CN103033106A - 恒力装置和千分尺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及恒力装置和千分尺。一种恒力装置，其包括：可转动地安装于轴并且具有第一锯齿状突起的第一棘轮；以不能相对于轴转动但能沿轴移动的方式安装于轴并且具有与第一锯齿状突起相对的第二锯齿状突起的第二棘轮；以在第一棘轮和第二棘轮之间不仅能相对于轴转动而且能沿轴移动的方式安装于轴并且具有与第一和第二锯齿状突起分别啮合的一对中间锯齿状突起的中间棘轮；构造成对第二棘轮施加朝向第一棘轮的力的施力构件；以及构造成将第一棘轮和中间棘轮设置成连接状态或未连接状态的锁定机构。

Description

恒力装置和千分尺

技术领域

本发明涉及恒力装置和千分尺。

背景技术

在通过使操作套筒转动而使主轴在轴向上移位以基于主轴的位移位置测量待测物的尺寸的千分尺中，已知一种包括以恒定水平保持从主轴施加至待测物的测量力的恒力装置的千分尺（例如，参见专利文献1）。

专利文献1中说明的恒力装置是布置在操作套筒的内部并且适于在主轴与待测物抵接、由此将预定大小或更大的负荷施加至操作套筒时使操作套筒相对于主轴空转（turn idly）的单元。而且，恒力装置包括轴、第一棘轮、第二棘轮和压缩弹簧。

轴沿主轴的轴向延伸并且在其一端连接至主轴，用于可转动地支撑操作套筒。

第一棘轮固定于操作套筒的内周面，并且响应于操作套筒的转动而相对于轴转动。此外，在第一棘轮上形成有沿轴的轴向突出并且围绕轴沿第一棘轮的转动方向并排或连续地设置的多个齿。

第二棘轮以不允许相对于轴转动而只允许沿轴的轴向移动的方式安装。在第二棘轮的面对着第一棘轮的表面上形成有用于与第一棘轮的多个齿啮合的多个齿。

压缩弹簧对第二棘轮施加朝向第一棘轮的力。

[专利文献]

[专利文献1]日本特开2001-141402号公报

顺便提一句，在利用千分尺测量待测物的尺寸时，取决于待测物的类型，存在着一些待测物，这些测量物由于从千分尺的主轴施加于其上的测量力（由恒力装置控制的测量力）而变形。

因为这个原因，期望恒力装置被构造为改变测量力。

这里，在专利文献1中说明的恒力装置中，测量力与第一和第二棘轮上形成的多个齿的突出高度（在轴的轴向上的突出高度）相一致。

即，采用专利文献中说明的恒力装置，测量力不能改变，除非用其他棘轮更换第一和第二棘轮（除非多个齿的突出高度改变成其他的突出高度）。

结果，需要一种能够在不涉及部件更换的情况下容易地改变测量力的技术。

发明内容

本发明的一个以上的示例性实施方式提供了能够在不涉及部件更换的情况下容易地改变测量力的恒力装置和千分尺。

根据示例性实施方式的恒力装置包括：

轴；

第一棘轮，所述第一棘轮可转动地安装于所述轴，所述第一棘轮具有多个第一锯齿状突起，各第一锯齿状突起在沿所述轴的轴线的第一方向上突出；

第二棘轮，所述第二棘轮以不能相对于所述轴转动但能沿所述轴移动的方式安装于所述轴，所述第二棘轮具有多个第二锯齿状突起，各第二锯齿状突起在与所述第一方向相反的第二方向上突出；

至少一个中间棘轮，所述中间棘轮在所述第一棘轮和所述第二棘轮之间以不仅能相对于所述轴转动而且能沿所述轴移动的方式安装于所述轴，所述中间棘轮具有多个第一中间锯齿状突起和多个第二中间锯齿状突起，所述第一中间锯齿状突起与所述第一棘轮的第一锯齿状突起啮合，所述第二中间锯齿状突起与所述第二棘轮的第二锯齿状突起啮合；

施力构件，所述施力构件被构造成对所述第二棘轮施加朝向所述第一棘轮的力；和

锁定机构，所述锁定机构被构造成能将彼此相邻的多个棘轮对中的至少一个棘轮对设置成连接状态或未连接状态，其中，

各第一锯齿状突起的高度不同于各第二锯齿状突起的高度。

这里，只要中间棘轮布置在第一棘轮和第二棘轮之间，待布置的中间棘轮的数量可以是单个或多个。例如，当采用设置仅一个中间棘轮的构造时，一对中间锯齿状突起中的一个中间锯齿状突起（第一中间锯齿状突起）与第一锯齿状突起啮合。而且，另一中间锯齿状突起（第二中间锯齿状突起）与第二锯齿状突起啮合。

