专利名称：一种外径测量卡尺的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种测量工件外径尺寸的工具，具体的说，涉及一种外径测量卡尺。
背景技术：
在冶金、机械行业，对一些笨重且体积较大的轧件、铸件或锻件，多采用外卡测量其外径尺寸。现有外卡结构为两根量爪铆合在同一旋转轴上，测量时，先用手将量爪扳开，将两量爪卡住工件外侧，得到与工件外径等值的爪间距离，再用直尺测量爪间距离以读出工件外径尺寸。显然，现有外卡存在两大问题首先，现有外卡无尺寸刻度盘，无法直接读取数据，这不仅降低测量效率，还增加读数误差。
其次，正因为不能读数，加之为避免量爪因自由张合会影响爪间距离，量爪间的转动力矩设计得足够大，无法自由张合，这也就决定了现有外卡无法卡量轴向外径变化的运动中的物体。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种外径测量卡尺，能直接读数被测工件外径。
为此，本实用新型提供的外径测量卡尺，一种外径测量卡尺，包括围绕旋转轴转动的第一量爪、第二量爪；其特征在于还设有小齿轮、刻度盘、指针；其中，小齿轮固定于所述的第一量爪上，与第二量爪的一端面相抵，该第二量爪的一端面为齿轮结构，与小齿轮啮合；刻度盘固定在第一量爪上，刻度盘圆心与小齿轮轴心重合；指针固定在小齿轮的转轴上，指针旋转平面处于刻度盘表面上。
本实用新型的外径测量卡尺的刻度盘上的被测物体外径尺寸读数原理按照下述公式计算
B＝2×D/d×arcsin(0.5×L/R)式中D为第二量爪齿轮直径，为小齿轮直径，L为被测物体外径，R为旋转轴圆心至量爪，测量端点的距离，B则为在圆形刻度盘上刻度值与L相等的圆坐标点与刻度值为0的圆坐标点之间的夹角度数，D/d值与测量角a的积要小于360度。
采用上述结构后，设两根量爪闭合亦即被测工件外径为零时，指针指向刻度盘的“0”位置，而当两量爪反向旋转张开时，由于啮合的大小齿轮分别固定在不同的两根量爪上，量爪的张开带动固定在小齿轮旋转轴上的指针同时旋转，当量爪张开至两爪测量端点之间的直线距离为“L”时，指针指向刻度盘的读数同样为“L”值亦即被测工件外径为“L”，有关刻度盘刻度值与被测外径之间的关系式后面将详细介绍。
作为本实用新型的改进，是要解决卡量轴向外径变化的运动中的物体外径的技术问题。
为此，本实用新型还设固定手柄、活动手柄以及弹簧；固定手柄固定于旋转轴；活动手柄套设于固定手柄，并由两连杆分别与第一、二量爪相连接，弹簧套装在固定手柄上，弹簧两端分别与两手柄相连。
采用上述结构后，本实用新型在静态时，两根量爪在弹簧的拉力作用下，处于闭合状。而当卡量工件外径时，手握固定手柄，将活动手柄下推，量爪自动张开，一旦卡上工件外径，松开活动手柄，在拉簧拉力作用下，两量爪将紧贴工件外径，外径尺寸同时可直接读数。若被测物为轴向外径变化的运动物体时，只需手持固定手柄，运动物体与量爪作轴向相对运动，随着弹簧的自动拉伸或收缩，可随时读取不同轴向位置的工件外径。
显而易见，本实用新型与现有卡尺相比，不仅可以直接读取静止物体的外径尺寸，又可方便卡量轴向外径变化的运动物体，并及时取得运动物体不同位置的外径尺寸及变化规律。以冶金行业为例，采用本实用新型外径测量卡尺测量中型连轧中运动的轧件尺寸运动速度≤5M/S，不仅得到轧件的高宽尺寸，同时还得到轧机的弹跳值，有利于轧机工艺参数的收集，为设备及工艺改进提供依据。
图1是本实用新型装配结构示意图。
图2是本实用新型处于最大被测值时的示意图。
图3是本实用新型测量原理示意图。
具体实施方式
首先参见图1，本实用新型的外径测量卡尺，包括围绕旋转轴3转动的第一量爪1、第二量爪2、小齿轮4、刻度盘5、指针6、固定手柄7、活动手柄8以及弹簧9；其中，小齿轮4固定于所述的第一量爪1上，与第二量爪1的一端面201相抵，该第二量爪2的一端面201为齿轮结构，与小齿轮4啮合；刻度盘5由定位螺丝固定在第一量爪1上，刻度盘5圆心与小齿轮4轴心重合；指针6固定在小齿轮4的转轴上，指针6旋转平面处于刻度盘5表面上；固定手柄7固定于旋转轴3；活动手柄8套设于固定手柄7，并由两连杆10分别与第一、第二量爪1、2相连接，弹簧9套装在固定手柄7上，弹簧9两端分别与两手柄7、8相连；所述的第一、第二量爪1、2的测量端分别装设轮子11、12；所述的第一量爪1上还装有零位调节杆13、零位调节螺丝14，零位调节杆13与轮子11相连接，并由零位调节螺丝14固定限位于第一量爪1上。
再参见图2，图中D表示圆形齿轮201的直径，d表示小齿轮3的直径，R表示第一、第二量爪1、2测量端点与旋转轴3轴心距离，也就是量爪的旋转半径，L表示被测物体的外径，B则表示当第一、第二量爪1、2由闭合状外径为0反向旋转至两量爪1，2测量端点直线距离为L时，圆形刻度盘5上方的指针6与由于小齿轮4的转动而产生的转动角度。
