专利名称：复合校准/验证规及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种用于校准具有一测量精度的测量器具的复合校准/验证规。更具 体地，本发明涉及一种多功能、多维度长度标准，并且作为工作标准工作以在工作场所与各 种测量器具进行比较。
背景技术：
当测量准确的长度尺寸时，采用规块作为最常用的长度标准。规块需要具有出色 的抗磨损和抗腐蚀性，因为它是尺寸的准确测量的标准。如果规块被磨损或腐蚀，则不能再 被用作标准。然而，根据这种常规方法，规块存在问题，它们较昂贵，具有多种形状/尺寸，诸如 以5、10、19、34、47、88、103、112、122件套等。需要将规块组合以形成不同尺寸，需要被称为 紧配合的特殊技术来组合它们，有时在规块的组合过程中出现错误，因为所有尺寸计算过 程是依赖于人的，并且是耗时的工作。除了由于最大规块用于外部平面测量，因此内径测量 是困难的操作之外，另外有时为了在使用规块的测量中获得希望的结果，需要其它器具，诸 如规块配件、正弦板、标准圆柱(master cylinder)等。可用于使得能够进行校准的规组件的特征当然需要与规的整体构造兼容，并且在 由不同制造商以各种设置完成的任何已知规构造之内。已针对机器提出多种可调节规块， 其中规块能够被设置以建立要将工件切割/设置到的希望的尺寸。这些规块中的一些通常 被可滑动地安装在桌子上并被固定螺丝保持在所选择的位置处。虽然这些规块已经能够满足其预期目的，但是它们的特征是具有某些缺点，S卩，将 块滑动到特定位置并随后上紧固定螺丝以将规块固定在邻近桌子上的刻度的准确位置以 建立期望的尺寸可能是耗时的。在相当多的研究和实验之后，设计出了本发明的本质上通 用的、复合的规块，其不包含松开的配件/组件并且易于在工作场所校准/验证不同的测量 器具。BROWN禾Π SHARPE TESA SA在日本说明书JP2003194501中公开了用于校准测量机 器的参考规以及用于测量机器的校准方法。作为主要部件，被校准过的校准叉体包括三 个块规、基座、以及盖，三个块规重叠在一起，而中间块规从其它两个块规较大地移位。三个 块规的组件被对着已校准过的校准叉体对称地定位，布置在中间的块规突出。由于三个块 规的组件，能够通过被测量的校准叉体的该突出部的外部尺寸以及内部尺寸来测量参考尺 寸。KRISTENSEN,Gerhard在PCT公开W08602993中公开了用于制备具有1 ‘mu，大小 的精度的所谓的工作规或标准(master)的方法和测量单元系统。该发明提供一种系统，包 括特殊标准规块和特殊工作规构件以及相关的专用测量装置，利用该系统，可以通过两个 可相互固定的可位移单元的简单长度调整来产生工作规，通过与事先在该测量装置中测量 的标准规块的尺寸进行比较，在该测量装置中实现该调整。该规块和工作规可以是简单成 形的，即，由圆柱体以及从其突出的测量定义销组成，这为规块的廉价设计以及工作规的简单可调性提供了条件。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种测量单元系统，其可以广泛地简化并保证以高精 度的正确长度测量来制造工件，并且其本质上是通用的和复合的。根据本发明，为了提供一种工作标准或者标准(master)，使用由一个或更多个长 度可变且可固定的标准单元，在测量规中并且不在实验室条件下，其被调节和固定在与经 校准的规的长度相对应的长度尺寸，该经校准的规被相同或相应的测量器具测量，由此该 经校准的规包括放置在一起的常规规块。该测量器具包括游标卡尺、数字卡尺、千分尺、高 度规、深度规、孔径规、内卡尺、外卡尺、千分尺头、刻度盘指示器、刻度盘测试指示器、量角 规、曲尺、V形块和角板等。因此，诸如这里所描述的，提供一种用于在工作场所校准不同测量器具的复合校 准/验证规，包括在前部的多个台阶；在台阶上的不同方向上的多个椭圆孔；在顶端台阶 上的至少一个销；在规的侧部的与底平行的至少一个中央台阶孔；与顶端台阶上的销的基 底排成一行的多个小台阶；以及形成在前部的台阶的一侧的至少一个尖角。