專利名稱：數(shù)字顯示千分尺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過(guò)測(cè)桿的位移來(lái)測(cè)量待測(cè)工件的包括長(zhǎng)度、厚度等等的尺寸的數(shù)字顯示千分尺。
在常規(guī)上公知，千分尺是通過(guò)測(cè)桿的位移來(lái)測(cè)量待測(cè)工件的尺寸的量規(guī)。由于它易于掌握，許多機(jī)械工作人員都使用此類量規(guī)。如在美國(guó)專利4，550，507和4，578，868中所描述的那樣，千分尺一般包含一個(gè)U形主架，其上固定有一個(gè)內(nèi)套筒。在內(nèi)套筒內(nèi)通過(guò)精密加工制出一個(gè)陰螺紋，有一個(gè)同樣是通過(guò)精密加工制出的、測(cè)桿的陽(yáng)螺紋與該陰螺紋咬合。測(cè)桿通過(guò)一個(gè)與其相連接的測(cè)微套筒來(lái)轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過(guò)讀取其轉(zhuǎn)動(dòng)量來(lái)測(cè)量工件的尺寸。
在這種通過(guò)陰、陽(yáng)螺紋將測(cè)微套筒的轉(zhuǎn)動(dòng)傳給測(cè)桿的常規(guī)千分尺中，螺距通常小到約0.5mm，因此測(cè)桿不能高速地位移，從而導(dǎo)致相當(dāng)?shù)偷牟僮餍?。在要反?fù)進(jìn)行測(cè)量的場(chǎng)合中，這個(gè)問(wèn)題特別顯著?？梢酝ㄟ^(guò)加大螺距來(lái)得到測(cè)桿的高速位移。但是，那樣將會(huì)降低千分尺的測(cè)量精度。
在美國(guó)專利4，485，556和日本實(shí)用新型公開說(shuō)明書3-4883中提出針對(duì)解決上述問(wèn)題來(lái)設(shè)計(jì)的千分尺。在這些量規(guī)中，測(cè)桿在其中段的兩個(gè)位置上通過(guò)固定軸承的中介支承在主架上。測(cè)桿通過(guò)測(cè)桿移動(dòng)機(jī)構(gòu)移動(dòng)，該機(jī)構(gòu)包含一個(gè)跟主架接合成使其可以轉(zhuǎn)動(dòng)但不能沿測(cè)桿軸向移動(dòng)的內(nèi)套筒;一個(gè)成形在該套筒的內(nèi)側(cè)上并上并具有較大的螺距的螺旋槽;一個(gè)跟此螺旋槽接合的測(cè)桿接合段;以及一個(gè)用于控制測(cè)桿相對(duì)于主架轉(zhuǎn)動(dòng)的測(cè)桿防轉(zhuǎn)裝置。由于這個(gè)機(jī)構(gòu)，可以保證達(dá)致測(cè)桿的高速位移。
為了保證在數(shù)字顯示中有高的測(cè)量精度，在日本實(shí)用新型公開說(shuō)明書3-4883中公開的常規(guī)量規(guī)，除上述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)之外，包括一個(gè)編碼器，該編碼器具有一個(gè)通過(guò)一個(gè)臂構(gòu)件的中介設(shè)置在測(cè)桿的中段使其平行于測(cè)桿的軸向伸展的主尺以及一個(gè)裝在主架上的示量尺。測(cè)桿位移量通過(guò)該編碼器以數(shù)字形式檢測(cè)出來(lái)。在這種類型的、測(cè)桿直接由固定在主架上的兩個(gè)軸承支承著的常規(guī)量規(guī)中，主尺很難直接固定到測(cè)桿上。即，當(dāng)主尺要直接固定在測(cè)桿上時(shí)，測(cè)桿必須相當(dāng)長(zhǎng);否則，主尺會(huì)在測(cè)桿移離基準(zhǔn)座時(shí)碰到固定在主架上的軸承中的一個(gè)。這樣，量規(guī)的尺寸會(huì)相當(dāng)大。這就是為什么上述常規(guī)量規(guī)的主尺要支承在一個(gè)跟測(cè)桿軸線錯(cuò)開一個(gè)預(yù)定距離的位置上并平行于測(cè)桿來(lái)伸展的原因。但是，這種結(jié)構(gòu)有一個(gè)問(wèn)題，即，由于Abbe原理易于產(chǎn)生測(cè)量誤差。此外，在此常規(guī)量規(guī)中，由臂構(gòu)件支承的主尺在整個(gè)量規(guī)振動(dòng)時(shí)容易振動(dòng)，因此在尺和位置傳感器之間的相對(duì)距離產(chǎn)生波動(dòng)，從而產(chǎn)生測(cè)量誤差。
本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種數(shù)字顯示千分尺，這種數(shù)字顯示千分尺可以被習(xí)慣于使用常規(guī)千分尺的機(jī)械工作人員使用而不使他有任何不熟悉的感覺(jué)，并且允許進(jìn)行高速操作而不會(huì)降低測(cè)量精度。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種數(shù)字顯示千分尺，這種數(shù)字顯示千分尺使在測(cè)量過(guò)程中對(duì)施加在工件上的壓力容易進(jìn)行校驗(yàn)成為可能。
本發(fā)明的又一個(gè)目的在于提供一個(gè)數(shù)字顯示千分尺，這種數(shù)字顯示千分尺允許進(jìn)行高速操作，并且相對(duì)地不受在測(cè)量期間由工件產(chǎn)生的反作用力的影響。