此外，由锁定机构设置的连接状态意味着相邻棘轮通过锁定机构连接到一起使得如此连接的棘轮能够一起转动的状态。另外，由锁定机构设置的未连接状态意味着如下状态：未通过锁定机构使相邻的棘轮彼此连接，使得棘轮能够彼此独立地转动。

在下面的说明中，为了方便起见，将恒力装置说明成包括仅一个中间棘轮。

通过采用该构造，当在千分尺中安装本发明的恒力装置时，通过利用锁定机构，将成对的第一棘轮和中间棘轮设置在连接状态，而将成对的中间棘轮和第二棘轮设置在未连接状态，恒力装置如下地运作。

当第一棘轮响应于操作套筒的转动而转动时，由于成对的第一棘轮和中间棘轮处于连接状态，所以中间棘轮与第一棘轮的转动相关联地转动。

此外，当中间棘轮转动时，作为中间棘轮与第二棘轮的啮合接合的结果，第二棘轮（轴）也转动，从而使主轴在轴向上移位。

而且，当主轴与待测物抵接，施加等于或大于预定大小的负载至主轴时，第二棘轮沿第二棘轮移离中间棘轮的方向逃脱，从而中间棘轮的转动力没有传递至第二棘轮，导致操作套筒空转。

即，当等于或大于预定大小的负载施加至主轴时，处于未连接状态的一对棘轮中间没有传递转动力，从而操作套筒空转。

在该情况中，施加至待测物的测量力被保持在由成对且处于未连接状态的棘轮的啮合的锯齿状突起（第二锯齿状突起）的突出高度所确定的第一测量力。

另一方面，当将成对的第一棘轮和中间棘轮设置在未连接状态而利用锁定机构将成对的中间棘轮和第二棘轮设置在连接状态时，和前面的情况中的一样，主轴在轴向上移位。而且，当主轴与待测物抵接，施加等于或大于预定大小的负载至主轴时，在成对的且处于未连接状态的第一棘轮和中间棘轮之间没有传递转动力，从而操作套筒空转。

在该情况中，施加至待测物的测量力被保持在由成对且处于未连接状态的棘轮的啮合的锯齿状突起（第一锯齿状突起）的突出高度所确定的第二测量力。

因此，如上所述，通过利用锁定机构，能够在不更换恒力装置的部件的情况下容易地改变测量力，从而能够实现本发明的目的。

在恒力装置中，所述至少一个中间棘轮可以包括多个中间棘轮，各中间棘轮均具有多个第一中间锯齿状突起和多个第二中间锯齿状突起，各第一中间锯齿状突起的高度不同于各第二中间锯齿状突起的高度，

与所述第一棘轮相邻的中间棘轮的第一中间锯齿状突起可以与所述第一棘轮的第一锯齿状突起啮合，并且与所述第二棘轮相邻的中间棘轮的第二中间锯齿状突起可以与所述第二棘轮的第二锯齿状突起啮合。

在一个实施方式中，在第一棘轮和第二棘轮之间布置了两个或更多个中间棘轮。此外，各中间棘轮的一对中间锯齿状突起均形成为使得在中间棘轮的一侧的各中间锯齿状突起（第一中间锯齿状突起）的高度均不同于在该中间棘轮的另一侧的各中间锯齿状突起（第二中间锯齿状突起）的高度。

通过采用该构造，例如，当在第一棘轮和第二棘轮之间布置两个中间棘轮（在下文中，两个中间棘轮将以从第一棘轮侧开始的顺序顺次地称作第一中间棘轮和第二中间棘轮），能够设置成未连接状态的棘轮对的数量将是三（即，第一棘轮和第一中间棘轮、第一中间棘轮和第二中间棘轮以及第二中间棘轮和第二棘轮这三对）。另一方面，当在第一棘轮和第二棘轮之间布置一个中间棘轮时，能够设置成未连接状态的棘轮对的数量为二。

即，由于施加至待测物的测量力由成对且设置成未连接状态的棘轮的啮合的锯齿状突起的突出高度来确定，所以中间棘轮的数量每增加一，能够设置成未连接状态的棘轮对的数量可以增加一，因此，能够改变的测量力的数量能够增加一。

结果，通过设置多个中间棘轮，测量力能够变成三级（stage）以上。

在下面的说明中，为了方便起见，将恒力装置说明成包括仅一个中间棘轮。

在本发明中，例如，当第一锯齿状突起的突出高度小于第二锯齿状突起的突出高度时，锁定机构将成对的第一棘轮和中间棘轮设置成连接状态或未连接状态，成对的第一棘轮和中间棘轮的啮合的锯齿状突起（第一锯齿状突起）的突出高度小于成对的中间棘轮和第二棘轮的啮合的锯齿状突起（第二锯齿状突起）的突出高度。

