CN105890495A - 内部测量仪器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种内部测量仪器。提供了一种薄底型孔径规，其具有位于测头和头部主体之间的阻尼装置以及长的寿命。孔径规(100)的头部(200)包括头部主体(300)、位于一个端表面的测量球形表面(430)和测头(400)，测头通过穿透头部主体(300)的内部和外部可滑动地设置。测头(400)包括在另一端侧沿周向方向切成的弹簧保持沟槽(450)，压缩卷簧(500)置入弹簧保持沟槽(450)和头部主体(300)的内部端表面之间。

Description

内部测量仪器
技术领域
本发明涉及一种内部测量仪器。
背景技术
已知作为内部测量仪器的孔径规，其测量孔的内径或沟槽的内部宽度尺寸。
孔径规通过将测头的位移转换为杆在垂直于测头的方向上的位移来测量测头的位移。
作为孔径规，已知薄底型孔径规，其适于测量靠近浅孔或底孔(盲孔)的底部的直径(JPS62-44327Y)。
简要地描述薄底型孔径规。
图1是孔径规100的外视图。
图2是头部200的放大图。
在此，孔径规100的头部200主要作为本发明的背景技术来描述。
图3是头部200的剖面图。
图4是头部200的分解透视图。
孔径规100的头部200包括头部主体300、下杆210、测头400、砧座(anvil)240和导引构件230。
外径螺纹部310形成在头部主体300的上端。外径螺纹部310螺旋并固定在柱形体110的一端。心轴(未示出)插入柱形体110中。心轴可移动地装配在轴向方向上。夹持器111安装在柱形体110的另一端，夹持器111保持指示表(未示出)的柄(未示出)。指示表(未示出)检测心轴(未示出)的移动量。
在头部主体300中，沿外径螺纹部310的轴线钻出第一孔321。
下杆210插入第一孔321中，下杆210和心轴(未示出)共轴，并可沿共轴线移动。那么，下杆210的上端211与心轴(未示出)的下端点接触，下杆210和心轴(未示出)一起移动。
应注意，第一压缩卷簧(未示出)置于下杆210或心轴(未示出)和柱形体110之间，下杆210或心轴(未示出)向下偏置(朝向柱形体110的下端侧)。
头部主体300的底表面302机加工成平坦的。而且，与第一孔321连通并垂直于第一孔321的第二孔322在底表面302侧在头部主体300内钻出。测头400插入第二孔322中，并自由地前后移动。测头400的向前/向后方向正交于心轴(未示出)和下杆210的移动方向。
右三角凸轮330在第一孔321和第二孔322的交叉点处绕一轴线可旋转地支撑。测头400的基端与凸轮330的一个凸轮表面接触，下杆210的下端与正交于一个凸轮表面的另一凸轮表面接触。凸轮330转换测头400在直角方向上的向前/向后移动量，并将转换量传递到下杆210。
沿轴线具有预定长度的长沟槽420设置在测头400的外表面上，锁定板340的顶端接合在长沟槽420中。锁定板340从头部主体300的底表面302被按压。
与锁定板340和长沟槽420一起，形成测头400的向前移动极限和向后移动极限的止动件。
下杆210或心轴(未示出)通过第一压缩卷簧(未示出)向下偏置，测头400从头部主体300在突出方向上连续偏置。
砧座240在与测头400的相对侧螺旋进头部主体300中。
在附图中，导引构件230在头部主体300的右侧在测头400的向前/向后方向上可滑动地设置。头部主体300在测头400侧在端表面的中心处具有沟槽304，并从一侧观看时具有大致U形。沟槽304的开口是平行的。导引构件230具有第一沟槽231，并在平面图中具有大致U形。第一沟槽231的开口是垂直的。而且，导引构件230具有位于导引构件230的下部的第二沟槽232。第二沟槽232正交于第一沟槽231，并在下表面中具有开口。
导引构件230从头部主体300的前侧(一侧)与头部主体300的沟槽304接合。同时，导引构件230的第一沟槽231和第二沟槽232在头部主体300的侧表面上匹配。
因此，导引构件230被引导至头部主体300的侧表面，并自由地前后移动。
第二压缩卷簧233置于导引构件230和头部主体300之间。
利用第二压缩卷簧233的功能，导引构件230从头部主体300在突出方向上连续地偏置。
