专利名称：一种xy轴自由转动装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种测量辅助构件，特别是一种适于自动激光水平仪或 工程建筑测量操作时使用、可在高重复性和高灵敏度的摆动下精确地获得水 平基准线和垂直基准线的万向轴承式XY轴自由转动装置。
背景技术：
现有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 发射器以轴装的形式设置在悬吊架上，以便于激光发射器工作时可作多角度 摆动、将激光光束投射到所要求的目标位置上。台湾M304654号实用新型专 利"一种激光测量仪的悬吊机构"专利说明书中公布了所述的这种现有结构 形式的激光测量仪，其中特别强调了所述的这种经改进过的激光测量仪悬吊 机构具有摆动顺畅、组件精简、节省人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，有 必要加以进一步改进。 发明内容
本实用新型的目的是要克服现有技术的不足,提供一种确实具有摆动顺 畅、组件精简及测量精确之功效的XY轴自由转动装置。
本实用新型的XY轴自由转动装置主要包含有圆形底盘、转动外环、转动 内环、桥接支架、连动盘及滚动构件，其中所述的圆形底盘上设置有中心对穿孔及左右限位安装孔；所述的转动外环主体呈由内环和外环构成的较大圆 环状，在圆环的上部环面上等间距垂直设置有四个连动柱，在圆环的外环侧面 上对称同轴设置有二个第二磁性元件，在圆环的环壁上对称同轴设置有二个 横向对穿孔，其中所述的二个横向对穿孔的中心轴线与所述的二个第二磁性 元件的中心轴线互成90° ，此外，在圆环的外环侧面上还等间距设置有四个配 重体，其中在任意二个相邻的配重体之间，或者设置有第二磁性元件，或者设
置有横向对穿孔，其中所述的二个横向对穿孔接近外环侧面的孔口处还设置
有装配内螺紋;所述的转动内环主体呈由内环和外环构成的较小圆环状，环壁
上设置有二个对称同轴的第一横向对穿孔和二个对称同轴的第二横向对穿孔, 其中所述的第一横向对穿孔接近外环侧面的孔口处设置有装配内螺紋,所述
的第一横向对穿孔的中心轴与第二横向对穿孔的中心轴互成90° ;所述的桥 接支架主体由中间桥架和两侧垂直支脚构成，在中间桥架的中央位置上设置 有带中心孔的转动中心柱，在转动中心柱的近下端部上轴向垂直设置有与所 述的中心孔相连通的二个对称同轴横向通孔，在两侧垂直支脚的内侧面上相 对设置有第一磁性元件、顶端部上设置有装配螺孔;所述的连动盘主体呈平板 状，上面设置有可将自身与转动外环装配相连的自身装配孔及可供固定设置1 个或数个垂直激光组件或水平激光组件的限位安装孔；所述的滚动构件设置 有四组，每组滚动构件中各包含有一棵圆形珠、二个圆柱凹面及一棵螺件。
此外，所述的转动中心柱的外径与转动内环上的内环直径装配相符;所述 的转动内环上的外环直径与转动外环上的内环直径装配相符；所述的螺件上 的外螺紋均与转动内环上第一横向对穿孔内的装配内螺紋和转动外环上横向 对穿孔内的装配内螺紋装配相符；所述的圆柱凹面主体呈圆柱状，其中的一个
端面上设置有与圆形珠活动装配相符的球形下凹面；所述的配重体可以按需
设置在诸如连动盘之类构件的其他位置上；所述的第一磁性元件和第二磁性
元件可以按需设置在其他合适部位上。
在装配状态下，所述的桥接支架通过两侧垂直支脚顶端部上的装配螺孔和
圆形底盘上的左右限位安装孔由螺钉固定安装设置在圆形底盘上；所述的连 动盘通过其自身装配孔固定安装设置在转动外环上四个连动柱的顶端部上； 所述的转动内环套设在转动中心柱的近下端部上，转动外环套装设置在转动 内环的外侧环面上；所述的滚动构件中的二组通过转动中心柱上的二个横向 通孔和转动内环上的二个第一横向对穿孔设置在转动内环和转动中心柱之间， 另外二组通过转动内环上的二个第二横向对穿孔和转动外环上的二个横向对
穿孔设置在转动外环和转动内环之间；所述的二组滚动构件中的二个圆柱凹 面和二棵圆形珠分别依次装设在位于转动中心柱上的二个横向通孔内，另外
二个圆柱凹面和二棵螺件分别依次装设在转动内环上的第一横向对穿孔内； 所述的另外二组滚动构件中的二个圆柱凹面和二棵圆形珠分别依次装设在转 动内环上的二个第二横向对穿孔内，另外二个圆柱凹面和二棵螺件分别依次 装设在转动外环上的二个横向对穿孔内；所述的第一磁性元件与第二磁性元 件间存有一感应间距。
