位装置，如图1、5、6所示，为了解决测斜仪与装置的同轴度问题；本实施例在实施例1的基础上作出以下改进：所述直接转环14的底部外壁设置有同轴固定组件5，所述同轴固定组件5包括外固定环35和紧固环38，所述外固定环35与紧固环38转动连接，所述外固定环35的内壁通过螺纹连接有四个圆形阵列的螺杆37，螺杆37位于外固定环35内部的外壁转动连接有爪板34，爪板34通过滑杆二36与外固定环35滑动连接，所述螺杆37的外壁通过键连接有紧固齿轮39，四个所述紧固齿轮39均与紧固环38啮合，所述螺杆37与紧固齿轮39的键连接处采用间隙配合。

本实施例在使用时,由于整个测斜仪通过直接转环14的转动而转动，这就对测斜仪与直接转环14的固定同轴度提出较高要求，而本实施例中，通过设置有螺杆37以及爪板34，当紧固环38转动时，其通过啮合作用带动四个紧固齿轮39转动，从而通过键传动作用带动螺杆37转动，然后通过螺纹连接带动四个爪板34相互靠拢，对测斜仪进行夹紧，并且，由于四个紧固齿轮39均与紧固环38啮合，其转速转角均相同，从而保证爪板34的收缩距离相同，从而保证测斜仪与装置的同轴度较高，进一步保证数据的精确度。

实施例3：

一种光纤陀螺测斜仪用的定位装置的定位方法，具体步骤如下：

s1：按照两条分度线21的位置，将四组定位组件18位置确定；

s2：将测斜仪放置于四个爪板34之间，并拧动紧固环38，将其进行同轴夹持；

s3：随后启动电机28，其可通过传动链带动直接转环14、整个同轴固定组件5，以及测斜仪转动，当转动至其中一组定位组件18处时，记录位置，并把此位置作为零点；

s4：持续启动电机28，其再依次经过四组定位组件18，即可实现0度-90度-180度-270度-360度的可靠定位。

工作原理：当紧固环38转动时，其通过啮合作用带动四个紧固齿轮39转动，从而通过键传动作用带动螺杆37转动，然后通过螺纹连接带动四个爪板34相互靠拢，对测斜仪进行夹紧，当需要旋转时，通过控制模块启动电机28，其通过蜗杆29带动蜗轮30转动，从而带动主轴4转动，当主轴4转动时，带动直齿轮三12转动，从而通过直齿轮二10带动直齿轮一9转动，而直齿轮一9与内齿环11的啮合会使得直齿轮一9沿着内齿环11的轴线转动，从而实现直接转环14的转动，直接转环14转动时，限位凸板19随之转动，当转动至限位锥板26处时，滚轮20挤压限位锥板26，限位锥板26收缩，滑杆一23按压按压式电控开关22，从而使得按压式电控开关22产生电信号，达到定位效果。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。