CN2784876Y - 长度测量仪 - Google Patents

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雷绳明
刘金花
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Abstract

本实用新型公开一种大尺寸精密长度测量仪器，它包括：基座(10)、显示部分(30)、配装于基座(10)上的测试尾端及测试首端；所述测试首端与测试尾端可沿基座(10)作纵向直线相对移动；在所述基座(10)上纵向配有光栅尺(27)；在所述测试首端与光栅尺(27)对应部位设有光栅动尺(28)；所述光栅动尺(28)的信号输出端接显示部分(30)的输入端；所述测试尾端含有：尾座、固定于尾座上的测量尾块(5)；所述尾座可沿基座(10)纵向直线移动；所述测试首端含有：测头座、固定于测头座上的测量首块(12)；所述测头座可沿基座(10)纵向直线移动。本实用新型环境要求低，结构合理，测量精度等级高，操作方便。

Description

长度测量仪
技术领域
本实用新型属长度测量工具领域，特别涉及一种大尺寸精密长度测量仪器。
背景技术
测量工具通常按用途分为通用测量工具、专类测量工具和专用测量工具三类；还可按工作原理分为机械、光学、气动、电动和光电等类型，这种分类方法是由测量工具的发展历史形成的。现代很多测量工具已经发展成为同时采用精密机械、光、电等原理，并与电子计算机技术相结合的测量工具。
目前，国内外市场上所出现的长度精密测量工具，其测量对象基本上都限于中小尺寸，在测量大尺寸待测物体时，测量人员仍然采用光学测量或卡尺测量等传统测量手段。上述测量手段不仅测量精度难以保证而且操作步骤也比较烦琐，测量过程中的环境因素也在一定程度上影响着测量效果。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种环境要求较低，结构合理，测量精度等级高，操作方便的长度测量仪。
本实用新型的目的是这样实现的：长度测量仪，它包括：基座、显示部分、配装于基座上的测试尾端及测试首端；所述测试首端与测试尾端可沿基座作纵向直线相对移动；在所述基座上纵向配有光栅尺；在所述测试首端与光栅尺对应部位设有光栅动尺；所述光栅动尺的信号输出端接显示部分的输入端。
作为一种优选方案，本实用新型的测试尾端含有：尾座、固定于尾座上的测量尾块；尾座可沿基座纵向直线移动。另外，上述尾座在结构上包括：含有光轴的底座及测量尾块座；所述测量尾块座经光轴与底座配接；所述测量尾块座可沿光轴横向移动；在所述尾座上设有控制测量尾块座横向位移量的调整螺杆。本实用新型的测试首端含有：测头座、固定于测头座上的测量首块；测头座可沿基座纵向直线移动。上述测头座在结构上包括：含有光轴的测头底座及测量首块座；所述测量首块座经光轴与测头底座配接；所述测量首块座可沿光轴纵向移动；在所述测头底座上设有控制测量首块座纵向位移量的调整螺杆。
作为另一种优选方案，本实用新型在所述基座上可纵向设置齿条；在所述测试首端与齿条对应位置设有齿轮；所述齿轮经轮轴与测试首端上的手轮配接；所述齿轮与齿条啮合。
另外，本实用新型在所述基座上可纵向设置滑轨；所述测试尾端的底部及测试首端的底部配装于滑轨上并可沿滑轨作纵向直线相对移动。
本实用新型通过配置光栅尺这一检测元件有效实现了对大直线尺寸的高精度测量与校对。直线滑轨具有运行平稳，行走及定位精度高等特点。采用齿轮驱动方式可进一步提高本实用新型综合性能。本实用新型方便了用户的使用与操作，节省了测量时间，降低了对测量人员及测量环境的要求。
                          中国计量科学研究院测试结果
正向测                                                            单位：mm
  测长仪   激光干涉仪   差值   测长仪   激光干涉仪   差值
  50.577   50.565   0.012   1803.737   1803.741   -0.004
  135.410   135.411   -0.001   1916.594   1916.603   -0.009
  204.665   204.668   -0.003   1999.960   1999.966   -0.006
