專利名稱：具有至少一個按照萬向節方式安裝的激光器的水準儀的制作方法
具有至少一個按照萬向節方式安裝的激光器的7jC準儀
本發明涉及一種水準儀，具有至少一個按照萬向節方式安裝的激光器，尤 其是線激光器。
背景技術：
已知這樣一種7K準儀可將一條7K平激光線投夢效工作面上。艦光學裝置 產生激光線，該光學裝置在一條軸線內對激光束進行扇面擴束，使得激光束投 影出一條激光線而不是一個激光點。所謂線激光器，指的是激光、扇面擴束光 學裝置或者相同作用的系統所組成的一種系統。例如工匠可^ffl這種激光線作 為鋪貼防濺瓷磚、安裝吊柜禾,框的基準線，或者用來執行測量任務。齒中水 準儀還具有一個能夠自動調平的激光器萬向支座，例如可自動水平或垂直對準 激光線。如果精度要求很高，每3米直線長度誤差要求為+/-1 mm，那么在制 造、裝配以及調整零部件時就需要十分精確。要求在十字萬向擺型式的擺式補 償器完成偏轉之后，應重新精確對準激光線iSA靜止狀態。為了滿足這些要求， 水準儀的萬向支座需要有很小的座孔加工誤差，并且對相應支承部位的同心度 要求很高。制造萬向支座時必須使用價格昂貴的零部件，例如在十字萬向擺的 十字接頭屮使用具有一定支承游隙的微星球軸承來減小摩擦，以及使用特種高 粘度潤滑脂來減小軸承內的摩擦。此外在水準儀殼體與軸承端蓋之間還需要采 取阻尼措施。
本發明的任務在于，提供一種具有萬向支座、可明顯減小摩擦的水準儀。 本發明的公開說明
解決這一任務的方法為將萬向支座設計成十字萬向線擺型式，具有一個 雙搖架，其中第一搖架的擺動面與第二搖架的擺動面相交成不等于零的角度， 所述搖架各有至少兩個相隔一定距離、由柔性牽引構件構成的擺臂。十字萬向 線擺這一概念如附圖所示，但這種類型的萬向支座并非僅限于使用線作為柔性 牽弓W納牛。十字萬向線擺的雙搖架由具有第一擺動面的第一搖架和具有第二擺 動面的第二搖架構成，第二搖架懸掛在第一搖架上，且第二擺動面與第一擺動 面不相交。第一搖架直接或間接安裝于水準儀的殼體之中，激光器則直接或間接安裝在第二搖架上。將激光器與殼體之間的相對運動劃分成沿著兩個擺動面 的兩種運動，從而實現對激光器的萬向支承。由于柔性牽引構件承擔著十字萬 向擺的支承作用，因此能夠盡量避免出現摩擦。由于摩擦很小，因此能以很高 的精度進行自動調平，例如自動水平或垂直對準激光線；在完成偏轉之后，可
以重新以準確對準后的激光線恢復靜止狀態。此外還可以不通過支座將牽弓l構 件直接與十字萬向線擺的其它部件相連，且僅使用簡單、成本低廉且重量比較 小的部件。由于摩擦力很小，可以實測艮高的調平精度，因為十字萬向線擺型 式的萬向支座具有很小的滯后作用。這樣就能夠以簡單方式自動調整激光器。 尤其是配有一個第1掛裝置，第一搖架就懸掛固定在該懸掛裝置上。第
一懸掛裝置例如可固定在7jC準儀的殼體上，或者本身就是該殼體的一部分。
此外第一搖架還具有一個第一搖臺構成第二懸掛裝置，第二搖架就懸掛固
定在該懸掛裝置上。按照一種簡單的實施例，搖臺相當于兒童玩耍的秋千板，
通過兩個相隔一定距離的牽弓l構件將其懸掛固定在相應的懸掛裝置上。
此外第二搖架還可具有一個用來固定激光器的第二搖臺。激光器也可以具
存 -個部件作為第二搖架的第二搖臺。
擺動面之間的角度最好為90°或者近似于90°。當擺動面之間的角度為 90°時，激光器與水準儀殼體之間的相對運動就被分成兩個獨立的運動成分。例 如當相對運動是--,中擺動時，就可將其分成兩個搖架的兩個獨立的擺動運動。
尤其是至少可將第一搖臺設計成板形或者大至文呈板形。板形構造的第一搖 臺很容易實現，并且能夠實現簡單的十字萬向線擺構造。此外第一搖臺也可以 是例如棒形。
