一种抗摔型水平仪

技术领域

本发明涉及水平仪相关技术领域，具体为一种抗摔型水平仪。

背景技术

水平仪被常用于检查工作表面的水平度是否符合标准，测量设备的水平和竖直方向，现有的激光水平仪内有摆体，摆体上设置水平激光发射单元和竖直激光发射单元，摆体在重力作用下自然下坠直到平衡，能够发出水平和竖直甚的激光线，用做施工的水平和竖直标准。

现有水平仪通常不具有抗震抗摔性，若意外坠落，摆体的摆动部件过程可能受到影响，从而影响摆体自然摆动下坠的过程，导致激光的水平度或者竖直度精度变差。

例如，专利号为CN115164047A中国专利，一种土木工程检测用防摔水平仪，其公开了防摔反应支架机构，当受到外界撞击时，反应支架带动水平仪本体降低重心，并将水平仪本体竖起收纳起来。上述方案存在技术缺陷，一旦水平仪坠落，由于支架机构与水平仪的刚性连接，外部冲击会直接传递到水平仪本体，并直接影响水平仪内部核心组件，包括激光发射单元、摆体等，减震效果并不好，另外，支架结构作为外部附件，无疑增加了水平仪的体积，不利于携带。

发明内容

本发明的目的在于提供一种抗摔型水平仪，用于克服现有技术中水平仪核心组件无法缓解外部冲击的缺陷。

本发明是通过以下技术方案来实现的。

本发明的一种抗摔型水平仪，其包括底盘、支架、顶盘和摆体，所述支架设置在底盘和顶盘之间并将两者连接，所述摆体的上端与所述顶盘摆动连接，所述摆体上安装有激光发射单元，所述抗摔型水平仪还包括定位环、定位盘和震动锁紧器，所述定位盘安装于所述底盘上侧，所述定位环的上表面连接所述支架，所述定位环设于所述定位盘上表面，所述震动锁紧器将所述定位环和所述定位盘连接，所述定位环下表面向下凸出形成环形的定位凸体，所述定位盘的上表面具有开口向上的环形的定位凹槽，所述定位凸体的侧面和所述定位凹槽的侧面均为锥面，所述定位凸体向下插入到所述定位凹槽中并使两者的锥面贴合，所述定位凸体下端设置阻尼筒，所述阻尼筒的侧壁开设若干阻尼孔，所述定位凹槽的底面凹陷形成环形的阻尼槽，所述阻尼筒向下插入到所述阻尼槽中，所述阻尼筒将所述阻尼槽分隔并形成内环腔和外环腔，所述内环腔和所述外环腔上下开口处均设置弹性密封膜，所述定位环和所述定位盘之间通过所述弹性密封膜连接。

在本方案中，底盘与支架之间具有两种连接方式，分别为空气浮动模式和固定连接模式，通过震动锁紧器切换上述两种模式，固定连接模式为默认状态，震动锁紧器将和定位环和定位盘锁紧，定位环和定位盘通过锥面配合实现自定位，保证定位的精度；当震动锁紧器检测到水平仪处于坠落或受到撞击时，立即解锁空气浮动模式，定位环和定位盘上下脱离，定位环和定位盘之间的连接关系由锁紧状态切换为可活动状态，两者完全由弹性密封膜弹性连接，外部震动通过底盘首先传递到定位盘，弹性密封膜将震动过滤一部分，以减少水平仪内部核心组件受到的冲击，连接于定位环上的支架、顶盘和摆体受到的冲击得到缓解；与此同时，震动过程中，阻尼筒在阻尼槽中活动，内环腔和外环腔的体积不断变换，内环腔和外环腔中的气体通过阻尼孔互相交换，由于气体交换过程受阻尼孔的阻碍，从而减少了水平仪核心组件受到的震动，进一步提高了水平仪的抗摔性。

