一種帶遊標的螺旋測微計的製作方法

2023-06-02 04:25:31 2

專利名稱：一種帶遊標的螺旋測微計的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種測量長度用的精密量具。
量具是人類生活中不可缺少的工具，可以分普通量具如米尺，和精密量具如遊標卡尺、螺旋測微計、測量顯微鏡、光學比較儀和幹涉儀等。目前，精密量具中普遍使用的是遊標卡尺和螺旋測微計。
其中，遊標卡尺是由主尺和附在主尺上、並能相對主尺滑動的遊標組成。遊標上設置的N個分度格的長度和主尺上的N-1個分度格的長度相等，如果主尺上最小分度值為a，那麼遊標上最小分度值b=(N-1)a／N。主尺上最小分度值a和遊標上最小分度值b的差值稱為遊標精度值，其為a-b=a-(N-1)a／N=a／N。按照遊標卡尺的主尺上最小分度值為a=1毫米，遊標上有N=50個分度格計算，則遊標精度值為1毫米／50=0．02毫米。當遊標的最前面一條刻度線(稱為第0條刻度線)與主尺的「0」線對齊時，遊標上最後一條刻度線(即第50條刻度線)與主尺上49毫米處的刻度線對齊，此時遊標上的第1條刻度線與主尺上的1毫米處的刻度線之間的距離為0．02毫米。遊標上第5條刻度線與主尺上5毫米處的刻度線的間距為0．02毫米×5=0．10毫米。依次類推，當遊標向右移動，使遊標的第10條刻度線與主尺上10毫米處的刻度線對齊時，遊標上第0條刻度線與主尺「0」線的間距為0．02毫米×10=0．20毫米。為了便於直接讀數，在遊標的第0、5、10、15、20、25、30、35、40和45條線上標有0、1、2、3、4、5、6、7、8和9等字樣，表示當遊標的這些線與主尺任一刻度線對齊時，遊標的第0條刻度線(即標有「0」的刻度線)與其前面的一條主尺刻度線之間的距離分別為0．00、0．10、0．20、0．30……0．90毫米。總之，遊標卡尺的讀數方法是先讀出主尺上與遊標「0」刻度線對應的整數刻度值(毫米數)，再從遊標上讀出不足1毫米的數值，讀數即為主尺讀數加遊標讀數。若遊標「0」刻度線前面的一條主尺刻度線為21，遊標上的2．4處的刻度線與主尺某刻度線對齊，則主尺讀數為21毫米，遊標讀數為0．24毫米，測量結果數為21+0．24毫米=21．24毫米。總而言之，遊標卡尺的測量精度為0．02毫米。
其中，螺旋測微計由測量螺杆、螺母套筒、微分套筒(可轉動套筒)、棘輪、鎖緊手柄(又稱制動器)、測量鑽臺和弓架組成。弓架左端與測量鑽臺連接，弓架右端與螺母套筒連接。穿過螺母套筒與微分套筒連接的測量螺杆的右端是一個螺距為0．5毫米的螺杆，螺母套筒內有與螺杆的螺紋匹配的螺紋。螺母套筒的筒面上有一根橫線，在橫線的上、下方分別刻有與橫線垂直的分度值為1毫米的刻度線，而上下相鄰兩個刻度線的間距為0．5毫米。微分套筒筒面的前端邊緣上刻有50格分度。微分套筒轉動時，帶動測量螺杆向左或向右移動。使微分套筒轉動一圈，測量螺杆就移動0．5毫米(因為螺距為0．5毫米)。所以微分套筒每轉動一個分格，測量螺杆就移動0．5毫米÷50=0．01毫米。螺旋測微計的測量結果加上估讀可以測量到0．001毫米。實驗室常用的一級螺旋測微計的儀器誤差為0．004毫米，即其精度為0．004毫米。
但是，某些加工和檢測要求測量精度更加精確時，具體地說，測量精度需要達到0．004毫米以上時，遊標卡尺和螺旋測微計就不能滿足要求了。而測量顯微鏡、光學比較儀和幹涉儀雖然能滿足測量精度，但是其價格十分昂貴，使用十分麻煩、也不易保養。
本實用新型的目的是設計一種能有效地將測量精度提高到0．0002毫米，而且價格低廉，使用維修方便的測量工具。為了達到上述目的，本實用新型是通過以下方案實現的。它包括測量螺杆、螺母套筒、微分套筒、棘輪、鎖緊手柄、固定測量鑽臺和弓架，弓架左端固有測量鑽臺，右端固有螺母套筒，穿過螺母套筒與微分套筒連接的測量螺杆的右端是一個螺距為0．5毫米的螺杆，螺母套筒內有與螺杆的螺紋匹配的螺紋，螺母套筒的筒面上有一根橫線，在橫線的上、下方分別刻有與橫線垂直的分度值為1毫米的刻度線，而上下相鄰兩個刻度線之間的距離為0．5毫米。微分套筒筒面的前端邊緣上刻有50格分度。微分套筒轉動時，帶動測量螺杆向左或向右移動，使微分套筒轉動一圈，測量螺杆就移動0．5毫米。所以微分套筒每轉動一個分格，測量螺杆就移動0．01毫米。其結構要點是在螺母套筒的圓筒表面，從原來的橫線開始，向上均勻地增加50條橫線，並且使所增加的第50條橫線與原來的橫線之間的距離等於微分套筒上的最小分度在螺母套筒上所對應的距離。
