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配置成生成用于测量操作的电力的电子卡尺的制作方法
【专利摘要】电子卡尺生成用于测量操作的电力。卡尺包括：刻度构件；滑块；信号处理部，其配置成测量刻度构件和滑块之间的移位；以及安装到滑块的发电构造，该发电构造包括齿轮组件和发电机，齿轮组件配置成响应于用户开闭卡尺时经由刻度构件对齿轮组件施加的力而转动，发电机联接到齿轮组件，并且配置成响应于转动的齿轮组件提供的力而转动并且将电力提供到信号处理部。发电构造在用户开闭卡尺时发电，发电构造配置成使得：在用户利用最大手动加速度和/或速度开闭卡尺期间，发电构造所贡献的运动阻力分量最大为20N。
【专利说明】配置成生成用于测量操作的电力的电子卡尺【技术领域】
[0001]本申请总体上涉及计量系统，更具体地涉及一种能够从电子卡尺使用所需的标准运动发电的电子卡尺。
【背景技术】
[0002]已知使用电子位置编码器的各种电子卡尺。这些编码器一般基于低功率的电感式、电容式或磁性位置感应技术。一般而言，编码器可包括读取头和刻度。读取头一般可包括读取头传感器和读取头电子器件。读取头输出作为读取头传感器的位置沿着测量轴线相对于刻度的函数而改变的信号。在电子卡尺中，刻度一般固定到包括第一测量卡爪的长的刻度构件，读取头被固定到滑块，滑块可沿着刻度构件移动并且包括第二测量卡爪。因此，可基于从读取头输出的信号确定出两个测量卡爪之间的距离的计量。
[0003]在共同转让的美国专利N0.RE37490、N0.5，574，381和N0.5，973，494中公开了示例性的电子卡尺，这些文件的全部内容均通过引用合并于此。卡尺技术重视低电力消耗的需求，例如美国专利N0.5，973，494公开了降低卡尺中的电力消耗的配置。然而，即使在低功率构造中，也需要定期地更换电池。这被一些用户视为不想要的不方便和/或代价。期望一种免除更换电池或显著延迟电池更换的卡尺。

【发明内容】

[0004]提供该概要以用简要的形式介绍下面将在【具体实施方式】中进一步说明的构思的节选。该概要不想要标识所要求保护的主题的关键特征，也不是想要辅助用于确定所要求保护的主题的范围。
[0005]当发电以免除或延迟更换卡尺中的电池的需求时，用户可能不想损失现有的卡尺操作的所期望的方面。因此，在各实施方式中，如果卡尺中的电力是从卡尺使用所需的标准运动生成的，则是期望的且是最方便的。此外，如果标准运动的感觉与现有的卡尺相比相对没有变化，则是期望的。例如，期望地，用于开闭卡爪所需的力保持较小，从而用户对卡尺具有精密仪器的感觉，并且还可对工件接触力施加精细控制，以便防止工件变形，并且获得更可重复的测量。
[0006]公开了一种电动卡尺(electrically powered caliper),其配置成生成用于测量信号处理操作的电力，所述卡尺包括:刻度构件；滑块；信号处理部，其配置成测量所述刻度构件和所述滑块之间的移位；以及安装到所述滑块的发电构造，其包括齿轮组件和发电机，所述齿轮组件配置成响应于用户开闭所述卡尺时经由所述刻度构件对所述齿轮组件施加的力而转动；所述发电机联接到所述齿轮组件，并且配置成响应于转动的所述齿轮组件提供的力而转动并且将电力提供到所述信号处理部。
[0007]所述发电构造在用户开闭所述卡尺时发电。在各实施方式中，所述发电构造配置成使得:在用户利用最大或更小的手动加速度开闭所述卡尺期间，所述发电构造所贡献的运动阻力分量最大为20N，或者在其它实施方式中为ION或更小。运动阻力分量可包括惯性分量和发电机工作分量。由发电构造所贡献的运动阻力分量可通过如下方式测量出:通过确定滑块组件和发电构造接合从而通过移动滑块而驱动发电构造时的运动阻力与滑块组件和发电构造解除接合而使得滑块运动不驱动发电构造的任何元件时的运动阻力之间的差值。最大手动加速度和速度是指典型的卡尺用户开闭卡尺时所期望能得到的最大加速度和速度。
