专利名称：轴向自由转动装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种测量装置，特别是一种用于自动激光水平仪或工程建筑 测量操作时，能使摆动处于高重复性及高灵敏度状态下，便于精确地获得水 平线基准或垂直线基准的轴向自由转动装置。
背景技术：
目前公知的测量装置中的激光测量仪都由轴承支撑悬吊架于机体上，而 激光光東投射器活动轴装设置于悬吊架上，以使激光光束投射器可以多角度 地摆动，便于将激光光東投射到目标位置上。
如上所述的公知激光测量仪已在台湾M304654号"一种激光测量仪的悬 吊机构"实用新型专利说明书中公开了，该公知的实用新型专利所涉及的是 一种激光测量仪的改进悬吊机构，其中强调了具有摆动顺畅、组件精简、使 用时省力及提高效率等优点。然而，该在先申请专利中所提及的摆动顺畅的 优点实际上仅适用于使用初期，因为这种以轴承支撑悬吊架的结构形式，工 作时构件间会产生强大的摩擦力，极易使轴承磨损，而磨损了的轴承必然会 导致悬吊架歪斜，从而严重影响测量功效。因此，该公知专利的不足之处所 带来使用上的弊端，有进一步加以改进的必要。
于是，本发明人针对上述的公知激光测量仪，尤其是其悬吊机构的缺点， 本着锲而不舍的精神和精益求精的目的，坚持不懈地加以研究改进，并经反 复试验，终于研制开发出本发明的轴向自由转动装置。
发明内容
本发明的目的是要提供一种具有真正意义上的摆动顺畅、组件精简和测 量精确积极技术效果的轴向自由转动装置。
本发明的轴向自由转动装置的一个主要技术特征是提供一种包含有固 定构件、激光组件和摆动构件的双轴转动型轴向自由转动装置，特征在于 摆动构件活动轴装设置在固定构件内，激光组件活动轴装设置在摆动构件的
下底部上的，摆动构件可相对于固定构件作X轴方向及Y轴方向的摆动、及 相对于激光组件作X轴方向及Y轴方向的摆动；装置中除包含有固定构件、
激光组件和摆动构件外，还包含设置有数组可以使摆动构件相对于固定构件 作X轴方向及Y轴方向摆动、相对于激光组件作X轴方向及Y轴方向摆动的
滚动构件。其中所述的固定构件中包含有一上带中心贯穿孔的底座， 一设 置在所述底座上、顶端部上设置有安装螺孔的数根立柱、及设置在数根立柱 顶部上、上面设置有数个小螺孔的固定安装件和一设置在固定安装件下方、 上面设置有数个安装小螺孔、前后两侧同轴设置有一贯穿的纵向螺孔的"n"
形桥接支架；所述的激光组件中包含有一主体， 一设置在主#^上方、左右两 侧同轴设置有一横向贯穿螺孔的U型件，及设置在主体侧面上的激光模组； 所述的摆动构件呈立方体结构形式，左右两侧设置有一同轴未贯穿横向孔， 前后两侧设置有一同轴未贯穿纵向孔，所述的未贯穿横向孔的设置位置比未 贯穿纵向孔的设置位置低；所述的滚动构件设置有四组，每组包含有一个球 形珠、二个单端凹面圆柱及一棵装配螺钉。
此外，所述的激光组件中的激光模组可以按需设置，至少设置一个，通 常可以组合设置水平激光模组和垂直激光模组；所述的立柱可按需设置，至 少设置二根，立柱也可以用支撑板取代；所述的摆动构件上可以依据工艺需要设置若干工艺孔；所述的底座上的中心贯穿孔按以按需设置，也可以不设。 在装配状态下，所述"n"形桥接支架固定设置在所述的固定安装件的 下表面上，所述的四组滚动构件中的二个单端凹面圆柱凹面向内、对应设置 在"n"形桥接支架上的纵向螺孔内，另外二个单端凹面圆柱凹面向内、 对应设置在U型件的横向贯穿螺孔内，其余四个单端凹面圆柱凹面向外、对 应分别设置在摆动构件左右两侧的未贯穿横向孔内和前后两侧的未贯穿纵 向孔内，四棵球形珠分别活动设置在由单端凹面圆柱上的相对凹面形成的圆 球形限位空间内，可以自由转动，并由旋入设置于U型件的横向贯穿螺孔内 及"n"形桥接支架上的纵向螺孔内的各装配螺钉加以限位。所述的摆动构 件上的二个未贯穿横向孔和U型件上的二个横向贯穿螺孔相对准构成所述的 X轴，而摆动构件上的二个未贯穿纵向孔和U型件上的二个纵向螺孔相对准 构成所述的Y轴。
