用于力指示卡尺的位移傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明一般涉及精密測量儀器，特別涉及具有用于測量物體尺寸的可移動鉗的卡尺。
【背景技術(shù)】
[0002]已知各種使用電子位置編碼器的電子卡尺。這些編碼器一般基于低功率電感、電容或磁性位置感測技術(shù)。一般而言，編碼器可以包括讀數(shù)頭和標尺。讀數(shù)頭一般可以包括讀數(shù)頭傳感器和讀數(shù)頭電子裝置。讀數(shù)頭輸出的信號沿著測量軸作為讀數(shù)頭傳感器相對于標尺的位置的函數(shù)而變化。在電子卡尺中，標尺一般附至包括第一測量鉗的細長的標尺構(gòu)件，并且讀數(shù)頭附至沿著標尺構(gòu)件可移動且包括第二測量鉗的滑動器。因而，兩個測量鉗之間的距離的測量結(jié)果可以基于來自讀數(shù)頭的信號而確定。
[0003]示例性電子卡尺公開在共同轉(zhuǎn)讓的美國專利號RE37490、5，574，381和5，973，494中，其中每個專利的全部內(nèi)容借此通過引用并入本文中。能夠測量力的現(xiàn)有技術(shù)電子卡尺公開在美國專利出版物N0.2003/0047009中(009出版物”)。如’ 009出版物描述的，使用現(xiàn)有卡尺的一個缺陷是可由測量鉗施加的力的變化以及可作為結(jié)果而發(fā)生的測量結(jié)果的差異。特別當測量柔軟物體時，物體的測量結(jié)果可以是不可靠的或不可重復(fù)的，因為一個人在卡尺的鉗上或者可以施加較高的力，使得柔軟物體“壓縮過量”，或者施加較低的力，使得柔軟物體“壓縮不足”。作為一種解決方案，’009出版物公開的卡尺能夠測量施加到物體的大小和力兩者，其可以被分析以提供更可重復(fù)的測量結(jié)果。用將支架附接至讀數(shù)頭的應(yīng)變計傳感器來測量力。應(yīng)變計傳感器輸出的信號涉及施加到由卡尺測量的物體的力的量，并且信號傳遞至印刷電路板。雖然’ 009出版物并未公開采用力測量，如此做所利用的構(gòu)造需要使用和附接應(yīng)變計傳感器。另外，信號必須設(shè)法傳遞到印刷電路板，需要利用附加布線或其它聯(lián)接技術(shù)。此外，可能需要專門的處理將來自應(yīng)變計傳感器的信號轉(zhuǎn)換成用于卡尺的有用力讀數(shù)。更經(jīng)濟的構(gòu)造存在這樣的需求:指示卡尺上的力的水平，同時最小化外部電子部件和附接到印刷電路板的需求，并且在卡尺應(yīng)用的典型環(huán)境中可靠地操作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本
【發(fā)明內(nèi)容】
設(shè)置為以簡化的形式引入一種概念的選擇，其在下文的【具體實施方式】中進一步描述。本
【發(fā)明內(nèi)容】
并不意在確定所要求保護的主題的重要特征，也不意在用作輔助來確定所要求保護的主題的范圍。
[0005]提供了一種電動卡尺，包括標尺構(gòu)件、滑動器、滑動器位移傳感器和力感測裝置。所述標尺構(gòu)件包括在測量期間位于工件上的第一測量表面。所述滑動器包括在測量期間位于工件上的第二測量表面。所述滑動器位移傳感器被構(gòu)造成提供響應(yīng)于所述滑動器沿著所述標尺構(gòu)件的位置的改變的位置信號，并且包括制造于電路板上的電信號感測元件，所述電路板承載在所述滑動器上。
[0006]所述測量力感測裝置也位于所述滑動器上，并且包括力致動器、力元件位移傳感器和力感測電路。所述力致動器相對于所述電路板移動。所述力元件位移傳感器包括至少一個電信號感測元件和至少一個信號調(diào)制元件。所述至少一個電信號感測元件相對于所述電路板固定。所述至少一個信號調(diào)制元件聯(lián)接到所述力致動器，并且接近所述至少一個電信號感測元件。所述力感測電路位于所述電路板上，并且聯(lián)接到所述至少一個電信號感測元件。所述測量力感測裝置被構(gòu)造成提供一力信號，所述力信號響應(yīng)于在測量過程期間通過所述第一測量表面和第二測量表面中的至少一個的由用戶施加在工件上的測量力的改變。
[0007]在各種執(zhí)行方案中，所述力致動器可以包括聯(lián)接到力彈簧剛度彈簧(forcespring rate spring)的剛性元件，所述力彈簧剛度彈簧的尺寸通過所述力致動器由用戶加以改變而使測量力變化。所述至少一個信號調(diào)制元件可以聯(lián)接到所述力致動器，并且可以被構(gòu)造成對應(yīng)于改變的尺寸且接近所述至少一個電信號感測元件而移動。所述至少一個電信號感測元件可以制造在承載于所述滑動器上的所述電路板的金屬層中。所述力感測電路可以響應(yīng)于所述至少一個信號調(diào)制元件相對于所述至少一個電信號感測元件的位置。
