CN85109249A - 高度计 - Google Patents

Abstract

一种高度计，在一可沿支柱垂直运动的滑块上设有一接触信号探头，在此探头触及目标时可测定其尺寸等。支柱上有一齿条，传动轴配置在滑块上，传动轴上有同此齿条啮合的小齿轮。传动轴上有滑轮来接受电动机传来的转动力，有控制轮用来以手转动此传动轴。滑轮与控制轮间有离合器。离合器啮合滑轮时，滑块自动升降；而当啮合控制轮时，则以手控滑块升降。高度计还有控制电路能在探头发出信号时停转电动机并在同时显示测量值。

Description

本发明涉及一种高度计，更具体地说，涉及一种用于测量工件一类对象的大小、形状等等的高度计。

传统的用来沿支柱运动一高度计滑块的装置，大致可分为手动滑移型和手轮驱动型两种，在前一种情形，滑块是直接卡住支柱作垂直运动;在后一种情形，滑块的垂直运动不是通过直接卡住支柱来完成的，而是通过转动一手轮，使得与形成在支柱上的齿条相啮合的齿轮转动，而上升或下降该滑块。

手动滑移型的困难在于实行微调，还存在滑块在其自由时会沿支座下落的问题。鉴于以上各点，手轮驱动型的高度计具有以下优点：易于进行微调;不需设置任何的制动器或配重就可使滑块稳定地保持在其行程中的一给定位置。

然而，这种手轮驱动型仍然存在由于要求很大的劳动量来使滑块作垂直运动的缺陷，那会使工作效率极低，尤其是在应用一种有较大高度的高度计时。

本发明之主要目的即在于提供这样一种高度计，它能解决既有工艺中所存在的上述问题，还能改进工作效率和保证可靠的安全度。

本发明的成功在于注意到这样的事实：要是在高度计的测量元件等能与待测对象对准时保持其滑块稳定，则可使此滑块按自动驱动形式设置，而要是能在此时读取此已测得的值，就能使操作人员避免同时进行驱动控制操作和读数操作这样困难的操作，这样就能从滑块的自动驱动中获得实际益处。为此，本发明在将自动驱动的滑块引入高度计的同时，还能满足以上要求。

更具体地说，本发明提供了这样的一种高度计，它具有：沿设在底座上的支柱作垂直运动的滑块，而此支柱是从该底座向上垂直竖起的，用于探测此滑块与支柱间的相对运动量的测量装置;以及根据上述测量装置的输出以数字显示测定值的数字指示器，其改进的特征在于包括有：与滑块和支柱二者啮合的驱动***，用来使滑块沿支柱作垂直运动;滑块上设有一探测器，此探测器包括一可在支柱纵向上倾斜的测量元件，并在此测量元件对准待测目标时产生一信号;根据此探测器所产生的信号使驱动***停止运行的控制电路，且该电路在此时指出由数字指示器所显示的测量值。

后面所附的图是结合本发明之高度计的一个实施例来进行描述的。

图1是表明此实施例的总的结构配置的一透视图;

图2是此实施例的高度计主体的前视图;

图3是此高度计主体的一侧视图;

图4是此高度计主体的一后视图;

图5是此实施例的驱动***一主要部分之截面图;

图6表明上述驱动***中一销钉与一沟槽间的关系;

图7是沿图5中Ⅶ-Ⅶ线的截面图;

图8是此实施例的一方框图。

首先参看图1至3，在底座1的一个侧面上有一个连接到交流变换器2的连接件3A，以及一个连接着从控制手柄104引出的电线106之连接件3B。支柱4设在底座1上，可从底座的上表面垂向延伸。支柱4由一对具圆形截面的棒状件4A与4B组成，它们相互分隔开一预定的距离平行，此棒状件4A与4B的上端由一连接件5连接。在棒状件4A的内表面上沿着其纵轴设有标尺6，而在棒状件4B的内表面上沿着其纵轴配置有一齿条7。滑块8则设置在棒状件4A与4B之间，可沿垂直方向运动。