工作时，当用于工程测量操作中时，所述的构成固定构件的圆形底座、 固定安装件及"n"形桥接支架都处于固定不动状态，而其它元件(如激光 组件及摆动构件)可以自由地偏摆，它们的任一偏摆角度都可以分解成一个 水平量(即相对于X轴而言偏转第一个角度)和一个垂直量(即对于Y轴而 言偏转第二个角度),实现所述的摆动构件可相对于固定构件作X轴方向及Y 轴方向的摆动、及相对于激光组件作X轴方向及Y轴方向的摆动。
本发明的轴向自由转动装置的另一个主要技术特征是提供一种包含有 一个固定构件和一个激光组件的单轴转动型轴向自由转动装置，特征在于 激光组件活动轴装设置在固定构件内，可以相对于固定构件作X轴方向的摆 动；在装置中还包含设置有数组可以使激光组件相对于固定构件作X轴方向
摆动的滚动构件。其中所述的固定构件中包含有一上带中心贯穿孔的底座, 设置在所述底座上、顶端部上设置有安装螺孔的数根立柱， 一设置在数根立 柱顶部上、上面设置有数个小螺孔的固定安装件及一设置在固定安装件下 方、上面设置有数个安装小螺孔、前后两侧同轴设置有一贯穿的纵向螺孔及
顶部的"n"形桥接支架；所述的激光组件包含有一主体， 一固定设置在主 体上方、前后两侧同轴设置有一未贯穿纵向孔的凸轴件及设置在主体侧面上 的垂直激光模组或水平激光模组；所述的数组滚动构件的设置数量为二组， 每组滚动构件中包含有一个球形珠、二个单端凹面圆柱及一棵装配螺钉；所 述的立柱可双按需设置，至少设置一根，立柱也可以用支撑板取代；所述的 底座上的中心贯穿孔按以按需设置，也可以不设。
在装配状态下，所述"n"形桥接支架固定设置在所述的固定安装件的 下表面上，所述的二组滚动构件中的二个单端凹面圆柱凹面向内、对应设置 在所述"n"形桥接支架的纵向螺孔内，另外二个单端凹面圆柱凹面向外、 对应设置在凸轴件的未贯穿纵向孔内，二棵球形珠分别活动设置在由单端凹 面圆柱上的相对凹面形成的圆球形限位空间内，可以自由转动，并由分别旋 入设置于"n"形桥接支架上前后两侧纵向螺孔内的装配螺钉加以限位。由 所述的"n"形桥接支架上的前后两侧纵向螺孔与所述的凸轴件上的未贯穿 纵向孔互相对准构成所述的X轴。
工作时，当用于工程测量操作中时，所述的构成固定构件的圆形底座、 摆动构件件及"n"形桥接支架都处于固定不动状态，而激光组件可以自由 地偏摆，激光组件的任一偏摆角度都可以分解成一个水平量(即相对于X轴 而言偏转第一个角度)和一个垂直量(即对于Y轴而言偏转第二个角度)，实现所述的激光组件可相对于固定构件作X轴方向的摆动。
此外，也可以同样的方法，适当改动激光组件与固定构件间的连接关系， 使本发明的单轴转动型轴向自由转动装置成为激光组件可作Y轴方向摆动、 能获得精确水平线基准及垂直线基准的单轴转动型轴向自由转动装置。
基于上述构思的本发明的轴向自由转动装置，由于以类似于万向轴承方 式工作，当用于自动激光水平仪或工程建筑测量操作中时，可在摆动获得高 重复性和髙灵敏度的状态下，精确地取得水平线基准及垂直线基准，具有结 构简单且合理、工作可靠且重复性强、使用方便且各结构件不易磨损的优点 和名符其实的摆动顺畅、组件精简和测量精确的积极技术效果。因而其技术 上的先进性、功能上的实用性是十分明显的，必将拥有广阔的巿场应用前景。