顺便提一句，  当第一锯齿状突起的突出高度小于第二锯齿状突起的突出高度时，中间棘轮和第二棘轮彼此啮合时产生的摩擦力变得大于第一棘轮和中间棘轮彼此啮合时产生的摩擦力。

即，当成对的第一棘轮和中间棘轮通过锁定机构被设置成未连接状态时，如上所述，中间棘轮和第二棘轮之间产生的摩擦力变得大于第一棘轮和中间棘轮之间产生的摩擦力。因此，当在等于或大于预定大小的负载施加至主轴的情况下使操作套筒进一步转动时，与中间棘轮和第二棘轮的啮合接合的释放相比，第一棘轮与中间棘轮的啮合接合往往更容易释放。

由于这个原因，在未采用成对的中间棘轮和第二棘轮通过锁定机构被设置成连接状态的构造的情况中，通过成对的中间棘轮与第二棘轮之间产生的摩擦力可在两者之间产生伪连接状态（pseudo connected state），从而能够很好地将施加至待测物的测量力改变成除了第一测量力之外的第二测量力。

结果，锁定机构能够由必要的最少数量的构成部件组成，从而能够简化恒力装置的结构。

在本发明中，由于恒力装置包括调节构件，所以通过改变调节构件在轴上的螺合（螺纹接合）状态能够调节施力构件所施加的力，从而能够调节通过主轴从轴施加至待测物的测量力。

结果，在通过利用锁定机构能够以多级的方式调节测量力的同时，能够通过利用调节构件精细地调节测量力。

在一个实施方式中，所述锁定机构为位于所述至少一个棘轮对中的至少一个棘轮的外周的圆筒形状，并且所述锁定机构能沿所述轴的轴向移动。

在一个实施方式中，所述锁定机构具有形成于其内周面的接合部，所述至少一个棘轮对具有形成于其外周的接合槽，所述接合部能与所述接合槽接合。

在一个实施方式中，所述锁定机构具有多个所述接合部，所述接合部从所述锁定机构的内周面向径向内侧突出并且沿所述轴的轴向延伸。

在一个实施方式中，所述至少一个棘轮对具有多个所述接合槽，所述接合槽从所述至少一个棘轮对的外周面向径向内侧凹进并且沿所述轴的轴向延伸。

根据本发明的千分尺是用于基于主轴的移位量测量待测物的尺寸并且包括上述恒力装置的千分尺。

在该实施方式中，由于千分尺包括恒力装置，所以千分尺能够获得与由恒力装置所提供的功能和优点一样的功能和优点。

附图说明

图1是示出根据第一实施方式的千分尺的构造的正视图；

图2是示出恒力装置2的构造的立体图；

图3是示出恒力装置的构造的分解立体图；

图4A和图4B是示出锁定机构的功能的图；和

图5是示出根据第二实施方式的恒力装置的构造的图。

具体实施方式

[第一实施方式]

在下文中，将参照附图说明本发明的第一实施方式。

[千分尺的构造]

图1是示出根据第一实施方式的千分尺1的构造的正视图。

如图1所示，千分尺1包括主体1A、固定套筒1B、主轴1C、套管1D、操作套筒1E、数字显示器1F和恒力装置2（参见图2、图3）。

应该注意的是，由于构成部件1A至1F与普通千分尺中使用的构成部件类似，而构成部件1A至1F的构造是已知的，因此，将简要说明构成部件1A至1F。

如图1所示，主体1A具有大致U形形状。

此外，在主体1A的一端固定有测砧1G。另外，在主体1A的另一端设置有主轴1C能够插入穿过的支承筒1H。

如图1所示，固定套筒1B固定于主体1A的另一端。

此外，主轴1C螺合到固定套筒1B内，并且固定套筒1B与支承筒1H一起支撑主轴1C。

主轴1C插入穿过支承筒1H并且螺合到固定套筒1B内。因此，当主轴1C在固定套筒1B内的螺合状态改变时（主轴1C转动时），使得主轴1C移向或移离测砧1G。

套管1D可转动地装配在固定套筒1B的外周并且在其外端（图1中右端）处一体地连接至主轴1C的基端部分（与面对测砧1G的末端部分（图1中左端部分）相反的端部）。

如图1所示，操作套筒1E被装配成从套管1D的外周延伸至主轴1C的基端部分，并且被允许相对于套管1D转动。

如图1所示，数字显示器1F在主体1A的另一端被固定于主体1A的正面侧，并且在控制单元（未示出）控制下显示由编码器（未示出）检测到的主轴1C的移位量（测量值）。

[恒力装置的构造]