滑块8的前表面上有一数字指示器11，以数字表明滑块8与支柱4之间的相对运动量，亦即滑块8在高度方向上的运动量;还有一电源开关12;一预置数字指示开关13;一预置记录开关14，用来对数字指示器11上由数字指示开关13所标明的指示数字，相继地预置从0至9的数;一保持开关15以及一调零开关16。在滑块8的上表面安装有一可逆电动机21，同时通过一固定件31，在滑块8的另一侧面安装有一L形支臂32。

在支臂32的水平部分上设有一通过夹框33的四棱柱形的滑杆34，使得能对滑杆34进行有选择地固定，并沿着与棒状件4A，4B正交的方向朝着和离开支柱4而运动，此棒状件4A与4B则是相互平行延伸的。在滑杆34的远端有一个通过夹持机构35安装的，当作探测器用的接触信号探头36，使得该探头36的姿势能在垂直方向中变化。接触信号探头36有一测量元件38，它可按倾斜于支柱4的纵向绕其近邻端37转动，即在垂直方向上可作枢轴运动，探头36的配置要使得当测量元件38触及一待测的工件W一类的目标时，能产生一接触信号，还能绕一预定的角度作枢轴式的转动。在本实施例中，当测量元件38在靠向工件W后并转过一对应于其球面的顶端部分之半径的角度时，即输出一接触信号。探头36的这一接触信号经由导线39输至一设于滑块8中的控制电路。

如图5所示，传动轴41可旋转地与滑块8接合，轴41延伸过滑块8的内部，处于一对棒状件4A与4B之间，其方向同此两根棒状件的纵轴正交。传动轴41有一个安装在其位于滑块8之内一个部分上的小齿轮42，此小齿轮同棒状件4B上形成的齿条7啮合。在传动轴41的从滑块8的后面凸出的部分上的给定距离处旋转地装设一滑动轮43和一控制轮44。在滑轮43与装在电动机输出轴上的滑轮45之间，绷有一皮带46。在滑轮43与控制轮44各自的相对面上整体形成有盘形齿轮47与48。在传动轴41的位于滑轮43与控制轮44之间的一个部分上，设有一起到转换器作用的离合部件49，此离合部件49能随传动轴41同步转动，并通过一操作方式变换装置50沿传动轴41的轴线换档。

盘形齿轮51与52沿着离合器49两端面的相应外周边整体成形，此齿轮51与52分别对应于滑轮43和控制轮44的盘形齿轮49与48。当离合器49的齿轮52与控制轮44的齿轮48相啮合后，控制轮44的转动力即通过齿轮48、52与离合器49而传递给传动轴41，当离合器49如图5所示向左运动而使齿轮51与滑轮43的齿轮47啮合时，电动机21的转动力即通过滑轮45、皮带46、滑轮43，齿轮47与51以及离合器49而传递给传动轴41。随着传动轴41的转动，与齿条7啮合的小齿轮42即转动，于是滑块8即垂直地沿支柱4而运动。这样，本实施例的传动***55（见图8）乃是由如下各部件构成：操纵杆104、电动机21，滑轮45与43组成的传递机构、皮带46、离合器49这传动轴41以及小齿轮42。

操作方式变换装置50由轴承件62，可动轴64、方式选择钮66以及一对销钉68组成。轴承件62从控制轮44的外端侧面，拧入通过传动轴41之中央而轴向形成之空心部分61的开口端。可动轴64插通过轴承件62的中央，得以沿轴承件62的轴向滑动，并在其前端或内端有一个可动元件63，可以滑动地通过传动轴41轴向之空心部分滑动。钮66由螺钉65固定在可动轴64的背面或外端，并配合在轴承件62的外缘上。有一对销钉68从离合器49的外表面朝其中心***，分别通过一对顺传动轴41的轴向形成的沟缝67，由此将可动件63与离合器49连接在一起。如图6所示，每个销钉68都取圆棒状形式，其直径小于沟缝67的宽度。销钉68与离合器49所连接的状态是，销钉68是以可活动的方式沿离合器49的径向***离合器的。因此，离合器49可以相对于传动轴41作枢轴式的运动，运动过一个相当于沟槽67的宽度与销钉68的外径之差的间隙，以及一个相当于离合器49与销钉68之间隙的量程。于是，盘形齿轮47与51间的啮合或盘形齿轮48与52间的啮合可以平稳而可靠的实现。

