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1、(10)申请公布号 CN 102455194 A (43)申请公布日 2012.05.16 C N 1 0 2 4 5 5 1 9 4 A *CN102455194A* (21)申请号 201010619340.4 (22)申请日 2010.12.28 G01D 11/02(2006.01) (71)申请人中国船舶重工集团公司第七四研 究所 地址 200031 上海市衡山路10号 (72)发明人陈征峰 杨晟飞 张振华 张荣 王璨 (74)专利代理机构上海新天专利代理有限公司 31213 代理人褚竺 (54) 发明名称 多节轴承万向平衡罗经机构 (57) 摘要 一种多节轴承万向平衡罗经机构，主要。
2、解决 提高机构自由度调节能力等技术问题。其采用的 技术方案如下：该机构由上罗经架、叉形件、杆形 件、下罗经架组成。上罗经架经铰接组件的第一铰 接件铰接有叉形件一端，该叉形件的另一端经铰 接组件的第二铰接件铰接有杆形件一端，该杆形 件的另一端经铰接组件的第三铰接件铰接有下罗 经架。第一铰接件轴线和第二铰接件轴线垂直。 本自平衡机构适用于悬挂体对垂直度有要求的各 种部件。 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书3页 附图5页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 5 页 1/1页 2 1.一种多节轴承万向平衡罗经机构，该机构的。
3、上端连接有结构件，该机构的下端连接 有对垂直度有严格要求的部件，其特征在于：所述罗经机构具有一上罗经架(1)，该上罗经 架(1)经铰接组件(3)的第一铰接件(31)铰接有叉形件(2)的一端，该叉形件(2)的另一 端经铰接组件(3)的第二铰接件(32)铰接有杆形件(4)一端，该杆形件(4)的另一端(42) 经铰接件组件(3)的第三铰接件(31)铰接有下罗经架(5)，所述的铰接组件(3)的第一铰 接件(31)轴线和第二铰接件(32)轴线相互垂直，其第二铰接件(32)轴线和第三铰接件轴 线相互垂直，构成多节轴承万向平衡结构。 2.根据权利要求1所述的多节轴承万向平衡罗经机构，其特征是上罗经架(1)的。
4、上 架体(11)向下突伸有对称的二上凸耳(12)，该二上凸耳(12)分别具有同轴线的上轴孔 (13)，二上凸耳(12)分别具有二上螺孔(14)，该二上螺孔(14)轴线垂直于上轴孔(13)轴 线。 3.根据权利要求1所述的多节轴承万向平衡罗经机构，其特征是叉形件(2)的直端 (21)和叉形端(24)一体成型，该直端(24)两侧同轴对称开设有轴承孔(22)，该叉形端 (24)两侧同轴对称开设有轴孔(25)，二轴孔(25)的垂直向分别具有螺孔(26)，轴承孔 (22)和轴孔(25)的轴线相互垂直。 4.根据权利要求1所述的多节轴承万向平衡罗经机构，其特征是所述的铰接组件(3) 包括有左轴(31)、左。
5、滚动轴承(32)、右滚动轴承(33)和右轴(34)，该左、右轴(31、34)分 别固设在上、下罗经架(1、5)的上、下轴孔(13、53)和叉形件(2)的轴孔(25)，该左、右轴 (31、34)的轴伸上定位配合有左、右滚动轴承(32、33)的内圈，该左、右滚动轴承(32、33)的 外圈定位配合有叉形件(2)和杆形件(4)的轴承孔(22)，左轴(31)、左滚动轴承(32)、右滚 动轴承(33)和右轴(34)共有一轴线(35)。 5.根据权利要求1所述的多节轴承万向平衡罗经机构，其特征是所述的杆形件(4)的 上、下端(41、42)的两侧分别开设有同轴线的轴承孔(22)，上端(41)二轴承孔(22)轴。
6、线和 下端(42)二轴承孔(22)的轴线相互垂直。 6.根据权利要求1所述的多节轴承万向平衡罗经机构，其特征是下罗经架(5)的下架 体(51)向上突伸有对称的二下凸耳(52)，该二下凸耳(5)分别具有同轴线的下轴孔(53)， 二下凸耳(52)分别具有二下螺孔(54)，该二下螺孔(54)轴线垂直于下轴孔(53)的轴线。 7.根据权利要求1所述的多节轴承万向平衡罗经机构，其特征是该机构的叉形件(2) 的数量为1至3个，对应的铰接组件(3)的数量为3至5个。 权 利 要 求 书CN 102455194 A 1/3页 3 多节轴承万向平衡罗经机构 技术领域 ： 0001 本发明涉及一种垂直度自动调整的。
