专利名称：用于测量纵向尺寸的测量柱的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种测量器械，尤其是一种用于测量纵向尺寸的柱体如高度测量柱。
在US4924598中所介绍的测量柱包括装在底座中并可通过轴或传送带来驱动下皮带轮的电动机。下皮带轮驱动与支架相连的传动带以及沿与支架相反的方向运动的配重。传动带在下皮带轮和上皮带轮之间张紧。支架包括用于压在与支撑架相连的导轨上的滑轮。
电子测量系统能够测定支架的位置，因此能测定探针的位置，并将其显示在电子显示屏上。这种类型的测量柱的预期分辨率和精度为微米级。
此精度很大程度上取决于探针和待测工件之间的接触力。较大的接触力会使探针和/或工件发生弯曲，或者甚至会使材料发生弹性变形，这都会影响测量。因此，探针和待测工件之间的接触力必须很小，或者在任何情况下在每次测量时必须相同。
因此，无论支架的纵向位置如何，都必须保证缆索或皮带施加在支架上的牵引力是可重复的。为了达到这个目的，必须设计测量柱以使支架的驱动尽可能地平稳和规则。特别是，必须尽可能地防止任何冲撞和急动。
然而如上所述，测量柱在测量时经常在气垫上移动。支架通过电动机而垂直地移动。探针和待测工件相接触。操作人员操纵控制面板或高度调节轮。因此，测量柱在正常的测量过程中会承受不同类型的冲撞和加速度。
已经发现，在这些发明的框架结构中，这些加速度有时会使配重发生摆动。配重由驱动缆索或皮带挂住，因此可以自由地横向移动。当配重处于测量柱底部时，冲撞会使配重产生较大幅度的摆动，而且这种摆动消逝得很慢。在缆索或皮带的张力很小而限制了施加在测量支架上的作用力和力矩的现代测量柱的情况中尤其如此。在这种情况下，传动带只对摆动的配重施加有限的制动力。
这种摆动对传动带或缆索产生了可变的牵引，其会对支架和探针造成影响。探针作用在待测工件上的压力受到此牵引的影响，它显著地干扰了测量。
此外，在测量柱的运输过程中配重也会发生较大的摆动，并甚至可能损害测量柱。
专利US4399617介绍了一种测量柱，其中配重由从配重中间的纵向开口中穿过配重的杆来引导。配重不能自由地移动而是沿杆滑动。这样就防止了任何摆动的可能性。然而配重和中间杆之间的摩擦在传动缆索上产生了额外的张力，它会对测量支架造成影响并产生附加的约束。如果杆不是完全地垂直的话，摩擦力还取决于配重的垂直位置，这会引起随支架位置而变化的压力。杆和穿过配重的开口必须高精度地制造，以保证在由配重带动的整个测量过程中的摩擦力保持恒定；这个要求导致了成本显著地增加。
根据本发明，这些目的通过包括下述特征的测量柱来实现。
根据本发明的用于测量纵向尺寸的测量柱，包括支撑架，可沿支撑架在测量轴线的方向上移动的支架，可使支架沿测量轴线移动的缆索或皮带，与缆索或皮带相连以沿与支架相反的方向运动的配重，用于限制配重的运动的导向面，其中，配重和导向面之间的间隙足以在配重垂直移动时避免配重和任何导向面之间的任何接触。
其中，所述间隙小于5毫米，最好小于2毫米。
其中，所述导向面由管的内侧的至少一部分构成；所述管置于所述支撑架内；所述配重设有用于吸收配重和导向面之间的可能碰撞的减振表面；所述减振表面由围绕所述配重的O形连接件构成。
其中，所述测量柱包括用于调节导向面的垂直度的元件；所述测量柱包括至少一个用于调节导向面的顶部位置的螺钉，最好包括至少两个用于沿两个轴线方向来调节所述导向面的顶部位置的螺钉；所述测量柱包括至少一个用于调节导向面的底部位置的螺钉，最好至少两个用于沿两个轴线方向来调节导向面的底部位置的螺钉；所述螺钉设有弹性垫圈。
特别是，这些目的通过可限制配重运动的导向面来实现。在配重和导向面之间设有间隙；在配重垂直移动时，该间隙可充分地避免配重和任何导向面之间的任何接触。
使配重的摆动显著地减小而不会产生附加摩擦力是有利的。配重的可能摆动只能是非常有限的幅度，因此将很快地消逝。