為了實(shí)現(xiàn)這些目的，本發(fā)明提供一種數(shù)字顯示千公尺，它包含一個(gè)具有基準(zhǔn)座的U形主架;一個(gè)可以相對(duì)于該主架軸向位移并且其一端可貼靠該基準(zhǔn)座的測(cè)桿;一個(gè)設(shè)置在測(cè)桿的另一端并且從測(cè)桿沿徑向伸出的接合構(gòu)件(一個(gè)銷);一個(gè)固定到主架上的、具有一個(gè)該接合構(gòu)件插入其中并且沿測(cè)桿的軸向伸展的槽縫的內(nèi)套筒;一個(gè)裝在該內(nèi)套筒的外周上、裝設(shè)成使之可沿周向旋轉(zhuǎn)并在其內(nèi)周部份具有一個(gè)設(shè)置來(lái)跟該接合構(gòu)件接合的螺旋槽的外套筒;一個(gè)設(shè)置在測(cè)桿的另一端上、設(shè)置成使之在該接合構(gòu)件附近部位跟該內(nèi)套筒的內(nèi)表面滑動(dòng)接觸;一個(gè)固定在測(cè)桿的一個(gè)側(cè)表面上、固定成使之通過(guò)測(cè)桿的運(yùn)動(dòng)進(jìn)入該內(nèi)套筒的內(nèi)部的主尺;設(shè)置在主架上與主尺相對(duì)的示量尺;從主尺與示量尺之間的相對(duì)位移來(lái)檢測(cè)測(cè)桿的位移量的位移檢測(cè)裝置;以數(shù)字形式顯示位移檢測(cè)裝置的輸出的顯示裝置。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員通過(guò)下面的描述和附圖將會(huì)更清楚本發(fā)明的很多其它特征、優(yōu)點(diǎn)以及外加的目的。在附圖中

圖1是本發(fā)明的第一實(shí)施例的數(shù)字顯示千分尺的前視圖;
圖2是圖1所示實(shí)施例的量規(guī)的剖視圖;
圖3是示出圖1所示實(shí)施例的量規(guī)的測(cè)桿驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的放大剖視圖;
圖4是沿圖2的剖切線Ⅳ-Ⅳ的箭頭方向看的剖視圖;
圖5是圖3所示的測(cè)桿驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的透視分解圖;
圖6是示出圖3的測(cè)桿驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的測(cè)微套筒和外套筒的裝配的剖視圖;
圖7是沿圖2的剖切線Ⅶ-Ⅶ的箭頭方向看的剖視圖;
圖8是示出圖1的量規(guī)的間隙控制裝置的裝配的透視分解圖;
圖9是圖8所示的間隙控制裝置的透視分解圖;
圖10是圖1中所示的實(shí)施例的量規(guī)的測(cè)桿的透視分解圖;
圖11是本發(fā)明的第二實(shí)施例的數(shù)字顯示千分尺的剖視圖;
圖12是示出第二實(shí)施例的量規(guī)的測(cè)桿驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的透視分解圖;
圖13是示出第二實(shí)施例的量規(guī)的測(cè)桿驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的剖視圖;
圖14是沿圖13的剖切線XIV-XIV的箭頭方向看的剖視圖;
圖15是第二實(shí)施例的外套筒的前視圖;
圖16是要裝配到本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例的量規(guī)上的測(cè)桿的透視圖，主尺固定在測(cè)桿上;
圖17是圖16中所示的測(cè)桿的前視圖。
圖1至圖10是說(shuō)明本發(fā)明的第一個(gè)實(shí)施例的量規(guī)的視圖。
應(yīng)當(dāng)注意到，在附圖中，相同的構(gòu)件用相同的標(biāo)號(hào)標(biāo)示，當(dāng)這些構(gòu)件被再次提及時(shí)，其描述將被省略掉或只是稍為觸及。
在圖1到圖10中，數(shù)字顯示千分尺1具有一個(gè)封閉的、防水防塵構(gòu)造的主體2，測(cè)桿3可以伸出和縮進(jìn)主體2，該主體2設(shè)置有一個(gè)U形主架4、一個(gè)促使測(cè)桿3前進(jìn)和后退的測(cè)桿驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)5、一個(gè)用來(lái)檢測(cè)測(cè)桿3的位移量的位置傳感器6;一個(gè)設(shè)置在U形主架4與測(cè)桿3之間的間隙控制裝置7;一個(gè)設(shè)置在U形主架4的前表面上的蓋構(gòu)件8;以及一個(gè)數(shù)字顯示裝置9和設(shè)置在蓋構(gòu)件8的前表面上的多個(gè)操作開關(guān)10。
U形主架4在其開口的一端具有一個(gè)基準(zhǔn)座11。在主架4的開口的另一端上，其一端可以貼靠基準(zhǔn)座11的測(cè)桿3被支承成可以軸向移動(dòng)。測(cè)桿3包含有一個(gè)其一端可以貼靠基準(zhǔn)座11的測(cè)桿本體3A，和一個(gè)設(shè)置在測(cè)桿本體3A的另一端的滑動(dòng)構(gòu)件3B。
位置轉(zhuǎn)感器6是一個(gè)電容式線性編碼器，它包含有一個(gè)通過(guò)間隙控制裝置7的中介裝在U形主架4內(nèi)部的示量尺29;以及通過(guò)主尺安裝構(gòu)件30的中介裝在測(cè)桿本體3A上的主尺31。
主尺31包含一組以固定的間距沿測(cè)桿3的軸向排列的格柵電極，以及一組排列在格柵電極的中間的接地電極。示量尺29包含一個(gè)由多對(duì)發(fā)送電極元件組成的發(fā)送電極組，以及一個(gè)接收電極組。這種電容式線性編碼器的測(cè)量原理在美國(guó)專利5，053，715等中有詳細(xì)描述。
位置傳感器6通過(guò)諸如未示出的計(jì)數(shù)器和中央處理裝置那樣的電子裝置連接到圖1所示的數(shù)字顯示裝置9上。通過(guò)操作操作開關(guān)10，測(cè)桿3的位移量即以數(shù)字形式顯示在數(shù)字顯示裝置9上。
除了上述電容式線性編碼器外，也可以采用一種利用在主尺和示量尺上的格柵組的影響下的光線的光電式編碼器，或利用磁性作用的磁性編碼器。但是，使用如在第一實(shí)施例的量規(guī)的情況的電容式線性編碼器的優(yōu)點(diǎn)在于這種編碼器所需的功率消耗比較小。