另外提供一种用于制造复合校准/验证规的方法，包括步骤提供需要的块的原 料；检查原料的化学成分；根据所公开的设计切割原料；对所切割的材料进行基本铣削；进 行热处理以得到材料的需要的硬度；进行零度以下处理用于更好的尺寸稳定性；检查材料 的硬度；对规的不同部分进行研磨操作；对规的不同部分进行精研和收尾操作；以不同标 准/标准规校准该规；在规的不同部分做标记；对完成的校准/验证规进行包装和发送。根据本发明的另一个目的，提供一种复合校准/验证规，其为通用的，具有多个尺 寸标准、孔标准和角标准。根据本发明的另一个目的，提供一种独特巧妙设计的校准/验证规，其不包括松 动的配件/组件。根据本发明的另一个示例性目的，提供一种复合校准/验证规，其不需要特殊技 巧来操作，任何具有检测和测量的基本知识的人都能够非常容易地进行操作。根据本发明的另一个目的，提供一种复合校准/验证规，其构造简单，并且全部相 关尺寸都根据需要适当地标记在规上。根据本发明的另一个示例性目的，提供一种用于制造复合校准/验证规的方法。根据本发明的另一个示例性目的，其中，该方法还根据需要提供复合校准/验证 规的全部侧均可用并且被精确地研磨并适当地标记其相应尺寸。根据本发明的另一个示例性目的，提供一种复合校准/验证规，其包括多个测量 台阶，最好的适合于用于不同应用的具有不同量程、模型和最小读数的大量测量器具，这些 测量器具由全世界的领先标准器具制造商提供。根据本发明的另一个示例性目的，提供一种复合校准/验证规，其由具有较小磨 损的硬化钢材料制成。根据本发明的另一个示例性目的，提供一种复合校准/验证规，其成本低，对于小 型工业、工作间以及不能在定期校准、备用器具、熟练人员以及具有用于校准的受控环境的 标准房间方面投入大量资金的人非常有用。
根据本发明的另一个示例性目的，提供一种复合校准／验证规，其中用户能够调整其器具或者其能够使用乘系数来补偿偏差
根据本发明的另一个示例性目的，提供一种复合校准／验证规，其中规能够用于在工作场所评估测量系统误差，诸如偏差1可重复性1稳定性1线性等，以分析与测量系统相关的测量变化。
根据本发明的另一个示例性目的，提供一种复合校准／验证规，其中全部非功能区域在工作表面以下o．2mm，这适用于规的全部侧。
根据本发明的另一个示例性目的，提供一种复合校准／验证规，其中不需要特殊的环境来维护校准／验证规，因为其由硬化钢制成，该硬化钢与市场上可获得的最多的器具的材料相同，因此热膨胀系数相同。
根据本发明的另一个示例性目的，提供一种复合校准／验证规，其需要较少的空间，因为其相对于诸如规块组1高度规1检查标准1台阶规等的其它标准相比的独特的设计，因此其易于在工作区域维护。
根据本发明的另一个示例性目的，提供一种复合校准／验证规，其能够通过诸如“o”级规块组或通用长度测量机(ULM)等的任意高精度的长度标准来校准。
根据以下具体描述1附图以及所附权利要求，本发明的这些和其它方面1优点和显著特征将变得明显。
下面参照附图更详细地描述本发明。
图l示出可用的现有技术校准／验证规；
图2(a)示出根据本发明的校准／验证规的透视 图2(b)示出根据本发明的校准／验证规的侧视 图2(C)示出根据本发明的校准／验证规的后视 图2(d)示出根据本发明的校准／验证规的另外的侧视 图3示出用于制造根据本发明的校准／验证规的方法；
图4示出能够通过使用该校准／验证规在工作场所进行校准的具有不同量程1最小读数和模型多种测量器具；
图5示出图解对根据本发明的校准／验证规的不同部分的多种测量的示例；
图6(a)示出图解使用根据本发明的校准／验证规校准量角规的方法的示例；
图6(b)示出图解使用根据本发明的校准／验证规校准曲尺的方法的示例；
图6(C)示出图解使用根据本发明的校准／验证规校准高度规的方法的示例；
图6(e)示出图解使用根据本发明的校准／验证规校准内／外刻度盘卡尺的方法的示例；
图6(f)示出图解使用根据本发明的校准／验证规校准刻度盘测试指示器的方法的示例；
图6(g)示出图解使用根据本发明的校准／验证规校准柱塞式刻度盘指示器的方法的示例；
图 6(h)例；