[0008]在一些实施方式中，齿轮组件包括小直径的输入元件，输入元件联接到大直径的外齿轮，外齿轮驱动小直径的内齿轮，内齿轮联接到大直径的另一外齿轮，该另一外齿轮通过一个或多个附加齿轮驱动发电机。在一些实施方式中，输入元件是被安装到刻度构件的齿条所驱动的小齿轮或内齿轮。在一些实施方式中，输入元件是被刻度构件的边缘所驱动的小摩擦辊。在一些实施方式中，摩擦辊包括与刻度构件的边缘接合的楔形凹部。在一些实施方式中，卡尺包括使摩擦辊压靠刻度构件的弹簧元件。在一些实施方式中，由用户使弹簧元件移动，弹簧元件被配置成:在与有效发电状态对应的第一位置中，使摩擦辊压靠刻度构件的边缘；在与不想要发电的失效状态对应的第二位置中，不使摩擦辊压靠刻度构件的边缘。
[0009]在一些实施方式中，齿轮组件包括力限制离合器，其配置成限制运动阻力分量。在一些实施方式中，力限制离合器位于齿轮组件的输入元件和通过力限制离合器而联接到输入元件的齿轮之间。
[0010]在一些实施方式中，信号处理部包括能量存储元件，能量存储元件包括存储发电构造所生成的能量的电容器和电池中的至少一者。
[0011]在一些实施方式中，齿轮组件包括径节至少为120的齿轮。
[0012]在一些实施方式中，发电构造的至少一些齿轮位于刻度构件的顶部和包围信号处理部的罩的内部之间的容积中。
[0013]在一些实施方式中，发电构造的至少一些齿轮位于刻度构件的底部和滑块的绕刻度构件的底部包裹的部分的内表面之间的容积中。
【专利附图】

【附图说明】
[0014]通过结合附图的下面的具体说明，将更容易地理解和明白本发明的前述方面及其所带来的很多好处。
[0015]图1是可适于这里公开的原理的手持工具式卡尺的分解示意图；
[0016]图2是整合在卡尺中的发电构造的第一实施方式的示意图；
[0017]图3A和图3B是整合在卡尺中的发电构造的第二实施方式的示意图；
[0018]图4A和图4B是示出整合在卡尺中的发电构造的第三实施方式的一部分的示意图；和
[0019]图5是示出整合在卡尺中的发电构造的第四实施方式的一部分的示意图。
【具体实施方式】
[0020]图1是可适于这里公开的发电原理的手持工具式卡尺100的一个实施方式的分解示意图。在该示例中，卡尺100包括磁性或电感性传感器组件158和刻度基板(scalesubstrate)125，刻度基板125包括沿着长的刻度构件102定位在槽127中的刻度轨道126(刻度基板125和刻度轨道126均示出为切出段)。滑块组件170包括安装到滑块130的电气组件160。磁性或电感性传感器组件158被包含在电气组件160中。
[0021]卡尺100的整体机械结构和物理操作与现有的一些电子卡尺(例如，全部内容通过引用合并在此的共同转让的美国专利N0.5，901，458中的电子卡尺)的整体机械结构和物理操作类似。刻度构件102是刚性的或半刚性的棒，其可包括结合到大致矩形截面的各种槽和/或其它特征。与已知的电子卡尺中所用的及之前并入的美国专利N0.RE37490、N0.5，901, 458和全部内容通过引用合并在此的共同转让的美国专利N0.6，400, 138中描述的方式类似，刻度基板125可刚性地结合在槽127中，刻度轨道126可包括与包含在电气组件160中的传感器组件158对应的元件(未示出)协作的刻度元件。
