专利名称：千分尺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种数字显示型千分尺。尤其涉及具有在转动期间沿轴向方向移动的一主轴的一种千分尺，它可降低成本、改善可操作性并提高精度。
与机械分度显示型测量仪器相比，一种电子数字显示型测量仪器鉴于其高精度以及易于阅读的优点在一般的测量仪器中已变得日益普及。
其中设有一旋转式编码器的数字显示器正越来越多地用于一种千分尺，其中当一主轴随着一套筒的转动而转动时，该主轴沿轴向方向移动。
一种相关的数字显示型千分尺具有这样一种结构，它包括一完整的机械分度显示机构，以便即使在用于驱动检测主轴的位移量作为一电信号的一编码器、电路和一数字显示器等的电源(电池)耗尽的情况下也能使用。即，该千分尺包括这样一种结构，其中，一外部套管和一套筒分别设在构架侧以及主轴侧上，沿着外部套管的外圆周的轴向方向形成着一主刻度分度，沿着套筒的外圆周形成着一游标尺分度。结果，该相关的千分尺就有组装复杂且高成本的缺点。
在该相关结构中，还存在着测量的缺憾，例如，倘若操作者左手持有一被测物，右手紧握构架，并在用右手的大拇指和食指转动棘轮(ratchet)旋钮的同时将主轴移离测砧，该棘轮旋钮逐渐地离构架而去，因此，当主轴移动较大时，该千分尺变得难以操作。
然后，本申请人曾经提出一种克服上述缺点的千分尺(请参阅USP5,829,155)。
该千分尺包括在其一端处具有一测砧的一U形构架、螺合至该构架的相对端并随其螺合旋转而沿轴向方向移动的一主轴、用于从主轴的旋转量检测主轴的轴向位移量的一编码器、以及用于数字显示根据编码器的输出信号所得到的测量值的一数字显示器。该千分尺还包括设在构架的相对端处、并可绕主轴的轴线在主轴的一轴向固定位置上转动的一套筒。另外，在套筒与主轴之间设置着用于将套筒的旋转传递给主轴、并跟随主轴轴向移动的一棘轮机构，当将预定或者更多的负荷施加在主轴上时，它可使套筒相对于主轴空转。
根据该如此构造的千分尺，可省略相关千分尺的主刻度分度、游标尺分度等等，以降低加工分度等所需的成本。此外，也不必制作用于形成主刻度分度的外部套管，从而减少部件数量及组装步骤的步数。由此，可降低成本。
在测量中，倘若转动套筒，则该套筒的转动经过棘轮机构传递给主轴，以使该主轴沿轴向方向移动。与此同时，即使该主轴移离测砧，由于套筒可转动地设置在构架的固定位置上，因此该套筒不会与主轴一起移动。所以，即使该主轴移动较大，也不会引起可操作性降低的缺陷。
然而，在相关的数字显示型千分尺的结构中，棘轮机构由固定在套筒内、并在其内周表面上具有一锯齿形凸起的一棘轮环以及插入在棘轮环与主轴的外周表面(形成有一外螺纹的外周表面)之间的一板簧构成。此外，该板簧其一端保留在沿主轴外周表面的轴向方向所形成的一V形沟槽内，而其一相对端被棘轮环的锯齿形凸起紧压。即，主轴具有沿着形成有外螺纹的外周表面的轴向方向形成V形沟槽的结构。
在这种结构中，当主轴转动时，形成在主轴外周表面上的V形沟槽起到用于在构架侧上螺纹加工与主轴的外螺纹螺合的一内螺纹的螺丝攻的作用。因此，当使用该千分尺时，会在外螺纹与内螺纹之间形成一间隙，这将降低千分尺的精度。
因此，本发明的一个目的在于提供一种千分尺，其特点在于，一主轴在转动期间可沿轴向方向移动，可长期保证高精度，同时保持了降低成本以及可操作性好的优点。