图6⑴
图 6(j)
图 6(k)示例；
图ea)示例；
图 6(m)例；
图 6 (η)示例；
图 6 (ο)
图 6 (ρ)
说明书
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示出图解使用根据本发明的校准/验证规校准内径校对规的方法的示
示出图解使用根据本发明的校准, 示出图解使用根据本发明的校准, 示出图解使用根据本发明的校准
验证规验证V形块的方法的示例； 验证规校准深度规的方法的示例； ‘验证规校准游标卡尺的外爪的方法的
示出图解使用根据本发明的校准/验证规校准数字卡尺的外爪的方法的
示出图解使用根据本发明的校准/验证规校准数字卡尺内爪的方法的示
示出图解使用根据本发明的校准/验证规校准数字卡尺深度杆的方法的
示出图解使用根据本发明的校准/验证规校准千分尺的方法的示例； 示出图解使用根据本发明的校准/验证规校准千分尺头的方法的示例。
具体实施例方式如这里所描述的，本公开涉及用于根据需要在工作场所校准测量器具的校准/验 证规。参照图1，其示出用于不同器具的多个校准规的使用，其具有很大的缺点，本领域技术 人员将认识到在工作场所使用具有宽且平的平行表面的单个校准规对各种测量器具/子 规进行校准的重要性。因此使用具有多个宽支撑表面以及多个测量表面和形状的块构件是 有优势的，在形成的块构件中可以具有非常小的区域或者甚至几乎是销状的，或者可能是 具有固定长度的宽阔表面、尖角以及多个孔/台阶。所公开的这种规是为适应在多种测量器具中使用的一些通常的长度、孔径、角度 而特别设计的。本发明的一个显著特征是本发明提供一种新型的“规块”，其由可在制造阶 段过程中(而不是之后)调节，并且能够以高精度使用的多种长度标准组成，并且其能够用 于测量器具或标准(master)以及用于针对绝对测量而预先调节的规。关于本发明，已经认 识到对于经校准的规的相关使用，没有对具有宽阔和平的平行表面的块的实际需要，因为 使用具有多个宽阔支撑表面和测量表面的块规是完全可能的，并且甚至是有优势的。规不 具有任何可能导致校准中的误差的松动配件或任何装配件。如所公开的，该校准/验证规的新设计包括多个平的表面，并且还包括圆形和椭 圆形的孔。该规还包括顶部竖直销。在图2(a)到图2(d)中示出了所公开的规的不同视 图。校准规的前部包括至少五个不同高度的台阶。第一和第二台阶包括相同周长尺寸的椭 圆孔。第四台阶的一端以45度呈尖角。第五台阶还包括七个小台阶以及期望高度的销。第 四和第五台阶还包括存在于前部的圆孔。如图所示，规还包括侧表面上的阶梯孔，用于校准内径测量器具。关于本发明的预 期目标，校准/验证规被设计为具有很小的复杂性，并且适应最大数量的测量器具。以最大 精度使得校准规的所有侧与相邻侧垂直，并且使得顶侧与底侧平行。将该底表面打磨到高 精度，并且将中央阶梯孔设置在侧面，其与该底面精确平行。该销精确地垂直于该底面，并 且为圆柱形。规的全部工作面经倒角，以防止小的机械损坏/凹陷，并且避免锐利边缘。
所述规的最顶部台阶还包括多个小台阶，其用于校对杠杆式刻度盘指示器、柱塞 式刻度盘指示器、电子探针等。在设计所公开的规时，可以根据客户的具体要求改变各个台 阶和尺寸以给予其对其设计的具体尺寸或者其在工作场所日常校对的尺寸的常规交叉校 对。换句话说，利用该校准/验证规的独特设计，很可能实现高度的定制化。除此之外，该 规还能够有助于在工作场所进行各种测量研究以分析与其测量系统相关的测量变化。关于本设计的另一个目标，单个标准规不包括其它松动配件/组件。此外，校准 /验证规的全部侧都是可用的，其被精确地研磨和适当地标记为所需要的相应尺寸。由于 其简单的构造，该规本身能够根据一些关键应用或用户规范而被一定程度地定制。(例如， 孔径、台阶高度、台阶宽度、角度、销直径等)另外，该规是非常经济的，并且与诸如规块组、 ULM以及刻度盘校准测试仪等其它长度标准相比，任何人都能够很容易地负担得起。该规的 没有哪个部分是针对特定器具的，因为该规的全部侧/台阶能够用于针对具有不同量程、 模型、最小读数的多种测量器具的校准/验证的多种应用，因此其作为多功能和多用途规 工作。