图2和图3是示出恒力装置2的构造的图。具体地，图2是示出恒力装置2的构造的立体图，图3是示出恒力装置2的构造的分解立体图。

恒力装置2布置在操作套筒1E的内部（在主轴1C的基端部分处），以便不仅将操作套筒1E的转动传递至主轴1C而且当预定大小或更大的负载被施加至主轴1C时使得操作套筒1E相对于主轴1C空转（turn idly）。即，恒力装置2是用于将从主轴1C施加至待测物的测量力保持恒定的单元。

如图2或图3所示，该恒力装置2包括轴3、第一棘轮4、第二棘轮5、中间棘轮6、施力构件7和锁定机构8。

如图2或图3所示，轴3包括：圆柱部3A，其具有沿主轴1C的轴向延伸的圆柱形状；和轴环（collar）3B，其在位于比圆柱部3A的轴向中心位置靠近圆柱部3A的一端（图2和图3中的左端）的位置处设置在圆柱部3A上，并且具有比圆柱部3A的外径大的外径。

如图3所示，在圆柱部3A中在位于比轴环3B靠近圆柱部3A的另一端（图3中的右端）的位置形成有通孔3C，该通孔3C在与圆柱部3A的轴向呈直角的方向上延伸。

此外，轴3在圆柱部3A的一端处固定于主轴1C的基端部分。

如图3所示，第一棘轮4具有圆筒形状，使得圆柱部3A能够被插在该圆筒形状中，并且在轴3被插在该圆筒形状中时，允许该圆筒形状相对于轴3转动。

该第一棘轮4包括：第一棘轮主体41；和第一连接部42，其被定位成比第一棘轮主体41靠近轴3的另一端并且具有比第一棘轮主体41的外径小的外径，第一棘轮主体41和第一连接部42彼此为一体。

在第一棘轮主体41的位于轴3的一端所在侧的端面形成有第一锯齿状突起4A，第一锯齿状突起4A在轴3的轴向上突出并且围绕轴3沿第一棘轮4的转动方向并排或连续地设置。

此外，在第一棘轮主体41的外周面中形成有一对第一接合槽4B。第一接合槽4B在跨越轴3沿直径方向彼此相反的位置处沿轴3的轴向延伸。

注意，通过安装在轴3的另一端的螺栓B（图2、图3）来防止第一棘轮4从轴3上脱落。

如图3所示，第二棘轮5具有使得圆柱部3A能够插入其中的圆筒形状。

该第二棘轮5包括：第二棘轮主体51，其具有与第一棘轮主体41的外径大致相同的外径；和第二连接部52，其被定位成比第二棘轮主体51靠近轴3的一端并且具有比第二棘轮主体51的外径小的外径，第二棘轮主体51和第二连接部52彼此为一体。

如图2或图3所示，在第二棘轮主体51的位于轴3的另一端所在侧的端面（第二棘轮主体51的在第一锯齿状突起4A所在侧的表面）形成有第二锯齿状突起5A，第二锯齿状突起5A在轴3的轴向上突出并且围绕轴3沿第二棘轮5的转动方向并排或连续地设置。

此外，如图3所示，第一锯齿状突起4A和第二锯齿状突起5A采用相同节距形成（或者以围绕轴3在第一棘轮4和第二棘轮5的转动方向上具有相同间隔的方式形成）。然而，第一锯齿状突起4A和第二锯齿状突起5A形成为使得他们的突出距离或高度（各个突起在轴3的轴向上所突出的距离或高度）彼此不同。

更具体地，如图3所示，第一锯齿状突起4A形成为使得其突出高度小于第二锯齿状突起5A的突出高度。

此外，如图3所示，在第二连接部52中形成有一对缺欠部5B。这些缺欠部5B被从第二连接部52的位于轴3的一端所在侧的端部开始沿轴3的轴向切去直到与第二棘轮主体51连接的位置，并且位于跨越轴3在直径方向上彼此相反的位置处。

此外，当接合销5C（图3）插入穿过通孔3C直到进入所述一对缺欠部5B时，不允许轴3所插入穿过的第二棘轮5相对于轴3转动，但是允许第二棘轮5沿轴3的轴向移动。

如图3所示，中间棘轮6形成为具有与第一棘轮主体41和第二棘轮主体51的外径大致相同的外径的圆筒形状，并且当轴3插在其中时，允许中间棘轮6相对于轴3转动。

此外，如图2或图3所示，中间棘轮6被夹在第一棘轮4和第二棘轮5之间。

在中间棘轮6的位于轴3的另一端所在侧的端面（面对第一棘轮4的端面）上形成有第一中间锯齿状突起6A。如图3所示，这些第一中间锯齿状突起6A在轴3的轴向上突出并且围绕轴3沿中间棘轮6的转动方向并排或连续地设置。