较佳的，所述定位盘的中心具有圆槽，所述圆槽的侧壁安装有第一弹性皮膜，所述第一弹性皮膜与所述圆槽的侧壁形成第一气体空间。

在本方案中，检测到水平仪受到冲击时，第一气体空间内充气，第一弹性皮膜膨胀，并包裹摆体的下端，从而阻碍摆体的自由活动，减少水平仪撞击受损的风险。

较佳的，所述圆槽的底面安装有第二弹性皮膜，所述第二弹性皮膜与所述圆槽的底面形成第二气体空间。

在本方案中，检测到水平仪受到冲击时，第二气体空间内充气，第二弹性皮膜膨胀，并托住摆体的下表面，进一步阻碍摆体的自由活动。

较佳的，所述定位盘的下表面具有开口向下的容气槽，所述容器槽的下侧开口封装有盖板并形成高压气腔，所述高压气腔与所述定位凹槽之间连通设有若干通气孔，所述通气孔将所述高压气腔分别连通所述内环腔和所述外环腔，所述通气孔向上突破所述定位凹槽的锥面。

在本方案中，在固定连接模式下，定位环和定位盘通过锥面配合，定位环的锥面封堵通气孔，高压气腔中的气体无法进入定位凹槽中，当空气浮动模式启动，定位环和定位盘失去相互锁紧的力，通气孔上端连通定位槽，气体推动定位环脱离定位盘，从而摆脱刚性接触，外界冲击导致定位环和定位盘碰撞的风险降低，保护了定位性。

较佳的，所述震动锁紧器包括震动感应单元和锁紧单元，所述锁紧单元的上端可拆卸的连接所述定位环，下端安装于所述定位盘上，所述震动感应单元输出端与所述锁紧单元电连接。

在本方案中，震动感应单元用于检测外部冲击，锁紧单元用于切换对定位环锁紧和解锁。

较佳的，所述锁紧单元包括安装部、活动部和卡爪部，所述安装部连接于所述定位盘，所述活动部连接所述定位环，所述安装部具有开口向上的活动腔，所述活动部设置于所述活动腔中，所述活动部侧面具有卡槽，所述活动腔内安装所述卡爪部，所述卡爪部卡接于所述卡槽中用于限制所述活动部的纵向活动。

在本方案中，卡爪部在活动腔中活动，当其卡于卡槽时，活动部无法上下活动，此时连接于活动部的定位环也无法上下活动，实现了对定位环的锁紧状态，当卡爪部脱离卡槽，活动部自由活动，连接于活动部的定位环也能相对定位盘自由活动。

较佳的，所述锁紧单元还包括伸缩杆、第一活动盘和第二活动盘，所述活动部下端具有开槽，所述第一活动盘纵向滑动地设置于所述开槽中，并且所述第一活动盘与所述开槽之间设置弹性件，所述第二活动盘间隔地设置在所述第一活动盘下方，所述伸缩杆上端连接所述第二活动盘，所述卡爪部包括转动连接于所述活动腔内壁的操纵杆，所述操纵杆延伸至所述第二活动盘和所述第一活动盘之间。

在本方案中，默认状态下，活动部从上到下插入到活动腔中，弹性件带动第一活动盘向下推动操纵杆，操纵杆带动整个卡爪部转动并卡住卡槽，默认状态下为锁紧；当伸缩杆向上推动第二活动盘移动时，第二活动盘向上推动操纵杆转动，操纵杆推动第一活动盘向上挤压弹性件，并且操纵杆带动整个卡爪部转动并脱离卡槽，实现解锁。

较佳的，所述定位环的外围设有多个纵向贯穿的安装孔，所述安装部的和所述定位环之间设置弹性件，所述活动部上侧具有螺纹孔，螺钉从上到下穿过所述安装孔并螺纹连接于所述螺纹孔。

在本方案中，螺钉将定位环和活动部固定连接，并且当操纵杆带动卡爪脱离卡槽时，弹性件能向上推动定位环移动，以使定位环和定位盘快速脱离刚性连接。

较佳的，所述定位盘包括内环部和外环部，所述内环部和所述外环部均连接于所述底盘上，所述内环部设于所述外环部的内环中，所述内环部和所述外环部之间具有间隙，所述间隙上下两部分分别为所述定位凹槽和所述阻尼槽。

