電子千分尺的製作方法
2023-05-31 01:06:36 1
專利名稱：電子千分尺的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種千分尺，尤其是涉及一種液密封性電子千分尺。
電子千分尺是公知的。在電子千分尺中，被測量的距離是由電子測量系統，例如由電容測量系統確定的並且被顯示在電子顯示屏上，例如顯示在一種液晶顯示屏上。與傳統的機械千分尺相比，電子千分尺具有明顯改善的閱讀舒適性及能夠貯存和傳送所測量值等的特別優點。
這些電子裝置為保證其使用功能，必須保持非常清潔，不適合於在有腐蝕性的環境或有塵土或有潤滑液或切削液飛濺的環境中使用。具體地說，保持測量系統的電容電極不受任何腐蝕被認為是重要的。
美國專利US 54 330 16公開了一種電子千分尺，它具有防止水滲入其一定部位的不同機構。具體地說，配置一種環形連接結構來阻止水沿絲杆的滲透。一熱固性可收縮材料製作的管保護了某些機械構件，尤其是保護著用以調整絲杆和套筒之間間隙的機構。一個穿過殼體的孔使殼體內部壓力與外部大氣壓平衡。但是，在此公開的裝置中沒有設置任何措施來保護電容電極、電子測量線路、顯示屏，或千分尺絲杆螺紋部份或套筒的精密螺紋部分不遭受水的滲透。
日本專利JP-7-195102和JP-6-194102公開了類似的千分尺。在這些千分尺中，只有部分構件被保護得不受腐蝕。
本發明的目的是提供相對現有技術的千分尺來說改進了的一種電子千分尺。具體地說，本發明的目的是提供一種能更好地適合於在有塵土或腐蝕的環境中操作的，或能更好地承受如有塵土、潤滑液或切削液飛濺的環境的千分尺。
根據本發明，這些發明目的是用這樣一種千分就來實現的，它有一個至少限定一內部空間的殼體，在其內安置該千分尺的主要機械及電子構件，尤其是安置該電子構件及千分尺絲杆和套筒的螺紋部分。殼體的整個內部空間是密封的，故安置在殼體內的所有構件均被保護。
本發明還涉及以能獲得這種密封式方案而被選取和設置的各種不同的連接結構。
因此，本發明使千分尺的電子元件和傳感器的組件以及套筒和絲杆的螺紋部份均被保護。
通過圖示及以示例方式作出的介紹後，會更好地理解本發明。各附圖為
圖1是一電子千分尺的側視圖；圖2是本發明的千分尺的剖視圖；圖3是本發明用以防止水在兩個半拉殼體之上部分間滲透的上纖維狀連接結構的側視圖；圖3a是上纖維狀連接結構的正視圖；圖4是本發明用以防止水在兩個半拉殼體之下部分間滲透的下纖維狀連接結構側視圖；圖5是本發明用以防止沿摩擦環透水的V形連接結構軸向側視圖；圖6是本發明特別用來使殼體的兩個半拉殼體保持在位的封閉環剖視圖；圖7是本發明用來防止軸和套筒之間透水的連接結構軸向側視圖；圖8是一發明兩個半拉殼體的裝配墊圈側視圖；圖9是用於千分尺絲杆的快速移位配件的剖視圖；圖9a是一快速移位配件的側視圖；圖10是殼體一部分的側視圖，用以特別展示蓄電池及用於此蓄電池的密封連接結構；圖11是殼體之另一部分的側視圖，用以特別展示在千分尺串聯接口處的密封插頭。
圖1是電子千分尺的一側視圖，它可測量軸131(與千分尺絲杆1構成一體)的連接端和與千分尺主體8及爪構成一體的測量頭2之間的距離。被測量的距離顯示在如一液晶顯視屏一類的顯視屏5上，這種顯視受功能鍵9的控制，從而使此測量裝置可被選擇即允許選擇測量絕對距離還是相對距離。通過轉動測微套筒3或用於快速移動的測微套筒配件4，可以使軸131沿縱長方向的測量軸線X移動。該絲杆的移動可通過一鎖緊杆7被鎖止在任何位置。此整個裝置由合成材料製成的殼體23保護得能防震和防水滲透。
