CN1231437A - 恒压机构和恒扭矩机构 - Google Patents

Abstract

一种恒压机构,包括:在一预定方向上可直线运动并且可由一推压件推压的压力传递件;绕一位于一壳体中的一中心轴可转动的转动件,所述壳体容纳所述压力传递件;支撑到所述壳体上以直线运动的从动件;以及置于所述压力传递件、所述转动件和所述从动件中间的位移转换机构,所述位移转换机构具有用销连接在所述转动件一端部和所述压力传递件之间的第一连杆臂,以及销连接在所述转动件另一端和所述从动件之间的第二连杆臂。

Description

恒压机构和恒扭矩机构

本发明涉及一种例如用于接触测量装置或类似设备的恒压机构和恒扭矩机构。

众所周知，诸如螺旋测微仪或类似装置的测量装置中，一接触件(测量件)由一螺旋弹簧的作用力压靠到被测量表面上，这样即可进行测量。然而，在仅由螺旋弹簧压接触件的结构中，螺旋弹簧的推力根据其偏移状态而改变。所以，存在的问题是每当接触件移动，接触压力都会改变。

即，当螺旋弹簧的推力随接触件一定量的运动而改变，接触件作用在被测量表面上的接触压力在所有此类情况下都会改变。因此，由于与接触压力对应的反作用力，每次被测量表面都会变形，或者被测量物件支撑状态会改变，因而不可能获得较佳的测量结果或可再现的测量结果。

所以，在相关技术中、例如JP-A-54-160266中，已经提出一种利用基本上恒定的作用力推压接触件的恒压机构，其中恒力与接触件的移动量无关。即，在此恒压机构中，不需采用其弹力随其位移量改变的螺旋弹簧，接触件固定到一气动活塞上以被一气腔的压力推压，恒定的气压作用于该气腔上。

根据这种相关的恒压机构，可以将接触件的测量压力保持基本上恒定，而与接触件的运动量无关。然而，必须将接触件的基部设置在气腔内侧，气腔中的压力是保持恒定。所以，用于支撑接触件的结构尺寸相当大，而使恒压机构操作不方便，或者恒压机构会妨碍在狭窄空间中进行测量。

另外，尽管在JP-Y-5-21324中已经提出一种用于获得恒扭矩的机构，但此恒扭矩机构只能用于螺纹驱动。所以，该机构结构复杂而不能将其应用到诸如测径规这样简单的测量装置中。

鉴于相关恒压机构和恒扭矩机构的前述问题，本发明的一个目的在于提供一种小尺寸的恒压机构和一小尺寸的恒扭矩机构，它们都适用于接触测量装置或类似设备，并且结构简单。

为了实现上述目的，本发明的特点是具有以下特征。

(1)一种恒压机构，包括：

在一预定方向上可直线运动并且可由一推压件推压的压力传递件；

绕一位于一壳体中的一中心轴可转动的转动件，所述壳体容纳所述压力传递件；

支撑到所述壳体上以直线运动的从动件；以及

置于所述压力传递件、所述转动件和所述从动件中间的位移转换机构，所述位移转换机构具有用销连接在所述转动件一端部和所述压力传递件之间的第一连杆臂，以及销连接在所述转动件另一端和所述从动件之间的第二连杆臂。

(2)如(1)所述的恒压机构，其中，所述从动件在基本上平行于预定方向的一个方向上受到支撑。

(3)如(2)所述的恒压机构，其中，所述从动件与所述压力传递件对齐并在与所述压力传递件运动相同的方向上受到引导。

(4)如(1)所述的恒压机构，其中，所述从动件在基本上垂直于预定方向的一个方向上受到支撑。

(5)如(1)所述的恒压机构，其中，所述推压件由一拉伸螺旋弹簧构成。

(6)如(1)所述的恒压机构，其中，一接触测量装置的一接触件固定到所述从动件上。

(7)如(1)所述的恒压机构，其中，一接触测量装置的一接触件形成为所述从动件的一部分。

(8)一恒压机构，包括：

在一预定方向上可直线运动并且可由一推压件推压的压力传递件；

可直线运行并且与所述压力传递件运动互锁的从动件；以及

设置在所述压力传递件和所述从动件之间的位移转换凸轮机构，所述位移转换凸轮机构可将所述压力传递件和所述从动件之一的一定量的运动转换成所述压力传递件和所述从动件中另一个的一定量的二次函数运动。