按照一種優選實施型式所述，至少一個牽引構件在相應搖架或者雙搖架處 在靜止位置中時與垂線之間的夾角不等于零，且最好在與相應擺動面成90°的 平面之中。就這種布置型式而言，相應的搖架最好僅僅在其擺動面中擺動。另 一個方向(例如垂直于該擺動面)中的擺動被抑制。
按照本發明的一種"腿實施型式所述，懸掛裝置、牽弓l構件以及至少一個 搖架的搖臺構成一個等J5要梯形。如果以這種方式懸掛搖臺，則搖架擺動面范圍 之外的方向中的擺動幾乎被完全抑制。
此外懸掛裝置和每一個搖架的搖臺還可具有用來固定牽引構件的固定點。 這些固定點的作用相當于傳統十字萬向擺動軸承。由于柔性牽弓l構件的剛性很小，第一和第二搖架的相應搖臺可以在沒有很大摩擦損失的情況下運動，使得
十字萬向線擺幾乎沒有滯后作用。相應搖架的固定點適宜Mi:線狀布置在懸掛
裝置或者搖臺上。每一個固定點均與另一個固定點相隔一定距離。
按照本發明的一種改進實施型式所述，搖架的上固定點與下固定點相距很遠。
對應于第一搖架的第一搖臺的連接點之間的第一假想連線和對應于第二搖
架的第二搖臺的連接點之間的連線最好形成交叉，尤其可形成90°夾角。當夾 角為90°時，兩個擺動面就會相互垂直，且十字萬向線擺的基本作用就相當于 一個傳統的十字萬向擺。
按照本發明的一種改進實施型式所述，將牽引構件設計成線、尤其是尼龍 線形式。這種線具有足以懸掛激光器的強度、比較小的熱膨脹系數以及充分的 柔性，價格低廉且易于加工。
最好利用導向套將牽弓l構件固定在固定點之中，所述導向套固定、尤其是 夾固在懸掛裝置或者搖臺的通孔之中。此外懸掛裝置或搖臺最好設計成板狀，
并a具有可將導向套插入并目.夾緊于其中的通孔。例如為了夾固在導向套上， 導向套可以具有一個環形槽，可將懸掛裝置或搖臺固定于環形槽之中。
按照本發明的一種改進實施型式所述，導向套尤其可用塑料制成。此外導 向套也可以用金屬、尤其是輕金屬制成。適合使用的輕金屬是鋁。
按照--種優選實施型式所述，牽弓購件以材料配合方式、尤其通過熱作用 以材料配合方式固定在導向套上。此外導向套和牽弓購件最好用塑料制成。通 過導向套的孔插入并且夾緊牽弓購件，然后在導向套的一端利用例如壓模使得 牽引構件受熱變形。采用這種熱斂縫方式，在導向套和牽引構件之間產生材料 配合連接。
按照本發明的一種改進實施型式所述，將第一搖臺設計成十字形、環形、 圓形或者橢圓形。尤其可以適當形成十字形的第--搖臺，使得十字開別犬與構成 相應固定點連線的十字相符。此外也可以將第一搖臺設計成平面形狀或環形。
按照本發明的-一種改進實施型式所述，至少一個搖臺具有熱線i彭脹不同的 材料層，當溫度變化時，搖臺就會出現類似于雙金屬的變形，從而補償牽引構 件的熱致長度變化。所述材料層經過適當布置，使得可在相應搖架的連線方向 通過彎曲搖臺來補償牽弓i構件的熱線膨脹。最好將這些材料層設計成)^屬層型式。例如可在不同材料的兩個金屬條 的末端以材料配合及形狀配合方式使其相互接合，從而形成#屬。
按照本發明的一種改進實施型式所述，雙搖架配有一個擺動阻尼裝置，尤 其是渦流制動器。擺動阻尼裝置的作用在于在激光器相對于水準儀殼體偏轉 之后，縮短達到靜止位置所需的時間。使用渦流制動器可以相對于搖臺的皿 或擺動速度進行MiI，從而保證達到準確的靜止位置。
最終按照本發明所述，雙搖架至少配有一個止擋元件，用于限制擺動幅度。 例如可以將該止擋元件布置在第二搖臺上，與固定在第一懸掛裝置或者殼體上 的對應元件共同發揮作用。例如可以將對應元件設計成能夠伸入到空心圓筒形 止擋元件之中的銷子型式。
