CN107388998A - 线性量规 - Google Patents

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Abstract

提供一种线性量规,其实现了成本减少与高测量精度之间的高平衡度。线性量规(100)包括:主轴(110);引导筒部(220),其被构造成引导主轴(110)沿轴线方向进退;以及引导缝部(240),其被形成为平行于引导筒部(220)的轴线,引导缝部(240)与引导筒部(220)之间设置有间隔(L)。姿势调整销(400)穿过引导缝部(240)且固定于主轴(110)的侧表面。姿势调整销是偏心销。

Description

线性量规
技术领域
本发明涉及线性量规。更具体地,本发明涉及线性量规中的对准调整。
背景技术
作为小型精密测量仪器,线性量规是已知的(例如,专利文献1至5)。(注意,还使用诸如数字千分表、电子测微计、Digimatic指示器(“Digimatic”是商标)、线性量规等的名称。)
线性量规通过使用数字编码器以精确地测量主轴的轴向上的移位,来以极高的精度对工件进行测量,。
图1示意性地示出了线性量规的内部机构。
在图1中,主轴110是被衬套10引导成能够进退的圆柱形杆。主轴110的侧表面中插有销112以防止主轴110旋转,衬套10中形成有引导缝11。引导缝11被形成为能够供销112穿过,并且引导缝11在轴向上较长。引导缝11引导销112,使得主轴110能够沿轴向进退、但是绕着轴旋转受限。
主轴110的后端侧设置有编码器300。编码器300由刻度尺310和检测头320构成。刻度尺310固定于主轴110的后端,检测头320隔着预定的间隙与刻度尺310相对地布置。
线性量规的测量精度取决于部件的加工精度和编码器300的检测精度。
就部件的加工精度而言,例如主轴直线移动是极其重要的。因而,对尽最大可能地提高主轴110自身的直线度以及衬套10的内表面的加工精度付出努力。同时,为了提高编码器300的检测精度,必须使刻度尺310与检测头320遍及整个测量行程地保持平行。如果主轴110绕着轴旋转、哪怕是绕着轴略微旋转,则刻度尺310与检测头320的相对姿势将会偏离,这使检测精度失去该量的稳定性。如此,对以高的精密度精加工销112的外径和引导缝的宽度11,使得销112与引导缝11之间不存在松动(间隙、游隙)付出努力。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特公平8-27161
专利文献2:日本特许2557171
专利文献3:日本特开2007-322248
专利文献4:日本特开2015-75397
专利文献5:日本特开2016-14534
发明内容
发明要解决的问题
使刻度尺310的刻度面和检测头320的检测面以高的精度平行对于确保编码器300中的高程度的检测精度是极其重要的。
然而,部件的实际加工精度当然存在限制,因而当将器件组装成产品时,刻度尺310的刻度面和检测头320的检测面偏离平行状态的情形有时是不可避免的。
一个学派只接受:产品中能够确保的测量精度受部件的机加工误差的限制。这意味着,例如,鉴于部件中的累积机加工误差,能够确保假如0.1μm的测量分辨率。
另一学派涉及采用如下编码器:在该编码器中,姿势的偏斜不影响测量精度。例如,专利文献2(日本特许2557171)采用激光全息刻度尺(LHS)作为该高精确度且稳定的编码器。即使在部件中存在累积机加工误差,这样做也会确保高的精度和高的分辨率,诸如0.01μm的测量精度。然而,相对于姿势偏斜是高鲁棒的小型编码器(当然包括激光全息刻度尺(LHS))极其昂贵,因而不可避免地增加了产品的成本。该产品可能具有十倍的测量精度,但是将还具有十倍(或更多倍)的成本。
因而,本发明的目的是提供具有高测量精度而不增加成本的线性量规。
用于解决问题的方案
根据本发明的线性量规包括:主轴;引导筒部,其被构造成引导所述主轴沿轴线方向进退;引导缝部,其被形成为平行于所述引导筒部的轴线,所述引导缝部与所述引导筒部之间设置有间隔;以及姿势调整销,其穿过所述引导缝部、固定于所述主轴的侧表面。所述姿势调整销是偏心销。