圖2是圖1所示千分尺的剖視圖，具體地展示由合成材料殼體23保護的千分尺構件。該千分尺有一可被置於相對螺紋套筒。轉動的絲杆1，套筒10與千分尺本體8構成一體，絲杆1是在摩擦環12和摩擦彈簧13及安裝在絲杆1端部上的傳送件14輔助下由測微套筒3置於轉動的。一安裝在環繞傳送件14的周向溝槽中的彈簧140允許將摩擦環12的轉動傳送給絲杆1。套筒10和絲杆1的螺紋部分的節距精度最好要高於0.001毫米，此精度具體地確定了此千分尺的精度。
摩擦彈簧13允許測微套筒3與絲杆1在行程的終點即在軸端與待測量件接觸時脫開，因而可以確保有一個基本上恆定的測量壓力。而且，絲杆還可以被設置得由配件4直接轉動，以此確保可非常迅速地移動一長距離。測微套筒3和配件4推薦用開有細溝紋的合成材料製成，以便確保可舒適的接觸。良好的抓握及適配於殼體23的美學外觀。在大量程千分尺的情況下，也可以考慮機動式移位。傳遞測微套筒和絲杆間轉動的其它機構，例如包括在歐洲專利申請EP-A2-791801中具體介紹的棘輪裝置也可以用在本發明的結構中。
通過轉動測微套筒3，絲杆1就可相對螺紋套筒作縱向移動。一固定的傳感器支承件16在裝配墊圈17和一彈簧18幫助下安裝在螺紋套筒10上。一刻度盤支承件15被設置得隨著絲杆1的轉動被環12轉動。兩個支承件16、15分別各自支承著傳感器19和刻度盤20。傳感器和刻度盤彼此相對安裝，而且各配有一套電容電極。兩套電極的疊合度可確定刻度盤20相對固定的傳感器19的角度位置。由蓄電池22供電的一電子線路21能夠饋送電能給該電容電極及確定刻度盤20的角度位置，電子線路基於收到的測量信號而起動。該電子線路21推薦安裝在一柔性的印刷電路上，以便易於在減少尺寸的殼體內安裝。通過測量從預定位置開始的刻度盤20轉動圈數，該電子線路21就可成功地計算千分尺絲杆1的沿縱長方向的位置，並將這些信息顯示在顯示屏5上，或通過如圖11所示的串聯接口44傳送到外設裝置上。合適的電容電極的實例已在OS 4578 868美國專利中介紹了。在歐洲專利申請EP 836076中也介紹了一合適的電子線路21的實例。本領域的熟練人員明白其它類型的測量系統，包括磁阻效應的、光學的和純機械的傳統系統均可被使用於本發明的結構中。
根據本發明，千分尺的殼體23有一個密封的內部空間230，以便，包括傳感器19、刻度盤20及主運動(部件)及千分尺的螺紋部分在內的所有電子構件均安裝在其(230)內。一個具有多個用以容納這些不同構件的不同內部空間的殼體也可以被採用。安裝在殼體23內的所有構件均被保護得能抵制外界的滲透。
殼體23最好由兩個合成材料製成的半拉殼體組成，在圖1和2中只可看到一個半拉殼體。這兩個半拉殼體用詳細地展示在圖6中的封閉環36及展示在圖8中的裝配墊圈17連接在一起。別的將兩個半殼連接在一起的機構例如螺絲或卡扣機構也可以被採用。
更詳細地展示於圖3和3a中的一上纖維狀連接結構32可以防止水或塵土滲透入兩個半拉殼體之上部分之間。更詳細地展示在圖4中的下纖維狀連接結構30也可以用類似的方式使兩個半拉殼體之間的縫隙下半部分被密封。這兩個連接結構例如可用合成材料或天然橡膠製作，它們最好被容納於在每個半拉殼體之輪廓面上的合適槽中，該纖維狀連接結構的截面應與將兩個半拉殼體合置一起時由兩個槽構成的空槽的截面形狀相對應。為了防止連接結構在槽中扭曲，其截面形狀最好選擇非圓形截面，例如選擇如圖所示的三角形或四方形截面。該纖維狀連接結構30、32各自的一端部300、320被置於裝配墊圈17的溝槽170中，兩個連接結構各自的另一端部301、321則可以防止從千分尺後部的滲透。
