配置成生成用于測量操作的電力的電子卡尺的制作方法
【專利摘要】電子卡尺生成用于測量操作的電力?？ǔ甙ǎ嚎潭葮嫾?；滑塊；信號處理部，其配置成測量刻度構件和滑塊之間的移位；以及安裝到滑塊的發電構造，該發電構造包括齒輪組件和發電機，齒輪組件配置成響應于用戶開閉卡尺時經由刻度構件對齒輪組件施加的力而轉動，發電機聯接到齒輪組件，并且配置成響應于轉動的齒輪組件提供的力而轉動并且將電力提供到信號處理部。發電構造在用戶開閉卡尺時發電，發電構造配置成使得：在用戶利用最大手動加速度和/或速度開閉卡尺期間，發電構造所貢獻的運動阻力分量最大為20N。
【專利說明】配置成生成用于測量操作的電力的電子卡尺【技術領域】
[0001]本申請總體上涉及計量系統，更具體地涉及一種能夠從電子卡尺使用所需的標準運動發電的電子卡尺。
【背景技術】
[0002]已知使用電子位置編碼器的各種電子卡尺。這些編碼器一般基于低功率的電感式、電容式或磁性位置感應技術。一般而言，編碼器可包括讀取頭和刻度。讀取頭一般可包括讀取頭傳感器和讀取頭電子器件。讀取頭輸出作為讀取頭傳感器的位置沿著測量軸線相對于刻度的函數而改變的信號。在電子卡尺中，刻度一般固定到包括第一測量卡爪的長的刻度構件，讀取頭被固定到滑塊，滑塊可沿著刻度構件移動并且包括第二測量卡爪。因此，可基于從讀取頭輸出的信號確定出兩個測量卡爪之間的距離的計量。
[0003]在共同轉讓的美國專利N0.RE37490、N0.5，574，381和N0.5，973，494中公開了示例性的電子卡尺，這些文件的全部內容均通過引用合并于此?？ǔ呒夹g重視低電力消耗的需求，例如美國專利N0.5，973，494公開了降低卡尺中的電力消耗的配置。然而，即使在低功率構造中，也需要定期地更換電池。這被一些用戶視為不想要的不方便和/或代價。期望一種免除更換電池或顯著延遲電池更換的卡尺。
【發明內容】
[0004]提供該概要以用簡要的形式介紹下面將在【具體實施方式】中進一步說明的構思的節選。該概要不想要標識所要求保護的主題的關鍵特征，也不是想要輔助用于確定所要求保護的主題的范圍。
[0005]當發電以免除或延遲更換卡尺中的電池的需求時，用戶可能不想損失現有的卡尺操作的所期望的方面。因此，在各實施方式中，如果卡尺中的電力是從卡尺使用所需的標準運動生成的，則是期望的且是最方便的。此外，如果標準運動的感覺與現有的卡尺相比相對沒有變化，則是期望的。例如，期望地，用于開閉卡爪所需的力保持較小，從而用戶對卡尺具有精密儀器的感覺，并且還可對工件接觸力施加精細控制，以便防止工件變形，并且獲得更可重復的測量。
[0006]公開了一種電動卡尺(electrically powered caliper),其配置成生成用于測量信號處理操作的電力，所述卡尺包括:刻度構件；滑塊；信號處理部，其配置成測量所述刻度構件和所述滑塊之間的移位；以及安裝到所述滑塊的發電構造，其包括齒輪組件和發電機，所述齒輪組件配置成響應于用戶開閉所述卡尺時經由所述刻度構件對所述齒輪組件施加的力而轉動；所述發電機聯接到所述齒輪組件，并且配置成響應于轉動的所述齒輪組件提供的力而轉動并且將電力提供到所述信號處理部。
[0007]所述發電構造在用戶開閉所述卡尺時發電。在各實施方式中，所述發電構造配置成使得:在用戶利用最大或更小的手動加速度開閉所述卡尺期間，所述發電構造所貢獻的運動阻力分量最大為20N，或者在其它實施方式中為ION或更小。運動阻力分量可包括慣性分量和發電機工作分量。由發電構造所貢獻的運動阻力分量可通過如下方式測量出:通過確定滑塊組件和發電構造接合從而通過移動滑塊而驅動發電構造時的運動阻力與滑塊組件和發電構造解除接合而使得滑塊運動不驅動發電構造的任何元件時的運動阻力之間的差值。最大手動加速度和速度是指典型的卡尺用戶開閉卡尺時所期望能得到的最大加速度和速度。
