CN108917514A - 千分尺及测量设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了千分尺及测量设备，涉及测量设备技术领域。本发明提供的千分尺包括本体、主轴、直线轴承及光栅测量组件。本体设置有第一测量部，主轴通过直线轴承安装于本体上，且主轴伸出本体的一端端部设置有第二测量部，第二测量部与第一测量部相对设置。光栅测量组件包括绝对编码光栅、光路结构及电路板，绝对编码光栅安装于主轴上并能够随主轴运动，光路结构位于本体内并与电路板电连接，且光路结构能够将绝对编码光栅的位置变化信息传输至电路板，电路板用于根据位置变化信息得到测量数据。本发明还提供一种包括千分尺的测量设备。本发明提供的千分尺及测量设备的结构简单、使用方便，并具有良好的测量精度和测量效率。

Description

千分尺及测量设备

技术领域

本发明涉及测量设备技术领域，具体而言，涉及千分尺及测量设备。

背景技术

本部分旨在为权利要求书及具体实施方式中陈述的本发明的实施方式提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。

千分尺是一种常用的测量设备，现有的千分尺有传统千分尺和杠杆千分尺。传统千分尺采用螺纹旋转给进，螺距越小，精度越高，给进速度越慢；螺距越大，精度越低，给进速度越快；测量效率和测量精度之间存在相互矛盾。随着使用寿命的下降，轴杆径向摆动会逐渐变大。同时，传统千分尺的测杆旋转还引入了两测面平行度误差，对于尺寸跨度大的测量对象，测量效率低。而对于杠杆千分尺，其两侧面都能移动，一面采用直进直出，弹性回退行程小(一般在2mm内)，另一面采用普通千分尺的结构采用螺纹旋转给进，同样引入了普通千分尺的缺点，只是不同量程利用不同标准量棒做比较测量，在弹性回退行程内获得高精度测量，弹性回退行程内效率高，超出弹性回退行程，效率比普通千分尺还低(需要标定)。

发明内容

本发明的目的在于提供一种千分尺，其结构简单、使用方便，并具有良好的测量精度和测量效率。

本发明提供一种关于千分尺的技术方案：

一种千分尺，包括本体、主轴、直线轴承及光栅测量组件。所述本体设置有第一测量部，所述主轴通过所述直线轴承安装于所述本体上，且所述主轴伸出所述本体的一端端部设置有第二测量部，所述第二测量部与所述第一测量部相对设置。所述光栅测量组件包括绝对编码光栅、光路结构及电路板，所述绝对编码光栅安装于所述主轴上并能够随所述主轴运动，所述光路结构位于所述本体内并与所述电路板电连接，且所述光路结构能够将所述绝对编码光栅的位置变化信息传输至所述电路板，所述电路板用于根据所述位置变化信息得到测量数据。

进一步地，所述主轴设置有第一限位部，所述本体设置有第二限位部，所述第一限位部能够相对所述第二限位部滑动，且所述第一限位部的滑动方向与所述主轴的运动方向一致。

进一步地，所述千分尺还包括提升结构，所述提升结构与所述主轴连接并与所述本体活动连接，当所述提升结构向第一方向运动时能够带动所述主轴向第二方向运动，以使所述第二测量部靠近或者远离所述第一测量部。

进一步地，所述千分尺还包括弹性件，所述主轴还设置有抵持部，所述弹性件抵持于所述抵持部与所述提升结构的端部之间。

进一步地，所述提升结构包括按压件、柔性提升线及执行件，所述按压件与所述本体滑动连接，所述柔性提升线的两端分别与所述按压件和所述执行件连接，所述弹性件抵持于所述执行件与所述抵持部之间；当所述按压件向所述第一方向运动时，所述执行件向所述第二方向运动并带动所述主轴向所述第二方向运动，且所述第一方向与所述第二方向相反。

进一步地，所述本体还设置有量程限位结构，所述主轴与所述量程限位结构配合。

进一步地，所述第一测量部和所述第二测量部均为平面。

进一步地，所述千分尺还包括显示屏，所述显示屏与所述电路板电连接，所述电路板还用于生成供所述显示屏显示的显示信息。

进一步地，所述千分尺还包括数据传输模块，所述数据传输模块与所述电路板电连接，所述电路板还用于生成通信数据，所述数据传输模块用于传输所述通信数据。

本发明的另一目的在于提供一种测量设备，其结构简单、使用方便，并具有良好的测量精度和测量效率。

本发明还提供一种关于测量设备的技术方案：

一种测量设备，包括千分尺。千分尺包括本体、主轴、直线轴承及光栅测量组件。所述本体设置有第一测量部，所述主轴通过所述直线轴承安装于所述本体上，且所述主轴伸出所述本体的一端端部设置有第二测量部，所述第二测量部与所述第一测量部相对设置。所述光栅测量组件包括绝对编码光栅、光路结构及电路板，所述绝对编码光栅安装于所述主轴上并能够随所述主轴运动，所述光路结构位于所述本体内并与所述电路板电连接，且所述光路结构能够将所述绝对编码光栅的位置变化信息传输至所述电路板，所述电路板用于根据所述位置变化信息得到测量数据。

