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专利名称：绝对位置测量数显千分尺的制作方法
技术领域：
本发明涉及数显量具，具体为一种具有绝对位置测量功能的数显千分尺。
背景技术：
传统千分尺是在U形测架上设置直线传动副(螺旋测微装置)，直线传动副的转 动套转动，带动测量杆的移动来测量工件尺寸。机械式千分尺是靠测量杆和转动套上的刻 度来读取测量数据，而数显千分尺采用旋转的容栅传感器耦合方式对转动套的转动圈数记 数，转换为测量杆的移动距离来读取测量数据。无论是机械式千分尺还是数显千分尺，都须采用精密的机械螺旋副机构，由于螺 旋运动副结构复杂，制造和维修都比较困难。另外数显千分尺采用的容栅传感器为增量测量传感器，该传感器在一个节距内具 有绝对测量特性，大量程的数显千分尺测量范围往往大于容栅的1个节距，因此其测量与 空间位置不是一一对应的绝对关系，而是只能采用增量测量的相对测量，另外还存在不可 避免的缺陷1、在测量时容易因外界信号的干扰而发生错误。2、对环境的要求也比较高，比如说周围环境出现瞬间电脉冲，都会造成测量结果 的不准确。而专利申请号为200910114081. 7《绝对位置的电容测量传感器装置》的发明专利， 利用一个工作在一个节距内的标定圆容栅传感器对另一个作为物体位置测量的测量(增 量)圆容栅传感器的节距序列位置进行一一对应的标定，所以该发明就具有全量程的绝对 测量功能。所述《绝对位置的电容测量传感器装置》发明专利的出现，为研究和制造具有绝对 位置测量功能的数显千分尺打下了坚实的基础。

发明内容
本发明的目的是提供一种简化直线传动副(螺旋测微装置)精度的绝对位置测量 数显千分尺，另外本发明还可以达到不受环境干扰、不受操作影响、测量结果精确无误的目 的。能够实现上述目的的绝对位置测量数显千分尺，包括安装于U形测架上的直线传 动副，直线传动副由测量杆端头的螺杆和转动套螺纹配合，数显装置设于U形测架与转动 套之间的测量杆上，所不同的是在所述数显装置内部设有将测量杆的移动量转换成数显装 置传感器测量量的转换装置，该转换装置为轴线垂直于测量杆的传动轮，传动轮与传感器 的动栅轴连接，该传动轮设于推力机构上，推力机构在垂直于测量杆方向施加推力使传动 轮压紧接触在测量杆上，通过无滑移的摩擦传动，将测量杆的移动量转换为传感器动栅的 转动量。所述推力机构的一种结构形式为挂在测量杆上的浮动架，设于浮动架上的传动轮位于测量杆下方，浮动架底部的托片连接在U形测架上，使浮动架在平行于测量杆方向上 受到限制，而只能在垂直于测量杆方向上作少量浮动，传动轮向上浮动与测量杆接触后，测 量杆与浮动架顶部空隙中压装弹簧，弹簧的作用力使浮动架上举，将传动轮压实接触在测 量杆上，保证测量杆与传动轮之间的无滑移传动。所述数显装置的传感器采用具有绝对位置测量功能的圆容栅传感器，该圆容栅传 感器由测量传感器和标定传感器构成，测量传感器和标定传感器之间连接具有一定降速比 且带有消除传动间隙的传动装置，测量传感器的动栅轴连接传动轮。在测量杆的移动量大 于测量传感器一个节距时，测量传感器的转动节距数由具有一个圆周节距的标定传感器标 定，因此测量传感器的转动量与测量杆的移动量之间是一一对应地绝对关系，从而可以实 现绝对位置测量。所述测量杆移动量越大即千分尺的量程越大，传动装置的降速比就越大，以满足 标定传感器能够在一个圆周节距内对测量传感器的动栅转动节距数进行标定。所述测量传感器和标定传感器采用两片反射式结构或采用三片透射式结构。所述数显装置采用全密封结构，而横穿数显装置的测量杆与数显装置的壳体之间 设置密封圈，因此，本发明可以做成真正意义上的全防护(防尘、防潮、防水)。所述测量传感器和标定传感器之间的传动装置为齿轮传动机构。本发明的优点1、本发明绝对位置测量数显千分尺是将《绝对位置的电容测量传感器装置》的发 明专利运用于千分尺上，因此具有了测量结果唯一的绝对位置测量功能，不仅提高了测量 精度，还彻底解决了传统数显千分尺长期受困于环境影响的问题。2、本发明绝对位置测量数显千分尺是通过传感器感应测量杆的移动量，而非转动 套的转动量，因此测量杆端头的螺杆与转动套的螺纹配合精度要求低，从而简化了测量杆 与转动套的加工，降低了制造成本。


图1为本发明一种实施方式的结构示意图。图2是图1实施方式中隐去数显装置后浮动架的结构示意图。图3是图1实施方式中隐去数显装置后齿轮传动机构的结构示意图。图4是图1实施方式中隐去转动套后测量杆端头螺杆的结构示意图。图5是图3中H-H剖视图。图号标识1、U形测架；2、测量杆；2-1、螺杆；3、转动套；4、数显装置；5、传动轮； 6、浮动架；7、弹性托片；8、弧形弹片；9、测量传感器；10、标定传感器；11、主动齿轮；12、从 动齿轮；13、中间齿轮；14、导向销；15、固定套。