为达此目的，根据本发明，提供了一种千分尺，它包括在其一端处具有一测砧的一主体；一主轴，该主轴具有啮合主体的一相对端的一螺纹部分，并可随该主轴转动而沿轴向方向相对于测砧移动；一编码器，该编码器从主轴的旋转量检测主轴的轴向位移量，以便数字显示根据编码器的一输出信号所得到的一测量值。该千分尺包括位于主体的相对端上的一套筒，该套筒可绕着主轴的轴线在位于主轴轴向方向内的一预定位置上转动。套筒形成有平行于主轴轴向方向且位于其内周表面内的一引导沟槽。该主轴包括位于主轴内并与套筒的引导沟槽滑动接合的一接合销钉。
根据该结构，当套筒转动时，套筒的旋转通过引导沟槽和接合销钉传递给主轴。因此，无需在相关千分尺内沿着主轴外周表面的轴向方向形成一V形沟槽等，即可将套筒的旋转传递给主轴。由此，可克服V形沟槽中所产生的缺点。即，可克服形成在主轴外周表面内的V形沟槽起到用于螺纹加工的一螺丝攻的作用而在外螺纹与内螺纹之间形成间隙所导致的千分尺精密度降低的缺点。因此，可长期保证高精度。
由于不需要刻度分度、外部套管等，因此可减少部件的数量以及组装步骤的步数，从而降低成本。套筒可转动地设于主体的固定位置上，即不会与主轴一起移动。因此，即使主轴移动较大，也不会引起可操作性的降低。因此，保持了降低成本及可操作性好的优点。
在上述千分尺中，一定压机构用于当向主轴施加一预定或者更多的负荷时，使接合销钉相对于主轴空转，该定压机构设于主轴与接合销钉之间。
根据该结构，倘若将一被测物设于主轴与测砧之间、并向主轴施加预定或者更多的负荷时，接合销钉相对于主轴空转，即，套筒空转。因此，可一直在固定测量压力下进行测量。由此，可保证高精度测量。
该定压机构可包括一支承轴、第一旋转传递环、第二旋转传递环以及一推动单元。支承轴与主轴同轴地设置在主轴的一底端上。第一旋转传递环可转动地设于支承轴上，并在其外周表面上具有接合销钉以及在其一侧面上沿着圆周方向具有第一锯齿形凸起。第二旋转传递环不可转动且可相对于支承轴轴向移动地设于支承轴上，并在与第一旋转传递环的第一锯齿形凸起相对的一侧面上沿着圆周方向具有第二锯齿形凸起。该第二锯齿形凸起与第一旋转传递环的第一锯齿形凸起相啮合。推动单元将第二旋转传递环朝着第一旋转传递环推动。
根据该结构，通过更换推动装置可简单地将测量压力改变至任何所需量级。因此，可简单地改变测量压力。
另外，该定压机构可包括一支承轴、一棘轮环和一板簧。支承轴与主轴同轴地设置在主轴的一底端上。棘轮环可转动地设于支承轴的外侧上，并在其外周表面上具有接合销钉以及在其内周表面上具有一锯齿形凸起。板簧插入在棘轮环的内周表面与支承轴的外周表面之间。该板簧包括保留在支承轴的外周表面内的一端以及被紧压在棘轮环的锯齿形凸起上的一相对端。
根据该结构，定压机构由支承轴、棘轮环和板簧三部分构成，因此部件数较少，组装也较简单，并可降低成本。
在该结构中，套筒较佳地包括绕着主轴的轴线可转动地支承在主体的相对端侧上的一圆筒体，以及在其内周表面内具有引导沟槽并封闭圆筒体的一端的一帽盖。该圆筒体与帽盖由树脂整体制成。
根据该结构，圆筒体与帽盖由树脂整体制成，以减轻重量，并减少部件数量。另外，由于主轴可在相对端侧上密闭，因此可用一简单结构来提供一种防尘且防水的结构。
在这种情况下，一密封件较佳地嵌入在位于主体和与帽盖相对的圆筒体的一开口之间的一接合部位内。
这样，主体与圆筒体(套管)的一端开口的接合部位可完全构成一种防尘且防水结构，以尽可能地排除其中所带来的对编码器的不利影响。
