專利名稱：用于長度測量的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于長度測量的裝置，例如一種千分尺，屬于權(quán)利要求1序言中限定的領(lǐng)域。更具體地說，本發(fā)明涉及一種具有一與一固定套筒連接的絲桿及有用于調(diào)整所述套筒與絲桿間間隙的機(jī)構(gòu)的千分尺。本發(fā)明也涉及一具有面向刻度標(biāo)尺的一固定傳感器的電子千分尺。
美國專利US 5 433 016公開了一種傳統(tǒng)的電子千分尺。此千分尺有一千分尺絲桿，此絲桿接合在一與千分尺測量頭構(gòu)成一體的螺紋套筒中。通過千分尺測微套筒使千分尺絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使絲桿沿縱長方向相對測量頭移動(dòng)。一電容測量機(jī)構(gòu)測量由千分尺絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)，從而使絲桿自由端與測量頭之間的距離被測量。
為了能以最好的精度和分辨率、以一微米的量級來測量距離，必須盡可能地減少千分尺絲桿和固定套筒間的機(jī)械間隙。為此而使套筒的一部分被制成錐形，而且還配置多條縱向縫。為了調(diào)整間隙，將一螺母擰在此套筒的該部份上。通過更緊一些擰緊螺母，使螺母與此套筒錐形部份的接觸點(diǎn)改變，由此而使套筒錐形部分在縱向縫范圍內(nèi)產(chǎn)生變形來使套筒直徑減小，用這種方法來校正套筒與絲桿間的間隙。
但是，在擰緊該外螺母時(shí)，在縱向縫范圍內(nèi)的套筒內(nèi)螺紋面也產(chǎn)生變形。而且，套筒的變形被集中于縱向縫區(qū)域內(nèi)，從而使此受擠壓的套筒不再非常圓，因而就不能確保千分尺絲桿的平穩(wěn)移動(dòng)了。因此，必須在用外螺母稍微約束地同時(shí)對套筒進(jìn)行鏜孔和攻絲。此種調(diào)整作業(yè)要在組裝千方尺期間，用一種專門制造的鏜孔和攻絲工具人工操作。但不能總是確保調(diào)整效果，而且有時(shí)必須多次重復(fù)調(diào)整作業(yè)。此外，開縫和攻絲經(jīng)常產(chǎn)生毛刺，毛刺難以完全去除，它們往往會(huì)影響千分尺的使用功能。
美國專利US 3877149公開了一種千分尺。在此種千分尺中，套筒與千分尺絲桿間的間隙是用壓入套筒周面一位置上的銷子來調(diào)整的。套筒和絲桿之間的壓力只是在該銷子與套筒之間的接觸點(diǎn)局部被調(diào)整，從而使此裝置中的套筒變形很大。
英國專利GB 1361991公開了一種千分尺，此千分尺采用可通過擠壓變形的合成材料制作的細(xì)紋件來調(diào)整千分尺絲桿的間隙。但是，合成材料螺紋件不能加工得十分精密，而且會(huì)很快地被磨損。因此，此種結(jié)構(gòu)不適合于高等級的千分尺。
本發(fā)明的目的是提供一種如千分尺那樣的長度測量裝置。此裝置能使現(xiàn)有裝置中的缺點(diǎn)被克服或減小。具體地說，本發(fā)明的目的是提供一種千分尺，此千分尺在裝配期間調(diào)整套筒與千分尺絲桿之間的間隙時(shí)，不需要對材料進(jìn)行機(jī)加工。
本發(fā)明的這些目的是通過具有獨(dú)立權(quán)利要求特征方案的用于長度測量的裝置來實(shí)現(xiàn)的，并在從屬權(quán)利要求中指出了各種優(yōu)選變型。
具體地說，這些目的是通過一用于長度測量的裝置來實(shí)現(xiàn)的，在此裝置中，套筒，尤其是在其成錐形的部份上沒有縱向縫。套筒的變形能力來自沿套筒周邊可變化的外直徑，最好是通過環(huán)繞其周邊的多個(gè)平坦部分來實(shí)現(xiàn)。