所謂的所增加的第50條橫線與原來的橫線之間的距離等於微分套筒上的最小分度在螺母套筒上所對應的距離是指螺母套筒上所增加的第50條橫線與原來的橫線之間的距離對螺母套筒的橫截面的圓心形成的扇形夾角與微分套筒上的最小分度對微分套筒的橫截面的圓心形成的扇形夾角相等，也就是不同弧長對不同橫截面上的同一圓心有相同扇形夾角。
這樣，增加50條橫線的改進後的螺母套筒和微分套筒的相對轉動就類似遊標卡尺的遊標和主尺之間的相對移動，螺母套筒相當於遊標，微分套筒相當於主尺。
本實用新型的最大優點是經改進的螺旋測微計除未改進的螺旋測微計本身功能外還增加了遊標的功能，使測量精度比未改進的螺旋測微計提高了20倍，而且結構簡單、價格低廉、使用方便。具體地說，只需要在原螺旋測微計的螺母套筒的筒面上，從原來的橫線開始，向上均勻地增加50條橫線，且使所增加的第50條橫線與原來的橫線之間的距離等於微分套筒上的最小分度在螺母套筒上所對應的距離，就可以使螺母套筒和微分套筒的相對轉動就類似遊標卡尺的遊標和主尺之間的相對移動。在測量讀數時採用先從螺旋測微計上讀出常規的毫米以下兩位小數，然後在起遊標作用的所增加的橫線與微分套筒之間讀出後續的毫米以下的第3和第4位小數。
附圖為本實用新型的實施例，其中

圖1為本實用新型的結構示意圖圖2為本實用新型的微分套筒和改造後的螺母套筒刻度分布放大示意圖圖3為圖2的A-A剖視圖結合附圖對本實用新型作進一步的描述請參見圖1和圖2，本實用新型由測量砧臺1、測量螺杆2、螺母套筒3、微分套筒4、棘輪5、鎖緊手柄6、和弓架7組成。弓架7的一端固有測量鑽臺1，另一端固有中心有通孔的螺母套筒3，螺母套筒3孔內設有的螺紋與測量螺杆2右端表面設有的螺紋匹配，其螺距都是0．5毫米，與微分套筒4固為一體的測量螺杆2可以在螺母套筒3內左右轉動，即當微分套筒4轉動一圈，帶動測量螺杆2向左或向右移動0．5毫米，微分套筒4筒面的前端邊緣上刻有的50格分度，所以微分套筒4每轉動一個分格，測量螺杆2就移動0．01毫米。螺母套筒3的圓周上原有一根橫線，橫線的上、下方分別刻有與橫線垂直的、分度值為1毫米的刻度線，上下相鄰兩個刻度線的間距為0．5毫米，與測量螺杆2的螺距相同。在螺母套筒3的圓筒表面上，從原來的橫線開始，向上均勻地增加50條橫線，並且使所增加的第50條橫線與原來的橫線之間的距離等於微分套筒4上最小分度在螺母套筒3上所對應的距離。
請參見圖3，所謂的所增加的第50條橫線與原來的橫線之間的距離等於微分套筒4上最小分度在螺母套筒3上所對應的距離是指螺母套筒3上所增加第50條橫線與原來的橫線之間的距離d對螺母套筒3的橫截面的圓心形成的扇形夾角與微分套筒4上最小分度D對微分套筒4的橫截面的圓心形成的扇形夾角相等，也就是上述兩個橫截面上不同弧長對同一圓心形成的扇形夾角是相同的。上述設計源於螺母套筒3與微分套筒4刻度表面之間有間隙8。組成本實用新型的增加了50條橫線的螺母套筒3和微分套筒4的相對轉動類似遊標卡尺的遊標和主尺之間的相對移動，螺母套筒3相當於遊標，微分套筒4相當於主尺。因此，必須同時滿足轉動的間隙要求，也就是微分套筒4上最小分度的距離與螺母套筒3上所增加的第50條橫線與原來的橫線之間的距離要對應相等。