在本方案中，组装时内环部和外环部通过定位元件和锁紧元件连接于底盘上，定位盘设计为分体式，便于加工。

较佳的，所述阻尼筒包括内外嵌套的两个圆筒，分别为内圆筒和外圆筒，所述内圆筒和所述外圆筒之间转动连接，并且所述内圆筒和所述外圆筒的侧壁上均开设若干阻尼孔。

在本方案中，旋转内圆筒和外圆筒，使得其上的阻尼孔交错，用来调节内环腔和外环腔之间的流通截面，从而实现调节阻尼的作用。

较佳的，所述阻尼筒本身为弹性材质，封堵所述阻尼孔，并使所述内环腔和所述外环腔完全隔离形成密闭空间，在所述内环腔和所述外环腔内充入气体。

在本方案中，取消了阻尼孔，完全采用气体弹性浮动连接的方式，实现减震效果，减少结构件，便于制作安装。

本发明的有益效果 ：底盘与支架之间具有两种连接方式，分别为空气浮动模式和固定连接模式，通过震动锁紧器切换上述两种模式，固定连接模式为默认状态，震动锁紧器将和定位环和定位盘锁紧，定位环和定位盘通过锥面配合实现自定位，保证定位的精度；

当震动锁紧器检测到水平仪处于坠落或受到撞击时，立即解锁空气浮动模式，定位环和定位盘上下脱离，定位环和定位盘之间的连接关系由锁紧状态切换为可活动状态，两者完全由弹性密封膜弹性连接，外部震动通过底盘首先传递到定位盘，弹性密封膜将震动过滤一部分，以减少水平仪内部核心组件受到的冲击，连接于定位环上的支架、顶盘和摆体受到的冲击得到缓解；

与此同时，震动过程中，阻尼筒在阻尼槽中活动，内环腔和外环腔的体积不断变换，内环腔和外环腔中的气体通过阻尼孔互相交换，由于气体交换过程受阻尼孔的阻碍，从而减少了水平仪核心组件受到的震动，进一步提高了水平仪的抗摔性。

附图说明

为了更清楚地说明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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为本发明一种实施例的结构示意图。

图2为图1中定位环、定位盘和震动锁紧器的拆解图。

图3为图2中定位环底面的结构示意图。

图4为图2中定位盘底面的结构示意图。

图5为图2中定位环A-A处的剖视图。

图6为图2中定位盘B-B处的剖视图。

图7为定位环和定位盘浮动配合时的剖视图。

图8为图2中震动锁紧器的放大结构示意图。

图9为图8中震动锁紧器的纵向剖视图。

附图标记说明：

10、底盘；

11、支架；

12、顶盘；

13、摆体；

14、定位环；

15、定位盘；

16、震动锁紧器；

17、定位凸体；

18、定位凹槽；

19、阻尼筒；

20、阻尼孔；

21、内环腔；

22、外环腔；

23、圆槽；

24、第一弹性皮膜；

25、第二弹性皮膜；

26、第一气体空间；

27、第二气体空间；

28、高压气腔；

29、通气孔；

30、安装部；

31、活动腔；

32、活动部；

33、卡槽；

34、卡爪部；

35、操纵杆；

36、伸缩杆；

37、第一活动盘；

38、第二活动盘；

39、开槽；

41、安装孔；

42、螺纹孔；

43、内环部；

44、外环部；

45、下密封膜；

46、螺纹部；

47、六角部；

48、螺纹安装孔；

49、外环膜；

50、内环膜；

51、定位销；

52、锁紧孔；

53、导气槽；

54、阻尼槽。

具体实施方式

下面结合图1-图9对本发明进行详细说明，其中，为叙述方便，现对下文所说的方位规定如下：下文所说的上下左右前后方向与图1本身投影关系的上下左右前后方向一致。

图1-图9所展示为本发明一种抗摔型水平仪的实施例，如图1所示，其包括底盘10、支架11、顶盘12和摆体13，支架11设置在底盘10和顶盘12之间并将两者连接，摆体13的上端与顶盘12摆动连接，摆体13上安装有激光发射单元。

如图2所示，抗摔型水平仪还包括定位环14、定位盘15和震动锁紧器16，定位盘15安装于底盘10上侧，定位环14的上表面连接支架11，定位环14设于定位盘15上表面，震动锁紧器16将定位环14和定位盘15连接，定位环14下表面向下凸出形成环形的定位凸体17，定位盘15的上表面具有开口向上的环形的定位凹槽18，定位凸体17的侧面和定位凹槽18的侧面均为锥面，定位凸体17向下插入到定位凹槽18中并使两者的锥面贴合。