螺钉306从前侧(一侧)螺旋进头部主体300中。螺钉306的头部由导引构件230的前端捕获，并充当导引构件230的止动件。
在导引构件230与头部主体300接合时，导引构件230具有相对于测头400的中心轴线对称的大致门形状，以从上方覆盖测头400。而且，在附图中，半圆形突起236(具有大致半圆形状的突起)一体地形成在导引构件230的右侧。半圆形突起236的中心与测头400的轴线重合，半圆形突起236的周界被平滑倒角。当半圆形突起236与测量目标表面(比如孔)牢固地接触时，测头400被垂直地带入与测量目标表面接触。测头400在此时的向前/向后移动量经由下杆210和心轴(未示出)被传递至指示表(未示出)，相应地，从指示表(未示出)上显示的值来获得内径的测量值。
在上述构造中，头部200的大多数部件设置在测头400的轴线上方。
因此，测头400的轴线和头部主体300的底表面302之间的尺寸相应地缩短，孔径规100适于测量靠近浅孔或盲孔的底部的直径。
特别地，偏置装置(比如弹簧)未直接设置在测头400上，第一压缩卷簧(未示出)的力通过经由下杆210或心轴(未示出)被间接传递到测头400而偏置。从这一点看，从测头400的中心轴线到底表面302的尺寸缩短。
发明内容
当利用孔径规100测量孔的内径时，测头400被测量目标表面向内向后按压。那么，在该状态中的头部200从孔中被拉出，测头400在第一压缩卷簧(未示出)的力下在突出方向上向前移动。止动件(锁定板340)防止测头400跌落。
然而，当测头400与止动件(锁定板340)碰撞时，对止动件(锁定板340)、测头400和头部主体300施加大的撞击，那么，对凸轮330、下杆210和心轴(未示出)施加反作用力。
在重复执行测量几万次或几十万次之后，对部件的损坏较大，这影响了寿命。
尽管孔径规可具有如上所述的产品寿命的问题，但是，阻尼装置未设置在测头400和头部主体300之间，以维持具有薄底部的构造。
本发明之目的是提供一种薄底型孔径规，其具有位于测头和头部主体之间的阻尼装置，并具有长寿命。
在本发明的示例性实施例中，测量测量目标物体内部的内部测量仪器的头部包括：
头部主体；以及
测头，其包括位于一个端表面的测量球形表面，并通过穿透头部主体的内部和外部而可滑动地设置，其中，
测头包括在另一端侧沿周向方向切成的弹簧保持沟槽，并且
压缩卷簧置于弹簧保持沟槽和头部主体的内部端表面之间。
在本发明的示例性实施例中，优选地，压缩卷簧包括：
直径，其内部接受测头，并且
对应于测头的另一端的端匝部(end turn part)的直径小于其它部分，以匹配在弹簧保持沟槽上。
在本发明的示例性实施例中，优选地，头部还包括：
杆，可沿正交于测头的移动方向的方向移动；以及
凸轮，设置在测头的另一端和杆之间，并通过头部主体绕一轴线可旋转地支撑，其中，
测头的端表面或全部和杆是陶瓷。
在本发明的示例性实施例中，测量测量目标物体内部的内部测量仪器的头部包括：
头部主体；
测头，其包括位于一个端表面的测量球形表面，并通过穿透头部主体的内部和外部而可滑动地设置；
杆，可沿正交于测头的移动方向的方向移动；以及
凸轮，设置在测头的另一端和杆之间，并通过头部主体绕一轴线可旋转地支撑，其中，
测头的端表面或全部和杆是陶瓷。
在本发明的示例性实施例中，内部测量仪器包括头部。
在本发明的示例性实施例中，优选地，内部测量仪器还包括：
偏置装置，用于在朝向凸轮的方向上偏置杆，其中，
压缩卷簧的偏置力与偏置装置的偏置力相同或者更大，并且
头部还包括：
杆，可沿正交于测头的移动方向的方向移动；以及
凸轮，设置在测头的另一端和杆之间，并通过头部主体绕一轴线可旋转地支撑。
附图说明
图1是孔径规的外视图；
图2是头部的放大图；
图3是头部的剖面图；
图4是头部的分解透视图；
图5是说明问题的图；
图6是本示例性实施例的剖面图；
图7是示出本示例性实施例的测头的图；以及
图8是示出第三压缩卷簧的图。
具体实施方式
本发明的示例性实施例的第一特征在于，第三压缩卷簧置于头部主体300和测头400之间(见图6)。在描述本发明的示例性实施例的特定构造之前，参考图5描述在简单地设置一普通卷簧50情况下的问题。
如图5所示，当卷簧50简单地置于头部主体300和测头400之间时，会发生下列问题。