优选地,在本发明中,所述姿势调整销包括:双端螺钉,其在顶端侧和基端侧均具有螺纹,位于所述基端侧的螺纹拧在所述主轴的侧表面中;以及销头,其供所述双端螺钉的位于顶端侧的螺纹拧入,并且所述双端螺钉和所述销头中的至少一方是偏心的。
优选地,在本发明中,所述双端螺钉与所述销头之间夹有橡胶垫片。
优选地,在本发明中,所述主轴固定有刻度尺或反射式光电编码器的检测头。
附图说明
图1是示意性示出用作背景技术的示例的传统线性量规的内部机构的图。
图2是从图1中的线II-II截取的截面图。
图3是从图1中的线II-II截取的截面图。
图4是从图1中的线II-II截取的截面图。
图5是线性量规的外观立体图。
图6是线性量规的截面图。
图7是保持筒的外观立体图。
图8是保持筒的局部放大图。
图9是示出偏心螺母的图。
图10是示出通过沿垂直于主轴的轴线的方向切割而获得的截面的从跟随主轴的轴的方向观察到的图。
图11是示出通过沿垂直于主轴的轴线的方向切割而获得的截面的从跟随主轴的轴的方向观察到的图。
图12是示出保持筒的截面(端面)的图。
图13是示出在组装线性量规的中途通过沿垂直于主轴的轴线的方向切割而获得的截面的从跟随主轴的轴的方向观察到的图。
图14是示出在组装线性量规的中途通过沿垂直于主轴的轴线的方向切割而获得的截面的从跟随主轴的轴的方向观察到的图。
具体实施方式
本发明的一个特征是锁定销设置有姿势调整机构。然而,在说明本发明的具体构造之前,将相对详细地说明过去技术中的问题,以有助于阐明本发明的意义。这些说明将参照图2至图4。
图2是从图1中的线II-II截取的截面图,并且单独示出了主轴110和销112。
如图2所示,主轴110中设置有垂直于主轴110的轴线(XS)的内螺纹111。
用ZS表示内螺纹111的轴线的延长线。
主轴110具有完美的圆形截面,内螺纹111被以ZS轴线穿过主轴110的中心的方式垂直地设置。注意,主轴110的轴线与XS轴对应,垂直于ZS轴和XS轴两者的轴是YS轴。
主轴110中设置有刻度尺安装面114,以便供刻度尺310安装并固定到主轴110。刻度尺安装面113被机加工成垂直于轴ZS。(因而,刻度尺安装面113自然平行于XS轴和YS轴。)结果,刻度尺310的刻度面311与销112的轴(ZS轴)是垂直的。(注意,销112的轴线自然与内螺纹111的轴线ZS一致。)
接下来,图3是从图1中的线II-II截取的截面图,并且单独示出了衬套10。
衬套10中形成有引导缝11。引导缝11被设置成平行于衬套10的轴线XB。这里,用ZB表示穿过引导缝11的宽度中心且垂直于衬套10的轴线XB的轴。
衬套10是圆筒状的,因而当作为截面观察时具有外圆13和内圆14。内圆14的加工精度(例如,直线度和表面粗糙度)决定主轴移动的精度,因而以极高的精密度精加工内圆14。
衬套10的外圆13和内圆14被设计成同心圆。然而,将衬套10机加工成外圆13和内圆14完美的同心是极其困难的。
特别地,尽管小,但是即使在试图以极高的精密度精加工内圆14时也会不可避免地产生厚度上的变化。此外,对衬套10进行回火以提高其耐久性难以避免与理想设计值的偏差。
还应当将稍早提及的衬套10的轴线XB视作以衬套10的外圆13为基准的中心轴线XB
在图3中,假设内圆14的中心CI略微从外圆13的中心(XB)向左偏移。当然,为了清楚起见,在图3中该偏移是夸大的。这里,用XI表示内圆14的中心轴线。用ZI表示穿过引导缝11的宽度中心且垂直于内圆14的中心轴线XI的轴。在这种情况下,轴线ZB与轴线ZI之间当然存在小的偏斜量。
图4是从图1中的线II-II截取的截面图。将主轴110插入衬套10。然后,将销112穿过引导缝11并安装到主轴110,用于防止主轴110旋转。
如上所述,在衬套10的外圆13和内圆14已经偏离同心的情况下,轴线ZB与轴线ZI之间将存在小的偏斜量。(注意,图4的示出是夸大的,实际偏斜量为大约1/100°。)
一旦销112穿过引导缝11且安装于主轴110,则销112的轴(ZS)将与轴线ZI一致,但是将相对于轴线ZB略微倾斜,因而,刻度尺安装面113将相对于轴线ZB略微倾斜,而不垂直于轴线ZB,并且扩展开来,刻度尺的刻度面311也是如此。