另外，在中间棘轮6的位于轴3的一端所在侧的端面（面对第二棘轮5的端面）上形成有第二中间锯齿状突起6B。如图2或图3所示，这些第二中间锯齿状突起6B在轴3的轴向上突出并且围绕轴3沿中间棘轮6的转动方向并排或连续地设置。

第一中间锯齿状突起6A采用与形成第一锯齿状突起4A的节距相同的节距形成，并且突出与第一锯齿状突起4A所突出的高度相同的高度。因此，第一中间锯齿状突起6A与第一锯齿状突起4A啮合。此外，第二中间锯齿状突起6B采用与形成第二锯齿状突起5A的节距相同的节距形成，并且突出与第二锯齿状突起5A所突出的高度相同的高度。因此第二中间锯齿状突起6B与第二锯齿状突起5A啮合。

即，第一中间锯齿状突起6A和第二中间锯齿状突起6B采用相同的节距形成并且突出不同的高度。

而且，中间棘轮6将第一棘轮4的转动传递至第二棘轮5。

此外，如图3所示，和第一棘轮主体41中具有一对第一接合槽4B一样，在中间棘轮6的外表面中以在跨越轴3沿直径方向彼此相反的位置处沿轴3的轴向延伸的方式形成有一对第二接合槽6C。

如图2或图3所示，施力构件7由圆柱部3A能够插入穿过的螺旋弹簧构成。

而且，施力构件7以对第二棘轮5施加朝向第一棘轮4的力的方式被夹在轴环3B和第二棘轮5之间。

如图2或图3所示，锁定机构8具有使得锁定机构8能够被装配在第一棘轮主体41的外周上的圆筒形状，允许该圆筒形状沿轴3的轴向在第一棘轮主体41上移动。

在锁定机构8的外周面上形成有操作片（operation lug）8A，该操作片8A径向向外突出并且沿轴3的轴向延伸。

这里，在操作套筒1E中形成有缝（未示出）。该缝沿轴3的轴向延伸，并且操作片8A被允许插入穿过如此形成的缝。

考虑到锁定机构8的行进距离，缝的长度（沿轴3的轴向的长度）设置成比操作片8A的长度（沿轴3的轴向的长度）长。

而且，当通过缝露出到操作套筒1E的外侧的操作片8A（图1）被操作时，锁定机构8沿轴3的轴向移动。

此外，如图2或图3所示，在锁定机构8的内周面上在跨越轴3沿直径方向彼此相反的位置处形成有一对接合部8B。这些接合部8B朝向锁定机构8的直径中心突出并且沿轴3的轴向延伸。

而且，当锁定机构8被装配在第一棘轮4上或中间棘轮6上时，所述一对接合部8B与第一接合槽4B或第二接合槽6C接合。

图4A和图4B示出了说明锁定机构8的功能的图。具体地，图4A示出锁定机构8移至轴3的一端的状态，图4B示出锁定机构8移至轴3的另一端的状态。

当锁定机构8移至轴3的一端时，如图4A所示，接合部8B与第一接合槽4B和第二接合槽6C都接合。即，第一棘轮4和中间棘轮6通过锁定机构8连接到一起以便一起转动。

在图4A所示的状态中，当使操作套筒1E转动时，形成在操作套筒1E中的缝的内表面推动操作片8A，从而锁定机构8与操作套筒1E的转动相关联地移动。

此外，由于接合部8B与第一接合槽4B和第二接合槽6C都接合，所以第一棘轮4和中间棘轮6都与锁定机构8的转动相关联地移动。

而且，作为第二中间锯齿状突起6B与第二锯齿状突起5A的啮合接合的结果，第二棘轮5（轴3）也与中间棘轮6的转动相关联地转动。即，操作套筒1E的转动借助于恒力装置2被传递至主轴1C，并且主轴1C在转动的同时移向或移离测砧1G。

这里，当主轴1C沿主轴1C接近测砧1G的方向移动并最终与待测物抵接时，等于或大于预定大小的负载被施加至主轴1C。当发生这种情况时，通过恒力装置2使得操作套筒1E空转。

