专利名称：电子千分尺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种千分尺，尤其是涉及一种液密封性电子千分尺。
电子千分尺是公知的。在电子千分尺中，被测量的距离是由电子测量系统，例如由电容测量系统确定的并且被显示在电子显示屏上，例如显示在一种液晶显示屏上。与传统的机械千分尺相比，电子千分尺具有明显改善的阅读舒适性及能够贮存和传送所测量值等的特别优点。
这些电子装置为保证其使用功能，必须保持非常清洁，不适合于在有腐蚀性的环境或有尘土或有润滑液或切削液飞溅的环境中使用。具体地说，保持测量系统的电容电极不受任何腐蚀被认为是重要的。
美国专利US 54 330 16公开了一种电子千分尺，它具有防止水渗入其一定部位的不同机构。具体地说，配置一种环形连接结构来阻止水沿丝杆的渗透。一热固性可收缩材料制作的管保护了某些机械构件，尤其是保护着用以调整丝杆和套筒之间间隙的机构。一个穿过壳体的孔使壳体内部压力与外部大气压平衡。但是，在此公开的装置中没有设置任何措施来保护电容电极、电子测量线路、显示屏，或千分尺丝杆螺纹部份或套筒的精密螺纹部分不遭受水的渗透。
日本专利JP-7-195102和JP-6-194102公开了类似的千分尺。在这些千分尺中，只有部分构件被保护得不受腐蚀。
本发明的目的是提供相对现有技术的千分尺来说改进了的一种电子千分尺。具体地说，本发明的目的是提供一种能更好地适合于在有尘土或腐蚀的环境中操作的，或能更好地承受如有尘土、润滑液或切削液飞溅的环境的千分尺。
根据本发明，这些发明目的是用这样一种千分就来实现的，它有一个至少限定一内部空间的壳体，在其内安置该千分尺的主要机械及电子构件，尤其是安置该电子构件及千分尺丝杆和套筒的螺纹部分。壳体的整个内部空间是密封的，故安置在壳体内的所有构件均被保护。
本发明还涉及以能获得这种密封式方案而被选取和设置的各种不同的连接结构。
因此，本发明使千分尺的电子元件和传感器的组件以及套筒和丝杆的螺纹部份均被保护。
通过图示及以示例方式作出的介绍后，会更好地理解本发明。各附图为
图1是一电子千分尺的侧视图；图2是本发明的千分尺的剖视图；图3是本发明用以防止水在两个半拉壳体之上部分间渗透的上纤维状连接结构的侧视图；图3a是上纤维状连接结构的正视图；图4是本发明用以防止水在两个半拉壳体之下部分间渗透的下纤维状连接结构侧视图；图5是本发明用以防止沿摩擦环透水的V形连接结构轴向侧视图；图6是本发明特别用来使壳体的两个半拉壳体保持在位的封闭环剖视图；图7是本发明用来防止轴和套筒之间透水的连接结构轴向侧视图；图8是一发明两个半拉壳体的装配垫圈侧视图；图9是用于千分尺丝杆的快速移位配件的剖视图；图9a是一快速移位配件的侧视图；图10是壳体一部分的侧视图，用以特别展示蓄电池及用于此蓄电池的密封连接结构；图11是壳体之另一部分的侧视图，用以特别展示在千分尺串联接口处的密封插头。
图1是电子千分尺的一侧视图，它可测量轴131(与千分尺丝杆1构成一体)的连接端和与千分尺主体8及爪构成一体的测量头2之间的距离。被测量的距离显示在如一液晶显视屏一类的显视屏5上，这种显视受功能键9的控制，从而使此测量装置可被选择即允许选择测量绝对距离还是相对距离。通过转动测微套筒3或用于快速移动的测微套筒配件4，可以使轴131沿纵长方向的测量轴线X移动。该丝杆的移动可通过一锁紧杆7被锁止在任何位置。此整个装置由合成材料制成的壳体23保护得能防震和防水渗透。
