长度测量器的制作方法

专利名称：长度测量器的制作方法
技术领域：
本发明的主题涉及一种长度测量器，例如游标卡尺或高度尺。更确切地说，本发明的主题涉及游标卡尺或高度尺的游标的导向问题和量爪平行度的调整问题。
仅仅是最近才公知，可利用例如铝或塑料来制造高精度的游标卡尺和高度尺，具有的优点是轻便、制造成本低。由SocieteAnonyme des Etablissements Pierre Roch在1991年10月17日申请的德国实用新型DE-U-91 12923.0是这种游标卡尺的一个实例。
在上述实用新型所述仪器中，当游标3滑动时，利用一构成为游标一部分的凸条16进行导向并嵌入一附属于主尺的第一滑道14中。嵌入第二滑道13的弹簧8提供第二导向面，同时，它倚靠主尺向游标作用一推力。
然而，在这种结构中，在两个可动元件(游标和弹簧)和固定元件(主尺)之间的接触表面太大引起摩擦，使得操作游标卡尺困难，特别是在大尺寸的游标卡尺的情况下。除非更换弹簧，否则不能调节摩擦。此外，滑道13、14的整个表面以及显然还有主尺的外表面都与导向相关，而只有滑道的底部受到保护免受冲击。假如主尺被损伤，就存在不再能保证精确控制游标或甚至完全妨碍其滑动的危险。当主尺是由质弱材料例如铝制的时候，就更加严重。
凸条16必须严格与槽14对应，这又对制造构成了严格的限制和使成本提高。假如主尺或游标是由易磨损和开裂的材料制成，就不能保证游标卡尺有长的使用寿命。此外，需一次达到量爪的平行度，这在制造过程中完全要由机加工来实现。平行度出现的问题，例如上述导向机构的结构不精确，固定量爪2的不良安装或者由于磨损或冲击使尺寸变化，很难校正。
法国专利申请FR 2 481 441(Latschbacher)(特别见图4)公开了一种测量长度的仪器，其中利用装在游标两个相对表面上的元件17、18使游标3在主尺1上导向。所装元件17、18具有纵向槽，其形状与主尺的端壁7、8的外形相对应。这里特别指出，这种仪器的制造需有严格的公差，其磨损和摩擦是很大的。
本发明一个目的是提供一种长度测量器，例如游标卡尺或高度尺，其能保证在主尺和游标之间只有很小的摩擦，使游标平滑、规则地移动。可以简单地调节摩擦，优选方式为利用螺钉。
另一目的是提供一种长度测量仪，其中主尺上负责导向的各元件得到保护免按冲击。
再一目的是提供一种游标卡尺，其中通过或者使固定的量爪或者使可动的量爪绕轴转动，即使在制造之后，也可易于校正量爪的平行度。
本发明的再一个目的是提供一种游标卡尺，它能独立地安装或替换游标或固定的量爪，然后调节量爪的平行度。这种积木性使得在制造过程中及在使用过程中有较大的灵活性，使得在替换所用的各元件时，无需替换整个卡尺。
在本发明中这些目的实现在于使用如下的长度测量仪，其包含
一主尺，在它的第一面上设有第一纵向滑道，在与所述第一面相对侧的第二面上设有第二纵向滑道；一游标，其能够与所述主尺不直接接触，且沿该主尺滑动，所述游标相对所述主尺的位置应能进行长度测量，该游标设有第一纵向槽和第二纵向槽；一第一纵向导轴，嵌入在所述第一滑道和嵌入所述第一槽中；一第二纵向导轴，嵌入所述第二滑道和嵌入所述第二槽中。
本发明的一个特征在于，第一滑道和第一导轴之间的接触表面小于嵌入在所述第一滑道中的轴部分的外表面。
在一优选实施例中，第二滑道和第二导轴之间的接触表面小于嵌入在所述第二滑道之中的轴部分的外表面。
根据本发明的一个优选实施例，至少其中一个所述接触表面减小到一个或多个弧线段。
根据本发明的一个优选实施例，至少其中一个导轴仅在其两端支承在游标上。
借助附图和对其所进行的说明将有助于更好地理解本发明

图1表示游标卡尺的总图；图2表示本发明的游标卡尺的断面图；图3是沿图2中的线III-III所取的用在本发明卡尺中的导向器件的断面图；图4表示轴与滑道的第一变型方案；图5表示轴与滑道的第二变型方案；图6表示轴与滑道的第三变型方案；图7表示一弹簧元件。
