专利名称：内径测量卡尺的制作方法
内径测量卡尺是利用全等三角形对应边相等的这一原理设计而成的。利用它可以测出口径较小的容器内径，并直接读数。
图1为它的基本工作原理图，利用两根等长的木条AD和BC分别在其中间O点位置开一园孔，把铆钉穿入两孔，使两木条紧靠并铆合，铆合后的两木条均能绕铆钉(或叫转轴)转动。
可以看出，无论两木条转到什么角度，木条均可组成两对由对顶角所组成的全等三角形。在图1(a)中，三角形AOB与三角形COD全等，当然，三角形AOC与三角形BOD也全等。同理，在图1(b)和图1(b)中，三角形AOB也都全等于三角形COD。既然由对顶角(且两边也对应相等)所组成的三角形为全等三角形，那么，无论在图1的哪幅图中，或无论在两木条转到什么角度时，它们的对应边AB始终都与CD相等。
如果说AB是被测物体的内径或长度，则读数CD实际上就是被测物体的内径或长度。对于这样的测量方法也可以说是内测外读。利用这一原理所设计出的内径测量卡尺可测出内径较大，而口径较小(如广口瓶，保温瓶)的被测物体的所需数据。
实际的内径测量卡尺，设计主要是由三部分构成①测量臂②刻度尺③滑动读数环以400型，ZCW内径测量卡尺(型号是以测量臂的长度来命名的，如400型，指测量臂的长度为400毫米)为例，来说明各部分的设计方案。(一)测量臂用所需金属材料加工成长400毫米，宽10毫米，(两测量头部分为14毫米)，厚为4毫米的两根对称性测量臂。加工时，把两根测量臂的端点做成如图2所示的半园形。在两测量臂的中间位置分别钻出直径为4毫米的园孔。园孔钻成后，再以此孔的园心为园心，在两测量臂的相应面，扩出直径为4.5毫米，深度为1毫米的园孔，这样做的目的是把两孔重合，重合时两测量臂的未扩口面相对接触紧靠。重合后，穿过一铆钉，通过工业手段把铆钉的两头由原来的4毫米扩大到4.5毫米(铆钉所穿过的两测量臂的中间部分，直径为4毫米，而铆钉的两头部分，则被铆粗为4.5毫米，正好铆扩满被扩直径为4.5毫米的园孔扩大区。)这样，该铆钉不会自由穿出，两测量臂更不会自然分离。铆好后，两边的铆钉头均不能突出测量臂外平面。被铆钉铆合在一起的两测量臂，只能绕此铆钉(或叫转轴)自由转动，而不能产生相对位移，被铆在一起的两测量臂如图3所示。
两根测量臂，都是在它的中间和一端钻孔。不过，在扩孔时要注意，若一根测量臂把它的中间孔由原来的直径4毫米扩大到直径4.5毫米，深度为1毫米的园孔，那么它端部的这个孔就应该在背面扩大。或者说，如果它端部的这个孔在这面扩大，那么它中间的那个孔就应该在背面扩大，两根测量臂的扩孔方法均相同。
把两根测量臂未钻孔一端的半园部分(也叫测量头)，在靠它中间孔已扩大的这一面，分别将两半园头部分，并绕半园顶端削去3个毫米。(因半园部分的直径为14毫米，削去顶端后，仍保留直径为在靠中间已扩孔的这一面是8毫米，面对面仍是14毫米的刀口形半园头)切削后的刀口形测量头如图2所示，把两测量臂铆合后，重合后的两测量头刀口的刀刃面应彼此紧靠。这样做的目的是两刀刃平行，且基本分布在一条直线上，测量时，可减小两测量头与被测物体的接触面，使测量结果更精确。(二)刻度尺如图4所示，把它加工成一端为半园形，并在园心位置钻出直径为4毫米的铆孔，另一端成直角，中间带有刻度，刻度的对面带有滑动托板的刻度尺。
顺便说明一点，刻度尺半园端铆孔的加工方法与测量臂铆孔的加工方法相同。不过根据组装的需要，它确定了在带有刻度的背面，把原钻成直径为4毫米的园孔再扩大到直径为4.5毫米，深度为1毫米的园孔。