例如，台阶W. 0,50. 0,75. Omm等能够用于校准千分尺、游标卡尺、数字卡尺、柱塞刻 度盘指示器和高度规。不需要具有很多标准用于每个工作器具类别以及受控的实验室环境 条件，其在图4中示出。可以通过任何长度标准以更高的精度，诸如“0”级规块或通用长度 测量机(ULM)等来校准该校准/验证规。此外，如图3所示，用于制造所公开的规的方法包括步骤提供需要的块的原料； 检查该原料的化学成分；按照所公开的设计切割该原料；对所切割的材料进行基本铣削； 进行热处理和零度以下处理以获得该材料的希望的硬度和更好的尺寸稳定性；检查材料的 硬度；对规的不同部分进行研磨操作；对规的不同部分进行精研和收尾操作；以不同标准 规校准该规；标注所需要的尺寸，对完成的规进行清洁、包装和发送。被选择用于校准规的原料是高碳、高铬、超硬钢，其在操作过程中发生较少的磨 损。通过验证所需要的材料，根据规的设计标记原料块，然后将其切割为希望的形状。对于 所公开的规的步骤设计，执行铣削操作，并且在预加热的炉中对原料进行热处理，然后进行 回火以及零度以下处理以得到希望的硬度(值)和尺寸稳定性。器具的硬度是希望的，因 为硬材料具有较小的磨损并且能够长时间使用。为使表面光滑，对全部表面执行研磨操作， 然后是对全部表面的精研和抛光。在抛光操作之后，规已准备好，然后使用标准规针对不同 可工作点进行校准。然后经校准的规在不同部分被标记以用于实际尺寸的可视化，然后被 包装以及发送到目的地。在此可以注意到校准/验证规不包含任何部件的组装，因此其不 包含任何松动配件。校准/验证规可以用于在工作场所评估测量系统误差，诸如偏差、可重复性、稳定 性、线性等，以分析与测量系统相关联的测量变化的类型。另外，该规材料可以根据不同应 用或客户要求而改变，诸如碳化物、陶瓷等。示例此外，图5示出图解对根据本发明的校准/验证规的不同部分的多种测量的示例。 另外，图6(a)到图6 (ρ)示出用于校准/验证多种测量器具的方法。·校准规在其设计中具有许多台阶，以这种方式选择这些台阶，通过该方式，它们 能够一定程度地覆盖器具的整个工作范围，并且用户能够通过覆盖其器具的整个工作范围 来在最少两个或三个范围中校准其器具。
示例用户能够在以下台阶中校准以下量程的外径千分尺量程(0_25mm)，在5、 10、25mm 的台阶；量程 O5_50mm)，在 25、30、50mm 的台阶；量程(50_75mm)，在 50、60、70 和 75mm的台阶；以及量程(75_100mm)，在75、90、IOOmm的台阶。·在一侧，台阶为30、60、90、110和130mm，以在不同的台阶中检查多种器具，诸如
游标卡尺、数字卡尺、千分尺和高度规。示例用户能够在10、25、30、50、60、70、90、110、130mm的台阶中校准游标卡尺、数
字卡尺和高度规。·在顶侧具有直径5. 0士0. 003mm的销，其用于针对游标卡尺、数字卡尺、千分尺校 准等的快速参考。·在顶部有七个小台阶，其用于检查杠杆式刻度盘指示器、柱塞式刻度盘指示器和 电子探针等。示例用户能够在以下台阶中校准以下杠杆式刻度盘指示器量程量程 (0-0. 140mm)，在 0. 03,0. 1 的台阶；以及量程(0-1. (torn)，在 0. 03,0. 1、0. 5 和 1. Omm 的台阶。示例用户能够在以下台阶中校准以下柱塞式刻度盘指示器量程(O-IOmm)，在 0. 03,0. 1、0.5、1、3、5 和 IOmm 的台阶；以及量程(0_50mm)，在 0. 03,0. 1、0. 5、1、3、5、10、25、 30 和 50mm 的台阶；以及量程(O-IOOmm)，在 0. 03,0. 1,0. 5、1、3、5、10、25、30、50、60、70、75、 90和IOOmm的台阶。 在30和60mm的台阶上有椭圆槽，以检查游标卡尺、数字卡尺和深度规的的深度 杆。示例用户能够在30、60mm的台阶中校准卡尺的深度杆。 在110和130mm的台阶处有Φ8. 5mm的孔，它们用于校准10和25mm深的千分尺头。 在第四台阶中除了能够用作垂直和平行面的面之外，有45°的角，以检查角度装 置，诸如量角规、组合角尺等。示例用户能够在45°、90°、180°角的台阶中校准量角规。 在另一侧，台阶尺寸为10、25、50、75和100mm，以在不同的台阶中检查千分尺、游