[0008]在一些實施方式中，齒輪組件包括小直徑的輸入元件，輸入元件聯接到大直徑的外齒輪，外齒輪驅動小直徑的內齒輪，內齒輪聯接到大直徑的另一外齒輪，該另一外齒輪通過一個或多個附加齒輪驅動發電機。在一些實施方式中，輸入元件是被安裝到刻度構件的齒條所驅動的小齒輪或內齒輪。在一些實施方式中，輸入元件是被刻度構件的邊緣所驅動的小摩擦輥。在一些實施方式中，摩擦輥包括與刻度構件的邊緣接合的楔形凹部。在一些實施方式中，卡尺包括使摩擦輥壓靠刻度構件的彈簧元件。在一些實施方式中，由用戶使彈簧元件移動，彈簧元件被配置成:在與有效發電狀態對應的第一位置中，使摩擦輥壓靠刻度構件的邊緣；在與不想要發電的失效狀態對應的第二位置中，不使摩擦輥壓靠刻度構件的邊緣。
[0009]在一些實施方式中，齒輪組件包括力限制離合器，其配置成限制運動阻力分量。在一些實施方式中，力限制離合器位于齒輪組件的輸入元件和通過力限制離合器而聯接到輸入元件的齒輪之間。
[0010]在一些實施方式中，信號處理部包括能量存儲元件，能量存儲元件包括存儲發電構造所生成的能量的電容器和電池中的至少一者。
[0011]在一些實施方式中，齒輪組件包括徑節至少為120的齒輪。
[0012]在一些實施方式中，發電構造的至少一些齒輪位于刻度構件的頂部和包圍信號處理部的罩的內部之間的容積中。
[0013]在一些實施方式中，發電構造的至少一些齒輪位于刻度構件的底部和滑塊的繞刻度構件的底部包裹的部分的內表面之間的容積中。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]通過結合附圖的下面的具體說明，將更容易地理解和明白本發明的前述方面及其所帶來的很多好處。
[0015]圖1是可適于這里公開的原理的手持工具式卡尺的分解示意圖；
[0016]圖2是整合在卡尺中的發電構造的第一實施方式的示意圖；
[0017]圖3A和圖3B是整合在卡尺中的發電構造的第二實施方式的示意圖；
[0018]圖4A和圖4B是示出整合在卡尺中的發電構造的第三實施方式的一部分的示意圖；和
[0019]圖5是示出整合在卡尺中的發電構造的第四實施方式的一部分的示意圖。
【具體實施方式】
[0020]圖1是可適于這里公開的發電原理的手持工具式卡尺100的一個實施方式的分解示意圖。在該示例中，卡尺100包括磁性或電感性傳感器組件158和刻度基板(scalesubstrate)125，刻度基板125包括沿著長的刻度構件102定位在槽127中的刻度軌道126(刻度基板125和刻度軌道126均示出為切出段)?；瑝K組件170包括安裝到滑塊130的電氣組件160。磁性或電感性傳感器組件158被包含在電氣組件160中。
[0021]卡尺100的整體機械結構和物理操作與現有的一些電子卡尺(例如，全部內容通過引用合并在此的共同轉讓的美國專利N0.5，901，458中的電子卡尺)的整體機械結構和物理操作類似?？潭葮嫾?02是剛性的或半剛性的棒，其可包括結合到大致矩形截面的各種槽和/或其它特征。與已知的電子卡尺中所用的及之前并入的美國專利N0.RE37490、N0.5，901, 458和全部內容通過引用合并在此的共同轉讓的美國專利N0.6，400, 138中描述的方式類似，刻度基板125可剛性地結合在槽127中，刻度軌道126可包括與包含在電氣組件160中的傳感器組件158對應的元件(未示出)協作的刻度元件。
[0022]一對卡爪108、110 —體地形成在刻度構件102的第一端附近。對應的一對卡爪116、118形成在滑塊130上。通過將工件放在卡爪108、116的接合面114之間來測量工件的外尺寸。類似地，通過將卡爪110、118的一對接合面122靠著工件的相對的內表面放置來測量工件的內尺寸。在有時稱作零位置的位置處，接合面114彼此抵接，接合面122—致，由卡尺100所測量的外尺寸和內尺寸兩者可指示為零。