图2是图1所示千分尺的剖视图，具体地展示由合成材料壳体23保护的千分尺构件。该千分尺有一可被置于相对螺纹套筒。转动的丝杆1，套筒10与千分尺本体8构成一体，丝杆1是在摩擦环12和摩擦弹簧13及安装在丝杆1端部上的传送件14辅助下由测微套筒3置于转动的。一安装在环绕传送件14的周向沟槽中的弹簧140允许将摩擦环12的转动传送给丝杆1。套筒10和丝杆1的螺纹部分的节距精度最好要高于0.001毫米，此精度具体地确定了此千分尺的精度。
摩擦弹簧13允许测微套筒3与丝杆1在行程的终点即在轴端与待测量件接触时脱开，因而可以确保有一个基本上恒定的测量压力。而且，丝杆还可以被设置得由配件4直接转动，以此确保可非常迅速地移动一长距离。测微套筒3和配件4推荐用开有细沟纹的合成材料制成，以便确保可舒适的接触。良好的抓握及适配于壳体23的美学外观。在大量程千分尺的情况下，也可以考虑机动式移位。传递测微套筒和丝杆间转动的其它机构，例如包括在欧洲专利申请EP-A2-791801中具体介绍的棘轮装置也可以用在本发明的结构中。
通过转动测微套筒3，丝杆1就可相对螺纹套筒作纵向移动。一固定的传感器支承件16在装配垫圈17和一弹簧18帮助下安装在螺纹套筒10上。一刻度盘支承件15被设置得随着丝杆1的转动被环12转动。两个支承件16、15分别各自支承着传感器19和刻度盘20。传感器和刻度盘彼此相对安装，而且各配有一套电容电极。两套电极的叠合度可确定刻度盘20相对固定的传感器19的角度位置。由蓄电池22供电的一电子线路21能够馈送电能给该电容电极及确定刻度盘20的角度位置，电子线路基于收到的测量信号而起动。该电子线路21推荐安装在一柔性的印刷电路上，以便易于在减少尺寸的壳体内安装。通过测量从预定位置开始的刻度盘20转动圈数，该电子线路21就可成功地计算千分尺丝杆1的沿纵长方向的位置，并将这些信息显示在显示屏5上，或通过如图11所示的串联接口44传送到外设装置上。合适的电容电极的实例已在OS 4578 868美国专利中介绍了。在欧洲专利申请EP 836076中也介绍了一合适的电子线路21的实例。本领域的熟练人员明白其它类型的测量系统，包括磁阻效应的、光学的和纯机械的传统系统均可被使用于本发明的结构中。
根据本发明，千分尺的壳体23有一个密封的内部空间230，以便，包括传感器19、刻度盘20及主运动(部件)及千分尺的螺纹部分在内的所有电子构件均安装在其(230)内。一个具有多个用以容纳这些不同构件的不同内部空间的壳体也可以被采用。安装在壳体23内的所有构件均被保护得能抵制外界的渗透。
壳体23最好由两个合成材料制成的半拉壳体组成，在图1和2中只可看到一个半拉壳体。这两个半拉壳体用详细地展示在图6中的封闭环36及展示在图8中的装配垫圈17连接在一起。别的将两个半壳连接在一起的机构例如螺丝或卡扣机构也可以被采用。
更详细地展示于图3和3a中的一上纤维状连接结构32可以防止水或尘土渗透入两个半拉壳体之上部分之间。更详细地展示在图4中的下纤维状连接结构30也可以用类似的方式使两个半拉壳体之间的缝隙下半部分被密封。这两个连接结构例如可用合成材料或天然橡胶制作，它们最好被容纳于在每个半拉壳体之轮廓面上的合适槽中，该纤维状连接结构的截面应与将两个半拉壳体合置一起时由两个槽构成的空槽的截面形状相对应。为了防止连接结构在槽中扭曲，其截面形状最好选择非圆形截面，例如选择如图所示的三角形或四方形截面。该纤维状连接结构30、32各自的一端部300、320被置于装配垫圈17的沟槽170中，两个连接结构各自的另一端部301、321则可以防止从千分尺后部的渗透。
