专利名称：回转体装置及刻度水平仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及刻度水平仪和角度传感器、微型马达等的回转体装置，在内缸通过轴承旋转自如地支撑在外缸重的回转体装置中，使该轴承的轴完全浮在轴承中，作为浮力轴承排除重力和负载产生的摩擦，使内缸在外缸内圆滑转动，将其镍钢的微小的旋转角度的变化以圆周上位移的形式敏感地输出，可以敏感度高地测定旋转角度，可单按键读取360度，能对土木建筑的设计、施工和检查提供划时代的方便。
背景技术：
现有的水平仪基本都是采用如图6所示的气泡管。其只能测量水平、垂直以及45度。虽然有以齿轮机构移动气泡管来读取任意倾斜的产品，但是由于是以拇指转动旋钮来驱动齿轮机构，所以操作性很不好不易于实用。另外，虽然有指针型的产品，但是其轴承容易磨损变形，不适用于土木建筑现场。唯有，利用浮力和重力的平衡的刻度水平仪(日本实开平07-002839)，但其存在若干缺陷而并未形成产品。
而且，从专利公报中获得的技术中，有由液体中的旋转体、磁阻元件、永久磁铁构成的倾斜角传感器(日本实开昭57-122511)、利用水和分度仪的水分度仪(日本实开昭61-92807)、利用交叉成V字形的两平面和水的角度分割器具(日本实开昭62-7017)、和利用静电容量的倾斜角传感器(日本特开平5-172571)等，但都没有实用化。而且，关于流体轴承，有流体轴承装置(日本特开平5-303726)、具有流体轴承的马达(日本特开平10-322972)等，但都是在降低现有技术中的轴承的磨损、保持润滑油、提高滑动性，或消除气泡等上下工夫，根本没有本发明中那样完全漂浮在轴承中的技术。
如现有技术中描述的那样，现有的水平仪的98％以上是水泡式的，仅能测量水平、垂直和45度，中间的角度则依赖推断进行工程施工。因此推断不准时毫无疑问就只能重新施工。另外，设计人员在检查工程结果时，没有用来检测倾斜角度的方法，所以实际上对倾斜不做检查。这是由于没有简单能测量任意角度的器具。
例如，如果知道地面倾斜2度为好的时候，在设计阶段可以明确表示，如果在施工时也能使用水平仪一边测量倾斜角一边进行施工，或在检查时也能同样地使用所述水平仪检查工程的话，工程质量就可以显著提高。
上述的刻度水平仪(实开平07-002839)具有能测量任意角度的功能，但是，要测量例如1度这样的微小的角度时，小突起产生的摩擦使内缸无法顺利地产生微小的角度位移，所以存在敏感度低的问题。
而且，上述的刻度水平仪(实开平07-002839)，在外缸的内壁设置小突起，内缸位于该缸内的中央，所以在大量生产的时候，将小突起连接到缸的内壁上的操作难以维持均等的质量，存在无法大量生产的问题。

发明内容
本发明的目的在于，提供使内缸以小的摩擦圆滑地在外缸内旋转的回转体装置，及使用该回转体装置的刻度水平仪。
为了解决上述课题，设置通过浮力和重力的平衡而在轴上不承受重力载荷的浮力轴承，可以使内缸位于外缸中央，并由于排除了小突起，而可以提供使消除了摩擦力的内缸圆滑地在外缸内旋转的回转体装置。
另外，在所述内缸的周面上设置刻度，同时设置重锤，而且在外缸上设置基准线构成仪表部，将微小的角度变换成内缸的内圆周上的位移，可以灵敏度高地测定倾斜角，而且同时可以提供能大量生产且质量稳定的刻度水平仪。
根据本发明的刻度水平仪，可以在土木建筑的设计、施工、检查的各阶段，数量化地设计、施工、和检查倾斜角，而且可以提供能适应土木建筑现场的环境进行使用的产品。
根据阿基米德原理，液体中的物体承受与该物体排出的液体的重量相当的浮力，如本发明中那样，即使在物体排出的液体与物体的体积相比极端少的场合，通过实验知道，阿基米德原理同样成立。因此，内缸可以完全漂浮在外缸中，轴隔开数十微米的距离位于轴承之中，浮力轴承不承受重力载荷，进行仅维持位置的移动。本发明的回转体装置在上述刻度水平仪之外，也可以适用于生物工程或微极机领域中微型马达或重力与方向的角度传感器等。


图1是具有本发明的一个实施例的浮力轴承的刻度水平仪中、外缸和内缸组合后的仪表部的侧面图。
图2是具有图1所示浮力轴承的刻度水平仪中仪表部的正面图。
图3是具有图1所示浮力轴承的刻度水平仪中浮力轴承的侧面图。
图4是具有图1所示浮力轴承的刻度水平仪中刻度和基准线的图。
图5是具有本发明的一个实施例的浮力轴承的刻度水平仪的整体图。
图6是气泡型水平仪的气泡的图。
具体实施例方式
参照

