專利名稱:制造量規(guī)的方法及其測(cè)量元件系統(tǒng)的制作方法
本發(fā)明涉及制備測(cè)量精度達(dá)1微米量級(jí)的稱為工作量規(guī)的方法及其測(cè)量元件系統(tǒng)。
工作量規(guī)，也叫校對(duì)規(guī)，例如是一個(gè)塊狀物體，它被加工成顯示出兩個(gè)表面區(qū)域之間所要求的精確距離，它用作各種生產(chǎn)部件高精度加工中的比較規(guī)。當(dāng)該量規(guī)具有正確的尺寸時(shí)，再加上使用例如有足夠精確的刻度表的臺(tái)座，它就可足以進(jìn)行生產(chǎn)部件的比較測(cè)量。例如在一天的生產(chǎn)中，常常需要進(jìn)行幾次量規(guī)測(cè)量，以便能不斷地檢驗(yàn)其它的測(cè)量設(shè)備，這就意味著量規(guī)有一定的磨損，即使量規(guī)用很硬的鋼材制造，磨損也避免不了。因此，根據(jù)使用和頻繁程度和其它使用條件，常常是用精確的絕對(duì)測(cè)量來(lái)校核規(guī)塊，這就要用昂貴的測(cè)量設(shè)備。具有這種設(shè)備，例如有三座標(biāo)測(cè)量?jī)x的大企業(yè)里，在相應(yīng)的測(cè)量部門(mén)前，常常要排隊(duì)，而單次測(cè)量是很費(fèi)時(shí)間的。
如果，或是當(dāng)量規(guī)的絕對(duì)測(cè)量結(jié)果變化了，那么這個(gè)量規(guī)還完全可以用，至少有小的偏差時(shí)還能用，這時(shí)量規(guī)應(yīng)標(biāo)有(最好是刻上)量規(guī)偏離其正常尺寸的偏差的標(biāo)志，如“-4微米”。在使用中，用這個(gè)偏差值，再利用一個(gè)準(zhǔn)確的刻度表或類似的不大貴的、能在狹窄的測(cè)量范圍內(nèi)，如10毫米內(nèi)，進(jìn)行精確測(cè)量的部件，就可以完成所要求的校正，這時(shí)所采用的總量程可以達(dá)到20至50厘米。然而，發(fā)現(xiàn)使用者仍然有時(shí)忘記了進(jìn)行所要求的校正，我們知道，這會(huì)引起很昂貴的磨損，或者在以后引起嚴(yán)重的機(jī)械破損。
不必花時(shí)間去制造一個(gè)在制造過(guò)程中具有有關(guān)的絕對(duì)控制測(cè)量的校對(duì)規(guī)，可以選擇用許多標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)定的規(guī)塊來(lái)組合一個(gè)校對(duì)規(guī)，每個(gè)規(guī)塊的限定值都無(wú)需控制測(cè)量。然而，這些規(guī)塊是相當(dāng)昂貴的，還發(fā)現(xiàn)這些規(guī)塊並不像通常所認(rèn)為的那么精確。短暫的手的接觸的熱量足以造成兩個(gè)微米的變化，再如，如果這些規(guī)塊用作實(shí)際測(cè)量工具，而不是在專門(mén)的實(shí)驗(yàn)室(稱為測(cè)量室)良好的防護(hù)環(huán)境下僅僅作為調(diào)整的標(biāo)準(zhǔn)，那么這些塊要磨損。磨損的塊規(guī)可以再?gòu)氐椎貥?biāo)定，但這要花很高的費(fèi)用及等待很長(zhǎng)的時(shí)間才能達(dá)到，因?yàn)閴K規(guī)的生產(chǎn)和標(biāo)定，是全世界只有少數(shù)幾家企業(yè)才能具有的專長(zhǎng)。
與此有關(guān)，應(yīng)當(dāng)指出，發(fā)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用的精確的長(zhǎng)度測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)幾乎唯一地就是所說(shuō)的塊規(guī)，它們可以在控制的環(huán)境下，如室溫20℃，疊加成任何尺寸。否則，使用者就要提供他們自己所基于的精確測(cè)量設(shè)備的量規(guī)或校對(duì)規(guī)，當(dāng)然，這些工作規(guī)也得在控制的條件下工作。這些工作塊規(guī)完全平滑、表面精確地平行，塊規(guī)疊放在一起時(shí)，由于它們之間的空氣完全排除，可以互相貼合。
從測(cè)量技術(shù)的觀點(diǎn)來(lái)看，塊規(guī)的相對(duì)表面是一對(duì)真正完全平行的平面是非常重要的，一塊塊規(guī)相對(duì)兩端如果相差萬(wàn)分之五毫米，那么五六塊塊規(guī)疊放在一起，所造成的測(cè)量誤差就會(huì)增加到幾個(gè)微米。還有，像刻度表，螺旋測(cè)微計(jì)等這些便宜的小距離測(cè)量?jī)x器的高精確性，通常是由這些儀器和一個(gè)精確地垂直于儀器的作動(dòng)頂針的運(yùn)動(dòng)方向的平面共同作用所決定的，因?yàn)槿绻痪_地垂直，這些頂針就會(huì)受到橫向力的分量的影響。