此種結(jié)構(gòu)帶來意料之外的優(yōu)點(diǎn)是不損傷內(nèi)螺紋、不改變套筒的圓度就允許套筒的直徑改變。因此，本發(fā)明就能夠在不象現(xiàn)有裝置中損害千分尺絲桿的精密性能的情況下補(bǔ)償千分尺內(nèi)的間隙。
在閱讀了對由附圖展示的本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例之說明后，本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)就會(huì)顯得更加清楚。各附圖為

圖1展示了電子千分尺的側(cè)視圖；圖2展示本發(fā)明一千分尺的剖視圖；圖3是本發(fā)明套筒組件的視圖，此圖的上部展示的是剖面圖，而下部則是輪廓外形圖；圖4是本發(fā)明套筒一端部的放大圖，該圖的上部份是剖面圖，其下部則是外形輪廓圖；圖5是沿圖4所示套筒A-A線剖開的剖視圖；圖6是本發(fā)明套筒端部安裝了調(diào)整螺母的剖視圖；圖7是圖1所示千分尺的局部放大圖，展示了電容測量系統(tǒng)的具體細(xì)節(jié)。
圖1展示可以測量與千分尺絲桿成一體的軸1的連接端130與測量頭2之間的距離。測量頭2與千分尺爪及主體8構(gòu)成一體。測量的距離被顯示于顯示屏5上，該顯示屏例如可以是一種液晶顯示屏。該顯示屏受功能鍵9控制，以便允許使此測量裝置例如可視選擇為測量相對距離或絕對距離。絲桿1可通過轉(zhuǎn)動(dòng)測微套筒3而沿測量縱軸線X移動(dòng)，或用裝在測微套筒3上的配件4來較快速地移動(dòng)。絲桿的移動(dòng)可以通過鎖緊桿7在任何位置上鎖定。整個(gè)裝置通過一個(gè)合成材料的殼體被保護(hù)得防震及防水。
圖2展示圖1所示千分尺的剖面，具體地說，展示出由合成殼體23保護(hù)的千分尺的組件。在該圖中可以清楚地看到，千分尺絲桿1基本上有四個(gè)功能部分連接端130；圓柱形軸131，此軸伸到千分尺主體8的外面；螺紋部分132及傳送部份133。螺紋部分之節(jié)距的精度最好是好于0.001毫米，具體來說，該精度決定著千分尺的精度。
絲桿1通過測微套筒3借助摩擦簧13，摩擦環(huán)12及安裝在傳送部份133上的傳送件4可被置于轉(zhuǎn)動(dòng)。一安裝在環(huán)繞傳送件14的圓周槽中的彈簧140允許將摩擦環(huán)12的轉(zhuǎn)動(dòng)傳送至絲桿1。該摩擦簧13允許使測微套筒3與絲桿1脫開，尤其是在行程終端或軸1之端部與待測量件接觸時(shí)允許套筒3與絲桿1脫開；彈簧13還允許確保幾乎為恒定的測量壓力。而且絲桿1也可以被配件4直接置于轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣就能確保絲桿十分迅速地移動(dòng)一段很長的距離。測微套筒3和配件4最好用開有細(xì)溝的合成材料制成，從而確保接觸舒適、良好的抓握性能以及適應(yīng)殼體23的良好外觀。在為大量程千分尺的情況下，也可以考慮用機(jī)動(dòng)方式移動(dòng)。用于傳送測微套筒和絲桿間轉(zhuǎn)動(dòng)的其他機(jī)構(gòu)，例如在專利申請EP-A2-791801中具體公開的棘輪機(jī)構(gòu)也可以用在本發(fā)明的結(jié)構(gòu)中。