[0022]一对卡爪108、110 —体地形成在刻度构件102的第一端附近。对应的一对卡爪116、118形成在滑块130上。通过将工件放在卡爪108、116的接合面114之间来测量工件的外尺寸。类似地，通过将卡爪110、118的一对接合面122靠着工件的相对的内表面放置来测量工件的内尺寸。在有时称作零位置的位置处，接合面114彼此抵接，接合面122—致，由卡尺100所测量的外尺寸和内尺寸两者可指示为零。
[0023]测量出的尺寸可显示在数字显示器144上，数字显示器144安装在卡尺100的电气组件160的罩140内。电气组件160还可包括一套按钮开关143、141和142 (例如，开/闭开关、模式开关和零设定开关)，信号处理和显示电路板150包括读取头信号处理和控制电路159。在图1所的一个实施方式中，信号处理和显电路板150的底面被安装成在刻度构件102的任一侧上抵接滑块130的顶表面。
[0024]与图1所示类型相似的一些卡尺通过连接到电气组件160的一个或多个电池供电。还已知利用太阳能电池对类似的卡尺供电，例如如美国专利N0.4，963，811 (后面称为’ 811专利)教导了这种方案，其全部内容通过引用合并在此。’ 811专利教导了一种电力管理系统，其包括太阳能收集器、存储装置(例如储能电容器)和电力控制电路。如果太阳能收集器提供的电力比用于操作卡尺所需的电力多，则电力控制电路可将太阳能收集器连接到存储装置以存储储备能量。卡尺可仅依靠存储的能量多次操作。
[0025]为了该公开的目的，电气组件160可包括与’ 811专利类似的电力管理部156。电力管理部156包括能量存储装置156es和电力调制和控制电路156pc。能量存储装置156es可以例如是电池或电容器，其存储用于操作卡尺100的能量。电力调制和控制电路156pc可提供与上面所述的和/或与’ 811专利中类似的电力和能量管理功能，以存储和使用如这里公开地产生的能量，可以以交流电流或电压的形式提供该能量。因此，电力调制和控制电路156pc还可包括下面的图中所示的对发电机的AC电压进行升压和整流的升压和整流电路，从而升压和整流后的能量可由能量存储装置156es存储并且用于操作卡尺100。例如，一种适用的升压和整流电路是在Adv.Radio Sc1., 6:219-225, 2008中的文章“Highly efficient integrated rectifier and voltage boosting circuits for energyharvesting applications”(用于能量采集应用的高效的集成整流升压电路)描述的,其通过引用合并在此。在一些实施方式中，一部分或全部的电力调制和控制电路156pc可并入信号处理和控制电路159和/或与信号处理和控制电路159不可区分。
[0026]应当理解，尽管上面说明了磁性或电感式卡尺，但是使用任何传感器类型的电子卡尺都可适于参照图2-图5所描述的原理。例如，使用电容式感应技术的卡尺可使用图2-图5中描述的特征。
[0027]图2是整合到卡尺200中的发电构造205的第一实施方式的示意图。卡尺200可与卡尺100类似，因此，参照图2仅说明显著的不同之处。图2中省略了刻度构件202的一些部分，以便可更清楚地示出发电构造205的各部件。包括轮齿(gear teeth)的齿条220安装到刻度构件202或制作为刻度构件202的一部分。在图2所示的实施方式中，齿条202定位在刻度202的下侧的槽202rg中，槽202rg足够大以为被齿条驱动的齿轮232Ai (下面将说明)提供间隙。