附圖簡要說明
以下將依據附圖對本發明進行詳細解釋。相關附圖如下
附
圖1萬向激光7jC準儀的剖視圖， 附圖2第一種實施例所述十字萬向線擺的雙搖架， 附圖3第二種實施例所述十字萬向線擺的雙搖架，
附圖4a和4b利用導向套將牽引構件固定在懸掛裝置 以及搖架的搖臺上的側視圖和俯視圖，
附圖5十字萬向線擺的一種實施例，以及
附圖6具有止擋元件的十字萬向線擺的一種實施例。
本發明的實施型式
附圖]所示為一種水準儀的剖視圖，包括一個布置在7乂準儀2殼體1之 中、在附圖1中僅以示意圖表示的萬向支座3，以及一個在其下方利用萬向支 座3安裝在支架5之中的激光器4。支架5的側面區域具有用來"配平"激光 器4和支架5的配重6。支架5下方有一個渦流制動器7型式的擺動阻尼 裝置8，當激光器4相對于殼體1偏轉時，可衰減萬向支座3的擺動，并且 還有一個運輸鎖定器8。在萬向支座3上方有一個電路板9，用于對蓄電池10 供電的激光器4進行接線。例如可以將萬向支座3設計成十字萬向線擺11 型式，具有一個如附圖2和3這兩種實施例所示的雙搖架12。
附圖2所示為十字萬向線板11的雙搖架12的第一種實施例。雙搖架 12具有一個第一搖架13懸掛固定在第一懸掛裝置14上。第一搖架13由第一搖臺15構成，該搖臺ffl31兩個設計成線16尤其是尼龍線17形式的柔性牽 引構件18懸掛固定在第一懸掛裝置14上。第一搖架13的第一搖臺15同 時構成第二搖架20的第二懸掛裝置19。此外附圖2這一實施例中的第一搖臺 15還可設計成十字形狀。第二搖架20具有一個第二搖臺21，該搖臺利用兩 個設計成線16(尤其是尼龍線17)型式的柔性牽弓購件18懸掛固定在第一搖 臺15上。在第二搖臺21上例如固定一個圖中并未繪出的激光器。雙搖架12 與第一懸掛裝置14共同構成十字萬向線擺11。第一搖架13的擺動面(雙箭 頭A)垂直于第二搖架的擺動面(雙箭頭B)。因此十字萬向線擺11具有一 個雙搖架12，包括一個第一搖架13以及另一個懸掛在第一搖臺15上以角度 a = 90°轉動的第二搖架20。十字萬向線擺11具有萬向支座3的作用。第一 懸掛裝置14的位置決定十字萬向線擺11與水準儀2外殼1之間的對應關 系，并且作為與殼體1剛性接合的唯一構件。懸掛裝置14、 19和搖臺15、 21均為板狀，且懸掛裝置14、 19、牽引構件18以及每一個搖架13、 20的搖 臺15、 21構成一個等腰梯形22。每一個牽引構件18在相應搖架13、 20處 在靜止位置中時均與垂線V形成與相應擺動面呈90°的夾角fi、 B'。第一搖 架13以及第二搖架20的懸掛裝置14、 19具有上固定點23，第二搖架13、 20的搖臺15、 21具有下固定點24，相應的牽弓購件固定在這些固定點上。在 第一搖架13的下固定點24之間形成假想的第一條連線25,在第二搖架20 的上固定點23之間形成假想的第二條連線26。這兩條連線25、 26構成一個 十字27，且這兩條連線25、 26的夾角為90°。
附圖2所示十字萬向線擺11的第一懸掛裝置14例如可以由一個糊犬穩 定的矩形板條構成。該板條例如可以用車L制鋼板、模壓材料或者形狀穩定的注 塑件制成。第一搖臺15同樣也可以由至少一個板條構成，并且是具有四個等 長臂28的十字制犬。搖架]3、 20的柔性牽弓購件18分另ij與外邊緣相隔同樣 的距離安裝在構成懸掛裝置14、 19或者搖臺15、 21的板條的中軸線上。牽 弓l構件18用一種有韌性、耐磨、能良好隔離振動、抗拉強度高且熱膨脹很小 的材料制成，適用溫度范圍為-15°C +50°C。柔性牽引構件18尤其可以是 尼龍線17。
