CN100594355C - 全密封数显卡尺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种测量用的全密封数显卡尺，包括设于尺身和尺框之间的大数测量装置和小数测量装置，大数测量装置由均匀固化于尺身上具有不同深度的凹槽或孔位、与凹槽或孔位配合的活动卡销、和在凹槽或孔位深度方向上相互偶合的一套电容传感器及其电路构成，小数测量装置由弹性外伸于尺框且平行于尺身的测杆、在尺身方向上相互偶合的另一套电容传感器及其电路构成，所述电容传感器的容栅均设于尺框内，实现数显装置的全密封；所述电容传感器中大数测量容栅的1/2节距大于或等于凹槽或孔位的最大深度，所述电容传感器中小数测量容栅的1/2节距大于或等于相邻两凹槽或孔位之间的距离，实现绝对测量。

Description

全密封数显卡尺

(一)技术领域：

本发明涉及到测量工具，具体说是一种全密封数显卡尺。

(二)背景技术：

卡尺分为机械卡尺和数显卡尺。

机械卡尺又分游标卡尺，带表卡尺和螺旋卡尺，游标卡尺和螺旋卡尺的测量原理是尺寸数据由主尺上的大(整)数和游标或螺旋上细分的小数相加而成，是绝对意义上的测量，如公开号为CN2428754Y的精密千分尺发明专利，其测量装置为两副，主尺上读出测量值的大数部分，由螺旋测微机构读出测量值的小数部分，大数部分与小数部分相加即得测量值。

传统数显卡尺的数显测量装置为电容传感器，它由动栅和定栅两部份组成，数显卡尺的定、动栅分别固装于尺身和尺框上。由动栅和定栅构成的传感器为增量传感器，随着尺框在尺身上的移动，动栅和定栅相对感应出移动的距离，并通过液晶显示屏给予显示。其测量范围往往大于容栅的1/2节距，因此其测量与空间位置不是一一对应的绝对测量，而是只能采用增量测量的相对测量。

传统数显卡尺已应用多年，其间经过了多次的改良，性能和精度不断提高，但由于其传统的设计结构，因此存在不可避免的缺陷：

1、传统数显卡尺是在超过一个1/2节距外的相对测量，而非绝对测量，因此一一对应的关系不稳定，当尺框在尺身上的移动速度加快时，容栅传感器来不及感知经过第几个节距，显示的距离数据存在偏差。

2、也是由于传统数显卡尺是在超过一个节距外的相对测量，其对环境的要求也比较高，比如说周围环境的瞬间电脉冲，都会造成测量结果的不准确。日本‘三丰’公司发明的绝对编码电容位移传感器虽然具有绝对测量功能，但是制造工艺复杂，产品价格高。

3、再就是传统数显卡尺的密封问题，当动、定栅之间侵入导电介质时，将不能正常工作。为了提高数显卡尺的工作可靠性，大多数工程技术人员采用将动栅或者定栅安装在一个密封的腔体中，使其与外部环境隔离，达到有效防护的目的，如深圳联思公司陈其良等人的“一种电容式数显卡尺(专利号：98116518.4)”专利和赵志强，赵飚等人的“滚动电容数显卡尺(公开号：CN1415931A)”就是这个思路的典型代表。但尺身上的动栅或者定栅、传动部件如齿条等仍然裸露无法密封，还是不能达到完全密封的效果。

因此，能否利用机械卡尺的大、小数测量原理对传统数显卡尺进行改良，使其具有绝对测量功能，并且在最大限度上克服密封缺陷，是有关部技术部门急待解决的重要问题。

(三)发明内容：

针对传统数显卡尺存在的问题，本发明的目的是公开一种能够将电容传感器的容栅进行完全密封的数显卡尺，本发明的另一目的是使全密封数显卡尺实现绝对测量。

能够实现上述目的的全密封数显卡尺，包括尺身和尺框以及于尺身和尺框之间的大数测量装置和小数测量装置，在本发明中，大数测量装置和小数测量装置的结构与众不同：

1、大数测量装置，包括凹槽或孔位、与凹槽或孔位配合的活动卡销和在凹槽或孔位深度方向上相互偶合的一套电容传感器及其电路，凹槽或孔位具有不同深度且均匀固化于尺身上，电容传感器的大数测量定栅固定在尺框内，电容传感器的大数测量动栅在尺框内与活动卡销固连。不同深度凹槽或孔位的位置对应于不同测量长度的大数值，活动卡销在各个凹槽或孔位深度内的位移量不同，大数测量定栅和动栅测出不同的深度再转换成实际的大数长度。

2、小数测量装置，包括测杆在尺身方向上相互偶合的另一套电容传感器及其电路，测杆弹性外伸于尺框且平行于尺身，与尺框分离的尺框卡爪与测杆的外伸端头固连，电容传感器的小数测量定栅固定在尺框内，电容传感器的小数测量动栅在尺框内与测杆固定连接。

