本发明专利技术公开一种支持单轴测斜仪全圆测回的纯机械自动转向装置，包括：外筒、内筒、旋转结构及若干连接零件。该转头分为2个拼接结构，能满足不同的测斜环境。其功能实现主要是通过测斜仪和旋转结构核心体的弹簧提供动力，带动管旋导轴运动。由于管旋导轴受导向槽筒的限制，使核心体下部结构产生旋转，进而带动内筒和测斜仪旋转或复位。本发明专利技术能配合自动测斜装置，实现测斜全测回的自动化监测。实现测斜全测回的自动化监测。实现测斜全测回的自动化监测。
【技术实现步骤摘要】
一种支持单轴测斜仪全圆测回的纯机械自动转向装置
[0001]本专利技术涉及工程测量领域，属于深部位移智能监测技术的配套装置，尤其涉及一种支持单轴测斜仪全圆测回的纯机械自动转向装置。
技术介绍
[0002]位移是评价边坡和基坑稳定性最为直接的参量，可以有效地确认土层的变形、滑移等动态变化的情况，为基坑、边坡等工程的设计提供更全面、更可靠的依据。
[0003]常用的深部位移监测方法主要基于便携式测斜仪定期获取测斜管的变形数据。便携式测斜仪是将电缆与探头相连，并通过绞线盘和测量仪表相接的测量仪器，其中探头通过倾角传感器等反应土层深部水平位移；电缆负责通信、连接并估读探头深度。其具体测斜过程需要两个人配合操作，一个人负责把测斜仪下放至管底，每隔500mm测量一次数据直到孔口，再将测斜仪转动180度下放至管底，重复测量一次，另一个人负责采集数据，将二次结果取平均即为较为精准的测量结果，但传统测斜方法存在周期长、人为误差大、且受天气变化影响大等问题。为解决以上问题，许多学者和厂家研发了不同的自动测斜装置。
[0004]自动测斜装置，主要通过驱动电机代替人工下放和提拉电缆，改善了一定的问题，但其在工程现场的应用中仍存在以下问题：1.自动测斜装置只能测量半个测回的数据，无法实现测斜仪自动转向，不满足监测规范；2.为满足监测要求，仍需人工/第二电机辅助监测，所消耗人力物力极大，并存在安全隐患；3.监测过程仅为半自动，过程繁琐性大。
[0005]因此，实现测斜仪的自动转向，完善自动测斜装置的现有缺陷是一个值得关注的方向。
技术实现思路
[0006]本专利技术旨在提供一种转头机构，其通过精妙的纯机械结构设计，在探头自动提升下放过程中，实现测斜仪的自动转向与复位，实现全测回自动测斜。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：一种支持单轴测斜仪全圆测回的纯机械自动转向装置，包括外筒、内筒、旋转结构，内筒位于外筒内，旋转结构安装于外筒上端，所述外筒安装于测斜管内，外筒与测斜管相互固定，测斜仪位于内筒内，测斜仪于内筒内轴向移动，测斜仪和内筒同步转动，内筒上端定位于外筒上端，可相对外筒旋转；旋转结构包括导向槽筒、管旋导轴、核心体、换向结构；导向槽筒包括外层槽筒和内层槽筒，内层槽筒与外筒连接，外层槽筒为环形结构，外层槽筒和内层槽筒上均设有径向的锯齿线通道，外层槽筒和内层槽筒的锯齿线通道部分重叠；外层槽筒和内层槽筒通过换向结构连接；换向结构由换向拨片、换向拨环和换向连杆