具体地，在等于或大于预定大小的负载被施加至主轴1C的状态中，主轴1C（第二棘轮5）难以转动。

由于这个原因，当试图使操作套筒1E进一步转动时，第二棘轮5抵抗施力构件7的施力沿第二棘轮5移离中间棘轮6的方向逃脱，从而中间棘轮6的转动力没有被传递至第二棘轮5，导致操作套筒1E空转。

即，当等于或大于预定大小的负载被施加至主轴1C时，在成对的并且未通过锁定机构8保持连接的棘轮（中间棘轮6和第二棘轮5）之间没有传递转动力，从而操作套筒1E空转。

而且，在图4A示出的状态中，施加至待测物的测量力被保持在由成对且被设置成处于未连接状态的棘轮（中间棘轮6和第二棘轮5）的啮合的锯齿状突起（第二锯齿状突起5A）的突出高度所确定的第一测量力。

另一方面，当锁定机构8移至轴3的另一端时，如图4B所示，接合部8B未与第二接合槽6C接合，而是仅与第一接合槽4B接合。即，第一棘轮4和中间棘轮6被设置成第一棘轮4和中间棘轮6被允许彼此独立地转动的未连接状态。

在图4B示出的状态中，当使操作套筒1E（锁定机构8）转动时，由于接合部8B仅与第一接合槽4B接合，所以仅第一棘轮4与锁定机构8的转动相关联地转动。

而且，作为不仅第一锯齿状突起4A与第一中间锯齿状突起6A啮合接合而且第二中间锯齿状突起6B与第二锯齿状突起5A也啮合接合的结果，中间棘轮6和第二棘轮5也与第一棘轮4的转动相关联地转动。因此，以与上述方式类似的方式，使主轴1C在转动的同时移向或移离测砧1G。

这里，当主轴1C沿主轴1C接近测砧1G的方向移动由此与待测物抵接时，施加等于或大于预定大小的负载至主轴1C，以与上述方式类似的方式，通过恒力装置2使得操作套筒1E空转。

具体地，在图4B示出的状态中，第一棘轮4、中间棘轮6和第二棘轮5被允许彼此独立地转动。此外，如上所述，第二锯齿状突起5A（第二中间锯齿状突起6B）采用与形成第一锯齿状突起4A（第一中间锯齿状突起6A）的节距相同的节距形成，只是比第一锯齿状突起4A（第一中间锯齿状突起6A）突出或高。即，第二中间锯齿状突起6B与第二锯齿状突起5A啮合时产生的摩擦力大于第一中间锯齿状突起6A与第一锯齿状突起4A啮合时产生的摩擦力。

由于这个原因，在当等于或大于预定大小的负载被施加至主轴1C时使操作套筒1E进一步转动的情况中，由于多对啮合的锯齿状突起所产生的摩擦力的大小关系，与成对的中间棘轮6与第二棘轮5之间的啮合接合的释放相比，成对的第一棘轮4和中间棘轮6之间的啮合接合变得更容易释放。即，通过中间棘轮6和第二棘轮5之间产生的摩擦力在中间棘轮6和第二棘轮5之间设置伪连接。

结果，在当等于或大于预定大小的负载被施加至主轴1C时使操作套筒1E进一步转动的情况中，中间棘轮6抵抗施力构件7的施力沿中间棘轮6移离第一棘轮4的方向逃脱，从而第一棘轮4的转动力没有被传递至中间棘轮6，由此使得操作套筒1E空转。

而且，在图4B示出的状态中，施加至待测物的测量力被保持在由成对的并且未通过锁定机构8设置成连接状态的棘轮（第一棘轮4和第二棘轮6）的啮合的锯齿状突起（第一锯齿状突起4A）的突出高度所确定的第二测量力。

注意，由于如上所述第一锯齿状突起4A的突出高度小于第二锯齿状突起5A的突出高度，所以第一测量力大于第二测量力。

根据此前已经说明的第一实施方式，将提供以下优点。

在第一实施方式中，恒力装置2包括夹在第一棘轮4和第二棘轮5之间的中间棘轮6以及将成对的第一棘轮4和中间棘轮6设置成连接状态或未连接状态的锁定机构8。此外，分别形成在第一棘轮4和第二棘轮5上的第一锯齿状突起4A和第二锯齿状突起5A被制成具有不同的突出高度。

在该构造中，通过利用锁定机构8，能够在不更换恒力装置2的构成部件的情况下容易地将测量力改变为第一测量力或第二测量力。

另外，锁定机构8将具有突出高度较小的锯齿状突起的第一棘轮4和中间棘轮6设置成连接状态或未连接状态。

即，在没有采用中间棘轮6和第二棘轮5通过锁定机构8而被设置成连接状态的构造的情况下，通过利用啮合的锯齿状突起之间产生的摩擦力能够将中间棘轮6和第二棘轮5设置成以伪连接的方式彼此连接，并且能够很好地将施加至待测物的测量力改变成除了第一测量力之外的第二测量力。