  308.767   308.773   -0.006   2106.753   2106.750   0.003
  461.769   461.774   -0.005   2171.779   2171.782   -0.003
  569.190   569.195   -0.005   2223.466   2223.463   0.003
  652.040   652.043   -0.003   2296.535   2296.541   -0.006
  792.793   792.805   -0.012   2415.252   2415.254   -0.002
  898.837   898.844   -0.007   2501.371   2501.374   -0.003
  1011.503   1011.502   0.001   2613.645   2613.647   -0.002
  1104.551   1104.551   0.000   2712.870   2712.876   -0.006
  1338.180   1338.183   -0.002   2841.299   2841.290   0.010
  1431.999   1432.002   -0.003   2908.857   2908.867   -0.010
  1506.596   1506.601   -0.005   3012.411   3012.399   0.012
  1566.564   1566.571   -0.007   3086.706   3086.703   0.004
  1660.407   1660.405   0.002   3164.166   3164.169   -0.003
  1736.002   1736.010   -0.008
反向测                                                            单位：mm
  测长仪   激光干涉仪   差值   测长仪   激光干涉仪   差值
  3295.954   3295.953   0.001   1750.582   1750.591   -0.008
  3179.227   3179.228   -0.001   1549.483   1549.491   -0.008
  3103.307   3103.309   -0.002   1371.549   1371.556   -0.007
  2994.691   2994.681   0.010   1221.541   1221.546   -0.005
  2902.036   2902.047   -0.010   1051.963   1051.966   -0.003
  2824.891   2824.882   0.009   860.695   860.705   -0.010
  2695.730   2695.738   -0.008   651.491   651.497   -0.006
  2602.827   2602.832   -0.005   424.438   424.444   -0.006
  2471.310   2471.314   -0.004   217.728   217.736   -0.008
  2336.497   2336.505   -0.008   64.293   64.287   0.006
  2177.970   2177.975   -0.005   15.867   15.867   0.003
  2052.488   2052.497   -0.009   0.014   0.015   -0.001
  1899.033   1899.040   -0.007
附图说明
下面结合附图所描述的实施方式对本实用新型作进一步详细说明。
图1为本实用新型的主视图；
图2为本实用新型图1中沿A-A向剖视图；
图3为本实用新型图1中沿B-B向剖视图；
图4为本实用新型的俯视图；
具体实施方式