在轴承件62与可动轴64之间设有一定位装置71，得以使操作方式选择钮66即可动轴64能有选择地保持在传动轴41的轴线方向中两个位置中的某个之上。如图7所示，定位装置71由一个V形弹簧73***在轴承件62中按径向构成的保持槽72中所构成，使得弹簧73至少有两侧位于轴承件62的***了可动轴64的孔内，同时有一对V形对合槽74形成在可动轴64的相应位置上，它们沿轴向分隔开一定距离并有选择地为弹簧73所夹持。这样，当前方的对合槽74为弹簧73夹持住时，离合器49的盘形齿轮52即同控制轮44的盘形齿轮48相啮合，而当背后的对合槽74为弹簧73所夹持，则离合器49的盘形齿轮51即同滑轮43的盘形齿轮47啮合。

在控制轮44的外端表面中形成一螺纹凹座81，其中拧入一轴承件82。通过此轴承件82的中心***一滑动轴84，使之能以与传动轴41之轴线相同的方向滑动，滑动轴84延伸过控制轮44，通过弹簧83的作用，如图5所示，始终向左偏移。小齿轮87安置在滑动轴84的前端，此小齿轮87与经由一保持件85固定到滑块8的齿轮86作有选择性的啮合。在滑动轴84的尾端安装有一个用于微调的钮88，安装的方式要使其复盖住轴承件82的外缘。在钮88的内缘表面与轴承件82的外缘表面之间设有一个定位机构89，用来将滑动轴84保持在轴84的轴线方向上两个位置中的某一个上。

定位机构89由一个球92与保持槽93构成，前者装于轴承件82外缘中按径向构成的保持孔90中，并通过一个处于使球92从孔90突出的方向的弹簧91使此球恒定地偏置;而保持槽93则形成于钮88的内缘表面，并在相关的位置上沿轴向相互间隔开一定的距离，并借此使球92有选择地顶合而被保持住。除此，沿齿轮86的内表面之外缘环围上一圈海绵或橡胶之类材料的弹性件94，使之对小齿轮预加一定的抗力。这样，要是传动轴41由电动机21的功率驱动，则控制轮44将不转动而保持为稳定态。

如图8所示，来自接触信号探头36的接触信号和信号LS_L和LS_H一起输入控制电路101，信号LS_L，LS_H分别从限位开关（未示明）输出，各自测定滑块8的上限与下限位置。控制电路101对起测量装置用的编码器102之输出执行一给定的处理，该测量装置读出滑块8与支柱4之间的相对运动量，即滑块8的运动量，读数是根据构成在棒状件4A上的标尺6测得的值，然后将该值显示在数字指示器11上。这样，当来自限位开关的信号LS_L，LS_H中之任一个输入控制电路101后，就会给电动机驱动电路103发出停止命令，通过电路103使电动机停止转动，并在同时使指示的测量值显示在数字指示器11上。当从探头36输出的接触信号由于电动机21重新起动的结果而消失时，则控制电路101将消除以上所保持的显示。用来有选择地使电动机21向前或向后转动的操纵杆104是连接到电机驱动电路103上的。根据控制杆105的倾斜方向之不同，操纵杆104也显示出不同的特征，例如，以上的配置关系能使得，当电动机21前向转动时此滑块8是向上运动;而当电动机21后向转动时此滑块8是向下运动，同时使此操纵杆104设计成：当控制杆105倾斜到一个使电动机21向前转动的方向时，此电动机21具有较大的转速，而当此控制杆105倾斜到使电动机21向后转动的方向时，此电动机21具有较小的转速。必须指出，以上每一种电路都是由直流电压供电，这一直流电压是由一交流变换器2转变而来，后者通过一在底座1与滑块8之间延伸的螺旋形软线连接到连接器3A的。