当确定衬套10与检测头320之间的安装位置、安装姿势等时,以衬套10的外形(外圆13)作为基准。如图4举例说明的,即使基于衬套10的外形(外圆13),检测头320的检测面321垂直于轴线ZB,检测面321也将仍然相对于销112的轴ZS(即,轴ZI)倾斜。因而,刻度尺310的刻度面311与检测头320的检测面321之间也将产生偏斜,这直接影响编码器300的检测精度。
当使用昂贵的激光全息刻度尺(laser holoscale)时,这不构成问题。然而,如果采用相对低廉的编码器,则使刻度面311的姿势与检测头320的检测面321的姿势一致是极其重要的。能够给出反射式光电编码器作为相对低廉且具有小型化的优点的编码器的示例。即使与透射式相比,反射式光电编码器的检测精度也会受刻度尺310的姿势与检测头320的姿势的偏斜大的影响。
当然,前述仅是一个示例。还可能的是,内螺纹111的轴将略微倾斜或检测头320将在略微倾斜的状态安装。在任一情况下,只要主轴110是圆柱形杆,则由刻度尺310(或检测头320)绕着轴旋转、哪怕是绕着轴略微旋转导致的误差就会残留难以解决的问题。
现在将参照图和图中示出的元件所附的附图标记说明本发明的实施方式。
第一实施方式
现在将说明本发明的第一实施方式。图5是线性量规100的外观立体图。线性量规100包括主轴110和将主轴110保持在可动状态的保持筒120。主轴110自身与在图1至图4中介绍的典型主轴110相同。例如,如图6和图7所示,主轴110中形成有用于保持销400的内螺纹111和用于安装固定编码器300的刻度尺310的刻度尺安装面113。
主体120将主轴110保持成能够沿轴向进退,并且检测主轴110的移位。图6是线性量规100的截面图。主体120包括:保持筒200、编码器300、姿势调整销400和盖部500。
图7是保持筒200的外观立体图,图8是保持筒200的局部放大图。保持筒200是将主轴110保持成能够沿轴向进退的筒状构件,但是被形成为还一体化有其它功能。也就是,保持筒200形成有处于一体化状态的端板210、引导筒部220、引导缝部240和支座250。
为了便于对说明的理解,将图6的图面的左侧称作线性量规100的“前方”,将右侧称作线性量规100的“后方”。
(换言之,主轴110的顶端侧与线性量规100的前侧对应,主轴110的基端侧与线性量规100的后侧对应。)
提到“顶”和“底”将也是基于图6的图面中的方向。
保持筒200包括端板210,端板210为矩形且封闭盖部500的前端。引导筒部220、引导缝部240和支座250安装于端板210、处于一体化的状态。如图6所示,例如,引导筒部220是供主轴110沿前后方向插入的筒,并且引导筒部220的内表面被以高的精密度精加工以便支承主轴110。尽管图将主轴110描绘为由引导筒部220的内表面直接支承,但是引导筒部220与主轴110之间可以设有独立的轴承。例如,可以采用滚子轴承作为该轴承。
引导筒部220被设置成朝向端板210的前方(221)和后方(230)二者延伸。这里,将引导筒部220的在端板210的前侧呈喷嘴延伸的部分称作前引导筒221。另一方面,后引导筒230以具有与前引导筒221的筒孔连通的筒孔的方式设置在端板210的后侧。引导筒部220由朝向端板210的前方延伸的前引导筒221和朝向端板210的后方延伸的后引导筒230构成,端板210位于前引导筒221与后引导筒230之间。
后引导筒230在端板210的后侧延伸,引导缝部240也形成在端板210的后侧、后引导筒230的上侧,而支座250形成在后引导筒230的下侧。因为保持筒200被以一体化的方式形成,所以后引导筒230和支座250是完全连接的。因而,不能清楚地定义后引导筒230与支座250之间的边界。然而,即使到目前为止是将后引导筒230和支座250作为同一实体解释的,相对于以下说明也不构成任何严重问题。
引导缝部240是平行于引导筒部220(后引导筒230)的轴线形成的缝,引导缝部240与后引导筒230之间在上下方向上设置有间隔L。引导缝部240的长度需要不短于主轴110的测量行程。姿势调整销400穿过引导缝部240并固定于主轴110的侧表面,使得引导缝部240限制姿势调整销400的旋转,这进而防止了主轴110的旋转。