[0023]測量出的尺寸可顯示在數字顯示器144上，數字顯示器144安裝在卡尺100的電氣組件160的罩140內。電氣組件160還可包括一套按鈕開關143、141和142 (例如，開/閉開關、模式開關和零設定開關)，信號處理和顯示電路板150包括讀取頭信號處理和控制電路159。在圖1所的一個實施方式中，信號處理和顯電路板150的底面被安裝成在刻度構件102的任一側上抵接滑塊130的頂表面。
[0024]與圖1所示類型相似的一些卡尺通過連接到電氣組件160的一個或多個電池供電。還已知利用太陽能電池對類似的卡尺供電，例如如美國專利N0.4，963，811 (后面稱為’ 811專利)教導了這種方案，其全部內容通過引用合并在此?！?811專利教導了一種電力管理系統，其包括太陽能收集器、存儲裝置(例如儲能電容器)和電力控制電路。如果太陽能收集器提供的電力比用于操作卡尺所需的電力多，則電力控制電路可將太陽能收集器連接到存儲裝置以存儲儲備能量?？ǔ呖蓛H依靠存儲的能量多次操作。
[0025]為了該公開的目的，電氣組件160可包括與’ 811專利類似的電力管理部156。電力管理部156包括能量存儲裝置156es和電力調制和控制電路156pc。能量存儲裝置156es可以例如是電池或電容器，其存儲用于操作卡尺100的能量。電力調制和控制電路156pc可提供與上面所述的和/或與’ 811專利中類似的電力和能量管理功能，以存儲和使用如這里公開地產生的能量，可以以交流電流或電壓的形式提供該能量。因此，電力調制和控制電路156pc還可包括下面的圖中所示的對發電機的AC電壓進行升壓和整流的升壓和整流電路，從而升壓和整流后的能量可由能量存儲裝置156es存儲并且用于操作卡尺100。例如，一種適用的升壓和整流電路是在Adv.Radio Sc1., 6:219-225, 2008中的文章“Highly efficient integrated rectifier and voltage boosting circuits for energyharvesting applications”(用于能量采集應用的高效的集成整流升壓電路)描述的,其通過引用合并在此。在一些實施方式中，一部分或全部的電力調制和控制電路156pc可并入信號處理和控制電路159和/或與信號處理和控制電路159不可區分。
[0026]應當理解，盡管上面說明了磁性或電感式卡尺，但是使用任何傳感器類型的電子卡尺都可適于參照圖2-圖5所描述的原理。例如，使用電容式感應技術的卡尺可使用圖2-圖5中描述的特征。
[0027]圖2是整合到卡尺200中的發電構造205的第一實施方式的示意圖。卡尺200可與卡尺100類似，因此，參照圖2僅說明顯著的不同之處。圖2中省略了刻度構件202的一些部分，以便可更清楚地示出發電構造205的各部件。包括輪齒(gear teeth)的齒條220安裝到刻度構件202或制作為刻度構件202的一部分。在圖2所示的實施方式中，齒條202定位在刻度202的下側的槽202rg中，槽202rg足夠大以為被齒條驅動的齒輪232Ai (下面將說明)提供間隙。
[0028]如圖2所示，發電構造205整合到滑塊230(可在如圖1所示的滑塊組件170中使用)并且隨著滑塊230運動。發電構造205包括齒輪組件232和發電機231。齒輪組件232包括被刻度構件驅動的輸入元件，在本實施方式中，輸入元件是被齒條220驅動的內齒輪232Α?,內齒輪232Ai被接合到大徑齒輪232A或與大徑齒輪232A —體化。齒輪組件232還包括被齒輪232A驅動的內齒輪232Bi，內齒輪232Bi被接合到大徑齒輪232B或與大徑齒輪232B 一體化。應當理解，通過該配置，使齒輪232B的輪齒速度遠高于齒條220的速度，從而在用于開閉卡尺以進行測量所需的正常運動期間，當用戶移動卡尺200的刻度構件202和齒條220時，這適于以高RPM驅動發電機231。