(9)如(8)所述的恒压机构，其中，一接触测量装置的一接触件固定到所述从动件上。

(10)如(8)所述的恒压机构，其中，一接触测量装置的一接触件形成为所述从动件的一部分。

(11)如(8)所述的恒压机构，其中，所述从动件在基本上与预定方向垂直的方向上被引导和支撑。

(12)如(8)所述的恒压机构，其中，所述从动件在基本上平行预定方向上的一个方向被引导和支撑。

(13)如(12)所述的恒压机构，其中，还包括：

基本上垂直于预定方向运动的一中间件，

其中所述位移转换凸轮机构包括：

一运动量转换凸轮机构，用于将所述压力传递件和所述从动件之一的一定量运动转换成所述中间件的一定量的二次函数运动；以及

一运动转换凸轮部，用于将所述中间件的一定量的运动转换成所述压力传递件和所述从动件中另一个的运动方向上的一定量的运动。

(14)如(12)所述的恒压机构，其中，所述压力传递件由一压力传递套构成，该压力传递套可滑动地容纳在一圆柱形壳体内部，但禁止转动；

所述从动件由一可滑动地容纳在所述圆柱形壳体内部并禁止转动的从动套构成，所述从动套与所述压力传递套对齐；

一可自由转动的中间轴容纳在所述压力传递套和所述从动套之间；以及

所述位移转换凸轮机构包括：一运动量转换凸轮部，其在所述压力传递套和所述从动套之一的一定量的运动与所述中间轴的转角之间形成二次函数关系；以及一运动转换凸轮部，可将所述中间轴的转动转换成所述压力传递套和所述从动套中另一个的一定量的直线运动。

(15)如(8)所述的恒压机构，其中，还包括：

可绕位于容纳所述压力传递件的一壳体中的一中心轴转动的转动件，

其中，所述位移转换凸轮机构设置于所述压力传递件、所述转动件和所述从动件之间，所述位移转换凸轮机构可将所述压力传递件的一定量运动转换成所述从动件的一定量的二次函数运动。

(16)如(15)所述的恒压机构，其中，所述位移转换凸轮机构由形成于所述转动件中的一个二次函数凸轮槽构成。

(17)一种用于将扭矩传递到由一推压件的弹力可转动支撑的一转盘上的恒扭矩机构，包括：

容纳在一圆柱形壳体内部的压力传递套，可滑动但当所述压力传递套由推压件推压时禁止转动；

可自由转动并且可起到对一容纳于所述压力传递套内部的所述转盘的支撑轴的作用的中间轴；以及

位于所述压力传递套和所述中间轴之间的位移转换凸轮机构，用于将所述压力传递套的一定量的运动转换成所述中间轴的一个二次函数的转动角。

图1是本发明恒压机构第一个实施例的剖视图；

图2是沿图1中线Ⅰ-Ⅰ的恒压机构的剖视图；

图3是恒压机构的原理示意图；

图4是本发明恒压机构第二个实施例的剖视图；

图5是本发明恒压机构第三个实施例的剖视图；

图6是本发明恒压机构第四个实施例的剖视图；

图7是沿图6中线Ⅱ-Ⅱ的恒压机构的剖视图；

图8是本发明恒压机构第五个实施例的剖视图；

图9是本发明恒压机构第六个实施例的剖视图；

图10是本发明恒压机构第七个实施例的前视图；

图11是沿图10中线Ⅲ-Ⅲ的剖视图；

图12是本发明恒压机构第七个实施例的原理图；

图13是本发明恒压机构第八个实施例的前视图；

图14是沿图13中线Ⅳ-Ⅳ的剖视图；

图15是本发明恒压机构第九个实施例的前视图；

图16是沿图15中线Ⅴ-Ⅴ的剖视图；

图17是本发明恒压机构第十个实施例的前视图；

图18是沿图17中线Ⅵ-Ⅵ的剖视图；

图19是本发明低扭矩机构第十一个实施例的剖视图；

图20是本发明恒压机构第十二个实施例的前视图；

图21是沿图20中线Ⅶ-Ⅶ的剖视图；

图22是根据本发明恒压机构第七个实施例的围绕转动件30G中心的扭矩T1的解释图；

图23是根据本发明恒压机构第十二个实施例的围绕转动件中心的扭矩T2解释图；

图24是本发明恒压机构第十三个实施例的前视图；

图25是沿图24中线Ⅷ-Ⅷ的剖视图；

图26是本发明恒压机构第十四个实施例的前视图；

图27是沿图26中线Ⅸ-Ⅸ的剖视图；

图28是本发明恒压机构第十五个实施例的前视图；以及

图29是沿图28中线Ⅹ-Ⅹ的剖视图。

以下参照附图详细地描述本发明的各实施例。

[第一实施例]

图1和2示出了本发明恒压机构的第一个实施例，其中，由螺旋弹簧1A所压缩的压力传递件3A置于容纳螺旋弹簧1A的一壳体2A内部，这样压力传递件3A在一个方向上可滑动。

另外，在垂直于压力传递件3A运动方向的一个方向上可滑动的从动件4A置于壳体2A内部。其末端能够与被测量表面S接触的接触件5A固定到从动件4A的一端上，而由图1中的双点划线示出的齿条件6A固定到从动件4A的另一端上。接触件5A的运动量由齿条件6A测定。

为了使从动件4A跟随压力传递件3A的直线滑动，在压力传递件3A和从动件4A之间设有一位移转换凸轮机构。凸轮机构可由安装到压力传递件3A上的一推杆7A和形成为从动件4A一个端面的凸轮表面8A构成。由于凸轮机构的这种结构，从动件4A靠着被测量表面S的推力值Fc保持不变。