在附图中
图1是示出了本发明的一种千分尺的一实施例的局部剖切前视图；图2是示出了该实施例的千分尺的一种定压机构的放大图；图3是示出了该实施例的千分尺的定压机构的分解立体图4是示出了该实施例的千分尺的一种位移传感器部分的放大图；图5是示出了本发明千分尺的另一种定压机构部分的放大图；图6是沿图5中的线Ⅵ-Ⅵ剖切的放大的剖视图；以及图7是示出了图5中所示的一定压机构的分解立体图。
现在通过参阅附图来说明本发明的一实施例。
图1是示出了本发明的一实施例的一种千分尺的局部剖视图。在该图中，在作为一主体的、具有大致U形结构的一构架11的一端的内面固定着一测砧12，当在该构架11的相对端处发生轴向移动的同时，一主轴13移向测砧12以及远离该测砧。标号14表示用于数字显示主轴13的位移量的一数字显示器；标号15表示一调零开关；标号16表示一单位(in/mm)转换开关。
在设置着主轴13的构架11的相对端处，在其内端侧设置着其中具有一密封件21A的一轴套21，在其外端侧固定着一套管22的一端。在该套管22的一相对端的内表面内形成有内螺纹23，主轴13螺合至该内螺纹23中。
主轴13包括被滑动支承在轴套21上的一轴部13A和其直径略大于轴部13A的直径、并形成于外周表面上、其中外螺纹螺合至内螺纹23中的一螺纹部13B。从轴部13A的中点到位于螺纹部13B之前的一点，沿着轴向方向形成着一V形沟槽13C。这意味着该沟槽13C未形成在该实施例中的螺纹部13B内。
一圆筒形套筒31设置在套管22的外周上，以便它可绕着主轴13的轴线转动。另外，与螺合至套筒31中的一定位螺钉32的顶点部相接合的一V形沟槽24沿着圆周方向形成在套管22的外周上。因此，套筒31绕着主轴13的轴线可转动地定位在该主轴13的一轴向恒定位置上。一密封件25嵌入在介于套筒31的一端面与套管22之间的接合面上。该套筒31包括绕主轴13的轴线可转动地支承在套管22的外周上的一圆筒体33，以及整体形成在圆筒体33的一相对端上以封闭主轴13的一相对端的一帽盖34。整个的套筒由一种合成树脂制成。
在帽盖34的内周表面内形成着平行于主轴13的轴向方向的一引导沟槽35。另外，在帽盖34的内周表面内，与该引导沟槽35滑动接合的一接合销钉36伸出在主轴13的相对端上。用于当向主轴13施加预定或者更多的负荷时，使该接合销钉36相对于主轴13空转的一定压机构40设置在主轴13与接合销钉36之间。
如图2和图3所示，该定压机构40由一支承轴41、一第一旋转传递环42、一第二旋转传递环43和一线圈弹簧44构成。该支承轴41与主轴13同轴地螺合至主轴13的相对端(假定前端位于测砧侧上的一底端)。第一旋转传递环42相对于支承轴41可转动地设置在支承轴41上，并在外周表面上具有接合销钉36。第二旋转传递环43不可转动且可相对于支承轴41轴向移动一预定距离地设置在支承轴41上。线圈弹簧44用作为将第二旋转传递环43朝着第一旋转传递环42推动的推动装置。
支承轴41形成有邻接第一旋转传递环42、以防止该环42滑脱的一凸缘41A，并在外周表面内沿着轴向方向形成有一沟槽41B。伸出在第二旋转传递环43内的一销钉43B可滑动地与沟槽41B相接合，同时第二旋转传递环43不可转动且可相对于支承轴41轴向移动一预定距离地设置在支承轴41上。
第一旋转传递环42和第二旋转传递环43在彼此相对的诸面上沿圆周方向分别形成有相互啮合的锯齿形凸起(棘齿(ratchet))42A和43A。