具体实施例方式本发明绝对位置测量数显千分尺由U形测架1、测量杆2、转动套3、转换装置和数 显装置4组成，水平测量杆2滑动配合在U形测架1 一侧的顶部，测量杆2前端进入U形测 架1，测量杆2后端伸在U形测架1外，其端头螺杆2-1与转动套3螺纹配合，U形测架1与 转动套3之间的测量杆2上设置数显装置4，数显装置4的壳体与U形测架1固定连接，转动套3内还设置一固定套15与数显装置4连接，固定套15上开设轴向限位槽，固定在测量 杆2上的导向销14置于的限位槽内，导向销14使测量杆2不转动，只作直线移动，如图1、 图4所示。所述数显装置4所用传感器为圆容栅结构形式的测量传感器9和标定传感器10 构成，测量传感器9和标定传感器10采用两片反射式结构或三片透射式结构，测量传感器 9和标定传感器10之间由具有一定降速比且带有消除传动间隙的齿轮传动机构连接，该齿 轮传动机构中的主动齿轮11与测量传感器9的动栅轴同轴固连，从动齿轮12与标定传感 器10的动栅轴同轴固连，中间齿轮13为双联齿轮，其中的大齿轮与主动齿轮11啮合，其中 的小齿轮与从动齿轮12啮合，如图3、图5所示。所述转换装置将测量杆2的移动量转换为测量传感器9动栅转动量的机构，该机 构设置在数显装置4的壳体内，包括浮动架6和传动轮5，浮动架6由前后两架板构成，两架 板的顶部和底部连接横板，前后两架板之间的距离稍大于测量杆2的直径。浮动架6的两 架板以垂直方向挂在测量杆2上，两架板底部横板连接弹性托片7，弹性托片7的延伸端固 定在U形测架1上，传动轮5于测量杆2底部设在两架板之间，传动轮5的轴线垂直于测量 杆2，如图2、图5所示。所述浮动架6由弹性托片7轴向(测量杆2方向)定位，并由弹性托片7上举浮 动架6，使传动轮5与测量杆2接触后，测量杆2与两架板顶部的横板之间存在空隙，在此空 隙之中压装弧形弹片8，弧形弹片8的扩张力使浮动架6受向上的推力，将传动轮5压紧接 触在测量杆2上，保证了测量杆2与传动轮5之间无滑移的传动；所述测量传感器9、标定 传感器10及两者之间的齿轮传动机构设在之一架板外侧，传动轮5的转轴伸出该架板与测 量传感器9的动栅轴连接，如图2、图5所示。数显装置4可以采用全密封结构，其中包括数显装置4上、下盖壳的密封，上、下盖 壳与U形测架1连接处的密封，显示器、按扭等在上盖壳面的密封，数显装置4上、下盖壳面 与测量杆2之间设置密封圈，如图2、图3所示。本发明实际上是一个新型直线位置传感器，将其应用于其它直线位置测量工具 上，都属于本发明专利保护的范围。
权利要求
绝对位置测量数显千分尺，包括安装于U形测架(1)上的直线传动副，直线传动副为螺纹配合的测量杆(2)端头的螺杆(2-1)和转动套(3)，U形测架(1)与转动套(3)之间的测量杆(2)上设置数显装置(4)，其特征在于所述数显装置(4)内部设有将测量杆(2)的移动量转换成数显装置(4)传感器测量量的转换装置，所述转换装置为设于推力机构上的传动轮(5)，传动轮(5)的轴线垂直于测量杆(2)，传动轮(5)与传感器的动栅轴连接，所述推力机构在垂直于测量螺杆(2)方向施力使传动轮(5)压紧接触在测量杆(2)上。
2.根据权利要求1所述的绝对位置测量数显千分尺，其特征在于所述推力机构为挂 在测量杆(2)上的浮动架(6)，传动轮(5)于测量杆(2)下方设于浮动架(6)上，浮动架(6) 底部通过弹性托片(7)连接在U形测架⑴上，传动轮(5)与测量杆(2)接触后，测量杆 (2)与浮动架(6)顶部空隙中压装弹簧。
3.根据权利要求2所述的绝对位置测量数显千分尺，其特征在于所述弹簧为弧形弹 片⑶
4.根据权利要求1 3中任意一项所述的绝对位置测量数显千分尺，其特征在于所 述传感器为具有绝对位置测量功能的圆容栅传感器，该圆容栅传感器包括测量传感器(9) 和标定传感器(10)，测量传感器(9)和标定传感器(10)之间由具有一定降速比且带有消除 传动间隙的传动装置连接，测量传感器(9)的动栅轴连接传动轮(5)。
5.根据权利要求4所述的绝对位置测量数显千分尺，其特征在于所述测量传感器 (9)、标定传感器(10)为两片反射式结构或为三片透射式结构。
6.根据权利要求1 3中任意一项所述的绝对位置测量数显千分尺，其特征在于所 述数显装置(4)采用全密封结构，而测量杆(2)与数显装置(4)之间设置密封圈。
7.根据权利要求4所述的绝对位置测量数显千分尺，其特征在于所述传动装置为齿 轮传动机构。
全文摘要
本发明涉及一种绝对位置测量数显千分尺，包括U形测架上的测量杆和转动套，U形测架与转动套之间的测量杆上设置数显装置，数显装置内部设有将测量杆的移动量转换成数显装置圆容栅传感器测量量的转换装置，所述转换装置为设于推力机构上的传动轮，传动轮与传感器的动栅轴连接，所述推力机构在垂直于测量杆方向施力使传动轮压紧接触在测量杆上；所述传感器包括测量传感器和标定传感器，测量传感器和标定传感器之间由具有一定降速比的传动装置连接，测量传感器的动栅轴连接传动轮。本发明不仅提高了测量精度，还彻底解决了传统数显千分尺长期受困于环境影响的问题，简化了测量杆与转动套的加工，降低了制造成本。
文档编号G01B3/18GK101881586SQ20101019246
公开日2010年11月10日 申请日期2010年6月4日 优先权日2010年6月4日
发明者赵志强 申请人:钟胜;赵志强;赵飚