在本發明的結構中，也可以應用單獨一個纖維狀連接結構來密封位於兩個半拉殼體之間的全部縫隙和防止組裝墊圈17、封閉環36和各個半拉殼體之間的滲透作用。
圖5中展示了用以防止沿著摩擦環12的液體滲透的連接結構38的形狀。該連接結構38被沿縱向持於摩擦環12和封閉環36的支承表面361之間。在本發明的一推薦變型中，該連接結構38是一種V形連接結構，在它沿縱向略微被擠壓時能確保極佳的不滲透性。此連接結構通過摩擦環12而被轉動而且靠著固定的封密環36摩擦，所以推薦使用通過Teflon處理的連接結構，可使該連接結構被終身潤滑。
圖6展示了封閉環36，它將殼體的兩個半拉殼體連裝在一起，並使連接結構38就位。該環36有一內支承面360，該半拉殼體的配合部份被壓置在其360中。上面提到的支承表面361提供一個用於連接結構38的光滑接觸表面，此表面最好要極細心地被拋光，以便減小對連接結構38的摩損和扯刮，推薦採用不鏽鋼製的環件36。在環件36與半拉殼體之間的密封性是通過使半拉殼體壓靠到支承表面360上來保證的。如已指出的那樣，環36與摩擦環12間的密閉性是靠V形連接結構38來保證的。如果需要，在本發明的一變型中，可將如-O型環密封圈那樣的輔助(密封件)連接結構置於環36和殼體23之半拉殼體之間。
圖7展示了軸的連接結構34的形狀，接頭34使得防止軸131與套筒10之間的滲透成為可能。該連接結構34被置於套筒10之一相應的環槽中，它(34)最好是一種徑向帶唇緣的環形密封件，此種密封件在軸131的大量轉動圈數後仍能保持密封性能。推薦採用通過Teflon處理過的連接結構。
套筒10與爪8即爪8與殼體23之間的密閉性是沒有確保的。但是可能滲入的溼氣和塵土在進入放置千分尺靈敏構件的空間230內之前就已被纖維狀連接結構30、32擋住了。一個至少在一個半拉殼體23的下部分上安置的孔231可允許已滲透入爪8與殼體23之間的水被排走。
圖8展示了本發明的裝配墊圈17。墊圈17被壓置在套筒10與爪8之間，並同時起幾個作用。首先，它能使殼體23的兩個半拉殼體一個壓靠著另一個地安置就位，並被固定在槽170內，該殼體之間的密封性能是由兩個纖維狀連接結構30，32各自的端部300、320來保證的。還為該可壓縮構件18(例如一彈簧)提供一支承面，該件18使安裝在傳感器支承件16上的固定傳感器19被支承以面對安裝在刻度盤支承件15上的刻度盤20。該彈簧18可以使因製造誤差產生的缺陷和不精密度被補償，因而能通過確保傳感器19和刻度盤20之間的並與刻度盤之角度位置無關的平行度和間隔，來提高測量精度。一連接在孔171內並穿過裝配墊圈17和傳感器支承件16內相應孔的銷件可以防止傳感器支承件16的轉動。
圖9、9a及9b展示一快速移動配件4的實施例。該快速移動配件可允許直接驅動摩擦環12，因而也就可直接驅動千分尺絲杆1而不用脫開彈簧13，故這種移動比通過操作測微套筒3獲得的(移動)快得多。該配件4還允許摩擦環的後端被阻塞，因而可防止水通過這一通道滲透。在本實例中該密封性能是通過所用的軟合成材料在用其製作的配件4通過錘擊裝在此套筒的端部上時變形獲得的。在一個(未示出的)變型中，可以將一環形連接結構安置於配件4內來防止配件4與環12之間的滲透。為了更好地握用，配件4上最好配置縱向細條紋43。