在轴套21与套管22之间设有一圆筒形位移传感器50作为用于从主轴13的旋转量来测量其轴向位移量的一编码器。如图4所示，该圆筒形位移传感器50具有一转子51，该转子可与主轴13一起旋转并具有圆形外周壁面；一定子61，该定子61与转子51的外周壁面之间留有一预定间隙，该定子还具有半圆形内周壁面；以及用于将定子61朝着转子51推动的推动装置(图中未示出)。
该转子51和定子61形成有电极(图中未示出)。即，在定子61的内周壁面上设有一发送电极组和一接收电极，该发送电极组具有施加不同相位的交流信号的若干电极，该接收电极与发送电极组绝缘，并具有输入至一测量电路的一接收信号。同时与发送电极组的一个以上的电极容量耦合的一耦合电极设置在转子51的外周壁面上。
转子51包括在其外周壁面上设有该耦合电极的一圆筒形部件52和由树脂所制成的、具有耐磨性并安装至圆筒形部件52的两端的端部部件53A和53B。其顶点部与主轴13的沟槽13C滑动接合的一组螺钉54被螺合至端部部件53B内，并且在端部部件53B内还形成着一环形沟槽55。整体设置在构架11中的一部件56的一顶端接合部56A滑动接合在环形沟槽55内，由此转子51随同主轴13的转动一起转动，即使主轴13轴向移动，也不会阻止该转子51轴向移动。
定子61包括一半圆筒形体62和连接至该半圆筒形体62的内周壁面的、并在其表面形成有作为一种图案(pattern)的发送电极组和接收电极的一FPC板63。
在由此所构成的千分尺的测量中，例如，倘若操作者左手持有一被测物(图中未示出)，右手握住构架11，并用右手的大拇指和食指转动套筒31，套筒31的转动通过引导沟槽35、接合销钉36以及定压机构40传递至主轴13。然后，由于主轴13螺合至设置在构架11侧上的内螺纹23，因此主轴13在转动的同时进行轴向移动。与此同时，当主轴13转动时，转子51也相对于定子61转动，于是，在传感器50的电极上检测转子51的旋转量，然后，在数字显示器14上数字显示该旋转量。
在主轴13远离测砧12之后(与此同时，第一旋转传递环42在图3中所示的B方向中转动)，该主轴13朝着测砧12移动(与此同时，第一旋转传递环42在图3中所示的A方向中转动)，并将被测物夹在测砧12与主轴13之间。
然后，主轴13无法再朝着测砧13移动，即，无法朝着测砧12转动，于是，当定压机构40的第一旋转传递环42在图3中所示的A方向中转动时，第二旋转传递环43远离第一旋转传递环42，同时压缩线圈弹簧44。因此，第一旋转传递环42相对于第二旋转传递环43空转，并且第一旋转传递环42的转动没有传递给第二旋转传递环43。因此，当显示器14上的显示值在此刻被阅读时，可在固定测定压力的状态下进行检测。
根据该实施例，在套筒31在固定位置上旋转的千分尺中，引导沟槽35形成在套筒31的内周表面内，与套筒31的引导沟槽35滑动接合的接合销钉36伸出在主轴13的底端处，以便可将套筒31的旋转通过引导沟槽35和接合销钉36传递给主轴13。
因此，无需在相关千分尺内沿着主轴外周表面的轴向方向形成一V形沟槽等，即可将套筒的旋转传递给主轴。由此，可克服由V形沟槽中所产生的缺点、即，可克服V形沟槽起到用于螺纹加工的一螺丝攻的作用而在外螺纹与内螺纹之间形成间隙所导致的千分尺精密度降低的缺点。因此，可长期保证高精度。