在靠近滑动托板的侧面，距半园顶端大约为40毫米的地方，开一个宽为3毫米，深为1.5毫米的“V”型槽(用来固定内径测量卡尺的保护环)。如果把图3所示的测量臂再与图4所示的刻度尺进行铆合，则就成为如图5所示的结合图。
如图5，把测量臂其中一根的C端用铆钉与刻度尺的园形端进行铆合，铆合后，该测量臂应能绕铆钉(或转动轴)转动，并不会产生位移，且铆钉头不能突出测量臂平面，以便于另一根测量臂在滑到与它重合位置时不受阻力。此时，另一根测量臂D端园孔并没有利用，它只有在组装滑动读数环时才能用上。
从图中还可以看出，测量臂D端可沿刻度尺左右滑动，在滑动过程中，两测量臂的端点A、B之间的距离也随之改变。因与被测物体相接触的是两测量头的刀口部分，所以说，两刀口与被测物体两接触点之间的距离，就是被测物体的被测量数据，这个数据也正是我们所需要的，而它又可以从测量臂另一端的刻度尺上直接读数，这是因为三角形AOB全等于三角形COD，而AB和CD又是它们的对应边，对应相等。(三)滑动读数环由工业加工方法，用所需金属材料加工成一个“口”字型长环。把图5中的测量臂的D端沿刻度尺向右拉出，使两测量臂与刻度尺三者重合，把图6所示的滑动读数环套入三者重合体，套入时，使读数环所带指针压在刻度格上，并与刻度格相平行，使读数环上原钻成的园孔与测量臂D端的园孔量合。重合后，把铆钉穿入并铆合，铆合后的测量臂D端与滑动读数环都应能绕铆钉(或转轴)灵活转动。且铆钉的两头均不能突出测量臂及滑动读数环的外平面，在滑动读数环没有与测量臂D端的铆孔铆定之前，滑动读数环套在三者重合体上后，应能沿刻度尺方向左右灵活地滑动，而不应有框动，这样能使测量数值更精确。滑动读数环如图6所示，装上滑动读数环的内径测量长尺如图7所示。
保护环它的主要作用是把收拢后的内径测量卡尺束住，他卡尺不会因携带，搬运或振动等原因，而自动张开，造成不必要的损坏，同时，加装保护环的测量长尺更便于存放或携带。
保护环的构造很简单，如图8所示，取与滑动读数环相同的金属材料，加工成厚为3毫米的“口”字型封闭环，并在环的一边装上“V”型弹簧片定位卡。把保护环套在收拢后的卡尺一端，稍用力推动保护环，使之沿刻度尺方向滑动，当把保护环推到一定位置时，“V”型弹簧片上的“V”型头借助于弹簧片的弹力，就落入了刻度尺上面的“V”型槽内，使保护环定位，并使之不会因其它原因而左右移动，从面束住了整个内径测量卡尺，起到保护作用。当需要使用该卡尺时，将保护环稍用力外拉，使保护环上的“V”型头滑出刻度尺上的“V”型槽，然后再将保护环继续外拉，直至拉脱测量卡尺，便可使用。
关于“V”型弹簧片定位卡及其组装如图8，在保护环的一侧距底边3毫米处，开一个长为10毫米，深为1.5毫米，外宽8毫米，内宽9毫米的燕尾槽，并在槽中如图位置打二个直径为3毫米的锥型孔，弹簧片的厚度为1.5毫米。在弹簧片一端为10毫米的长度范围内，把它的外宽做成8毫米，内宽做成9毫米的燕尾形。该弹簧片的总长不应小于25毫米(做成“V”型头的弹簧片长度应该是18毫米)。也就是说，该弹簧片的一端做成燕尾形，另端做成“V”型头。安装时，把做成的弹簧片燕尾形一端推入保护环相应的燕尾槽内，推入后，弹簧片上的两园孔应该与保护环上的两园孔重合，拧入相应的锥型螺钉，带有“V”型头的弹簧片就组装完毕内径测量卡尺的最小单位是以毫米为单位，对于比较精密的内径测量卡尺，其测量误差是不超过一个最小单位，根据被测物体的大小，可按一定比例生产出一套内径测量卡尺。