图l是本发明实施例l的总体结构示意图； 图2是本发明实施例1的结构分解示意图； 图3是图1所示实施例1的局部立体剖视图； 图4是图1所示实施例l的顶视图； 图5是图4中沿5-5线的局部剖视图6与图5相类似，是激光组件已相对于X轴作偏摆的状态示意图； 图7是图4中沿7-7线的局部剖视图8与图7相类似，是激光组件已相对于Y轴作偏摆的状态示意图； 图9是本发明实施例2的结构分解示意图； 图IO是本发明实施例2的总体结构示意图； 图11是本发明实施例2的侧视图12是本发明实施例2的正视图，激光组件处于未偏摆的状态示意图13与图12相类似，激光组件已相对于X轴作偏摆的状态示意图。 图中
10.固定构件 11.底座 111.中心对穿孔 12.立柱
121.安装螺孔 2G.激光组件 21.激光模组21A.水平激光模组
21B.垂直激光模组21C.垂直或水平激光模组22.主体23.U型件 231.横向贯穿螺孔24.凸轴件 241.未贯穿纵向孔30.滚动构件
3L球形珠 32.单端凹面圆柱 33.装配螺钉 40.摆动构件
41.未贯穿横向孔42.未贯穿纵向孔50.桥接支架 51.纵向螺孔 52.安装小螺孔 60.固定安装件 61.小螺孔 70.装配螺钉
具体实施例方式
下面结合附图及典型实施例对本发明作进一步说明。 实施例1双轴转动型
图l _ 8出示的是本发明的轴向自由转动装置的第一个实施例，在图1、 图2、图3和图4中，本发明的轴向自由转动装置包含有 一个由上面设置 有一阶梯状中心对穿孔111的圆形底座11,四根呈矩形排列、顶部上各设置 有一安装螺孔121的立柱12和一可供组装连接用的固定安装件60构成的固 定构件10; —个包括有一个主体22, 二个位于主体22侧面上、由一水平激 光模组21A和一垂直激光模组21B组成的激光模组21，及一个左右两侧同轴 设置有一横向贯穿螺孔231的顶部U型件23的激光组件20; —个左右两侧 设置有一同轴未贯穿横向孔41,前后两侧设置有一同轴未贯穿纵向孔42的 摆动构件40，其中所述的横向孔41的设置位置低于纵向孔42的设置位置;
一个上面设置有数个安装小螺孔52、前后两侧设置有一同轴贯穿的纵向螺孔
51的"n"形桥接支架50; —个上面设置有数个小螺孔61的固定安装件60; 数个装配螺钉70;以及四组滚动构件30，每组滚动构件30包含有一个装配 螺钉33、 二个单端凹面圆柱32及一球形珠31;本发明的主要特征是将一摆 动构件40轴装设置在一固定构件10内，且将一激光组件20对应轴装设置 在位于摆动构件40的下底部上，组装构成能轴向自由摆动的激光测量装置。 装配时，先将激光组件20的主体22置于圆形底座11的中心对穿孔111 上；然后，将四组滚动构件30中的二个单端凹面圆柱32凹面向外、定位设 置在摆动构件40上的各未贯穿横向孔41及未贯穿纵向孔42内，并将各滚 动构件30中的球形珠31安置在带凹面的圆柱32的外侧凹面上；再将摆动 构件40安置于U型件23之中；然后，将滚动构件30的另二个单端凹面圆 柱32凹面向内、对应安装于U型件23的横向贯穿螺孔231内，使位于横向 贯穿螺孔231内的单端凹面圆柱32的内侧凹面对应地位于球形珠31的另一 半上，并将滚动构件30中的装配螺钉33分别旋入横向贯穿螺孔231内加以 限位；然后，将桥接支架50安置于摆动构件40上，通过将滚动构件30中 的另二个单端凹面圆柱32凹面向内、对应安装于桥接支架50的纵向螺孔51 内，使位于纵向螺孔51内的单端凹面圆柱32的内侧凹面对应地位于球形珠 31的另一半上，并将滚动构件30中的装配螺钉33分别旋入纵向螺孔51内， 以使球形珠31可限位活动旋转；再将数个装配螺钉70通过固定安装件60 上的各小螺孔61旋入"n"形桥接支架50上的各安装小螺孔52内及立柱 12上的顶部安装螺孔121内、限位装配固定安装件60;最后再将垂直激光 模组21B和水平激光模组21A安装设置在主体22的前侧面上，完成本发明的组装。