在本发明的结构中，也可以应用单独一个纤维状连接结构来密封位于两个半拉壳体之间的全部缝隙和防止组装垫圈17、封闭环36和各个半拉壳体之间的渗透作用。
图5中展示了用以防止沿着摩擦环12的液体渗透的连接结构38的形状。该连接结构38被沿纵向持于摩擦环12和封闭环36的支承表面361之间。在本发明的一推荐变型中，该连接结构38是一种V形连接结构，在它沿纵向略微被挤压时能确保极佳的不渗透性。此连接结构通过摩擦环12而被转动而且靠着固定的封密环36摩擦，所以推荐使用通过Teflon处理的连接结构，可使该连接结构被终身润滑。
图6展示了封闭环36，它将壳体的两个半拉壳体连装在一起，并使连接结构38就位。该环36有一内支承面360，该半拉壳体的配合部份被压置在其360中。上面提到的支承表面361提供一个用于连接结构38的光滑接触表面，此表面最好要极细心地被抛光，以便减小对连接结构38的摩损和扯刮，推荐采用不锈钢制的环件36。在环件36与半拉壳体之间的密封性是通过使半拉壳体压靠到支承表面360上来保证的。如已指出的那样，环36与摩擦环12间的密闭性是靠V形连接结构38来保证的。如果需要，在本发明的一变型中，可将如-O型环密封圈那样的辅助(密封件)连接结构置于环36和壳体23之半拉壳体之间。
图7展示了轴的连接结构34的形状，接头34使得防止轴131与套筒10之间的渗透成为可能。该连接结构34被置于套筒10之一相应的环槽中，它(34)最好是一种径向带唇缘的环形密封件，此种密封件在轴131的大量转动圈数后仍能保持密封性能。推荐采用通过Teflon处理过的连接结构。
套筒10与爪8即爪8与壳体23之间的密闭性是没有确保的。但是可能渗入的湿气和尘土在进入放置千分尺灵敏构件的空间230内之前就已被纤维状连接结构30、32挡住了。一个至少在一个半拉壳体23的下部分上安置的孔231可允许已渗透入爪8与壳体23之间的水被排走。
图8展示了本发明的装配垫圈17。垫圈17被压置在套筒10与爪8之间，并同时起几个作用。首先，它能使壳体23的两个半拉壳体一个压靠着另一个地安置就位，并被固定在槽170内，该壳体之间的密封性能是由两个纤维状连接结构30，32各自的端部300、320来保证的。还为该可压缩构件18(例如一弹簧)提供一支承面，该件18使安装在传感器支承件16上的固定传感器19被支承以面对安装在刻度盘支承件15上的刻度盘20。该弹簧18可以使因制造误差产生的缺陷和不精密度被补偿，因而能通过确保传感器19和刻度盘20之间的并与刻度盘之角度位置无关的平行度和间隔，来提高测量精度。一连接在孔171内并穿过装配垫圈17和传感器支承件16内相应孔的销件可以防止传感器支承件16的转动。
图9、9a及9b展示一快速移动配件4的实施例。该快速移动配件可允许直接驱动摩擦环12，因而也就可直接驱动千分尺丝杆1而不用脱开弹簧13，故这种移动比通过操作测微套筒3获得的(移动)快得多。该配件4还允许摩擦环的后端被阻塞，因而可防止水通过这一通道渗透。在本实例中该密封性能是通过所用的软合成材料在用其制作的配件4通过锤击装在此套筒的端部上时变形获得的。在一个(未示出的)变型中，可以将一环形连接结构安置于配件4内来防止配件4与环12之间的渗透。为了更好地握用，配件4上最好配置纵向细条纹43。