图3是前述位移转换凸轮机构的原理图。假定压力传递件3A的滑动方向为x轴，从动件4A的滑动方向为y轴。在此情况下，假定θ表示凸轮表面8A关于推杆7A与凸轮表面8A接触位置上的x轴的斜角，“Fs”表示螺旋弹簧1A作用于压力传递件3A上的推力，然后，从动件4A在y轴方向上的推力Fc表示为： $\mathrm{Fc}=\frac{\mathrm{Fs}}{\tan \mathrm{\θ}}$ (等式1)

此处，假定凸轮表面8A的形状曲线f(x)、即与凸轮表面8A运动接触的推杆7A的中心轨迹构成的曲线为y=ax²，则可建立以下的关系。 $\tan \mathrm{\θ}=\frac{\mathrm{dy}}{\mathrm{dx}}=2\mathrm{ax}$ (a：常数)

另外，假定“k”表示螺旋弹簧1A的弹性系数，那么螺旋弹簧1A可定位成使螺旋弹簧1A的推力Fs表示为：

Fs=kx

在此情况下，等式1可转换成： $\mathrm{Fc}=\frac{K}{2a}$ (等式2)

因此，即当凸轮表面8A为二次曲线或与其近似的曲线时，等式2表示从动件4A的推力Fc是恒定的，而与压力传递件3A或从动件4A的位置无关。

[第二实施例]

图4表示根据本发明第二个实施例的恒压机构。在图4中，与结合图1和2所描述的第一个实施例中类似的部件采用在相应的数字后加“B”来表示。

第二个实施例的特点是上述的凸轮表面8A变形为一二次曲线凸轮槽8B。因此，螺旋弹簧1B的弹力通过由一推杆7B和二次曲线凸轮槽8B所构成的位移转化凸轮机构而传递到一从动件4B上。

所以，藉由第二种实施例的恒压机构，当然可获得与第一个实施例类似的效果。

上述第一和第二实施例都是就这样一种恒压机构而言的，即推杆7A和7B都分别设置在压力传递件3A和3B中，凸轮表面8A和二次曲线凸轮槽8B分别设置在从动件4A和4B中。然而，凸轮表面8A和二次曲线凸轮槽8B可分别设置在压力传递件3A和3B中，而从动于凸轮表面8A和二次曲线凸轮槽8B的从动杆可分别设置在从动件4A和4B中。

[第三个实施例]

图5是根据本发明第三个实施例的恒压机构。此恒压机构具有一可在平行于由一螺旋弹簧1C所推压的压力传递件3C的运动方向的方向上滑动的从动件4C。即，从动件4C伸出一壳体2C的下端部设置有一接触件5C，它能够于其末端与被测量表面接触，而用于将接触件5C的一定量的轴向运动传递到一测量部分上的齿条件6C则固定到从动件4C的上端部。

而且，可在压力传递件3C和从动件4C之间水平运动的中间件9C可设置在壳体2C的内部。一位移转换凸轮机构设置在中间件9C、压力传递件3C和从动件4C之间，这样压力传递件3C的一个运动方向和一定量运动可由位移转换凸轮机构转换，并且传递到从动件4C上。

在第三种实施例中，位移转换凸轮机构由以下部件构成：安装到压力传递件3C上的一推杆7C；一形成于中间件9C上的二次曲线凸轮槽8C，推杆7C可设置在凸轮槽8C中；一在中间件9C中形成为一直线状的方向转换凸轮槽10C以面对从动件4C并例如倾斜45度角；以及一安装到从动件4C上并且设置在方向转换凸轮槽10C中的从动杆11C。

换言之，在第三个实施例的恒压机构中，压力转换件3C的一定量运动藉由位移转换凸轮机构转换成中间件9C的一定量的二次函数运动，而中间件9C的水平运动藉由方向转换凸轮槽10C和从动杆11C转换成从动件4C的垂直运动。

[第四个实施例]

图6和7示出了根据本发明第四个实施例的恒压机构。在此恒压机构中，可沿在固定到-U形托架12D上的支撑板13D水平运动的可移动壳体4D成为一从动件。

即，藉由一螺旋弹簧1D推压以便垂直移动的压力传递件3D可容纳于可移动壳体4D的内侧，而从可移动壳体4D侧表面伸出的推杆7D可设置在形成于支撑板13D中的一二次曲线凸轮槽8右。

其末端可与一被测量表面S接触的接触件5D可固定到可移动壳体4D的右端部，而连接到一定量的运动测量部上的齿条件6D固定到可移动壳体4D的左端部。

根据如此构成的恒压机构的第四个实施例，该恒压机构具有这样的结构，即可移动壳体4D被由根据螺旋弹簧1D的弹力的恒压力在沿箭头方向推压。

所以，在此结构中与第一至第三实施例类似地，可以获得这样的效果，即接触件5D末端可由一始终恒定的力推压到被测量表面X上，而与接触件5D的运动和由此引起的可移动壳体4D的运动无关。

[第五个实施例]

图8表示根据本发明第五个实施例的恒压机构，其中，被防止相对一圆柱形壳体2E转动并且可轴向运动的一压力传递套4E(压力传递件)和一从动套4E(从动件)都容纳在圆柱形壳体2E的内部，并且在圆柱形壳体2E的纵向相互靠近。