当卷簧50置于头部主体300和测头400之间时，用于保持弹簧的凸缘410可设置在测头400上，如图5所示。因此，测头400的直径需要增加以提供凸缘410，在测量轴线以下要保证过量的空间，考虑到测量浅孔的目的，这是不期望的。
而且，如果卷簧50置于头部主体300和测头400之间，则测头400的保持部350需要缩短，以提供卷簧50。那么，测头400可不稳定地工作。
此外，如果局部突起(比如凸缘410)设置在测头400上，则机加工工时会明显增加(切割量会增加)。如果测头400和头部主体300更精致地机加工，则可以有许多想法。然而，在价格下跌的趋势下，用于机加工的劳动力和成本是不期望的。
由于上述问题，尽管薄底型孔径规100具有寿命的问题，但是阻尼装置未设置在测头400和头部主体300之间。
参考分配给附图中元件的参考标号来说明和描述本发明的示例性实施例。
(第一示例性实施例)
现在描述本发明的第一示例性实施例。
如图6所示，本示例性实施例的第一特征在于，第三压缩卷簧500(见图6)置于头部主体300和测头400之间。
在图6至8中说明本示例性实施例。
在图6中，头部主体300包括第一孔321和正交于第一孔321的第二孔322。在第一孔321和第二孔322的交叉点处，第一孔321的直径增大，凸轮330布置在由此形成的空间中。该空间称为凸轮布置空间325。
测头400可滑动地插入第二孔322的置入凸缘330的一侧。因此，第二孔322的在布置测头400的一侧处的孔称为测头孔323。应注意，测头孔323的内表面相当于保持测头400的保持部350。
在头部主体300中，位于测头孔323的另一侧的开口的边缘是垂直于测头孔323的轴线的端表面324。端表面324(从稍后描述中是明显的)是用于保持弹簧的端表面，并称为弹簧保持端表面324。
图7是示出本示例性实施例的测头400的图。
测头400整体上具有柱形形状，并包括位于一个端表面的测量球形表面430和位于另一端表面的凸轮接触表面440。凸轮接触表面440与凸缘330接触。测头400包括位于另一端侧的沟槽线450，其在周向方向上切成。沟槽线450(从稍后描述中是明显的)是用于保持弹簧的沟槽，称为弹簧保持沟槽450。
应注意，在本示例性实施例中不需要与锁定板340接合的部分，比如长沟槽420。
当测头400插入测头孔323中时，弹簧保持沟槽450突伸至超过弹簧保持端表面324的另一侧。那么，第三压缩卷簧500附接在弹簧保持沟槽450和弹簧保持端表面324之间。
图8是示出第三压缩卷簧500的图。在图8中，位于右侧(一侧)的端匝部与弹簧保持端表面324接触，位于左侧(另一侧)的端匝部与弹簧保持沟槽450接合。位于右侧(一侧)的端匝部称为第一端匝部510，位于左侧(另一侧)的端匝部称为第二端匝部520。
第三压缩卷簧500的直径稍微大于测头400的直径，测头400完全地容纳在第三压缩卷簧500内。然而，第二端匝部520的直径小于其它部分，第二端匝部520匹配在弹簧保持沟槽450上。
在上述构造中，第三压缩卷簧500通过接收来自弹簧保持端表面324的反作用力而将测头400偏置至另一侧。换言之，第三压缩卷簧500在与突出方向相反的方向(即，测头400收缩的方向)上偏置测头400。当第一压缩卷簧(未示出)在突出方向上(向下)偏置心轴(未示出)或下杆210时，第三压缩卷簧500在与第一压缩卷簧(未示出)的力方向相反的方向上偏置测头400。
应注意，第一压缩卷簧(未示出)比第三压缩卷簧500更强。
在上述构造中，当维持薄底部时，可将第三压缩卷簧500置于测头400和头部主体300之间。作为使用的第三压缩卷簧500，其直径不是固定的，但是第二端匝部520的直径较小。例如，当使用具有固定直径的卷簧时，弹簧保持凸缘410需要设置在测头400上，如图5所示，不能维持薄底部。相比之下，在本示例性实施例中使用具有第二端匝部520的小直径的卷簧，相应地，弹簧在测头400侧由周向沟槽(弹簧保持沟槽)450保持。因此，可提供位于测头400和头部主体300之间的阻尼装置，同时维持薄底部。
而且，端匝部(第二端匝部520)与弹簧保持沟槽450接合，与例如弹簧由弹簧保持凸缘(见图5中的410)保持的情况相比，这导致更好的空间效率，结果保证保持部350的长度。因此，测头400稳定地工作。