下面来描述本实施例的操作方式。

首先如图5所示，将方式选择钮66左推，使可动轴64的后对合槽74由弹簧73所夹持。结果，离合器49因可动轴64的运动而在图5中向左运动，这样就导致离合器49的盘形齿轮51与滑轮43的盘形齿轮47相啮合。在这样的情况下，操作此操纵杆104即可驱动电动机21。由电动机21输出轴来的转动力通过滑轮45、皮带46、滑轮43、齿轮47与51以及离合器49而传递给传动轴41。结果使固定在传动轴41上的小齿轮42沿着形成于棒状件4B上的齿条7滚动，而滑块8此时即沿支柱4而垂直运动。据此即有可能使滑块8迅速而简便地升降。

在上述操作过程中，传动轴41的转动带动旋转地支承于传动轴41之上的控制轮44，使之能按与轴41相同的方向转动。然而，由于延伸过控制轮44的滑动轴84之小齿轮87因弹性件94的作用而保持在稳定态，所示控制轮44不会因传动轴41的转动而转动。

当接触信号探头36的测量元件38由于滑块8的垂直运动而抵靠到工件W，且绕枢轴运动过一段相当于测量元件38的末端球面部分之半径的距离后，即因探头36与对控制电路101的输出而产生一接触信号。这样，控制电路101即对电动机驱动电路103发出停止命令，通过电路103停转电动机21。并在同时使控制电路101把所指示的测量值显示在数字指示器11上，而此测量值也就是由编码器102测得的滑块8的运动量。由于接触信号探头36的测量元件38抵靠到工件W时，电动机21停止运行，操作人员就不必要小心翼翼地操纵此高度计，而唯恐在测量元件38已触抵到工件W后电动机21可能发生超限运动而损伤设备。尽管电动机21可能发生某种超限运动，但由于探头36的测量元件38具有一种允许超限的结构，就不必担心伤及设备。由于指示的测量值是在测量元件38触及测量工件W时显示在数字指示器11之上的，就能使操作人员免除需同时从事驱动控制和读数等烦琐作业。此外，显示在数字指示器11上的测量值业已进行了相对于测量元件38的末端球面部分的误差校准。因此，不论滑块8是向下还是向上运动，都不存在有测量误差。

然后操作操纵件104，经由电机驱动电路103使电动机21重新起动。当接触信号探头36的测量元件38与工作W分离，从探头36输出的接触信号即行消失。这时，控制电路101即消除了显示在数字指示器11上的测量值，于是可以在无任何障碍下实现下一步测量操作。

按以上方式，可以相继地进行测量，在测量过程中，当滑块8到达支柱4的上限或下限位置时，就从对应的限位开关有信号LS_H或LS_L输送给控制电路101。结果使电动机21得以通过电机驱动电路103，以类似于接触信号从探头36输出的情形而停止转动。这样就有可能安全地进行测量作业，而不必担心设备会由于电动机21的超限运动而损坏。

当操作方式选择钮66沿图5中的右向运动，使可动轴64前面的对合槽74为弹簧73所夹持时，离合器49的盘形齿轮52即同控制轮44的盘形齿轮48相啮合。在此种状态下，即令电动机21的转动传给了滑轮43，但滑轮43的转动并不传递给离合器49。于是没有可能借电动机21的转动力而使传动轴41旋转。换言之，在此种状态下，控制轮44的转动力是通过齿轮48与52以及离合器49而传递给传动轴41的，因而就有可能用于转动控制轮而使滑块8沿支柱4作垂直运动。因此，使滑块8进行垂直运动的设备操作方式，就可以通过起动方式变更装置50而在自动与手动两种方式中进行自动变换。