[0029]齒輪組件232還包括齒輪231gg，其接合到發電機231的軸并且被齒輪232B驅動(直接地驅動或者通過中間齒輪等被驅動)。齒輪組件232的各齒輪可繞定位于滑塊230上的軸轉動?？蛇x地，在一些實施方式中，發電機231的軸可從電氣組件160的適當部位懸出?；谠摴_本領域的普通技術人員應該理解，滑塊230可根據需要包括用于收容發電構造205的其它特征(例如，凹部230r)。
[0030]概括而言，在操作中，當用戶移動滑塊組件170以便使卡爪108、110相對于卡爪116、118移動來進行測 量時，滑塊230相對于齒條220移動，由此驅動齒輪組件232，齒輪組件232驅動發電機231的轉動部(例如，磁性轉子)以從卡尺200的正常操作運動中發電。
[0031]發電機231可與可在商業上買到的腕表中使用的發電機類似。例如，可從Kinetron買到的微型發電機和/或在美國專利N0.5，923，619和/或N0.6，124，649 (其全部內容通過引用合并在此)中公開的微型發電機可適用于這里公開的原理。發電機231可具有電引線231w，如虛線示意性地所示，其可連接到前面所述的電力管理部156。
[0032]在上述實施方式中，齒輪組件232被配置成具有如下總傳動比:在用戶在操作期間以期望的速度移動滑塊231期間，發電機231以提供較有效地發電的速度轉動(例如，1000~10000RPM)。這可以是較高的傳動比。然而，在各實施方式中，還期望地，當發電構造205隨著用戶開閉卡尺而發電時，在用戶開閉卡尺期間發電構造205所貢獻的運動阻力分量最大為大約20N。發明人已經確定，當該力分量超過大約20N時，該力與正常操作力(例如，滑動摩擦力)的合力使得卡尺難以反復地操作和/或使得反復地操作讓人感覺累，和/或在測量期間給用戶提供一種不精確或者不靈敏的感覺。用戶偏好該阻力分量最大為大約20N的卡尺，更高的阻力分量是不期望的。用戶更偏好該阻力分量最大為大約ION而不是20N的卡尺。
[0033]應當理解，該運動阻力分量被施加在刻度構件和齒輪組件的輸入元件之間，在本示例中，被施加在齒條220和輸入齒輪232Ai之間。主要歸因于齒輪組件232和發電機231的慣性、發電機231中產生的磁性力(發電機工作時)和發電構造205中的摩擦而出現該運動阻力分量，運動阻力分量還受各齒輪的半徑之間的關系的影響。因此，在各實施方式中，基于該公開可確定齒輪慣性、齒輪半徑等的適當組合(例如，通過分析和/或試驗)，從而當用戶以最大期望加速度和/或速度使滑塊組件170相對于刻度構件202移動時，由發電構造205所貢獻的運動阻力分量最大為大約20N，或者在其它實施方式中為10N，或者更小。應當理解，圖2中所示的和上面所述的具體齒輪構造僅為示例性的而非限制性的。例如，可在其他實施方式中使用行星齒輪構造。基于該公開的教導，這些和其它可選方案對于本領域的普通技術人員將變得明顯。
[0034]圖3A和圖3B是整合在卡尺300中的發電構造305的第二實施方式的示意圖。卡尺300可與卡尺200類似，發電構造305可與發電構造205類似，標記為3XX的元件可與卡尺200的標記為2XX的元件相同或類似。因此，參照圖3A和3B僅詳細說明顯著不同之處。特別地，齒輪組件332與齒輪組件232的不同之處在于，齒輪組件332包括力限制離合器332C，其在圖3A中示出且在下面將進一步說明的圖3B中進一步放大。
