专利名称：一种精密测距仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种可构成电子测微仪的精密测距仪。
背景技术：
称作内螺纹千分尺或测微规的精密量测仪器包括螺纹测杆，实际上已为人所熟知。测杆旋入固定到测微仪壳体的拧入式套筒中。测杆的圆柱部分从壳体突出并在其自由端具有用作测量面的轴向端面。壳体带有L形的尺架，在尺架上设有与测杆对准的基准面。基准面是平面的基准面。通过固定在远离测量面的测杆端部的滚筒状手柄，可以手动转动测杆。借助于这种方式，测杆可同步地沿旋转轴线方向移动。
测微仪在工作和生产实践中用来测量工件或其它物体，具体地用来确定厚度、长度、直径，或者概括地，用来确定两个表面之间的距离。这样的距离比如可以通过测量面和基准面来检测。传统的精密测距仪具有电子测量系统，包括检测测杆的旋转运动或角度位置的电容式检测机构。检测机构包括固定到壳体并构成第一电极系的固定检测元件。检测机构还包括固定在轴承套筒上并对着固定检测元件的活动检测元件，其中轴承套筒固定在测杆能随其转动。活动检测元件构成第二电极系。通过所述检测元件之间的精密加工的轴承座，可以得到宽度大约为0.1毫米的间隙。两个电极系根据角度位置相互交叠至不同程度，因此通过这样形成的差动电容可以确定测杆的角度位置。这类电容传感器已经广泛用于长度测量和角度测量仪器。
为了转动与测杆连接的活动检测元件和进一步确保其间的相对平移，在测杆的外部设置了凹槽，凹槽平行旋转轴线延伸，并具有V形截面。螺纹销的圆锥形顶端延伸到凹槽中。销拧入轴承套筒的凸缘中，活动检测元件可通过粘结固定到轴承套筒。
尽管上述传统的测微仪已经证明其功效，但仍有缺点不足。例如，所要求的间隙宽度取决于各种情况下所采用的系统，尽管通过该间隙宽度可得到高分辨率和测量精度，同时还消除了过调制和非线性耦合。因此，对于不同的测量系统，必须设置不同的轴承套筒。此外制造轴承座产生的形状和尺寸偏差或探测元件的误差可导致不精确的测量。然而对于这类仪器来说，有关测量精度的要求十分严格。举例来说，测微规的测量精度应当在1微米以下。
此外已经发现由V型槽和带圆锥形顶端的螺纹销构成的导向机构会显著影响测量精度。在打磨V型槽时必然出现的准直和深度偏差会导致两个检测元件之间相互位置的变化，从而产生测量误差。然而，要在测量套筒的外表面上以精确方式形成凹槽，使其完全平行于旋转轴线并具有恒定的深度是十分困难的。
而且，必须用外径很小的研磨片来打磨凹槽；这种研磨片的使用寿命很短，使工具更加昂贵，从而增大生产成本。此外还发现不利地方是只有螺钉的圆锥形顶端可以作为测量范围端点的最终接合面。由于凹槽的几何形状，螺钉的圆锥形顶端十分脆弱，因此易于过度旋紧。
所以，本发明的目的是要提供一种具有高测量精度的精密测距仪。具体地，这种精密测距仪应当具有坚固和简单的结构，可以降低生产成本，而且易于装配。
发明内容
上述目的通过分别具有独立权利要求1和10所述特征的精密测距仪来实现。
根据本发明的精密测距仪具有测杆，测杆设置成在壳体中引导和支承，使得给定转动导致测杆沿测量轴线作相应移动，所述测量轴线由测杆的旋转轴线形成。设有检测机构来检测测杆的旋转运动。这种检测机构包括固定检测元件和活动检测元件，固定检测元件相对壳体不动，而活动检测元件固定在测杆可与测杆一起转动。在固定检测元件和活动检测元件之间设有预定宽度的间隙。导向机构将测杆的旋转运动传递给活动检测元件，同时还可以使测杆相对活动检测元件产生平移运动。
根据本发明的一个方面，导向机构由导向套筒和导向件构成，其中导向套筒连接到活动检测元件可随其转动，导向件固定在测杆可随其转动。导向套筒的内壁设有精密加工出的内凹槽，内凹槽平行于测量轴线延伸并具有基本恒定的深度。导向件的形状和尺寸与内凹槽相符并且可移动地延伸到内凹槽中。因此，与传统测微仪不同，在根据本发明的精密测距仪中，导向凹槽不是设置在测杆的外表面，而是设置在包围测杆的导向套筒的内壁，此外，导向件固定在测杆。通过将接合位置设置在相对旋转轴线的径向外侧，对于导向件和凹槽侧面之间相同的游隙，活动检测元件和测杆之间的旋转角度的波动减小。因此，与传统的测微仪相比，导向凹槽的形状和尺寸偏差具有较弱的影响，从而提高了整个系统的测量精度。反之，对于给定的精度，允许结构部件的制造有较大公差。