絲桿1的螺紋部分132連接于與千分尺主體8構(gòu)成一體的螺紋套筒10內(nèi)。通過使微調(diào)套筒3轉(zhuǎn)動(dòng)，可使螺桿1相對螺紋套筒10作縱向移動(dòng)。通過一裝配環(huán)17和一彈簧18將一固定的傳感器支承件16如在圖7中更詳細(xì)地展示的那樣安裝在螺紋套筒10上。一面向該固定的傳感器的刻度盤支承件15被設(shè)置得可隨通過環(huán)件12基于絲桿1的轉(zhuǎn)動(dòng)而置于轉(zhuǎn)動(dòng)。兩個(gè)支承件16、15分別支承各自的傳感器19和刻度盤20，后兩者各配置一套電容電極。這兩套電極的疊合度可確定刻度盤20相對固定傳感器19的角度位置。例如由一蓄電池22那樣的自備電源供電的電子線路21能夠饋送電能給電容、電極并從接收的測量信號開始確定刻度盤20的角度位置。該電子線路21最好安裝在一柔性印刷電路上，以便容易安裝在一減小尺寸的一殼體內(nèi)。通過從一預(yù)定位置開始測量刻度盤20的轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)，該電子線路21則成功地計(jì)算出千分尺絲桿1沿縱長方向的位置，并將此信息顯示在顯示屏5上，或通過未示出的串聯(lián)接口將信息傳送到一外部裝置上。合適的電容傳感器實(shí)例被介紹于美國專利US 4578868中。歐洲專利申請EP 836076則介紹了一個(gè)合適的電子線路21的實(shí)例。本領(lǐng)域的熟練人員會(huì)理解到其它測量系統(tǒng)，包括磁致電阻的，光學(xué)的或純機(jī)械的傳統(tǒng)系統(tǒng)也可以應(yīng)用于本發(fā)明的這種結(jié)構(gòu)中。
圖3是一固定套筒10組件的視圖，圖之上部分展示了剖面圖，其下部分則展示外輪廓圖。套筒10有一縱向孔100，至少在孔100的一部分上配置一能接納此圖中未示出的千分尺絲桿1的螺紋105。在孔100(緊靠軸130的)前端部設(shè)置一環(huán)狀容納槽102，此空槽102可容置一用于防止液體滲入的組件(joint)。一用于接納絲桿1之軸130部份的無螺紋部分108要精密地鉆制，以便導(dǎo)引絲桿1同時(shí)防止任何徑向間隙。
套筒10的后端部在圖4中被放大描繪，此端的外表面有一成錐形的部份107，此部份的直徑從套筒的后部向前部逐漸增大。一外螺紋101允許將螺母11如前面所述那樣擰在該套筒的外周面上，以便用來調(diào)節(jié)套筒10與絲桿1之間的間隙。
通過擰緊或擰松置于外螺紋101上的螺母11，使螺母11與錐形部分107間接觸點(diǎn)112的位置得以調(diào)整，從而使得可通過調(diào)整此套筒的直徑以消除套筒10與絲桿1之間的間隙。
根據(jù)本發(fā)明，套筒10的錐形部份沒有現(xiàn)有技術(shù)裝置上公知的縱向縫。套筒10之這部分的變形能力來自于沿其外周邊的可變化的直徑，亦即來自于這樣的事實(shí)假如套筒這一部份的內(nèi)截面是圓的，那末其外截面則如圖5具體地展示的那樣不是圓的。在此優(yōu)選實(shí)施例中，套筒的錐形部份107的外表面上配置有平坦部份104，在圖5所示的情況有5個(gè)平坦部份。雖然平坦部份的數(shù)目并不具有決定性意義，但三個(gè)以上的平坦部份數(shù)目則有利于通過擰緊螺母11引起可能的局部變形。而且，經(jīng)驗(yàn)說明，奇數(shù)的平坦部份數(shù)目有可能較好地對孔100的圓形狀和螺紋105的變形起制約作用。最好使平坦部份至少延伸在套筒10之配有螺紋105的部份全長上。
套筒10可變形部份的其它形狀也可用于本發(fā)明的結(jié)構(gòu)中。例如，也可在其全部外表面上設(shè)置其深度，寬度和數(shù)量都可廣泛變化的縱向槽。錐形部份107本身的錐度也可以根據(jù)不同的實(shí)施例被不同程度地加大或縮小，也可以采用非線性錐度。