第三压缩卷簧500防止测头400突出，锁定板(止动件)在本示例性实施例中是不需要的。测头400的工作距离极限由弹性构件调节，弹性构件是第三压缩卷簧500，各部件(锁定板340和测头400)不会彼此碰撞，这导致长的寿命和对测量精度的改进。
由于不需要锁定板340，所以头部主体300的底表面302不必接收大的力。因此，可相应地使头部主体300的底表面302变薄。
(变型例1)
在上述示例性实施例中，已描述了第一压缩卷簧(未示出)比第三压缩卷簧500更强。
相反地，第三压缩卷簧500可以比第一压缩卷簧(未示出)更强。在该情况下，测头400在正常状态下收缩。因此，在头部200插入孔或沟槽(测量目标物体W)中之后，心轴(未示出)(或下杆)缓慢地向下按压，测量球形表面430与测量目标物体W接触。
替代地，第三压缩卷簧500和第一压缩卷簧(未示出)可以具有大致相同的强度。
替代地，可以不设置第一压缩卷簧(未示出)。只要提供第三压缩卷簧500，心轴(未示出)、下杆210和测头400便响应于彼此的移动而工作。
(变型例2)
优选地，测头400的凸轮接触表面440和下杆210的凸轮接触表面220由具有高硬度的材料形成，比如陶瓷。不仅端表面而且整个测头400和下杆210可由陶瓷形成。当第三压缩卷簧500与上述示例性实施例类似地设置时，下杆210和测头400推压彼此，将凸轮330置入其间。因此，施加到测头400的凸轮接触表面440和下杆210的凸轮接触表面220的力相应地变得更大。那么，优选地，测头400的凸轮接触表面440和下杆210的凸轮接触表面220由具有高硬度和良好耐磨性的材料形成。而且，当整个下杆210和测头400由具有高硬度的材料(比如陶瓷)形成时，对整个滑动表面的磨损减少，孔径规100的寿命延长。
应注意，陶瓷仅需要具有高硬度和良好的耐磨性，部件材料本身是不限制的。
作为一示例，优选地，具有氧化锆(ZrO2)或氧化铝(Al2O3)作为主要部件的烧结体，硬度为HV1200或更大。
应注意，本发明不限于上述示例性实施例，在不脱离属于本发明的技术范围的精神的情况下，可以对构造进行恰当地修改。
相关申请的交叉引用
本申请基于于2015年2月16日提交的日本专利申请No.2015-027800并要求其优先权，该日本专利申请的全部公开内容作为引用并入本文。

Claims (6)

1.一种内部测量仪器的头部，所述内部测量仪器测量一测量目标物体的内部，所述头部包括：
头部主体；以及
测头，包括位于一个端表面的测量球形表面，并通过穿透所述头部主体的内部和外部而可滑动地设置，其中，
所述测头包括在另一端侧沿周向方向切成的弹簧保持沟槽，并且
压缩卷簧置于所述弹簧保持沟槽和所述头部主体的内部端表面之间。
2.如权利要求1所述的内部测量仪器的头部，其中，
所述压缩卷簧包括在其内部接受所述测头的直径，并且
对应于所述测头的另一端的端匝部的直径小于其它部分，以装配在所述弹簧保持沟槽上。
3.如权利要求1所述的内部测量仪器的头部，还包括：
杆，能够在正交于所述测头的移动方向的方向上移动；以及
凸轮，设置在所述测头的另一端和所述杆之间，并绕一轴线由所述头部主体旋转地支撑，其中，
所述测头的端表面或全部和所述杆是陶瓷。
4.一种内部测量仪器的头部，所述内部测量仪器测量一测量目标物体的内部，所述头部包括：
头部主体；
测头，包括位于一个端表面上的测量球形表面，并通过穿透所述头部主体的内部和外部而可移动地设置；
杆，能够在正交于所述测头的移动方向的方向上移动；以及
凸轮，设置在所述测头的另一端和所述杆之间，并绕一轴线由所述头部主体旋转地支撑，其中，
所述测头的端表面或全部和所述杆是陶瓷。
5.一种包括如权利要求1所述的头部的内部测量仪器。
6.如权利要求5所述的内部测量仪器，还包括：
偏置装置，用于在朝向凸轮的方向上偏置杆，其中，
压缩卷簧的偏置力与偏置装置的偏置力相同或更大，并且
所述头部还包括：
杆，能够在正交于测头的移动方向的方向上移动；以及
凸轮，设置在所述测头的另一端和所述杆之间，并通过头部主体绕一轴线可旋转地支撑。
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