利用標(biāo)準(zhǔn)的塊規(guī)，就有可能組合成具有嚴(yán)格要求尺寸的校對(duì)規(guī)(稱之為零校對(duì)規(guī))，而且還組成一個(gè)只是近似于所要求的尺寸的校對(duì)規(guī)，之后，最終的尺寸可再利用一個(gè)嚴(yán)格準(zhǔn)確的短距離測(cè)量裝置來(lái)確定。然而，塊規(guī)仍應(yīng)要經(jīng)常用控制測(cè)量來(lái)檢查，否則的話，在實(shí)際工作中，一個(gè)操作人員就可能會(huì)繼續(xù)生產(chǎn)出不合格的產(chǎn)品，而自己卻對(duì)產(chǎn)品達(dá)到所要求的公差充滿信心，即使把給定的校正值，適當(dāng)?shù)乜紤]進(jìn)去也會(huì)這樣。
本發(fā)明的目的就是提供一個(gè)測(cè)量元件系統(tǒng)，它可以大為簡(jiǎn)化並確保所制造的產(chǎn)品具有高精確度的正確的絕對(duì)長(zhǎng)度尺寸。
根據(jù)本發(fā)明，作為工作量規(guī)的設(shè)備，在下述稱為校對(duì)規(guī)的設(shè)備中，使用一個(gè)或多個(gè)長(zhǎng)度可變的或固定的校對(duì)規(guī)單元，用測(cè)量設(shè)備，即使不在實(shí)驗(yàn)室的條件下，這些工作規(guī)單元被調(diào)整到並固定為與標(biāo)定過(guò)的量規(guī)的長(zhǎng)度相應(yīng)的尺寸，其長(zhǎng)度是在同一個(gè)或相應(yīng)測(cè)量設(shè)備測(cè)出的，標(biāo)定過(guò)的量規(guī)可以包括疊放在一起的通常的塊規(guī);測(cè)量設(shè)備包括精確的短距離測(cè)量設(shè)備，諸如刻度表，該設(shè)備要能保證在短的距離范圍內(nèi)，如20到30毫米。能以高的精度進(jìn)行測(cè)量。因此，就有可能，用相當(dāng)少量的預(yù)先標(biāo)定過(guò)的量規(guī)而組裝成所有可能的校對(duì)規(guī)的尺寸，而校對(duì)規(guī)本身也相應(yīng)地由少量的標(biāo)準(zhǔn)單元組成。由于校對(duì)規(guī)單元的長(zhǎng)度尺寸是可以調(diào)節(jié)的，則就有可能用所說(shuō)的測(cè)量設(shè)備和有關(guān)的標(biāo)定的量規(guī)，用簡(jiǎn)單的調(diào)節(jié)的方法，來(lái)檢查和校正校對(duì)規(guī)。這樣，如果一次檢查顯示出校對(duì)規(guī)尺寸有變化，則可以快速而容易地重新建立起正確的尺寸，這樣利用校對(duì)規(guī)就不必計(jì)算尺寸校正值，也就是說(shuō)，校對(duì)規(guī)永遠(yuǎn)是“零校對(duì)規(guī)”，制成品公差錯(cuò)誤的危險(xiǎn)就大為減少。
這些特點(diǎn)中，當(dāng)然最重要的或者說(shuō)首要的條件是，這種可調(diào)節(jié)的校對(duì)規(guī)單元要適于實(shí)際使用，並且要尺寸穩(wěn)定，另外一件事也是重要的，即預(yù)先標(biāo)定過(guò)的塊規(guī)應(yīng)比較便宜，尺寸要極度穩(wěn)定。
根據(jù)這樣的背景，本發(fā)明的一個(gè)非常重要的方面就是，它可以為一種新型的“塊規(guī)”創(chuàng)造了條件，這種“塊規(guī)”可調(diào)節(jié)並可以高的精確度而使用，既可用作易于調(diào)節(jié)的工作量規(guī)或校對(duì)規(guī)，又可以用作絕對(duì)測(cè)量所用的預(yù)先調(diào)節(jié)好的量規(guī)。一種可調(diào)節(jié)的通常的塊規(guī)是很難想象的，但是涉及到本發(fā)明，可以體會(huì)到，使用預(yù)先標(biāo)定過(guò)的量規(guī)時(shí)，實(shí)際上根本就不需要有寬的、帶平行表面的塊體，因?yàn)樽詈檬?或者說(shuō)這樣更為有利)能使用一種只有一個(gè)寬的支撐面的塊件，而另一個(gè)測(cè)量面的面積小，或者差不多就是點(diǎn)狀的，在這兩種情況下，所說(shuō)的測(cè)量表面包括一根頂針的端部，這根頂針長(zhǎng)度固定、可移動(dòng)地插入具有寬闊支撐表面的塊狀部件上的孔洞之中。