圖6展示與圖4中一樣的螺紋套筒的相同部份截面圖，但該部份上安裝著螺母11?？梢钥吹?，該調(diào)整螺桿配置一內(nèi)螺紋110，該螺紋110可與套筒10的外螺紋101配合作用。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)特征，套筒10的螺紋部分101延伸至可變形的錐形部份，從而使此套筒上的應(yīng)力不再集中于一個(gè)有限區(qū)域內(nèi)。
穿過螺母11的孔有一凸肩111，此凸肩在螺母在外螺紋101上擰得足夠深時(shí)，會(huì)在位置112處與套筒10的錐形部分接觸。通過進(jìn)一步擰緊螺母11，套筒10的端部在具有平坦部份104的區(qū)域內(nèi)變形，這會(huì)在螺紋105的范圍內(nèi)有減少套筒內(nèi)徑的作用，因而也就可調(diào)整千分尺絲桿1(在此圖中未示出)與套筒10之間的間隙。
在裝配期間，可以將螺母11安裝在套筒10上。應(yīng)該注意，由于在套筒10的內(nèi)螺紋和圓形狀方面有十分輕微的變形，不需要進(jìn)行新的鏜孔和攻絲作業(yè)，因此，在裝配車間不需要機(jī)加工作業(yè)。螺母11的擰緊度可由熟練工人用手來調(diào)整，或者用連接于為調(diào)整擰緊度而設(shè)置的溝槽113中的測力擰緊工具來調(diào)整。為了保護(hù)外螺紋，螺母11完全蓋住套筒的外螺紋101。
圖7是圖1一部份的放大圖，用以更詳細(xì)展示電容測量系統(tǒng)。該測量系統(tǒng)有一原則上面向刻度盤20安裝的一固定傳感器19，刻度盤20被絲桿1帶動(dòng)著轉(zhuǎn)動(dòng)。傳感器和刻度盤各有一套(未示出的)電極，這兩套電極由一間隔24分隔開。該回轉(zhuǎn)刻度盤例如可用膠粘或卷邊方式安裝在支承件15上，該固定的傳感器19也用相同的方法安裝在傳感器支承件16上。
間隙24是通過將支承16的突緣160靠置支承件15的凸緣150提供的。根據(jù)本發(fā)明，該固定傳感器19的縱向位置不是鎖定的，而且相反，它(19)自身能沿套筒10作縱向移動(dòng)。該固定的傳感器支承件16則通過一可壓縮元件被壓靠到回轉(zhuǎn)刻度盤支承件15上。該可壓縮元件例如可以是天然橡膠、樹膠或合成橡膠元件，或者是如在本推薦實(shí)施例所展示的那樣，是一個(gè)靠置著裝配墊圈17支承的彈簧18。該彈簧18可以補(bǔ)償由于制造誤差產(chǎn)生的缺限和不精確，并且通過確保傳感器19和刻度盤20之間的平行度和間隔，但無關(guān)于刻度盤的具體角度位置來提高測量精確度。通過一個(gè)置于裝配墊圈17和傳感器支承件16的一孔連接的銷件25能夠防止后者轉(zhuǎn)動(dòng)。
本領(lǐng)域的熟練人員會(huì)理解用本發(fā)明的結(jié)構(gòu)方式可以制作量程范圍寬廣的各種千分尺和別的長度測量用的其它類型裝置。
權(quán)利要求
1.用于長度測量的裝置，包括一套筒(10)，其(10)具有至少部份為制有螺紋的內(nèi)表面及至少部份為制有螺紋的外表面，所述外表面具有至少一可變形的錐形部份(107)；一連接于套筒(10)內(nèi)的絲桿(1)，該絲桿(1)可以如此方式被置于相對套筒(10)轉(zhuǎn)動(dòng)，以使絲桿(1)本身沿裝置的縱長測量軸線(X)移動(dòng)；一與套筒的螺紋部份(101)連接的螺母(11)，該螺母(11)能被置于至與錐形部份(107)接觸而使其(107)變形，從而可調(diào)整絲桿與套筒之間的間隙；其特征在于，錐形部份(107)沒有縱向縫，其變形能力是由沿其周邊可變化的外直徑提供的。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，錐形部份(107)具有平坦部份(104)。