圖10具體地展示放置於電池倉22之蓋42下方的O型密封墊圈40。蓋件42被用螺釘，最好被用卡扣方式裝在殼體23半拉殼件之一內。在蓋42的關閉位置，該蓋沿徑向而不是沿軸向擠壓墊圈40。為了防止過度擠壓墊圈40，此墊圈上的軸向壓力最好用蓋42的幾何形狀來控制。在將蓋件42取出時，最好將墊圈40與蓋42作為整體一起拉出。
圖11具體地展示千分尺的串聯接口，此接口可允許將測量信息傳送到一外部裝置去，例如送至一專用計算機或一加工設備。此接口的連接器44被安置於製作在殼體23之一半拉殼體上的槽48內。在此串聯接口不被使用時，這種情況對於千分尺的大多數應用場合來說常常是這樣的，槽48可以用一個軟合成材料或天然橡膠的塞件46來堵塞。並以能確保其密封性能的方式被強制地置入槽48內。塞件46的前面部分460允許它易於被夾在兩手指之間拉出。此外，利用螺紋或彈性安裝的塞件也可以被用在本發明的結構中。
用來防止水或塵土滲透入殼體內部空間230內的其它措施包括在鎖緊杆7範圍處的一個O型密封圈或至少一個別種合適的連接結構。而且控制按鈕9最好用軟合成材料，例如用矽合成橡膠製作，並以可防止任何滲透的方式穿過殼體23壓入相應的孔中。採用別種結構類型的密封塞件也可容易地被本領域的熟練人員所想到。該電子顯示屏5，例如液晶顯示屏最好也安置在內部空間230內，並可以透過以液密閉方式焊接或膠接在一穿過殼體23的孔中的玻璃結構而被觀察。
上面介紹的各種不同的連接結構使千分尺可獲得德國工業標準DIN40050標定的至少為IP54級別的防護性能。亦即足可防塵(無害的澱積)和可防止來自各個方向的水濺射。其它結構，如在鐘錶工業中公知的那種結構也可以被考慮用在本發明的結構中，以便進一步根據預見的應用條件提高內部空間230的密封性。例如，一允許空氣通過但留下溼氣及塵土的閥門來使空間內部的壓力與外加大氣壓平衡。例如，也可將一含有乾燥劑的小盒置於內部空間230中，用以吸收以蒸氣狀態浸入的溼氣。也可以用器件即一個或數個中間壁將內部空間230分隔開，然後將所產生的數個或全部子空間單獨地密封。此外，某些特別敏感的構件，如電子構件，傳感器19，刻度盤20和/或螺紋件等可以通過內部空間230中的一個密封囊結構，如用一種由熱固性可收縮材料作的管結構來保護。
本領域的熟練人員會明白在本發明的結構範圍內可以製作另程範圍變化極大的各種千分尺，及可以製作用於長度測量的其它類似裝置，尤其是可以製作無一體式測量頭2的千分尺。
權利要求
1.具有一殼體(23)的電子千分尺，該殼體(23)至少限定一內部空間(230)，其中安置有-至少部分制有螺紋的套筒(10)；-連接於套筒(10)中的絲杆(1)，它可被置於使其自身沿此裝置之縱向測量軸線移動的方式相對套筒(10)轉動；-電子測量系統(19、20、5)其能夠測量絲杆(1)相對套筒(10)的相對轉動，並能從上述測量開始確定絲杆(1)的縱向位置；其特徵在於，連接結構(30、32、34、38、46)被設置得使內部空間(230)成為液密封的。
2.如權利要求1所述的千分尺，其特徵在於，殼體(23)包括兩個半拉殼體，所述連接結構包括至少一個如此安置的纖維狀連接結構件(30，32)，以能防止水通過兩個半拉殼體間的縫隙滲透。
3.如前面任一權利要求所述的千分尺，其特徵在於，一摩擦環(12)超出殼體(23)，所述連接結構包括一圍繞摩擦環(12)的環形連接結構件(38)以防止水沿摩擦環(12)滲透。
4.如權利要求3所述的千分尺，其特徵在於，環形連接結構件(38)是一種V形軸向連接結構。
5.如權利要求3所述的千分尺，其特徵在於，一環狀封閉環(36)被圍繞著摩擦環配置，並附加到環狀連接結構件(38)上。