如图5所示，在本实施例中，定位凸体17为一环形凸起，其具有内锥面和外锥面，定位凹槽18同样具有内锥面和外锥面，其中定位凸体17的内锥面与定位凹槽18的内锥面贴合，定位凸体17的外锥面与定位凹槽18的外锥面贴合，以实现两组锥面的自定位配合的效果。需要说明的是，在本发明的其他实施例中，定位凸体17还可只具有内锥面或外锥面其中一个锥面，同样的，定位凹槽18具有与之对应的锥面即可，实现一组锥面的自定位。

如图3、图5和图7所示，定位凸体17下端设置阻尼筒19，阻尼筒19的侧壁开设若干阻尼孔20，定位凹槽18的底面凹陷形成环形的阻尼槽54，阻尼筒19向下插入到阻尼槽54中，阻尼筒19将阻尼槽54分隔并形成内环腔21和外环腔22，内环腔21和外环腔22上下开口处均设置弹性密封膜，定位环14和定位盘15之间通过弹性密封膜连接。

具体的，弹性密封膜包括两组，分别用于封闭内环腔21和外环腔22的上下两个开口。

如图3所示，下侧的弹性密封膜为环形，取名为下密封膜45，阻尼筒19的下端连接下密封膜45，如图7所示，下密封膜45的内环密封连接于阻尼槽的开口处。

如图7所示，上侧的弹性密封膜分别为内环膜50和外环膜49，内环膜50的内环边缘处密封连接于定位环14内环侧壁和定位盘15上表面，外环膜49的内环密封连接于定位环14的外环侧壁和定位盘15的上表面。

在本实例中，底盘10与支架11之间具有两种连接方式，分别为固定连接模式和空气浮动模式，通过震动锁紧器16切换上述两种工作模式；

第一，固定连接模式，为默认状态，震动锁紧器16将和定位环14和定位盘15锁紧，定位环14和定位盘15通过锥面配合实现自定位，保证定位的精度。

第二，空气浮动模式，当震动锁紧器16检测到水平仪处于坠落或受到撞击时，立即解锁，以使定位环14和定位盘15上下脱离，定位环14和定位盘15之间的连接关系由锁紧状态切换为可活动状态，两者通过弹性密封膜弹性连接，外部冲击通过底盘10首先传递到定位盘15，弹性密封膜将震动过滤一部分，以减少连接于定位环14上的支架11、顶盘12和摆体13受到的冲击，与此同时，震动过程中，阻尼筒19在阻尼槽54中活动，内环腔21和外环腔22中的气体通过阻尼孔20互相交换，由于气体交换过程受阻尼孔20的阻碍，从而减少了水平仪核心组件的震动，提高了水平仪的抗摔性。

优选的，定位盘15的中心具有圆槽23，圆槽23的侧壁安装有第一弹性皮膜24，第一弹性皮膜24与圆槽23的侧壁形成第一气体空间26。

在本实例中，检测到水平仪受到冲击时，第一气体空间26内充气，第一弹性皮膜24膨胀，并包裹摆体13的下端，从而阻碍摆体13的自由活动，减少水平仪撞击受损的风险。

优选的，圆槽23的底面安装有第二弹性皮膜25，第二弹性皮膜25与圆槽23的底面形成第二气体空间27。

在本实例中，检测到水平仪受到冲击时，第二气体空间27内充气，第二弹性皮膜25膨胀，并托住摆体13的下表面，进一步阻碍摆体13的自由活动。

具体实施时，第一气体空间26和第二气体空间27内设置气体发生装置。

优选的，定位盘15的下表面具有开口向下的容气槽，容器槽的下侧开口封装有盖板并形成高压气腔28，高压气腔28与定位凹槽18之间连通设有若干通气孔29，通气孔29将高压气腔28分别连通内环腔21和外环腔22，通气孔29向上突破定位凹槽18的锥面。

在本实例中，在固定连接模式下，定位环14和定位盘15通过锥面配合，定位环14的锥面封堵通气孔29，高压气腔28中的气体无法进入定位凹槽18中，当空气浮动模式启动，定位环14和定位盘15失去相互锁紧的力，通气孔29上端连通定位槽，气体推动定位环14脱离定位盘15，从而摆脱刚性接触，外界冲击导致定位环14和定位盘15碰撞的风险降低，保护了定位性。