應(yīng)當(dāng)指出，由美國(guó)專利US-A-4，219，934號(hào)中可以知道一種測(cè)量裝置，它包括使用可調(diào)節(jié)的量規(guī)部件和一個(gè)附屬的測(cè)量器具。這些已知的量規(guī)部件包括一個(gè)基塊，塊上有一個(gè)手工操作的螺紋部件，用它來(lái)把一根從基塊上伸出來(lái)的頂針旋出一些;用一個(gè)夾具把頂針固定在指定的位置上，此后量規(guī)測(cè)量的就是頂針的自由端和相對(duì)的基塊端面之間的距離。這種校對(duì)規(guī)部件，連同其附屬的螺旋系統(tǒng)，制造起來(lái)必然是非常昂貴的，並且由于螺旋系統(tǒng)在量規(guī)測(cè)量的方向上占據(jù)一大塊空間，故該部件的最小厚度必然也是較大的，這當(dāng)然又是一個(gè)缺點(diǎn)。再有，按這種已知的安排，用于調(diào)節(jié)量規(guī)的測(cè)量設(shè)備，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足微米級(jí)的測(cè)量精度的要求，因?yàn)樵撛O(shè)備主要相當(dāng)于一個(gè)帶游標(biāo)系統(tǒng)的卡尺，它完全不能滿足精度要求。這樣，當(dāng)真要進(jìn)行精密測(cè)量或調(diào)節(jié)的時(shí)候，已知的安排就不得不用所說(shuō)的塊規(guī)，再有，所說(shuō)的這份專利出版物確切地說(shuō)只不過(guò)是不幸的事實(shí)中的許多實(shí)例中的一個(gè)，即操作人員滿意地認(rèn)為測(cè)量系統(tǒng)最外端的相對(duì)測(cè)量偏差非常小，仍沒(méi)有任何相應(yīng)于絕對(duì)尺寸的精確參考。在實(shí)際情況中，正是這種情形是造成許多機(jī)械損壞的真正原因，機(jī)械師倒是真正地注意到了真正的公差要求，但是根據(jù)工作量規(guī)來(lái)看，機(jī)件的尺寸可能大大地偏離了所要求的絕對(duì)尺寸。
根據(jù)本發(fā)明，所說(shuō)的塊件最好是圓柱形塊體，其中，所說(shuō)的頂針以可滑動(dòng)的配合插入在柱體的中軸孔洞之中，用一個(gè)旋在柱體上的徑向夾具把頂針固定住。這種塊體的設(shè)計(jì)既可很好地用于調(diào)節(jié)校對(duì)規(guī)，又可用于絕對(duì)測(cè)量的固定規(guī)，當(dāng)固定規(guī)用時(shí)，它要用現(xiàn)有的高精度量規(guī)或高精度測(cè)量機(jī)械來(lái)標(biāo)定。標(biāo)定則可以由移動(dòng)和固定頂針來(lái)實(shí)現(xiàn)，無(wú)需對(duì)材料進(jìn)行機(jī)械加工，並且，用一種簡(jiǎn)單而便宜的方法可以得到高的標(biāo)定精度，即頂針的外端預(yù)先加工成所需求的形狀和硬度。絕對(duì)測(cè)量用的量規(guī)的生產(chǎn)成本，比起通常的塊規(guī)來(lái)，要大為減少。
比起通常的塊規(guī)來(lái)，這種新穎的標(biāo)準(zhǔn)量規(guī)的普遍可用性，可能會(huì)受到一點(diǎn)限制，但是這里重點(diǎn)考慮的是用精密量規(guī)作為工作規(guī)的測(cè)量設(shè)備中以下一些測(cè)量的參考標(biāo)準(zhǔn)，在這種具體的關(guān)系中，本發(fā)明的標(biāo)準(zhǔn)量規(guī)不僅便宜，而且比通常的塊規(guī)好。塊狀部件的圓形基面，最好是由塊狀部件底側(cè)的最外面的環(huán)狀區(qū)域構(gòu)成，當(dāng)尺寸合適的時(shí)候，例如外徑大約是5厘米，該環(huán)狀基面比起通常的塊規(guī)的一個(gè)側(cè)面，在測(cè)量技術(shù)上來(lái)說(shuō)是更好的靠著支撐平面，通常的塊規(guī)的測(cè)量基面大約相當(dāng)于小火柴匣窄的一個(gè)側(cè)面;原則上來(lái)說(shuō)，圓環(huán)狀的支撐面是均勻的三點(diǎn)支撐，不論怎么轉(zhuǎn)動(dòng)都一樣，而對(duì)于矩形面來(lái)說(shuō)就不是這樣。
還有，根據(jù)本發(fā)明的量規(guī)比起通常的塊規(guī)來(lái)說(shuō)還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，它不易遭受外表面短暫的溫度變化(如人手接觸)所造成的尺寸變化，因?yàn)橹行捻斸樑c周圍的塊體有某種程度的熱絕緣。
本發(fā)明非常重要的一個(gè)方面就是，所說(shuō)的測(cè)量設(shè)備的設(shè)計(jì)能測(cè)量經(jīng)標(biāo)定過(guò)的標(biāo)準(zhǔn)量規(guī)的中心頂針的軸向高度，也能測(cè)量本發(fā)明所提供的類型的可調(diào)節(jié)式工作量規(guī)的軸向高度，因?yàn)樗柚谠谟嘘P(guān)的測(cè)量軸的方向上直接操作的或以該軸為中心對(duì)稱地操作的類型的短距離測(cè)量設(shè)備，就可以進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)量，也就是說(shuō)，測(cè)量本身不在偏離實(shí)際測(cè)量線的帶有有關(guān)的不確定因素的線上進(jìn)行(如用游標(biāo)規(guī)測(cè)量就是在一條偏離實(shí)際測(cè)量線的線上進(jìn)行)。