[0028]如图2所示，发电构造205整合到滑块230(可在如图1所示的滑块组件170中使用)并且随着滑块230运动。发电构造205包括齿轮组件232和发电机231。齿轮组件232包括被刻度构件驱动的输入元件，在本实施方式中，输入元件是被齿条220驱动的内齿轮232Α?,内齿轮232Ai被接合到大径齿轮232A或与大径齿轮232A —体化。齿轮组件232还包括被齿轮232A驱动的内齿轮232Bi，内齿轮232Bi被接合到大径齿轮232B或与大径齿轮232B 一体化。应当理解，通过该配置，使齿轮232B的轮齿速度远高于齿条220的速度，从而在用于开闭卡尺以进行测量所需的正常运动期间，当用户移动卡尺200的刻度构件202和齿条220时，这适于以高RPM驱动发电机231。
[0029]齿轮组件232还包括齿轮231gg，其接合到发电机231的轴并且被齿轮232B驱动(直接地驱动或者通过中间齿轮等被驱动)。齿轮组件232的各齿轮可绕定位于滑块230上的轴转动。可选地，在一些实施方式中，发电机231的轴可从电气组件160的适当部位悬出。基于该公开本领域的普通技术人员应该理解，滑块230可根据需要包括用于收容发电构造205的其它特征(例如，凹部230r)。
[0030]概括而言，在操作中，当用户移动滑块组件170以便使卡爪108、110相对于卡爪116、118移动来进行测 量时，滑块230相对于齿条220移动，由此驱动齿轮组件232，齿轮组件232驱动发电机231的转动部(例如，磁性转子)以从卡尺200的正常操作运动中发电。
[0031]发电机231可与可在商业上买到的腕表中使用的发电机类似。例如，可从Kinetron买到的微型发电机和/或在美国专利N0.5，923，619和/或N0.6，124，649 (其全部内容通过引用合并在此)中公开的微型发电机可适用于这里公开的原理。发电机231可具有电引线231w，如虚线示意性地所示，其可连接到前面所述的电力管理部156。
[0032]在上述实施方式中，齿轮组件232被配置成具有如下总传动比:在用户在操作期间以期望的速度移动滑块231期间，发电机231以提供较有效地发电的速度转动(例如，1000~10000RPM)。这可以是较高的传动比。然而，在各实施方式中，还期望地，当发电构造205随着用户开闭卡尺而发电时，在用户开闭卡尺期间发电构造205所贡献的运动阻力分量最大为大约20N。发明人已经确定，当该力分量超过大约20N时，该力与正常操作力(例如，滑动摩擦力)的合力使得卡尺难以反复地操作和/或使得反复地操作让人感觉累，和/或在测量期间给用户提供一种不精确或者不灵敏的感觉。用户偏好该阻力分量最大为大约20N的卡尺，更高的阻力分量是不期望的。用户更偏好该阻力分量最大为大约ION而不是20N的卡尺。
[0033]应当理解，该运动阻力分量被施加在刻度构件和齿轮组件的输入元件之间，在本示例中，被施加在齿条220和输入齿轮232Ai之间。主要归因于齿轮组件232和发电机231的惯性、发电机231中产生的磁性力(发电机工作时)和发电构造205中的摩擦而出现该运动阻力分量，运动阻力分量还受各齿轮的半径之间的关系的影响。因此，在各实施方式中，基于该公开可确定齿轮惯性、齿轮半径等的适当组合(例如，通过分析和/或试验)，从而当用户以最大期望加速度和/或速度使滑块组件170相对于刻度构件202移动时，由发电构造205所贡献的运动阻力分量最大为大约20N，或者在其它实施方式中为10N，或者更小。应当理解，图2中所示的和上面所述的具体齿轮构造仅为示例性的而非限制性的。例如，可在其他实施方式中使用行星齿轮构造。基于该公开的教导，这些和其它可选方案对于本领域的普通技术人员将变得明显。
[0034]图3A和图3B是整合在卡尺300中的发电构造305的第二实施方式的示意图。卡尺300可与卡尺200类似，发电构造305可与发电构造205类似，标记为3XX的元件可与卡尺200的标记为2XX的元件相同或类似。因此，参照图3A和3B仅详细说明显著不同之处。特别地，齿轮组件332与齿轮组件232的不同之处在于，齿轮组件332包括力限制离合器332C，其在图3A中示出且在下面将进一步说明的图3B中进一步放大。