相比现有技术，本发明提供的千分尺及测量设备的有益效果是：

通过外部力使主轴通过直线轴承沿直线移动，使第二测量部相对第一测量部运动而在第一测量部和第二测量部之间产生空隙。将待测量物体放置于该空隙，并将第一测量部和第二测量部抵持在待测量物体的两端。绝对编码光栅随着主轴运动，进而产生位置变化，该位置变化通过光路结构传递至电路板上。电路板感知位置变化并根据绝对编码光栅的位置变化信息计算出待测量物体的测量数据，进而完成测量。绝对编码光栅随着主轴运动能够保证主轴测量的精度，同时采用直线轴承能够有效地限制主轴径向摆动，保证主轴直进直出，消除机械误差。本发明提供的千分尺及测量设备的结构简单、使用方便，并具有良好的测量精度和测量效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定。对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明的实施例提供的千分尺的结构示意图；

图2为本发明的实施例提供的直线轴承的结构示意图；

图3为2中III处的放大结构示意图；

图4为本发明的实施例提供的提升结构的结构示意图；

图5为图4中V处的放大结构示意图；

图6为本发明的实施例提供的光栅测量组件的连接结构示意图。

图标：10-千分尺；100-本体；110-第一测量部；120-第二限位部；130-量程限位结构；140-显示屏；150-输入模块；160-数据传输模块；200-主轴；210-第二测量部；220-第一限位部；300-直线轴承；400-光栅测量组件；410-绝对编码光栅；420-光路结构；430-电路板；500-提升结构；510-按压件；520-柔性提升线；530-执行件；600-弹性件。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“设置”、“连接”等术语应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细说明。

第一实施例

请参阅图1至图6，本实施例提供了一种千分尺10，其结构简单、使用方便，并具有良好的测量精度和测量效率。

需要说明，本实施例提供的千分尺10相对于现有采用螺纹旋转给进的千分尺10来说能够具有其精度而提升了效率；相对于传统的杠杆千分尺10来说，本实施例提供的千分尺10具有更广的测量范围；相对于快测规来说，本实施例提供的千分尺10具有体积小、成本低的特点。

本实施例提供的千分尺10包括本体100、主轴200、直线轴承300及光栅测量组件400。本体100设置有第一测量部110，主轴200通过直线轴承300安装于本体100上，且主轴200伸出本体100的一端端部设置有第二测量部210，第二测量部210与第一测量部110相对设置。光栅测量组件400包括绝对编码光栅410、光路结构420及电路板430，绝对编码光栅410安装于主轴200上并能够随主轴200运动，光路结构420位于本体100内并与电路板430电连接，且光路结构420能够将绝对编码光栅410的位置变化信息传输至电路板430，电路板430用于根据位置变化信息得到测量数据。

需要说明，本实施例中的本体100指的是千分尺10的外部结构，本体100上设置的第一测量部110与主轴200上设置的第二测量部210用于夹持待测量物体，其可以类比现有技术中千分尺10的情形。

可以理解，本实施例提供的千分尺10在使用时：通过外部力使主轴200通过直线轴承300沿直线移动，使第二测量部210相对第一测量部110运动而在第一测量部110和第二测量部210之间产生空隙。将待测量物体放置于该空隙，并将第一测量部110和第二测量部210抵持在待测量物体的两端。绝对编码光栅410随着主轴200运动，进而产生位置变化，该位置变化通过光路结构420传递至电路板430上。电路板430感知位置变化并根据绝对编码光栅410的位置变化信息计算出待测量物体的测量数据，进而完成测量。绝对编码光栅410随着主轴200运动能够保证主轴200测量的精度，同时采用直线轴承300能够有效地限制主轴200的径向摆动，保证主轴200直进直出，消除机械误差。本实施例提供的千分尺10的结构简单、使用方便，并具有良好的测量精度和测量效率。

绝对编码光栅410具有高精度和高分辨率的特点，且大量程没有累计误差，全量程范围都能保持高精度测量，使得直进式大量程测量系统达到杠杆千分尺的精度成为可能。传统的采用圆容栅来提高测量精度，只能采用旋转给进，才能勉强达到数显千分尺国标要求(国标是±3μm)，不可能实现直进式高精度测量，杠杆千分尺小范围直进直出式，只能采用机械式的，目前国内外都没有数显的杠杆千分尺。