[0035]如前所述，期望地，當發電構造305在用戶開閉卡尺而發電時，發電構造305在用戶開閉卡尺期間貢獻的運動阻力分量最大為大約20N。發明人已經確定，當該力分量超過大約20N時，該力與正常操作力(例如，滑動摩擦力)的合力使得卡尺難以反復地操作和/或使得反復地操作讓人感覺累，和/或在測量期間給用戶提供一種不精確或者不靈敏的感覺。用戶偏好該阻力分量最大為大約20N的卡尺，更高的阻力分量是不期望的。用戶更偏好該阻力分量最大為大約ION而不是20N的卡尺。因此，在各實施方式中，基于該公開配置力限制離合器332C (例如,基于分析和/或實驗),從而當用戶以最大加速度和/或速度(或較小的加速度和/或速度)手動地使滑塊組件相對于刻度構件移動時，由發電構造305所貢獻的運動阻力分量最大為大約20N，或者在其它實施方式中為ION或更小。換言之，如果滑塊組件的移動使得發電構造305將貢獻的沿著齒條320的運動阻力分量超過大約20N (或者在其它實施方式中為ION或更小)，則力限制離合器332C被設定成使得力限制離合器332C打滑和/或使得齒輪組件332 (和發電機331)的至少一部分與齒條320有效地解除接合或解除聯接，以將運動阻力分量限制到期望的水平，從而避免齒輪組件332和發電機331的元件的損壞或過度磨損。
[0036]應當理解，這可有效地解除發電機331的驅動，犧牲發電，從而絕對化地限制運動阻力分量。然而，應當理解，一旦運動阻力分量落在離合器332C所確定的限制值以下，就使齒輪組件332 (和發電機331)重新接合或聯接到齒條320，并且再次發電。
[0037]此外，離合器的存在允許期望的設計權衡。例如，在一些這種實施方式中，與不具有離合器的發電構造205相比，不必將發電構造305的總傳動比配置成對其運動阻力分量進行限制，這是因為離合器提供了這種限制。反而，可能期望較大的傳動比，從而例如以較小的滑塊速度提供較高的發電機RPM，以有利地在較低的滑塊速度時生成更多電力。由于不必保守地限制傳動比，所以相對于發電構造205，對于大多數典型的卡尺操作運動，這實際上在發電方面產生凈增益。
[0038]圖3B以放大的形式示出了力限制離合器332C的一個簡化實施方式。離合器332C包括接合到內齒輪332Ai的上離合器元件332Ct和接合到外齒輪332B的下離合器元件332Cb。這些元件的配合的凸凹面(ridged surface)在離合器交界面332Cint處會合。這些元件示出為在交界處分離開，但是這僅僅是圖示的目的。在操作時，在離合器預加載彈簧332Cps的力的作用下，這些元件被施力以彼此配合，由緊固件332Cf使離合器預加載彈簧332Cps壓抵內齒輪332Ai。緊固件332Cf擰入接合到下離合器元件332Cb和/或外齒輪332A的軸(以虛線輪廓示出)中。
[0039]在正常操作下，離合器預加載彈簧332Cps使上離合器元件332Ct沿著軸向下滑動以使離合器元件的配合凸凹在離合器交界面332Cint處接合，從而在交界處傳遞扭矩，并且使內齒輪332Ai驅動外齒輪332A。離合器預加載彈簧被設計和/或調節成(例如，通過調節緊固件332Cf)使得:當齒條作用在內齒輪332Ai上的力超過期望的運動阻力分量時，在離合器交界面332Cint處作用在配合凸凹上的力/扭矩使上離合器元件332Ct滑起越過下離合器元件332Cb的凸凹，這將使內齒輪332Ai與外齒輪332A有效地解除接合，使得內齒輪332Ai更自由地轉動并且將作用在齒條320上的反作用力分量降低到期望的水平。