能够想到用于形成作为位于后引导筒230上方的引导缝部240的缝的各种方法。在本实施方式中,两根导轨241彼此平行地设置在引导缝部240的宽度处、以与间隔L相等的距离设置在后引导筒230的上方。两根导轨241的后端连接到在上下方向上直立的壁242,两根导轨241的前端连接到端板210的后表面。
平行于引导缝部240的缝231以比引导缝部240略大的宽度形成在后引导筒230中。缝231只用于供姿势调整销400松地插入,仅是用于供姿势调整销400从引导缝部240贯穿到主轴110的间隙。如此,将缝231称作松插入缝231。尽管这里将松插入缝231说明为被形成得比引导缝部240宽,但是代替地,可以使姿势调整销400的底部的一部分的直径减小。在任一情况下,均要求松插入缝231不完全限制姿势调整销400。
引导缝部240的宽度和姿势调整销400的(顶部的)直径被精密地精加工,使得两者之间不存在松动。另外,实施机加工,使得连接引导缝部240的宽度中心和引导筒部220(后引导筒230)的筒孔的中心的线与保持筒200的外形的中心线一致。(将稍后说明这点(图12)。)
支座250是被形成为从后引导筒230的下部连续的平行六面体构件,并且用作用于检测头320的安装支座。因为支座250是用于检测头320的安装支座,所以在一定程度上通过支座250的表面精度确定检测头320的姿势。这里,如果将保持筒200的后侧视作平行六面体构件,则假设其平面的平行度、直角等是以高的精密度实现的。
接下来将说明姿势调整销400。姿势调整销400是用于在组装产品时以微小的角度(滚转角)绕着主轴110的轴微调主轴110的调整机构,并且在产品已经组装好之后防止主轴110旋转。当然,这样以微小的角度(滚转角)绕着主轴110的轴对主轴110的微调是用于调整刻度尺310的刻度面311的角度。姿势调整销400作为偏心销实质上是已知的。姿势调整销400的基端固定于主轴110的侧表面,姿势调整销400的顶端插在引导缝部240中。
考虑到当组装产品时实施的调整作业,在本实施方式中姿势调整销400由例如如图7所示的三个构件、即双端螺钉410、橡胶垫片420和偏心螺母(销头)430构成。
双端螺钉410具有两个外螺纹,位于下侧的外螺纹是第一外螺纹411,位于上侧的外螺纹是第二外螺纹412。直径大于螺纹部的中间部413设置在第一外螺纹411与第二外螺纹412之间,中间部413的上表面是平坦面414。以下将该平坦面414称作“座面414”。
橡胶垫片420是由树脂形成的薄弹性环。将第二外螺纹412插入橡胶垫片420的孔中,然后将橡胶垫片420夹在座面414与偏心螺母430之间(例如,参见图8)。橡胶垫片420用于对偏心螺母430施加略微的压力,以在组装产品时在姿势调整作业中防止偏心螺母430容易地旋转。
如图9所示,偏心螺母430具有偏心内螺纹431。
内螺纹431被形成为相对于外圆的中心CN略微偏移。用CE表示内螺纹431的中心。将从中心CN朝向中心CE的方向称作偏心螺母430的偏心方向DE。另外,使偏心螺母430的直径与引导缝部240的宽度一致,使得当将偏心螺母430插入引导缝部240时,在两者之间不存在松动。稍后将说明使用姿势调整销400调整主轴110的姿势。
盖部500由立方体外壳510和封闭外壳510的后端的帽520构成。保持筒200的端板210嵌在外壳510的前端侧。
使用姿势调整销的调整作业
接下来将参照图10至图14说明使用姿势调整销400的对准调整。图10至图14是示出在姿势调整销400的略微前方通过沿垂直于主轴110的轴线的方向切割而获得的界面的从跟随主轴110的轴的方向观察到的图。这里,主轴110未带阴影,以便较容易观察这些图。将偏心螺母430的顶表面示出在各图的最上方。
在说明调整作业之前,首先将参照图10至图12说明待被调整的误差的示例。图10和图11是单独示出主轴110和姿势调整销400的图。在图10中,姿势调整销400被以分解状态示出,而在图11中,姿势调整销400被拧入主轴110的侧表面。这里,如图10和图11所示,假设已经根据设计机加工了主轴110。换言之,假设用ZS表示内螺纹111的轴线,则刻度尺安装面113垂直于轴线ZS,因而,刻度尺310的刻度面311也垂直于轴线ZS
