具有球點軸承的測量裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種測量裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在很多測量裝置中，定向的光學(xué)測量輻射例如需要通過對準(zhǔn)集成光束路徑的部件，或者通過聚焦到目標(biāo)上來進行對準(zhǔn)。在這種情況下，這樣的修正必須精確執(zhí)行，并且在動態(tài)應(yīng)用的情形中還必須足夠快地執(zhí)行，因此，例如，需要移動的大的質(zhì)量塊是不利的。此夕卜，測量裝置的現(xiàn)場適用性從根本上需要驅(qū)動和軸承的穩(wěn)健性以及低能量消耗。
[0003]工業(yè)或測地學(xué)的測量裝置主要具有豎直軸和傾斜軸，這些軸被安裝和驅(qū)動。這樣的測量裝置的示例是全站儀、經(jīng)瑋儀或準(zhǔn)距儀，它們也可以與集成的自動目標(biāo)獲取和目標(biāo)跟蹤單元一起被用于使測量任務(wù)多樣化，其中，不管是獲取數(shù)據(jù)還是單獨檢查，例如施工現(xiàn)場監(jiān)控，都被考慮。其它的測量裝置例如是掃描儀系統(tǒng)，諸如激光跟蹤儀、激光掃描儀或者斷面儀，其在掃描方法中將表面的拓?fù)鋱D記錄為三維點云。
[0004]軸的精度特征主要在于軸承。軸承必須尺寸準(zhǔn)確、尺寸穩(wěn)定以及抗沖擊或者防沖擊。為了在非常小的角度間隔內(nèi)高精度地執(zhí)行定位行為，還需要極其低的摩擦，其中特別地與從附著到滑動的轉(zhuǎn)變過程中的摩擦力相關(guān)。
[0005]在先前的解決方法中，滾動軸承和/或滑動軸承經(jīng)常用于安裝目的。但是，特別地還因為通常至少一個軸承必須設(shè)置用于軸向安裝，并且一個軸承必須設(shè)置用于徑向安裝，這些軸承需要相對大量的結(jié)構(gòu)空間。由于這些情況而造成結(jié)構(gòu)和制造成本增加，并且因此費用較高。由于缺乏緊密性，更多的質(zhì)量被移動。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的一個目的在于提供一種工業(yè)或測地學(xué)的測量裝置，該測量裝置具有用于其轉(zhuǎn)動部件的軸承，轉(zhuǎn)動部件自發(fā)地補償與磨損有關(guān)的軸承間隙，并且因此確保幾何穩(wěn)定性。
[0007]另一目的在于提供一種工業(yè)或測地學(xué)的測量裝置，該測量裝置具有數(shù)量和/或復(fù)雜性減小的軸承部件，或者具有減小的結(jié)構(gòu)尺寸。
[0008]另一目的在于提供一種工業(yè)或測地學(xué)的測量裝置，該測量裝置具有抵抗沖擊損害的保護機構(gòu)，從而減少沖擊事件中軸承損害發(fā)生的可能性。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的測量裝置，特別是全站儀、跟蹤儀或者掃描儀，該測量裝置具有:至少一個光學(xué)測量光束路徑；用于定位測量裝置的基部；偏轉(zhuǎn)部件，該偏轉(zhuǎn)部件在基部上被安裝成能夠繞豎直軸旋轉(zhuǎn)，用于光束路徑的方位對準(zhǔn)；以及俯仰部件，該俯仰部件在偏轉(zhuǎn)部件中被安裝成能夠繞傾斜軸旋轉(zhuǎn)，用于光束路徑的高度對準(zhǔn)。
[0010]根據(jù)本發(fā)明，測量裝置被設(shè)計成使得其利用球點軸承來安裝其部件。根據(jù)本發(fā)明，通過球點軸承來安裝測地學(xué)測量裝置的至少一個待被旋轉(zhuǎn)的部件。該部件例如借助對準(zhǔn)或者對準(zhǔn)的改變改進了用于測量的光束路徑。
[0011]球點軸承的特征在于，借助轉(zhuǎn)動體(尤其是球體)或者也可以例如借助卵形體、雙錐體(具有彼此遠(yuǎn)離的頂點)、截去頂端的雙錐體，或者上述提及各種體的組合，來相對于定子安裝轉(zhuǎn)子，其中三種參與部件保持彼此穩(wěn)定地對準(zhǔn)，做法是轉(zhuǎn)子和定子具有特別形成的用于轉(zhuǎn)動體的定心座(centering seat)。該定心座是空腔，以自動定心和穩(wěn)定的方式環(huán)繞轉(zhuǎn)動體?？涨豢梢允抢绛h(huán)面、錐形、圓錐形，球形，或者非球形。轉(zhuǎn)動體僅沉入到相應(yīng)的空腔，或者仍然突出于相應(yīng)的空腔，在這種情況下，足以使得轉(zhuǎn)子在轉(zhuǎn)動體上滑動并且轉(zhuǎn)動體在定子上滑動，而無需轉(zhuǎn)子和定子接觸。