由于套筒31可转动地设置于构架11的固定位置，故即使主轴13移动较大，也不会引起可操作性降低的问题。由于省略了相关千分尺的主刻度分度、游标尺分度等等，也就不必形成用于形成主刻度分度的外部套管。因此，可降低加工这些部件的成本，并可减少这些部件的数量以及组装步骤的步数，从而降低成本。
使接合销钉36在向主轴13施加预定或者更多的负荷时相对于主轴13空转的定压机构40设置在主轴13与接合销钉36之间。于是，倘若一被测物被夹在主轴13与测砧12之间，并向主轴13施加预定或者更多的负荷，则套筒31相对于主轴13空转，以便一直在固定测量压力下进行测量。因此，可保证高精度测量。
定压机构40包括设置在主轴13底端上的支承轴41，可转动地设置在支承轴41上、并在其外周表面上具有接合销钉36以及在其侧面上具有锯齿形凸起(棘齿)42A的第一旋转传递环42，不可转动且可相对于支承轴41轴向移动一预定距离地设置在支承轴41上、并在其侧面上具有与锯齿形凸起42A相啮合的锯齿形凸起(棘齿)43A的第二旋转传递环43，以及用于将第二旋转传递环43朝着第一旋转传递环42推动的线圈弹簧44。于是，通过更换线圈弹簧44可将测量压力改变至任何所需量级。因此，可简单地改变测量压力。
套筒31包括绕主轴13的轴线相对于套管22的外周可转动地支承的一圆筒体33，以及整体形成在圆筒体33的相对端并在其内周表面内具有引导沟槽35的帽盖34。另外，圆筒体33与帽盖34由合成树脂整体制成。因此，可减轻重量并减少部件数量。在此方面，在本申请人先前所述的USP5,829,155号中，它们是分别形成的。
此外，由于主轴13可在相对端侧上密闭，因此可用一简单结构提供一种防尘且防水的结构。另外，密封件21A位于支承主轴13的构架11的轴套21内，密封件25嵌入在套管22与套筒31的接合部分内。由此，可提高构架11内的防尘及防水性能。因此，可尽可能地排除对传感器50的不利影响。
定压机构40可不受先前在该实施例中所述结构的限制，而可为其它任何结构。
例如，定压机构40可具有如图5至图7所示的结构。该定压机构40包括一支承轴71、一棘轮环73和一板簧74。支承轴71与主轴13同轴地螺合至主轴13的底端。棘轮环73可转动地设置在支承轴71的外侧上，并在其外周表面上具有接合销钉36以及在其内周表面上具有一锯齿形凸起72。板簧74插入在棘轮环73与支承轴71之间，板簧74的一端74A保留在支承轴71的一外周沟槽71A内，板簧74的一相对端74B被紧压向棘轮环73的锯齿形凸起72。
还是在该结构中，当将一被测物夹在测砧12与主轴13之间、并向主轴13施加预定或者更多的负荷时，棘轮环73在推动板簧74的相对端74B的同时空转，以便可在固定测量压力下进行测量。
根据该结构，由于定压机构40由支承轴71、棘轮环73和板簧74三部分构成，因此部件数量较少，组装也较简单，并可降低成本。
编码器并不限于先前在该实施例中所述静电容量型，它可为其它任何类型，例如光电型或者磁型。
在该实施例中，构架11设有数字显示器14，但是该编码器的检测信号也可输出至任何其它的显示器。
根据本发明，在一种其主轴在转动时可沿轴向方向移动的千分尺中，可长期保证高精度，同时又保持了降低成本以及可操作性好的优点。
本
发明内容
涉及于1998年4月3日提交的10-91744号日本专利申请中所包含的内容，在此整个援引作参考。
权利要求