圖3是測(cè)桿驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)5的放大圖，該機(jī)構(gòu)包含一個(gè)連接到測(cè)桿3的滑動(dòng)構(gòu)件3B的另一端上的止動(dòng)器12;一個(gè)固定到止動(dòng)器12上的銷狀接合構(gòu)件13;以及一個(gè)用于促使接合構(gòu)件13沿著測(cè)桿3的軸向前進(jìn)和后退的接合構(gòu)件驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)14。
接合構(gòu)件驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)14包含一個(gè)內(nèi)套筒15，其一端固定在U形主架4上，并且它具有一個(gè)接合構(gòu)件13插入其中并且沿測(cè)桿3的軸向伸展的槽縫15A;一個(gè)外套筒16，該外套筒在內(nèi)套筒15的外周上安裝成使其可沿周向旋轉(zhuǎn)，并在外套筒的內(nèi)周部份內(nèi)具有一個(gè)與接合構(gòu)件13接合的螺旋槽16A;一個(gè)可旋轉(zhuǎn)地裝在外套筒16的外周表面上的測(cè)微套筒17;以及兩個(gè)設(shè)置在測(cè)微套筒17與外套筒16之間的片簧18。當(dāng)測(cè)微套筒17沿一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，這個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)矩通過(guò)片簧18、外套16的螺旋槽16A以及接合構(gòu)件13傳遞給測(cè)桿3，從而使測(cè)桿3向著基準(zhǔn)座11前進(jìn)。沿另一方向轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)微套筒17使測(cè)桿3回縮。螺旋槽16A具有比較大的螺距，具體地說(shuō)，它大于常規(guī)千分尺的螺距。
在內(nèi)套筒15內(nèi)，測(cè)桿3的滑動(dòng)構(gòu)件3B，除了形成在其上的切口3C以外，可滑動(dòng)地支承著。當(dāng)測(cè)桿3從基準(zhǔn)座11移開時(shí)，其上設(shè)置有主尺31的測(cè)桿本體3A即插入內(nèi)套筒16內(nèi)，如圖2中的虛線所示。
如圖4所示，一對(duì)突起部份19對(duì)置地設(shè)置在測(cè)桿3的滑動(dòng)構(gòu)件3B上。一個(gè)沿測(cè)桿3徑向伸展的銷20固定到突起部份19上，止動(dòng)器(轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)件)12可旋轉(zhuǎn)地支承在銷20上。
止動(dòng)器12成形成使其與內(nèi)套筒15的內(nèi)壁之間留有間隙，并具有凸緣12A，該凸緣在其相對(duì)于測(cè)桿3的前進(jìn)后退方向的前后側(cè)具有基本上成直角的棱邊12B。當(dāng)止動(dòng)器12在銷20上轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，棱邊12B與內(nèi)套筒15的內(nèi)壁接合。
如圖3所示，促使止動(dòng)器12順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)的螺旋彈簧21埋裝在測(cè)桿3的滑動(dòng)構(gòu)件3B內(nèi)，而用于阻止接合構(gòu)件13的這個(gè)順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)的銷22則埋裝在止動(dòng)器12內(nèi)。螺旋彈簧21和銷22組成一個(gè)保持裝置23，這個(gè)裝置保持住止動(dòng)器12使接合構(gòu)件13從測(cè)桿徑向地伸出。當(dāng)一個(gè)起過(guò)一定強(qiáng)度的力沿測(cè)桿前進(jìn)的方向施加到接合構(gòu)件13上時(shí)，該保持裝置23使止動(dòng)器12抗御著螺旋彈簧21的偏置力而逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。
在第一實(shí)施例中，切口3C形成在測(cè)桿3的滑動(dòng)構(gòu)件3B上，并且滑動(dòng)構(gòu)件3B的其余部份可在內(nèi)套筒15的內(nèi)表面上滑動(dòng)。這樣，如果止動(dòng)器12的棱邊12B在內(nèi)套筒15的內(nèi)表面上留下凹下或突起的痕跡，滑動(dòng)構(gòu)件3B仍可以移動(dòng)，而不會(huì)被這些痕跡所妨礙，因此，即使在保持裝置23動(dòng)作后，滑動(dòng)構(gòu)件3B也能在內(nèi)套筒15的內(nèi)表面上平滑地移動(dòng)。
圖4至圖6示出片簧18的安裝結(jié)構(gòu)。參看圖4和圖5，在外套筒16的外周上形成有在整個(gè)圓周上伸展的凹陷16D。片簧18的根部通過(guò)螺釘24固定在凹陷16D內(nèi)。片簧18的頂端貼靠其上的棘輪17A形成在測(cè)微套筒17的內(nèi)周部份上。棘輪17A和片簧18組成一個(gè)恒定施壓裝置25。當(dāng)測(cè)微套筒17沿一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)以在外套筒16與測(cè)微套筒17之間產(chǎn)生一個(gè)不小于一定強(qiáng)度的力時(shí)，片簧18就會(huì)被彎曲，使測(cè)微套筒17能相對(duì)于外套筒16空轉(zhuǎn)。
