专利名称：自平云台的制作方法
技术领域：
本实用新型是一种自平云台，它介于支架和测量仪器之间，自动调整仪器光轴的精确水平。
目前，机械云台操作繁复，调整慢。电子自动云台价格昂贵，对于只需保证水平，而不需确定立体角的应用场合，无疑是大材小用。
本实用新型的目的是提供一种结构简单，价格低廉，能够迅速、精确地自动找到水平，并可以牢固锁定的云台。
本实用新型的目的是通过万向轴及其轴向配重结构实现的，基于陀螺原理，借助重力始终保持动态(支架放置和调整过程中)和静态(支架姿态固定后)的工作轴与地心和天顶的轴线严格重合。
结构以与水准仪适配为例，总装配图如《图-1》。
《图-2》为自平云台装配主视图。
《图-3》为自平云台装配顶视图。
根据工作原理，本结构完全实现了无需调整而自动调平的要求，操作只有两个动作，均为举手之劳。一是三角架摆放和支脚(23)高度调整时，垂体配重(13)会产生摆动，用手加以阻尼即可；二是垂体配重稳定后，转动凸榫旋环既可水平锁定，既使风吹垂体配重也不会摆动。
下面通过装配过程详细说明各零部件的功能及相互关系。总体结构分为两个部件，即以万向球为主体的工作轴组合(A)；由上、下夹板为主构成的万向轴座(B)。
第一步，将两组凸榫旋环(6)和凹槽环(7)分别套在两根长导柱(5)上，凸榫旋环和凹槽环的榫和槽宽度及高度相同，其斜面角度不大于30°，当榫、槽对正时，两环叠加高度小，榫、槽错开时，叠加高度大。
再将两个带外螺纹的导套(21)旋入上夹板(8)对角线的螺孔，冲坡口固定后，将两根短导柱插入。随后，将套有榫、槽环的两根长导柱插入另一对角线的两个通孔，凹槽环与带有内螺纹的导套(9)拧紧，也冲坡口固定。
此后，可将同样高度的四个压簧(10)分别套到四个导套上。
因为上夹板和下夹板(11)的带斜面的中心孔小于万向球(14)的直径，故两夹板扣合前，必需先将万向球置于夹板中间。为了降低球面与下板间的面摩擦，在下夹板中孔的壁面上等距划若干个窝，放入滚珠(15)，使万向球与之呈点接触。注意应将其直径上的对称螺孔对正夹板的中心孔。
至此，万向轴座即将告成，只需将这一组合对正云台座——三角架平台(12)，由四个导柱端部的螺扣拧紧。
可见，平时榫、槽对正，导套被压簧顶起，上夹板悬离万向球，万向球仅托在下夹板滚珠上，可以自由转动。需要垂直锁定时，两手同时旋动两凸榫旋环，使榫、槽错位，下压上夹板，与下夹板共同挤紧万向球。
第二步，将仪器座(1)和仪器座托(4)通过螺钉(20)连接，两者同心并可以相对旋转。当镜筒或者说光轴瞄准目标后，需要保持方位，这里设计有旋转锁定机构，它由闸豆(17)、压簧(16)和扳把(18)组成。压簧套在闸豆圆柱端，一起插入仪器座侧面的条形孔，为防止闸豆扭转，其尾部呈矩形，扳把由销钉(19)定位于条形孔外口处，因为其端部为偏心卵形，当扳把扣回(与仪器座外圆相切)，长轴部位顶进闸豆，靠紧仪器座托的中轴而刹住，若扳把推起(仪器座法线方向)，短轴部位允许压簧将闸豆缩回，解除刹车。为了加大磨擦，闸豆前端为与仪器座托中轴同曲率的凹圆弧，材料选用硬橡胶。
最后，仪器座托和垂体配重(13)分别拧到万向球垂直地平面直径的上、下孔处，再将水准仪固定在仪器座的螺柱上。自平云台式水准仪便可以使用了。本自平云台调整范围，即三角架平台允许倾斜度最大可达30°。为标明测试点，垂体配重底部用线绳悬挂一个普通铅锤(22)。
作为测量仪器的云台，其精度是最重要的指标，除了设计措施，还必需有加工工艺的保证。
现有的水准仪结构几何可变量多，即运动自由度太大，调整难度大，还需反复调整，云台靠“三爪”调圆水泡，光轴(镜筒)的俯仰靠条形泡校正。精度大约在22＂。而水泡的刻线只是定性而非定量标准。
本云台除了万向球是动配合，其余全部固定死，避免随机的偶然误差。设计中特别关注万向轴的整体重量平衡，首先做到旋转锁定结构和水准泡(3)与放大镜(2)组件力矩均衡。加重垂体配重及其联杆长度。
值得一提得是水准泡组件，其作用与通常的水准仪之水准泡不同，它显示本云台的系统误差，提供校正系数。水准泡透明罩上带刻度的十字线，每格为0.1mm，经放大镜放大观察清淅。在总装完毕后，利用光点偏移法，描制出旋转角度——水准泡偏移曲线，使测量精度大大提高。
当然，结构精度是测量精度的基础。主要是仪器座与仪器座托接触面的平面度(光洁度次之)；这两个平面与万向轴的垂直度；万向轴的直线度。否则差之秋毫，则失之千里。
为了简化加工，减轻重量，降低成本，除了垂体配重仍用金属材料，其它可以用塑料注射或热固成形。
权利要求1．一种自平云台，由工作轴组合(A)与万向轴座(B)组成，其特征是工作轴的万向球(14)夹在万向轴座的上夹板(8)、下夹板(11)中间。
2．根据权利要求1所述的自平云台，工作轴组合是在万向球的上螺孔固定一个仪器座托(4)，在万向球的下螺孔固定一个垂体配重(13)，其特征是①仪器座(1)由螺钉(20)压在仪器座托上端的圆轴上，在仪器座对称的两侧，一侧通过销钉(19)将扳把(18)固定在条形孔外口处，扳把的卵形偏心凸榫靠紧闸豆(17)，压簧(16)套在闸豆的圆柱端，另一侧安装带有放大镜(2)的水准泡(3)；②垂体配重的下端用线绳悬挂有一个铅锤(22)。
3．根据权利要求1所述的自平云台，万向轴座是由四组导柱(5)、导套(9)、(21)及压簧(10)穿连上、下夹板构成，其特征是①在上夹板一对角线的通孔处，插入导柱之前，在导柱上先套上凸榫旋环(6)和凹槽环(7)；②在下夹板中孔斜面的窝内摆放有滚珠(15)。
4．根据权利要求1所述的自平云台，其特征是由四根导柱与三脚架平台(12)直接固定。
专利摘要本实用新型是一种自平云台,其结构简单,价格低廉,它介于支架和测量仪器之间,能够迅速、精确地自动找到水平,并可牢固锁定的云台。本实用新型是通过万向轴及其轴向配重结构实现的,基于陀螺原理,借助重力始终保持动态和静态时工作轴与地心和天顶的轴线严格重合。总体结构分为两个部件,即以万向球为主体的工作轴组合(A);由上、下夹板为主构成的万向轴座(B)。以与水准仪适配的结构为例,总装配图如附图
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文档编号G01C15/00GK2445290SQ0025440
公开日2001年8月29日 申请日期2000年9月29日 优先权日2000年9月29日
发明者徐卫河, 唐宝云 申请人:徐卫河, 唐宝云