即，由一螺旋弹簧1E向下推的压力传递套3E在第一长孔15E上可垂直滑动，在该长孔内插入从圆柱形壳体2E上伸出的第一导杆14E。另一方面，接触件5E固定到其下端的从动套4E可沿第二长孔17E垂直滑动，所形成的从圆柱形壳体2E上伸出的第二导向杆16E以相同方式插入其中。

另外，一可相对于压力传递套3E和从动套4E自由转动、但由一环23E阻止在轴向运动的中间轴18E设置在压力传递套3E和从动套4E之间。一位移转换凸轮机构设置在压力传递套3E、从动套4E和中间轴18E之间。即，其中插有压力传递套3E的的一推杆7E的二次圆周面槽8E形成于位于压力传递套3E中的中间轴18E的上部，而其中插有从动套4E的从动杆11E的运动转换圆周表面槽10E形成于位于从动套4E中的中间轴18E的底部上。

所以，在此结构中，压力转递套3E的一定量的直线运动转换成中间轴18E的二次函数转动角，中间轴18E转动角的位移可再转换成从动套4E的一定量的直线运动。所以，可以将接触件5E由根据螺旋弹簧1E的恒压力而推压到被测量表面S上，而与接触件5E的运动无关。

在第五个实施例中，虽然图中未示，采用了一伸出圆柱形壳体2E以引到外部并与接触件5E成一体的齿条件，并且该齿条件可连接到一位移测量部上。

[第六个实施例]

图9示出了根据本发明第六个实施例的恒压机构。在图9中，具有与参照图8所述的第五个实施例中的相同结构的部件用相应的数字加上“F”标出。

第六个实施例的特点是，例如与垂直于中间轴18F纵向的一个平面成45度角倾斜的运动转换圆周表面槽10F形成于与图8所示的运动转换圆周表面槽10E相反的方向上。

所以，在图9所示的第六个实施例中，可以获得从动套4F总是受到来自螺旋弹簧1F弹力的一恒力向上推的状态。因而，当测量件19F固定到从动套4F上时可以进行位移测量，并且被测量物件可钩在测量件19F上。

[第七个实施例]

图10和11示出了根据本发明第七个实施例的恒压机构。此恒压机构的特点采用了由一压力传递件3G驱动的转动件4G，该压力传递件3G由装在一壳体2G中的螺旋弹簧1G驱动而直线运动。即，转动件4G可绕设置在壳体2G外表面上的压力传递件3G的轴线上的一中心轴30G自由地转动。从形成于壳体2G中的一长孔32G中伸出的压力传递件3G的推杆7G与转动件4G的第一凸轮曲面槽31G配合。

另外，一滑动件33G设置在壳体2G的内部并且在压力传递件3G的延伸段上以与压力传递件3G沿相同方向运动。一从动杆35G固定在滑动件33G上以从长孔34G中伸到外部。从动杆35G与转动件4G表面上的第二凸轮曲面槽36G配合，并且一接触件5G固定到从动杆35G上。第一和第二凸轮曲面槽31G和36G都形成为大致圆弧形状的，二次曲线近似于圆曲线。

在第七种实施例中，第一凸轮曲面槽31G和第二凸轮曲面槽36G之间的关系确定为如下。即，如图12所示的，在转动件4G上设立一极坐标，并且将中心轴30G作为一中心。假定螺旋弹簧1G的力是“Fs”，传递到接触件5G上的轴向力是“Fm”，转动件4G绕中心轴30G的转角是“θ”，而从中心轴30G到第一凸轮曲面槽31G中心线的距离和从中心轴30G到第二凸轮曲面槽36G中心线的距离分别是“r”和“s”。然后，由推杆7G和从动杆35G在转动件4G上画出的轨迹分别用r=f(θ)和s=g(θ)表示，它们都是“θ”的函数。

此外，假定第一凸轮曲面槽31G和垂直于压力传递件3G轴线的平面之间的角度在推杆7G与第一凸轮曲面槽31G接触处为“α”，假定第二凸轮曲面槽36G的切线和垂直于滑动件33G轴线的平面的角度在从动杆35G与第二凸轮曲面槽36G接触处为“β”。

在本文中，由螺旋弹簧1G在转动件4G转动方向的作用力Fs所提供的力是Fs·tanα，产生传递到接触件5G的作用力Fm的转动力是Fm·tanβ。因为Fs=Fm，即，因转动力所形成的扭矩是互相相等的)，所以建立以下等式。

r·Fs·tanβ=s·Fm·tanβ

另一方面，从螺旋弹簧1G从其自然长度的收缩量由一线性函数H(r)表示。因此，当一弹簧系数由“k”表示时，以下等式成立。Fs=k·h(r)                                      (等式4)此外，当一个角用一术语“弧度”表示时，以下等式成立。 $\tan \mathrm{\α}=\frac{f\′\left(\mathrm{\θ}\right)}{r}$ $\tan \mathrm{\β}=\frac{g\′\left(\mathrm{\θ}\right)}{s}$ 所以，等式3可转换成： $\mathrm{Fm}=\frac{f\′\left(\mathrm{\θ}\right)}{g\′\left(\mathrm{\θ}\right)}\mathrm{Fs}$ (等式5)