每個(gè)片簧18具有從根部伸展到頂端的多條槽口18A。通過(guò)適當(dāng)?shù)卦O(shè)定片簧18的寬度尺寸，就能夠調(diào)節(jié)片簧18的彈性力，并且此外還可調(diào)節(jié)恒定施壓裝置25動(dòng)作所用的力。
如圖6所示，切去部份16B形成在外套筒16的凹陷16D內(nèi)。當(dāng)片簧18由于測(cè)微套筒17相對(duì)于外套筒16空轉(zhuǎn)而彎曲時(shí)，每個(gè)切去部份16B的一個(gè)棱邊16C起一個(gè)彎曲支點(diǎn)的作用。
如圖2所示，在測(cè)桿3與U形架4之間以及在內(nèi)套筒15與外套筒16之間分別設(shè)置有環(huán)形密封構(gòu)件26。端蓋27跟內(nèi)套筒15的開口端螺紋接合。端蓋27有一個(gè)開口27A，主體2的內(nèi)部通過(guò)該開口跟外部溝通。
用于封閉開口27A的多孔構(gòu)件28貼附在端蓋27的內(nèi)側(cè)上。多孔構(gòu)件28由一種合成樹脂過(guò)濾器(GORE-TEX制造，產(chǎn)品名為OLEO VENTI-FILTER)，這種過(guò)濾器能透過(guò)氣體，但不能透過(guò)液體或固體，從而能夠在測(cè)桿3進(jìn)出時(shí)防止在U形主架4內(nèi)部的封閉空間的氣壓發(fā)生變化。
圖7至圖9詳細(xì)地示出間隙控制裝置7的結(jié)構(gòu)。如圖7和圖8所示，間隙控制裝置7包含一個(gè)其上粘接有示量尺29的第一安裝構(gòu)件32、第一安裝構(gòu)件32通過(guò)螺釘38固定到其上的第二安裝構(gòu)件33、以及第二安裝構(gòu)件33通過(guò)螺釘34A和T形板構(gòu)件35固定到其上的第三安裝構(gòu)件36。第三安裝構(gòu)件36通過(guò)螺釘34B固定到U形主架4的安裝凸臺(tái)4A上。
第一安裝構(gòu)件32具有三個(gè)設(shè)置在示量尺29的外側(cè)的凸臺(tái)37。凸臺(tái)37的頂部可滑動(dòng)地貼靠著主尺31的電極邊緣部份，使示量尺29和主尺31可以沿測(cè)桿方向相對(duì)運(yùn)動(dòng)，并在兩者之間保持一個(gè)預(yù)定的間隙。此外，在第一安裝構(gòu)件32的中心部位形成有一長(zhǎng)孔32A，在長(zhǎng)孔32A的每側(cè)上分別設(shè)有一個(gè)用于安裝螺釘38的凸臺(tái)32B。
參看圖9，第二安裝構(gòu)件33是一個(gè)片簧，它在其側(cè)邊部份33A和中央部份33B之間具有槽縫。側(cè)邊部份33A的邊緣段被折彎以提高其剛性。中央部份33B包含一個(gè)前端段33C和一個(gè)中間段33D，該兩段朝向第一安裝構(gòu)件32彎曲。T形板構(gòu)件35將中間段33D壓向第一安裝構(gòu)件32，從而使中央部份33B起一個(gè)偏置裝置的作用。中央部份33B的偏置中心處在前端段33C貼靠第一安裝構(gòu)件32的一個(gè)位置上。這個(gè)位置相應(yīng)于以三個(gè)凸臺(tái)37作為頂點(diǎn)的虛線三角形的重心(見(jiàn)圖2)。這樣，通過(guò)向三個(gè)凸臺(tái)37中的每一個(gè)施加一個(gè)均勻的力，就可以將偏置力施加到主尺31上。
圖10示出主尺安裝構(gòu)件30和測(cè)桿3的裝配結(jié)構(gòu)。在圖10中，測(cè)桿本體3A成形成一個(gè)具有一個(gè)大直徑段和一個(gè)小直徑段的帶臺(tái)階圓柱體，后者與滑動(dòng)構(gòu)件3B螺紋接合。主尺31的后面粘接到主尺安裝構(gòu)件30上，該主尺安裝構(gòu)件具有縱向通孔30A，測(cè)桿本體3A的小直徑段可以通過(guò)這個(gè)通孔插入。這樣，包括相對(duì)于測(cè)桿軸線方向的兩端的整個(gè)主尺安裝構(gòu)件30就固定到測(cè)桿本體3A上。
主尺安裝構(gòu)件30具有用來(lái)減輕重量的空腔30B，以及用于在將主尺31粘接到其上時(shí)容納擠出的過(guò)剩的粘接劑的側(cè)面凹陷30C。在通過(guò)測(cè)桿3的前進(jìn)和后退產(chǎn)生電的那種類型的量規(guī)中，在主尺安裝構(gòu)件30的一個(gè)側(cè)表面上形成有一個(gè)未示出的齒條，并且在量規(guī)主體2上設(shè)置有一個(gè)具有與該齒條嚙合的小齒輪的發(fā)電機(jī)。
在第一實(shí)施例的量規(guī)中，沿一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)桿驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)5的測(cè)微套筒17，要被測(cè)量的工件放在其準(zhǔn)座11與測(cè)桿3的一端之間。這個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)矩傳遞給恒定施壓裝置25、外套筒16的螺旋槽16A、接合構(gòu)件13和止動(dòng)器12。但是，由于該結(jié)構(gòu)只允許沿槽縫的縱向移動(dòng)，所以測(cè)桿3和止動(dòng)器12不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，只能沿軸向前進(jìn)。由于螺旋槽16A具有比較大的螺距，該測(cè)桿以高于常規(guī)螺旋式千分尺的速度前進(jìn)。測(cè)桿3離開基準(zhǔn)座11的位移通過(guò)具有主尺31和示量尺29的位置傳感器6檢測(cè)，并顯示在數(shù)字顯示裝置9上。當(dāng)測(cè)桿3的一端貼靠上待測(cè)工件時(shí)，操作者讀出在那個(gè)時(shí)間顯示的位移量。