表示本发明的各附图全部都与卡尺的特定问题有关。然而，应当指出，本发明同样良好地适应于各种类型的长度、深度，间隔或直径测量器，例如高度规，其能测量长度或高度。
像所述现有技术一样，图1所示的游标卡尺1包含主尺2，其上可以滑动一游标6，一具有基准面4的固定量爪3以这样一种方式固定到主尺上，即所述基准面4至少接近垂直于主尺。在另一实施例中，所述基准面4可以与主尺形成非90°的某一角度，例如为45°。一可动量爪7与游标成一体，也具有一与基准面4平行的基准面8。一数字显示器9指示两个基准面之间的距离。例如可以利用电容式或光电式装置对与两量爪之间距离相对应的长度进行测量。在一变型实施例中，显示器件可以是模拟型例如一刻度盘，或者该距离本身借助已知的游标刻度来读取。一深度尺10可装到游标上，以便进行深度测量。主尺和游标优选采用铝制，为了抗震防护游标可以利用合成材料进行衬垫(图上未表示)，例如由瑞士专利CH 671097(Hans Meyes，1989.7.31)可以了解。本发明也适用于由合成材料或钢制成的主尺和/或游标。量爪最好完全由钢制成。下面将解释固定量爪在主尺上的安装原理，这种安装使之能校正二量爪的平行度。在一变型实施例中，也可用铝制量爪，在这种情况下，基准面将是以已知方法用钢制的，利用粘接或其它方式安装到量爪片上。
下面，参照图2和图3解释本发明的导向器件。为了使各附图清晰起见，对于理解本发明的不重要的细节，例如显示或测量的电子器件、未表示在图上。
游标6完全环绕主尺2。该游标也可以局部地例如沿三侧环绕主尺。根据本发明的一个重要的特征，在主尺和游标之间不形成直接接触，由此能降低摩擦和减缓由主尺承受冲击所引起的卡住的问题。
利用两个纵向导轴21和25对游标进行导向。第一导轴嵌入例如利用铣削或挤压的机加工形成的第一槽26中，该槽形成在游标内侧部分的上表面中，同时还嵌入在主尺上机加工形成的第一滑道27中。第二导轴21嵌入到在游标的内侧部分的下表面上机加工形成的第二槽23中，同时还嵌入在主尺中机加工形成的第二滑道27中。这些导轴必须能够抗磨和抗裂，可以由与主尺和/或游标不同的材料来制成，但是其硬度要与主尺的硬度相适应。例如，它们可以由阳极法氧化的铝或青铜、或铍青铜或镀镍的钢制成。为了降低摩擦，它们同样可以用PTFE(聚四氟乙烯)的覆盖层来覆盖。它们的硬度最好是大于或等于50HRC。
滑道22的形状与导轴21的形状相配合，滑道27的形状与导轴25的形状相配合，以便分别形成最小的相互接触表面24和32。该接触面最好小于嵌入滑道中的导轴部分即在图3中用虚线表示轮廓的部分的外表面。理想方式下，这一表面减小到一个或多个弧线段。这一特征使得能够保证精确的纵向导向和降低摩擦。此外，采用这种方式，将导向区朝向滑道的底部限制到很好屏蔽冲击的部分上。
嵌入到第一和第二滑道中的导轴部分的断面形状最好为圆的一部分，而两滑道的横截面相应为具有较大直径的圆的一部分。按这种方式，在每个导轴和相应滑道之间的接触表面分别减小到弧线段24、32。因此，使滑道和导轴的直径相差0.1mm能得到良好的效果。
图4到图6中表示了滑道和导轴的其它一些实施例，它们表示了第二滑道和第二导轴(基准)的情况，但是它们也能够没有任何困难地适用于第一滑道和第一导轴(调节)的情况。在图4中，滑道23具有三角形外形，而导轴21具有圆的外形。在这种形状结构中，接触表面减小到两个弧线段24。这种配置可使游标更精确地导向。还有其它未予表示的滑道与导轴的形状结构，它们使接触表面减小到一个或多个弧线段。例如梯形的多角形滑道，该梯形滑道的侧壁和底之间的夹角约在30°到60°之间，其与圆形或基本呈椭圆形的导轴相结合，使得在较高制造成本下，能精确地导向，将接触面减小到一个弧线段，并且即使在主尺变形的情况下，也能降低卡住的危险。椭圆形的或具有平直侧壁和圆形底部的较深滑道与合适的圆形、椭圆或基本椭圆形的导轴相结合更能使在滑道底部处的接触面将冲击转移到良好防护冲击的一个区域。