3.如前面權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，錐形部份(107)包括奇數(shù)個(gè)的平坦部份。
4.如前面任一權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，錐形部份(107)上沒有外螺紋。
5.如前面任一權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，僅一部份所述外表面能被螺母(11)以互補(bǔ)方式覆蓋，在該外表面部份上制有外螺紋(101)。
6.如前面任一權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，該裝置配備一傳感器(19)及一面向傳感器(19)的刻度盤(20)，該刻度盤(20)被設(shè)置得能隨著絲桿(1)的移動(dòng)而相對傳感器(19)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而能根據(jù)傳感器(19)和刻度盤(20)的相對位置來確定絲桿(1)的位置；其中，傳感器(19)用一可壓縮元件(18)來維持其沿長度方向面對著刻度盤(20)。
7.用于測量長度的裝置，包括一套筒(10)，它具有至少部份為制有螺紋的外表面(100)；一連接于套筒(10)內(nèi)的絲桿(1)，它能以如此方式被置于相對套筒(10)轉(zhuǎn)動(dòng)，以使自身沿裝置的縱長測量軸線(X)移動(dòng)；一傳感器(19)；一面向傳感器(19)的刻度盤(20)，該刻度盤(20)可借助絲桿(1)的移動(dòng)而被置于相對傳感器(19)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而能根據(jù)傳感器(19)和刻度盤(20)間的相對位置確定絲桿(11)的位置；其特征在于，傳感器(19)通過一可壓縮元件(18)來維持其沿縱長方向面對刻度盤(20)。
8.如權(quán)利要求6或7所述的裝置，其特征在于，可壓縮元件(18)可支承傳感器(19)面向刻度盤(20)，該間隙(24)則是由此刻度盤及傳感器的支承件(15，16)之間的接觸區(qū)段(160，150)確定的。
9.如權(quán)利要求6-8之一所述的裝置，其特征在于，固定傳感器(19)的轉(zhuǎn)動(dòng)是用一防轉(zhuǎn)銷(25)來防止的。
10.如權(quán)利要求6-9之一所述的裝置，其特征在于，傳感器(19)和刻度盤(20)均配置電容電極；其中，設(shè)置一線路(21)以便可以根據(jù)所述電極間的相位移動(dòng)來確定絲桿(1)的縱向位置。
11.如前面權(quán)利要求之一所述的裝置，其特征在于，所述裝置是一種千分尺。
全文摘要
千分尺有一套筒(10),其具有至少部份為螺紋的內(nèi)表面(100)及至少部份為螺紋的外表面。該外表面至少有一個(gè)可變形的錐形部分。一千分尺絲桿連接于套筒(10)中,該絲桿被如此置于相對套筒轉(zhuǎn)動(dòng),即自身還沿縱向測量軸線(X)轉(zhuǎn)動(dòng)。螺母(11)連接在套筒的外螺紋(101)上,它能置于與錐形部份(107)接觸而使其變形,由此調(diào)整絲桿與套筒間的間隙。錐形部份(107)沒有縱向縫,其變形能力由沿其外周的可變外直徑,最好由奇數(shù)個(gè)平坦部份來提供。
文檔編號G01B3/18GK1249421SQ99110500
公開日2000年4月5日 申請日期1999年7月16日 優(yōu)先權(quán)日1998年7月16日
發(fā)明者A·扎尼爾, A·波維, M·保德克斯 申請人:布朗和沙普·特薩有限公司