當(dāng)測(cè)微套筒17在測(cè)桿3的一端貼靠上待測(cè)工件后還進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)要促使止動(dòng)器12轉(zhuǎn)動(dòng)的力。當(dāng)這個(gè)力達(dá)到一定強(qiáng)度時(shí)，保持裝置23就動(dòng)作，測(cè)桿3的前進(jìn)被止動(dòng)器12所阻止。即，止動(dòng)器12的一個(gè)棱邊12B抗御著螺旋彈簧21的彈性力跟內(nèi)套筒15的內(nèi)表面咬合。這樣，通過(guò)適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)螺旋彈簧21的彈性力，在工件測(cè)量期間的測(cè)量壓力可以總是保持恒定。在一些情況下，來(lái)自待測(cè)工件的強(qiáng)反作用力可使測(cè)桿3后退。但是，由于止動(dòng)器12接受一個(gè)逆時(shí)針?lè)较虻霓D(zhuǎn)矩，并且棱邊12B跟內(nèi)套筒15的內(nèi)表面咬合，所以測(cè)桿3的后退被阻止住。
當(dāng)測(cè)微套筒17進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)時(shí)，它將會(huì)相對(duì)于外套筒16旋轉(zhuǎn)。當(dāng)這個(gè)轉(zhuǎn)矩超過(guò)一定強(qiáng)度時(shí)，恒定施壓裝置25就動(dòng)作，使測(cè)微套筒17空轉(zhuǎn)。這防止了過(guò)大的力施加到接合構(gòu)件13上將其損壞。由止動(dòng)器12實(shí)現(xiàn)的鎖定作用可通過(guò)沿相反方向旋轉(zhuǎn)測(cè)微套筒17使止動(dòng)器12后退而得以解除。
當(dāng)測(cè)微套筒17為進(jìn)行下一個(gè)測(cè)量而沿相反方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，測(cè)桿3從基準(zhǔn)座11移開。通過(guò)這個(gè)運(yùn)動(dòng)，其上裝有主尺31的測(cè)桿本體3A就可以移動(dòng)進(jìn)入內(nèi)套筒15內(nèi)。
這樣，根據(jù)第一實(shí)施例，其上裝有主尺31的測(cè)桿本體3A就可以插入內(nèi)套筒15內(nèi)。通過(guò)這樣將主尺31緊挨著測(cè)桿本體3A來(lái)設(shè)置，就可以減小主尺31相對(duì)于測(cè)桿本體3A的偏移量。這樣，根據(jù)Abbe原理，可望在理論測(cè)量精度上得到改進(jìn)。此外，由于諸如測(cè)桿3、U形主架4以及測(cè)微套筒17等主要組成件與常規(guī)千分尺沒(méi)有區(qū)別，這就意味著本實(shí)施例的千分尺可以被習(xí)慣使用常規(guī)千分尺的機(jī)械工作人員使用而不會(huì)使他們有任何不熟悉的感覺(jué)。
圖11至圖15示出本發(fā)明的第二實(shí)施例。第一和第二實(shí)施例之間的唯一區(qū)別是在于恒定施壓裝置的結(jié)構(gòu)。
測(cè)桿驅(qū)動(dòng)裝置105包含有止動(dòng)器12、接合構(gòu)件13、以及一個(gè)用于使接合構(gòu)件13沿測(cè)桿3的軸線方向前進(jìn)和后退的接合構(gòu)件驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)114。接合構(gòu)件驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)114包含有內(nèi)套筒15、外套筒160、測(cè)微套筒17、以及設(shè)置在測(cè)微套筒17與外套筒160之間的兩個(gè)片簧118和一個(gè)螺旋彈簧119。當(dāng)測(cè)微套筒17沿一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，這個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)矩經(jīng)由片簧118、螺旋彈簧119、外套筒160的螺旋槽16A、以及接合構(gòu)件13傳遞到測(cè)桿3，從而促使測(cè)桿3前進(jìn)。沿另一方向轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)微套筒17使測(cè)桿3后退。
在第二實(shí)施例中，棘輪17A、片簧118、以及螺旋彈簧119組成一個(gè)恒定施壓裝置125。該恒定施壓裝置125在圖12至15內(nèi)詳細(xì)示出。
在附圖中，螺旋彈簧119安裝成使得在它與外套筒160的外周部份之間留有間隙。螺旋彈簧的一端跟外套筒160的一個(gè)接合槽16E接合并固定在其上，螺旋彈簧的另一端不固定住。螺旋彈簧119的圓柱形本體的外表面跟測(cè)微套筒17的內(nèi)表面壓配接觸。當(dāng)測(cè)微套筒17沿使測(cè)桿3向基準(zhǔn)座11移動(dòng)的方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)要向內(nèi)卷緊螺旋彈簧119的力。這樣，當(dāng)測(cè)桿3遇到一個(gè)很強(qiáng)的阻力時(shí)，在測(cè)微套筒17上施加一個(gè)比卷緊螺旋彈簧119所需要的力還要大的力就會(huì)將螺旋彈簧119卷緊而停止向外套筒160傳遞轉(zhuǎn)矩，從而使測(cè)微套筒117空轉(zhuǎn)。這樣，通過(guò)適當(dāng)?shù)剡x擇螺旋彈簧119的材料及其它參數(shù)，就可能將測(cè)量時(shí)的測(cè)量力設(shè)定在一個(gè)所要求的數(shù)值上。相反，當(dāng)測(cè)微套筒17沿使測(cè)桿3離開基準(zhǔn)座11移動(dòng)的方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)要使螺旋彈簧119向外脹開的力，使測(cè)微套筒17與外套16聯(lián)接合一體，從而可以以較大的力來(lái)使測(cè)桿3移動(dòng)。