如图1、2、3所示，本实用新型配备光栅尺一套作为长度检测元件，数显表一套作为长度示值读出装置，直线滑轨一套作为运动导向机构，齿条一套作为驱动元件，测量首端一套，测量尾端一套。其具体结构包括：基座10、显示部分30、配装于基座10上的测试尾端及测试首端；测试首端与测试尾端可沿基座10作纵向直线相对移动；在基座10上纵向配有光栅尺27；在测试首端与光栅尺27对应部位设有光栅动尺28(图4)；光栅动尺28的信号输出端接显示部分30的输入端。为方便测量，测试尾端或测试首端均可分割成两部分；其中测试尾端含有：尾座、固定于尾座上的测量尾块5；尾座可沿基座10纵向直线移动。测试首端含有：测头座、固定于测头座上的测量首块12；所述测头座可沿基座10纵向直线移动。为使测量尾块5实现二维移动，测量尾块座3可采用横向可移动结构设计，基于这一点，尾座可包括：含有光轴23的底座25及测量尾块座3；所述测量尾块座3经光轴23与底座25配接；所述测量尾块座3可沿光轴23横向移动；在所述尾座上设有控制测量尾块座3横向位移量的调整螺杆4。需要调整测量尾块5的横向距离时，仅需旋动调整螺杆4即可。当然，如果需要调整测量尾块5的高度，可以在测量尾块5与测量尾块座3的装配方式上做些考虑，比如可以靠安装板22、26上的长槽孔来进行调整。需要上下移动时，只需调整光轴23的高度即可(图2)。这样测量尾块5实际上就实现了空间的三维移动。为进一步控制测量首块12的移动速度，在测头座上可配置能纵向控制测量首块12位移量的机构。本实用新型主要从测头座的结构上加以考虑，它包括含有光轴15的测头底座11、16及测量首块座13；所述测量首块座13经光轴15与测头底座11、16配接；所述测量首块座13可沿光轴15纵向移动；在所述测头底座11、16上设有控制测量首块座13纵向位移量的调整螺杆17。为进一步提高本实用新型的综合性能，本实用新型可采用齿轮驱动方式。在基座10上纵向设有齿条31；在测试首端与齿条31对应位置设有齿轮33；所述齿轮33经轮轴32与测试首端上的手轮34配接；所述齿轮33与齿条31啮合。另外，在所述基座10上纵向可设有滑轨6；测试尾端的底部及测试首端的底部配装于滑轨6上并可沿滑轨6作纵向直线相对移动。
本实用新型选配部件有高支承座两套，即高支承体8、高支承体29，矮支承座两套，即矮支承体7、矮支承体9。其基体平台可以选用优质大理石平板，底座为两个铸铁支座，可调整高度。图3中的35为铸铁座。
直线运动滑轨6具有以下特点：可无间隙轻快运动，行走精度高，定位精度高，所有方向都具有高刚性，容许负荷大，维护保养简单，安装时也很方便，而且还降低了总成本。
直线光栅尺27具有以下特点：速度高，可达120m/rpm；最大抗振性为20g；精确度高，可以达到±3μm；重复性好于1μm，可以保证在任何时候读取的数值稳定在一定的范围内；可以抑制温度变化，当温度变化时，光栅尺会随之调整它的位置；安装方便，容易保证精度。
数显表可以帮助显示光栅尺的数值，其特点有：可进行文字和数字显示，按钮键可采用人机工程学设计，可对误差进行补偿。在数显表设计上可考虑采用防溅屑的前置面板及坚固的护罩；数显表具有数据接口，便于打印输出测量数据。
在具体操作时，将所制造的测量首端及测量尾端安装在直线运动滑轨6的滑块上，安装调整完后把测量尾端固定，用来作为0位基准，通过转动手轮34，使测量首端可以在滑轨6上轻松地往复运动。光栅尺27的动尺28安装在测量首端上，这样，移动测量首端时，光栅尺27的动尺28也会随之运动，利用光栅尺27和数显表30的结合，可以准确读取当前位置数值，从而实现了测量的目的。
底座25安装在直线滑轨6的滑块24上，可以推动，使其在滑轨6上来回移动，并可停留在任意点，通过锁紧手柄1，可以使其位置固定。一旦安装完成，底座25作为测量仪的固定端不得随意移动。
测头底座的底板安装在直线滑轨6的滑块19上，转动手轮34带动齿轮33的旋转，由于齿轮与齿条的传动作用，使测头底座底板在滑轨6上作直线运动，需快速移动时，可以推动其底板，不能推动其它部位。通过锁紧手柄20，可以使其在需要的测量位置固定，以便进行精确测量。通过手轮34的缓慢转动，可以实现测量时的微调功能。
测量首块座13通过光轴15、直线轴承、光轴支撑座安装在测头底座11、16上，旋转调整螺杆17，使测量首块座13在光轴15上移动，可用来调整测量首块12的前后移动，来实现安装时的微调。如图1所示，21为挡块。
测量动作说明：