在手动方式中，开动定位机构89使小齿轮87与齿轮86啮合，然后转动此微调钮88。结果使小齿轮87沿着齿轮86转动，而允许控制轮44以低速旋转。换句话说，这可使滑块8沿着支柱4渐渐地作垂直运动。

由于滑块8是由电动机21带动升高或下降，根据本实施例，就能减少为垂直运动此滑块8而需要的劳动量，并可以指望从事快速的测量。

在本实施例中，当探头36的测量元件38由于滑块8的垂直运动而与工件W接触时，电动机21即可根据接触信号探头36所产生的接触信号而停止运行。为此，操作人员无需过份小心地来操作此高度计，以担心当测量元件38已抵触上工件W时，由于电动机21可能发生超限运动而导致损害设备。此外，由于在接触信号发生时，通过控制电路101的作用而在数字指示器11上显示出测量值，使操作者免于需同时进行驱动控制作业与读数作业的麻烦。这样就能实现快速而精确的测量作业。

即使当滑块8达到了上限或下限位置，此电动机21也能根据相应的限位开关发出的信号而停止运行。由此就能安全地进行测量作业而不会损害设备。

由于当电动机21在响应操纵件104的命令而重新起动时，能及时地消除所显示的测量值，故而可进行继后的测量而不会有任何干扰。

当测量元件38接触到工件W之后，不论此滑块8是向上还是向下运动。在此测量元件38绕枢轴所转动过的量相当于它的末端球面部分之半径时，该接触信号探头36即发生一接触信号，这就是说，这一接触信号的发生在任何时候都是同测量元件38的中间轴线无关的。这样就可在不需要变更驱动控制***的条件下来运转本设备，同时能在不论滑块8处于向上或向下运动时，校准数据或改变配置。

由电动机21的转动传递给滑轮43的转动力以及由控制轮44而产生的转动力，通过离合器49有选择地与滑轮43或控制轮44相啮合，而得以有选择地传递给驱动轴41。因此，通过变更离合器49的位置，就能在自动的与手动的两种方式之间改变操作方式。除此，这种变更操作方式的装置只在传动轴41的方位上占据很小的空间，这就能够较简便地并以较小的尺寸配置这种变更操作方式的装置。

上述的更换操作方式的作业，由于只需在传动轴的轴线方向上两个相互隔间开的位置之间有选择地拔动方式选择钮66，故可极简便地进行。由于设置了能将可动轴64保持在上述两个位置之一上的定位装置，相互啮合在这两个位置上任一处的部件就不可能相互断开。由于可使离合器49相对于传动轴41作细微地转动，那些相配合的部件就能在变更操作方式时相互平稳而可靠的啮合。

当转动微调钮88时，小齿轮87即沿齿轮86转动，亦即控制轮是以低速转动的。因而就能一点一点地升降滑块8。当小齿轮87不同齿轮86啮合时，则利用弹性件94对小齿轮87产生阻力。于是，即使在传动轴41处于转动时，也不会危及控制轮44。

在实际作业中，编码器可用光电型、静电电容型或电磁型的，只要它能检测出滑块8与支柱4之间的相对运动量就行。

尽管在以上描述中是举接触信号探头36作为探测器的例子，但探测的形式并非必须限制于采用接触信号，也可采用光电探测器或非接触型探测器。此外，接触信号探头36也可安排成，使得当测量元件38触及工件W时，能通过测量元件38的转动而使这种相配合的接触更紧密，由此而产生接触信号。另一方面，也可在测量元件38触及工件W时，检测加到测量元件38上一预定压力来产生接触信号。

在上述实施例中，尽管在接触信号消失时能即时地消除所显示的测量值，但当例如产生了一自动馈送信号来驱动电动机21时，也可消除保持的信号。除此，可以通过手动操作来进行重调工作。

按照以上所述，就能根据本发明来提供一种改进了工作效率和有可靠安全度的高度计。

Claims (15)