[0040]應當理解，圖3A和圖3B示出和上面所述的特別簡化的離合器構造僅是示例性的而不是限制性的。例如，可取代凸凹元件使用面摩擦板，和/或圓錐形或圓柱形元件可以形成離合器交界面，和/或可增加軸承或其它附加元件以減小各支承點處的磨損，和/或可改變離合器元件和各其它元件的直徑，或可通過適當的調節齒輪將離合器定向在不同的平面內，等等?；谠摴_的教導，這些和其它可選方案對本領域的普通技術人員將是明顯的。
[0041]圖3A還示出發電機331的一個實施方式的附加細節。發電機331可包括線圈331c、定子331s、被齒輪331gg驅動(在本實施方式中，還包括中間齒輪)的磁性轉子331mr。磁性轉子331mr被安裝到軸(未示出)上，該軸被安裝到齒輪331gg。在一些實施方式中，磁性轉子331mr可以是多極SmCo合金磁體(例如美國專利N0.5，229，738中公開的)。外齒輪332B使齒輪33Igg轉動，由此使磁性轉子33Imr相對于線圈331c轉動，線圈331c由此生成能量，該能量可通過配線連接331w作為AC電力傳遞到電力管理部156，其可連接到相鄰的信號處理和顯不電路板150 (例如，電路板150)。
[0042]應當理解，基于該公開的教導，本領域的普通技術人員可理解，盡管卡尺300的發電構造305的元件的配置示出為與卡尺200的發電構造的元件的配置相似,但是這些元件的實施方式可以適應于任何適當的卡尺配置。
[0043]圖4A和圖4B是整合在卡尺400中的發電構造405的第三實施方式的一部分的示意圖?？ǔ?00可與卡尺200或300類似，發電構造405可與發電構造205或305類似，標記為4XX的元件可與卡尺200的標記為2XX的元件或卡尺300的標記為3XX的元件相同或類似。因此，參照圖4A和圖4B僅說明顯著不同之處。特別地，齒輪組件432與齒輪組件232和332的不同之處在于，提供前面所述的輸入齒輪(例如，齒輪232Ai或332Ai)的功能的輸入元件是可接合到外齒輪432A的摩擦輥432Ai。摩擦輥432Ai通過摩擦與刻度構件402的邊緣接合并且由此轉動以驅動外齒輪432A。由此，與卡尺200和300相比，可去除齒條(例如，齒條220或320)和刻度構件中的相關的槽。
[0044]應當理解，除了各齒輪、軸、孔和凹部的位置可調節成收納摩擦輥的配置之外，齒輪組件432可與齒輪組件232或332相同或相似，滑塊430可與滑塊230或330相似。在一個實施方式中，摩擦輥432Ai和外齒輪432A可安裝成繞支撐在滑塊430中的軸432Aa (圖4B中示出)轉動。
[0045]在示出的實施方式中，軸432Aa可安裝在軸支撐件432Aas中，軸支撐件432Aas可在滑塊430中的配合槽中滑動短距離，這為摩擦輥432Ai的位置提供自由度，使得可通過使壓力彈簧432Aips與摩擦輥432Ai上的轉動軸承432Aib接合或解除接合而施加或解除與刻度構件402的摩擦力，通過查看圖4A和圖4B將明白。
[0046]在圖4B所示的實施方式中，摩擦輥432Ai包括楔形凹部432Aiw，對于來自壓力彈簧432Aips的給定力，楔形凹部432Aiw可增大與刻度構件402的摩擦力。可在共同轉讓的美國專利N0.7，533, 474中發現類似的楔形凹部輥，其全部內容通過引用合并在此。
[0047]在一個實施方式中，用戶可通過從壓力彈簧432Aips延伸的按鈕或滑塊、或通過罩(例如，罩140)來移動壓力彈簧432Aips (例如，如圖4A的雙頭箭頭所示)。當壓力彈簧432Aips在朝向摩擦輥432Ai的方向上被致動時，壓力彈簧432Aips的布置使得壓力彈簧432Aips被摩擦輥432Ai偏斜并且對摩擦輥432Ai施加的力使摩擦輥432Ai以高摩擦力接合刻度構件402。當壓力彈簧432Aips在遠離摩擦輥432Ai的方向上縮回時，壓力彈簧432Aips不對摩擦輥432Ai施加力，使得摩擦輥432Ai分離且對刻度構件402上基本不施加摩擦力。這允許用戶在發電狀態的“有效(active)”或“失效(inactive)”之間轉換。
