CN110170876B - 进给机构和包括其的测量装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于滑块的进给机构，其通过消除齿条和小齿轮操作方式而便于使用，且具有良好的耐久性和低成本。进给机构允许滑块沿纵向主标尺进给并运动。进给机构包括：驱动齿轮，其是被滑块枢转地支撑的齿轮系；从动辊子，与驱动齿轮啮合且通过驱动齿轮的旋转而旋转；和臂，包括在远端端部上的能接收从动辊子的杯状部分。臂包括在远端端部上能接收从动辊子的杯状部分且在基部端部上被滑块枢转地支撑。处于接收了从动辊子的状态下的杯状部分被销柱塞朝向主标尺偏压。因而，从动辊子保持抵靠主标尺。

Description

进给机构和包括其的测量装置
技术领域
本发明涉及用于滑块的进给机构，
例如，涉及用于让高度规的滑块沿立柱提升和下降的进给机构。
背景技术
存在一种测量装置，例如高度规，其包括可沿立柱运动的滑块。测量装置基于滑块的运动量测量物体的尺寸(专利文献1：JP 4377156 B)。为了如滑块运动，齿条(正齿轮)设置在立柱的侧表面上，使得滑块通过齿条和枢转地支撑在滑块上的小齿轮之间的啮合而运动。
引证目录
专利文献
专利文献1：JP 4377156 B
专利文献2：JP 2015-165233A
发明内容
技术问题
齿条和小齿轮之间的良好啮合对于让滑块准确地以良好的操作性运动来说是必不可少的。
然而，在长齿条(正齿轮系)上准确地切割出齿以覆盖测量长度方面存在加工困难和成本问题。进一步地，在例如金属碎屑这样的细碎屑被卡在齿条和小齿轮之间时齿的表面会被损坏，且定位会变得不稳定。
这里，已知的是拇指滚轮被应用于例如制动钳。进给机构也是已知的，其中用户通过让拇指滚轮旋转并同时用拇指推动拇指滚轮，从而让滑块沿主标尺运动(例如，专利文献2：JP 2015-165233 A)。因而，在不使用齿条和小齿轮操作方法时不存在上述问题。
然而，难以在用拇指推动拇指滚轮的同时旋转拇指滚轮，因为高度规的滑块也很重。仅通过拇指滚轮从测量行程的一端运动到另一端，则因测量效率还存在可用性的问题。
相同的问题并不限于高度规，而且是基于主标尺和滑块之间的相对运动量来测量物体尺寸测量装置共有的问题。
本发明的目的提供一种用于滑块的进给机构，其通过消除齿条和小齿轮操作方法而便于使用且具有良好的耐久性和低成本。
问题的解决方案
本发明提供一种进给机构，其让沿滑块的纵向主标尺相对可动的滑块进给并运动，该进给机构包括：
驱动齿轮，其是被滑块枢转地支撑的齿轮系；
从动辊子，其配置为直接或间接地与驱动齿轮啮合，且通过驱动齿轮的旋转而旋转，从动辊子保持抵靠主标尺；
臂，其在基部端部上被滑块枢转地支撑，该臂包括在远端端部上的能接收从动辊子的杯状部分；和
偏压单元，其配置为将处于接收了从动辊子的状态下的杯状部分朝向主标尺偏压。
根据本发明实施例，从动辊子优选包括：
从动齿轮，其是直接或间接地与驱动齿轮啮合的齿轮系；
夹持盘，其与从动齿轮同轴设置，夹持盘与从动齿轮配对，以夹持主标尺；和
连结轴，其配置为可从动齿轮和夹持盘同轴连结。
根据本发明实施例，夹持盘的直径优选小于从动齿轮的直径。
根据本发明的第三实施例，臂优选被枢转地支撑，以便与驱动齿轮的旋转轴线同轴。
进一步地，本发明的测量装置优选包括如上所述的进给机构。
附图说明
图1是高度规的正视图中滑块的放大视图。
图2是进给机构的分解透视图。
图3是从图1的线II-II截取的截面图。
图4是进给机构的主部分的放大视图。
图5是显示了立柱的侧表面呈略微波形的情况的视图。
图6是显示了进给机构应用于深度计的例子的视图。
图7是进给机构的放大视图。
具体实施方式
现在参考附图和对附图中所示的元件标出的附图标记来描述本发明的实施例。
第一实施例
现在描述本发明的第一实施例。
参考图1到5描述第一实施例。
图1是本实施例所述的高度规100的正视图中滑块110的放大视图。
图2是用于容易地理解进给机构200的构造的分解透视图。
高度规100包括基部101、用作直立在基部101上的主标尺的立柱102、沿立柱102可上下运动的滑块110、和让滑块110运动的进给机构200。
立柱102例如用金属制造，且具有矩形截面。