图10具体地展示放置于电池仓22之盖42下方的O型密封垫圈40。盖件42被用螺钉，最好被用卡扣方式装在壳体23半拉壳件之一内。在盖42的关闭位置，该盖沿径向而不是沿轴向挤压垫圈40。为了防止过度挤压垫圈40，此垫圈上的轴向压力最好用盖42的几何形状来控制。在将盖件42取出时，最好将垫圈40与盖42作为整体一起拉出。
图11具体地展示千分尺的串联接口，此接口可允许将测量信息传送到一外部装置去，例如送至一专用计算机或一加工设备。此接口的连接器44被安置于制作在壳体23之一半拉壳体上的槽48内。在此串联接口不被使用时，这种情况对于千分尺的大多数应用场合来说常常是这样的，槽48可以用一个软合成材料或天然橡胶的塞件46来堵塞。并以能确保其密封性能的方式被强制地置入槽48内。塞件46的前面部分460允许它易于被夹在两手指之间拉出。此外，利用螺纹或弹性安装的塞件也可以被用在本发明的结构中。
用来防止水或尘土渗透入壳体内部空间230内的其它措施包括在锁紧杆7范围处的一个O型密封圈或至少一个别种合适的连接结构。而且控制按钮9最好用软合成材料，例如用硅合成橡胶制作，并以可防止任何渗透的方式穿过壳体23压入相应的孔中。采用别种结构类型的密封塞件也可容易地被本领域的熟练人员所想到。该电子显示屏5，例如液晶显示屏最好也安置在内部空间230内，并可以透过以液密闭方式焊接或胶接在一穿过壳体23的孔中的玻璃结构而被观察。
上面介绍的各种不同的连接结构使千分尺可获得德国工业标准DIN40050标定的至少为IP54级别的防护性能。亦即足可防尘(无害的淀积)和可防止来自各个方向的水溅射。其它结构，如在钟表工业中公知的那种结构也可以被考虑用在本发明的结构中，以便进一步根据预见的应用条件提高内部空间230的密封性。例如，一允许空气通过但留下湿气及尘土的阀门来使空间内部的压力与外加大气压平衡。例如，也可将一含有干燥剂的小盒置于内部空间230中，用以吸收以蒸气状态浸入的湿气。也可以用器件即一个或数个中间壁将内部空间230分隔开，然后将所产生的数个或全部子空间单独地密封。此外，某些特别敏感的构件，如电子构件，传感器19，刻度盘20和/或螺纹件等可以通过内部空间230中的一个密封囊结构，如用一种由热固性可收缩材料作的管结构来保护。
本领域的熟练人员会明白在本发明的结构范围内可以制作另程范围变化极大的各种千分尺，及可以制作用于长度测量的其它类似装置，尤其是可以制作无一体式测量头2的千分尺。
权利要求
1.具有一壳体(23)的电子千分尺，该壳体(23)至少限定一内部空间(230)，其中安置有-至少部分制有螺纹的套筒(10)；-连接于套筒(10)中的丝杆(1)，它可被置于使其自身沿此装置之纵向测量轴线移动的方式相对套筒(10)转动；-电子测量系统(19、20、5)其能够测量丝杆(1)相对套筒(10)的相对转动，并能从上述测量开始确定丝杆(1)的纵向位置；其特征在于，连接结构(30、32、34、38、46)被设置得使内部空间(230)成为液密封的。
2.如权利要求1所述的千分尺，其特征在于，壳体(23)包括两个半拉壳体，所述连接结构包括至少一个如此安置的纤维状连接结构件(30，32)，以能防止水通过两个半拉壳体间的缝隙渗透。
3.如前面任一权利要求所述的千分尺，其特征在于，一摩擦环(12)超出壳体(23)，所述连接结构包括一围绕摩擦环(12)的环形连接结构件(38)以防止水沿摩擦环(12)渗透。
4.如权利要求3所述的千分尺，其特征在于，环形连接结构件(38)是一种V形轴向连接结构。
5.如权利要求3所述的千分尺，其特征在于，一环状封闭环(36)被围绕着摩擦环配置，并附加到环状连接结构件(38)上。