标卡尺、数字卡尺、高度规、外卡尺等。 在侧面有两个孔，其尺寸为30和40mm，用于设置/校准孔径规、内径千分尺(hole test)、内卡尺、游标卡尺的内爪等，除此之外能够以70mm深度检查深度规。·该规的后侧用于验证V形块、角板、曲尺等。·校准/验证规的全部非功能区域在工作表面之下0. 2mm，这适用于该规的各侧。已经参照附图主要地描述了示例性实施例/示例，这些附解实施例的相关部 件。应认识到，并非实际系统的完整实施的全部部分都必须详细地被图解和描述，也并非全 部变化的部件布局方案都被描述。因此，关于以上说明，应理解本发明的不同要素或部分的 最优关系，包括功能和操作方式的许多改变，组装和使用，被认为对于本领域技术人员是清 楚的和明显的，并且对于在附图中示出的和在说明书中描述的内容的全部等同关系旨在被 包含在本发明中。因此，上述内容仅被认为是本发明的例证。另外，由于本领域技术人员将容易地想 到许多修改和改变，不希望将本发明限制到所示出和描述的确切的构造和操作，并且因此，包括被选择用于该校准规的材料在内的全部可采用的适合的修改和等同物均在本发明的 范围内。
权利要求
1.一种用于在工作场所校准不同测量器具的复合校准/验证规，包括 在前部的多个台阶；在所述台阶上的不同方向上的多个椭圆孔； 在顶端台阶上的至少一个销；与底平行并且在所述规的侧部呈现的至少一个中央台阶孔； 与所述顶端台阶上的所述销的基底排成一行的多个小台阶；以及 在呈现于所述前部的所述台阶的一侧形成的至少一个尖角。
2.根据权利要求1所述的校准/验证规，其中，用于所述规的材料是高碳高铬钢。
3.根据权利要求1所述的校准/验证规，其中，以最大准确度使所述规的全部侧与相邻 侧垂直并且使顶侧平行于底侧，并且所述规的全部非功能区域在工作表面以下0. 2mm，其适 用于所述规的全部侧。
4.根据权利要求1所述的校准/验证规，其中，优选的尖角为45度。
5.根据权利要求1所述的校准/验证规，其中，所述前部中的台阶的优选数量为5。
6.根据权利要求1所述的校准/验证规，其中，所述顶端台阶部分中的小台阶的优选数 量为7。
7.根据权利要求1所述的校准/验证规，其中，所述销精确垂直于所述底面，并且为圆 柱形，所述销的顶端被形成为平面的。
8.根据权利要求1所述的校准/验证规，其中，通过诸如“0”级规块组或通用长度测量 机(ULM)的任意高准确度长度标准来校准所述规。
9.根据权利要求1所述的校准/验证规，其中，所述规不具有松动配件/组件。
10.根据权利要求1所述的校准/验证规，其中，所述规的全部工作侧被倒角以防止小 的机械损坏/凹陷以及避免尖锐边缘。
11.一种用于制造复合校准/验证规的方法，包括步骤 提供需要的块的原料；检查所述原料的化学成分；根据所公开的设计切割所述原料；对所切割的材料进行基本铣削；进行热处理以得到所述材料的需要的硬度；进行零度以下处理以得到更好的尺寸稳定性；检查所述材料的硬度；对所述规的不同部分进行研磨操作；对所述规的不同部分进行精研和收尾操作；以不同标准/标准规校准所述规；在所述规的不同部分进行标记；对完成的校准/验证规进行包装和发送。
12.一种用于在工作场所校准不同测量器具的校准/验证规，其基本如这里具体参照 附图描述的。
13.一种用于制造基本如这里具体参照附图描述的校准/验证规的方法。
全文摘要
本发明涉及用于校准具有一测量精度测量器具的混合校准/验证规。更具体地，本发明涉及一种多功能、多维度长度标准，并且作为工作标准工作以与工作场所的各种测量器具进行比较。
文档编号G01B3/46GK102124298SQ200880130832
公开日2011年7月13日 申请日期2008年9月29日 优先权日2008年8月18日
发明者沙拉卜·库马尔·拉斯托吉 申请人:沙拉卜·库马尔·拉斯托吉