7、机构，特别是一种垂直悬挂精密传感器的机 构。 背景技术 ： 0002 现有的典型罗经机构是两节调节结构，常用于垂直悬挂精密的传感器，或用于垂 直悬挂部件需有严格垂直要求的场合，典型罗经机构如图9所示，该机构包括有外环91、外 连接轴92、内环93和内连接轴94等组成，其中外环91可绕设置在罗经上架的外连接轴92 作旋转运动，内环93可绕设置在外环91的内连接轴94作旋转运动，从而保证安装在内环 93上需保持精密垂直度的部件(如传感器等)可绕结构的中心线作360自由旋转运动， 当外部结构件倾斜时，需保持精密垂直度的部件能自动恢复到垂直状态，如罗经机构用于 矢量传感器，能使矢量传感器的测量方向始终。
8、垂直向下，上述典型罗经机构为了保证安装 部件的垂直度，要求内、外环加工装配需有较高的对称度，同时要求机构中的各构件自重要 小，各连接轴不仅尺寸要小，其支承的摩擦也应尽量小，但现有典型罗经机构仍存在下列问 题： 0003 1.现有典型罗经机构为2节调节结构(即外环91和内环93)，其调节自由度较差， 当结构倾斜度较大时，罗经机构由于自身结构的制约而失去垂直度调节能力，或出现“卡 死”现象； 0004 2.现有典型罗经机构的内外连接轴92、94的支承均采用滑动轴承，其滑动摩擦阻 尼较大，影响机构的垂直度调节功能，同时各支承跨度大，实现其自身结构的对称性难度较 大，其对称性的差异会进一步给机构垂直度。
9、调节效果带来较大负面影响。 0005 3.机构上长期使用后，或在振动的环境下使用后，其易变形的结构和其易磨损的 滑动支承，其自动平衡性能下降，造成安装的部件垂直度不能满足规定的要求，因而需对机 构进行经常性的维护或更换构件，使用寿命短，使用成本高； 0006 4.现有罗经机构抗振性能差，由于各支承接触面间必需的滑动间隙，造成结构使 用中的不稳定性。 发明内容 ： 0007 本发明所要解决的技术问题是提供一种多节轴承万向平衡罗经机构，它能供机构 具有较强自由度调节能力，并能提高垂直度调节效果，结构稳定性强，维护性能好，使用寿 命长。 0008 本发明解决上述技术问题采用的技术方案是： 0009 。
10、多节轴承万向平衡罗经机构，该机构的上端连接有结构件，该机构的下端连接有 对垂直有严格要求的部件，其特点是：所述罗经机构具有一上罗经架，该上罗经架经铰接组 件的第一铰接件铰接有叉形件的一端，该叉形件的另一端经铰接组件的第二铰接件铰接有 杆形件一端，该杆形件的另一端经铰接组件的第三铰接件铰接有下罗经架，所述的铰接组 说 明 书CN 102455194 A 2/3页 4 件的第一铰接件轴线和第二铰接件轴线相互垂直，其第二铰接件轴线和第三铰接件轴线相 互垂直，构成多节轴承万向平衡结构。 0010 本发明采用多节调节结构，和传统2节调节结构比较，调节自由度较好，可消除机 构“卡死”现象，本发明采用铰接组。
11、件均为滚动轴承，摩擦阻尼小，其上、下罗经架、叉形件和 杆形支承跨度小且对称性好，能进一步改善机构的垂直度调节效果，同时由于铰接各构件 磨损小、结构刚度大，能延长机构使用寿命，降低机构使用成本，并能提高机构的抗振能力 和稳定性。 附图说明 ： 0011 图1是本发明多节轴承万向平衡罗经机构主剖视示意图。 0012 图2是图1中叉形件主视示意图。 0013 图3是图2的A向示意图。 0014 图4是图2的剖视示意图。 0015 图5是图3局部剖视示意图。 0016 图6是图1中铰接组件纵剖视示意图。 0017 图7是图1中杆形件示意图。 0018 图8是图7中B向视图。 0019 图9是传统罗经机。
12、构示意图。 具体实施方式 ： 0020 参照图1，多节轴承万向平衡罗经机构包括有上罗经架1、叉形件2、铰接组件3、杆 形件4和下罗经架5，图示为3节调节结构的罗经机构。 0021 上罗经架1，具有一圆形、矩形或其他类似形状的板状上架体11，该上架体11上可 开设若干通孔，用以穿伸螺栓将上罗经架11安装在船体构件或其他类似构件上，在该上架 体11的底面凸伸有二上凸耳12，上架体11和上凸耳12可铸制成或焊接一体成型，对称的 二上凸耳12具有二同轴线的上轴孔13，该上轴孔13可安装铰接组件3的左、右轴31、34， 二上凸耳12分别具有二上螺孔14，该二上螺孔14轴线垂直于上轴孔13轴线，上螺孔14。