[0035]如前所述，期望地，当发电构造305在用户开闭卡尺而发电时，发电构造305在用户开闭卡尺期间贡献的运动阻力分量最大为大约20N。发明人已经确定，当该力分量超过大约20N时，该力与正常操作力(例如，滑动摩擦力)的合力使得卡尺难以反复地操作和/或使得反复地操作让人感觉累，和/或在测量期间给用户提供一种不精确或者不灵敏的感觉。用户偏好该阻力分量最大为大约20N的卡尺，更高的阻力分量是不期望的。用户更偏好该阻力分量最大为大约ION而不是20N的卡尺。因此，在各实施方式中，基于该公开配置力限制离合器332C (例如,基于分析和/或实验),从而当用户以最大加速度和/或速度(或较小的加速度和/或速度)手动地使滑块组件相对于刻度构件移动时，由发电构造305所贡献的运动阻力分量最大为大约20N，或者在其它实施方式中为ION或更小。换言之，如果滑块组件的移动使得发电构造305将贡献的沿着齿条320的运动阻力分量超过大约20N (或者在其它实施方式中为ION或更小)，则力限制离合器332C被设定成使得力限制离合器332C打滑和/或使得齿轮组件332 (和发电机331)的至少一部分与齿条320有效地解除接合或解除联接，以将运动阻力分量限制到期望的水平，从而避免齿轮组件332和发电机331的元件的损坏或过度磨损。
[0036]应当理解，这可有效地解除发电机331的驱动，牺牲发电，从而绝对化地限制运动阻力分量。然而，应当理解，一旦运动阻力分量落在离合器332C所确定的限制值以下，就使齿轮组件332 (和发电机331)重新接合或联接到齿条320，并且再次发电。
[0037]此外，离合器的存在允许期望的设计权衡。例如，在一些这种实施方式中，与不具有离合器的发电构造205相比，不必将发电构造305的总传动比配置成对其运动阻力分量进行限制，这是因为离合器提供了这种限制。反而，可能期望较大的传动比，从而例如以较小的滑块速度提供较高的发电机RPM，以有利地在较低的滑块速度时生成更多电力。由于不必保守地限制传动比，所以相对于发电构造205，对于大多数典型的卡尺操作运动，这实际上在发电方面产生净增益。
[0038]图3B以放大的形式示出了力限制离合器332C的一个简化实施方式。离合器332C包括接合到内齿轮332Ai的上离合器元件332Ct和接合到外齿轮332B的下离合器元件332Cb。这些元件的配合的凸凹面(ridged surface)在离合器交界面332Cint处会合。这些元件示出为在交界处分离开，但是这仅仅是图示的目的。在操作时，在离合器预加载弹簧332Cps的力的作用下，这些元件被施力以彼此配合，由紧固件332Cf使离合器预加载弹簧332Cps压抵内齿轮332Ai。紧固件332Cf拧入接合到下离合器元件332Cb和/或外齿轮332A的轴(以虚线轮廓示出)中。
[0039]在正常操作下，离合器预加载弹簧332Cps使上离合器元件332Ct沿着轴向下滑动以使离合器元件的配合凸凹在离合器交界面332Cint处接合，从而在交界处传递扭矩，并且使内齿轮332Ai驱动外齿轮332A。离合器预加载弹簧被设计和/或调节成(例如，通过调节紧固件332Cf)使得:当齿条作用在内齿轮332Ai上的力超过期望的运动阻力分量时，在离合器交界面332Cint处作用在配合凸凹上的力/扭矩使上离合器元件332Ct滑起越过下离合器元件332Cb的凸凹，这将使内齿轮332Ai与外齿轮332A有效地解除接合，使得内齿轮332Ai更自由地转动并且将作用在齿条320上的反作用力分量降低到期望的水平。
