具有觸覺或聽覺反饋的卡尺力指示器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及精密測量儀器，并且涉及具有可移動鉗用于測量物體尺寸的卡尺。
【背景技術(shù)】
[0002]卡尺利用成對的鉗來確定測量結(jié)果。第一鉗一般固定在計量標(biāo)尺的一端，而第二鉗附接至沿著計量標(biāo)尺移動的滑動器組件。物體的外尺寸可以通過將物體布置在第一鉗與第二鉗的內(nèi)表面之間和之上進(jìn)行測量。物體的內(nèi)尺寸可以通過將第一鉗和第二鉗的外表面布置在物體的內(nèi)表面(例如，孔壁)上進(jìn)行測量?；瑒悠鹘M件可以用用戶的拇指進(jìn)行移動，并且可以提供拇指輪來改進(jìn)控制。利用拇指輪的一個示例性卡尺描述于美國專利號7，533，474中，其全部內(nèi)容借此通過引用并入本文中。
[0003]為了測量卡尺的鉗之間的距離，例如，可以使用基于低功率電感的位置感測技術(shù)的電子位置編碼器。這樣的編碼器可以包括讀數(shù)頭和標(biāo)尺(scale)。讀數(shù)頭可以包括讀數(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(biāo)尺的位置的函數(shù)而變化。標(biāo)尺可以附至細(xì)長的標(biāo)尺構(gòu)件，它包括固定的第一測量鉗。讀數(shù)頭附至包括第二測量鉗的滑動器組件，它沿著標(biāo)尺構(gòu)件可移動?；谧x數(shù)頭的信號可以確定兩個測量鉗之間的距離的測量結(jié)果。
[0004]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。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。如’ 009出版物中描述的，使用現(xiàn)有卡尺的一個缺陷是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)果差異。特別在測量柔軟物體時，測量結(jié)果可能是不可重復(fù)的，因為一個人在卡尺的鉗上可以施加較高的力或較低的力，使得柔軟物體“壓縮過量”或“壓縮不足”。’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。然而，’009出版物的卡尺的力感測和指示特征可能被許多卡尺用戶考慮為“過度的”和/或可能太過昂貴和/或復(fù)雜。存在這樣的需求:以經(jīng)濟的、符合人體工程學(xué)便利的、可重復(fù)的和可直觀理解的方式改進(jìn)卡尺的測量力控制和/或重復(fù)性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]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】進(jìn)一步進(jìn)行描述。本
【發(fā)明內(nèi)容】
并不意在確定所要求保護(hù)的主題的重要特征，也不意在用作輔助來確定所要求保護(hù)的主題的范圍。
[0006]一種力指示器裝置為用戶提供關(guān)于通過力致動器施加到卡尺鉗的測量力的反饋，所述卡尺鉗沿著卡尺的測量軸方向沿著卡尺標(biāo)尺構(gòu)件移動。所述力指示器裝置包括增量構(gòu)件、接合構(gòu)件和兼容元件。所述增量構(gòu)件聯(lián)接到所述卡尺鉗和所述力致動器之一，并且至少包括具有相應(yīng)第一增量標(biāo)記的第一增量部分。所述接合構(gòu)件聯(lián)接到所述卡尺鉗和所述力致動器中的另一個，并且布置成當(dāng)所述接合構(gòu)件和所述增量構(gòu)件定位在第一相對位移時接合所述第一增量標(biāo)記。所述兼容元件(例如，彎曲彈簧元件、扭矩彈簧元件、螺旋彈簧元件、彈性材料元件，等等)定位成耦合所述力致動器和所述卡尺鉗之間的力。