组成，换向拨环套于内层槽筒，位于外层槽筒上部，换向拨片为框形结构，安装于换向拨环上，换向拨片上具有限位口一，限位口一位于换向拨片内，外层槽筒上开设有供限位口一嵌入的V形缺口，V形缺口底部为限位口二，外层槽筒下方的内层槽筒上安装有定位销，定位销位于换向拨片内，V形缺口处的内层槽筒具有换向连杆，换向连杆位于换向拨片内，换向连杆的两端分别限位于限位口一和限位口二中，中间部分具有连接于内层槽筒的转动销，转动销上方的换向连杆处通过弹簧连接定位销，换向连杆通过转动销进行旋转，带动换向拨环和外层槽筒相反方向转动，外层槽筒转动后，外层槽筒的锯齿线通道与内层槽筒的锯齿线通道交错，内层槽筒锯齿线通道露出另一侧的反向引导边缘，对侧的正向引导边缘被外层槽筒的锯齿线通道覆盖，管旋导轴穿过两个锯齿线通道进行正反向移动；核心体处于外壳内，安装在内层槽筒中，包括弹簧、轴承、螺母、结构筒、齿轮，两个螺母分别固定于结构筒两侧，内筒的上端具有用于安装结构筒的顶端，结构筒和螺母均分为上下部，螺母的上下部之间通过弹簧连接，结构筒的上下部之为相嵌的管道，两个管道内为弹簧，结构筒下部管道进行转动，结构筒下部管道通过轴承固定于内筒的顶端，结构筒下部管道上具有贯穿外层槽筒和内层槽筒的锯齿线通道的管旋导轴；结构筒下部管道上以及轴承上均设有齿轮，螺母的下部端设有上下两层齿轮，下部端的上层齿轮直径小于结构筒下部管道上齿轮且相互啮合，下部端的下层齿轮直径等于轴承上齿轮且相互啮合，管旋导轴于锯齿线通道中向上或向下移动一次，结构筒下部管道的齿轮带动螺母下部端的上下两层齿轮同步转动，驱动轴承上的齿轮以及内筒实现1/4圈转动，测斜仪上部具有贯穿轴承和结构筒的提拉端，该提拉端由旋转结构上部的提升部件牵引。结构筒齿轮与螺母上部齿轮，周长比为2：1。因此结构筒每旋转44.5
°
，会带动螺母齿轮转动90
°
。结构筒齿轮核心参数为半径30mm，中间有18mm的中空结构筒；螺母齿轮半径为14mm，其结构详图如图3d所示。螺母下端和内筒上端齿轮采用同种型号，以免二次传动出现旋转误差。
[0008]作为更进一步的优选方案，外筒和内筒之间具有滚珠套筒。
[0009]作为更进一步的优选方案，内筒内壁沿轴向布置一组相对的滑槽，测斜仪上设有与滑槽对应的滑轮，滑轮限位于滑槽内，测斜仪通过滑轮于内筒的滑槽中轴向移动，并带动内筒同步转动。
[0010]作为更进一步的优选方案，外层槽筒上具有两段锯齿线通道，两段锯齿线通道的交接处为V形缺口和换向拨片，结构筒下部管道上具有两根管旋导轴，一根管旋导轴对应一条外层槽筒的锯齿线通道。
[0011]作为更进一步的优选方案，换向拨环上开设有限位框，内层槽筒上设有处于限位框内的限位销，避免换向拨片受换向连杆的旋转带动而过度移动。
[0012]作为更进一步的优选方案，外层槽筒采用钣金设计，整体厚度为2mm，由长246.4mm，高40mm的板切割而成，切割部分仅为和其他零件相契合，其核心为锯齿线通道的设计。共设计两个锯齿线通道，以便圆形结构的稳定。锯齿线通道初末端采用两个半径为2mm，圆心距为4.5mm的圆切割而成，两圆并排，两圆沿同侧切线切割，然后再切割连接至锯齿线通道主体。锯齿线通道的初末端宽度为8.5mm，渐收至中间锯齿线通道的4mm宽，转角处由半径2mm的圆，锯齿线通道与水平线之间夹角为45.6
°
；其渐收段由两个半径为2mm的圆相距4.5mm切割完成，再逐渐收紧，渐收段长度为10mm。导槽采用3折式设计，导槽高度为16mm。
[0013]内层导槽采用钣金设计，由长232.4mm，高85mm的板子切割而成，其核心亦为锯齿
线通道。锯齿线通道亦设计了两个，以便圆形结构的稳定。锯齿线通道初末端采用半径为2mm，圆心距为2mm的圆切割而成，两圆并排，切割出外侧的圆，外侧的圆再切割连接至锯齿线通道主体。锯齿线通道全路径4mm宽，转角处为槽口，整体坡度为47.8