在图5中，滑道具有与图3所示的相同的形状，而槽23具有的形状则适于基本上为椭圆状的导轴。按这种方式，使导轴在槽中侧向上能更好地维持固定，降低了倾斜的危险。这种侧向固定在图6所示实施例中更进一步改善。在这一实施例中的导轴的外形截面包含方形或矩形的截面70和其上接有另一个弧形最好为圆形的截面71。方形截面是机加工形成的具有严格的公差，以便与槽相适应没有间隙。弧形截面以这样一种方式适配于滑道，即假如可能，使接触表面小于滑道的表面，从而减小到线接触。这种变型实施例使轴在槽中能良好地横向固定。导轴的这种形状也特别好地适应于在图3中所示的第一槽26和第一滑道27的形状。
导轴的形状最好简化到足以能够利用拔丝模进行拔丝而得到。
根据本发明的另一特征，图2所示的第二导轴21仅在其两端支承在游标6上。在这两个接触点40之间，在轴下方的游标中开有一中空的缝隙。在两个接触点之间，将轴挠性地维持在该中空的缝隙中，使得能够缓冲任何可能出现的几何形状的缺陷造成的影响，因而能保证精确的测量功能，摩擦很小且没有卡住的危险。
利用两个通过游标的旋紧螺钉28，使第一导轴25在其两端倚靠主尺2支承。这些螺钉使得可以调节轴对主尺的作用压力，消除制造公差形成的间隙。游标仅通过这些螺钉沿主尺的方向在第一转轴上产生作用力，在由螺钉的尖部形成的两个接触点之间第一导轴保持一定挠性。另一方面，以机加工方式形成第一槽26的侧面，防止第一导轴的侧向移动。在图3所示实施例中，在第一导轴25和游标6之间有两个接触弧部分。这种配置使量爪的径向倾斜达到最小。即使第一导轴具有形状为图6中所示的形状，也能降低这种倾斜。
如图7中详细表示的弹簧片29沿主尺2的方向在第一导轴25的整个长度上对其施加作用力。这一弹簧片包括第一曲线部分60，直线部分61和第二曲线部分62。弹簧片的保持就位的力为若干牛顿数量级。当安装时，弹簧的曲线部分压到底部，接近使用限度。这一弹簧片能够补偿移动元件工作时形成的间隙。这使得摩擦力保持恒定，并能校正轻微的平行度偏差。
螺钉11使得能够调节在主尺上的第一导轴的摩擦力。与螺钉28不同，螺钉28最好在制造过程中或在维修操作过程中进行一次性调节，而螺钉11使得日常使用中易于调节游标的移动或使其完全锁在指定的间隔下。
在图上没有表示，前面提到的合成防震衬垫箝制导轴、防止它滑动。另外，在每个导轴的端部处，可以将止动件并入游标。第二导轴也可以利用已知方法在游标的两个接触点40的高程处与游标6整体构成。
下面返回到图2，研究将固定量爪固定到主尺上的问题。
在现有技术中，量爪3和7的基准面4和8的平行度是通过对组装的总体通过机加工，例如研磨来达到的。
这就导致高成本，并且在制造之后例如在修理过程中几乎不可能校正平行度。即使这一缺点对于不锈钢的游标卡尺是容许存在的，但其制造成本高，要做得足够结实，使得其产生的变形很小，但对于铝制游标卡尺则是完全不能被接受的，铝制品可以使制作成本很低，但可能需要经常修理。此外，假如主尺已经产生变形妨碍滑动，对于利用游标的螺钉28进行必须的校正操作更可能会导致影响平行度，这种平行度必须能够补偿。
固定量爪3可以围绕轴80相对主尺能够转动，轴80是该量爪的旋转支点。两个可调螺钉81和82使得可以对两个基准面4和8的平行度进行细调。这两个相对就位的螺钉也能保证位置的锁定。通过使两个量爪靠紧和调节两个螺钉，直到两个平面恰当地平直，彼此压靠，可以进行调节。也可以用放在两个量爪之间的块规进行调节。
在使用质弱材料例如铝的特定情况下，可以将垫块83放在至少其中一个螺钉之下，以便分布压力。同样，可以将弹簧片84置于至少其中一个螺钉之下，来承受压紧状态。这一弹簧例如在静置时将呈曲线状，而在夹紧时则为压缩状。
在一未表示的变型实施例中，为了调整平行度，可能仅有一个螺钉，另一个螺钉为一定足够强的弹簧所替换。采用这种方式，除了使用一个螺钉调节之外，由于不再进行调节，使调节能够更方便。