导向面和配重之间的所选间隙是折衷的结果。太大的间隙不足以防止由配重摆动所引起的干扰。太小的间隙需要精密的制造公差以避免配重和导向面之间的任何接触。如果间隙不足的话，即使非常精确的制造工艺也无法防止在将测量柱放置在非绝对水平面上时发生碰撞的危险。
测试和试验已经表明，当间隙小于0.2毫米时，配重和导向面之间的碰撞危险迅速增大。另一方面，在中型测量柱的情况下，对于与进行测量并稳定支架所需时间相当的使配重的摆动消逝所需的时间来说，小于5毫米的间隙通常是足够的。因此，间隙的最优值包括在0.2到5毫米之间，最好在0.5和2毫米之间。特别地，在结论性试验中使用了1毫米的间隙。
图2显示了根据本发明的导向管的一部分的透视图。
图3显示了配重的侧视图。
连接在支撑架上的电动机驱动机构包括上皮带轮42和下皮带轮(未示出)。驱动机构还包括可驱动上皮带轮42旋转的电动机，以及在两个皮带轮之间形成张紧环的传动缆索或皮带40。支架3固定在传动带40的第一端部，因此可由电动机沿垂直轴线Z驱动。固定在带40的另一端部上的配重41在支撑架2的内部以与支架3相反的方向移动。例如通过电动机和传动轮之间的摩擦件和/或通过控制电动机的传动转矩，可以精确地控制带40的牵引力。
探针44通过探针固定器45固定在支架3上。探针44的球形末端设计成可与待测工件相接触。电容、电感、光电或磁阻类型的测量系统可以将探针44的位置或探针44在两个测量点之间所发生的位移显示在电子显示屏(未示出)上。测量系统包括例如安装在支架3上并与标尺22相对的电子传感器，其由柔性缆垫(未示出)、也可能通过局部无线电连接而连接到测量控制和显示面板上。
图2和3中更详细地显示了配重41和配重的导向面。在此实施例中，配重41由金属柱如钢柱构成，它具有与支架3及随支架移动的元件的总质量相等的质量。配重41在皮带上的紧固点应精确地位于中央以保证配重的垂直度。希望能限制配重的长度，这是因为它可以减小在配重不是很精确地垂直时发生碰撞的危险，并还可提高给定高度的支撑架的可能行程。为了达到这个目的，配重的直径最好接近于可插入到支撑架2的中空区域内的最大直径。
因此，在静止时配重41和支架3悬挂在上皮带轮42的两侧；两个质量保持平衡，使得传动带40未在此皮带轮上施加力矩。配重的质量和支架的质量相等，足以使传动带40不会在传动轮42上滑动。然而，太大的质量会在支架上产生可干扰测量的作用力和力矩。在复合材料制成的皮带和eloxed aluminum制成的皮带轮的传动表面的情况下，采用950克左右的质量进行了结论性试验。其它结论性试验是采用钢带进行的。
配重41设有在其外侧稍微突出的两个橡胶连接件(O形环)410。这些连接件用作减振器，用于吸收仍然会发生在配重和导向面之间的可能碰撞。因此，由这些碰撞引起的摆动会很快消逝，而由管26放大的冲撞噪音因橡胶垫的存在而衰减。当配重的长度相当大并可以稍稍倾斜的方式移动时，最好在配重41的顶部和底部安装几个O形连接件。
皮带40通过无头螺钉411或可将皮带固定在狭缝416中的销而固定在配重41的下末端。配重的另一末端设置了用于调节皮带40的张力的装置。在所示实施例中，此装置包括拧入并最好粘接在配重41上的无头螺钉412。角形件414沿杆412滑动，并且在配重41的狭缝417中滑动。由于设有螺母413，该角形件414可以朝向配重41运动，使得可用螺钉415来张紧固定在角形件上的皮带。
在所示实施例中，配重41的导向面由安装在支撑架2内的圆柱形管26的内侧260组成。如上所述，配重的最大半径即在O形连接件410处的半径和导向管内表面之间的间隙应包括在0.2到5毫米之间，最好在0.5到2.0毫米之间，例如为1毫米。导向管的长度等于或大于配重的行程，从而取决于测量柱的高度。
导向管26通过螺钉261固定在支撑架2中。在所示实施例中，在靠近管的顶部处设置了三个螺钉261，而在靠近其底座处设置了三个另外的螺钉。这些螺钉设有凸起的弹性垫圈262，使得可在两个轴线上都能调节管26的垂直度，从而保证配重41可在其整个行程中运动而不发生碰撞。这些调节螺钉最好通过粘胶或螺钉制动件来止动。还可以使用其它数量的元件如位于测量柱顶部和底座上的两个螺钉来调节垂直度。例如通过用可调支脚(未示出)来调节底座20和工作表面之间的平行度，或最好通过用底座的底部下的调节螺钉来调节底座20和支撑架2之间的垂直度，就可以预先地自行调节支撑架2的垂直度。