在本实施例中，第一气体空间26和第二气体空间27与定位凹槽18连通有导气槽53，导气槽53的开口位于锥面，并且位于通气孔29的上侧。

优选的，震动锁紧器16包括震动感应单元和锁紧单元，锁紧单元的上端可拆卸的连接定位环14，下端安装于定位盘15上，震动感应单元输出端与锁紧单元电连接。

在本实例中，震动感应单元用于检测外部冲击，锁紧单元用于切换对定位环14锁紧和解锁。

具体的，震动感应单元包括震动检测模块、加速度检测模块、信息处理单元，信息处理单元用于处理震动和加速度信号，判断是否发生碰撞，并即使发出是防撞信号，防撞信号发送到锁紧单元，并对定位环14的做出解锁动作。

优选的，锁紧单元包括安装部30、活动部32和卡爪部34，安装部30连接于定位盘15，活动部32连接定位环14，安装部30具有开口向上的活动腔31，活动部32设置于活动腔31中，活动部32侧面具有卡槽33，活动腔31内安装卡爪部34，卡爪部34卡接于卡槽33中用于限制活动部32的纵向活动。

具体实施时，安装部30外壁具有螺纹部46和六角部47，并且定位盘15开设螺纹安装孔48，安装部30螺纹安装与螺纹安装孔48内。

在本实例中，卡爪部34在活动腔31中活动，当其卡于卡槽33时，活动部32无法上下活动，此时连接于活动部32的定位环14也无法上下活动，实现了对定位环14的锁紧状态，当卡爪部34脱离卡槽33，活动部32自由活动，连接于活动部32的定位环14也能相对定位盘15自由活动。

优选的，锁紧单元还包括伸缩杆36、第一活动盘37和第二活动盘38，活动部32下端具有开槽39，第一活动盘37纵向滑动地设置于开槽39中，并且第一活动盘37与开槽39之间设置弹性件，在本实施例中，弹性件为弹簧，第二活动盘38间隔地设置在第一活动盘37下方，伸缩杆36上端连接第二活动盘38，卡爪部34包括转动连接于活动腔31内壁的操纵杆35，操纵杆35延伸至第二活动盘38和第一活动盘37之间。

在本实例中，默认状态下，活动部32从上到下插入到活动腔31中，弹性件带动第一活动盘37向下推动操纵杆35，操纵杆35带动整个卡爪部34转动并卡住卡槽33，默认状态下为锁紧。

当伸缩杆36接受到解锁信号，伸缩杆36伸长并带动操纵杆35做解锁动作，伸缩杆36向上推动第二活动盘38移动，第二活动盘38向上推动操纵杆35转动，操纵杆35推动第一活动盘37向上挤压弹性件，并且操纵杆35带动整个卡爪部34转动并脱离卡槽33，实现解锁。

优选的，定位环14的外围设有多个纵向贯穿的安装孔41，安装部30的和定位环14之间设置弹性件，在本实施例中，弹性件为弹簧，活动部32上侧具有螺纹孔42，螺钉从上到下穿过安装孔41并螺纹连接于螺纹孔42。

在本实例中，螺钉将定位环14和活动部32固定连接，并且当操纵杆35带动卡爪脱离卡槽33时，弹性件能向上推动定位环14移动，以使定位环14和定位盘15快速脱离刚性连接。

优选的，定位盘15包括内环部43和外环部44，内环部43和外环部44均连接于底盘10上，内环部43设于外环部44的内环中，内环部43和外环部44之间具有间隙，间隙上下两部分分别为定位凹槽18和阻尼槽54。

在本实例中，组装时内环部43和外环部44通过定位元件和锁紧元件连接于底盘10上，定位盘15设计为分体式，便于加工。

具体的，内环部43和外环部44的下表面均设有若干定位销51和锁紧孔52，并且，内环部43和外环部44的底部的间隙中设置有环形储气盒。

优选的，阻尼筒19包括内外嵌套的两个圆筒，分别为内圆筒和外圆筒，内圆筒和外圆筒之间转动连接，并且内圆筒和外圆筒的侧壁上均开设若干阻尼孔20。在本实例中，旋转内圆筒和外圆筒，使得其上的阻尼孔20交错，用来调节内环腔21和外环腔22之间的流通截面，从而实现调节阻尼的作用。

优选的，阻尼筒19本身为弹性材质，封堵阻尼孔20，并使内环腔21和外环腔22完全隔离形成密闭空间，在内环腔21和外环腔22内充入气体。

在本实例中，取消了阻尼孔20，完全采用气体弹性浮动连接的方式，实现减震效果，减少结构件，便于制作安装。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。