导向机构最好完全设置在还容纳检测机构的壳体内部空间。由于此内部空间可以被壳体液密密封，所以能够避免灰尘或液体微粒粘在导向凹槽上对测量结果造成不利影响。如果导向机构布置在壳体外面就需要进行额外的密封。
根据本发明的一个优选实施例，活动检测元件直接固定在具有轴承套筒作用的导向套筒上。在轴承套筒上形成支承位置，该支承位置以高精度设定活动检测元件的位置。
导向凹槽能够以高精度和方便地设置在导向套筒的内壁。通过拉削加工即通过用多齿工具加工内凹槽可以得到非常高的形状和尺寸精度及表面质量。导向套筒能够保持在工件卡具的精确位置，通过线性切削运动可以得到具有十分精确平行度的内凹槽，从而提高测量精度。应当认识到内凹槽可以通过切割或其他适当工艺来加工。
导向件最好还成为将测杆的旋转运动传递给活动检测元件的驱动件。根据本发明的优选实施例，导向件由销钉构成，具体地由沿径向固定在测杆上的螺纹销构成。销钉的头部突出到测杆的外表面之外并延伸到导向凹槽中。销钉头部的形状精确符合导向侧面的路线，即精确符合导向凹槽的横截面形状。举例来说，最好设有矩形凹槽和圆柱形的销钉头部。销钉头部的外径与凹槽宽度相符。通过这种方式可以获得凹槽侧面和导向件之间的双侧线性接触面，从而形成平滑移动的精确导向。实现此目的只需要简单和便宜的机构。为了使装配更加容易，可以设置沿径向穿过导向套筒侧壁并通到内凹槽的通孔。而且，可以在通孔上设置可拆卸的壳体盖来固定导向销钉。应当认识到其它形状的导向凹槽和销钉头部以及导向件的其它构造形式也是可行的。
根据本发明的结构为测量范围的端点提供了稳定的末端接合面，这种末端接合面与凹槽的几何形状无关。例如，可以将销钉固定到用于活动检测元件的轴承套筒的凸缘上，销钉突出到导向凹槽中并在测量范围的端点与导向件配合。通过这种方式实际上可以避免过度旋紧。
根据本发明的另一个方面，提供了一种精密测距仪，包括容纳在壳体中的可旋转和移动的测杆，以及用来检测测杆旋转运动的检测机构。检测机构具有相互面对并共同形成间隙的固定检测元件和活动检测元件。这种仪器还包括引导活动检测元件和测杆之间相对平移运动的导向机构。根据本发明，设有可变化地设定间隙宽度即检测元件之间距离的设定机构。最好借助于精确定位加工的轴承座使检测元件相互之间基本上平行。在初始状态，可以通过设定机构设定检测元件相互之间的间隙宽度，最好还设定相对角度位置。例如，可以根据所使用的测量系统(可以使用不同的测量系统)，或者根据检测元件的制造公差(于是可以补偿制造误差)，或者根据其它特殊要求来设定间隙宽度，使得能够获得高质量的测量信号，同时可以避免过调制。通过这种方式可大大地提高测量精度。而且还可以调整间隙宽度以灵活补偿仪器部件的磨损。
根据本发明的一个优选实施例，两个检测元件以很小的距离沿轴线方向相互对准布置。通过设定机构可以改变检测元件之间的轴向距离。然而，可以使用检测元件沿径向对准的检测机构。在这种情况下，设定机构必须能够使相配合的检测元件沿径向对准。
根据另一个优选实施例，设定机构与固定检测元件相连，而活动检测元件的位置通过其轴承座来确定。在固定检测元件成为设置在印刷线路板的电子测量系统的一部分的情况下，还可以设定印刷线路板的位置。然而，还可以使设定机构单独与活动检测元件相连或者与两个检测元件相连。
在本发明的实际实施例中，检测元件支承在相应的具有环形轴向轴承延伸部分的轴承套筒上，轴向轴承延伸部分沿轴向相对突出并通过其端面相互接触。通过这种方式可以确保检测元件之间有相当大的平行度。而且，两个延伸部分具有相同的外径，从而确保检测元件相互之间沿轴向对准。一个检测元件最好固定在环形承载体上，环形承载体紧密地但可移动地设置在相应的轴承延伸部分外面。因此轴承延伸部分和承载体可作为用于检测元件的定位机构。