按照本發(fā)明，對(duì)量規(guī)進(jìn)行要求的調(diào)節(jié)時(shí)，一個(gè)明顯的問(wèn)題是，難于以微米級(jí)的精度來(lái)直接移動(dòng)頂針，因之重要的是，按本發(fā)明的測(cè)量設(shè)備以及所采用的校對(duì)規(guī)或工作量規(guī)部件，要設(shè)計(jì)得使測(cè)量設(shè)備帶有一個(gè)操作部分，該部分有一個(gè)促動(dòng)桿，它通過(guò)齒輪耦合而操作，進(jìn)行緩慢的位移，位移再傳送到校對(duì)規(guī)部件的中心頂針上，這樣一來(lái)，該頂針就容易調(diào)節(jié)了，然后再以所要求的非常高的精度固定。
與本發(fā)明有關(guān)的一個(gè)特殊的問(wèn)題，就是校對(duì)規(guī)部件的暫時(shí)固定住的頂針應(yīng)當(dāng)足夠結(jié)實(shí)地固定，以保證在外力作用下，它不致產(chǎn)生多達(dá)1微米的位移。當(dāng)然，用非常硬的頂針夾具是可以達(dá)到的，但是現(xiàn)難以標(biāo)明如“足夠結(jié)實(shí)地夾緊”的某些標(biāo)準(zhǔn)，反之，夾緊動(dòng)作本身會(huì)造成頂針的長(zhǎng)度的增加。如以下要詳細(xì)披露的，本發(fā)明包括一個(gè)特殊的夾緊系統(tǒng)，用它就可以達(dá)到，中心頂針或者根本不夾住，或者是以足夠的測(cè)量穩(wěn)定性完全被夾緊，這樣，操作人員就容易決定，夾緊是否有效。
以下，參考附圖，詳細(xì)描述本發(fā)明，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明的量規(guī)部件的透視圖;
圖2是其側(cè)視圖;
圖3是根據(jù)本發(fā)明的測(cè)量設(shè)備的透視圖;
圖4是三種不同的量規(guī)部件的透視圖;
圖5是量規(guī)部件修改方案的剖面圖;
圖6是量規(guī)部件的部分頂視剖面圖;
圖7是根據(jù)本發(fā)明的量規(guī)的另一方案的透視圖。
圖1和圖2表示一個(gè)量規(guī)單元2，它包括一個(gè)帶有寬底部分6和中心孔的柱狀體4，中心孔中插有頂針8，頂針固定得稍伸出塊體4頂側(cè)之上。頂針8可以用徑向夾緊螺絲固定住。在下面還將要披露另一種不同的固定方法。在塊體4的底面6上有一個(gè)中心凹槽10，使塊體4有一個(gè)外環(huán)狀底面12。這個(gè)底面12是高精度制成的平面，中心孔也要高精度加工，嚴(yán)格地垂直于環(huán)狀表面12的平面。頂針8的上端為平面，其平面以高精度平行于環(huán)形底面12，或者頂針上端的形狀如虛線所表示的圓蓋的形狀。
頂針8的下端可以通過(guò)凹槽10而從下面接觸到，頂針就由此插入，再利用某種高精度測(cè)量裝置使頂針向上移動(dòng)直到上端可探查到，這樣，頂針的上端和環(huán)狀平面12之間的距離就準(zhǔn)確地為所要求的距離，如在20℃的溫度下為50.000毫米。以后，把頂針就固定到塊體4上而無(wú)需改變其長(zhǎng)度標(biāo)志，該量規(guī)單元或是塊體2就作為加工完畢的產(chǎn)品而準(zhǔn)備交付給使用者，單獨(dú)或是連同下面所說(shuō)的其它部件交付。然而，這些預(yù)先標(biāo)定好的量規(guī)單元2要以一些不同的尺寸來(lái)生產(chǎn)，就是說(shuō)，按某個(gè)間距，如25毫米，以一序列尺寸來(lái)生產(chǎn)。到最后，頂針8可以由塊體4伸出約25毫米，它可以用作50毫米的量規(guī)單元。然而，最好頂針只從規(guī)體4的頂部稍微伸出一點(diǎn)。這樣，這些規(guī)體本身就要采用各種尺寸。
在這些事先標(biāo)定好的量規(guī)單元中，頂針8是用不可松開(kāi)的方式固定住的，例如用強(qiáng)力粘合劑材料。