使a和m恒定，然后

f(θ)=m

所以，当f(θ)和g(θ)都选择成使以下等式7成立。(等式6)

r=f(θ)=m·θ+a

g′(θ)=±h(r)

因而，

s=g(θ)=±∫jh(m·θ+a)dθ                             (等式7)

然后，等式5可转换成如下。

Fm=±m·k                                    (等式8)

即，等式8表示测量力Fm是恒定的而与“θ”无关，即转动件4G的转动角无关。

本文中，作为一个特殊例子，假定螺纹弹簧1G设置成如下，例如：

Fs=k·(c+r)在值b和c为恒定时成立。然后，等式7可采用等式6转换成如下。

g′(θ)=±(c+t)=±(m·θ+c+a)

所以，可获得以下关系。

s=g(θ)=±{(1/2)·m·θ²+(c+a)·θ｝+b

[第八个实施例]

图13和14示出了本发明的第八个实施例。在根据此实施例的恒压机构中，如图13和14所示，与上述第七个实施例中相同的部件用相应的标号示出。

即：此恒压机构具有一压力传递件3G，其由安装于一壳体2G中的螺旋弹簧3G直线驱动，并且此压力传递件3G有一转动件4G随之运动，该转动件可绕设置在压力传递件3G轴线和壳体2G外表面上的一中心轴30G自由转动。即，从形成于壳体2G中的一长孔32G中伸出的压力传递件3G的推杆7G与转动件4G的第一凸轮曲面槽31G配合，而位于压力传递件3G延伸段上的一滑动件33G设置于壳体2G内部。

同样地在第八种实施例中，与第七实施例类似地，穿出一长孔34G的从动杆35G固定到滑动件33G上，该滑动件可在与压力传递件3G相同的方向上运动。转动件4G表面中的第二凸轮曲面槽36G与此从动杆35G配合。

此外，设置于后壳体40G内部的一接触件5G固定到从动杆35G上，在接触件长度方向上延伸的一标尺41G固定到接触件5G的内端部。安装于一计算/操作部42G上的检测尺43G面对此标尺41G的表面。

由于恒压机构第八个实施例的上述结构，接触件5G可由一基本上恒定的力推压，而与接触件5G的位移无关。接触件5G的一定量的位移可通过检测尺43G监视，由计算/操作部42G计算，并且显示在指示器44G上。

[第九个实施例]

图15和16示出了本发明的第九个实施例。此实施例的特点是一压力传递件和一滑动件彼此相交。即，此恒压机构具有一压力传递件3H，其由容纳在一壳体2H中的螺旋弹簧1H直线驱动，并且此压力传递件3H随一转动件4H运动，该转动件可绕设置于压力传递件3H轴线和壳体2H外表面上的中心轴30H自由地转动。即，从形成于壳体2H中的一长孔32H伸出的压力传递件3H的推杆7H与转动件4H的第一凸轮曲面槽31H配合。而且，一滑动件33H成一角度关系位于壳体2H内部，例如，相对压力传递件3H绕中心轴30H成约90度角。

此外，穿出一长孔34H的从动杆35H固定到滑动件33H上，该滑动件33H在其长度方向上可运动。在转动件4H表面中的第二凸轮曲面槽36H与从动杆35H配合。

另外，与第八种实施例类似，设置于后壳体40H内部的一接触件5H固定到从动杆35H上，在接触件长度方向上延伸的标尺41H固定到接触件5H的内端部。安装于一计算/操作部42H上的检测尺43H面对此标尺41H的表面。由检测尺43H测出的接触件5H的位移量标示在一指示器44H上。

由于恒压机构第九种实施例的上述结构，接触件5H可由一基本上恒定的力推压，而与接触件5H的位移无关，接触件5H的一定量运动由检测尺43H监视，由计算/操作部42H计算，并且标示在指示器44H上，而与第八种实施例类似。

[第十个实施例]

图17和18示出了根据本发明的第十种实施例的恒压机构。在此实施例中，采用一拉伸弹簧来代替压缩弹簧，并且第二凸轮曲面槽36I的倾斜与第一凸轮曲面槽31I的倾斜方向相反。

即，在此恒压机构中，由一拉伸弹簧1I推压容纳在壳体2I内部的一压力传递件3I，此压力传递件3I随一转动件4I运动，该转动件可绕设置于压力传递件3I轴线和壳体2I外表面上的一中心轴30I自由转动。即，压力传递件3I从形成于壳体2I中的一长孔32I伸出的推杆7I与转动件4I的第一凸轮曲面槽31I配合，其基底部与壳体2I表面中一支撑杆45I配合的拉伸弹簧1I的自由端部钩在此推压杆7I上。

而且，位于压力传递件3I延伸段上的滑动件33I可设置在壳体2I内部，并且穿过一长孔34I的从动杆35I固定到滑动件33I上，该滑动件33I可在与压力传递件3I相同方向上运动。在转动件4I表面中的第二凸轮曲面槽36I与此从动杆35I配合。

此外，接触件5H于其位于后壳体40I的那部分固定到从动杆35I上，在接触件纵向延伸的一标尺41I固定到接触件5I的内端部。安装于一计算/操作部42I上的检测尺43I面对此标尺41I的表面。

