CN1030794C - 位移传感器 - Google Patents

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Abstract

一种位移传感器，它支持主刻尺和格栅中的任一方能朝相对于相对移动方向成垂直正交的方向位移。设有加压装置，推压主刻尺和格栅中的任一方接近于另一方。还设有间隙保持装置，使由加压装置推压和一方与另一方的间隙保持在预定的间隔之内。还有间隔容许装置，容许受加压装置作用的一方朝着相对于另一方离开的方向的位移处在预定的位移量范围之内。

Description

本发明涉及位移传感器，特别是具有互相对置能相对移动之主刻尺及格栅的位移传感器。所说主刻尺与格栅之间保持一定的间隙且不妨害它们的相对移动。
这种主刻尺和格栅互相对置能相对移动，且以电信号来检测这种相对移动的位移传感器，广泛使用数字式量规、数字式卡尺或数字式测微计中。
以数字式量规为例，量规主体设有可沿轴向移动自如之测杆，测杆与主刻尺一块成为一体。量规主体上还装有与主刻尺相对的格栅，由主刻尺与格栅的相对移动量所对应的电信号即可测得测杆的位移值。
为保证测量的高精度，重要的在于这种传感器的主刻尺与格栅间须保持一定间隙。
为了这个，过去是在与主刻尺相对滑动的格栅上设有突起，与主刻尺朝向格栅的一面接触，并有弹簧朝着主刻尺方向压住格栅，使二者保持一定的间隙。
可是，现有的结构是由弹簧来维持格栅与主刻尺联系的，测量时有来自外部的诸如冲击、振动等影响，就会使格栅逆着弹簧的压力瞬间地加大与主刻尺的间隙。这种主刻尺与格栅间隔的变大，会导致错误计数以显示等电气失误，就不能正确测量位移。
为此，需要加强簧压，以增大格栅、主刻尺的压力。然而，这样一来，突起加在主刻尺滑动面上的压力超过所需值，就会带来妨碍主刻尺的平滑滑动、传感器寿命下降等问题。
本发明的目的在于消除这些现存问题，提供一种既不妨碍主刻尺与格栅相对移动，又不会因来自外部的冲击和振动等引起电气失误，从而正确测得二者的相对移动量，而且造价低廉的位移传感器。
上述目的是这样实现的，来自加压装置的推压力将主刻尺与格栅当中之一推向另一方，这个力弱到足以不妨碍它们的相对移动，而且既使对于来自外部的冲击等使上述的一方相对于另一方朝离开的方向位移，该位移也须调节在不致产生电气失误的范围之内。
具体而言，本发明的位移传感器包括互相对置能相对移动的主刻尺和格栅，以电信号形式来检测这种主刻尺与格栅的相对移动量。其特征在于，它还包括支承所说的主刻尺和格栅中的一方能朝着与所说的相对移动方向垂直正交的方向位移的装置；还有加压装置，推压所说的主刻尺和格栅中任一方接近另一方；还设有间隙保持装置，用以维持由加压装置所推压的一方与另一方之间的预定间隙；还有间隙容许装置，它容许前述被推压一方朝相对于另一方而离开的方向的位移仍处于预定的间隙之内。
本发明中所说的间隙容许装置最好做成还能调节前述被推压一方在相对于另一方而离开的方向上所容许的位移量。
另外，所说的间隙容许装置所限定的位移量最好以螺旋旋转量的方式来调节。
此外，上述支承装置最好是一个与所说的主刻尺移动方向垂直配置的，成字形弯曲片簧。上述加压装置使用与所说的间隙容许装置处于同一中心线上的螺旋弹簧。
所说的螺旋弹簧的簧压最好弱到使所说的间隙容许装置能进行平滑的滑动。
所说的间隙保持装置最好采用多个半球形突起。
做为位移传感器可以例举出数字式量规、数字式卡尺或者数字式测微计等。
在本位移传感器中，主刻尺和格栅相对移动，而且是以电信号方式测量这种相对移动量的。如果主刻尺和格栅中的任一方，比如格栅，由于来自外部的冲击和振动等而朝分离的方向相对于主刻尺位移，那么这种朝分离方向的位移会被间隙容许装置限制在预定的位移量内，因而格栅与主刻尺的间隙不会超过预定的间隔。
这样，由于间隙容许装置预先已将分离方向的容许位移量设定于不至引起错误计数和显示的位称量范围之内，就可以防止电气失误，从而可正确地测得两者相对位移量。另外，可以使加工装置的推压力不大于所需者，便不会妨碍主刻尺与格栅平滑地相对移动。
而且，由于主刻尺和格栅中的一方相对于另一方面离开方向的位移被间隔容许装置限制在所允许的位移量以内，如果主刻尺与格栅中的一方被装成相对于另一方为倾斜状态，则由这种倾斜带来的朝离开方向的位移也可吸收进该允许的位移量中，从而可以不必严格地设定各部件的尺寸公差及装配精度，使得造价低廉。
附图表示本发明的一个实施例。
图1(A)和图1(B)为取去相应盖子的数字式量规的正面视图及剖面图；
图2为该数字式量规主要部分的放大剖面图；
图3为部件分解视图；
图4为表示该数字式量规外观的视图。
以下参照附图对适用于数字式量规的本发明位移传感器的一个实施例进行说明。
图1(A)、(B)为取去相应盖子的数字式量规的正面视图和剖面图，图2是该量规主要部分的放大剖面图，图3为部件分解图，图4为表示该数字式量规外观的视图。这些图中，量规主体1由具有圆筒形状的框体2以及装于该框体正面的盖子3组成。
框体2外表面的规定位置处有一输出端钮4，与运算装置(图中未示出)相接；其内壁的规定位置处有三个阴螺纹5及两个分别带有公螺纹6的阴螺纹7(图3示出其中之一)。测杆8大致经由中心穿过框体2，并可沿其轴向移动，而且弹簧9朝着这个轴的一端，即图1中向下的方向压紧测杆8。
测杆8下端装有球状测头11。在框体2内部中间部位借助一个安装板12装有主刻尺13。主刻尺13的一个面上沿测杆8移动方向形成测微仪等级的格栅。
在框体2中两个各自带有公螺纹6的阴螺纹7处用螺钉21装上滑块22，滑块22上有一个与所说测杆8的轴成直角配置的字形弯曲片簧23。片簧23的字形两端形成与所说公螺纹6配合的装置孔24及供固定螺钉21穿过的通孔25。