量規(guī)單元意欲用于如圖3所示的測(cè)量設(shè)備中的標(biāo)定單元。該設(shè)備包括下部機(jī)座部分14，機(jī)座14的頂側(cè)16成為一個(gè)平臺(tái)以放置所說(shuō)的量規(guī)部件，以及下面所敘述的工作規(guī)。在平臺(tái)16上，安裝了一對(duì)夾持螺絲18以用來(lái)把量規(guī)單元的底座6夾持到平臺(tái)上。平臺(tái)16的后部安置有直立的支柱20，其上帶有套筒22，套筒上帶有一個(gè)向前伸出的支撐托架24以便支撐帶有隨動(dòng)促動(dòng)器頂針28的測(cè)量?jī)x器26。在這里未表示出的方式中，套筒22與沿立柱20后側(cè)延伸的軸向溝槽咬合住，使套筒在立柱上可調(diào)節(jié)高度但不能轉(zhuǎn)動(dòng)。在套筒22的下面有一個(gè)承載螺母30，它和立柱20上的螺紋32配合，這樣，套筒22及其上的測(cè)量?jī)x器26就可以利用螺母30來(lái)調(diào)節(jié)沿立柱20上的高度。
當(dāng)量規(guī)單元2放在平臺(tái)16上時(shí)，量規(guī)2的中心區(qū)下面，在相對(duì)的夾持螺絲18的中心位置上，平臺(tái)有一個(gè)帶螺紋的孔洞，其中插有一根軸桿34，促動(dòng)器頂針28與軸桿34共軸。軸桿34向下伸入到機(jī)座14之中，並可以通過(guò)側(cè)面開(kāi)口36接觸到，以便利用一個(gè)下面的寬闊的手動(dòng)輪38來(lái)轉(zhuǎn)動(dòng)該軸桿。
先讓軸桿34的上部處于向下縮進(jìn)的位置上，可以把量規(guī)單元2放在支撐平臺(tái)16上，用夾持螺絲18對(duì)中，螺絲18把量規(guī)的底座部分6夾持到平臺(tái)上。利用螺母30可以把可移動(dòng)部件22、26調(diào)節(jié)到規(guī)定位置，在這個(gè)位置上，量規(guī)單元的頂針8的頂部把促動(dòng)器頂針28向上推動(dòng)了一段距離?，F(xiàn)在儀器26的讀數(shù)就精確地標(biāo)示著平臺(tái)16上側(cè)面和促動(dòng)器頂針28下端之間的距離。這個(gè)尺寸就是量規(guī)單元的尺寸加上測(cè)量?jī)x器26的顯示數(shù)。
每臺(tái)測(cè)量?jī)x器都有一定的滯后作用，所以，依據(jù)促動(dòng)器頂針是朝向儀器還是背離儀器而到達(dá)其最終位置，其測(cè)量結(jié)果是不同的，已經(jīng)建立了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)使促動(dòng)器頂針朝向被測(cè)目標(biāo)而移動(dòng)時(shí)才能得到正確的讀數(shù)。因此，圖3上所示的測(cè)量?jī)x器26以已知的方式提供有促動(dòng)器把手40，用它可以有效操縱縮進(jìn)和降下頂針28，這樣，根據(jù)把手的操作就可以讀出正確的測(cè)定值。
這樣，啟動(dòng)把手40，抬起頂針28，松開(kāi)量規(guī)單元，並從平臺(tái)16上移開(kāi)。
所應(yīng)用的量規(guī)單元2的尺寸的選擇要大致上相應(yīng)于要生產(chǎn)的工作量規(guī)所要求的尺寸。作為實(shí)例，可以要求生產(chǎn)長(zhǎng)56.500毫米，公差為±2微米的工作量規(guī)或校對(duì)規(guī);把50毫米的事先標(biāo)定好的量規(guī)單元安裝在測(cè)量?jī)x器上，使之得到米制的讀數(shù)，如100到8000微米之間的某個(gè)數(shù)。讀數(shù)可以是2134微米，這樣，校對(duì)規(guī)的正確讀數(shù)就應(yīng)當(dāng)是2.134+(56.6-50.0)＝8.634毫米±2微米。
該校對(duì)規(guī)可以完全按通常的方式生產(chǎn)，並在圖3所示的儀器上進(jìn)行控制測(cè)量，但是本發(fā)明還提供了一種專門(mén)的校對(duì)規(guī)元件，它可以快速而容易地調(diào)節(jié)到所要求的尺寸。這種校對(duì)規(guī)元件類似于量規(guī)單元2，但其頂針8並不是事先固定的，因之它們適宜于調(diào)節(jié)，並且在未到用戶處時(shí)，可松開(kāi)地夾住(甚至不必要在實(shí)驗(yàn)室條件)，這樣，校對(duì)規(guī)元件就可以用作工作校對(duì)規(guī)，以后它可以再調(diào)節(jié)到另一個(gè)尺寸，或者再調(diào)節(jié)到維持原來(lái)指定的尺寸。
圖4示出了三種不同長(zhǎng)度的校對(duì)規(guī)44。其中選出一個(gè)尺寸與前述測(cè)量過(guò)的量規(guī)單元2最接近的安裝在圖3的儀器上，利用手輪38把促動(dòng)器軸桿34向上移動(dòng)，它就可以向上推動(dòng)校對(duì)規(guī)單元44的中心頂針8，直到得到所要求的米制讀數(shù)，如按上面的例子就是8.635毫米。然后就操作把手40來(lái)提升或降低促動(dòng)器頂針28，以便更精確地得到尺寸的指示數(shù)，進(jìn)行所要求的調(diào)節(jié)，直到得到正確的尺寸。然后，就用校對(duì)規(guī)柱體上的徑向夾緊螺絲把頂針8固定住，利用螺絲刀42來(lái)擰動(dòng)螺絲，要檢查尺寸是否依然正確。