结果，锁定机构8能够由必要的最少数量的构成部件组成，从而能够简化恒力装置2的结构。

[第二实施方式]

接下来，将说明本发明的第二实施方式。

图5是示出根据第二实施方式的恒力装置2的构造的图。

注意，在下文中，与第一实施方式相同的构造将被赋予相同的附图标记，并且将省略其详细说明。

在该实施方式中，如图5所示，仅恒力装置2的构造与第一实施方式的不同，余下的其他构造与第一实施方式的相同。

具体地说，如图5所示，在该实施方式中，恒力装置2除了与第一实施方式中说明的那些构成构件相同的构成构件3至8之外还包括调节构件9。

如图5所示，调节构件9具有小直径部9A和大直径部9B一体化于其上的圆筒形状。该调节构件9被夹在轴环3B和施力构件7之间（以施力构件7被夹在调节构件9和第二棘轮5之间的方式布置在与第二棘轮5相对的位置处）。

如图5所示，在调节构件9的内周面上形成有螺纹部9C，该螺纹部9C设计成在比轴环3B靠近轴3的另一端的位置处螺合在形成在轴3（圆柱部3A）的外周面上的螺纹部3D上。

这里，在操作套筒1E中以围绕轴3沿其转动方向延伸的方式形成有缝（未示出），并且大直径部9B从该缝中插过。

注意，考虑到调节构件9的行进距离，缝的宽度（沿轴3的轴向限定的宽度）设置成大于大直径部9B的厚度尺寸。

此外，当通过缝露出至操作套筒1E的外侧的大直径部9B被操作时（当调节构件9在轴3上的螺合状态改变时），调节构件9以使得施力构件7在第二棘轮5和调节构件9之间压缩或伸长的方式沿轴3的轴向移动，由此调节由施力构件7施加的力。

根据此前说明的第二实施方式，除了与第一实施方式所提供的优点类似的优点之外，还提供了以下优点。

在该实施方式中，由于恒力装置2包括调节构件9，所以通过改变调节构件9在轴3上的螺合状态，调节由施力构件7施加的力，进而能够调节借助于主轴1C从轴3施加至待测物的测量力。

结果，在通过利用锁定机构8使测量力能够很大程度上在两级中改变的同时，通过利用调节构件9能够精细地调节测量力。

注意，本发明并不限于此前已经说明的实施方式，在能够实现本发明的目的的范围内所能够作出的变型和/或改进均包含在本发明内。

在各个实施方式中，虽然在第一棘轮4和第二棘轮5之间仅布置了单个中间棘轮6，但是本发明不限于此，因此，可以在第一棘轮4和第二棘轮5之间布置多个中间棘轮6。注意，即使当如此布置多个中间棘轮6时，也应该采用第一中间锯齿状突起6A和第二中间锯齿状突起6B的各个突出高度彼此不同的构造。

例如，当在第一棘轮4和第二棘轮5之间布置两个中间棘轮时（在下文中，两个中间棘轮将以从第一棘轮4侧开始的顺序顺次地称作第一中间棘轮和第二中间棘轮），能够被设置成未连接状态的棘轮对的数量将是三（也就是，第一棘轮4和第一中间棘轮、第一中间棘轮和第二中间棘轮以及第二中间棘轮和第二棘轮5这三对）。另一方面，和前面已经说明的各实施方式一样，当在第一棘轮4和第二棘轮5之间布置一个中间棘轮6时，能够被设置成未连接状态的棘轮对的数量是二。

即，由于施加至待测物的测量力由成对的且被设置成未连接状态的棘轮的啮合的锯齿状突起的突出高度确定，所以中间棘轮的数量每增加一，能够被设置成未连接状态的棘轮对的数量能够增加一，因此能够改变的测量力的数量也能够增加一。

结果，通过设置多个中间棘轮，能够将测量力改变成三级以上。

在各个实施方式中，虽然锁定机构8仅将成对的第一棘轮4和中间棘轮6设置成未连接状态，但是本发明并不限于此。因此，可以采用单独地添加与锁定机构8类似的机构以将成对的中间棘轮6和第二棘轮5设置成连接状态或未连接状态的构造。当提供多个中间棘轮6时也能够实现该构造。