在本实施例中，立柱102的侧表面103被终加工为尽可能笔直且平坦，以便用作滑块运动的参考引导表面。应注意，齿条虽然通常设置在立柱102的侧表面103上，但在本实施例中不必如此。
滑块110具有大致U形截面且附接到立柱102，以便在其中保持立柱102。
在图1和2中，滑块110从立柱102的背表面侧附接到立柱102。在立柱102的前表面侧上，水平杆111桥接滑块110且分别旋拧到滑块110的上端和下端。因而，滑块110沿立柱102在垂直方向上可滑动，而不会从立柱102分离。
为了有助于理解该描述，图1和2中附图的左侧被称为高度规100的“前”且右侧被称为高度规100的“后”。
滑块110设置有在其前侧的下端向前突出的爪112。划线器(scriber)114经由固定单元113固定到爪112。
虽然未示出，但是包括数字显示单元、直线编码器的检测头等的电气单元附接到滑块110的前表面侧。
在滑块110的后侧，进给机构附接单元120设置为用于进给机构200的附接。虽然进给机构200设置到进给机构附接单元120，但是在下文针对进给机构200的构造描述进给机构附接单元120的结构。
进给机构200包括手轮210、驱动齿轮220、从动辊子230、臂240、和销柱塞(pinplunger)250。
手轮210为短圆柱形形状，其具有的半径正好适于被人手保持，在手轮210的侧表面上设置滚花211。
驱动齿轮220是所谓的齿轮系(gear train)且旋拧到与之同轴的手轮210的背面。即，手轮210和驱动齿轮220整体旋转。
从动辊子230包括从动齿轮231、与从动齿轮231同轴的夹持盘232(该夹持盘232与从动齿轮231配对以夹持立柱102的侧表面)、和将从动齿轮231和夹持盘232同轴联接的连结轴(coupling shaft)233。
在经过连结轴233中心的平面中观察时，从动辊子230呈现H形状。
图3是从图1的线II-II截取的截面图。
在图3中，从动辊子230具有大致H形截面。
然而，彼此相对的从动齿轮231和夹持盘232的表面略微呈锥形，使得从动齿轮231和夹持盘232之间的间距随着从连结轴233离开而略微增加。
从动齿轮231是齿轮系且在外表面上形成有齿，以便与驱动齿轮220的齿适当啮合。夹持盘232仅需要是平坦的且在外表面上没有齿。
夹持盘232的半径略微小于从动齿轮231的半径。
从动齿轮231的半径需要具有一定的尺寸，因为需在从动齿轮231上设置齿。
同时，通过与从动齿轮231配对，夹持盘232仅需要具有足以用于让立柱102的侧表面103被夹持的半径，且可以不需要用于齿的机械加工余量(切削余量)等。
在从动辊子230被整体模制之后，在从动齿轮231中切出齿的情况下，存在的优势是仅在从动齿轮231上即可容易地加工齿，而夹持盘232不会妨碍刀片行程(咬合)，因为从动齿轮231和夹持盘232具有不同半径。可以通过高密度挤压模制来模制从动辊子230。在这种情况下，材料成本因小的夹持盘232而减少。
连结轴233将从动齿轮231和夹持盘232同轴联接。
在图3的截面图中连结轴233是中空的，且其也可以是实心的。
如图3所示，连结轴233仅需要具有这样的长度：在从动辊子230被压靠立柱102的侧表面时，使得通过从动齿轮231和夹持盘232的相对表面限定的锥形部与立柱102接触并夹持。
臂240是作为一个整体的平坦杆且包括在基部端部上的轴孔241和在前端上的如半个管的杯状部分242。
图4是进给机构200的主部分的放大视图。
臂240的轴孔241的中心和杯状部分242的中心之间的距离L等于驱动齿轮220的半径和从动齿轮231的半径之和。
轴孔241的轴线平行于杯状部分242的轴线。杯状部分242在杯状部分242中开口所沿的方向基本上与臂240的纵向方向正交。杯状部分242能接收从动辊子230的连结轴233。
销柱塞250通过内置弹簧(未示出)让顶端处的销251伸出。销柱塞250被牢固地附接到滑块110的侧表面中的孔且将杯状部分242朝向立柱102偏压，以从后部将杯状部分242向前推。
现在将描述进给机构200的组装和进给机构附接单元120的构造。
首先，U形凹部121形成在滑块110的后侧上的表面中，与立柱102的后侧上的侧表面103相对。凹部121被称为从动辊子承装凹部121，其用于接收从动辊子230。