工作时，本实用新型的XY轴自由转动装置在应用于工程测量的偏摆操作 时，其圆形底盘和桥接支架间是固定不动的，而转动外环、转动内环及连动盘 均由成组滚动构件限位可自由地在X轴和Y轴方向上偏摆，它们的任一偏摆位 移量均可以分解为一水平位移量(即相对於X轴偏转第一角度)及一垂直位移 量(即相对於Y轴偏转第二角度)，最终体现在连动盘上各垂直雷射光模组或水
平雷射光模组的同步偏摆，从而取得工程测量搡作中所需的水平线或垂直线 基准；所述的四个配重体的作用是使偏摆时执行转动外环的动作更趋平衡顺
畅；另外，第一磁性元件与第二磁性元件的间隙磁感应设计有利于在工程测
量搡作中，万一不小心发生瞬间外力干扰带动转动外环相对於桥接支架转动 一微小角度时，便于在干扰外力消除後在磁吸作用下自动恢复至原相对定位 的状态。
基于上述构思的本实用新型XY轴自由转动装置，由于釆用了类似于万向
轴承的操作方式和配重平衡原理，且连动盘的偏摆是藉由转动外环、转动内环 及转动中心柱间的装配连接，再配以四组滚动构件的圆形珠在圆柱凹面中的
圆弧状表面的自由转动而协调动作，即任一偏摆位移均可分解为x方向的偏 摆分量及Y方向的偏摆分量，有效控制连动盘上工作组件的精确定位，因此操 作时极为顺畅，工作可靠、寿命长且精度高，总体涉及结构件较少，且各结构件 均简单,加工方便且成本低，因而具有明显的技术先进性、很强实用性和广阔 的巿场应用前景。
图i是本实用新型实施例的总体结构件分解示意图； 图2是本实用新型实施例的外形结构示意图。
图中
10.圆形底盘11.中心对穿孔 12.限位安装孔20.转动外环 21.连动柱 22.第二磁性元件23.横向对穿孔"1.装配内螺紋 24.配重体 25.上部环面 26.外侧环面 30.转动内环
31.第一横向对穿孔311.装配内螺紋32.第二横向对穿孔".外侧环面40.桥接支架41.转动中心柱 411.横向通孔 412.中心孔 42.第一磁性元件43.中间桥架 44.垂直支脚 441.内侧面
442.装配螺孔 50.连动盘 51.垂直激光组件 52.水平激光组件 53.自身装配孔60.滚动构件6L圆形珠 62.圆柱凹面
621.球形下凹面 63.螺件具体实施方式
以下结合附图及典型实施例对本实用新型作进一步说明。 在图1和图2中，本实用新型的XY轴自由转动装置主要包含有圆形底盘 10、转动外环20、转动内环30、桥接支架40、连动盘50及滚动构件60，其 中所述的圆形底盘10上设置有中心对穿孔11及左右限位安装孔12;所述的 转动外环20主体呈由内环和外环构成的较大圆环状，在圆环的上部环面25上 等间距垂直设置有四个连动柱21，在圆环的外侧环面26上对称同轴设置有二 个第二磁性元件22，在圆环的环壁上对称同轴设置有二个横向对穿孔23,其中 所述的二个横向对穿孔23的中心轴线与所述的二个第二磁性元件22的中心 轴线互成90° ，此外，在圆环的外侧环面26上还等间距设置有四个配重体24, 其中在任意二个相邻的配重体24之间，或者设置有一第二磁性元件22,或者设 置有一横向对穿孔23，其中所述的横向对穿孔23接近外侧环面26的孔口处设 置有装配内螺紋231;所述的转动内环30主体呈由内环和外环构成的较小圆环 状，环壁上设置有二个对称同轴的第一横向对穿孔31和二个对称同轴的第二 横向对穿孔32，其中所述的第一横向对穿孔31接近外侧环面"的孔口处设置 有装配内螺紋311,此外，所述的第一横向对穿孔31的中心轴与第二横向通孔 32的中心轴互成90° ;所述的桥接支架40主体由中间桥架43和两侧垂直支 脚44构成，在中间桥架43的中央位置上设置有带中心孔412的转动中心柱41, 在转动中心柱41的近下端部上轴向垂直设置有与所述的中心孔412相连通的 二个对称同轴的横向通孔411,在两侧垂直支脚44的内侧面441上相对设置有 第一磁性元件42、顶端部上设置有装配螺孔442;所述的连动盘50主体呈平 板状，上面设置有可将自身装配设置在转动外环20的上部环面25上的四个连 动柱21顶端部上的自身装配孔53及可供在其工作平台上固定安装设置垂直 激光组件51或水平激光组件52用的限位安装孔；所述的滚动构件60共设置 有四组，每组滚动构件60中均包含有一棵圆形珠61、 二个圆柱凹面62及一 棵螺件63。