锁定机构与设定机构相连用来固定相应检测元件的设定位置。通过在可移动的承载体中设置通孔如螺纹孔可以得到简单的夹紧机构。销钉，最好是螺纹销插入通孔中，使销钉延伸到圆筒形轴承延伸部分的外表面以固定设定位置。
通过本发明的上述任何措施可以大大提高精密测距仪的测量精度。在根据本发明的一个特别优选实施例中采用了两种措施，即，精密测距仪包括前面所介绍的导向机构和设定机构。
根据本发明的精密测距仪可以是测微仪、内螺纹千分尺、精密测隙规、或类似的测量仪器。对于电子内螺纹千分尺，测杆的长度部分设有外螺纹，可拧入到拧入式套筒的内螺纹。拧入式套筒固定在壳体上，最好同时作为检测元件的轴承套筒，该检测元件最好是固定检测元件。
固定检测元件可以构成具有信号发射机构和信号接收机构的测量系统的一部分，而活动检测元件最好构成编码机构或测量装置(标尺)，如已知的检测机构。信号发射器发出的信号，测量装置根据检测元件之间的相对角度位置对其产生不同程度地影响，施加到信号接收器上。还可以使其中一个检测元件作为信号发射器，而另一个检测元件作为信号接收器。最好是电容式测量系统，因其只需要很小的电流，而尤其适合于作为电池操作的手持式测量仪器，或者可以是特别抗污染的电感式测量系统。还可以使用其它系统，如磁致伸缩测量系统或光学测量系统。
通过所附权利要求和结合附图的详细说明，将使本发明实施例的其它优点变得更加清楚。在附图中，图1是根据本发明的精密量测仪器的示意性透视图；图2是精密量测仪器的纵向剖视图，示出了各个功能单元，部分以示意方式显示；图3是沿图2中I-I剖面的不同比例的截面视图，示出了根据本发明的导向机构；图4是图2的局部放大视图，示出了根据本发明的导向机构；图5是沿图4中II-II剖面的放大的截面视图；和图6是与图4类似的纵向剖视图，示出了根据本发明的精密量测仪器的改进实施例。
具体实施例方式
图1示出了也称为内螺纹千分尺或测微规的精密量测仪器1，具有以2表示的壳体，壳体是铸造制成并包括基本上是圆筒形的中心壳体部分3。壳体部分3容纳有细长测杆4，在图1，其圆柱形部分6从壳体部分3向左侧伸出。测杆4的另一端，右端(如图1所示)设有滚筒状的旋转手柄7，通过该旋转手柄7可以使测杆4转动并同时沿其旋转轴线移动，下面将要更详细介绍。从图1还可以看到，在圆柱形部分3的下面，壳体2具有基本上是箱形的主体8和钩状或L形的尺架11，主体8可被壳体盖9液密封闭，尺架11的向上延伸的自由端带有与测杆部分6对准的基准面12。
测杆4和另外的功能部件在图2中详细示出，图2是根据本发明的精密量测仪器1的纵向剖视图。如图所示，测杆4从与基准面12接合的端部13沿其旋转轴线或测量轴线14通过壳体2延伸至另一端16。测杆端16是截头圆锥形以固定手柄7并设有通到轴向端面中的盲孔17。测杆4在靠近圆柱形部分6处具有同样是圆柱形的中间部分18，在附图中，中间部分18位于壳体部分3内，螺纹部分19位于中间部分18和锥形端16之间。螺纹部分19具有高精度的外螺纹21。
外螺纹21延伸到相配合的内螺纹22中，内螺纹22位于固定在壳体2的向外突出的拧入式套筒23内。内螺纹22只设在远离壳体2的端部24。螺纹21和22的螺距决定了每转一圈测杆4的纵向进给量。在端部24可以安装调节螺母26，通过该调节螺母26可以设定螺纹21和22的啮合力，使得能够基本上消除螺纹游隙而还能确保测杆4相对拧入式套筒23轻松转动。
拧入式套筒23利用安装凸缘28固定在壳体2的开口29。在安装凸缘28和端部24之间，拧入式套筒23具有部分32，其内径大于测杆4的外螺纹21的外径。在安装凸缘28设有环形延伸部分33，沿轴向延伸到壳体2的内部空间31。环形延伸部分33的外径小于安装凸缘的外径，但其内径相当于测杆4的部分6、18的外径。于是，测杆4由延伸部分33紧密和可滑动地支承及导向。而且，测杆4还紧密并可滑动地支承在轴承衬套36的内孔34中，轴承衬套36插入壳体2的开口37内。开口37位于与开口29相对处。轴承衬套36最好粘结到开口37中，并具有围绕测杆4的密封圈35，密封圈35与壳体盖9的密封机构、电池室的密封机构，以及与精确配合的螺纹21、22一起对内部空间31液密封闭。