由于根据第十个实施例的恒压机构的上述结构，接触件5I由一基本上恒定的力推压，而与接触件5I的位移无关，并且接触件5I的一定量的运动由检测尺43I监视，由计算/操作部42I计算，并且标示于指示器44I上，其方式与第八和第九实施例中相同。

在第十种实施例中，当螺旋弹簧1I设置成使第七个实施例所述的螺旋弹簧1I的作用力Fs满足以下等式时，

Fs=k·(c-r)

等式7可用等式5转换成如下：

g’(θ)=±(c-r)=±(-m·θ+c-a)

所以，可获得以下关系。

s=g(θ)=±{(-1/2)·m·θ²+(c-a)·θ}+b

[第十一个实施例]

图19示出了本发明的恒压机构的第十一个实施例，其中压力传递套3J由一容纳在圆柱形壳体2J内部的螺旋弹簧1J向下推以沿一导向槽21J滑动，一防转销20J可插入导向槽中。

另外，可相对压力传递套3J自由转动但由凸缘24J禁止在轴向运动的一中间轴18J设置在压力传递套3J的内部。用于将扭矩传递到被测量的外部物件(未示)上的转盘22J固定到此中间轴18J的外端部。

此外，其中设有一从压力传递套3J中伸出的推压杆7J的二次曲面槽8J形成于上述中间轴18J的圆周表面上。所以，当压力传递套3J由螺旋弹簧1J的弹力而运动时，压力传递套3J的一定量的运动可转换成中间轴18J和转盘22J的转角的二次函数位移。

所以，在根据第十一个实施例的恒扭矩机构中，恒定的扭矩通过一简单的结构就可传递到转盘22J上，这样可以将该机构应用于一诸如测径器的一测量装置上。

[第十二实施例]

图20和21示出了根据本发明第十二个实施例的恒压机构。此恒压机构的特点是采用随一压力传递件3K运动的转动件4K，该压力传递件3K由容纳在壳体1K中的一螺旋弹簧2K而直线驱动。即，转动件4K可绕设置在压力传递件3K轴线和壳体1K外表面上的中心轴5K自由转动。第一连杆臂6K的一端藉由一销7K连接到转动件4K的一端部，而第一连杆臂6K的另一端与从形成于壳体1K中的一长孔8K伸出的压力传递件3K的一推杆9K配合。

另外，位于压力传递件3K延伸段上的一滑动件10K设置在壳体1K内部。经过一长孔11K而伸到外部的从动杆12K固定到滑动件10K上，该滑动件10K在与压力传递件3K相同的方向可移动。第二连杆臂14K的一端藉由一销13K连接到上述转动件4K的另一端部，而第二连杆臂14K的另一端通过销连接到此从动杆12K上。

一末端能够与被测量表面接触的接触件15K固定到从动件12K伸出壳体1K外部的外端部上。

所以，在第十二个实施例中，第七实施例中的第一凸轮曲面槽31G和第二凸轮曲面槽36G(即，都为圆形的第一凸轮曲面槽31G和第二凸轮曲面槽36G的中心位置和半径)近似于绕销7K、半径为r_1k的第一段弧R_1k，以及绕销13K、半径为r_2k的第二段弧R_2k。然而，此结构中也可以获得类似的效果，这将在下文中描述。

即，图22示出了在第七实施例中第一凸轮曲面槽31G周围力的关系，而图23、与图22相反，示出了绕中心轴线5K的、作用于连接到转动件4K一端部上的第一连杆壁6K上力的关系。

在图22和23中，假定推杆7G、9A分别与转动件4G、4K的中心轴线30G、5K的距离为“L”，并且认为力“F”是从螺旋弹簧2G、2K向推杆7G、9K的。然后，在图22中推杆7G位置上，第一凸轮曲面槽31G的法线与图23中第一连杆壁6K的中心线相同。假定法线(中心线)关于推杆7G、9K的运动方向的角度为“α”。另外，假定转动件4K中心轴5K和第一连杆臂6K中心线之间的距离在图23中是“r”，传递到推杆9K上的力和施加到转动件4K上的扭矩可表示为如下。

即，绕中心轴30G的、作用于图22中的转动件4G上的扭矩T1表示为如下：

T1=L·F·tanα                                (等式9)

绕中心轴线5K、作用于图23中的转动件4K上的扭矩T2表示为如下：

T2=r·F/cosα

=L·sinα·F/cosα

=L·F·tanα                                  (等式10)

所以，从等式9和等式10之间的比较可知，在图22和23的模式中的T1和T2是极相似的，两个机构可被认为相互的传递机构具有相等的力。然而，图23中的机构可被认为具有一稳定力的传递机构，因为该机构不采用具有一较大摩擦阻力的第一凸轮曲面槽31G。

另外，连接到转动件4K另一端上的第二连杆臂14K还具有一稳定的传递机构，因为该机构不需要第七实施例的具有较大摩擦阻力的第二凸轮曲面槽32G就可构成。根据连杆的此实施例的滚动摩擦远小于第七实施例凸轮曲面槽的滑动摩擦。

[第十三实施例]