此外，所述的转动中心柱41的外径与转动内环30上的内环直径装配相符; 所述的转动内环30上的外环直径与转动外环20上的内环直径装配相符；所述 的螺件63上的外螺紋均与转动内环30上第一横向对穿孔31内的装配内螺紋 311和转动外环20上的横向对穿孔23内的装配内螺紋231装配相符；所述的 圆柱凹面62主体呈圆柱状，其中的一个端面上设置有与圆形珠61活动装配相 符的球形下凹面621。
在装配状态下，所述的桥接支架40通过两侧垂直支脚44顶端部上的装配 螺孔442和圆形底盘10上的左右限位安装孔12由螺钉固定安装设置在圆形 底盘10上;所述的连动盘50通过其自身装配孔53固定安装设置在转动外环 20上四个连动柱21的顶端部上；所述的转动内环30套设在转动中心柱"的 近下端部上，转动外环20套装设置在转动内环30的外侧环面"上;所述的 滚动构件60中的二组通过转动中心柱"上的二个横向通孔411和转动内环 30上的二个第一横向对穿孔31设置在转动内环30和转动中心柱"之间，另 外二组通过转动内环30上的二个第二横向对穿孔32和转动外环20上的二个 横向对穿孔23设置在转动外环20和转动内环30之间；所述的二组滚动构件 60中的二个圆柱凹面62和二棵圆形珠61分别依次装设在转动中心柱41上的 二个横向通孔411内，另外二个圆柱凹面62和螺件63分别依次装设在转动 内环30上的第一横向对穿孔31内；所述的另外二组滚动构件60中的二个圆 柱凹面62和二棵圆形珠61分别依次装设在转动内环30上的二个第二横向对 穿孔32内，另外二个圆柱凹面62和螺件63分别依次装设在转动外环20上 的二个横向对穿孔23内；所述的第一磁性元件42与第二磁性元件22间存有 一感应间距。
工作时，本实用新型的XY轴自由转动装置在应用于工程测量的偏摆操作 时，其圆形底盘10和桥接支架40间是固定不动的，而转动外环20、转动内环 30及连动盘50均由成组滚动构件60限位可自由地在X轴和Y轴方向上偏摆， 它们的任一偏摆位移量均可以分解为一水平位移量(即相对於X轴偏转第一角 度)及一垂直位移量(即相对於Y轴偏转第二角度)，最终体现在连动盘50上各 垂直雷射光模组51或水平雷射光模组52的同步偏摆,从而取得工程测量搡作 中所需的水平线及垂直线基准;所述的四个配重体24的作用是使偏摆时执行 转动外环20的动作更趋平衡顺畅；另外，第一磁性元件42与第二磁性元件 22的间隙磁感应设计有利于在工程测量搡作中，万一不小心发生瞬间外力干 扰带动转动外环20相对於桥接支架40转动一微小角度时，便于在干扰外力 消除後可在磁吸作用下立即自动恢复至原相对定位的状态。
权利要求1.一种XY轴自由转动装置，其特征在于主体包含有圆形底盘(10)、转动外环(20)、转动内环(30)、桥接支架(40)、连动盘(50)及滚动构件(60)，其中a.所述的圆形底盘(10)上设置有中心对穿孔(11)和左右限位安装孔(12)；b.所述的转动外环(20)主体呈由内环和外环构成的较大圆环状，在圆环的上部环面(25)上等间距垂直设置有四个连动柱(21)，在圆环的外侧环面(26)上对称同轴设置有二个第二磁性元件(22)，在圆环的环壁上对称同轴设置有二个横向对穿孔(23)，其中所述的二个横向对穿孔(23)的中心轴线与所述的二个第二磁性元件(22)的中心轴线互成90°，此外，在圆环的外侧环面(26)上还等间距设置有四个配重体(24)，其中在任意二个相邻的配重体(24)之间，或者设置有一第二磁性元件(22)，或者设置有一横向对穿孔(23)，所述的横向对穿孔(23)接近外侧环面(26)的孔口处设置有装配内螺纹(231)；c.所述的转动内环(30)主体呈由内环和外环构成的较小圆环状，环壁上设置有二个对称同轴的第一横向对穿孔(31)和二个对称同轴的第二横向对穿孔(32)，其中所述的第一横向对穿孔(31)接近外侧环面(33)的孔口处设置有装配内螺纹(311)，此外，所述的第一横向对穿孔(31)的中心轴与第二横向对穿孔(32)的中心轴互成90°；d.