1．一种千分尺，包括在其一端处具有一测砧的一主体；一主轴，所述主轴具有啮合所述主体的一相对端的一螺纹部分，并可随所述主轴转动而沿轴向方向相对于所述测砧移动；提供在主体的所述相对端处的一套筒，所述套筒可绕着主轴的轴线在主轴轴向方向内的一预定位置上转动；以及一编码器，所述编码器从主轴的旋转量检测主轴的轴向位移量，以便数字显示根据所述编码器的一输出信号所得到的一测量值；其中，所述套筒在其内周表面内形成有平行于主轴轴向方向的一引导沟槽；以及所述主轴包括位于主轴内并与套筒的所述引导沟槽滑动接合的一接合部分。
2．如权利要求1所述的千分尺，其特征在于，还包括用于当向所述主轴施加一预定或者更多的负荷时、使所述接合部分相对于主轴空转的一定压机构，所述定压机构设于主轴与接合部分之间。
3．如权利要求2所述的千分尺，其特征在于，所述定压机构包括与所述主轴同轴地设置在主轴的一底端上的一支承轴；可转动地设于所述支承轴上、并在其外周表面上具有所述接合部分以及在其一侧面上沿着圆周方向具有第一锯齿形凸起的一第一旋转传递环；不可转动且可相对于支承轴轴向移动地设于支承轴上的一第二旋转传递环，所述第二旋转传递环在与第一旋转传递环的所述第一锯齿形凸起相对的一侧面上沿着圆周方向具有第二锯齿形凸起，所述第二锯齿形凸起与第一旋转传递环的第一锯齿形凸起相啮合；以及将第二旋转传递环朝着第一旋转传递环推动的一推动单元。
4．如权利要求2所述的千分尺，其特征在于，所述定压机构包括与所述主轴同轴地设置在主轴的一底端上的一支承轴；可转动地设于所述支承轴的外侧上、并在其外周表面上具有所述接合部分以及在其内周表面上具有一锯齿形凸起的一棘轮环；以及插入在所述棘轮环的内周表面与支承轴的外周表面之间的一板簧，所述板簧包括保留在支承轴的外周表面内的一端，以及被紧压在棘轮环的所述锯齿形凸起上的一相对端。
5．如权利要求1所述的千分尺，其特征在于，所述套筒包括绕所述主轴的轴线可转动地支承在所述主体的所述相对端侧上的一圆筒体，以及在其内周表面内具有所述引导沟槽并封闭所述圆筒体的一端的一帽盖，所述圆筒本与所述帽盖由树脂整体制成。
6．如权利要求5所述的千分尺，其特征在于，一密封件嵌入在位于所述主体和与所述帽盖相对的圆筒体的一开口之间的一接合部位内。
7．如权利要求3所述的千分尺，其特征在于，所述接合部分是伸出在所述第一旋转传递环的外周表面上的一接合销钉。
8．如权利要求1所述的千分尺，其特征在于，所述主体由一大致U形构架构成，所述构架包括显示测量值的一数字显示器。
9．如权利要求3所述的千分尺，其特征在于，所述支承轴螺合至所述主轴的底端中，所述推动单元是设置在主轴的底端与所述第二旋转传递环之间并环绕着支承轴的、以便将第二旋转传递环朝着所述第一旋转传递环推动的一线圈弹簧。
全文摘要
一种千分尺包括在其一端处具有一测砧的一主体;具有啮合主体相对端的一螺纹部分的一主轴,它可在转动的同时沿轴向相对于测砧移动;从主轴的旋转量检测其轴向位移量以数字显示根据编码器的输出信号所得到的测量值的一编码器。该千分尺包括设于主体相对端上的一套筒,它可绕主轴轴线在主轴轴向的一预定位置上转动。在该套筒的圆周表面上形成有平行于主轴轴向的一引导沟槽。该主轴包括位于主轴内并与该引导沟槽滑动接合的一接合销钉。
文档编号G01B3/18GK1231421SQ99104800
公开日1999年10月13日 申请日期1999年4月2日 优先权日1998年4月3日
发明者铃木正道, 林田秀二, 高桥诚悟 申请人:株式会社三丰