[0007]所述力指示器裝置被構(gòu)造成使得當(dāng)它聯(lián)接到所述卡尺鉗和所述力致動器時，所述力致動器沿著所述卡尺標(biāo)尺構(gòu)件與所述卡尺鉗移動。另外，當(dāng)力施加到所述力致動器以沿著所述測量軸方向提供力時，所述兼容元件變形，使得所述力致動器相對于所述增量構(gòu)件和所述接合構(gòu)件的聯(lián)接到所述卡尺鉗的一個經(jīng)歷受迫的相對位移。這產(chǎn)生了取決于此受迫的相對位移的測量力。此外，當(dāng)所述受迫的相對位移包括所述第一相對位移時，所述接合構(gòu)件與所述第一增量標(biāo)記接合或脫離中的至少一個會導(dǎo)致觸覺或聽覺反饋(例如，“點擊”)中的至少一個，以指示相應(yīng)的第一各自測量力。
[0008]通過提供觸覺和/或聽覺反饋，用戶不需要在還要試圖觀察所述卡尺的測量結(jié)果的同時觀察力指示。在現(xiàn)有力指示卡尺中，通常視覺提供力指示(例如，在標(biāo)尺或LCD顯示器上)，這需要用戶執(zhí)行艱巨的任務(wù):同時在視覺上監(jiān)控力指示、卡尺測量值和/或卡尺鉗。通過提供與測量力相關(guān)的觸覺和/或聽覺反饋，用戶在仍接收關(guān)于所施加測量力的量的引導(dǎo)的同時能夠觀察測量值和/或卡尺鉗。所述觸覺和/或聽覺反饋允許用戶實現(xiàn)更一致的和/或可重復(fù)的測量結(jié)果，尤其針對標(biāo)準(zhǔn)工件(例如，通過防止施加過少或過多的測量力，這可以導(dǎo)致錯誤和/或不可重復(fù)的測量結(jié)果)。
[0009]在各種執(zhí)行方案中，所述兼容元件可以被構(gòu)造用于所述力致動器到所述卡尺鉗的雙向彈性聯(lián)接。在一個執(zhí)行方案中，沿著所述測量軸方向在第一方向上施加到所述力致動器的力產(chǎn)生所述兼容元件的第一極性形變，這產(chǎn)生了施加到所述卡尺鉗的第一極性測量力。另外，沿著所述測量軸方向在第二方向上施加到所述力致動器的力產(chǎn)生所述兼容元件的第二極性形變，這產(chǎn)生了施加到所述卡尺鉗的第二極性測量力。在一個執(zhí)行方案中，具有相應(yīng)第一增量標(biāo)記的所述第一增量部分被指定為第一極性增量部分，所述第一相對位移被指定為第一極性相對位移，并且所述第一各自測量力被指定為在所述第一方向上施加到所述力致動器的力。所述增量構(gòu)件還包括具有相應(yīng)第二極性增量標(biāo)記的第二極性增量部分。當(dāng)所述接合構(gòu)件和所述增量構(gòu)件被定位在第二極性相對位移時，所述接合構(gòu)件還布置成接合所述第二增量標(biāo)記。此外，當(dāng)所述受迫的相對位移包括所述第二極性相對位移時，所述接合構(gòu)件與所述第二極性增量標(biāo)記的接合或脫離中的至少一個導(dǎo)致生成觸覺或聽覺反饋中的至少一個，以指示在所述第二方向上施加到所述力致動器的各自第二極性測量力。
[0010]在各種執(zhí)行方案中，所述增量構(gòu)件至少包括在所述第一方向上具有相應(yīng)第二增量標(biāo)記的第二增量部分。當(dāng)所述接合構(gòu)件和所述增量構(gòu)件被定位在大于所述第一方向上的所述第一相對位移的第二相對位移時，所述接合構(gòu)件進(jìn)一步布置成接合所述第二增量標(biāo)記。另外，當(dāng)所述受迫的相對位移包括所述第二相對位移時，所述接合構(gòu)件與所述第二增量標(biāo)記接合或脫離中的至少一個導(dǎo)致生成觸覺或聽覺反饋中的至少一個，以指示所述第一方向上的相應(yīng)第二各自測量力。