校對(duì)規(guī)頂針8可以伸出規(guī)體頂面之上幾毫米甚至幾厘米;這樣作是允許的，因?yàn)樾?duì)規(guī)只在當(dāng)?shù)厥褂茫瑏K且過(guò)一段時(shí)間肯定要再檢查和重新調(diào)節(jié)。
至于很長(zhǎng)的量規(guī)單元和校對(duì)規(guī)，可以利用已敘述過(guò)的量規(guī)單元，再結(jié)合應(yīng)用圖5所示的專門(mén)的基座單元。這樣的單元包括某一選定長(zhǎng)度的管狀元件50，它有底部經(jīng)平面加工的底端平面52，和一個(gè)寬的底座部分53，頂部有個(gè)支撐表面54以便于放置量規(guī)單元2或是校對(duì)規(guī)44，用一個(gè)接管螺帽56固定住。當(dāng)放置量規(guī)單元時(shí)，該組合件要在專門(mén)的實(shí)驗(yàn)室里調(diào)節(jié)和固定，接管螺母56例如可使用粘合劑不可拆除地固緊。
當(dāng)與校對(duì)規(guī)44結(jié)合應(yīng)用時(shí)，基座單元或是延長(zhǎng)底座50帶有中心桿58，桿的上端帶有一個(gè)O形環(huán)60，桿就用這個(gè)O形環(huán)掛在上部橫擋62上，而桿的下端就穿過(guò)一個(gè)中心導(dǎo)引部件64。組裝好的單元50，44安裝在測(cè)量?jī)x器的平臺(tái)16上，夾持螺絲18就應(yīng)移到各自的另一個(gè)螺絲孔17上，離開(kāi)軸桿34再遠(yuǎn)一點(diǎn)，這樣較寬的底座部分53中心就可定在軸桿34上。這樣，這種校對(duì)規(guī)就可以按沒(méi)有延長(zhǎng)底座的校對(duì)規(guī)的同樣方式來(lái)調(diào)節(jié)，桿58將把軸桿34的位置傳遞給校對(duì)規(guī)上的頂針8。
可以認(rèn)識(shí)到，分別使用少數(shù)幾個(gè)尺寸的延長(zhǎng)底座50和校對(duì)規(guī)44，就可以覆蓋相當(dāng)寬的測(cè)量范圍，同樣也可用到相應(yīng)的預(yù)先標(biāo)定好的量規(guī)單元上。
量規(guī)單元2可以備有登記號(hào)碼，如固定在底部凹槽10上或管件50上的標(biāo)牌上可以寫(xiě)上號(hào)碼，並且?guī)в衅錁?biāo)稱尺寸的標(biāo)記，如“50毫米”。標(biāo)稱尺寸可以標(biāo)在量規(guī)體4頂部的環(huán)形盤(pán)面上，其中還可以標(biāo)出與標(biāo)稱尺寸有沒(méi)有偏差的情況，如在標(biāo)定之后，標(biāo)上諸如“-0.004”。當(dāng)然，這樣的偏差應(yīng)當(dāng)在調(diào)節(jié)和使用測(cè)量?jī)x器時(shí)考慮進(jìn)來(lái)。某些儀器26可以置零或重新置零，利用任何讀數(shù)，一旦量規(guī)和促動(dòng)器針24接觸，自然馬上就實(shí)現(xiàn)這種重置，這時(shí)有關(guān)的讀數(shù)本身就沒(méi)有意義了。如果有偏差，則標(biāo)出的量規(guī)尺寸的偏差可以讀入測(cè)量?jī)x器之中。
在本發(fā)明的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，就清楚地看到，利用夾緊螺絲對(duì)校對(duì)規(guī)頂針8進(jìn)行的可以再松開(kāi)的固定，會(huì)造成一些測(cè)量技術(shù)的問(wèn)題，因?yàn)椴粔蚍€(wěn)定的頂針的扣緊件和過(guò)大的夾持件之間的接觸邊界是相當(dāng)不固定的。曾努力用各種方法來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題，一般都不成功，但是圖6所示的唯一的一個(gè)解決辦法證明有驚人的效能在塊體4內(nèi)鉆中心孔之前，先在中心軸外方一點(diǎn)鉆一個(gè)橫穿塊體的橫孔70，然后再于孔70的同一個(gè)橫斷面內(nèi)，再鉆一個(gè)徑向孔71?？?1做有螺紋，以便能旋入夾緊螺釘?？?0緊緊地塞入一根鋼針72使孔有些膨脹。然后再鉆中心孔73，如圖所示，中心孔切入填塞鋼針72的一側(cè)。
當(dāng)頂針8置入中心孔73，孔71中的夾緊螺絲緊貼在填塞針72的外側(cè)時(shí)，來(lái)自?shī)A緊螺絲的夾緊壓力通過(guò)填塞針72的剩余部分傳給頂針8，在旋入螺絲的過(guò)程中，或者是由于螺絲的旋入，出現(xiàn)了一個(gè)特點(diǎn)，就是頂針8從完全放松突然變得根本不能移動(dòng)地固定。夾緊力只增加非常小的一點(diǎn)就發(fā)生這個(gè)變化，也就是說(shuō)，對(duì)開(kāi)始完全放松的頂針8，要把它完全穩(wěn)定并不需要特別強(qiáng)的夾緊力。所說(shuō)的特定效應(yīng)的這個(gè)優(yōu)點(diǎn)的一些細(xì)節(jié)以及確定可能的條件現(xiàn)在還不能解釋，或還不能說(shuō)清楚。