当片簧23的两个装配孔24与两个公螺纹6配合后，固定螺钉21通过通孔25旋入阴螺纹7，滑块22组合成只能朝相对于测杆8移动方向垂直的方向位移。假字测杆8的移动方向为Z，则组合成在与之垂直的X向和Y向中，能沿Y向位移，而不能沿Z向及X向位移。
如图2的放大图所示，滑块22上通过一支架26装有格栅27，格栅与主刻尺13呈对置状态。多个半球状突起29形成整体作为间隙保持装置，它使相向对置的主刻尺13与格栅27的间隙28保持定值。在与主刻尺13对着的格栅27表面形成与主刻尺13相同测微仪等级的格栅。
在所说的支架26上带格栅27那面的背面形成阶梯孔30，它具有大直径的孔30A和小直径的孔30B。滑块22的正面，也就是对着装有格栅27的那一面上装有与格栅27相接的配线板31。配线板31的一端31A与前述框体2的输出端钮4相接，另一端31B通过后面将述及的圆盘42通到所说的盖子3里侧，之后被折曲，与设在盖子3内的运算装置(图中未示出)相接。
在框体2的三个阴螺纹5处，由固定螺钉44将圆盘42装于所说滑块22的外侧。圆盘42中心形成阴螺纹43。阴螺纹43处旋有间隙调节螺钉44；螺钉44构成间隙容许装置，允许所说的滑块22相对主刻尺13朝离开方向的位移处于规定位移量之内。
间隔调节螺钉44的前端位于所说支架26的小孔30B内，由其前端面与小孔30B内底面之间所形成的间隙45便可允许滑块22，也即格栅27朝离开方向的位移处于规定的位移量之内。通过间隙调节螺钉44的旋进调节，可调节间隙45。由此，当来自外部的冲击及振动等使格栅27相对于主刻尺13的间隙变大时，就能将间隙28调节在不致引起电气失误的范围以内。
圆盘42的背面与大孔30A之间装有螺旋弹簧46，做为加压装置，用以推着突起29压向主刻尺13的表面。螺旋弹簧46的簧压被设定成相当微弱，使得测杆8移动时，突起29与主刻尺13保持平滑的滑动。
盖子3的正面分别设有用数字显示测量值的显示器51。还有带转换开关及通断开关的开关部分52。
以下说明本实施例的工作情形。
开始测量时，将数字式量规固定于台架(图中未示出)上，并调整零点，使显示器51的显示值处在“0”位置。
然后用手指逆着弹簧9将测杆8顶起，在图1中就是被向上移。把待测物体(图中未示出)置于平台上之后，朝图1中向下的方向移动测杆8，使测头11与待测物体接触。这时。随着测杆8的移动，主刻尺13就相对于格栅27移动，据此相对移动量而来的信号经配线板31送至运算装置；该物体的尺寸由显示器51以数字显示出来。
测量过程中，若有外部冲击及振动等加于该数字式量规。滑块22就逆着螺旋弹簧46朝离开主刻尺13的方向移动，那么由于这种朝离开方向的移动被限制在间隙调节螺钉44与小孔30B内底面之间的间隙45范围以内，格栅27相对于主刻尺13就不会发生超过规定位移量的离隙，因此可防止错误计数或显示等电气失误。
另外，若在安装时测杆8相对于主刻尺13在比如Y1方向(见图2)出现组装倾斜，也会使装有格栅27的滑块22朝Y1方向位移。由于间隙调节螺钉44与小孔30B内底面之间的间隙45将吸收这种朝Y1方向的位移，所以无需严格设定部件的尺寸公差及组装精度，可使造价低廉。
在本实施例中，带有格栅27的滑块22被装配成可朝着与带主刻尺13的测杆8的移动方向垂直正交的方向位移。滑块22上设有突起29，使得主刻尺13与格栅27的间隙28保持在规定的间隔以内。在使突起29与主刻尺13接触的方向上设有螺旋弹簧46，对滑块22加压。还设有间隙调节螺钉44，它容许滑块22在规定的位移量之内朝离开主刻尺13的方向位移。既使由于来自外部的冲击及振动的等使滑块22朝着离开主刻尺13的方向位移，该位移也会被限制在间隙调节螺钉44与小孔30B内底面间隙45的尺寸内，因此格栅27对主刻尺13的离隙就不会超过预定值。
因此，预先将间隔调节螺钉44与小孔30B内底面的间隙45设定在不致引起错误计数和显示的尺寸之内，就能防止任何电气失误。另外还须使螺旋弹簧46的压力不强于所需者，免得妨碍主刻尺13与格栅27间平滑地相对移动。
另外，由于间隔调节螺钉44与小孔30B内底面之间形成间隙45，以致假如测杆8或者主刻尺13相对于测杆8出现比如Y1方向的组装倾斜时，或者带有格栅27的滑块22朝Y1方向移动，所有这些朝Y1方向倾斜的移动都会由间隙45所吸收，因而无需严格设定各部件的尺寸公差及装配精度，以求降低成本。
通过间隙调节螺钉44自身的旋合调节，可调节间隙45的间隔，所以间隙28可最大限度地吸收各部件制作上的误差及组装的精度误差，使处于不发生电气失误的范围之内。
此外，由于片簧23的作用。带格栅27的滑块22只能朝Y方向位移，也即在Z及X方向都不能发生位移，就可防止格栅27自相对于主刻尺13的位置离开。由此出发，即可防止错误计数及显示等电气失误。又由于螺旋弹簧46的作用，带格栅27的滑块22平时被压向主刻尺13一侧，也就是既使在姿势变化时也能保持两者的位置关系，确保测量姿态变化时总能进行正确的测量。
以上是以最佳实施例说明本发明，但本发明并不局限于该实施例，各种可能的改进及设计变化都不超出本发明的要点范围。
譬如，上述实施例中，测杆8上装有主刻尺13，格栅27对着主刻尺13安装。格栅27可以朝着与测杆8的运动方向，也即它们之间相对移动方向垂直正交的方向位移。与此相反，也可以对着格栅27来安装主刻尺13，后者可以朝着与相对移动方向垂直正交的方向位移。
再有，能支承格栅27或者主刻尺13朝着与相对移动方向垂直正交的方向位移的装置也不只限于上述实施例所说的片簧23，也可以使用导向装置等来支承这种可能的位移。
另外，突起29也可以设在主刻尺13的一边。
再有，本发明不限于用在上述数字式量规中，也可用于数字式卡尺以及数字式测微计中。
综上所述，本发明可在不妨碍主刻尺与格栅的相对移动，且对于来自外部冲击及振动等不引起电气失误的情况下，总能正确地测得两者的相对位移量，而且造价低廉。