由於微分套筒4的前端邊緣筒面上刻有的50格分度的每一格小分度表示0．01毫米，所以微分套筒4與改進後的螺母套筒3之間的遊標精度值為0．01毫米-0．01毫米×[(50-1)÷50]=0．01毫米／50=0．0002毫米。測量時，倒轉棘輪5，將待測物體放入測量砧臺1與測量螺杆2之間，然後再正方向轉動棘輪5，聽到「咯、咯……」聲音時(表明待測物體已被夾在測量砧臺1與測量螺杆2之間)即停止轉動，然後固定鎖緊手柄6，以防移動本實用新型時，測量螺杆2相對於弓架7也產生移動，從而影響讀數；接著第一步先讀出螺母套筒3上沒有被微分套筒4的前沿蓋住的刻度值(注意半毫米刻度線)，第二步再讀出螺母套筒3上的原橫線所對準的微分套筒4上的讀數(即毫米以下兩位小數)，第三步是讀出螺母套筒3上的與微分套筒4上某刻度線對準的一刻度線的數值，因為遊標精度值為0．0002毫米，所以對準處的讀數是0．0002×橫線的條數，最後的測量結果是第一步讀數、第二步讀數和第三步讀數之和，就圖2所示的測量結果是20．5+0．40+0．0006毫米(原橫線往上數與微分套筒4某刻度線對準的是螺母套筒3上所增加的第3條橫線)=20．9006毫米。為了便於讀數，螺母套筒3的原來橫線計為「0」刻度線，往上所增加的第1條橫線為「2」刻度線，第2條橫線為「4」刻度線，依次類推，第50條橫線，即為原橫線下面的一條為「100」刻度線，本實用新型比原實驗室所用的一級螺旋測微計測量精度0．004毫米提高了20倍。
另外，本實用新型在使用一段時間後，零點也會發生變化，所以測量時必須先記下初讀數。具體方法是在測量砧臺1和測量螺杆2之間不放入任何物體，旋轉棘輪5，當聽到「咯、咯……」聲時停止轉動。此時微分套筒4上「0」刻度線不一定與螺母套筒3上原橫線對準。此時對準的讀數為初讀數。應注意的是，初讀數有正負之分，而測量物體長度的最終讀數應該將上述3步得到的測量結果減去初讀數。
為了達到提高精度的目的，必須在製作本實用新型的螺旋測微計時，提高螺紋之間距離的準確度，以及陰陽螺紋之間的配合程度。
由於螺母套筒3上的刻度線比較密，在製作時相鄰的刻度線可塗不同的顏色，以利於得到方便讀數。
權利要求1．一種帶遊標的螺旋測微計，包括測量砧臺(1)、測量螺杆(2)、螺母套筒(3)、微分套筒(4)、棘輪(5)、鎖緊手柄(6)、和弓架(7)，弓架(7)的左端與測量砧臺(1)連接，其右端與螺母套筒(3)連接，穿過螺母套筒(3)並與微分套筒(4)連接的測量螺杆(2)的右端是一個螺距為0．5毫米的螺杆，螺母套筒(3)的內螺紋與測量螺杆(2)的外螺紋匹配，螺母套筒(3)的圓周上有一根橫線，在橫線的上、下方分別刻有與橫線垂直的分度值為1毫米的刻度，而上下相鄰兩個刻度線之間的間距為0．5毫米；微分套筒(4)筒面的前端邊緣上刻有50格分度，使微分套筒(4)轉動一圈，測量螺杆(2)就移動0．5毫米，微分套筒(4)每轉動一個分格，測量螺杆(2)就移動0．01毫米，其特徵是在螺母套筒(3)的圓周上，從原來的橫線開始，向上均勻地增加50條橫線，而且所增加的第50條橫線與原來的橫線之間的距離等於微分套筒(4)上最小分度在螺母套筒(3)上所對應的距離；增加了50條橫線的螺母套筒(3)和微分套筒(4)的相對轉動就類似遊標卡尺的遊標和主尺之間的相對移動，螺母套筒(3)相當於遊標，微分套筒(4)相當於主尺，遊標的「0」刻度線為螺母套筒(3)的原來橫線，往上第1條橫線為「2」刻度線，第2條為「4」刻度線，依次類推，第50條，即原橫線下面的一條為「100」刻度線。
2．根據權利要求1所述的一種帶遊標的螺旋測微計，其特徵在於所述的第50條橫線與原來的橫線之間的距離等於微分套筒(4)上最小分度在螺母套筒(3)上所對應的距離是指螺母套筒(3)上第50條橫線與原來的橫線之間的距離對螺母套筒(3)的橫截面的圓心形成的扇形夾角與微分套筒(4)上的最小分度對微分套筒(4)的橫截面的圓心形成的扇形夾角相等。
3．根據權利要求1所述的一種帶遊標的螺旋測微計，其特徵在於所述的螺母套筒(3)上增加的50條橫線之間的相鄰的刻度線可以塗不同的顏色，以利於方便讀數。
專利摘要一種帶遊標的螺旋測微計,涉及測量長度用的精密量具。它是在原螺旋測微計的螺母套筒上,從原來的橫線開始,向上均勻地增加50條橫線,且使所增加的第50條橫線與原橫線的距離等於微分套筒上最小分度在螺母套筒上所對應的距離。使螺母套筒和微分套筒的相對轉動類似遊標卡尺的遊標和主尺之間的相對移動,從而使改進的螺旋測微計增加了遊標功能。結構特別簡單,使用和維護方便,而且與未改進的螺旋測微計相比,本實用新型的測量精度提高了20倍。
文檔編號G01B3/18GK2413263SQ0021704
公開日2001年1月3日 申請日期2000年3月28日 優先權日2000年3月28日
發明者胡建 申請人:胡建