口J以i頓船屬條作為懸掛裝置14、 19或者搖臺15、 21來補償柔性牽引 構件18的熱膨脹。以材料配合及形狀配合方式將兩層不同材料組成的金屬條的端部相互連接，即可形成能在^^變化時發生彎曲的m^屬條。牽引構件18 的長度以及它們的間距依據構造成雙金屬條的懸掛裝置14、 19或者搖臺15、 21謝fi周整以及依據特定的材料選擇柔性牽弓購件18和)5(^屬。例如可以將 線膨脹系數為8 x 10'2 mm °C/m的尼龍與鐵鋅^屬條組合使用。為了強化這 種效應，可以使用兩個相互交叉的雙金屬條作為第一搖臺15。此外還可將預 期的彎曲面相對而置(參見附圖2所示第一搖臺的擺臂位置28、 28')。
附圖3所示為十字萬向線擺11的第二種實施例，與附圖1所示的十字萬 向線擺11基本相同。按照附圖3所^+字萬向線擺11的實施型式，使用圓 片狀的懸掛裝置14、 19或者搖臺15、 21。
附圖4是將柔性牽引構件18固定在懸掛裝置14、 19或者搖臺15、21的 固定點23、 24之中的示意圖。此外也可利用導向套30將牽引構件18固定在 固定點21、 24之中，而導向套則固定在懸掛裝置14、 19或者搖臺15、 21的 通孔31之中。通孔具有用來引入導向套30的引入孔31'以及一個夾持槽 31"。導向套30最好用塑料可以將牽引構件18夾固在固定點23、 24之中的 塑料制成。可m熱作用以材料配合方式將牽引構件18固定在導向套30上。 例如當牽引構件18是尼龍線17時，可適當調節裝配十字萬向線擺11所需的 距離a，以便采用熱斂縫方式在尼龍線17和塑料制成的導向套29、 30之間形 成材料配合連接。為此可ffl31導向套30的孔32插入牽引構件18，將其夾緊 在上部34或下部35的槽口 33之中，然后在上部34或下部35利用圖中沒 有繪出的壓模使其受熱變形形成材料配合。這樣就可形成材料配合固定區域 36。將導向套29、 30推入到現有通孔31之中，從而將導向套固定在懸掛裝置 14、 19或者搖臺15、 21之中。
附圖5和6所示為具有十字萬向線擺11的水準儀2的另外兩種實施 例。附圖5中的雙擺12與附圖2中的雙擺基本相同；而附圖6所示的十字 萬向線擺11則具有一個環形的第一搖臺15。環形的第一搖臺15基本上呈正 方形，且固定點23、 24在角部。第二搖臺具有一個空心圓筒形止擋元件37， 一個接觸簧片38型式的接觸爪39伸入其中。止擋元件37以機械方式限制 十字萬向線擺11的擺幅。--旦超過調平范圍，接觸簧片38型式的接觸爪39 就會發出光、或聲音信號。相對于第二搖臺21的縱軸線調整固定在第二搖臺 21匕的激光器4，并且調整其相互位置。附加配置6則用來平衡支架5的重量。
權利要求
1.一種水準儀，具有至少一個按照萬向節方式支承的激光器，尤其是線激光器，其特征在于，萬向支座(3)構造成萬向節線擺(11)，具有一個雙擺架(12)，雙擺架的第一擺架(13)的擺動面與第二擺架(20)的擺動面夾成不等于零的角度(α)，擺架(13，20)各有至少兩個相隔一定距離、由柔性牽引構件(18)構成的擺臂。
2. 根據權利要求1所述的7JC準儀，其特征在于一個用來懸掛固定第一搖架 (13)的第一懸掛裝置(14)。
3. 根據上龍權利要求中任一項所述的7jC準儀，其特征在于，第一搖架(13) 具有一個構成第二懸掛裝置(19)的第一搖臺(15)，第二搖架(20)懸掛固 定在該懸掛裝置上。
4. 根據戰權禾腰求中任一項所述的水準儀，其特征在于，第二搖架(20) 具有一個用來固定激光器(4)的第二搖臺(21)。