从动辊子230被保持在立柱102的侧表面103和从动辊子承装凹部121之间的间隙中。
(将在下文描述细节)
此时，夹持盘232到达滑块110的前表面，而从动齿轮231来到滑块110的背表面侧。
接下来，在滑块110的后侧上的背表面中形成凹部122，将其从背表面朝向前表面切出。在臂240和驱动齿轮220装在凹部122中时，凹部122被称为驱动齿轮承装凹部122。
孔设置在滑块110中，略微低于从动辊子承装凹部121。轴芯260从前表面侧穿过孔并达到滑块110的背表面侧。
轴芯260从前表面侧相继穿过臂240的轴孔241、驱动齿轮220、和手轮210且从手轮210的一侧被锁定销261销住。以这种方式，臂240的轴孔241、驱动齿轮220、和手轮210不会脱落。因而，轴芯260用作臂240的倾斜中心轴、驱动齿轮220的旋转中心和手轮210的旋转中心。
另外，从动辊子230的连结轴233可以首先进入臂240的杯状部分242，使得在臂240附接时从动辊子230进入从动辊子承装凹部121。
最后，销柱塞250从后部附接到滑块110，使得销柱塞250的销251从后部让臂240的杯状部分242向前伸出。
在进给机构200以这种方式附接到滑块110的进给机构附接单元120时，从动辊子230在被承装在臂240的杯状部分242中的状态下邻接抵靠立柱102的侧表面103。在杯状部分242被销柱塞250推动时，从动辊子230在被承装在臂240的杯状部分242中的状态下压靠立柱102的侧表面103。进一步地，驱动齿轮220啮合从动辊子230的从动齿轮231。
假定高度规100的用户旋转手轮210以调整滑块110的高度。
虽然用户从高度规100的背表面侧操作手轮210且将手轮210向右旋转，在从图1、2和4的前部观察高度规100时附图中的箭头A向左。
驱动齿轮220与手轮210整体旋转(见图4的箭头A)。
随后，与驱动齿轮220啮合的从动齿轮231旋转(箭头B)，且从动辊子230相应旋转。
因为从动辊子230压靠立柱102的侧表面103，所以在夹持立柱102的侧表面103的状态下从动辊子230旋转而不滑动时，滑块110沿立柱102与进给机构200一起运动(箭头C)。在本例子中，滑块110下降。
为了理解本实施例中所述的进给机构200的操作，在图5中示出了略微夸张的例子。在图5中，假定立柱102的侧表面103不是直的而是略微波形的。
甚至在该情况下，本实施例中所述的进给机构200的从动辊子230也遵循波形立柱102的侧表面103，且从动辊子230在夹持立柱102的侧表面103的状态下旋转而没有滑动。从动辊子230的轴(连结轴233)不固定到滑块110，而是保持在被可倾斜的臂240的杯状部分242接收的状态下。
从动辊子230总是压靠立柱102的侧表面103，同时在臂240的杯状部分242被销柱塞250推动时随倾斜臂240改变其位置。
在图5中，臂240与图4的状态相比向左倾斜(箭头D)，且销柱塞250的销251比图4所示的进一步伸出。
以这种方式，无论立柱102的侧表面103的波形程度如何，从动辊子230都会在夹持立柱102的侧表面103的状态下旋转而不滑动。
进一步地，即使从动辊子230因立柱102的侧表面103的波形形状而改变其位置，从动齿轮231和驱动齿轮220也能适当地保持啮合。
臂240的轴孔241的中心和杯状部分242的中心之间的距离L等于驱动齿轮220的半径和从动齿轮231的半径之和。由此，即使臂240围绕轴孔241倾斜，从动齿轮231和驱动齿轮220之间的距离也保持恒定。
在从动辊子230被杯状部分242保持时，从动齿轮231和驱动齿轮220保持适当啮合。因而，即使立柱102的侧表面103的终加工略差，在滑块110的进给操作期间的可操作性也可被有利地保持。
以这种方式，在本实施例所述的进给机构200被采用时，齿条不再必要。由于不必制备覆盖测量长度的长齿条(正齿轮系)，所以可以消除所有因齿条造成的问题(例如制造成本和齿表面损坏)。进一步地，因为齿条不必要，所以高度规100的更长行程也会简单。
修改例1
现在补充描述第一实施例的一些修改例。
在上述实施例中，从动辊子230的驱动齿轮220和从动齿轮231彼此直接啮合。然而，另一齿轮系序列也可以设置在驱动齿轮220和从动齿轮231之间。