本发明的实施例。图1中，外缸1和外缸的盖子通过注塑成型制成。在外缸1和盖子上，在圆的中心设置由例如2.1mm的凹部形成的轴承8。而且，内缸2及其盖子以注塑成型制成。在内缸2和盖子上，在圆的中心设置例如2mm的轴9。
在从内缸的轴9离开的位置连接锤3。锤3的重量设定成，使内缸2和锤3的重量之和与内缸2的体积乘以液体5的比重所得到的重量相等。将盖子连接到内缸2上并密封，在内缸2的周面360度粘贴以1度标度的刻度4。
将轴9与轴承8配合使内缸2安装在外缸1内，在外缸1上接合盖子，从外缸1的侧面的小孔向外缸1和内缸2之间的空隙中注入例如硅油等的液体。只要上述锤3的重量正确，内缸2将完全漂浮在外缸1之中，如图3所示，轴9也将漂浮在轴承8之中。
由于在外缸1和内缸2之间的空隙只有例如1mm，所以进入其中的液体5的容积与内缸的体积相比非常小，阿基米德原理成立，内缸2可以完全漂浮在液体5之中。
在外缸1的周面画上基准线10(图4)。上述内缸2的刻度4和外缸1的基准线10例如为绿色和红色、为互补色。刻度4和基准线10重合时颜色变黑，因此可以减少读取时的误差。
把这样构成的外缸1和内缸2所形成的仪表部6，以使0度刻度与基准线重合的状态固定到置于水平板上的壳体7中，完成具有图5所示浮力轴承的刻度水平仪。
工业上的可利用性本发明具有浮力轴承方面的特点，可以提供排除了内缸在外缸内的重力载荷和旋转的摩擦，使内缸能精度良好且圆滑旋转的回转体装置。
而且，本发明适用的刻度水平仪具有以下的效果。
对测定范围进行描述。本发明的具有浮力轴承的刻度水平仪，可以360度读取水平、垂直与原来相比任意的倾斜角。因此，在土木建筑中，地板、墙或柱子、门柱等的倾斜、桥梁的桥桁的倾斜、台阶的倾斜、天井面的倾斜等，工程中水平仪等无须进行烦琐的手续，只要在测定面放置或附带本发明的刻度水平仪，就能以0.5度的精度简单地读取倾斜角，是划时代的技术。
就倾斜角的计量的应用进行描述。现在，在大厦等大型构造物中，采用了利用激光的高价格测量仪器，但是在住宅或小规模的工程中，没有测量角度的适当的测定仪器。因此，设计师在住宅工程完工后即使来检查，完全无法检查地板以多大的倾斜角完成，所以没有进行检查。这样的情况下，如果采用本发明的刻度水平仪，就可以容易地获取倾斜角，如果需要就可以适当发布指示，也可以要求工程返修。泥瓦匠或管工通过使用本刻度水平仪，可以通过测量来完成现有技术中依赖推测的工程，设计师也可以从设计阶段开始在图面上标注出地板等的倾斜角度为多少度，整体提高工程的系统质量。
就敏感度和读取精度进行描述。现有技术中的气泡型水平仪由于是在大曲率半径的玻璃管中放入气泡，所以气泡相对于一定的倾斜的位移较大。即，仅仅用于水平测定的话，敏感度良好。但是，如图5所示，由于是由人眼来判断气泡是否处于两条线中央，所以，有着读取时误差大的缺点。本发明的刻度水平仪，由于借助浮力与重力的平衡使轴漂浮在轴承之中，所以不承受摩擦力和重力产生的载荷，因而对于微小的角度变化也可以敏感地获得圆周上的位移，实现高敏感度。而且，通过基准线与刻度的重合读取刻度，所以读取精度高。
另外，由于刻度与基准线的颜色采用互补色，刻度重合时颜色发生变化，进一步提高了读取精度。
权利要求
1.一种回转体装置，其特征在于，内缸通过轴承旋转自如地支撑在外缸内，同时，在所述内缸和外缸之间填充液体，所述轴承具有设置于所述外缸的中心的凹部、和设于所述内缸的中心并嵌入所述凹部的轴，所述轴借助所述内缸的浮力在所述凹部内保持少许空隙，形成处于非接触自由旋转的浮力轴承。
2.一种刻度水平仪，其特征在于，在权利要求1所述的回转体装置中的所述内缸的周面设置刻度，同时，在从所述轴离开的位置设置重锤，在所述外缸设置基准线构成仪表，并设置容纳该仪表的一部分的壳体。
3.如权利要求2所述的刻度水平仪，其特征在于，以具有互补色关系的颜色描画所述刻度和所述基准线，利用所述刻度与基准线重合时的颜色变化使所述刻度和基准线易于识别。
全文摘要
本发明提供内缸以小的摩擦圆滑地在外缸内旋转的回转体装置，以及利用该回转体装置的刻度水平仪。该回转体装置，内缸(2)通过轴承旋转自如地支撑在外缸(1)内，同时，在内缸(2)和外缸(1)之间填充液体(5)，所述轴承具有设置于所述外缸(1)的中心的凹部、和设于内缸(2)的中心并嵌入所述凹部的轴(9)。轴承中的轴(9)借助内缸(2)的浮力在所述凹部内保持少量空隙，形成处于非接触自由旋转的浮力轴承。在该回转体装置中的内缸(2)的周面设置刻度(4)，同时，在从轴(9)离开的位置设置重锤(3)，在外缸(1)上设置基准线(10)构成刻度水平仪。
文档编号G01C9/12GK1589391SQ0282281
公开日2005年3月2日 申请日期2002年12月10日 优先权日2001年12月14日
发明者原田整一 申请人:原田整一