同时,图12是示出保持筒200的截面的图。为了清楚起见,该图示出了端面。
假设已经以极高的精密度精加工了引导筒部220的内表面,但是引导筒部220的筒孔的位置略微偏离预期的设计。用ZI表示穿过引导缝部240的宽度中心且垂直于引导筒部220的筒轴线XI的轴。在这种情况下,轴ZI略微倾斜于保持筒200的理想中心轴ZB。(该倾斜极其微小,例如为大约1/100°。)
假设存在诸如上述的机加工误差,在组装线性量规100的同时调整对准。如图13所示,组装者将主轴110穿过引导筒部220,然后将姿势调整销400穿过引导缝部240并将销拧入主轴110的侧表面。(注意,在图13和14中间隙的尺寸是夸大的,以便较容易观察描绘。)此刻,使用粘接剂等使双端螺钉410的第一外螺纹411与主轴110的内螺纹111强地粘合,使得双端螺钉410不旋转。同时,以使橡胶垫片420强地压靠座面414的方式将偏心螺母430拧到第二外螺纹412,但是偏心螺母430不粘合到第二外螺纹412。能够使用诸如扳手等的工具使偏心螺母430正逆旋转。
这里,即使偏心螺母430的偏心方向DE平行于引导缝部240的轴线(也就是,即使姿势调整销400不因偏心螺母430而偏心),保持筒200(引导筒部220)中的机加工误差将也会致使姿势调整销400略微倾斜(图13中的箭头A),因而将还会使主轴110绕着其轴略微旋转(图13中的箭头B)。主轴110的旋转(图13中的箭头B)还会致使刻度尺安装面113旋转,这意味着刻度尺310的刻度面311将会倾斜。在这种情况下,刻度尺310的刻度面311将不再平行于检测头320的检测面321,这导致检测精度的下降。
顺便提及,实际上不能在视觉上确认刻度面311是否因机加工误差而倾斜。因此,开启编码器300以获得来自检测头320的检测信号并确认信号的状态。例如,确认检测信号是否足够强。还检查当例如主轴110进退时检测信号的变化。
例如,利用光电编码器,提取两个或更多个相位信号以获得圆运动利萨如图形。利萨如图形的圆形度与内插精度直接相关,因而,如果刻度尺310的姿势与检测头320的姿势偏斜,则利萨如图形将会失真,内插精度将会降低。特别是在反射式光电编码器中,刻度尺310的姿势与检测头320的姿势偏斜极小的量会对检测信号的失真具有大的影响。因而,调整刻度尺310的姿势和检测头320的姿势是极其重要的。
组装者在移动主轴110的同时观察检测信号,并且在确定刻度尺310的姿势与检测头320的姿势偏斜时实施调整作业。换言之,组装者使用工具(例如,扳手)使偏心螺母430非常轻微地旋转、检查通过使主轴110进退的调整的效果并且找到偏心螺母430的最适角度。
这里,假设使偏心螺母430从图13所示的状态沿逆时针方向略微旋转得到图14所示的状态。偏心螺母430的偏心(DE)致使双端螺钉410的第二外螺纹412略微向左移位(图14中的箭头C)。注意,偏心螺母430具有圆形外形,并且偏心螺母430以存在尽可能小的松动的方式插在引导缝部240中,因而,偏心螺母430自身的位置不会改变。偏心螺母430只会旋转。
随着第二外螺纹412移位(图14中的箭头C),双端螺钉410也移位(图14中的箭头D)。结果,主轴110的内螺纹111也向左移位。内螺纹111的移位致使主轴110绕着主轴110的轴旋转(图14中的箭头E)。主轴110的旋转还致使刻度尺安装面113的角度旋转,因而,使刻度尺310的姿势改变。
组装者使偏心螺母430略微旋转、使主轴110进退并且检查检测信号。当主轴110移动时,偏心螺母430沿着引导缝部240滑动,但是偏心螺母430不容易转动。也就是,偏心螺母430与座面414之间夹有橡胶垫片420,因而,偏心螺母430不容易旋转。当如图14所示偏心螺母430被旋转成相对于引导缝部240略微偏心时,可能的是,偏心螺母430将与引导缝部240偏置接触。此时,当主轴110沿一个方向移动时,引导缝部240的被偏置接触的边缘可能试图使偏心螺母430沿该一个方向旋转。鉴于姿势调整销400由多个构件构成的情形,橡胶垫片420夹在偏心螺母430与座面414之间。因此,组装者能够使主轴110反复进退,并且能够找到偏心螺母430的提供最佳检测信号的角度,而不用担心偏心螺母430的不期望的旋转。