至于頂針8的細(xì)調(diào)，可以使用如圖2所示的一種安排，頂針有一個(gè)柱狀凹槽，其相對(duì)兩端與塊體4上一對(duì)徑向針桿螺絲相配合，這樣，可以有選擇地上緊，從而推動(dòng)頂針8向上或向下，從而最終達(dá)到正確的位置。然后再把頂針按上述方法固定，利用夾緊螺絲和/或用膠粘的方法固定，即這些適用于預(yù)先標(biāo)定好的類型的量規(guī)單元。
本發(fā)明並不限于使用主要是簡(jiǎn)單的桿狀量規(guī)單元和工作量規(guī)，由于用頂針作為固定距離部件，又作為可調(diào)距離部件，就有了一種優(yōu)點(diǎn)，即還可以結(jié)合使用其它形狀的量規(guī)和校對(duì)規(guī)。這樣，就可以設(shè)計(jì)一種如圖7所示的“深的校對(duì)規(guī)”，它有一個(gè)下部環(huán)狀部分80和直立的承載柱狀物82，環(huán)狀部分80的底面加工成平面，柱狀物82一端開(kāi)口，並承載著頂部分84，在頂部分84上插有一個(gè)頂針，高度可調(diào)節(jié)並可利用夾緊螺絲71固定。在這種實(shí)施例中，首要的是頂針的下端，頂針和下部環(huán)狀部分的底面共同構(gòu)成了距離部件?？梢杂檬孪仍跍y(cè)量?jī)x器上準(zhǔn)備的一個(gè)校對(duì)規(guī)來(lái)調(diào)節(jié)頂針，並可以定位在下部環(huán)狀部分80之內(nèi)。
已經(jīng)說(shuō)過(guò)，本提出的系統(tǒng)的元件由鋼構(gòu)成，並且在20℃時(shí)把量規(guī)單元調(diào)節(jié)到正確的絕對(duì)尺寸。鋼要經(jīng)受由溫度變化所造成的長(zhǎng)度變化，而在生產(chǎn)過(guò)程中的產(chǎn)品，也要經(jīng)受同樣的變化，所以這個(gè)系統(tǒng)或是一般校對(duì)規(guī)是否會(huì)用在較高的或較低的溫度下並不重要。然而重要的是，系統(tǒng)的各個(gè)元件，即事先標(biāo)定好的量規(guī)單元，測(cè)量?jī)x器，以及工作校對(duì)規(guī)，都要用和所制造的物品的材料的熱膨脹系數(shù)最好是嚴(yán)格相同的材料制成，否則，只有在校對(duì)規(guī)的準(zhǔn)備及應(yīng)用，甚至包括制品的生產(chǎn)都要在20℃時(shí)進(jìn)行，才能達(dá)到所要求的高精度。
權(quán)利要求
1.一種制造精度達(dá)1微米級(jí)的工作量規(guī)或校對(duì)規(guī)的方法，它借助于一個(gè)或多個(gè)精確塊規(guī)和一個(gè)測(cè)量設(shè)備，該測(cè)量設(shè)備用于在工作量規(guī)的制作過(guò)程中或是為了制作工作量規(guī)而進(jìn)行塊規(guī)和工作量規(guī)的比較測(cè)量，本方法的特征在于，對(duì)工作量規(guī)，用一個(gè)事先制好的量規(guī)部件，該部件有一個(gè)縱向可固定的移動(dòng)元件，通過(guò)該比較測(cè)量，把這個(gè)元件移動(dòng)到從量規(guī)部件中伸出的某個(gè)位置，其伸出程度要使得量規(guī)部件的一端和伸出元件的自由端之間的距離相應(yīng)于所要求的校對(duì)規(guī)的尺寸，然后，就把可移動(dòng)元件固定到量規(guī)部件上。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1中用于制作精度達(dá)到1微米量級(jí)工作量規(guī)或校對(duì)規(guī)的測(cè)量元件系統(tǒng)，包括一個(gè)或多個(gè)塊規(guī)和一套測(cè)量設(shè)備，該測(cè)量設(shè)備用于制作工作量規(guī)或在制作中對(duì)塊規(guī)和工作量規(guī)進(jìn)行比較測(cè)量，其特征在于，該系統(tǒng)包括用于插入測(cè)量設(shè)備的不同尺寸的塊規(guī)，設(shè)備上在塊規(guī)的承載部件和短距離測(cè)量?jī)x器的促動(dòng)元件之間的空間大小可以調(diào)節(jié)，每個(gè)不同尺寸的量規(guī)部件都有可移動(dòng)的元件，該元件在相關(guān)的長(zhǎng)度方向上可以固定地移動(dòng)，這種量規(guī)部件插入到測(cè)量設(shè)備中代替所說(shuō)的塊規(guī)，使可移動(dòng)部件可調(diào)節(jié)從量規(guī)部件中伸出，達(dá)到某一位置，以使根據(jù)移動(dòng)部件和所說(shuō)的促動(dòng)元件和相連的測(cè)量?jī)x器之間的配合來(lái)確定所要求的校對(duì)規(guī)的長(zhǎng)度，然后，可移動(dòng)的元件就可松開(kāi)地固定到量規(guī)部件上。