大数测量装置没有完全测量完的测量值由小数测量装置来完成，小数测量装置依靠数显卡尺的尺身卡爪和尺框卡爪夹合实现。上述小数测量装置其实为一百分表结构，测量时尺框卡爪的压缩量由该百分表感应和捕捉。

3、在本发明还包括将大数测量装置的测量值和小数测量装置的测量值相加得出得出总测量结果的计算装置，测量结果在显示屏上直接显示。

通过上述结构设计，巧妙地将两套电容传感器隐藏于尺框内，达到对电容传感器容栅的密封目的。

所述凹槽或孔位的间隔距离为一固定值，如为10mm，也可以选其它数值。

由于活动卡销跟随尺框移动，活动卡销不停地在尺身内或者尺身上和凹槽或孔位内滑动，为避免活动卡销和凹槽或孔位因滑动而造成的磨损，影响测量结果，因此尺框上还设有将活动卡销与凹槽或孔位分离的按扭，当要将活动卡销滑动时，启动按扭将活动卡销与凹槽或孔位、尺身分离，当要接近测量位置时再放开按扭，使活动卡销落入对应凹槽或孔位中。

为方便地控制尺框卡爪，尺框内还安设有水平移动的小数测量拉杆，小数测量拉杆的一端外伸于尺框与尺框卡爪连接，其另一端与尺框上的小数测量拉手连接。

只要在尺框与尺身之间的活动卡销周围设置上密封套，在外露于尺框的测杆部位套装上防尘套，就可以实现本发明真正意义上的全密封结构。

控制好凹槽或孔位的深度，将其限制在电容传感器容栅的1/2节距内，实现对大数值的绝对测量。

由于小数值界定在10毫米之内，则同样可以保证该距离处于电容传感器容栅的1/2节距内，实现小数值的绝对测量。

本发明的优点：

1、本发明全密封数显卡尺的大数、小数数显测量装置都集中于尺框内，没有裸露的电器元件，电器元件、电容传感器和外部环境完全隔离，能达到很高的防护等级。

2、将测量值分解成大数和小数，因此可以达到既快又准的测量要求，容易实现绝对测量。

3、在作外径固定尺寸测量时具有恒定的测量力，可以提高测量精度。

4、固定大数值后只操作小数测量装置，在作批量检测时可以大大提高测量速度。

5、由于每个大数测量点可以进行示值修正，大数检测点的检测精度可以达到0.005毫米，小数检测实际上是一个高精度的百分表，全程精度也可以达到0.01毫米，定点检测可以替代千分尺。

(四)附图说明：

图1为本发明的一种实施方式的正面结构示意图。

图2为图1实施方式的后视图。

图3为图1实施方式的结构剖示图。

图4为本发明另一种实施方式的正面结构示意图。

图5是图4实施方式的后视图。

图6是图5的俯视图。

图7图4实施方式的尺框局部剖示图。

图号标识：1、尺身；2、凹槽；3、尺框；4、大数测量定栅；5、大数测量动栅；6、活动卡销；7、按扭；8、测杆；8-1、大数测杆；9、尺框卡爪；10、小数测量定栅；11、小数测量动栅；12、小数测量拉杆；13、小数测量拉手；14、密封套；15、防尘套；16、大数标尺；17、液晶屏；18、导电按钮；19、电池盖；20、深度尺；21、公共定栅。

(五)具体实施方式：

在图1所示实施方式中，本发明全密封数显卡尺包括尺身1和在尺身1上配合滑动的尺框3；尺身1正面内槽中设有大数标尺16，沿尺身1的向后方向大数标尺16顶面与尺身1呈斜度，大数标尺16顶面上垂直于尺身1开设有间隔等距等深的凹槽2，所述间隔设置为10毫米。

如1、图2、图3所示，尺框3是由尺身1两侧的前后外壳组成的封闭壳体，尺框3的正面壳体上设有液晶屏17、导电按钮18和电池盖19，所述液晶屏17、导电按钮18和电池盖19均采用密封手段与尺框3正面壳体安装。

如图3所示，尺框3壳体内设有两副测量装置分别为大数测量装置和小数测量装置，大数测量装置由大数标尺16、尺框3上与凹槽2配合的活动卡销6及测量活动卡销6位移量且在凹槽2深度方向上相互偶合的电容传感器及其电路构成，电容传感器的大数测量定栅4固定在尺框3正面外壳内的支座上，电容传感器的大数测量动栅5在尺框3内固定在水平状活动卡销6上，活动卡销6安装在垂直方向的浮动弹片上，浮动弹片将活动卡销6下压配合在大数标尺16上的凹槽2中。

如图3所示，小数测量装置由弹性外伸于尺框3且平行于尺身1的测杆8及其识别测杆8位移量且在尺身1方向上相互偶合的电容传感器及其电路构成，电容传感器的小数测量定栅10固定在尺框3背面外壳内的支座上，电容传感器的小数测量动栅11在尺框3内与测杆8固定连接，测杆8在水平弹簧的作用下其端部外伸于尺框3，在尺身1背面，与尺框3分离的尺框卡爪9通过支座与测杆8的外伸端头固连。