1、通电开机：接通电源后，将数显表背后的开关打开，按C键后按ENTER键，显示器显示关机前的当前位置值。
2、零位确认：开机30分钟预热后，松开测量首块座中部的锁紧装置，移动测量首块座到测量尾端附近，使动尺28上的箭头标记于附近光栅尺27上的两箭头标记区间内，选择数显表30“0”参考坐标系，按动字母“X”，此时，位置显示值闪烁，缓慢移动测量首块座靠近测量尾块座，当测量块贴近时，示值为“0”，即零位得到确认。此后即可进行测量操作。
3、测量操作：把测量首块座与测量尾块座上的测量块对齐贴近，选择数显表“1”参考坐标系，把坐标显示值置“0”，然后转动手轮34，使其到需要的测量位置，略微锁紧，将待校准的传递标尺放置在测量块上，管尺的固定端置于测量尾块座侧，利用手轮34微调功能来达到所需数据，校正标尺尺寸。完成测量工作。
4、校准操作：选择数显表座18上的数显表“0”参考坐标系，位置显示值不闪烁时，移动测量首块座到显示值为“0”的位置，选择数显表“1”参考坐标系，确认显示值是当前测量所需要的初始设定值(分内外径两种)，实现在测量过程中的校准操作。
5、关机：锁紧测量首块座中部的锁紧装置，关闭显示器，关闭显示器背后的电源开关，关断电源。
关闭显示器时，先按动ON/OFF键，再关闭显示器背后的电源开关，可以永久保存当前位置值；如果直接关闭显示器背后的电源开关，则当前位置值可以保存30分钟。
本实用新型可设计成多种规格：5米、4米、3.5米、3米、2.5、2米、1.5米等，测量精度可达到±0.005mm/m。

Claims (10)

1、一种长度测量仪，其特征在于，包括：基座(10)、显示部分(30)、配装于基座(10)上的测试尾端及测试首端；所述测试首端与测试尾端可沿基座(10)作纵向直线相对移动；在所述基座(10)上纵向配有光栅尺(27)；在所述测试首端与光栅尺(27)对应部位设有光栅动尺(28)；所述光栅动尺(28)的信号输出端接显示部分(30)的输入端。
2、根据权利要求1所述的长度测量仪，其特征在于：所述测试尾端含有：尾座、固定于尾座上的测量尾块(5)；所述尾座可沿基座(10)纵向直线移动。
3、根据权利要求1或2所述的长度测量仪，其特征在于：所述测试首端含有：测头座、固定于测头座上的测量首块(12)；所述测头座可沿基座(10)纵向直线移动。
4、根据权利要求2所述的长度测量仪，其特征在于：所述尾座包括：含有光轴(23)的底座(25)及测量尾块座(3)；所述测量尾块座(3)经光轴(23)与底座(25)配接；所述测量尾块座(3)可沿光轴(23)横向移动；在所述尾座上设有控制测量尾块座(3)横向位移量的调整螺杆(4)。
5、根据权利要求3所述的长度测量仪，其特征在于：所述测头座包括：含有光轴(15)的测头底座(11、16)及测量首块座(13)；所述测量首块座(13)经光轴(15)与测头底座(11、16)配接；所述测量首块座(13)可沿光轴(15)纵向移动；在所述测头底座(11、16)上设有控制测量首块座(13)纵向位移量的调整螺杆(17)。
6、根据权利要求1或2所述的长度测量仪，其特征在于：在所述基座(10)上纵向设有齿条(31)；在所述测试首端与齿条(31)对应位置设有齿轮(33)；所述齿轮(33)经轮轴(32)与测试首端上的手轮(34)配接；所述齿轮(33)与齿条(31)啮合。
7、根据权利要求1或2所述的长度测量仪，其特征在于：在所述基座(10)上纵向设有滑轨(6)；所述测试尾端的底部及测试首端的底部配装于滑轨(6)上并可沿滑轨(6)作纵向直线相对移动。
8、根据权利要求4所述的长度测量仪，其特征在于：在所述基座(10)上纵向设有滑轨(6)；所述测试尾端的底部及测试首端的底部配装于滑轨(6)上并可沿滑轨(6)作纵向直线相对移动。
9、根据权利要求5所述的长度测量仪，其特征在于：在所述基座(10)上纵向设有滑轨(6)；所述测试尾端的底部及测试首端的底部配装于滑轨(6)上并可沿滑轨(6)作纵向直线相对移动。
10、根据权利要求3所述的长度测量仪，其特征在于：在所述基座(10)上纵向设有齿条(31)；在所述测试首端与齿条(31)对应位置设有齿轮(33)；所述齿轮(33)经轮轴(32)与测试首端上的手轮(34)配接；所述齿轮(33)与齿条(31)啮合。
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