其中所述的二个未贯穿横向孔41和二个横向贯穿螺孔231相对准 构成所述的X轴，而二个未贯穿纵向孔42和二个纵向螺孔51相对准构成所 述的Y轴。
经这样组装构成的双轴向转动型轴向自由转动装置，当用于工程测量的 操作中时，所述的圆形底座ll、固定安装件60及"n"形桥接支架50都是 不动的，而其它元件(如激光组件20及摆动构件40)会自由地偏摆。
在具体操作中，本发明的双轴向转动型轴向自由转动装置偏摆的角度可 以分解成一个水平量(即相对于X轴而言偏转第一个角度)和一个垂直量(即 对于Y轴而言偏转第二个角度)。参阅图5和图6,其中图5显示的是偏摆前 摆动构件40与激光组件20上的U型件23之间的状态，而图6显示的是激 光组件20相对于Y轴偏摆后摆动构件40与激光组件20上的U型件23之间 的偏摆位置，此时设置在激光组件20上的垂直激光模组21B及水平激光模 组21A已相对于Y轴偏摆了 一个角度。
在图7和图8中，图7显示的是偏摆前激光组件20与"n"形桥接支 架50之间的状态，图8显示的是激光组件20相对于X轴偏摆后，摆动构件 40和激光组件20与"n"形桥接支架50之间的相对偏摆位置，此时设置在 激光组件20上的垂直激光模组21B及水平激光模组21A已相对于X轴偏摆 了一个角度。这样便可获得工程测量操作中所需的水平线基准及垂直线基 准。
实施例2单轴转动型
在图9-13中出示的是本发明的轴向自由转动装置的第二个实施例，单 轴向转动型轴向自由转动装置。其主要特征在于去除了实施例1中的U型件
23，摆动构件40，滚动构件30由原来的四组减少为二组，及激光模组21 由原来的二组减少为一组(即仅设一个垂直或水平激光模组21C),且在激光 组件20主体22的顶部上设置有一前后侧面上各同轴凹设有未贯穿纵向孔 241的凸轴件24,以供分别对应安装滚动构件30中的单端凹面圆柱32于未 贯穿纵向孔241内，及将滚动构件30中的球形珠31设置在单端凹面圆柱32 的外侧凹面上；然后，将滚动构件30的另外二个单端凹面圆柱32对应组装 于"n"形桥接支架50的纵向螺孔51内，该位于纵向螺孔51内的单端凹 面圆柱32的内侧凹面为对应设置在球形珠31的另一半上，再将滚动构件30 中的装配螺钉33分别旋入纵向螺孔51内，以使球形珠31被固定限位于其 中可自由转动；由此可见，所述的凸轴件24和"n"形桥接支架50间的组 装方式与实施例1中摆动构件40及"n"形桥接支架50间的组装方式相同， 其中，凸轴件24上的二个前后对应的未贯穿纵向孔241及"n"形桥接支 架50上的二个纵向螺孔51为互相对准形成的Y轴。
经这样组装的单轴向转动型轴向自由转动装置，当用于工程测量的偏摆 操作中时，所述的圆形底座IO、固定安装件60及"n"形桥接支架50是不 动的，而激光组件20会单轴自由地偏摆。
图12和图13中说明了本实施例的单轴向转动型轴向自由转动装置可偏 摆一个水平角度(即沿相对于Y轴垂直的X轴偏转一角度)。图12显示的是 偏摆前"n"形桥接支架50与激光组件20之间状态，图13显示的是激光 组件20相对于X轴偏摆后，"n"形桥接支架50与激光组件20之间的相对 偏摆位置，此时设置在激光组件20上的垂直激光模组21C已相对于X轴偏 摆了一个角度。由上述本发明实施例可知，本发明的轴向自由转动装置的特征是(l)以