一般來(lái)說(shuō)，片簧L8的設(shè)置只是為了利用這些片簧的頂端間歇地敲打棘輪17B時(shí)所發(fā)出的“卡搭”聲來(lái)顯示測(cè)微套筒17相對(duì)于外套筒160的空轉(zhuǎn)。這些片簧的彈性力設(shè)定成比較弱。這樣，棘輪17B的寬度就小于第一實(shí)施例的棘輪17A的寬度，使之與片簧118的寬度一致。此外，第二實(shí)施例的棘輪17B的齒間距小于第一實(shí)施例的棘輪17A的齒間距。
第二實(shí)施例的操作基本上與第一實(shí)施例的相同。但是，恒定施壓裝置125的操作則不同于第一實(shí)施例。就是說(shuō)，在測(cè)桿3的一端貼靠上待測(cè)工件時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)微套筒17，就會(huì)有一個(gè)大于上述卷緊所需的力的轉(zhuǎn)矩施加到外套筒160與測(cè)微套筒17之間，使螺旋彈簧119向內(nèi)卷緊，結(jié)果使測(cè)微套筒17相對(duì)于外套筒160空轉(zhuǎn)。測(cè)微套筒17的這個(gè)空轉(zhuǎn)使片簧118在反復(fù)地彎曲和伸直時(shí)敲打棘輪17B，間歇地產(chǎn)生“卡搭”聲?！翱ù睢甭暤拈g隔比第一實(shí)施例中的短，從而使操作者比在第一實(shí)施例中更快和更可靠地意識(shí)到測(cè)微套筒的空轉(zhuǎn)。
本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施例的結(jié)構(gòu)，而是，凡是在使本發(fā)明的目的能夠?qū)崿F(xiàn)的范圍內(nèi)的各種修改都覆蓋在本發(fā)明內(nèi)。
例如，盡管在上述實(shí)施例中主尺31通過(guò)主尺安裝構(gòu)件30的中介固定到測(cè)桿3上，但是也可能采取一種將主尺31直接固定到測(cè)桿103的測(cè)桿本體103A上的結(jié)構(gòu)，如圖16與17所示。測(cè)桿本體103A由一個(gè)具有多個(gè)交替排列的大直徑部份103C和小直徑部份103D的圓柱形構(gòu)件形成。大直徑部份103C在該圓柱形構(gòu)件的軸線兩側(cè)被部份地切去，所形成的平的、經(jīng)截平的部份具有與小直徑部份103D的直徑相等的厚度。粘接劑涂在測(cè)桿本體103A的小直徑部份103D和主尺31的背表面上，使整個(gè)主尺31可以固定到測(cè)桿本體103A上。
此外，如圖16和17所示，設(shè)置在上述實(shí)施例中的止動(dòng)器12和保持裝置23可以省去。而是，可將接合構(gòu)件13直接裝在測(cè)桿103的滑動(dòng)構(gòu)件103B上。用這種結(jié)構(gòu)也可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的基本目的。省去止動(dòng)器12和保持裝置23使零件數(shù)量減少，并方便裝配工作。在這種情況下，測(cè)桿3的測(cè)量壓力可以通過(guò)適當(dāng)?shù)馗淖兒愣ㄊ貉b置25、125以及外套筒16的螺旋槽16A的螺距來(lái)調(diào)節(jié)。就是說(shuō)，通過(guò)增大螺距，測(cè)微套筒每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)的測(cè)桿位移量增大，而測(cè)桿3的測(cè)量壓力減小了。另一方面，通過(guò)縮小螺距，測(cè)微套筒每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)的測(cè)桿3的測(cè)量壓力增大了。這樣，通過(guò)螺旋槽16A成形成使其螺矩在測(cè)桿3朝基準(zhǔn)座11前進(jìn)時(shí)逐漸增大，就可能使測(cè)量壓力跟測(cè)桿3與基準(zhǔn)座11之間的距離成比例地減小。用來(lái)使測(cè)量力保持恒定的恒定施壓裝置對(duì)于本發(fā)明來(lái)說(shuō)不是主要的，所以可以省掉。
盡管在上述實(shí)施例中在外套筒16上只成形有一條螺旋槽16A，但是也可能成形有多條這樣的螺旋槽。在這種情況下，不設(shè)置止動(dòng)器12和保持裝置23，而是在測(cè)桿103的滑動(dòng)構(gòu)件103B上將接合構(gòu)件13設(shè)置成使它們分別與多條螺旋槽接合。這種結(jié)構(gòu)能夠降低每個(gè)接合構(gòu)件13上的負(fù)荷，從而延長(zhǎng)量規(guī)的使用壽命。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)字顯示千分尺，它包含一個(gè)具有基準(zhǔn)座的U形主架；一個(gè)可以相對(duì)于該主架軸向位移并且一端可貼靠該基準(zhǔn)座的測(cè)桿；一個(gè)設(shè)置在該測(cè)桿的另一端并且從該測(cè)桿沿徑向伸出的接合構(gòu)件；一個(gè)具有一個(gè)該接合構(gòu)件插入其中并沿該測(cè)桿的軸向伸展的槽縫的內(nèi)套筒，該內(nèi)套筒固定在該主架上；一個(gè)裝在該內(nèi)套筒的外周上、裝設(shè)成使之可沿周向旋轉(zhuǎn)并在其內(nèi)周部份具有一個(gè)跟該接合構(gòu)件接合的螺旋槽的外套筒；一個(gè)固定到該測(cè)桿的一個(gè)側(cè)表面上的主尺；一個(gè)設(shè)置在該主架上與該主尺相對(duì)的示量尺；一個(gè)用于從該主尺與該示量尺之間的相對(duì)位移量來(lái)檢測(cè)測(cè)桿的位移量的線性編碼器；和以數(shù)字形式顯示該線性編碼器的輸出的顯示裝置；其特征在于有一個(gè)滑動(dòng)構(gòu)件設(shè)置在該測(cè)桿的另一端上、設(shè)置成使之在該接合構(gòu)件附近的部位跟該內(nèi)套筒的內(nèi)表面滑動(dòng)接觸以支承該測(cè)桿，并且該主尺在該測(cè)桿的側(cè)表面上固定成使之沿該測(cè)桿的軸線伸展從而使該主尺可以通過(guò)該測(cè)桿的位移插入內(nèi)套筒內(nèi)。