利用锁紧螺钉85和86来锁定固定量爪的位置，它们固定了量爪的径向位置。
利用固定量爪的这种形状结构，两个量爪可以分别进行机加工，无须关注平行度，只需校准基准面4和8。
没有再表示属于本发明范围的其它变型实施例。例如，导向器件可以有两个以上的导轴，例如3或4个导轴，它们或者分布在不同的表面上或与至少某些表面上的几个导轴成组结合在一起。
权利要求
1.一种长度测量器，包含一主尺(2)，在第一面上设有第一纵向滑道(27)，在所述第一面的相对侧的第二面上设有第二纵向滑道，一游标(6)，其与所述主尺没有直接接触，能够沿所述主尺滑动，利用所述游标相对所述主尺的位置能测量长度，所述游标设有第一纵向槽(27)，一第一纵向导轴(25)，其嵌入所述第一滑道和嵌入所述第一槽，其中所述游标设有第二纵向槽(23)，一第二纵向导轴(21)嵌入所述第二滑道和嵌入所述第二纵向槽，以及其中在所述第一滑道和所述第一导轴之间的接触表面(24)小于嵌入所述第一滑道中的轴部分的外表面。
2.如权利要求1所述的长度测量器，其中在第二滑道和第二导轴之间的接触面(32)小于嵌入在所述第二滑道中的轴部分的外表面。
3.如权利要求2所述的长度测量器，其中至少其中一个所述接触表面减小到一个或多个弧线段。
4.如权利要求3所述的长度测量器，其中所述第一滑道和/或所述第二滑道具有圆形截面。
5.如前一权利要求所述的长度测量器，其中嵌入所述第一滑道中的所述导轴部分以及嵌入所述第二滑道中的所述导轴部分具有的横截面对应于一圆形弧，以及其中所述第一滑道和所述第二滑道具有的横截面与一具有较大的圆形弧相对应。
6.如权利要求1所述的长度测量器，其中，至少其中一个导轴仅在其两端处支承在所述游标上。
7.如前一权利要求所述的长度测量器，其中借助一弹簧元件(29)使第一导轴依靠所述主尺保持支承状态。
8.如权利要求6所述的长度测量器，其中通过游标的螺钉(28)能够对在主尺上的第一导轴的支承力进行调节。
9.如前一权利要求的长度测量器，其中所述第一轴在其两端利用所述螺钉使其倚靠所述主尺得到支承，并且利用所述弹簧元件支承它长度上的其它部分。
10.如权利要求1所述的长度测量器，其中的主尺和/或游标是铝制的。
11.如权利要求1所述的长度测量器，其中的主尺和/或游标是合成材料制的。
12.如权利要求1所述的长度测量器，其中的所述导轴是由阳极法氧化的铝或钢或青铜或铍青铜制的。
13.如权利要求12所述的长度测量器，其中所述各轴具有聚四氟乙烯覆盖层。
14.一种游标卡尺，其包括权利要求1所述的测量器。
15.如前一权利要求所述的游示卡尺，其中借助至少一个螺钉(81、82)使至少其中一个量爪绕轴转动，可以校正两量爪的平行度。
16.如前一权利要求所述的游标卡尺，其中借助至少一个螺钉(81、82)使固定量爪绕轴(80)转动，可以校正两量爪的平行度。
17.如前述权利要求所述的游标卡尺，其中借助两个对置的螺钉使固定量爪绕轴转动，可以校正两量爪的平行度。
18.一种高度规，包括权利要求1所述的测量器。
全文摘要
一种游标卡尺或高度尺型长度测量器，其中利用至少两个嵌入游标的槽(23、26)中和嵌入主尺的滑道(22、27)中和导轴(21、25)保证游标(6)沿主尺(2)的导向。为了降低摩擦和使导向面处在受到保护免受冲击的一个区域内，使各导轴之间的接触面(24、32)减小到几个弧线段。在一优选实施例中，滑道具有的断面与嵌入滑道中的导轴的一段圆弧相对应和嵌入滑道的导轴部分的断面对应于具有较小直径的圆弧。导轴仅在其两端支承在游标上并悬浮在这两个接触点(40)之间。利用螺钉(81、82)调节固定量爪和运动量爪的平行度。
文档编号G01B3/20GK1146550SQ95121630
公开日1997年4月2日 申请日期1995年12月29日 优先权日1994年12月29日
发明者A·赞尼埃 申请人:特莎有限公司