类似于一种万向轴承方式操作，因此动作时整个装置配重更平衡，使本发明
操作时极为顺畅；(2)激光组件20的偏摆是依靠(a)其与摆动构件40的连 接，及摆动构件40再与"n"形桥接支架50的连接，而这些连接又配合四 组滚动构件30中的球形珠31在二个单端凹面圆柱32之间圆弧状表面上的 自由转动实现的，而且每一偏摆都可以分解为X方向的偏摆分量及Y方向的 偏摆分量；(b)其顶部设置的凸轴件24与"n"形桥接支架50的连接，而 该连接又配合二组滚动构件30中的球形珠31在二个单端凹面圆柱32之间 圆弧状表面上的自由转动实现的，且其偏摆仅为相对于X轴方向的偏摆。本 发明是以类似万向轴承方式，用于自动激光水平仪或工程建筑测量操作中 时，可在摆动获得高重复性及高灵敏度的状态下，精确地取得水平线基准及 垂直线的基准。
上述实施例仅为说明本发明的原理及功效，并非用以限制本发明之主要 技术特征及范围。因此熟悉此技术的人士对上述实施例进行修改及变化仍不 脱离本发明的精神。本发明已具备产业上的实用性、新颖性及先进性，并符 合发明专利要求，故依法提出申请。
权利要求
1.一种轴向自由转动装置，包含有固定构件(10)、激光组件(20)和摆动构件(40)，其特征在于摆动构件(40)活动轴装设置在固定构件(10)内，激光组件(20)活动轴装设置在摆动构件(40)的下方，摆动构件(40)可相对于固定构件(10)作X轴方向及Y轴方向的摆动、及相对于激光组件(20)作X轴方向及Y轴方向的摆动；装置中除包含有固定构件(10)、激光组件(20)和摆动构件(40)外，还包含有数组可以使摆动构件(40)相对于固定构件(10)作X轴方向及Y轴方向的摆动、相对于激光组件(20)作X轴方向及Y轴方向摆动的滚动构件(30)。
2. 根据权利要求l所述的轴向自由转动装置，其特征在于a. 所述的固定构件(10)中包含有一设置在所述底座(11)上、 顶端部上设置有安装螺孔(121)的数根立柱(12)、及设置在 数根立柱(12)顶部上、上面设置有数个小螺孔(61)的固定 安装件(60)和一设置在固定安装件(60)下方、上面设置有 数个安装小螺孔(52)、前后两侧同轴设置有一贯穿的纵向螺孔(51)的"n"形桥接支架(50);b. 所述的激光组件(20)中包含有一主体(22)， 一设置在主体(22) 上方、左右两侧同轴设置有一横向贯穿螺孔(231)的U型件(23)， 及设置在主体(22)前侧面上的激光模组(21);c. 所述的摆动构件(40)呈立方体结构形式，左右两侧设置有一 同轴未贯穿横向孔(41),前后两侧设置有一同轴未贯穿纵向孔(42),所述的未贯穿横向孔(41)的设置位置比未贯穿纵向孔 (42)的设置位置低；d. 所述的滚动构件(30)包含有一个球形珠(31)、 二个单端凹面 圆柱(32)及一棵装配螺钉(33)。
3. 根据权利要求1所述的轴向自由转动装置，其特征在于所述的滚动 构件(30)设置有四组，其中的二个单端凹面圆柱(32)凹面向内、对应设置在"n"形桥接支架(50)上的纵向螺孔(51)内，另 外二个单端凹面圆柱(32)凹面向内、对应设置在U型件(23)的 横向贯穿螺孔(231)内，其余四个单端凹面圆柱(32)凹面向夕卜、 对应分别设置在摆动构件(40)左右两侧的未贯穿横向孔(41)内 和前后两侧的未贯穿纵向孔(42)内，四棵球形珠(31)分别活动 设置在由单端凹面圆柱(32)上的相对凹面形成的圆球形限位空间 内，可以自由转动，并由旋入设置于U型件(23)的横向贯穿螺孔 (231)内及"n"形桥接支架(50)上的纵向螺孔(51)内的各 装配螺钉(33)加以限位。