[0048]圖4A和圖4B示出“有效”狀態。由于“失效”狀態減小了滑塊組件的移動阻力的大小，因此“失效”狀態有時可以是有好處的。當用戶不需要存儲更多的電力來為卡尺400供能時，卡尺400可以從“有效”狀態轉換成“無效”狀態。狀態可通過用戶的輸入來觸發，或者在一些實施方式中，當卡尺400存儲有足夠量的電力時,該狀態可自動地被觸發。
[0049]應當理解，上述觸發能力是可選的。在一些實施方式中，壓力彈簧432Aips被固定在總是接合摩擦輥432Ai的位置處。在可維持足夠精密的組件公差的一些實施方式中，可省略壓力彈簧432Aips和能滑動的軸支撐件432Aas，且軸432Aa可直接安裝在滑塊430中的在摩擦輥432Ai和刻度構件402之間生成期望的摩擦力的位置處。應當理解，圖4A和圖4B示出和上面所述的特別簡化的壓力彈簧配置僅是示例性的而不是限制性的。此外，根據需要，可在齒輪組件432中實施力限制離合器(例如，在一個實施方式中，在齒輪432Bi和外齒輪432B之間)?；谠摴_的教導，這些和其它可選方案對于本領域的普通技術人員將變得明顯。
[0050]圖5是示出整合在卡尺500中的發電構造505的第四實施方式的一部分的示意圖?？ǔ?00可與卡尺200或300類似，發電構造505可與發電構造205或305類似，標記為5XX的元件可與卡尺200的標記為2XX的元件或卡尺300的標記為3XX的元件相同或類似。因此，參照圖5僅說明顯著不同之處。
[0051]特別地，齒輪組件505與齒輪組件232和332的不同之處在于，齒輪組件505的至少一些齒輪位于刻度構件502的頂部和包圍信號處理部的罩(例如，圖1所不的罩140)的內部之間的容積中。此外，提供前面所述的輸入齒輪(例如，齒輪232Ai或332Ai)的功能的輸入元件是可接合到外齒輪532A的摩擦輥532Ai。摩擦輥532Ai可與前面所述的摩擦輥432Α?相同或類似，并且通過摩擦與刻度構件502的邊緣接合，由此使摩擦輥532Ai轉動進而驅動外齒輪532A。此外，摩擦輥532Ai還可與離合器332C類似地提供力限制功能。
[0052]在示出的實施方式中，可通過查看圖5而理解，軸532Aa可包括收容在軸支撐槽532Aslot中的軸承，使得軸532Aa具有朝向刻度構件502的自由度，并且可在壓力彈簧(未示出)的作用下抵靠刻度構件502的邊緣，以提供所需的摩擦力。摩擦輥532Ai可包括壓靠刻度構件502的具有高摩擦系數的聚合物套或涂層。
[0053]如上所述,齒輪組件505的至少一些齒輪位于刻度構件502的頂部和包圍信號處理部的罩的內部之間的容積中。在示出的實施方式中，可以看出，齒輪532A、532Bi和532B以及發電機531位于該容積中，例如這在例如經濟性組裝方面具有好處。在該【具體實施方式】中，齒輪和發電機位于電路板550 (用虛線不出)和罩之間。用于齒輪532B的軸和發電機531可安裝在電路板550中或電路板550上(例如，在插入件中，或者在安裝到電路板550的組裝框架上)。軸和/或安裝框架可被配置成相對于齒輪和發電機為各電子部件提供間隙。
[0054]應當理解，除了各電路元件、齒輪、軸、孔和凹部的位置可如上所述地調節外，齒輪組件532可與齒輪組件232或332相同或相似，卡尺500可與卡尺200或300類似。根據需要，可在齒輪組件532中實施力限制離合器(例如，在一個實施方式中，在摩擦輥532Ai和外齒輪532A之間)。基于該公開的教導，這些和其它可選方案對于本領域的普通技術人員將變得明顯。