[0011]在各種執(zhí)行方案中，除所述第二增量部分之外，所述增量構(gòu)件包括一個或多個附加增量部分，一個或多個附加增量部分中的每個具有相應(yīng)附加增量標(biāo)記。當(dāng)所述接合構(gòu)件和所述增量構(gòu)件被分別定位在大于所述第二相對位移的附加各自相對位移時，所述接合構(gòu)件進(jìn)一步布置成分別接合所述附加增量標(biāo)記之一。另外，當(dāng)所述受迫的相對位移包括所述附加各自相對位移之一時，所述接合構(gòu)件與所述各自的附加增量標(biāo)記接合或脫離中的至少一個導(dǎo)致生成觸覺或聽覺反饋中的至少一個，以指示相應(yīng)的附加各自測量力。
[0012]在各種執(zhí)行方案中，所述第一增量標(biāo)記包括第一缺口，或者可替代地包括位于所述增量構(gòu)件中的第一突出部，并且所述接合構(gòu)件包括構(gòu)造成當(dāng)所述接合構(gòu)件和所述增量構(gòu)件被定位在大約所述第一相對位移時延伸到所述第一缺口中或接合所述第一突出部的部分。在所述增量構(gòu)件包括附加增量標(biāo)記的執(zhí)行方案中，這些可以包括位于所述增量構(gòu)件中的附加缺口或突出部。
[0013]在各種執(zhí)行方案中，提供了止動裝置，其被構(gòu)造成在所述力致動器與所述增量構(gòu)件和所述接合構(gòu)件的聯(lián)接到所述卡尺鉗的一個之間提供最大相對位移極限，使得所述兼容元件的變形被限制，以基本排除所述兼容元件的塑性變形。所述止動裝置被構(gòu)造成一旦到達(dá)所述最大相對位移極限就在所述力致動器和所述卡尺鉗之間傳送附加力。
[0014]在各種執(zhí)行方案中，所述力指示器裝置被構(gòu)造成使用與所述卡尺鉗上的現(xiàn)有安裝特征兼容的緊固構(gòu)造安裝到現(xiàn)有卡尺的所述卡尺鉗。在所述現(xiàn)有卡尺不包括力致動器的情形下，所述力指示器裝置包括所述力致動器，并且所述力致動器被改型到所述現(xiàn)有卡尺作為所述力指示器裝置的一部分。
[0015]在各種執(zhí)行方案中，所述力指示器裝置包括有一組可互換的力指示器裝置，其中這組中的每個各自力指示器裝置提供具有不同各自回彈率的各自兼容元件。另外或可替代地，這組中的至少一個各自力指示器裝置提供不同第一增量部分，所述不同第一增量部分具有對應(yīng)于與組中其它構(gòu)件相比不同的第一相對位移的不同各自大小，以便指示與組中其它構(gòu)件指示的相比不同的第一各自測量力。
[0016]在各種執(zhí)行方案中，所述兼容元件被做成足夠剛性以提供合理的阻力(例如，0.1至10N)同時足夠兼容以給出合理的偏轉(zhuǎn)量(例如，0.5至5mm)。在一個執(zhí)行方案中，利用的兼容元件具有0.25N/mm至6N/_的回彈率等級，以便提供某些符合人體工程學(xué)的特點?；貜椔实燃壱策x擇足以在完成測量過程之后將所述力指示器裝置返回至零位置。
【附圖說明】
[0017]圖1是具有力指示器裝置第一實施例的手工具類型卡尺的分解等距視圖，包括標(biāo)尺和滑動器。
[0018]圖2是圖1力指示器裝置的等距視圖。
[0019]圖3是圖1力指示器裝置的頂視圖。
[0020]圖4A-4C是一組兼容元件的頂視圖，具有不同剛度或回彈率。
[0021]圖5A-5C是一組增量部分的頂視圖，具有不同數(shù)量和間距的增量標(biāo)記。
[0022]圖6A和6B是力指示器裝置第二實施例的視圖。
[0023]圖7是力指示器裝置第三實施例的視圖。
【具體實施方式】
[0024]圖1是具有力指示器裝置205的手工具類型卡尺100的分解等距視圖。在該示例中，卡尺100包括滑動器位移傳感器158 (例如，電感傳感器組件)和標(biāo)尺基板125，標(biāo)尺基板125包括沿著細(xì)長的標(biāo)尺構(gòu)件102定位在溝槽127中的標(biāo)尺軌道126(圖示了每個的切掉部分)。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的機械結(jié)構(gòu)和操作可以類似于某些現(xiàn)有電子卡尺，諸如