此外，关于第一测量部110和第二测量部210的具体结构在本实施例中并不做特别要求，第一测量部110和第二测量部210可以均为平面，也可以为锥面等。第一测量部110和第二测量部210在测量领域又被称为砧面，采用直线轴承300的方式能够使第二测量部210的砧面直进直出而不会旋转，消除了两测量砧面的平行度误差。

进一步地，直线轴承300是采用过盈配合的方式与本体100连接，采用过盈配合能够使直线轴承300不能径向摆动，进而也避免了主轴200在径向的摆动。相对于只能够采用间隙配合的滑动轴承来说，采用直线轴承300能够进一步避免径向的摆动。

此外，直线轴承300能够将现有技术中主轴200的滑动转换为滚动，因此将主轴200的寿命提升至三千万次以上，极大的提高了千分尺10的使用寿命。

在本实施例中，主轴200设置有第一限位部220，本体100设置有第二限位部120，第一限位部220能够相对第二限位部120滑动，且第一限位部220的滑动方向与主轴200的运动方向一致。

可以理解，主轴200上的第一限位部220和本体100内设置的第二限位部120相互滑动配合的作用是进一步限定主轴200的转动，以避免引入第一测量部110和第二测量部210之间的平行度误差。

至于第一限位部220和第二限位部120的具体结构可以根据实际的实施方式而进行设置：第一限位部220和第二限位部120可以为凸块与滑槽的配合，且凸块的截面尺寸与滑槽的截面尺寸基本相等，滑槽的截面尺寸可以略大于凸块的截面尺寸，且滑槽的延伸方向与主轴200的轴线方向一致，也应当与主轴200的运动方向一致。

需要说明，在上述描述中，第二测量部210与第一测量部110之间的相对运动可以是直接通过拨动主轴200的方式进行，也可以通过在千分尺10上设置专门的拨动结构来实现。可选地，在本实施例中，千分尺10还包括提升结构500，提升结构500与主轴200连接并与本体100活动连接，当提升结构500向第一方向运动时能够带动主轴200向第二方向运动，以使第二测量部210靠近或者远离第一测量部110。

可以理解，提升结构500的作用是拨动主轴200，进而使第二测量部210相对第一测量部110运动(第一测量部110设置于本体100上，始终与本体100保持相对静止)，提升结构500的实施方式可以有多种：转动的方式、滑动的方式或者采用驱动设备的方式等。

在本实施例中，千分尺10还包括弹性件600，主轴200还设置有抵持部，弹性件600抵持于抵持部与提升结构500的端部之间。弹性件600的作用是使第二测量部210在于第一测量部110分离时具有回复力，一方面能够使第二测量部210和第一测量部110之间能够夹紧待测量物体，另一方面也能够在待测物体被移出后使第二测量部210快速地朝向第一测量部110移动复位。

需要说明，采用弹簧式回退驱动主轴200，可以快速达到量程范围内任意测量位置，极大提高了测量效率。其测量的效率能够达到快速的电子卡规或杠杆千分尺小范围的测量效率(电子卡规或杠杆千分尺由于弹簧式回退测量范围小，量程范围内不同测量范围需要校准，才能实现小范围快速测量)，而对于传统采用旋转给进的千分尺来说，当测量对象尺寸差异大时，传统千分尺的效率极低。

可选地，弹性件600为弹簧。进一步地，在本实施例中，提升结构500包括按压件510、柔性提升线520及执行件530，按压件510与本体100滑动连接，柔性提升线520的两端分别与按压件510和执行件530连接，弹性件600抵持于执行件530与抵持部之间；当按压件510向第一方向运动时，执行件530向第二方向运动并带动主轴200向第二方向运动，且第一方向与第二方向相反。

在本实施例中，本体100还设置有量程限位结构130，主轴200与量程限位结构130配合。

量程限位结构130主要采用对主轴200的移动位置进行限位来实现对测量的量程进行控制，以保证测量的精度。

可选地，在本实施例中，千分尺10还可以包括显示屏140，显示屏140与电路板430电连接，电路板430还用于生成供显示屏140显示的显示信息。

可选地，在本实施例中，千分尺10还可以包括输入模块150，输入模块150可以为按键等，通过输入模块150能够将输入的信息传输至电路板430进行处理，并能够通过显示屏140进行显示。

可选地，在本实施例中，千分尺10还包括数据传输模块160，数据传输模块160与电路板430电连接，电路板430还用于生成通信数据，数据传输模块160用于传输通信数据。当然，上述数据传输模块160可以为有线连接的数据端口，也可以为无线连接，比如蓝牙、Wi-Fi等。