如图1、图2所示，尺身1下方的尺框3内设有平行于尺身1移动的小数测量拉杆12，小数测量拉杆12的前部伸出尺框3外，其端头与尺框卡爪9固连，小数测量拉杆12的后端在尺框3内与尺框3上的小数测量拉手13连接，小数测量拉手13可以被外力拉动。如图2所示，尺身1后面的直槽内卡嵌的是深度尺20，深度尺20的前端与尺框卡爪9固连。

如图2、图3所示，测杆8的外伸端部套装有防尘套15，防尘套15的两端限位在尺框3与尺框卡爪9连接支座之间；如图3所示，活动卡销6上套装有密封套14，密封套14的两端限位在尺身1与小数测量动栅11之间。

在图4所示另一种实施方式中，与图1所示实施方式大同小异，其区别在于：

1、大数标尺16即为尺身1本身，尺身1顶面上垂直于尺身1开设有间隔等距深度递增的凹槽2，所述间隔同样设置为10毫米，如图4、图5、图6、图7所示。

2、尺框3设置在尺身1的正面，与尺框3分离的尺框卡爪9之外径卡爪内藏于尺框3内，测杆8的外伸端部在尺身1的正面与尺框卡爪9之内径卡爪通过支座固连，如图4、图5、图6、图7所示。

3、在尺框3内部，小数测量定栅10和大大数测量定栅4为共用的一个公共定栅21，如图7所示。

4、大数测量装置由弹性外伸于尺框3且垂直于尺身1的大数测杆8-1及其识别大数测杆8-1位移量且在尺身1垂直方向上相互偶合的电容传感器及其电路，电容传感器的大数测量定栅4即公共定栅21固定在尺框3内的支座上，电容传感器的大数测量动栅5在尺框3内与大数测杆8-1固定连接，在垂直弹簧的作用下将大数测杆8-1向尺框3内拉，使大数测杆8-1上的活动卡销6始终卡压在凹槽2内，如图7所示。

5、大数测量装置中的大数测杆8-1的下端伸出尺框3外与按钮7连接，顶压按钮7可以使大数测杆8-1上抬，人为将活动卡销6与凹槽2分离，利于尺框3在尺身1上滑动，如图7所示。

6、尺框3上的大数测杆8-1下伸端口处设有密封圈。

在上述两种实施方式中，尺框3内还设有将大数测量装置得到的大数值与小数测量装置得到的小数值进行累加计算的计算装置，计算装置运算的汇总结果显示在液晶屏17上。

Claims (4)

1、全密封数显卡尺，包括尺身(1)和尺框(3)以及于尺身(1)和尺框(3)之间的大数测量装置和小数测量装置，其特征在于：

①、大数测量装置，包括均匀固化于尺身(1)上具有不同深度的凹槽(2)或孔位、与凹槽(2)或孔位配合的活动卡销(6)和在凹槽(2)或孔位深度方向上相互偶合的一套电容传感器及其电路，电容传感器的大数测量定栅(4)固定在尺框(3)内，电容传感器的大数测量动栅(5)在尺框内与活动卡销(6)固连；

②、小数测量装置，包括弹性外伸于尺框(3)且平行于尺身(1)的测杆(8)、在尺身(1)方向上相互偶合的另一套电容传感器及其电路，与尺框(3)分离的尺框卡爪(9)与测杆(8)的外伸端头固连，电容传感器的小数测量定栅(10)固定在尺框(3)内，电容传感器的小数测量动栅(11)在尺框(3)内与测杆(8)固定连接；

③、还包括一个将大数测量装置的测量值和小数测量装置的测量值计算得出总测量结果的计算装置；

④、在尺框(3)与尺身(1)之间设有套装于活动卡销(6)上的密封套(14)，尺框(3)外的测杆(8)上套装有防尘套(15)；

⑤、所述大数测量定栅(4)、动栅(5)的1/2节距大于或等于凹槽(2)的最大深度，所述小数测量定栅(10)、动栅(11)的1/2节距大于或等于相邻两凹槽(2)或孔位之间的距离。

2、根据权利要求1所述的全密封数显卡尺，其特征在于：所述凹槽或孔位的间隔距离为10mm。

3、根据权利要求2所述的全密封数显卡尺，其特征在于：尺框(3)上还设有将活动卡销(6)与凹槽(2)或孔位分离的按扭(7)。

4、根据权利要求3所述的全密封数显卡尺，其特征在于：尺框(3)内安设有水平移动的小数测量拉杆(12)，小数测量拉杆(12)的一端外伸于尺框(3)与尺框卡爪(9)连接，其另一端与尺框(3)上的小数测量拉手(13)连接。

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