Claims (7)

1.  一种位移传感器，包括互相对置能相对移动的主刻尺和格栅，以电信号形式来检测主刻尺与格栅的相对移动量，它还包括支承所说主刻尺和格栅中的一方能朝着与所说的相对移动方向垂直正交的方向位移的装置；还有加压装置，推压所说主刻尺和格栅中任一方接近另一方；还设有间隙保持装置，用以维持由加压装置所推压的一方与另一方之间的预定间隙；还有间隙容许装置，它容许前述被推压一方朝相对于另一方而离开的方向的位移仍处于预定的间隙之内，其特征在于，所说的间隙容许装置被做成可调节容许前述被推压一方朝相对于另一方而离开的最大位移量。
2.  一种如权利要求1所述的位移传感器，其特征在于，以螺钉的旋转量来调节所说间隙容许装置允许的位移量。
3.  一种如权利要求1所述的位移传感器，其特征在于，所说的支承装置是相对于所说主刻尺的移动方向成直角配置的，成字形弯曲片簧。
4.  一种如权利要求1所述的位移传感器，其特征在于，所说的加压装置是与所说间隔容许装置设在同一中心线上的螺旋弹簧。
5.  一种如权利要求4所述的位移传感器，其特征在于，所说螺旋弹簧的簧压微弱到使所说的间隙容许装置能进行平滑滑动和程度。
6.  一种如权利要求1所述的位移传感器，其特征在于，所说的间隔保持装置是多个半球形的突起。
7.  一种如权利要求1所述的位移传感器，其特征在于，它是数字式量规。
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