1、一种高度计，它具有：一个可沿设置于底座上之支柱作垂直运动的滑块，用于检测上述滑块与支柱间之相对运动量的测量装置，以及对根据此测量装置的输出而求得的测量值进行数字显示的数字指示器，其改进的特征包括：

与所述滑块及支柱啮合，用来使此滑块沿支柱作垂直运动的驱动***；

配置在该滑块上的一探测器，此探测器包括一可在上述支柱的纵向内倾斜的测量元件，此探测器当该测量元件与待测目标对合时产生一信号；以及

一控制电路，它能根据上述探测器发出的信号停止该驱动***的运转，并在同时指示出由该数字指示器所显示的测量值。

2、符合权利要求1之规定的一种高度计，其中述及的控制电路的配置能在该驱动***重新起动时，消除所保持的显示数字。

3、符合权利要求1规定的一种高度计，其中述及的驱动***包括：一操纵件，它可以根据一控制杆所倾斜的方向而显示出相互不同的特征;一台电动机，它与上述操纵件之控制杆的倾斜控制相结合而转动;以及一传递机构，它有一个小齿轮，以可转动的方式由上述滑块所支承，并同一形成在前述支柱上的齿条相啮合，此驱动***将该电动机之输出轴的转动力传递给上述小齿轮。

4、符合权利要求3规定的一种高度计，其中述及的传递机构还包括：以可转动的方式安装在设于前述滑块上之传动轴上的滑轮;以及一个以沿轴向活动的方式位于所述传动轴一部位之上的换档部件，而这一部位是在此传动轴的滑轮与控制轮之间且与此滑轮分隔一定距离，得以使该换档部件能够同此控制轮上的滑轮有选择地啮合，而这一换档部件是与上述传动轴同步转动。

5、符合权利要求4规定的一种高度计，其中述及的齿轮是绕着圆周形成在所说控制轮与滑轮的相应对峙表面上的，而此换档部件则形成在它们的两个端面上，并以其齿轮与前述齿轮相应地啮合。

6、符合权利要求4规定的一种高度计，其中述及的换档部件通过变换装置而与前述滑轮或控制轮啮合。

7、符合权利要求6规定的一种高度计，其中的变换装置包括一变换钮，后者有一可动元件，以可沿轴向运动的方式设于沿上述传动轴之中央轴线上的一个空心部分，且有一横贯在前述传动轴内沿轴向形成的沟槽之销钉，用以将此可动元件与换档部件连接起来。

8、符合权利要求7规定的一种高度计，其中述及的变换装置还包括有定位装置，用来有选择地将前述的变换钮保持在该传动轴上轴向相互间隔开的两个位置之一上。

9、符合权利要求7规定的一种高度计，其中述及之销钉的直径小于上述传动轴上沟槽的宽度。

10、符合权利要求7规定的一种高度计，其中述及的销钉与换档部件是按下述方式连在一起，即此销钉是按换档部件之径向可动地***于此换档部件的。

11、符合权利要求8规定的一种高度计，其中述及的定位装置包括：在上述传动轴上形成的两条沟槽，它们在传动轴的轴向上处在两个分隔开的位置上;以及一U形弹簧件，***于在一管状轴承件中沿径向形成的沟槽内，此轴承件是用来支承传动轴的，而此弹簧件则与传动轴的两个沟槽对合。

12、符合权利要求1规定的一种高度计，其中述及的驱动***包括微量地或以低速地运动此滑块的装置。

13、符合权利要求12规定的一种高度计，其中述及的微动装置包括固定在前述滑块上的齿轮，以及一设有一个与此齿轮啮合之小齿轮的钮。

14、符合权利要求13规定的一种高度计，其中述及的钮之小齿轮是与前述滑块作摩擦接触，使该小齿轮不与前述齿轮啮合。

15、符合权利要求1规定的一种高度计，其中述及的探测器乃是一种姿势可变的接触信号探头。

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