[0008]在各種執(zhí)行方案中，所述至少一個電信號感測元件可以包括具有電感的可變電感元件，電感取決于所述至少一個信號調(diào)制元件的位置。所述力元件位移傳感器可以進一步包括電感親合到所述至少一個可變電感元件的至少一個電感驅(qū)動元件，其中所述電感親合取決于所述至少一個信號調(diào)制元件的位置。所述至少一個信號調(diào)制元件可以包括有色金屬導(dǎo)體或鐵氧體材料中的至少一種。
[0009]在各種執(zhí)行方案中，所述至少一個可變電感元件可以包括至少兩個平面線圈，所述至少兩個平面線圈制造在承載于所述滑動器上的所述電路板的金屬層中。在一個執(zhí)行方案中，所述至少兩個平面線圈可以關(guān)于彼此對稱，并且當處于?？课恢脮r，所述信號調(diào)制元件可以覆蓋所述至少兩個平面線圈中的每個的大約一半。
[0010]在各種執(zhí)行方案中，所述至少一個可變電感元件可以包括平面信號線圈，并且所述電感驅(qū)動元件可以包括平面驅(qū)動線圈，所述平面驅(qū)動線圈制造在承載于所述滑動器上的所述電路板的金屬層中。所述平面信號線圈和所述平面驅(qū)動線圈可以被構(gòu)造成包圍一共享面積。在一個執(zhí)行方案中，所述電路板可以包括兩層，其中所述平面信號線圈和所述平面驅(qū)動線圈可以制造在所述電路板的同一金屬層中。在其它執(zhí)行方案中，所述電路板可以包括四層，并且所述平面信號線圈和所述平面驅(qū)動線圈可以制造在所述電路板的不同金屬層中。
[0011 ] 在各種執(zhí)行方案中，所述滑動器位移傳感器可以接收來自驅(qū)動電路的位置驅(qū)動信號，并且所述驅(qū)動電路還可以將力驅(qū)動信號提供給所述力元件位移傳感器。在一個執(zhí)行方案中，所述位置驅(qū)動信號和所述力驅(qū)動信號可以提供于所述驅(qū)動電路的不同時鐘周期期間。
[0012]在各種執(zhí)行方案中，承載于所述滑動器上的所述電路板可以在所述電路板的安裝區(qū)域抵接所述滑動器。另外，所述滑動器位移傳感器的電信號感測元件可以在位于遠離所述安裝區(qū)域的第一橫向方向上的標尺區(qū)域中交疊所述標尺構(gòu)件。此外，所述力元件位移傳感器的至少一個電信號感測元件可以布置在位于遠離所述安裝區(qū)域的相反橫向方向上的區(qū)域中。將要理解的是，在該構(gòu)造中，除其通常的滑動器功能外，所述金屬滑動器還可以起作用來屏蔽所述兩個位移傳感器彼此的信號。
【附圖說明】
[0013]圖1是手工具類型卡尺的分解視圖，其包括標尺和滑動器，其中力元件位移傳感器的信號調(diào)制元件附接至第一實施方式的力致動器組件。
[0014]圖2是圖1的力致動器組件的分解視圖，附接有信號調(diào)制元件。
[0015]圖3是附接有信號調(diào)制元件的力致動器組件第二實施方式的等距視圖。
[0016]圖4A和4B是圖示響應(yīng)于信號調(diào)制元件的力元件位移傳感器第一實施方式的視圖。
[0017]圖5A-?是圖示響應(yīng)于信號調(diào)制元件的力元件位移傳感器第二實施方式的視圖。
[0018]圖6是圖示力元件位移傳感器的各種操作原理的示意圖。
【具體實施方式】
[0019]圖1是手工具類型卡尺100的分解視圖，其中信號調(diào)制元件250附接至第一實施方式的力致動器組件182。在該示例中，卡尺100包括滑動器位移傳感器158 (例如，磁性或電感傳感器組件)和標尺基板125，標尺基板125包括沿著細長的標尺構(gòu)件102定位在溝槽127中的標尺軌道126(圖示了每個的切掉部分)。將要理解的是，在其它實施方式中，可以利用其它類型的滑動器位移傳感器158 (例如，電容，等)?；瑒悠鹘M件170包括附接至滑動器130的電子組件160。滑動器位移傳感器158包括在電子組件160中。卡尺100的通用機械結(jié)構(gòu)和物理操作類似于某些現(xiàn)有電子卡尺，諸如共同轉(zhuǎn)讓的美國專利號5，901，458的電子卡尺，其全部內(nèi)容借此通過引用并入本文中。標尺構(gòu)件102是剛性或半剛性的桿，其可以包括各種溝槽和/或并入大致矩形的橫截面中的其它特征。標尺基板125可以剛性地結(jié)合在溝槽127中，并且標尺軌道126可以包括標尺元件，以類似于在已知電子卡尺中使用的且如先前并入的RE37490和5，901, 458專利以及共同轉(zhuǎn)讓的美國專利號6，400, 138 (其全部內(nèi)容通過引用并入本文中)所描述的方式，標尺元件與包括于電子組件160中的滑動器位移傳感器158的相應(yīng)元件(未示出)共同操作。