2.按權(quán)利要求1所述的數(shù)字顯示千分尺，其特征在于所述線性編碼器是一種電容式線性編碼器。
3.按權(quán)利要求1所述的數(shù)字顯示千分尺，其特征在于所述線性編碼器是一種光電式線性編碼器。
4.一種數(shù)字顯示千分尺，它包含一個(gè)具有基準(zhǔn)座的U形主架;一個(gè)可以相對(duì)于該主架軸向位移并且一端可貼靠該基準(zhǔn)座的測(cè)桿;一個(gè)設(shè)置在該測(cè)桿的另一端并且從該測(cè)桿沿徑向伸出的接合構(gòu)件;一個(gè)具有一個(gè)該接合構(gòu)件插入其中并沿該測(cè)桿的軸向伸展的槽縫的內(nèi)套筒，該內(nèi)套筒固定在該主架上;一個(gè)裝在該內(nèi)套筒的外周上、裝設(shè)成使之可沿周向旋轉(zhuǎn)并在其內(nèi)周部份具有一個(gè)跟該接合構(gòu)件接合的螺旋槽的外套筒;一個(gè)固定到該測(cè)桿的一個(gè)側(cè)表面上的主尺;一個(gè)設(shè)置在該主架上與該主尺相對(duì)的示量尺;一個(gè)用于從該主尺與該示量尺之間的相對(duì)位移量來(lái)檢測(cè)測(cè)桿的位移量的線性編碼器;和以數(shù)字形式顯示該線性編碼器的輸出的顯示裝置;其特征在于該數(shù)字顯示千分尺還包含有一個(gè)滑動(dòng)構(gòu)件，它設(shè)置在該測(cè)桿的另一端上、設(shè)置成使之在該接合構(gòu)件附近的部位跟該內(nèi)套筒的內(nèi)表面滑動(dòng)接觸以支承該測(cè)桿;一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)件(止動(dòng)器)，它支承在該滑動(dòng)構(gòu)件的一端上、支承成使之可以圍繞一根垂直于該測(cè)桿的軸線和該接合構(gòu)件的軸線的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，該接合構(gòu)件固定在此轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)件上;一個(gè)保持裝置，它用于將該轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)件保持在一個(gè)預(yù)定位置上并在一個(gè)大于預(yù)定壓力的力朝該基準(zhǔn)座的方向施加到該接合構(gòu)件上時(shí)使該轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)件轉(zhuǎn)動(dòng)，直到其一個(gè)側(cè)表面貼靠上該內(nèi)套筒的內(nèi)周表面為止;該主尺在該測(cè)桿的側(cè)表面上固定成使之沿該測(cè)桿的軸線伸展從而使該主尺可以通過(guò)該測(cè)桿的位移插入內(nèi)套筒內(nèi)。
5.一種數(shù)字顯示千分尺，它包含一個(gè)具有基準(zhǔn)座的U形主架;一個(gè)可以相對(duì)于該主架軸向位移并且一端可貼靠該基準(zhǔn)座的測(cè)桿;一個(gè)設(shè)置在該測(cè)桿的另一端并且從該測(cè)桿沿徑向伸出的接合構(gòu)件;一個(gè)具有一個(gè)該接合構(gòu)件插入其中并沿該測(cè)桿的軸向伸展的槽縫的內(nèi)套筒，該內(nèi)套筒固定在該主架上;一個(gè)裝在該內(nèi)套筒的外周上、裝設(shè)成使之可沿周向旋轉(zhuǎn)并在其內(nèi)周部份具有一個(gè)跟該接合構(gòu)件接合的螺旋槽的外套筒;一個(gè)固定到該測(cè)桿的一個(gè)側(cè)表面上的主尺;一個(gè)設(shè)置在該主架上與該主尺相對(duì)的示量尺;一個(gè)用于從該主尺與該示量尺之間的相對(duì)位移量來(lái)檢測(cè)測(cè)桿的位移量的線性編碼器;和以數(shù)字形式顯示該線性編碼器的輸出的顯示裝置;其特征在于該數(shù)字顯示千分尺還包含有一個(gè)滑動(dòng)構(gòu)件，它設(shè)置在該測(cè)桿的另一端上、設(shè)置成使之在該接合構(gòu)件附近的部位跟該內(nèi)套筒的內(nèi)表面滑動(dòng)接觸以支承該測(cè)桿;一個(gè)間隙控制裝置，它用于將該主尺與該示量尺之間的間隙保持恒定;該主尺在該測(cè)桿的側(cè)表面上固定成使之沿該測(cè)桿的軸線伸展從而使該主尺可以通過(guò)該測(cè)桿的位移插入內(nèi)套筒內(nèi)。
6.按權(quán)利要求5所述的數(shù)字顯示千分尺，其特征在于該間隙控制裝置包括設(shè)置在該主尺與該示量尺的至少一個(gè)上的凸臺(tái);和設(shè)置在該U形主架上并用于朝該主尺和該示量尺施加一個(gè)偏置力的偏置裝置。
7.按權(quán)利要求6所述的數(shù)字顯示千分尺，其特征在于形成有三個(gè)所述的凸臺(tái)，所述偏置裝置的偏置中心設(shè)在以此三個(gè)凸臺(tái)為頂點(diǎn)的三角形的重心上。