如前所述，利用手柄7可拧入或拧出测杆4。在本实例中为塑料滚筒形式的手柄7套在摩擦套筒38上，并通过摩擦力固定。摩擦套筒38的轴向外端包括设有圆锥孔41的缩窄部分39，其形状和尺寸与截头圆锥形的测杆端16相符。测杆端16容纳在孔41中并形成摩擦锁定。塑料手柄7和摩擦套筒38由盖盘42和止动螺钉43沿轴向固定，止动螺钉43穿过盖盘42的中心孔拧入盲孔17。止动螺钉43还可以用来快速调整测杆4，因为其外径小于手柄7的外径。摩擦套筒38设置成可绕套筒44转动，套筒44固定在拧入式套筒23的安装凸缘28上并沿部分32、24延伸。
精密量测仪器1用来量测表面之间的距离，比如工件的厚度、长度、直径或其它尺寸。为此，在测杆部分6的轴向端面固定有耐磨测量盘46，测量盘46具有方向垂直于测量轴线14并具有测量面作用的平面表面47。同样地，具有平面圆形基准面49的耐磨圆盘48固定在作为反支承件的基准面12上。基准面49朝向测量面47并平行其延伸。
数字51表示的容纳在内部空间31的测量系统用来确定基准面49和测量面47之间的距离。测量系统51包括检测机构52及控制和计算装置53，其中检测机构52用来测定测杆4的相对角度位置或旋转运动，控制和计算装置53用来操作检测机构52并计算由检测机构52产生的测量信号以确定所测量的距离。检测机构52以及控制和计算装置53未在图2中详细示出。然而，可以认识到检测机构52包括相对壳体2静止的固定检测元件54以及与测杆4同步转动的活动检测元件56。
在所示实施例中设有电容式检测机构52。固定检测元件54具有由分段电容器层构成的若干个发射电极(未详细示出)，这些分段电容器层设置在相对活动检测元件56的圆环表面上。同样也由圆环段构成的若干个接收电极设置在发射电极周围。活动检测元件56构成测量装置或编码装置，并且在对着固定检测元件54的表面具有若干个平衡电极，平衡电极也具有圆环段的形状并与所述发射和接收电极隔开。在检测元件54、56之间形成均匀的环形间隙57，在本实例中其宽度为大约0.1毫米。施加在发射电极上的控制信号通过已知的方式由活动检测元件56的平衡电极电容耦合到接收电极。根据平衡电极与发射电极或者接收电极之间的交叠程度，控制信号受到不同地影响或编码。因此，测量信号可获得有关测杆4的相对角度位置的信息。计算装置53提取该信息并根据测杆4的转数和方向以及测杆螺纹的节距确定所测量的距离。以上简要介绍类型的电容测量系统在现有技术中是公知的。在德国专利DE 100 351 92 C1详细介绍了一种优选的电容式测量系统的实例，该电容式测量系统能够容易地用作旋转测量系统并具有优越的低功耗的控制和计算电路，在此引用参考其内容。
测量系统的类型对于本发明没有决定性的意义。具有重要意义的是测定测杆角度位置或角速度的测量系统应包括与测杆4一起转动的检测元件56以及面对面与检测元件56隔开预定距离设置的固定检测元件54。例如，也可以使用电感式测量系统，其中由发射线圈产生的磁场受具体测量装置的影响并由接收线圈检测。欧洲专利EP0 785 415 B1、EP 0 182 085 B1或德国专利DE 197 199 05 A1公开了电感式测量系统的优选类型。
活动检测元件56固定在轴承套筒或导向套筒58，而轴承套筒58可紧密地但可相对移动地包围测杆4。轴承套筒58从轴承衬套36延伸到拧入式套筒23的延伸部分33。轴承套筒58的长度最好使其轴向端面与轴承衬套36及轴向延伸部分33的轴向端面接触而不能沿轴线方向移动。通过这种方式还可以设定活动检测元件56的位置。