参见图3，本实用新型的外径测量卡尺的刻度盘上的被测物体外径尺寸读数原理按照下述公式计算B＝2×D/d×arcsin(0.5×L/R)
式中D为第二量爪2齿轮直径，d为小齿轮直径，L为被测物体外径，R为旋转轴3圆心至量爪，测量端点的距离，B则为在圆形刻度盘上刻度值与L相等的圆坐标点与刻度值为0的圆坐标点之间的夹角度数。
速比D/d取值越大对应的刻度值角就越大，但D/d值与测量角a的积要小于360度；L为步长；当L为1mm时，B角对应的刻度值就是1mm。当L为0.1mm时，B角对应的值就是0.1mm。如设定1mm时对应的角度a为0.2度；则R＝0.5/Sin(0.1)，如设定R＝300mm；则1mm时对应的角度a＝arcsin(0.5/300)；根据上述公式，当第一、二量爪1，2闭合时，L＝0，则B＝0，指针6指向圆形刻度盘5的刻度值也为0，采用人工或计算机计算，很容易制作出带有具体外径尺寸的刻度盘4。
再参见图1，本实用新型的固定手柄7固定于旋转轴3；活动手柄8套设于固定手柄7，并由两连杆10分别与第一、第二量爪1、2相连接，弹簧9套装在固定手柄7上，弹簧9两端分别与两手柄7、8相连；在弹簧9的拉力作用下，外径测量卡尺在静态时，第一量爪1和第二量爪2处于闭合状。当卡量物体外径时，操作者握住固定手柄7，另一只手将活动手柄8下推，只要推力大于弹簧10的拉力，第一量爪1和第二量爪2自动张开，卡住物体后，即可松开活动手柄8，在弹簧9的拉力下，两量爪必然紧贴物体，外径尺寸即可读出。倘若被测物体是轴向外径大小不同的运动物体时，操作者仅需握住固定手柄，让运动物体与量爪作相对运动，运动物体外径变大时，量爪张开距离也变大，读数也变大，此时量爪张开距离加大的作用力经连杆10、活动手柄8的下滑而将弹簧9拉伸；当运动物体外径变小时，弹簧9自动收缩，拉动活动手柄8上滑，外径尺寸读数也变小。
另外，在卡量轴向外径不同的运动物体时，由于量爪测量端与被测物体存在轴向相对运动，会产生磨擦损耗，为此，请参看图1，本实用新型在第一量爪1和第二量爪的2测量端分别轮子11、12，可减小接触面，并通过连接第一量爪1的轮子11的零位调节杆13，调节轮子11的装配位，保证在第一量爪1和第二量爪2闭合时，指针6指向刻度盘5上的“0”刻度，并由零位调节螺丝14固定限位。
权利要求1.一种外径测量卡尺，包括围绕旋转轴转动的第一量爪、第二量爪，其特征在于还设有，小齿轮，该小齿轮固定于所述的第一量爪上，与第二量爪的一端面相抵，该第二量爪的一端面为齿轮结构，与小齿轮啮合；刻度盘，固定在第一量爪上，刻度盘圆心与小齿轮轴心重合；指针，固定在小齿轮的转轴上，指针旋转平面处于刻度盘表面上。
2.根据权利要求1所述的外径测量卡尺，其特征在于还设固定手柄、活动手柄以及弹簧；固定手柄固定于旋转轴；活动手柄套设于固定手柄，并由两连杆分别与第一、二量爪相连接，弹簧套装在固定手柄上，弹簧两端分别与两手柄相连。
3.根据权利要求1或2所述的外径测量卡尺，其特征在于所述的量爪的测量端分别装设一轮子。
4.根据权利要求1或2所述的外径测量卡尺，其特征在于所述的一侧量爪上还装有零位调节杆、零位调节螺丝，零位调节杆与轮子相连接，并由零位调节螺丝固定限位于量爪上。
5.根据权利要求1所述的外径测量卡尺，其特征在于刻度盘由定位螺丝固定在量爪上侧。
6.根据权利要求1所述的外径测量卡尺，其特征在于所述的刻度盘上的被测物体外径尺寸读数，按照下述公式计算后逐点标出B＝2×D/d×arcsin(0.5×L/R)式中D为第二量爪齿轮直径，d为小齿轮直径，L为被测物体外径，R为旋转轴圆心至量爪，测量端点的距离，B则为在圆形刻度盘上刻度值与L相等的圆坐标点与刻度值为0的圆坐标点之间的夹角度数，D/d值与测量角a的积要小于360度。
专利摘要一种外径测量卡尺，包括围绕旋转轴转动的第一量爪、第二量爪；还设有小齿轮、刻度盘、指针；小齿轮固定于第一量爪上，与第二量爪的一端面啮合；刻度盘固定在第一量爪上，刻度盘圆心与小齿轮轴心重合；指针固定在小齿轮的转轴上，指针旋转平面处于刻度盘表面上。利用二量爪间的齿轮啮合，带动指针旋转，可直接读出被测外径尺寸。通过装有固定手柄和活动手柄，活动手柄与固定手柄滑动配合，并由弹簧相连，在卡量轴向外径变化的运动物体的外径时，在弹簧拉力的自动调节下，可方便读出活动物体轴向不同部位的外径尺寸，从而可收集制造该运动工件相关设备的工艺参数，为改进设备及工艺提供依据。
文档编号G01B3/38GK2718512SQ20042003755
公开日2005年8月17日 申请日期2004年7月14日 优先权日2004年7月14日
发明者阎德青 申请人:宝钢集团上海第一钢铁有限公司