3.根據(jù)權(quán)利要求
2的一個(gè)系統(tǒng)，其中量規(guī)部件的可移動(dòng)元件是處于量規(guī)部件中一個(gè)通道中的頂針元件，其特征在于，所說(shuō)的通道貫穿于量規(guī)部件，另外，測(cè)量設(shè)備的承載部件上有一個(gè)可調(diào)節(jié)的針桿，利用相關(guān)的一個(gè)促動(dòng)系統(tǒng)，使這個(gè)軸桿移入量規(guī)部件的通道中來(lái)推動(dòng)所說(shuō)的頂針元件，當(dāng)量規(guī)部件置于承載部件上時(shí)，所說(shuō)的量規(guī)部件備有固定裝置以用基本上是橫向的夾持來(lái)固定頂針元件。
4.根據(jù)權(quán)利要求
3的一個(gè)系統(tǒng)，其特征在于，量規(guī)部件包括一個(gè)圓柱形具有寬底座的規(guī)體和一個(gè)在中心處伸出的頂針，測(cè)量設(shè)備的承載部件上有緊固件，用來(lái)把所說(shuō)的底座部件對(duì)中緊固。
5.根據(jù)權(quán)利要求
3的一個(gè)系統(tǒng)，其特征在于，固定部件包括徑向夾持螺絲，它壓在一個(gè)桿狀元件的外側(cè)，而桿狀元件則是剛性地嵌入量規(guī)部件中，它相對(duì)于頂針元件是橫向的，並且穿過(guò)所說(shuō)的通道的側(cè)面，還有一個(gè)與通道剩余部分齊平的部分通孔。
6.根據(jù)權(quán)利要求
4的一個(gè)系統(tǒng)，其特征在于，它還包括有一個(gè)或多個(gè)用于量規(guī)部件的加長(zhǎng)元件，這種加長(zhǎng)元件由一端有承座部分的管狀元件構(gòu)成，承座部分用以安放並剛性支撐量規(guī)部件的底座部分，而管狀元件的另一端又有一個(gè)加寬的基座部分，所說(shuō)的管狀元件有一個(gè)中心配置的、可移動(dòng)地夾持的針桿體，它可以從管狀部件的基座部分端部來(lái)操作，從而實(shí)現(xiàn)相連的量規(guī)部件的頂針部件的位移調(diào)節(jié)。
7.根據(jù)權(quán)利要求
4的一個(gè)系統(tǒng)，其特征在于，量規(guī)部件的底座部分有一個(gè)直徑基本上要大于頂針部件通道直徑的內(nèi)部凹槽，這樣，底座部分的支撐區(qū)域就是沿著底座部分圓周的一個(gè)相對(duì)較窄的環(huán)狀面積。
8.根據(jù)權(quán)利要求
4的一個(gè)系統(tǒng)，其特征在于，屬于本系統(tǒng)的塊規(guī)也用和量規(guī)部件的同樣方式設(shè)計(jì)，但是其頂針部件是永久固定的。
9.根據(jù)權(quán)利要求
4的一個(gè)系統(tǒng)，其特征在于，測(cè)量設(shè)備包括有一個(gè)固定的支撐平臺(tái)，和一個(gè)直立上伸的立柱，所說(shuō)的立柱上裝有可移動(dòng)的短距離測(cè)量?jī)x器的支架，測(cè)量?jī)x器的有效的促動(dòng)元件與承載部件的可移動(dòng)的調(diào)節(jié)軸桿共軸。
專利摘要
本發(fā)明提供了包括有專門(mén)的標(biāo)準(zhǔn)塊規(guī)和專門(mén)的工作量規(guī)部件以及相關(guān)的專門(mén)的測(cè)量設(shè)備的一個(gè)系統(tǒng)，利用這個(gè)系統(tǒng)，只對(duì)兩個(gè)互相固定的可移動(dòng)元件簡(jiǎn)單的長(zhǎng)度調(diào)節(jié)就可以生產(chǎn)工作量規(guī)，這種調(diào)節(jié)是通過(guò)對(duì)在測(cè)量設(shè)備上事先測(cè)好的標(biāo)準(zhǔn)塊規(guī)的尺寸的比較而進(jìn)行的。塊規(guī)和工作量規(guī)可以有類似的形狀，例如可包括一個(gè)圓柱狀的規(guī)體和從規(guī)體伸出的一個(gè)確定尺寸用的頂針，這種結(jié)構(gòu)就決定了塊規(guī)的設(shè)計(jì)是很便宜的，并且決定了工作量規(guī)可很容易地調(diào)節(jié)。
文檔編號(hào)G01B3/30GK87103836SQ87103836
公開(kāi)日1988年12月14日 申請(qǐng)日期1987年5月26日
發(fā)明者格爾哈爾德·克利斯登森 申請(qǐng)人:迪斯拉貿(mào)易公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan