检验机及其连接夹具的制作方法

本发明涉及一种连接夹具和一种用于检验计量器的计量器检验机。特别地，本发明涉及夹具和检验处于倒置姿态的计量器(例如刻度盘)的计量特性的计量器检验机，其中当检验所述计量器时，触针头指向上。

背景技术：

已知刻度盘是作为一种比较器的实例。刻度盘包括立轴式和杠杆式。图14示出了一种立轴式刻度盘10。接着是参考图14的刻度盘的简要说明。

刻度盘10包括圆柱壳体11，能够垂直放置的心轴15，以及从壳体11伸出的杆20。刻度盘面(显示器)12设置在壳体11的前面。齿轮机构(图中未示出)设置在壳体11的内部，所述齿轮机构放大所述心轴15的位移并将改变量传送至指针13。触针头16设置到心轴15的底端。所述杆20可滑动地支撑心轴15。

心轴15穿过壳体11插入，且心轴15的顶端从壳体11中伸出。然后，为了保护心轴15的顶端部分，在壳体11的侧面设置帽21。图15示出了帽21与壳体11分离的状态。壳体11的侧面(图15中未示出)钻入一个孔，心轴15的顶端部分通过该孔伸出，且中空的阳螺纹部分14设置到所述孔的外周。所述帽21能够拧到所述阳螺纹部分14上。

另外，止动螺钉18可以螺纹旋入心轴15的顶端部分内。所述止动螺钉18包括从止动螺钉18张开的凸缘19。所述凸缘19由于紧靠所述孔的边沿(更精确地，阳螺纹部分14的边沿)因而是心轴15的止动器。所述帽21设计有足够的内径和深度以允许止动螺钉18垂直移动。

在这一点上，刻度盘性能在ISO463(http：//www.iso.org/iso/home/store/catalogue_ics/catalogue_detail_ics.htm？csnumber＝42802)和JISB 7503(http：//kikakurui.com/b7/B7503-2011-01.html)中规定。刻度盘的制造商必须检验他们的产品以决定刻度盘是否满足如ISO 463和JISB7503中规定的规定值。当检验刻度盘时，必须检验指示精度、测量力和重复精度。

检验刻度盘包含大量的测量情况，且必须重复执行，其需要大量的时间和精力。鉴于此，申请人(刻度盘的一个制造商)已经开发了计量器检验机以使得刻度盘的检验有效地和容易地根据既定的检验标准(例如，日本专利公开号No.H04-31531，日本专利号No.2645576，日本专利公开号No.2002-122402，以及日本专利公开号No.2002-122404)执行。下文是现有的计量器检验机的简要说明。计量器检验机的外观视图在图16中示出，计量器检验机的内部构造在图18中示出。图17展示了刻度盘已经布置在计量器检验机上的状态。计量器检验机100包括牢固地固定刻度盘10的托架110。托架110通过夹住刻度盘10的杆20牢固地固定刻度盘10。刻度盘10可以以多种大小出现，因此设置托架110以便自由地上升和下降从而改变高度位置。特别地，具有导轨121的背板120直立在壳体130上，且托架110可以沿着导轨121自由地上升和下降。另外，托架110可以通过操作把手111而固定就位。

计量器检验机100包括测量心轴140，其设置成能够沿垂直方向前进和后退。如同在图18示出的内部结构中一样，电机131和滚珠螺杆132安装在壳体130内部。滚珠螺杆132由于电机131的驱动力在垂直方向前进和后退。特别地，电机驱动力使所述滚珠螺杆132转动和停止，并且旋转螺母133。相应地，滚珠螺杆132前进和后退。滚珠螺杆132前进/后退的量可以由编码器134精确地探测到。编码器134的尺寸平行于滚珠螺杆132设置，并且探测头固定到滚珠螺杆132。另外，平坦的触针头141可以拧进测量心轴140的顶端部分。

引入一种示例性方案(protocol)，其利用计量器检验机100执行刻度盘10的检验(请看图19)。该方案是想检验刻度盘10显示的测量值与真实值有多少不同。计量器检验机100自动提升测量心轴140至一个仅仅不到大概20mm的点。从这个点开始，检验员手动地提升测量心轴140，移动测量心轴140的位置直到指针13指向20mm。(测量心轴140的精细的调整可以利用控制台150上的开关151或滚轮按钮152执行)。此刻测量心轴140的位置由编码器134测量。编码器134的测量值得以获取并在电脑160上记录。

对30mm、40mm等等执行相同的操作，以及测量刻度盘10的整个测量范围内的指示精度。此外，为了确定重复精度，在刻度盘10的整个测量范围上将相同的方案重复预定的若干次数。

计量器检验机100能自动地提升和下降测量心轴140，且能精确地测量测量心轴140的位移量。因此，当使用计量器检验机100时，刻度盘10的检验被理解为是简易的和有效的。

ISO463在2006年修订并且JISB7503在2011年修订。如下的内容经过这些修订加入。“没有被制造商指明的计量特性必须沿所有方向，在量程内的所有位置符合MPE和MPL的值”。刻度盘的最大容许误差(MPE)是指示值允许的指示误差的最大值。容许极限(MPL)是由测量力规范所容许的测量力的阈值。

根据修订，一种情形可能出现，要求检验即使是位于触针头的一个不同于典型向下指向姿势的方位上时是否满足规定值。一个代表性的例子，例如想象一种情况是使用者想要即使是位于触针头的一个不同于典型向下指向姿势的方位上仍然执行测量的能力。因此，制造商需要一种策略以使得刻度盘的检验即使是位于触针头的一个不同于典型向下指向姿势的方位上也成为可能。

技术实现要素：

本发明考虑到以上提到的情形而研发，以及当检验计量器时使得触针头指向上的倒转姿势下的简易和精确检验成为可能。

根据本发明的一个方面的夹具是一种倒转姿势检验夹具，用于将计量器以倒转姿势布置在计量器检验机上，从而在设置到计量器检验机上以便自由提升和下降的测量心轴移动至预定位置时，利用计量器检验机基于计量器的显示值，能够检验处于倒转姿势的计量器的精度。夹具包括沿第一方向延伸的第一柱状构件；第二柱状构件；以及第三柱状构件。第二柱状构件沿正交于第一方向的第二方向延伸且构造为通过使第二柱状构件的第一端接合到第一柱状构件的第一端而沿第二方向伸出的悬臂梁。第三柱状构件沿第二方向延伸且构造为通过使第三柱状构件的第一端接合到第一柱状构件的第二端而沿与第二柱状构件相同的方向伸出的悬臂梁。夹具还包括接合到第三柱状构件的触针头接收构件，使得位于计量器的心轴的最前端的触针头所形成接触的表面面对第二柱状构件。夹具还包括设置到第二柱状构件上且构造成可附接至测量心轴的夹具固定部。

根据本发明的另一个方面，测量心轴在夹具上移动的方向优选为第一方向。

根据本发明的另一个方面，触针头所形成接触的触针头接收构件的表面优选是平面。

根据本发明的另一个方面，触针头所形成接触的触针头接收构件的表面优选是相对于触针头凹陷的曲面。

根据本发明的另一个方面，曲面的曲率优选是夹具固定部和曲面之间的距离的倒数。

根据本发明的另一个方面，触针头所形成接触的触针头接收构件的表面优选由圆柱体的内圆周表面构成。

根据本发明的另一个方面，圆柱体的中心轴线优选正交于第一方向和第二方向。

根据本发明的另一个方面，触针头所形成接触的触针头接收构件的表面优选由球形表面构成。

根据本发明的另一个方面，夹具优选进一步包括沿第一方向延伸的第四柱状构件，以及第一到第四柱状构件优选成形为单一环形构件，其中第二柱状构件的第二端接合到第四柱状构件的第一端，并且第三柱状构件的第二端接合到第四柱状构件的第二端。

根据本发明的另一个方面，触针头接收构件和夹具固定部优选布置在第一柱状构件和第四柱状构件的中心位置。

根据本发明的另一个方面，计量器检验机构造成能够移动计量器的心轴，当计量器的心轴移动时，所述计量器检验机基于计量器的显示值检验计量器的精度。所述计量器检验机包括：测量心轴，该测量心轴设置成自由地提升和下降，所述测量心轴移动计量器的心轴；以及倒转姿势检验夹具，将计量器以倒转姿势布置在计量器检验机上从而能够检验在倒转姿势下的计量器的精度。夹具包括沿第一方向延伸的第一柱状构件；第二柱状构件；以及第三柱状构件。第二柱状构件沿正交于第一方向的第二方向延伸且构造成通过使第二柱状构件的第一端接合到第一柱状构件的第一端而沿第二方向伸出的悬臂梁。第三柱状构件沿第二方向延伸且构造成通过使第三柱状构件的第一端接合到第一柱状构件的第二端而沿与第二柱状构件相同的方向伸出的悬臂梁。夹具还包括接合到第三柱状构件的触针头接收构件，使得位于计量器的心轴的最前端的触针头所形成接触的表面面对第二柱状构件。夹具还包括设置到第二柱状构件和构造成与测量心轴可连接的夹具固定部。

根据本发明，当检验计量器时，能够在触针头指向上的倒转位置进行简易且精确的检验。

本发明由如下详细说明和附图阐明。参考附图仅仅是为了帮助理解而不是用来限制本发明。

附图说明

本发明以下文详细的说明书的方式进一步说明，借助本发明的示例性实施例的非限制性示例，参考提到的多个附图，其中相同的参考标记在整个附图的几个视图中表示相似的部分，并且其中：

图1示出刻度盘的检验姿势；

图2示出所述刻度盘的检验姿势；

图3示出所述刻度盘的检验姿势；

图4示出所述刻度盘的检验姿势；

图5示出所述刻度盘的检验姿势；

图6示出所述刻度盘的检验姿势；

图7示意性地示出了根据第一实施例的倒转姿势夹具的配置；

图8是示出了根据第一实施例的倒转姿势夹具固定到计量器检验机的测量心轴上的透视图；

图9是根据第一实施例的倒转姿势夹具的Y-Z平面上的横截面分解图；

图10示出了根据第一实施例的夹具的使用姿势；

图11是示意性地示出了根据第一实施例的夹具和刻度盘的心轴的位置关系的部分放大图；

图12示意性地示出了根据第二实施例的倒转姿势夹具的配置；

图13是示意性地示出了根据第三实施例的倒转姿势夹具的配置的透视图；

图14示出了刻度盘；

图15示出了刻度盘；

图16示出了计量器检验机；

图17示出了计量器检验机；

图18示出了计量器检验机；以及

图19示出了刻度盘检验的示例性方法的解释图；

具体实施方式

此处所示的详情是通过举例的方式并且目的只是为了本发明实施例的说明性讨论，并且为了提供什么被认为是本发明的原理和概念性方面的最有用的和容易理解的说明的目的而展示。就这一点而言，没有做出尝试去展示本发明的比为了本发明的基础理解必要的更详细的结构细节，说明书结合附图使得本发明的形式如何在实际中实施对本领域的技术人员来说更加明显。

下文中，参考附图描述本发明的实施例。同一附图标记在多个附图的每个附图中指定为相同的元件，且必要时省略重复的说明。

第一实施例

在ISO和JIS标准中，刻度盘的计量特性服从如“没有由制造商指明的计量特性必须在所有方向……符合MPE和MPL的值”的规定。因此，在使用者具有特殊需求的情形下，例如有需求在一种不同于正常姿势的姿势下(触针头指向下)执行检验。

考虑刻度盘10的内部结构等等，可能需求的检验姿势可以分成如下六种模式。六种检验模式参考图1到6如下文说明。

(A)触针头指向下(正常姿势)

(B)触针头指向上(倒转姿势)

(C)触针头指向右(此处刻度标记指向上)

(D)触针头指向右(此处刻度标记指向下)

(D)触针头指向右(此处刻度标记指向使用者)

(D)触针头指向右(此处刻度标记指向远离使用者)

在本说明书中，“指向使用者”也可以称为“前”、“向前”或“向外”以及“远离使用者”也可以称为“后部”、“向后面”或“向里”。

依照使用者使用的姿势，检验必须在这六种模式中的至少一种中执行。明显地，在本实施例中，检验处于“(A)触针头指向下”的刻度盘10可以利用与现有技术中描述的那些相同的常规方法完成。因此，省略处于“(A)触针头指向下”检验的说明。

提供根据本实施例在(B)倒转姿势下进行的检验(下文称为倒转姿势检验)的说明。在本实施例中，为了执行倒转姿势检验夹具被用来将刻度盘10以倒转姿势布置在计量器检验机100上。图7是示意性地示出了根据第一实施例的倒转姿势检验夹具200的配置的透视图。

在下文中，夹具的配置利用三个互相正交的方向X，Y和Z进行描述。X方向还可以称为第二方向，以及Y方向还可以称为第一方向。

倒转姿势检验夹具200包括柱状构件201到203，触针头接收构件(也称为触针头接收器)211，夹具固定孔220，以及夹紧螺钉221。柱状构件201到203和触针头接收构件211例如用铁构造。

柱状构件201到203配置为四边形的柱状构件，例如在垂直于长度方向(X方向)的横截面(Y-Z平面)具有矩形形状。在下文中，柱状构件201也可以称为第二柱状构件，柱状构件202也可以称为第一柱状构件，以及柱状构件203也可以称为第三柱状构件。

柱状构件201是沿水平方向(X方向)延伸的构件。柱状构件202是沿垂直方向(Z方向)延伸的构件，且其下(Z(-)侧)端部分与柱状构件201连接。柱状构件203是沿与柱状构件201相同的方向(图7中的X(+)方向)延伸的构件，且与柱状构件202的上(Z(+)侧)端部分连接。特别地，倒转姿势检验夹具200具有一种配置，其中两个悬梁臂(柱状构件201和203)从柱状构件202沿相同的水平方向(X(+)方向)伸出，其沿垂直(Z)方向延伸。

触针头接收构件211是在柱状构件203的垂直方向下侧(Z(-)侧)依附到表面203A的构件。在本实施例中，触针头接收构件211配置为长方体。刻度盘10的触针头16在触针头接收构件211的垂直方向下侧(Z(-)侧)接触表面211A。

夹具固定孔220形成为沿垂直(Z)方向钻穿柱状构件201的孔，计量器检验机100的测量心轴140可以穿过该孔插入。特别地，夹具固定孔220的直径可以理解为大于计量器检验机100的测量心轴140的直径。

图8是透视图，示出了固定到计量器检验机100的测量心轴140的倒转姿势夹具200。图9是倒转姿势夹具200的Y-Z横截面上的横截面分解图。平坦触针头141安装到测量心轴140的最前端且测量心轴140插入在柱状构件201的垂直方向下侧(Z(-)侧)穿过表面201A的夹具固定孔220。螺孔222从Y(-)侧贯穿至夹具固定孔220钻入柱状构件。阴螺纹设置到螺孔222的内表面上。然后，夹紧螺钉221拧入螺孔222中且利用夹紧螺钉221施加压力到测量心轴140，其使得倒转姿势检验夹具200容易地固定到测量心轴140。

上文给出了平坦触针头141安装到测量心轴140的最前端的一个例子的说明，但是这个说明仅仅是示例性的。一种情况也是可能的，其中平坦触针头141没有安装到测量心轴140的最前端，或者安装不同的触针头。

上文给出了夹紧螺钉221从Y(-)侧拧入的例子的说明。然而，只要夹紧螺钉221能被拧入螺孔222，夹紧螺钉221就可以从Y(+)侧，或从X(+)侧或X(-)侧拧入。

上文描述的夹具固定孔220，夹紧螺钉221以及螺孔222还可以称为设置到柱状构件201的夹具固定部或夹具固定器。然而，这个夹具固定部仅仅是示例性的并且只要倒转姿势检验夹具200能被固定到计量器检验机100的测量心轴140上，也可以使用其它配置。

图10示出了使用中的倒转姿势夹具200。计量器检验机100的主体的配置与图16中示出的配置类似，且因此省略其说明。刻度盘10利用倒转姿势检验夹具200以倒转姿势设置在计量器检验机100上。特别地，计量器检验机100的测量心轴140沿倒转的方位通过夹具固定孔220，夹紧螺钉221拧入螺孔222中，且倒转姿势检验夹具200固定到测量心轴140上。这时候，虽然固定到托架110上的刻度盘10上位置的方位是倒转的，该位置与在正常朝向时的探测类似。因此，如图10中所示，当使用夹具200时，刻度盘10可以以倒转姿势布置在计量器检验机100上且除了姿势是倒转的，可以最小化对检验结果的影响。

当将刻度盘10以倒转姿势布置在计量器检验机100上时，托架110当然被充分向上移动以防止托架110干扰。

当刻度盘10采用这种方式以倒转姿势布置在计量器检验机100上时，刻度盘10的检验能够采用一种与现有技术描述的方案显著类似的方案实施。当计量器检验机100的测量心轴140被提升和下降时，刻度盘10也与测量心轴140整体地提升和下降。当触针头16接触时，心轴15被向内压。此刻，测量指示精度和重复精度。采用这种方法，通过利用倒转姿势检验夹具200将刻度盘10以倒转姿势布置在计量器检验机100上，在倒转姿势下((B)触针头指向上)刻度盘10的检验可以利用计量器检验机100执行。

根据这一配置，通过利用具有上文描述的简易配置的倒转姿势检验夹具200，保持垂直倒转的刻度盘的检验可以不用设计任何特殊的测量例如改变检验机本身的姿势就可容易地执行。另外，通过替换固定到倒转姿势检验夹具200的心轴上的机构，倒转姿势检验夹具200可以应用到具有不同形状的心轴的多种检验机上。而且，在刻度盘上与检验机接触以便将刻度盘固定到检验机上的位置类似于刻度盘在正常方位被检验的情形。因此，与正常方位的在测量条件方面的差别可以绝对地最小化。

第二实施例

在第一实施例中，可以存在刻度盘10的心轴15的轴线不正交于触针头接收构件211的垂直方向下侧(Z(-)侧)上的表面的情形。图11是部分放大图，示意性地示出了根据第一实施例倒转姿势检验夹具200和刻度盘10的心轴15的位置关系。如图11中所示，刻度盘10固定从而刻度盘10的心轴15的轴线与垂直方向对齐。然而，当触针头接收构件211向垂直方向下侧移动且按压刻度盘10的心轴15时，触针头接收构件211接收来自刻度盘10的心轴15的反作用力。在倒转姿势检验夹具200中，柱状构件201到203具有由它们组成的材料确定的弹性。因此，由于来自触针头16的反作用力，弯曲在以夹具固定孔220作为固定点的倒转姿势检验夹具200中逐渐发展，柱状构件201固定到计量器检验机100的测量心轴140上的夹具固定孔220。

当研究由于这种现象对接近触针头接收构件211的区域的影响时，随着触针头接收构件211朝垂直方向下侧(Z(-)侧)移动，触针头接收构件211以逆时针方向旋转。结果，在触针头接收构件211的垂直方向下侧(Z(-)侧)上的表面211A不再垂直于刻度盘10的心轴15的轴线，且触针头接收构件211按压刻度盘10的触针头16所用的力F被分解成垂直向下的力Fv和水平方向力Fh。换言之，随着触针头接收构件211垂直向下移动时，施加到刻度盘10的心轴15上的垂直向下(Z(-)方向)压力减少。结果，检验精度因为由触针头接收构件211的位移量导致的施加到刻度盘10的心轴15上的压力的波动而可能变差。

作为回应，在本实施例中，为了解决上文提到的问题，提供了针对触针头接收构件具有额外改进的倒转姿势检验夹具300的说明。图12示出了倒转姿势检验夹具300，其用于将刻度盘10以倒转姿势布置在计量器检验机100上。倒转姿势检验夹具300具有这种配置，其中根据第一实施例的倒转姿势检验夹具200的触针头接收构件211由触针头接收构件212代替。倒转姿势检验夹具300而不是触针头接收构件212的配置类似于倒转姿势检验夹具200的配置，且因此省略其说明。

类似于触针头接收构件211的触针头接收构件212连接到柱状构件203的垂直方向下侧(Z(-)侧)的表面203A。在本实施例中，触针头接收构件212的形状为触针头接收构件212的垂直方向下侧(Z(-)侧)的表面212A与触针头接收构件211相比朝向垂直方向上侧(Z(+)侧)弯曲。在这个例子中，弯曲的底面212A由具有沿着Y方向的中心轴线的圆柱体的外圆周表面构成。

根据这种配置，甚至当触针头接收构件212随着触针头接收构件212向垂直方向下侧(Z(-)侧)移动而逆时针方向旋转时，触针头接收构件212的垂直方向下侧(Z(-)侧)上的表面也在触针头接收构件212与刻度盘10的触针头16接触的位置垂直于刻度盘10的心轴15的轴线。结果，不管垂直方向(Z方向)位移量，触针头接收构件212可以向刻度盘10的心轴15施加固定强度的垂直向下的按压力。

在本实施例中，当从夹具300的夹具固定孔220到触针头接收构件212的底面212A的距离定义为L时，底面212A的曲率优选为1/L。在这样一种情形下，底面212A可以与触针头16形成接触以便抵消夹具300的旋转方向位移，其对防止检验精度变差是有用的。

鉴于以上所述，本配置能够防止倒转姿势检验夹具200可能发生的检验结果变差，且使得获得更精确的检验结果。

第三实施例

给出根据第三实施例倒转姿势检验夹具400的说明。图13示意性地示出了根据第三实施例的倒转姿势夹具400的配置。

倒转姿势检验夹具400具有这样配置，其中柱状构件204加到倒转姿势检验夹具200，柱状构件204具有与柱状构件202相同的长度方向。柱状构件204沿垂直方上侧(Z(+)侧)的端部接合到柱状构件203的X(+)侧处的端部，即，到与接合于柱状构件202的端部相反侧的端部。柱状构件204的垂直方下侧(Z(-)侧)的端部接合到柱状构件201的X(+)侧处的端部，即，到与接合于柱状构件202的端部相反侧的端部。因此，柱状构件(也称为柱体)201到204配置为连续的环形构件。下文中，柱状构件204也称为第四柱状构件。

在本配置中，柱状构件201和203的两端部都配置为横越柱状构件202和204之间的水平方向(X方向)，其在垂直方向(Z方向)延伸。因此，甚至当安装到柱状构件201的触针头接收构件211和触针头16接触时，倒转姿势检验夹具400也不太可能沿旋转方向移动。因此，如第二实施例，可以避免由于施加到刻度盘10的心轴15上的压力的波动导致的检验精度变差。

在本实施例中，考虑到施加到刻度盘10的触针头16上的力平衡，触针头接收构件211和夹具固定孔220优选分别布置在柱状构件201和203的中间部分。

其它实施例

此外，本发明不限制于上文描述的实施例，并且可以按需要在不脱离本发明范围的前提下改造。例如，在上文所述的实施例中，描述了具有垂直于长度方向的四边形截面的柱状构件；然而，这些说明仅仅是示例性的。垂直于柱状构件的长度方向的横截面可以是非四边形的多边形形状，或者可以是圆的或椭圆的。

在上文所述的实施例中，说明了一个例子，其中根据第二实施例的触针头接收构件212具有由圆柱体的外圆周表面配置的曲面；然而，这种说明仅仅是示例性的。触针头接收构件212的曲面也可以由一些其他的曲面配置代替，例如球面。

根据第二实施例的触针头接收构件212当然也可以应用到根据第三实施例的夹具400。

注意到前述的例子仅仅是为了解释的目的而提供而绝不是对本发明的限制。虽然参考示例性实施例说明了本发明，可以理解的是此处使用的文字是说明和示出文字，而不是限制文字。在如目前陈述的和修改的附加权利要求的范围内，不脱离本发明的范围和精神在其多个方面可以做出改变。虽然本发明此处参考特定的结构、材料和实施例进行说明，本发明不是想被限制到此处公开的细节；而是，本发明延伸至所有功能上等价的结构、方法和使用，其是在附加权利要求的范围内。

本发明不限制到上文所述的实施例，并且多种变化和改造在不脱离本发明的范围下是可能的。