在上述实施例中，销柱塞250作为偏压单元的例子，用于将杯状部分242朝向立柱102的侧表面103推动。然而，本发明并不限于销柱塞250，而可以是施加偏压力的任何构件，例如叶簧、线圈弹簧和弹性橡胶。
进一步地，虽然是从后部推动杯状部分242，但是在施加偏压力以将杯状部分242朝向支撑立柱102拉动时可获得相同效果。
在上述实施例中，轴芯260插入到臂240的轴孔241中，使得臂240的倾斜中心和驱动齿轮220的旋转中心相同。
在该构造中，虽然存在的优势是从动齿轮231和驱动齿轮220之间的啮合深度根本不改变，但是只要啮合不被破坏，即使从动齿轮231和驱动齿轮220之间的距离略微改变。也不会产生特别大的问题。因此，臂240的倾斜中心可以从驱动齿轮220的旋转中心移位，且臂240的基部端部可以在滑块110中的某处被枢转地支撑。
第二实施例
现在描述本发明第二实施例。
第二实施例所述的基本构造与第一实施例所述的相同且是适于将进给机构应用于更小测量器的例子。
图6示出了深度计300的例子。所谓的制动钳也可以被使用，但是这里示出了深度计。
深度计300允许主标尺320相对于检测头310进给并运动。
进给机构200附接到检测头310的后端。
图7示出了进给机构200的放大视图。第二实施例所述的进给机构基本上与第一实施例所述的相同。因而，相应元件通过相同附图标记表示，且不再重复对其的描述。
在第一实施例中，因为滑块110的与立柱102的侧表面103相对的表面带U形凹部，以形成从动辊子承装凹部121，所以销柱塞250可从后部直接附接到从动辊子230。
然而，在该构造中，在从动辊子230的后部有必要存在滑块110这样的构件，这会造成进给机构200的尺寸略微变大。
在这方面，在第二实施例中，从远离主标尺320的一侧朝向主标尺切出滑块110的从动辊子承装凹部421，使得在从动辊子230的后部没有滑块110的构件。
在这种情况下，推动板243从臂240的前端延伸，使得臂240略微窄长。随后，销柱塞250仅需要附接到滑块110，以便挤压以这种方式延伸的推动板243。
这可以进一步降低进给机构200的尺寸。
本发明目的不是限制为上述实施例，且可在不脱离本发明实质精神的情况下对其做出适当改变。
用于让驱动齿轮旋转的动力可以不仅是用于手动地旋转手轮的力而且也可以是马达的旋转动力。
附图标记列表
100…高度计
101…基部
102…立柱
103…立柱的侧表面
110…滑块
111…杆
112…爪
113…固定单元
114…划线器
120…进给机构附接单元
121…从动辊子承装凹部
122…驱动齿轮承装凹部
200…进给机构
210…手轮
211…滚花
220…驱动齿轮
230…从动辊子
231…从动齿轮
232…夹持盘
233…连结轴
240…臂
241…轴孔
242…杯状部分
243…推动板
250…销柱塞
251…销
260…轴芯
261…锁定销
300…深度计
310…检测头
320…主标尺
421…从动辊子承装凹部

Claims (5)

1.一种进给机构，其让沿滑块的纵向主标尺相对可动的滑块进给并运动，进给机构包括：
驱动齿轮，其是被滑块枢转地支撑的齿轮系；
从动辊子，其配置为直接或间接地与驱动齿轮啮合，且通过驱动齿轮的旋转而旋转，从动辊子保持抵靠主标尺；
臂，其在基部端部上通过轴芯被滑块枢转地支撑，该臂包括在远端端部上的能接收从动辊子的杯状部分，所述轴芯用作臂的倾斜中心轴；和
偏压单元，其配置为将处于接收了从动辊子的状态下的杯状部分朝向主标尺偏压，使得臂的杯状部分能被偏压单元推动。
2.如权利要求1所述的进给机构，其中
从动辊子包括：
从动齿轮，其是直接或间接地与驱动齿轮啮合的齿轮系；
夹持盘，其与从动齿轮同轴设置，夹持盘与从动齿轮配对，以夹持主标尺；和
连结轴，其配置为将从动齿轮和夹持盘同轴连结。
3.如权利要求2所述的进给机构，其中
夹持盘具有的半径小于从动齿轮的半径。
4.如权利要求1到3中任一项所述的进给机构，其中
臂被枢转地支撑，以与驱动齿轮的旋转轴线同轴。
5.一种测量装置，包括根据权利要求1到4中任一项所述的进给机构。
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