4. 根据权利要求l所述的轴向自由转动装置，其特征在于所述的激光 组件(20)中至少包含设置有一个激光模组(21)。
5. 根据权利要求1所述的轴向自由转动装置，其特征在于所述的激光 组件(20)中的激光模组(21)包含设置有水平激光模组(21A) 及垂直激光模组(21B)。
6. 根据权利要求2所述的轴向自由转动装置，其特征在于所述的立柱U2)至少设置有二根。
7. —种轴向自由转动装置，包含有一个固定构件(10)和一个激光组 件(20),其特征在于激光组件(20)活动轴装设置在固定构件(10)内，可以相对于固定构件(10)作X轴方向的摆动；在装置 中还包含设置有数组可以使激光组件(20)相对于固定构件(10) 作X轴方向摆动的滚动构件(30)。
8. 根据权利要求7所述的轴向自由转动装置，其特征在于所述的固 定构件(10)中包含有一底座(11),设置在所述底座(11)上、 顶端部上设置有安装螺孔(121 )的数根立柱(12 ), —设置在数根 立柱(12)顶部上、上面设置有数个上下贯穿螺孔(61)的固定安装件(60)及一设置在固定安装件(60)下方、上面设置有数个安 装小螺孔(52)、前后两侧同轴设置有一贯穿的纵向螺孔(51)的 "n"形桥接支架(50);所述的激光组件(20)包含有一主体(22), 一固定设置在主体(22)上方、前后两侧同轴设置有一未贯穿纵向 孔(2")的凸轴件(24)及设置在主体(22)前侧面上的垂直激 光模组或水平激光模组(21C);所述的数组滚动构件(30)的设置 数量为二组，每组滚动构件(30)中包含有一个球形珠(31)、 二 个单端凹面圆柱(32)及一棵装配螺钉(33)。 9.根据权利要求7或8所述的轴向自由转动装置，其特征在于所述的 二组滚动构件(30)中的二个单端凹面圆柱(32)凹面向内、对应 设置在所述"n"形桥接支架(50)的纵向螺孔(51)内，另外二 个单端凹面圆柱(32)凹面向外、基准对应设置在凸轴件(24)的 未贯穿纵向孔(241)内，二棵球形珠(31)分别活动设置在由单 端凹面圆柱(32)上的相对凹面形成的圆球形限位空间内，可以自 由转动，并由分别旋入设置于U型件(23)的横向贯穿螺孔(231) 内及"n "形桥接支架(50 )上的纵向螺孔(51)内的装配螺钉(33 ) 加以限位。
9.
10.根据权利要求7所述的轴向自由转动装置，其特征在于所述的立 柱(12)至少设置有一根。
全文摘要
本发明涉及一种轴向自由转动装置，包含有一个固定结构件，一个轴装设置在固定结构件内的摆动构件，一个轴装设置在摆动构件的下底部上、能相对于摆动构件作X轴方向及Y轴方向的摆动的激光组件，及每组包含有一球形珠、二个带凹面圆柱及一装配螺钉的数组滚动构件，激光组件中至少设置有一个激光模组，由于本发明的轴向自由转动装置以万向轴承方式工作，当用于自动激光水平仪或工程建筑测量操作中时，可在摆动获得高重复性及高灵敏度的状态下，精确地取得水平线基准及垂直线基准，结构科学合理且简单，工作可靠且使用方便，具有名符其实的摆动顺畅、组件精简和测量精确的积极技术效果。
文档编号G01C15/00GK101178311SQ20071004806
公开日2008年5月14日 申请日期2007年11月9日 优先权日2007年11月9日
发明者李能焯 申请人:顺阳激光仪器(上海)有限公司