此外，在各个实施方式中，锁定机构8的结构不限于各实施方式中说明的结构。因此，只要能够将彼此相邻的棘轮设置成连接状态或未连接状态，可以采用任何其他结构。

在各个实施方式中，虽然第一锯齿状突起4A和第二锯齿状突起5A以及第一中间锯齿状突起6A和第二中间锯齿状突起6B都采用相同的间隔或节距形成，但是本发明并不限于此。因此，可以采用彼此不同的节距形成这些突起。

在各个实施方式中，虽然将根据本发明的千分尺说明为被构造成具有数字显示器的千分尺1，但是本发明并不限于此。因此，本发明也可以应用于不包括编码器也不包括数字显示器的千分尺。

此外，在各个实施方式中，虽然将根据本发明的恒力装置2说明为安装在千分尺1内，但是本发明并不限于此。因此，根据本发明的恒力装置2可以安装在例如具有由于测微头的转动而移动的主轴的测量器具中或者安装在通过使用棘齿机构来控制扭矩的扭矩驱动器中。

本发明能够用在具有由于千分尺或测微头的转动而移动的主轴的测量器具中。

Claims (9)

1.一种恒力装置，其包括：

轴；

第一棘轮，所述第一棘轮可转动地安装于所述轴，所述第一棘轮具有多个第一锯齿状突起，各第一锯齿状突起在沿所述轴的轴线的第一方向上突出；

第二棘轮，所述第二棘轮以不能相对于所述轴转动但能沿所述轴移动的方式安装于所述轴，所述第二棘轮具有多个第二锯齿状突起，各第二锯齿状突起在与所述第一方向相反的第二方向上突出；

至少一个中间棘轮，所述中间棘轮在所述第一棘轮和所述第二棘轮之间以不仅能相对于所述轴转动而且能沿所述轴移动的方式安装于所述轴，所述中间棘轮具有多个第一中间锯齿状突起和多个第二中间锯齿状突起，所述第一中间锯齿状突起与所述第一棘轮的第一锯齿状突起啮合，所述第二中间锯齿状突起与所述第二棘轮的第二锯齿状突起啮合；

施力构件，所述施力构件被构造成对所述第二棘轮施加朝向所述第一棘轮的力；和

锁定机构，所述锁定机构被构造成能将彼此相邻的多个棘轮对中的至少一个棘轮对设置成连接状态或未连接状态，其中，

各第一锯齿状突起的高度不同于各第二锯齿状突起的高度。

2.根据权利要求1所述的恒力装置，其特征在于，

所述至少一个中间棘轮包括多个中间棘轮，各中间棘轮均具有多个第一中间锯齿状突起和多个第二中间锯齿状突起，各第一中间锯齿状突起的高度不同于各第二中间锯齿状突起的高度，其中，

与所述第一棘轮相邻的中间棘轮的第一中间锯齿状突起与所述第一棘轮的第一锯齿状突起啮合，并且与所述第二棘轮相邻的中间棘轮的第二中间锯齿状突起与所述第二棘轮的第二锯齿状突起啮合。

3.根据权利要求1或2所述的恒力装置，其特征在于，

所述锁定机构被构造成：将彼此相邻的棘轮的对中的、啮合的锯齿状突起的高度小于另一对棘轮的啮合的锯齿状突起的高度的那对棘轮设置成连接状态或未连接状态。

4.根据权利要求1或2所述的恒力装置，其特征在于，所述恒力装置包括调节构件，所述调节构件以所述施力构件被夹在所述调节构件和所述第二棘轮之间的方式与所述第二棘轮相对，并且所述调节构件被构造成螺纹接合在所述轴上，其中

所述调节构件被构造成：当所述调节构件与所述轴的螺纹接合状态改变时，所述调节构件沿所述轴的轴向移动，以调节由所述施力构件施加的力。

5.根据权利要求1或2所述的恒力装置，其特征在于，

所述锁定机构为位于所述至少一个棘轮对中的至少一个棘轮的外周的圆筒形状，并且所述锁定机构能沿所述轴的轴向移动。

6.根据权利要求5所述的恒力装置，其特征在于，

所述锁定机构具有形成于其内周面的接合部，所述至少一个棘轮对具有形成于其外周的接合槽，所述接合部能与所述接合槽接合。

7.根据权利要求6所述的恒力装置，其特征在于，

所述锁定机构具有多个所述接合部，所述接合部从所述锁定机构的内周面向径向内侧突出并且沿所述轴的轴向延伸。

8.根据权利要求7所述的恒力装置，其特征在于，

所述至少一个棘轮对具有多个所述接合槽，所述接合槽从所述至少一个棘轮对的外周面向径向内侧凹进并且沿所述轴的轴向延伸。

9.一种千分尺，其用于基于主轴的移位量测量待测物的尺寸，所述千分尺包括根据权利要求1或2所述的恒力装置。

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