尽管通过代替橡胶垫片420使用弹簧垫圈能够获得同样的效果,但是弹簧垫圈的形状变形的性质意味着偏心螺母430将不会被向上直地推动,而是被以斜向上地推动。因而,存在弹簧垫圈将对姿势调整销400和主轴110施加不期望的力的可能性。因此,具有高对称形状的橡胶垫片420是优选的。
最后,一旦从检测头320获得了最优检测信号,就将少量粘接剂注入偏心螺母430的内螺纹431,以便使偏心螺母430完全固定。然后,安装其余部件,从而完成了线性量规100。
以这种方式,能够通过姿势调整销400补偿部件(例如,保持筒200)中的机加工误差,因而,即使当采用相对低廉的编码器300时,根据本实施方式的线性量规100也能够提供高的测量精度。
现在将给出关于在引导缝部240与引导筒部220(后引导筒230)之间设置间隔L的效果的进一步说明。与如过去那样在衬套10中设置引导缝11(例如,图4)相比,如本实施方式那样在引导缝部240与引导筒部220(后引导筒230)之间设置间隔L会减小主轴110绕着主轴110的轴旋转的松动。这里,假设在传统例(例如,图4)和本实施方式中存在相同量的机加工误差。换言之,假设在传统例(例如,图4)中引导缝11与销112之间的松动为ΔG,在本实施方式(图14)中偏心螺母430与引导缝部240之间的松动也为ΔG。此外,假设在传统例(例如,图4)中的松度的情况下主轴110的绕着轴的旋转松动为ΔθP,在本实施方式(图14)中主轴110的旋转松度为ΔθE。ΔθP和ΔθE将如下所示,并且ΔθE明显小间隔L的量。如此,本实施方式在刻度尺310的姿势与检测头320的姿势之间提供较小的偏斜量,这使编码器300的测量精度进一步稳定化。
ΔθP=(ΔG/2πr)×360°
ΔθE={ΔG/2π(r+L)}×360°
其中,r是主轴的半径。
线性量规100的使用者在使用期间(测量期间)有时会将主轴110直接保持在他/她的手中。在这些时候,已经存在如下情形:使用者会对主轴110不经意地施加旋转力,从而导致编码器300的姿势偏斜。关于这点,在本实施方式中,姿势调整销400较长。上述原理以如下方式起作用:额外的长度强地限制了主轴110旋转。因而,即使使用者直接保持主轴110,编码器300的精度将也不会降低。
如果将前述ΔG读作偏心螺母430的偏心率(偏心度),则能够看出,当偏心螺母430仅略微旋转时,本实施方式确保了主轴110旋转较小的角度。换言之,这意味着能够以极其精细的程度调整主轴110的姿势(能够调整滚转角偏斜)。再者,使用姿势调整销400调整主轴绕着主轴的轴旋转大约1/100°,这接近人类视觉的极限。
如果在传统构造(图4)中,只是用偏心销替换销,则还可能的是,调整将不会正确地起作用。然而,关于这一点,本实施方式较容易实施微调。
尽管间隔L越长越好,但是间隔L的长度的上限本质上是保持筒200(引导缝部240)嵌在盖部500内的长度。对下限无特别地限制,能够使用大于0的任意值。然而,如果要给出该值的话,则引导缝部240距引导筒部220的内表面的距离优选不小于r(其中,r表示主轴的半径),更优选不小于2r。
根据如到目前为止所述的本实施方式,能够提供实现了成本减少与高测量精度之间的高平衡度的线性量规。
本发明不旨在限于上述实施方式,而能够在不脱离本发明的主旨的情况下对本发明进行适当的改变。姿势调整销用作偏心销是足够的,因而可以是双端螺钉、而非销偏心。另外,尽管前述将双端螺钉说明成具有外螺纹,将销头说明成偏心螺母,但是内螺纹和外螺纹当然可以颠倒。
尽管编码器的检测头被说明成固定于保持筒,刻度尺被说明成固定于主轴,但是当然可以颠倒。在光电编码器的情况下,刻度尺是包括衍射光栅的玻璃刻度尺,检测头是包括LED(无需为(半导体激光LD))和光接收元件阵列的单元。然而,不特别限制编码器的类型。可以采用静电电容式编码器、磁式编码器或透射式光电编码器,当然还可以采用激光全息刻度尺(LHS)。
附图标记说明
100 线性量规
110 主轴
111 内螺纹
113 刻度尺安装面
120 主体
200 保持筒
210 端板
220 引导筒部
221 前方引导筒
230 后方引导筒