在图2和3中以数字59表示的驱动和导向机构一方面用来将测杆4的旋转运动传递给轴承套筒58，但另一方面又允许其间进行平移运动。装置59包括拧入螺纹径向孔62的固定销61，径向孔62穿过测杆4的圆柱形部分18并正交于旋转轴线14。径向孔62对着圆柱形部分18表面的开口向外扩大以形成沉孔63，固定销61的圆柱形头部64部分容纳在沉孔63中。然而，固定销头部64的大部分突出到测杆4的上表面之外，进入设于轴承套筒58的内凹槽或导向凹槽66中。在本实例中凹槽66具有矩形横断面并且沿轴承套筒58的整个长度平行于旋转轴线14延伸。固定销头部64的外径精确地对应于凹槽66的宽度，因此与凹槽两侧65a、65b线性接触。内凹槽66最好通过拉削加工形成以获得所要求的形状和尺寸精度。
固定销61和径向孔62沿轴向布置成，当测量面47与基准面49相互接触时，可使固定销头部64靠着轴承衬套36的环形端面(突出到内部空间31)而形成第一限位件67。另外参见图4，销钉68限定了测量范围的端点并构成第二限位件，其沿径向穿过轴承套筒58的径向凸缘69至紧靠测杆4的表面处并突出到导向凹槽66中。在套筒58壁中靠近径向凸缘69的开口71形成到测杆4的通路。径向凸缘69同时作为活动检测元件56的轴承座，因此具有方向垂直于测量轴线14的精加工出的接合面72，检测元件56固定在该接合面72。检测元件56的径向位置由环形的轴向突出部分73确定，该轴向突出部分73从径向凸缘69朝拧入式套筒23的延伸部分33方向延伸并与之接触。轴向延伸部分33、73的外径是相同的。
如图4的放大图所示，在延伸部分33的圆柱形外表面设有支承或承载环74，其轴向长度小于延伸部分33的轴向长度，而其内径基本上等于延伸部分33的外径，因此支承环74紧密但可移动地安装在延伸部分33上。支承环74具有完全平行于接合面72延伸的轴向端面76，固定检测元件54以及装有控制和计算装置53的线路板固定在该轴向端面76上。
参见图5，为了设定支承环74的位置，设有固定或夹紧件77，通过该夹紧件77可以将支承环74夹紧到圆柱形延伸部分33上。固定或夹紧件77包括穿过支承环74侧壁的内螺纹径向孔78和螺纹销79，螺纹销79拧入孔78直至接触延伸部分33的外表面，从而施加足够的压紧力来牢固地固定支承环74。
以上介绍的精密量测仪器1由于具有较少的部件而可以十分快速和简单地装配。比如，拧入式套筒23固定到壳体2之后，可以将支承环74插套在轴向延伸部分33上，接着可以将测杆4从拧入式套筒23的轴向端部24穿过拧入式套筒23直至其前轴端13突出到内部空间31中。然后将轴承套筒58和活动检测元件56一起插套在测杆4的前端13上，并向前移动和校准测杆4，直至径向孔62和导向凹槽66对着通孔71。接着可以穿过通孔71将固定销61拧入孔62中。然后可以将测杆4穿过轴承衬套36的轴承腔，此时测杆4的外螺纹21与拧入式套筒23的内螺纹22接合。接着可以拧入测杆4直至其测量面47与基准面49接触。
一个显著的优点是检测元件54、56在需要时可以彼此对准。以高精度制造的轴承座33、76以及72、73可确保检测元件54、56之间的平行度。由轴承延伸部分33、支承环74和固定件77构成的设定机构81还可以根据要求，比如根据与所使用测量系统有关的规范，来设定角度位置以及检测元件之间的距离。可以使用不同的测量系统而无需改变构造形式。而且，间隙57可以单独适应制造公差或者可以在维修时进行调整。只须在延伸部分33上移动支承环74到要求的位置然后拧紧螺丝79进行固定。可以预先设定所要求的间隙宽度，或者可以通过测量基准物体来设定所要求的间隙宽度。还可以从线路板53拾取测量信号并根据定性信息确定所要求的间隙宽度。在任何情况下，设定机构81都可以对间隙宽度进行灵活改动，因此能始终确保很高的测量精度。