[0055]已經圖示和說明了本發明的各實施方式，基于該公開，對圖示和說明的特征的構造和操作順序的各種修改對于本領域的普通技術人員將是明顯的。因此，應當理解，在不背離本發明的精神和范圍的前提下，可對本發明進行各種修改。
【權利要求】
1.一種電動卡尺，其配置成生成用于測量操作的電力，所述卡尺包括: 刻度構件； 滑塊； 信號處理部，其配置成測量所述刻度構件和所述滑塊之間的移位；和相對于所述滑塊固定的發電構造，其包括: 齒輪組件，其配置成響應于用戶開閉所述卡尺時經由所述刻度構件對所述齒輪組件施加的力而轉動；和 發電機，其聯接到所述齒輪組件，并且配置成響應于轉動的所述齒輪組件提供的力而轉動并且將電力提供到所述信號處理部， 其中: 所述發電構造在用戶開閉所述卡尺時發電；以及 所述發電構造配置成使得:在用戶利用最大手動加速度開閉所述卡尺期間，所述發電構造所貢獻的運動阻力分量最大為20N。
2.根據權利要求1所述的卡尺，其特征在于，所述發電構造配置成使得:在用戶利用最大手動速度開閉所述卡尺期間，所述發電構造所貢獻的運動阻力分量最大為20N。
3.根據權利要求2所述的卡尺，其特征在于，所述發電構造配置成使得其貢獻的運動阻力分量最大為10N。
4.根據權利要 求2所述的卡尺，其特征在于，所述齒輪組件包括力限制離合器，所述力限制離合器配置成限制所述運動阻力分量。
5.根據權利要求4所述的卡尺，其特征在于，所述齒輪組件包括輸入元件，所述輸入元件被經由所述刻度構件提供的力驅動，所述力限制離合器位于所述輸入元件和通過所述力限制離合器而聯接到所述輸入元件的齒輪之間。
6.根據權利要求4所述的卡尺，其特征在于，所述力限制離合器配置成將所述運動阻力分量限制成最大為10N。
7.根據權利要求1所述的卡尺，其特征在于，所述信號處理部包括能量存儲元件，所述能量存儲元件包括配置成存儲所述發電構造所生成的能量的電容器和電池中的至少一者。
8.根據權利要求1所述的卡尺，其特征在于，所述齒輪組件包括輸入元件，所述輸入元件被經由所述刻度構件提供的力驅動，所述輸入元件包括齒輪和摩擦輥中的一者。
9.根據權利要求8所述的卡尺，其特征在于，所述輸入元件包括被安裝到所述刻度構件的齒條驅動的齒輪。
10.根據權利要求8所述的卡尺，其特征在于，所述輸入元件包括被所述刻度構件的邊緣驅動的摩擦輥。
11.根據權利要求10所述的卡尺，其特征在于，所述卡尺包括彈簧元件，所述彈簧元件使所述摩擦輥壓靠所述刻度構件。
12.根據權利要求11所述的卡尺，其特征在于，所述彈簧元件能被用戶移動，所述彈簧元件配置成:在與有效發電狀態對應的第一位置中，使所述摩擦輥壓靠所述刻度構件的邊緣；在與不想要發電的失效狀態對應的第二位置中，不使所述摩擦輥壓靠所述刻度構件的邊緣。
13.根據權利要求1所述的卡尺，其特征在于，所述齒輪組件包括小直徑的輸入元件，所述輸入元件聯接到大直徑的外齒輪，所述外齒輪驅動小直徑的內齒輪，所述內齒輪聯接到大直徑的另一外齒輪，所述另一外齒輪通過至少一個附加齒輪驅動所述發電機。
14.根據權利要求1所述的卡尺，其特征在于，所述發電構造的至少一些齒輪位于所述刻度構件的頂部和包圍所述信號處理部的罩的內部之間的容積中。
15.根據權利要求1所述的卡尺，其特征在于，所述發電構造的至少一些齒輪位于所述刻度構件的底部和所述滑塊的繞 所述刻度構件的底部包裹的部分的內表面之間的容積中。
【文檔編號】G01B3/20GK103851973SQ201310646641
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2013年12月4日 優先權日:2012年12月4日
【發明者】C·E·艾特曼, M·內厄姆 申請人:株式會社三豐
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