[0040]应当理解，图3A和图3B示出和上面所述的特别简化的离合器构造仅是示例性的而不是限制性的。例如，可取代凸凹元件使用面摩擦板，和/或圆锥形或圆柱形元件可以形成离合器交界面，和/或可增加轴承或其它附加元件以减小各支承点处的磨损，和/或可改变离合器元件和各其它元件的直径，或可通过适当的调节齿轮将离合器定向在不同的平面内，等等。基于该公开的教导，这些和其它可选方案对本领域的普通技术人员将是明显的。
[0041]图3A还示出发电机331的一个实施方式的附加细节。发电机331可包括线圈331c、定子331s、被齿轮331gg驱动(在本实施方式中，还包括中间齿轮)的磁性转子331mr。磁性转子331mr被安装到轴(未示出)上，该轴被安装到齿轮331gg。在一些实施方式中，磁性转子331mr可以是多极SmCo合金磁体(例如美国专利N0.5，229，738中公开的)。外齿轮332B使齿轮33Igg转动，由此使磁性转子33Imr相对于线圈331c转动，线圈331c由此生成能量，该能量可通过配线连接331w作为AC电力传递到电力管理部156，其可连接到相邻的信号处理和显不电路板150 (例如，电路板150)。
[0042]应当理解，基于该公开的教导，本领域的普通技术人员可理解，尽管卡尺300的发电构造305的元件的配置示出为与卡尺200的发电构造的元件的配置相似,但是这些元件的实施方式可以适应于任何适当的卡尺配置。
[0043]图4A和图4B是整合在卡尺400中的发电构造405的第三实施方式的一部分的示意图。卡尺400可与卡尺200或300类似，发电构造405可与发电构造205或305类似，标记为4XX的元件可与卡尺200的标记为2XX的元件或卡尺300的标记为3XX的元件相同或类似。因此，参照图4A和图4B仅说明显著不同之处。特别地，齿轮组件432与齿轮组件232和332的不同之处在于，提供前面所述的输入齿轮(例如，齿轮232Ai或332Ai)的功能的输入元件是可接合到外齿轮432A的摩擦辊432Ai。摩擦辊432Ai通过摩擦与刻度构件402的边缘接合并且由此转动以驱动外齿轮432A。由此，与卡尺200和300相比，可去除齿条(例如，齿条220或320)和刻度构件中的相关的槽。
[0044]应当理解，除了各齿轮、轴、孔和凹部的位置可调节成收纳摩擦辊的配置之外，齿轮组件432可与齿轮组件232或332相同或相似，滑块430可与滑块230或330相似。在一个实施方式中，摩擦辊432Ai和外齿轮432A可安装成绕支撑在滑块430中的轴432Aa (图4B中示出)转动。
[0045]在示出的实施方式中，轴432Aa可安装在轴支撑件432Aas中，轴支撑件432Aas可在滑块430中的配合槽中滑动短距离，这为摩擦辊432Ai的位置提供自由度，使得可通过使压力弹簧432Aips与摩擦辊432Ai上的转动轴承432Aib接合或解除接合而施加或解除与刻度构件402的摩擦力，通过查看图4A和图4B将明白。
[0046]在图4B所示的实施方式中，摩擦辊432Ai包括楔形凹部432Aiw，对于来自压力弹簧432Aips的给定力，楔形凹部432Aiw可增大与刻度构件402的摩擦力。可在共同转让的美国专利N0.7，533, 474中发现类似的楔形凹部辊，其全部内容通过引用合并在此。
[0047]在一个实施方式中，用户可通过从压力弹簧432Aips延伸的按钮或滑块、或通过罩(例如，罩140)来移动压力弹簧432Aips (例如，如图4A的双头箭头所示)。当压力弹簧432Aips在朝向摩擦辊432Ai的方向上被致动时，压力弹簧432Aips的布置使得压力弹簧432Aips被摩擦辊432Ai偏斜并且对摩擦辊432Ai施加的力使摩擦辊432Ai以高摩擦力接合刻度构件402。当压力弹簧432Aips在远离摩擦辊432Ai的方向上缩回时，压力弹簧432Aips不对摩擦辊432Ai施加力，使得摩擦辊432Ai分离且对刻度构件402上基本不施加摩擦力。这允许用户在发电状态的“有效(active)”或“失效(inactive)”之间转换。