5. 根據上述權利要求中任一項所述的水準儀，其特征在于，擺動面之間的夾 角(a)為90°或者接近于90°。
6. 根據上述權利要求中任一項所述的水準儀，其特征在于，至少第一搖臺 (15)呈板形或者大致呈板形。
7. 根據上述權禾腰求中任一項所述的水準儀，其特征在于，至少一個牽引構 件(18)在相應搖架(13， 20)或者雙搖架(12)的靜止位置中與垂線(V)之 間的夾角不等于零，且這時最好處在與相應擺動面呈90°的平面之中。
8. 根據上述權禾腰求中任一項所述的水準儀，其特征在于，懸掛裝置(14， 15)、牽引構件(18)和至少一個搖架(13， 20)的搖臺(15， 21)構成一個 等腰梯形(22)。
9. 根據上述權利要求中任一項所述的水準儀，其特征在于，懸掛裝置(14，19) 以及每一個搖架(13， 20)的搖臺(15， 21)均具有用來固定相應牽引構 件(18)的固定點(23， 24)。
10. 根據上述權利要求中任一項所述的水準儀，其特征在于，搖架(13，20) 的上固定點(23)與下固定點(24)相距較遠。
11. 根據上述權利要求中任一項所述的水準儀，其特征在于，對應于第一搖架(13)的第一搖臺(15)的固定點(24)之間假想的第一連線(25)與 對應于第二搖架(20)的第一搖臺(15)的固定點(23)之間的第二連線(26) 構成一個尤其是夾角為90°的十字(27)。
12. 根據，權利要求中任一項所述的水準儀，其特征在于，牽引構件 (18)被設計成線(16)尤其是尼龍線(17)型式。
13. 根據，權利要求中任一項所述的水準儀，其特征在于，利用導向 套(29， 30)將牽引構件(18)固定在固定點(23， 24)中，導向套則固定、 最好夾固在懸掛裝置(14， 19)或者搖臺(15， 21)的通 L (31)之中。
14. 根據上述權利要求中任一項所述的水準儀，其特征在于，導向套 (29， 30)用塑料制成。
15. 根據說權利要求中任一項所述的水準儀，其特征在于，牽引構件 (18)以材料配合方式固定在導向套(29， 30)上、尤其M熱作用以材料配合 方式固定。
16. 根據上述權利要求中任一項所述的水準儀，其特征在于，第一搖臺 (15)呈十字形、環形、圓形或者橢圓形。
17. 根據上述權利要求中任一項所述的水準儀，其特征在于，至少一個 搖臺(15， 21)具有不同熱線膨脹的材料層，因此搖臺(15， 21)可在溫度變 化時出現對以于只M屬的變形，從而補償牽弓購件(]8)的熱致長度變化。
18. 根據上述權利要求中任--項所述的水準儀，其特征在于，所述材料 層為》叉金屬層。
19. 根據上述權利要求中任一項所述的水準儀，其特征在于，雙搖架 (12)配有一個擺動阻尼裝置(8)，尤其是渦流制動器(7)。
20. 根據上述權利要求中任一項所述的水準儀，其特征在于，雙搖架 (12)配有至少一個用來限制擺幅的止擋元件(37)。
全文摘要
本發明涉及一種水準儀，具有至少一個按照萬向節方式安裝的激光器，尤其是線激光器。按照本發明所述，將萬向支座(3)設計成十字萬向線擺(11)型式，具有一個雙搖架(12)，其中第一搖架(13)的擺動面與第二搖架(20)的擺動面相交成不等于零的角度(α)；搖架(13，20)各有至少兩個相隔一定距離、由柔性牽引構件(18)構成的擺臂。
文檔編號G01C15/00GK101595366SQ200780043316
公開日2009年12月2日 申請日期2007年9月25日 優先權日2006年11月23日
發明者C·普勞斯, C·舒爾特, J·J·伯格納, W·阿達姆扎克 申請人:羅伯特·博世有限公司