所述的桥接支架(40)主体由中间桥架(43)和两侧垂直支脚(44)构成，在中间桥架(43)的中央位置上设置有带中心孔(412)的转动中心柱(41)，在转动中心柱(41)的近下端部上轴向垂直设置有与所述的中心孔(412)相连通的二个对称同轴的横向通孔(411)，在两侧垂直支脚(44)的内侧面(441)上相对设置有第一磁性元件(42)、顶端部上设置有装配螺孔(442)；e.所述的连动盘(50)主体呈平板状，上面设置有能将连动盘(50)装配设置在转动外环(20)的上部环面(25)上的四个连动柱(21)顶端部上的自身装配孔(53)及供固定安装设置垂直激光组件(51)或水平激光组件(52)用的限位安装孔；f.所述的滚动构件(60)共设置有四组，每组滚动构件(60)中均包含有一棵圆形珠(61)、二个圆柱凹面(62)及一棵螺件(63)。
2. 根据权利要求1所述的XY轴自由转动装置，其特征在于所述的转动 中心柱(41)的外径与转动内环(3 0)上的内环直径装配相符。
3. 根据权利要求1所述的XY轴自由转动装置，其特征在于所述的转动 内环(30)上的外环直径与转动外环(20)上的内环直径装配相符。
4. 根据权利要求l所述的XY轴自由转动装置，其特征在于所述的螺件 (63)上的外螺紋与第一横向对穿孔(31)内的装配内螺紋(311)和横向 对穿孔(23)内的装配内螺紋(231)均装配相符。
5. 根据权利要求1所述的XY轴自由转动装置，其特征在于所述的圆柱 凹面(62)主体呈圆柱状，其中的 一个端面上设置有与圆形珠(61)活动 装配相符的球形下凹面(621)。
6. 根据权利要求1所述的XY轴自由转动装置，其特征在于所述的桥接 支架(40)通过两侧垂直支脚(44)顶端部上的装配螺孔(442)和圆形底 盘(10)上的左右限位安装孔(12)由螺钉固定安装设置在圆形底盘(10) 上。
7. 根据权利要求1所述的XY轴自由转动装置，其特征在于所述的转动 内环(30)套设在转动中心柱(41)的近下端部上，转动外环UO)套装 设置在转动内环(30)的外侧环面(33)上。
8. 根据权利要求l所述的XY轴自由转动装置，其特征在于所述的滚动 构件(60)中的二组通过转动中心柱(41)上的二个横向通孔("1)和转 动内环(30)上的二个第一横向对穿孔G1)设置在转动内环G0)和转 动中心柱(41)之间，另外二组通过转动内环(30)上的二个第二横向对穿孔(32)和转动外环(20)上的二个横向对穿孔(23)设置在转动外环 (20)和转动内环(30)之间。
9. 根据权利要求1所述的XY轴自由转动装置，其特征在于所述的二组 滚动构件(60)中的二个圆柱凹面(62)和二棵圆形珠(61)分别依次装 设在转动中心柱(41)上的二个横向通孔(411)内，另外二个圆柱凹面 (62)和螺件(63)分别依次装设在转动内环(30)上的第一横向对穿孔 (31)内。
10. 根据权利要求1所述的XY轴自由转动装置，其特征在于所述的的另 外二组滚动构件(60)中的二个圆柱凹面(62)和二棵圆形珠(61)分别 依次装设在转动内环(30)上的二个第二横向对穿孔(32)内，另外二 个圆柱凹面(62)和螺件(63)分别依次装设在转动外环(20)上的二个 横向对穿孔(23)内。
专利摘要本实用新型涉及一种XY轴自由转动装置，包含有圆形底盘、转动外环、转动内环、桥接支架、连动盘和由一圆形珠、二圆柱凹面及一螺件构成的成组式滚动构件。桥接支架通过垂直支脚设置在圆形底盘上，连动盘通过自身装配孔设置在转动外环的连动柱上，转动内环套设在转动中心柱上，转动外环套装设置在转动内环的外侧环面上，二组滚动构件设置在转动内环和转动中心柱之间，另外二组设置在设置在转动内环和外环之间。转动外环、转动内环与转动中心柱之间由滚动构件限位动作，它们的任一偏摆位移均可分解为X方向的偏摆分量及Y方向的偏摆分量，带动控制连动盘上工作组件的精确定位，摆动顺畅、定位精度高、工作可靠和寿命长等优点，具有很强实用性和广阔的市场应用前景。
文档编号G01C15/00GK201059978SQ200720072628
公开日2008年5月14日 申请日期2007年7月19日 优先权日2007年7月19日
发明者李能焯 申请人:顺阳激光仪器(上海)有限公司