231 松插入缝
240 引导缝部
250 支座
300 编码器
310 刻度尺
311 刻度面
320 检测头
320 检测头
321 检测面
400 姿势调整销
410 双端螺钉
411 第一外螺纹
412 第二外螺纹
413 中间部
414 平坦面
414 座面
420 橡胶垫片
430 偏心螺母
431 内螺纹
500 盖部
510 外壳体
520 帽

Claims (4)

1.一种线性量规,其包括:
主轴;
引导筒部,其被构造成引导所述主轴沿轴线方向进退;
引导缝部,其被形成为平行于所述引导筒部的轴线,所述引导缝部与所述引导筒部之间设置有间隔;以及
姿势调整销,其穿过所述引导缝部、固定于所述主轴的侧表面,其中所述姿势调整销是偏心销。
2.根据权利要求1所述的线性量规,其特征在于,所述姿势调整销包括:
双端螺钉,其在顶端侧和基端侧均具有螺纹,位于所述基端侧的螺纹拧在所述主轴的侧表面中;以及
销头,其供所述双端螺钉的位于顶端侧的螺纹拧入,其中所述双端螺钉和所述销头中的至少一方是偏心的。
3.根据权利要求2所述的线性量规,其特征在于,所述双端螺钉与所述销头之间夹有橡胶垫片。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的线性量规,其特征在于,所述主轴固定有刻度尺或反射式光电编码器的检测头。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109899472A (zh) * 2019-01-21 2019-06-18 成都华量传感器有限公司 一种用于位移测量设备的高精度测杆传动机构

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7080692B2 (ja) * 2018-03-28 2022-06-06 株式会社東京精密 測定ヘッド及びその温度特性を調整する方法
JP7254997B2 (ja) * 2018-03-28 2023-04-10 株式会社東京精密 測定ヘッド及びその温度特性を調整する方法
US11583985B2 (en) * 2019-01-30 2023-02-21 Tomer Hendel Combination tool for tensioned fasteners

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0088222A1 (de) * 1982-03-10 1983-09-14 Dr. Johannes Heidenhain GmbH Digitales elektrisches Längen- oder Winkelmesssystem
CN87104890A (zh) * 1986-06-13 1988-03-16 株式会社米姿托约 位移检测装置
CN1900649A (zh) * 2005-07-22 2007-01-24 三丰株式会社 测定器
CN101251377A (zh) * 2007-02-05 2008-08-27 三丰株式会社 坐标测量用辅助用具、坐标测量用探测器以及坐标测量仪
CN103134453A (zh) * 2013-01-30 2013-06-05 天津大学 一种螺纹综合作用尺寸测量仪测头标定方法

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5863506U (ja) * 1981-10-23 1983-04-28 株式会社ミツトヨ シリンダゲ−ジ
US4561185A (en) * 1983-03-31 1985-12-31 Mitutoyo Mfg. Co., Ltd. Measuring instrument
DE3915679A1 (de) * 1989-05-13 1990-11-15 Heidenhain Gmbh Dr Johannes Positionsmesseinrichtung mit einer justiervorrichtung
JPH0827161B2 (ja) 1991-08-29 1996-03-21 株式会社ミツトヨ 軸受およびその製造方法