13、内 可旋设固定左、右轴31、34的螺钉。 0022 叉形件2，如图2、3、4、5所示，叉形件2包括有直端21和叉形端24一体成型，该直 端21外轮廓呈弧形，在该直端21两侧同轴对称开设有轴承孔22，该轴承孔22用以安装铰 接组件3的左、右滚动轴承32、33，二轴承孔22间连接有通孔23；该叉形端24在叉形两侧 同轴对称开设有轴孔25，该轴孔25用以安装铰接组件3的左、右轴31、34，在二轴孔25的 垂直向分别具有螺孔26，该螺孔26内可旋设固定左、右轴31、34的螺钉，上述二轴承孔22 和二轴孔25的轴线相互垂直； 0023 叉形件2，在图1的示例为3节调节结构所用的叉形件2的数量为1，当罗经。
14、机构 需增加调节自由度时，在安装空间允许条件下，可采用多节调结构，如叉形件2在机构中的 数量为2时，则可形成4节调节结构，又如叉形件2的数量为3时，则可形成5节调节结构 等等。 0024 铰接组件3，包括有左轴31、左滚动轴承32、右滚动轴承33和右轴34，如图6所示， 说 明 书CN 102455194 A 3/3页 5 在本发明中铰接组件3的数量就是多节轴承万向平衡罗经机构的调节结构的节数，如典型 的3节调节结构即表示该机构具有3个铰接组件3，依次类推，为阐述方便，在图1中3个不 同安装位置的铰接组件3分别标示为第一、第二、第三铰接件31、32、33，三者的结构和功能 完全相同；其中： 0。
15、025 左轴31，如图6所示呈两段结构，主段尺寸较大可分别安装于上罗经架1的上轴孔 14、叉形件2的轴孔25和下罗经架5的下轴孔53，并以螺钉固定，保持左轴31有较大的刚 度，左轴31在主段一端延设有一定位凸肩和轴伸，该轴伸尺寸较小用以定位配合滚动轴承 的内圈； 0026 左滚动轴承32，本发明采用滚动轴承结构，可明显降低机构的运动阻尼，减小机构 的轴承磨损，改善维护性能，延长机构使用寿命，提高结构在使用中的稳定性，是提高罗经 机构垂直度调节功能的重要技术措施之一； 0027 右滚动轴承33的结构和功能和左滚动轴承32相同； 0028 右轴34的结构和功能和左轴3 1相同，并呈镜面对称的位置安。
16、装在左轴31所述 的各轴孔内； 0029 铰接组件3的左、右轴31、34、左、右滚动轴承32、33和对应的各对应轴孔和轴承 孔安装后，形成一共同的铰接组件3的轴线35，在罗经机构中，各不同安装的铰接组件3的 轴线35相互垂直，如本发明以3节调节机构为例(如图1)，所述的铰接组件3的第一铰接 件31的轴线35和第二铰接件32的轴线35相互垂直，其第二铰接件32的轴线35和第三 铰接件的轴线35相互垂直，当罗经机构为多节调节结构时，各铰接组件3的轴线35均按上 述排列相互垂直，从而形成更佳的调节机构自由度的功能。 0030 杆形件4，是一矩形杆体，其两端和对应的各轴孔呈圆弧形，该杆体的横截面可呈 。
17、方形，杆形件的上端41的两侧开设有同轴线的轴承孔22，该轴承孔22和叉形件2的轴承孔 22结构、功能均相同，故用同一编号，二轴承孔22可分别定位配合铰接组件3的左、右滚动 轴承32、33的外圈；杆形件的下端42的两侧开设有同轴线的轴承孔22，功能和上述二轴承 孔22相同；上端41二轴承孔22轴线和下端42二轴承孔22的轴线相互垂直；当罗经机构 的上罗经架1或下罗经架5采用单凸耳结构时，该机构中可不采用杆形件4。 0031 下罗经架5，具有一圆形、矩形或其他类似形状的板状下架体51，该下架体51上可 开设若干通孔或螺孔，用以穿设螺栓将需保持精密垂直度的部件固设在下罗经架5上，在 该下架体51的顶。
18、面凸伸有二下凸耳52，下架体51和下凸耳52可铸制或焊接一体成型，对 称的二下凸耳52具有二同轴线的下轴孔53，该下轴孔53可安装铰接组件3的左、右轴31、 34，二下凸耳52分别具有二下螺孔54，该二下螺孔54轴线垂直于下轴孔53轴线，下螺孔 54内可旋设固定左、右轴31、34的螺钉。 0032 本发明适用于对垂直悬挂部件垂直度有严格要求的场合，如悬挂具有管状壳体的 传感器、水下便携式测量仪、激光发生器或其他类似精密器件等等，本发明均能自动调节其 垂直度并能获得良好效果。 0033 多节轴承万向平衡罗经机构，也可在现有结构(如图9)上在内环93的内圈再设 置一个第三环，该第三环由设置在内环93的第三连接轴铰接，从而形成一具有3节调节结 构(内环、外环、第三环)的多节轴承万向平衡罗经机构。 说 明 书CN 102455194 A 1/5页 6 图1 说 明 书 附 图CN 102455194 A 2/5页 7 图2 说 明 书 附 图CN 102455194 A 3/5页 8 图3 图4 图5 说 明 书 附 图CN 102455194 A 4/5页 9 图6 图7 图8 说 明 书 附 图CN 102455194 A 5/5页 10 图9 说 明 书 附 图CN 102455194 A 10 。