6.如权利要求3-5之一所述的千分尺，其特征在于，摩擦环12的端部被以液密封方式闭塞。
7.如权利要求6所述的千分尺，其特征在于，所述摩擦环(12)的端部被一用于丝杆(1)的快速移动配件(4)所闭塞。
8.如权利要求7所述的千分尺，其特征在于，快速移动配件(4)是用合成材料制作的，以便在其(4)被安装于摩擦环(12)上时能变形，从而防止水在其与摩擦环之间渗透。
9.如前面任一权利要求所述的千分尺，其特征在于，丝杆(1)有一至少部分地伸出所述半拉壳体的轴件(131)，连接结构包括一围绕轴(131)的轴连接结构件(34)以用来防止丝杆(1)与套筒(10)间的水渗透。
10.如权利要求9所述的千分尺，其特征在于，轴连接结构件(34)是一种径向唇缘密封件。
11.如权利要求2-10之一所述的千分尺，其特征在于，还包括一个置有一环状槽(170)的装配垫圈(17)，其中装配了壳体(23)的两个半拉壳体。
12.如前面任一权利要求所述的千分尺，其特征在于，还有一个安置于内部空间(230)中的显示屏(5)，显示屏(5)的阅读是通过以液密方式固定于壳体(23)之孔中的窗板实现的。
13.如前面任一权利要求所述的千分尺，其特征在于，还是有至少一个穿过壳体(23)的并由软合成材料制作的控制按钮(9)，围绕该按钮(9)的液密封性是通过其材料的变形性能确保的。
14.如权利要求13所述的千分尺，其特征在于，至少一个控制组(9)是用硅合成橡胶制作的。
15.如前面任一权利要求所述的千分尺，其特征在于，有一个用于丝杆(1)的锁紧杆(7)，一O形密封圈被配置得能防止水环绕杆(7)的渗透。
16.如前面任一权利要求所述的千分尺，其特征在于，在壳体(23)中设有一蓄电池(22)；还设有一电池盖(42)，其(42)允许不用分离壳体(23)就可接近电池(22)，围绕电池盖配置连接结构件(40)。
17.如前面任一权利要求所述的千分尺，其特征在于，还有一串联接口(44)，以及在串联接口(44)不用时将它液密封的可拆卸塞件(46)。
18.如前面任一权利要求所述的千分尺，其特征在于，所述电子系统包括一传感器(19)及一面对该传感器(19)的刻度盘(20)，该刻度盘(20)随着丝杆(1)的移动可被置于相对传感器(19)转动，并通过传感器(19)与刻度盘(20)间的相对位置该系统能够确定丝杆(1)的位置；其中，传感器(19)借助一可压缩件(18)被保持沿纵向面对刻度盘(20)。
19.如前面任一权利要求所述的千分尺，其特征在于，所述电子测量系统有一个固定的传感器(19)及一被丝杆(1)置于转动的刻度盘(20)，该传动器和刻度盘各配置一套电容电极，此两套电极的叠合度可确定刻度盘相对传感器的角度位置。
全文摘要
电子千分尺有一至少确定一内部空间的壳体,其内置有:其内表面(100)至少部分为螺纹的套筒(10);连接于套筒(10)内的丝杆(1),其能沿千分尺纵轴线(X)移动地相对套筒(10)转动;一电容测量系统,它用于测量丝杆(1)相对套筒(10)的转动及从测量该转动开始确定丝杆(1)的纵向位置。该壳体有至少一个纤维状连接结构(件)使内部空间(230)被密封。别的密封结构用来防止水或尘土渗入内部空间。优点:内部空间(230)的所有构件均被保护。
文档编号G01B7/02GK1250150SQ99110499
公开日2000年4月12日 申请日期1999年7月16日 优先权日1998年7月17日
发明者A·扎尼尔, A·波维, L·博尔格弄 申请人:布朗和沙普·特萨有限公司