JP2557171B2 (ja) 1992-11-25 1996-11-27 株式会社ミツトヨ 変位検出装置
JP3839073B2 (ja) 1994-05-11 2006-11-01 株式会社リコー フタロニトリル化合物、ジイミノイソインドリン化合物及びフタロシアニン近赤外吸収材料並びにそれらの製造方法
DE19645605A1 (de) * 1996-11-06 1998-05-07 Heidenhain Gmbh Dr Johannes Positionsmeßeinrichtung und Verfahren zur Montage eines Abtastelementes einer Positionsmeßeinrichtung
EP1515112B1 (en) * 2003-06-09 2013-03-27 Mitutoyo Corporation Measuring instrument
DE102004047458A1 (de) * 2004-09-30 2006-04-06 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh Positionsmesseinrichtung
JP2007322248A (ja) 2006-05-31 2007-12-13 Sunx Ltd 接触式変位センサ
JP5571718B2 (ja) 2012-02-23 2014-08-13 株式会社三共 遊技機
JP6214317B2 (ja) 2013-10-09 2017-10-18 シチズン時計株式会社 測長器
JP6462248B2 (ja) 2014-06-30 2019-01-30 シチズン時計株式会社 測長器、変位量算出手段及び測長器のスケール部とパターン読取部との位置合わせ方法
ES2693900T3 (es) * 2016-08-02 2018-12-14 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh Dispositivo de medición de la longitud

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0088222A1 (de) * 1982-03-10 1983-09-14 Dr. Johannes Heidenhain GmbH Digitales elektrisches Längen- oder Winkelmesssystem
CN87104890A (zh) * 1986-06-13 1988-03-16 株式会社米姿托约 位移检测装置
CN1900649A (zh) * 2005-07-22 2007-01-24 三丰株式会社 测定器
CN101251377A (zh) * 2007-02-05 2008-08-27 三丰株式会社 坐标测量用辅助用具、坐标测量用探测器以及坐标测量仪
CN103134453A (zh) * 2013-01-30 2013-06-05 天津大学 一种螺纹综合作用尺寸测量仪测头标定方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109899472A (zh) * 2019-01-21 2019-06-18 成都华量传感器有限公司 一种用于位移测量设备的高精度测杆传动机构

Also Published As

Publication number Publication date
US10260853B2 (en) 2019-04-16
JP6657005B2 (ja) 2020-03-04
DE102017207033A1 (de) 2017-11-02
US20170314903A1 (en) 2017-11-02
CN107388998B (zh) 2021-05-28
JP2017198554A (ja) 2017-11-02

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