精密测距仪1按照以下方式工作在图1和2中示出作为操作起点的初始状态，此时测量面47位于基准面49。测量仪器1可以通过启动开关82(以示例性方式表示)带电，或者可以通过唤醒电路供电，唤醒电路在手柄7被转动时立即启动测量系统51。而且，精密量测仪器1包括重置按钮83，可重置测量系统51并对指示装置，如以毫米显示测量距离的显示器84，进行调零。如果接着通过手柄7或快速调整螺钉43转动测杆4，检测机构52以上面介绍的方式检测测杆4的角度位置。计算装置53计算由检测机构52传递的测量信号并由此确定测量面47和基准面49之间的距离，从而获得尺寸，如工件的厚度或长度。图1还示出了枢轴件86，通过枢轴件86可以启动未示出的固定装置以冻结检测到的尺寸并防止测杆4的进一步移动。所确定的距离显示在显示器84上并且可以通过数据输出端87应用于电脑或类似装置。其它信号，比如测量信号也可以通过该数据输出端87传输。
当转动测杆4时，测杆4同步沿轴向移动，即平行于其旋转轴线14移动。此时，固定销61的头部64施加作用力到一个凹槽侧面65a或65b上，于是轴承套筒58与活动检测元件以及测杆4一起转动并保持准确的角度。通过延伸部分33和轴承衬套36的端面之间的滑动接触防止了轴承套筒58的轴向移动。精确符合导向凹槽66的固定销头部64沿凹槽侧面65a、65b滑移，不会产生对测量精度有不利影响的窜动，并且不会妨碍部件的顺畅移动。导向机构59最好设置在测杆中间部分18的区域，即设置在壳体2的完全液密的内部空间31，因此除了已经提到的密封装置之外不需要为导向机构59提供额外的密封装置。灰尘和液体微粒都不会对导向造成不利影响。机构59的精确驱动和导向以及对精确设定的间隙57的检测构成了高精度测量的基础。
另一个优点是，当到达测量范围的端点时，销钉68与固定销头部64的接触可形成稳定的接合面。销钉68与凹槽66的几何形状无关并具有足够的厚度和强度可有效地防止过度旋紧。在相反方向上，接合面67即轴承衬套36的端面可防止对测量面47或基准面49造成损伤。然而，手柄7还可以设置棘齿型装置以防止过度旋紧。
在本发明范围内可以作出许多修改。如前所述，可以用电感式测量系统代替电容式测量系统。精密量测仪器1最好是电池操作的手持式测量仪器，但是本发明也可结合到壳体构造形式与所示实施例不同的测量设备中。测杆4可以是电机驱动的，比如带有中间传动齿轮。取决于测量用途，测量面和基准面47、49可以是球形的或圆锥形的，或者可以设置成能容纳合适的测量插入物。此外，可以用不同构造的导向件替代销钉61，或者固定销头部可以具有多边形或其它的形状，只要部件4和58之间能够紧密地一起转动并能够相对位移。然而，上述导向机构59实施例的优点在于仅仅通过简单的方法和措施就可以提高测量精度。上述设定机构81同样具有十分简单的构造和可操作性。
图6是与图4类似的剖视图，示出了本发明的一个改进的实施例。在该改进实施例的结构和功能与前述测量仪器相同的情况下，使用相同的标号，而且上述说明可作为参考。
图6所示实施例与图1至5所示实施例不同之处只在于两个检测元件54、56都可沿测量轴线14移动。固定检测元件54的支承环74在拧入式套筒23的轴向延伸部分33上的轴向和旋转位置可以通过设定机构81加以固定，同时活动检测元件56上也连接有类似的设定机构81′。检测元件56固定在支承或承载环74′上，而支承环74′紧密但可移动地安装在轴承套筒58′的轴向延伸部分73′上。轴向延伸部分73′相对于图2和3中的延伸部分73沿轴向延伸，而前述实施例中的环形径向凸缘69省去。导向凹槽66只是延伸到通孔71的高度，且其端部形成台阶87，当到达测量范围的端点时，该台阶87起到固定销头部64的接合面的作用。延伸部分73′从台阶87沿轴向延伸到延伸部分33并具有与延伸部分33相同的外径。类似于设定机构81，设定机构81′具有夹紧件77′，包括支承环74′中的径向孔78′和螺纹销79′。可以拧入螺纹销79′直至延伸部分73′的外圆周表面。图6的实施例具有更大的灵活性，因为能够根据需要安装和更换检测元件54或56，而且适用于各种不同的测量系统。应当认识到这样的实施例是可行的，其中只有活动检测元件56的位置是可调的，而固定检测元件54牢固地固定到拧入式套筒23。
测距精密仪器1包括支承在壳体2中的螺纹测杆4和检测机构52，检测机构52检测测杆4的旋转运动，并包括固定检测元件54和活动检测元件56，其中固定检测元件54相对于壳体不动，活动检测元件56固定在测杆上可与测杆一起转动。两个检测元件54、56之间设有预定宽度的间隙。仪器1还包括驱动和导向机构59，用来将测杆4的旋转运动传递给活动检测元件56，并且可以引导其间的相对平移运动。
根据本发明，驱动和导向机构59包括导向套筒58，导向套筒58固定在活动检测元件56可随其转动，并设有平行于测量轴线14延伸的内凹槽66。还包括连接在测杆4上可随其转动的导向件61。导向件61的形状和尺寸符合内凹槽66，在其中可移动地延伸。根据本发明的另一个方面，设有设定机构81，通过该设定机构可以按照需要设定检测元件45、56之间的间隙宽度。根据本发明的精密量测仪器1具有简单而坚固的结构，并能保持很高的测量精度。
权利要求
1.一种精密测距仪，包括壳体(2)，限定了测量轴线(14)；测杆(4)，可旋转和移动地设置在所述壳体(2)中，所述测杆(4)的旋转运动可引起所述测杆(4)沿所述测量轴线(14)的相应移动；检测机构(52)，用来检测所述测杆(4)的所述旋转运动；所述检测机构(52)包括固定检测元件(54)和活动检测元件(56)，所述固定检测元件(54)相对于所述壳体(2)不动，而所述活动检测元件(56)连接到所述测杆(4)可随其转动并且可以沿所述测量轴线(14)相对所述测杆(4)移动；可以设定所述固定检测元件(54)和所述活动检测元件(56)之间间隙(57)的预定宽度；和导向机构(59)，用来引导所述活动检测元件(56)和所述测杆(4)之间的相对移动；所述导向机构(59)包括连接到所述活动检测元件(56)可随其转动的导向套筒(58)，所述导向套筒(58)具有内凹槽(66)和导向件(61)，所述内凹槽(66)平行于所述测量轴线(14)延伸，所述导向件(61)连接到所述测杆(4)可随其转动并且可移动地突出到所述内凹槽(66)中。
2.根据权利要求1所述的精密测距仪，其特征在于，所述导向机构(59)还设置成为当转动所述测杆(4)时使所述活动检测元件(56)一起转动的驱动机构。
3.根据权利要求1所述的精密测距仪，其特征在于，所述导向机构(59)完全容纳在内部空间(31)，所述内部空间(31)容纳所述检测机构(52)，被密封封闭的壳体(2)包围。
4.根据权利要求1所述的精密测距仪，其特征在于，所述导向套筒(58)构成直接承载所述活动检测元件(56)的轴承套筒。
5.根据权利要求1所述的精密测距仪，其特征在于，所述内凹槽(66)通过拉削加工在所述导向套筒(58)的内壁形成。
6.根据权利要求1所述的精密测距仪，其特征在于，所述内凹槽(66)是矩形凹槽。
7.根据权利要求1所述的精密测距仪，其特征在于，所述导向套筒(58)包括通到所述内凹槽(66)的径向通孔(71)。
8.根据权利要求1所述的精密测距仪，其特征在于，所述导向件(61)由销钉构成，具体地由固定在所述测杆(4)的螺纹销(61)构成；所述螺纹销(61)沿径向突出超过所述测杆(4)外表面并具有精确配合所述导向凹槽(66)的头部(64)。
9.根据权利要求1所述的精密测距仪，其特征在于，所述导向件(61)与靠近所述活动检测元件(56)的销钉(68)形成末端接合面，所述销钉(68)穿过所述导向套筒(58)并突出到所述导向凹槽(66)中。
10.一种精密测距仪，包括壳体(2)，限定了测量轴线(14)；测杆(4)，可旋转和移动地布置在所述壳体(2)中，所述测杆(4)的旋转运动可引起所述测杆(4)沿所述测量轴线(14)的相应移动；检测机构(52)，用来检测所述测杆(4)的所述旋转运动；所述检测机构(52)包括固定检测元件(54)和活动检测元件(56)，所述固定检测元件(54)相对所述壳体(2)不动，而所述活动检测元件(56)连接到所述测杆(4)可随其转动并可以沿所述测量轴线(14)相对所述测杆(4)移动；可以设定所述固定检测元件(54)和所述活动检测元件(56)之间间隙(57)的预定宽度；导向机构(59)，用来引导所述活动检测元件(56)和所述测杆(4)之间的相对移动；和设定机构(81、81′)，用来可变化地设定所述固定检测元件(54)和所述活动检测元件(56)之间间隙(57)的宽度。
11.根据权利要求10所述的精密测距仪，其特征在于，所述活动检测元件(56)和所述固定检测元件(54)以很小距离沿轴线方向相互面对。
12.根据权利要求10所述的精密测距仪，其特征在于，所述设定机构(81)与所述固定检测元件(54)相连。
13.根据权利要求10所述的精密测距仪，其特征在于，所述检测元件(54、56)支承在具有环形轴向轴承延伸部分(33、73、73′)的轴承套筒(23、58)，所述轴承延伸部分(33、73、73′)具有基本上相同的外径，并沿轴线方向相对延伸且通过端面相互接触。
14.根据权利要求13所述的精密测距仪，其特征在于，至少一个所述检测元件(54、56)固定在环形承载体(74、74′)上，所述环形承载体(74、74′)同轴围绕所述相应轴承套筒(23、58)的所述环形轴承延伸部分(33、73′)且可以在上面移动。
15.根据权利要求10所述的精密测距仪，其特征在于，所述设定机构(81、81′)包括固定装置(77、77′)，用来固定一个所述检测元件(54、56)的设定轴向位置和角度位置。
16.根据权利要求14所述的精密测距仪，其特征在于，所述固定机构(77、77′)由所述承载体(74、74′)的径向螺纹孔(78、78′)和螺纹销(79、79′)构成，所述螺纹销(79、79′)可以拧入所述螺纹孔(78、78′)直至所述圆筒形轴承延伸部分(33、73′)的外表面。
17.根据权利要求10-16中任何一项所述的精密测距仪，其特征在于，还包括具有如权利要求1-9中任何一项所述特征的导向机构(59)。
18.根据权利要求1、10或17任何一项所述的精密测距仪，其特征在于，支承一个所述检测元件(54、56)的一个所述轴承套筒是拧入式套筒(23)，所述拧入式套筒(23)的一部分设有内螺纹，而所述测杆(4)的至少一部分设有与所述内螺纹(22)相啮合的外螺纹(21)。
19.根据权利要求1、10或17任何一项所述的精密测距仪，其特征在于，所述固定检测元件(54)构成具有信号发射机构和信号接收机构的测量系统(51)的一部分，所述活动检测元件(56)由编码机构构成。
20.根据权利要求1、10或17任何一项所述的精密测距仪，其特征在于，所述检测机构(52)是电容式检测机构。
21.根据权利要求1、10或17任何一项所述的精密测距仪，其特征在于，设有计算装置(53)，用来计算由所述检测机构(52)传递的测量信号并输出表示所述测杆(4)轴向移动的测量值。
22.根据权利要求1、10或17任何一项所述的精密测距仪，其特征在于，设有显示装置(84)，可显示所述测杆(4)的轴向移动，以便进行外部观测。
全文摘要
一精密测距仪，包括支承在壳体中的螺纹测杆和检测测杆旋转运动的检测机构，检测机构包括固定检测元件和活动检测元件，其中固定检测元件相对壳体不动，活动检测元件固定在测杆上可与测杆一起转动。两个检测元件之间有预定宽度的间隙。这种仪器还包括驱动和导向机构，将测杆的旋转运动传递到活动检测元件，并可引导其间的相对平移运动。驱动和导向机构包括导向套筒，可固定在活动检测元件随其转动并设有平行于测量轴线延伸的内凹槽。还包括连接在测杆可随其转动的导向件，其形状和尺寸符合内凹槽并在其中可移动地延伸。还可设有设定机构，其按照需要设定检测元件之间的间隙宽度。
文档编号G01B3/18GK1654918SQ20041004351
公开日2005年8月17日 申请日期2004年5月11日 优先权日2004年2月11日
发明者W·塞博尔德 申请人:卡尔·马尔控股有限公司