°
。锯齿线通道切割采用3折式设计，导槽高度为6mm。
[0014]外层槽筒和内层槽筒的相连由管旋导轴、换向结构和螺栓约束。当管旋导轴触发换向结构时，外层槽筒相对内层槽筒会产生转动，所以会有凹形螺孔进行连接，以便于连接的螺丝滑动。内层槽筒的槽口是为了控制管旋导轴的方向。当外层槽筒和内层槽筒相互重叠时，内层槽筒槽口左半部分被遮盖，导致两槽筒重叠的中空部分，会有偏右的凹槽。当管旋导轴经过凹槽处，会自然地落在右侧，从而实现对管旋导轴方向本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种支持单轴测斜仪全圆测回的纯机械自动转向装置，其特征在于：包括外筒（1）、内筒（2）、旋转结构（3），内筒（2）位于外筒（1）内，旋转结构（3）安装于外筒（1）上端，所述外筒（1）安装于测斜管（18）内，外筒（1）与测斜管（18）相互咬合，测斜仪（19）位于内筒（2）内，测斜仪（19）于内筒（2）内轴向移动，测斜仪（19）和内筒（2）同步转动，内筒（2）上端定位于外筒（1）上端，可相对外筒（1）旋转；旋转结构（3）包括导向槽筒（5）、管旋导轴（6）、核心体（7）、换向结构（9）；导向槽筒（5）包括外层槽筒（20）和内层槽筒（21），内层槽筒（21）与外筒（1）连接，外层槽筒（20）为环形结构，外层槽筒（20）和内层槽筒（21）上均设有径向的锯齿线通道，外层槽筒（20）和内层槽筒（21）的锯齿线通道部分重叠；外层槽筒（20）和内层槽筒（21）通过换向结构（9）连接；换向结构（9）由换向拨片（10）、换向拨环（11）和换向连杆（12）组成，换向拨环（11）套于内层槽筒（21），位于外层槽筒（20）上部，换向拨片（10）为框形结构，安装于换向拨环（11）上，换向拨片（10）上具有限位口一，限位口一位于换向拨片（10）内，外层槽筒（20）上开设有供限位口一嵌入的V形缺口，V形缺口底部为限位口二，外层槽筒（20）下方的内层槽筒（21）上安装有定位销（22），定位销（22）位于换向拨片（10）内，V形缺口处的内层槽筒（21）具有换向连杆（12），换向连杆（12）位于换向拨片（10）内，换向连杆（12）的两端分别限位于限位口一和限位口二中，中间部分具有连接于内层槽筒（21）的转动销，转动销上方的换向连杆（12）处通过弹簧连接定位销（22），换向连杆（12）通过转动销进行旋转，带动换向拨环（11）和外层槽筒（20）相反方向转动，外层槽筒（20）转动后，外层槽筒（20）的锯齿线通道与内层槽筒（21）的锯齿线通道交错，内层槽筒（21）锯齿线通道露出另一侧的反向引导边缘，对侧的正向引导边缘被外层槽筒（20）的锯齿线通道覆盖，管旋导轴（6）穿过两个锯齿线通道进行正反向移动；核心体（7）处于外壳（8）内，安装在内层槽筒（21）中，包括弹簧（13）、轴承（14）、螺母（15）、结构筒（16）、齿轮（17），两个螺母...
【专利技术属性】
技术研发人员：何磊，徐浩若，卫海，肖怀广，郑彦龙，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：
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