[0048]图4A和图4B示出“有效”状态。由于“失效”状态减小了滑块组件的移动阻力的大小，因此“失效”状态有时可以是有好处的。当用户不需要存储更多的电力来为卡尺400供能时，卡尺400可以从“有效”状态转换成“无效”状态。状态可通过用户的输入来触发，或者在一些实施方式中，当卡尺400存储有足够量的电力时,该状态可自动地被触发。
[0049]应当理解，上述触发能力是可选的。在一些实施方式中，压力弹簧432Aips被固定在总是接合摩擦辊432Ai的位置处。在可维持足够精密的组件公差的一些实施方式中，可省略压力弹簧432Aips和能滑动的轴支撑件432Aas，且轴432Aa可直接安装在滑块430中的在摩擦辊432Ai和刻度构件402之间生成期望的摩擦力的位置处。应当理解，图4A和图4B示出和上面所述的特别简化的压力弹簧配置仅是示例性的而不是限制性的。此外，根据需要，可在齿轮组件432中实施力限制离合器(例如，在一个实施方式中，在齿轮432Bi和外齿轮432B之间)。基于该公开的教导，这些和其它可选方案对于本领域的普通技术人员将变得明显。
[0050]图5是示出整合在卡尺500中的发电构造505的第四实施方式的一部分的示意图。卡尺500可与卡尺200或300类似，发电构造505可与发电构造205或305类似，标记为5XX的元件可与卡尺200的标记为2XX的元件或卡尺300的标记为3XX的元件相同或类似。因此，参照图5仅说明显著不同之处。
[0051]特别地，齿轮组件505与齿轮组件232和332的不同之处在于，齿轮组件505的至少一些齿轮位于刻度构件502的顶部和包围信号处理部的罩(例如，图1所不的罩140)的内部之间的容积中。此外，提供前面所述的输入齿轮(例如，齿轮232Ai或332Ai)的功能的输入元件是可接合到外齿轮532A的摩擦辊532Ai。摩擦辊532Ai可与前面所述的摩擦辊432Α?相同或类似，并且通过摩擦与刻度构件502的边缘接合，由此使摩擦辊532Ai转动进而驱动外齿轮532A。此外，摩擦辊532Ai还可与离合器332C类似地提供力限制功能。
[0052]在示出的实施方式中，可通过查看图5而理解，轴532Aa可包括收容在轴支撑槽532Aslot中的轴承，使得轴532Aa具有朝向刻度构件502的自由度，并且可在压力弹簧(未示出)的作用下抵靠刻度构件502的边缘，以提供所需的摩擦力。摩擦辊532Ai可包括压靠刻度构件502的具有高摩擦系数的聚合物套或涂层。
[0053]如上所述,齿轮组件505的至少一些齿轮位于刻度构件502的顶部和包围信号处理部的罩的内部之间的容积中。在示出的实施方式中，可以看出，齿轮532A、532Bi和532B以及发电机531位于该容积中，例如这在例如经济性组装方面具有好处。在该【具体实施方式】中，齿轮和发电机位于电路板550 (用虚线不出)和罩之间。用于齿轮532B的轴和发电机531可安装在电路板550中或电路板550上(例如，在插入件中，或者在安装到电路板550的组装框架上)。轴和/或安装框架可被配置成相对于齿轮和发电机为各电子部件提供间隙。
[0054]应当理解，除了各电路元件、齿轮、轴、孔和凹部的位置可如上所述地调节外，齿轮组件532可与齿轮组件232或332相同或相似，卡尺500可与卡尺200或300类似。根据需要，可在齿轮组件532中实施力限制离合器(例如，在一个实施方式中，在摩擦辊532Ai和外齿轮532A之间)。基于该公开的教导，这些和其它可选方案对于本领域的普通技术人员将变得明显。