图24和25示出了本发明的第十三实施例。与本发明第十二实施例的恒压机构类似，根据此实施例的一恒压机构采用一随一压力传递件3L运动而运动的转动件4L，该压力传递件3L由容纳在一壳体1L中的螺旋弹簧2L直线驱动。转动件4L可绕设置于压力传递件3L轴线上以及壳体1L外表面上的一中心轴5L自由地转动。第一连杆臂6L的一端藉由一销7L连接到转动件4L的一端部，而此第一连杆臂6L的另一端与形成于壳体1L中的一长孔8L中伸出的压力传递件3L的推杆9L配合。

另外，位于压力传递件3L延伸段上的一滑动件10L设置于壳体1L内部。从一长孔11L伸到外部的从动杆12L固定到滑动件10L上，该滑动件可在与压力传递件3L相同的方向上运动。第二连杆臂14L的一端藉由一销13L连接到上述转动件4L的另一端上，而第二连杆臂14L的另一端用销连接到从动杆12L上，其连接方式与第十二实施例中相同。

设置于一后壳体20L内部的一接触件15L固定到从动杆12L上，在接触件15L长度方向上延伸的一标尺41L固定到接触件15L的一内端部上。安装于一计算/操作部42L上的检测尺43L面对标尺41L的表面。

由于根据第十三实施例的恒压机构的上述结构，接触件15L由一与接触件15L位移无关的基本上恒定的力推压。接触件15L的一定量的运动由检测尺43L监视，由计算/操作部42L计算，并标示在指示器44L上。

[第十四实施例]

图26和27示出了本发明的第十四实施例。该实施例的特点是一压力传递件3M与一滑动件10M具有相交的关系。即，此恒压机构具有的压力传递件3M可由容纳在壳体1M中的螺旋弹簧2M直线驱动，并且该压力传递件3M可随一转动件4M运动，该转动件可绕设置于压力传递件3M的轴线上和壳体1M外表面上的中心轴5M自由转动。即，第一连杆臂6M的一端藉由一销7M连接到直角形杠杆形式的转动件4M左端部上。第一连接杆臂6M另一端与形成于壳体1M中的长孔8M中伸出的压力传递件3M的推杆9M配合。另外，一滑动件10M设置于壳体1M内部，并且相对压力传递件3M绕中心轴5M成约90度角。

穿过一长孔11M的从动杆12M固定到滑动件10M上，该滑动件可在其长度方向上运动。一第二连杆臂14M的一端藉由一销13M连接到转动件4M的右端部上，另一端用销连接到从动杆12M上。

另外，与上述第十三实施例类似地，设置于一后壳体20M内部的一接触件15M固定到从动杆12M上，一在接触件15M长度方向上延伸的标尺41M固定到接触件15M的内端部上。安装于一计算/操作部42M上的检测尺43M面对此标尺41M的表面。由检测尺43M所测得的接触件15M一定量的位移标示在一指示器44M上。

由于根据第十四个实施例的恒压机构的上述结构，接触件15M由与接触件15M无关的基本上恒定的力推压，而接触件15M的一定量的运动可由检测尺43M监视，由计算/操作部42M计算，并标示在指示器44M上，这与第十三实施例类似。

[第十五实施例]

图28和29示出了根据本发明第十五个实施例的恒压机构。在此实施例中，采用一拉伸弹簧2N代替压缩弹簧。

即，在此恒压机构中，容纳在一壳体1N内部的一压力传递件3N由拉伸弹簧2N推压，此压力传递件3N随一转动件4N运动，该转动件可绕设置于压力传递件3N轴线上以及壳体1N外表面上的中心轴5N自由地转动。即，第一连杆臂6N的一端连接到转动件4N的左端部，第一连杆臂6N的另一端与形成于壳体1N中的一长孔8N中伸出的压力传递件3N的推杆9N配合，其基部与壳体1N表面中的支撑杆45N配合的拉伸弹簧2N的自由端部钩在推杆9N上。

另外，位于压力传递件3N延伸段上的滑动件10N设置于壳体1N内部，穿过壳体1N内部的一从动杆12N固定到滑动件10N上，该滑动件在与压力传递件3N相同的方向可运动。第二连杆臂14N的一端藉由一销13N连接到转动件4N的另一端部上，另一端用销连接到从动杆12N上。

此外，接触件15N上位于后壳体40N中的那部分固定到从动杆12N上，在接触件15N纵向延伸的一标尺41N固定到接触件15N的一内端部上。安装于一计算/操作部42N上的一检测尺43N面对此标尺41N的表面。

由于第十五实施例恒压机构的上述结构，接触件15N由与接触件15N位移无关的一基本上恒定的力推压，接触件15N一定量的运动由检测尺43N监视、由计算/操作部42N计算，并且标示在一指示器44N上，其方式与第十三、四实施例相同。

然而，本发明并不仅限于上述实施例，其变化方式可如下。

1)使上述实施例中的推杆、从动杆、导向杆和防转销采用辊式便可减少摩擦阻力。

2)二次曲面凸轮槽(二次曲线圆周面的槽)和方向转换凸轮槽(运动转换圆周面槽)在第三、第五和第六实施例中可相互置换。

3)压力传递套、从动套和中间轴中的阴、阳关系在第五、第六和第十一实施例中可改变。

从上文中可以了解，无论根据本发明任一种恒压机构，其结构都是简单的并且尺寸都较小。不仅可以始终用一与从动件一定量的运动无关的恒定力来推压从动件，而且可以获得适用于接触式测量装置的检测头部的结构，并且由于恒压机构不采用具有较大摩擦阻力的凸轮曲面槽，所以摩擦阻力较小。