内径测量卡尺的测量误差与下述条件有关系①与它的型号有关系，因型号是由测量臂的臂长来命名的。所以测量臂越长所测出的误差就越大。这是因为，测量臂越长，由测量臂所带来的弹性形变就越大。为此，若使测量更准确。在同等条件下就应该把测量臂做的短一些，但测量臂的长短又决定了它的测量范围，测量臂越短它的测量范围就越小，反之，可扩大被测范围，除此外，当然可以用加粗测量臂的方法来减小其弹性形变，但总的说来，在同等条件下，测量臂越长，其测量误差就越大。
从图中还可看出，若加大测量臂的宽度，其测量始数(就是测量时的最小读数)就要加大，这是因为，根据它的测量原理，把重合后的两测量臂的测量头插入被测物体(或容器)内，拉动滑动读数环，使两测量头再次叉开时，才能测出要测的数据。如果把测量臂或测量头做的很宽，那么尽管两测量臂能够重合，但它也不会插入直径小于测量头的要测容器。也就是说，无论用哪个型号的内径测量卡尺，测量时，它的最小读数都要大于其测量头的半园直径，对于小于测量头半园直径的被测物体，是无法测量或无法读数的。如同内径卡钳，它的测量范围总不能从“0”开始。
②根据上述原理，当然可以适当加大一些测量臂的厚度。除此外，为尽量减小测量臂的弹性形变，设计者要求测量臂的选材应尽量做到选用弹性较小而硬度较大的金属材料。
③为减小测量误差，各转轴(即各铆合部分)要求既要转动灵活，而又不可产生相对位移(即框动)。滑动读数环要求只能沿刻度尺左右滑动，而不可框动。
④要求两测量臂做的要对称(由其是长度)，否则，将会产生一定误差做好的内径测量卡尺，可外表面镀铬，并配备适当的木盒，进行包装和保护。内径测量卡尺的使用取出内径测量卡尺，拉脱保护环，将滑动读数环沿刻度尺方向滑动，使两测量臂叉开，继续推动滑动读数环。当两测量臂叉开到两对顶角大于90°时便开始合拢，当滑动读数环由一端滑动到另一端时，两测量臂和测量头将完全重合。把重合的两测量头插入被测容器，把滑动读数环朝与上述的相反方向沿刻度尺拉动，此时两测量头便在被测容器内叉开，到一定程度时，两测量头的刀口便与被测物体相触，此时滑动读数环上指针所示数值即为被测所取数值。测量完毕还原上述操作，收回测量卡尺，推入保护环测量结束。
权利要求
1.一种内径测量卡尺与现有的内径测量卡钳相同，都是用来测量物体或容器内径的测量工具。而内径测量卡尺是利用全等三角形对应相等的这一原理设计而成的。与现在的内径测量卡钳相比较它采用了特殊的设计方案。即①对较深容器的内径可直接进行测量。②对口径较小的容器内径可进行直接测量。③测量数值可从刻度尺直接读数。对于交叉对称的一对测量臂是产生该测量理论的基础，也是生产该测量器具的先决条件和前提。利用全等三角形对应边对应相等的这一原理，设计出的内径测量卡尺，其特征是①有一对交叉对称的测量臂。②设计了带有滑动托板及刻度格的刻度尺。③配备了带有指针的滑动读数环。
2.根据权利要求1要求两测量臂要对称，两测量臂中间的转动轴一定要位于两测量臂的中心位置。
3.根据权利要求1为确保测量准确，两测量头要做成刀口状。
4.根据权利要求1为延长测量卡尺的寿命，要求配备保护环。
全文摘要
内径测量卡尺属于一种通用的测量器具。在工农业生产或科研实验中,有时需要对一个小口径容器或一个圆形物体的内径进行直接测量,这种测量,用现有的普通测量器具是不能满足的。内径测量卡尺,可基本上满足这方面的测量需要。它是利用全等三角形对应边相等的这一原理设计而成的。利用它进行测量时,不光能够测出口径较小,较深的容器内径,而且对测量数据能够直接指示。该测量器具的出现,已满足了这方面的测量需要,同时也取代了传统的内径测量卡钳。
文档编号G01B3/46GK1190180SQ9710095
公开日1998年8月12日 申请日期1997年2月3日 优先权日1997年2月3日
发明者赵成伟 申请人:赵成伟