8.一種數(shù)字顯示千分尺，它包含一個(gè)具有基準(zhǔn)座的U形主架;一個(gè)可以相對(duì)于該主架軸向位移并且一端可貼靠該基準(zhǔn)座的測(cè)桿;一個(gè)設(shè)置在該測(cè)桿的另一端并且從該測(cè)桿沿徑向伸出的接合構(gòu)件;一個(gè)具有一個(gè)該接合構(gòu)件插入其中并沿該測(cè)桿的軸向伸展的槽縫的內(nèi)套筒，該內(nèi)套筒固定在該主架上;一個(gè)裝在該內(nèi)套筒的外周上、裝設(shè)成使之可沿周向旋轉(zhuǎn)并在其內(nèi)周部份具有一個(gè)跟該接合構(gòu)件接合的螺旋槽的外套筒;一個(gè)固定到該測(cè)桿的一個(gè)側(cè)表面上的主尺;一個(gè)設(shè)置在該主架上與該主尺相對(duì)的示量尺;一個(gè)用于從該主尺與該示量尺之間的相對(duì)位移量來(lái)檢測(cè)測(cè)桿的位移量的線性編碼器;和以數(shù)字形式顯示該線性編碼器的輸出的顯示裝置;其特征在于該數(shù)字顯示千分尺還包含有一個(gè)滑動(dòng)構(gòu)件，它設(shè)置在該測(cè)桿的另一端上、設(shè)置成使之在該接合構(gòu)件附近的部位跟該內(nèi)套筒的內(nèi)表面滑動(dòng)接觸以支承該測(cè)桿;一個(gè)測(cè)微套筒，它裝在該外套筒的外周上，裝設(shè)成使其可沿周向旋轉(zhuǎn);恒定施壓裝置，它設(shè)置在該測(cè)微套筒的內(nèi)周部份與該外套筒的外周部份之間并用于在一個(gè)不小于一定強(qiáng)度的轉(zhuǎn)矩施加到該測(cè)微套筒上時(shí)使該測(cè)微套筒相對(duì)于該外套筒空轉(zhuǎn)，該主尺在該測(cè)桿的側(cè)表面上固定成使之沿該測(cè)桿的軸線伸展從而使該主尺可以通過(guò)該測(cè)桿的位移插入內(nèi)套筒內(nèi)。
9.按權(quán)利要求8所述的數(shù)字顯示千分尺，其特征在于所述恒定施壓裝置具有一個(gè)設(shè)置在該外套筒的外周部份與該測(cè)微套筒的內(nèi)周部份之間的螺旋彈簧，該螺旋彈簧的圓柱形外側(cè)表面壓靠著該測(cè)微套筒的內(nèi)表面，該螺旋彈簧的一端固定到該外套筒上。
10.按權(quán)利要求8所述的數(shù)字顯示千分尺，其特征在于所述恒定施壓裝置包括有設(shè)置在該外套筒的外周部份與該測(cè)微套筒的內(nèi)周部份之間的一個(gè)螺旋彈簧和片簧;該螺旋彈簧的圓柱形外側(cè)表面壓靠著該測(cè)微套筒的內(nèi)表面，該螺旋彈簧的一端固定到該外套筒上;每個(gè)所述片簧的一端固定到該外套筒上，其另一端貼靠著形成在該測(cè)微套筒的內(nèi)周部份內(nèi)的棘輪。
11.權(quán)利要求8所述的數(shù)字顯示千分尺，其特征在于所述恒定施壓裝置包括一個(gè)片簧，其一端固定到該外套筒的外周部份上，其另一端貼靠著形成在該測(cè)微套筒的內(nèi)周部份內(nèi)的棘輪;在該外套筒的外周部份上形成有切去部分，每個(gè)切去部份的一個(gè)邊緣在該測(cè)微套筒相對(duì)于該外套筒空轉(zhuǎn)時(shí)起一個(gè)彎曲支點(diǎn)的作用以讓該片簧的中央部份貼靠著它來(lái)實(shí)現(xiàn)彎曲。
12.一種數(shù)字顯示千分尺，它包含一個(gè)具有基準(zhǔn)座的U形主架;一個(gè)可以相對(duì)于該主架軸向位移并且一端可貼靠該基準(zhǔn)座的測(cè)桿;一個(gè)設(shè)置在該測(cè)桿的另一端并且從該測(cè)桿沿徑向伸出的接合構(gòu)件;一個(gè)具有一個(gè)該接合構(gòu)件插入其中并沿該測(cè)桿的軸向伸展的槽縫的內(nèi)套筒，該內(nèi)套筒固定在該主架上;一個(gè)裝在該內(nèi)套筒的外周上、裝設(shè)成使之可沿周向旋轉(zhuǎn)并在其內(nèi)周部份具有一個(gè)跟該接合構(gòu)件接合的螺旋槽的外套筒;一個(gè)固定到該測(cè)桿的一個(gè)側(cè)表面上的主尺;一個(gè)設(shè)置在該主架上與該主尺相對(duì)的示量尺;一個(gè)用于從該主尺與該示量尺之間的相對(duì)位移量來(lái)檢測(cè)測(cè)桿的位移量的線性編碼器;和以數(shù)字形式顯示該線性編碼器的輸出的顯示裝置;其特征在于該數(shù)字顯示千分尺還包含有一個(gè)滑動(dòng)構(gòu)件，它設(shè)置在該測(cè)桿的另一端上、設(shè)置成使之在該接合構(gòu)件附近的部位跟該內(nèi)套筒的內(nèi)表面滑動(dòng)接觸以支承該測(cè)桿;一個(gè)端蓋，它封閉住該內(nèi)套筒的一個(gè)開口端并且有一個(gè)多孔構(gòu)件貼附在其內(nèi)側(cè)上，該多孔構(gòu)件允許氣體在該內(nèi)套筒的內(nèi)部與外界大氣之間溝通，但不允許液體與固體穿過(guò);該主尺在該測(cè)桿的側(cè)表面上固定成使之沿該測(cè)桿的軸線伸展從而使該主尺可以通過(guò)該測(cè)桿的位移插入內(nèi)套筒內(nèi)。
全文摘要
一種改進(jìn)的將待測(cè)工件夾持在基準(zhǔn)座與測(cè)桿之間的數(shù)字顯示千分尺。接合構(gòu)件設(shè)在測(cè)桿一端上，具有接合構(gòu)件插入其內(nèi)的槽縫的內(nèi)套筒固定在U形主架上，其內(nèi)周上形成有螺旋槽的外套筒可旋轉(zhuǎn)地套在內(nèi)套筒外周上。轉(zhuǎn)動(dòng)外套筒即能高速驅(qū)動(dòng)測(cè)桿。構(gòu)成線性編碼器的主尺固定到測(cè)桿一側(cè)面上沿其軸線伸展，使測(cè)桿位移量可高精度地檢測(cè)?？稍趦?nèi)套筒內(nèi)表面上滑動(dòng)的滑動(dòng)構(gòu)件設(shè)在測(cè)桿設(shè)置接合構(gòu)件的一端上，測(cè)桿可連同固定其上的主尺插入內(nèi)套筒內(nèi)。
文檔編號(hào)G01B21/02GK1110784SQ94116759
公開日1995年10月25日 申請(qǐng)日期1994年9月30日 優(yōu)先權(quán)日1993年10月1日
發(fā)明者太刀掛正彥, 鈴木正道 申請(qǐng)人:株式會(huì)社三豐