此外，根据本发明的恒扭矩机构，可以获得适用于一测径器检测头部的结构。

本说明书的内容与1998年3月13日申请的日本专利专利98-82788和1998年10月19日申请的98-315469的主题有关，在此将这些文献全文引为参考。

Claims (17)

1．一种恒压机构，包括：

在一预定方向上可直线运动并且可由一推压件推压的压力传递件；

绕一位于一壳体中的一中心轴可转动的转动件，所述壳体容纳所述压力传递件；

支撑到所述壳体上以直线运动的从动件；以及

置于所述压力传递件、所述转动件和所述从动件中间的位移转换机构，所述位移转换机构具有用销连接在所述转动件一端部和所述压力传递件之间的第一连杆臂，以及销连接在所述转动件另一端和所述从动件之间的第二连杆臂。

2．如权利要求1所述的恒压机构，其特征在于，所述从动件支撑在基本上平行于所述预定方向的一个方向上。

3．如权利要求2所述的恒压机构，其特征在于，所述从动件与所述压力传递件对齐而被引导在与所述压力传递件运动相同的方向上。

4．如权利要求1所述的恒压机构，其特征在于，所述从动件支撑在基本上垂直于所述预定方向的一个方向上。

5．如权利要求1所述的恒压机构，其特征在于，所述推压件由一拉伸螺旋弹簧构成。

6．如权利要求1所述的恒压机构，其特征在于，一接触测量装置的一接触件固定到所述从动件上。

7．如权利要求1所述的恒压机构，其特征在于，一接触测量装置的一接触件形成为所述从动件的一部分。

8．一恒压机构，包括：

在一预定方向上可直线运动并且可由一推压件推压的压力传递件；

可直线运动并且与所述压力传递件运动而互锁的从动件；以及

设置在所述压力传递件和所述从动件之间的位移转换凸轮机构，所述位移转换凸轮机构可将所述压力传递件和所述从动件之一的一定量的运动转换成所述压力传递件和所述从动件中另一个的一定量的二次函数运动。

9．如权利要求8所述的恒压机构，其特征在于，一接触测量装置的一接触件固定到所述从动件上。

10．如权利要求8所述的恒压机构，其特征在于，一接触测量装置的一接触件形成所述从动件的一部分。

11．如权利要求8所述的恒压机构，其特征在于，所述从动件在基本上与所述预定方向垂直的方向上被引导和支撑。

12．如权利要求8所述的恒压机构，其特征在于，所述从动件在基本上平行所述预定方向上的一个方向被引导和支撑。

13．如权利要求12所述的恒压机构，其特征在于，还包括：

可基本上垂直于所述预定方向运动的一中间件，

其中所述位移转换凸轮机构包括：

一运动量转换凸轮机构，用于将所述压力传递件和所述从动件之一的一定量运动转换成所述中间件的一定量的二次函数运动；以及

一运动转换凸轮部，用于将所述中间件的一定量的运动转换成所述压力传递件和所述从动件中另一个的运动方向上的一定量的运动。

14．如权利要求12所述的恒压机构，其特征在于，所述压力传递件由一压力传递套构成，该压力传递套可滑动地容纳在一圆柱形壳体内部，但禁止转动；

所述从动件由一可滑动地容纳在所述圆柱形壳体内部并禁止转动的从动套构成，所述从动套与所述压力传递套对齐；

一可自由转动的中间轴容纳在所述压力传递套和所述从动套之间；以及

所述位移转换凸轮机构包括：一运动量转换凸轮部，其在所述压力传递套和所述从动套之一的一定量的运动与所述中间轴的转角之间形成二次函数关系；以及一运动转换凸轮部，可将所述中间轴的转动转换成所述压力传递套和所述从动套中另一个的一定量的直线运动。

15．如权利要求8所述的恒压机构，其特征在于，还包括：

可绕位于容纳所述压力传递件的一壳体中的一中心轴转动的转动件，

其中，所述位移转换凸轮机构设置于所述压力传递件、所述转动件和所述从动件之间，所述位移转换凸轮机构可将所述压力传递件的一定量的运动转换成所述从动件的一定量的二次函数运动。

16．如权利要求15所述的恒压机构，其特征在于，所述位移转换凸轮机构由形成于所述转动件中的一个二次函数凸轮槽构成。

17．用于将扭矩传递到由一推压件的弹力可转动支撑的一转盘上的恒扭矩机构，包括：

容纳在一圆柱形壳体内部的压力传递套，可滑动但当所述压力传递套由推压件推压时禁止转动；

可自由转动并且可起到对一容纳于所述压力传递套内部的所述转盘的支撑轴的作用的中间轴；以及

位于所述压力传递套和所述中间轴之间的位移转换凸轮机构，用于将所述压力传递套的一定量的运动转换成所述中间轴的一个二次函数的转动角。

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