[0055]已经图示和说明了本发明的各实施方式，基于该公开，对图示和说明的特征的构造和操作顺序的各种修改对于本领域的普通技术人员将是明显的。因此，应当理解，在不背离本发明的精神和范围的前提下，可对本发明进行各种修改。
【权利要求】
1.一种电动卡尺，其配置成生成用于测量操作的电力，所述卡尺包括: 刻度构件； 滑块； 信号处理部，其配置成测量所述刻度构件和所述滑块之间的移位；和相对于所述滑块固定的发电构造，其包括: 齿轮组件，其配置成响应于用户开闭所述卡尺时经由所述刻度构件对所述齿轮组件施加的力而转动；和 发电机，其联接到所述齿轮组件，并且配置成响应于转动的所述齿轮组件提供的力而转动并且将电力提供到所述信号处理部， 其中: 所述发电构造在用户开闭所述卡尺时发电；以及 所述发电构造配置成使得:在用户利用最大手动加速度开闭所述卡尺期间，所述发电构造所贡献的运动阻力分量最大为20N。
2.根据权利要求1所述的卡尺，其特征在于，所述发电构造配置成使得:在用户利用最大手动速度开闭所述卡尺期间，所述发电构造所贡献的运动阻力分量最大为20N。
3.根据权利要求2所述的卡尺，其特征在于，所述发电构造配置成使得其贡献的运动阻力分量最大为10N。
4.根据权利要 求2所述的卡尺，其特征在于，所述齿轮组件包括力限制离合器，所述力限制离合器配置成限制所述运动阻力分量。
5.根据权利要求4所述的卡尺，其特征在于，所述齿轮组件包括输入元件，所述输入元件被经由所述刻度构件提供的力驱动，所述力限制离合器位于所述输入元件和通过所述力限制离合器而联接到所述输入元件的齿轮之间。
6.根据权利要求4所述的卡尺，其特征在于，所述力限制离合器配置成将所述运动阻力分量限制成最大为10N。
7.根据权利要求1所述的卡尺，其特征在于，所述信号处理部包括能量存储元件，所述能量存储元件包括配置成存储所述发电构造所生成的能量的电容器和电池中的至少一者。
8.根据权利要求1所述的卡尺，其特征在于，所述齿轮组件包括输入元件，所述输入元件被经由所述刻度构件提供的力驱动，所述输入元件包括齿轮和摩擦辊中的一者。
9.根据权利要求8所述的卡尺，其特征在于，所述输入元件包括被安装到所述刻度构件的齿条驱动的齿轮。
10.根据权利要求8所述的卡尺，其特征在于，所述输入元件包括被所述刻度构件的边缘驱动的摩擦辊。
11.根据权利要求10所述的卡尺，其特征在于，所述卡尺包括弹簧元件，所述弹簧元件使所述摩擦辊压靠所述刻度构件。
12.根据权利要求11所述的卡尺，其特征在于，所述弹簧元件能被用户移动，所述弹簧元件配置成:在与有效发电状态对应的第一位置中，使所述摩擦辊压靠所述刻度构件的边缘；在与不想要发电的失效状态对应的第二位置中，不使所述摩擦辊压靠所述刻度构件的边缘。
13.根据权利要求1所述的卡尺，其特征在于，所述齿轮组件包括小直径的输入元件，所述输入元件联接到大直径的外齿轮，所述外齿轮驱动小直径的内齿轮，所述内齿轮联接到大直径的另一外齿轮，所述另一外齿轮通过至少一个附加齿轮驱动所述发电机。
14.根据权利要求1所述的卡尺，其特征在于，所述发电构造的至少一些齿轮位于所述刻度构件的顶部和包围所述信号处理部的罩的内部之间的容积中。
15.根据权利要求1所述的卡尺，其特征在于，所述发电构造的至少一些齿轮位于所述刻度构件的底部和所述滑块的绕 所述刻度构件的底部包裹的部分的内表面之间的容积中。
【文档编号】G01B3/20GK103851973SQ201310646641
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2013年12月4日 优先权日:2012年12月4日
【发明者】C·E·艾特曼, M·内厄姆 申请人:株式会社三丰