6.如權利要求3-5之一所述的千分尺，其特徵在於，摩擦環12的端部被以液密封方式閉塞。
7.如權利要求6所述的千分尺，其特徵在於，所述摩擦環(12)的端部被一用於絲杆(1)的快速移動配件(4)所閉塞。
8.如權利要求7所述的千分尺，其特徵在於，快速移動配件(4)是用合成材料製作的，以便在其(4)被安裝於摩擦環(12)上時能變形，從而防止水在其與摩擦環之間滲透。
9.如前面任一權利要求所述的千分尺，其特徵在於，絲杆(1)有一至少部分地伸出所述半拉殼體的軸件(131)，連接結構包括一圍繞軸(131)的軸連接結構件(34)以用來防止絲杆(1)與套筒(10)間的水滲透。
10.如權利要求9所述的千分尺，其特徵在於，軸連接結構件(34)是一種徑向唇緣密封件。
11.如權利要求2-10之一所述的千分尺，其特徵在於，還包括一個置有一環狀槽(170)的裝配墊圈(17)，其中裝配了殼體(23)的兩個半拉殼體。
12.如前面任一權利要求所述的千分尺，其特徵在於，還有一個安置於內部空間(230)中的顯示屏(5)，顯示屏(5)的閱讀是通過以液密方式固定於殼體(23)之孔中的窗板實現的。
13.如前面任一權利要求所述的千分尺，其特徵在於，還是有至少一個穿過殼體(23)的並由軟合成材料製作的控制按鈕(9)，圍繞該按鈕(9)的液密封性是通過其材料的變形性能確保的。
14.如權利要求13所述的千分尺，其特徵在於，至少一個控制組(9)是用矽合成橡膠製作的。
15.如前面任一權利要求所述的千分尺，其特徵在於，有一個用於絲杆(1)的鎖緊杆(7)，一O形密封圈被配置得能防止水環繞杆(7)的滲透。
16.如前面任一權利要求所述的千分尺，其特徵在於，在殼體(23)中設有一蓄電池(22)；還設有一電池蓋(42)，其(42)允許不用分離殼體(23)就可接近電池(22)，圍繞電池蓋配置連接結構件(40)。
17.如前面任一權利要求所述的千分尺，其特徵在於，還有一串聯接口(44)，以及在串聯接口(44)不用時將它液密封的可拆卸塞件(46)。
18.如前面任一權利要求所述的千分尺，其特徵在於，所述電子系統包括一傳感器(19)及一面對該傳感器(19)的刻度盤(20)，該刻度盤(20)隨著絲杆(1)的移動可被置於相對傳感器(19)轉動，並通過傳感器(19)與刻度盤(20)間的相對位置該系統能夠確定絲杆(1)的位置；其中，傳感器(19)藉助一可壓縮件(18)被保持沿縱向面對刻度盤(20)。
19.如前面任一權利要求所述的千分尺，其特徵在於，所述電子測量系統有一個固定的傳感器(19)及一被絲杆(1)置於轉動的刻度盤(20)，該傳動器和刻度盤各配置一套電容電極，此兩套電極的疊合度可確定刻度盤相對傳感器的角度位置。
全文摘要
電子千分尺有一至少確定一內部空間的殼體,其內置有:其內表面(100)至少部分為螺紋的套筒(10);連接於套筒(10)內的絲杆(1),其能沿千分尺縱軸線(X)移動地相對套筒(10)轉動;一電容測量系統,它用於測量絲杆(1)相對套筒(10)的轉動及從測量該轉動開始確定絲杆(1)的縱向位置。該殼體有至少一個纖維狀連接結構(件)使內部空間(230)被密封。別的密封結構用來防止水或塵土滲入內部空間。優點:內部空間(230)的所有構件均被保護。
文檔編號G01B7/02GK1250150SQ99110499
公開日2000年4月12日 申請日期1999年7月16日 優先權日1998年7月17日
發明者A·扎尼爾, A·波維, L·博爾格弄 申請人:布朗和沙普·特薩有限公司