[0012]作為替代，轉(zhuǎn)動體可以例如通過夾緊、粘合或者焊接被固定到轉(zhuǎn)子或定子上，或者可以被嵌入其中，使得滑動僅發(fā)生在相應(yīng)的其它側(cè)。因此，轉(zhuǎn)動體的突出端是旋轉(zhuǎn)對稱的突出部，特別是半球體、半卵形體、錐體、截錐體，或者非球面體。作為替代，該突出部還可以同時并入到部件中，例如通過切割加工，借此轉(zhuǎn)動體變?yōu)檗D(zhuǎn)子或定子的一部分，其中需要考慮關(guān)于磨損的材料硬度。
[0013]為了穩(wěn)定配合，松動的轉(zhuǎn)動體被夾持在定子與轉(zhuǎn)子之間，例如，通過軸向作用的彈簧元件或磁體或電磁體，它們確保轉(zhuǎn)子與定子的結(jié)合。
[0014]盡管術(shù)語為“球點軸承”，轉(zhuǎn)動體與轉(zhuǎn)子或定子的空腔之間并不存在點接觸，而是至少三點接觸(例如空腔是三面角錐)，并且優(yōu)選是至少部分的線性接觸(空腔是旋轉(zhuǎn)對稱的)或者甚至是面接觸，例如可通過轉(zhuǎn)動體在空腔中的有針對性的壓印來完成。取而代之的是，術(shù)語“球點軸承”指的是通過轉(zhuǎn)動體(優(yōu)選是球體)建立的軸承的樞轉(zhuǎn)點。
[0015]根據(jù)本發(fā)明，基于在相對小的結(jié)構(gòu)空間中的僅僅單個元件，球點軸承還執(zhí)行軸向和徑向安裝。球體夾持在轉(zhuǎn)動部件(轉(zhuǎn)子)的空腔與靜止部件(定子)的空腔之間，其中轉(zhuǎn)動部件與靜止部件相互對置，并且空腔的中心軸在球體中同軸延伸或交叉。在任意情況下需要用于超聲波電機(超聲波電機驅(qū)動軸線，其特別是行波電機)的接觸壓力的彈簧元件可特別地用于預(yù)夾緊或夾緊。當(dāng)使用軸向磁通電機(軸向磁通機)時作為副作用存在的軸向力也可以用于該目的。
[0016]如果空腔實施為圓錐體，那么例如球體在兩側(cè)具有環(huán)形接觸線。該部件相互轉(zhuǎn)動地沿著這些接觸線滑動。由于球體的這種接觸直徑很小，因空腔與轉(zhuǎn)動體的材料之間的附著摩擦和滑動摩擦所引起的阻力矩顯著小于普通軸承。因此，在轉(zhuǎn)動過程中僅引起最小的阻力，即使在預(yù)夾緊力高的情況中。這導(dǎo)致較低的功率損失并且因此電池運行時間較長。
[0017]根據(jù)摩擦學(xué)觀點，球點軸承因此表示滑動軸承。因此，球點軸承的承載能力優(yōu)于具有相同結(jié)構(gòu)空間的滾柱軸承。
[0018]由于移動質(zhì)量小，測量裝置可被設(shè)計為高度動態(tài)的，使得也可以實現(xiàn)掃描動作所需的高的速度。因此，根據(jù)本發(fā)明的測量裝置還可實施為目標(biāo)跟蹤系統(tǒng)、激光跟蹤器、掃描儀，或者斷面儀。
[0019]此外，由于球點軸承的簡單結(jié)構(gòu)和根據(jù)本發(fā)明的測地學(xué)的測量裝置的設(shè)計，可以是不需維護的操作或維護減小的裝置操作。球軸承，例如，由硬化鋼、陶瓷、或者其它堅硬材料制成，這些材料制造費用相對低并且此外具有高精度，對球點軸承是有用的。
[0020]相應(yīng)部件中的圓錐形空腔可以有選擇地由定心孔形成，或者甚至可以是定心孔自身(無需進一步的加工步驟)，其在任何情況下，在車削和/或研磨過程中部件兩個端部的夾持是需要的。在車床和/或磨床上被機加工的所有部件表面都是同心的，或者高精度地垂直于空腔的軸線，因為加工工藝的軸線剛好與該軸線相同。
[0021]在沖擊的情況下，測量裝置內(nèi)部的超精密結(jié)構(gòu)和部件受到故障的威脅。因此，球點軸承例如經(jīng)由磁力或彈簧力被軸向預(yù)夾緊，從而保護該結(jié)構(gòu)不受徑向沖擊。在徑向沖擊的情形下，轉(zhuǎn)子至少可以臨時“解除鎖定”并且因此“吸收”沖擊，其中轉(zhuǎn)動體離開其定心的預(yù)定軸承座。因此，轉(zhuǎn)子可以抵抗預(yù)夾緊力彈回一軸向距離，這是因為轉(zhuǎn)動體沿著兩個圓錐形空腔的至少一個空腔的側(cè)面滾動。但是，要防止轉(zhuǎn)動體完全離開空腔，因為轉(zhuǎn)子的脫松距離由止動塊在徑向上限定。
[0022]球點軸承還抗軸向沖擊。軸承的球體材料被選擇為比軸承座的材料更堅硬。因此，軸承座的變形可以在任何情形中發(fā)生，只要球體將其周面壓制到軸承座中。但是，該球形的定心壓印不會改變軸承座的中心。
[0023]在本發(fā)明的另一實施例中，水平的球點軸承配備有附加的徑向沖擊防護裝置。為此，作為通道被并入第一空腔的側(cè)面中的其它空腔(例如為圓錐形)確保了在上述“脫松”過程中