在所示实施例中，配重的截面为圆形，而且它由圆柱形管26的内侧来引导。这种设置的优点是可以使用不会因为成本太高而无法精确制造的挤压或车削的方式。然而应当理解，也可以使用其它形状的配重如带有矩形或椭圆形截面的配重以及其它形状的导向面，非圆形的截面具有可防止配重绕其纵向轴线旋转的优点。还可以将导向面设计成不包围整个配重。例如导向面可以是一个或多个具有导向面缩小为线的垂直条或杆，或者甚至是沿配重行程的不连续的导向点，例如支撑架中的几个螺钉。然而，这些变化的实施例具有需要调节或对齐各个导向点或导向面的缺点，这增加了装配成本。此外，必须设置相当多的杆或点，以防止在配重行程上沿所有可能方向的摆动。
在一个变化的实施例中，还可以使用支撑架2的表面、例如这个支撑架的内侧来引导配重。然而，此实施例具有需要对这种较大质量的部件进行精确且高成本的制造的缺点。由于测量精度很大程度上取决于支撑架的刚性，因此支撑架通常由铸铁制成，也因此它很难精确地制出。
配重也可以设有一个或几个纵向开口，并由一个或几个连接在支撑架上并以一定间隙穿过这些开口的垂直杆所引导。然而，制造这些开口增加了这种结构的成本。此外，很难将减振表面例如橡胶连接件放置在这些开口中。
最后，应当理解，也可以采用一个接一个地挂在一起的多个配重，和/或用几根缆索或皮带将支架与这个或多个配重相连。
权利要求
1.一种用于测量纵向尺寸的测量柱(1)，包括支撑架(2)，可沿所述支撑架在测量轴线(Z)的方向上移动的支架(3)，可使所述支架沿所述测量轴线移动的缆索或皮带(40)，与所述缆索或皮带相连以沿与所述支架相反的方向运动的配重，用于限制所述配重的运动的导向面，其特征在于，所述配重和所述导向面之间的间隙足以在所述配重垂直移动时避免所述配重和任何导向面之间的任何接触。
2.根据权利要求1所述的测量柱，其特征在于，所述间隙小于5毫米。
3.根据权利要求2所述的测量柱，其特征在于，所述间隙小于2毫米。
4.根据权利要求1所述的测量柱，其特征在于，所述导向面由管的内侧的至少一部分构成。
5.根据权利要求4所述的测量柱，其特征在于，所述管置于所述支撑架内。
6.根据权利要求5所述的测量柱，其特征在于，所述配重设有用于吸收所述配重和所述导向面之间的可能碰撞的减振表面。
7.根据权利要求6所述的测量柱，其特征在于，所述减振表面由围绕所述配重的O形连接件构成。
8.根据权利要求1所述的测量柱，其特征在于，所述测量柱包括用于调节所述导向面的垂直度的元件。
9.根据权利要求8所述的测量柱，其特征在于，所述测量柱包括至少一个用于调节所述导向面的顶部位置的螺钉。
10.根据权利要求9所述的测量柱，其特征在于，所述测量柱包括至少两个用于沿两个轴线方向来调节所述导向面的顶部位置的螺钉。
11.根据权利要求8所述的测量柱，其特征在于，所述测量柱包括至少一个用于调节所述导向面的底部位置的螺钉。
12.根据权利要求11所述的测量柱，其特征在于，所述测量柱包括至少两个用于沿两个轴线方向来调节所述导向面的底部位置的螺钉。
13.根据权利要求9所述的测量柱，其特征在于，所述螺钉或多个螺钉设有弹性垫圈。
全文摘要
一种用于测量纵向尺寸的测量柱(1)，包括支撑架(2)，可沿支撑架在测量轴线(Z)的方向上移动的支架(3)，可使所述支架沿所述测量轴线移动的缆索或皮带(40)，与所述缆索或皮带相连以沿与支架相反的方向运动的配重，以及用于限制配重的运动的导向面。在所述配重和所述导向面之间设有1毫米的间隙。此间隙能充分地避免在所述配重垂直移动时所述配重和任何导向面之间的任何接触。
文档编号G01B5/00GK1424557SQ02156150
公开日2003年6月18日 申请日期2002年12月11日 优先权日2001年12月12日
发明者P·乔尔迪尔, A·扎尼尔 申请人:布朗和沙普·特萨有限公司