本实施例提供的千分尺10的有益效果：通过外部力使主轴200通过直线轴承300沿直线移动，使第二测量部210相对第一测量部110运动而在第一测量部110和第二测量部210之间产生空隙。将待测量物体放置于该空隙，并将第一测量部110和第二测量部210抵持在待测量物体的两端。绝对编码光栅410随着主轴200运动，进而产生位置变化，该位置变化通过光路结构420传递至电路板430上。电路板430感知位置变化并根据绝对编码光栅410的位置变化信息计算出待测量物体的测量数据，进而完成测量。绝对编码光栅410随着主轴200运动能够保证主轴200测量的精度，同时采用直线轴承300能够有效地限制主轴200的径向摆动，保证主轴200直进直出，消除机械误差。本实施例提供的千分尺10的结构简单、使用方便，并具有良好的测量精度和测量效率。

第二实施例

请结合参阅图1至图6，本实施例提供了一种测量设备(图未示)，其包括上位机(图未示)和第一实施例提供的千分尺10。千分尺10包括本体100、主轴200、直线轴承300及光栅测量组件400。本体100设置有第一测量部110，主轴200通过直线轴承300安装于本体100上，且主轴200伸出本体100的一端端部设置有第二测量部210，第二测量部210与第一测量部110相对设置。光栅测量组件400包括绝对编码光栅410、光路结构420及电路板430，绝对编码光栅410安装于主轴200上并能够随主轴200运动，光路结构420位于本体100内并与电路板430电连接，且光路结构420能够将绝对编码光栅410的位置变化信息传输至电路板430，电路板430用于根据位置变化信息得到测量数据，上位机与电路板430通信连接，以实现电路板430与上位机之间的数据传输和通信。

本实施例提供的测量设备的绝对编码光栅410随着主轴200运动能够保证主轴200测量的精度，采用直线轴承300能够有效地限制主轴200径向摆动，保证主轴200直进直出，消除机械误差。本实施例提供的测量设备的结构简单、使用方便，并具有良好的测量精度和测量效率。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种千分尺，其特征在于，包括本体、主轴、直线轴承及光栅测量组件；

所述本体设置有第一测量部，所述主轴通过所述直线轴承安装于所述本体上，且所述主轴伸出所述本体的一端端部设置有第二测量部，所述第二测量部与所述第一测量部相对设置；

所述光栅测量组件包括绝对编码光栅、光路结构及电路板，所述绝对编码光栅安装于所述主轴上并能够随所述主轴运动，所述光路结构位于所述本体内并与所述电路板电连接，且所述光路结构能够将所述绝对编码光栅的位置变化信息传输至所述电路板，所述电路板用于根据所述位置变化信息得到测量数据。

2.根据权利要求1所述的千分尺，其特征在于，所述主轴设置有第一限位部，所述本体设置有第二限位部，所述第一限位部能够相对所述第二限位部滑动，且所述第一限位部的滑动方向与所述主轴的运动方向一致。

3.根据权利要求1或2所述的千分尺，其特征在于，所述千分尺还包括提升结构，所述提升结构与所述主轴连接并与所述本体活动连接，当所述提升结构向第一方向运动时能够带动所述主轴向第二方向运动，以使所述第二测量部靠近或者远离所述第一测量部。

4.根据权利要求3所述的千分尺，其特征在于，所述千分尺还包括弹性件，所述主轴还设置有抵持部，所述弹性件抵持于所述抵持部与所述提升结构的端部之间。

5.根据权利要求4所述的千分尺，其特征在于，所述提升结构包括按压件、柔性提升线及执行件，所述按压件与所述本体滑动连接，所述柔性提升线的两端分别与所述按压件和所述执行件连接，所述弹性件抵持于所述执行件与所述抵持部之间；当所述按压件向所述第一方向运动时，所述执行件向所述第二方向运动并带动所述主轴向所述第二方向运动，且所述第一方向与所述第二方向相反。

6.根据权利要求1或2所述的千分尺，其特征在于，所述本体还设置有量程限位结构，所述主轴与所述量程限位结构配合。

7.根据权利要求1或2所述的千分尺，其特征在于，所述第一测量部和所述第二测量部均为平面。

8.根据权利要求1或2所述的千分尺，其特征在于，所述千分尺还包括显示屏，所述显示屏与所述电路板电连接，所述电路板还用于生成供所述显示屏显示的显示信息。

9.根据权利要求1或2所述的千分尺，其特征在于，所述千分尺还包括数据传输模块，所述数据传输模块与所述电路板电连接，所述电路板还用于生成通信数据，所述数据传输模块用于传输所述通信数据。

10.一种测量设备，其特征在于，包括如权利要求1-9中任意一项所述的千分尺。