专利名称：孔深测量装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种测量装置，所述测量装置用于测量孔深以及测量用于这种孔的固定件的长度这两者。本发明尤其涉及一种装置，所述装置用于测量复合材料的飞机元件上的孔的深度以及用于测量插入这种孔中的固定件的长度这二者，但本发明并不仅限于该装置。
背景技术：
当将元件与螺栓或其他固定件(所述螺栓或其他固定件穿过通过这些元件的孔)固定在一起时，特别是这些元件是由不同材料制成的情况下，通常提供一种套筒(例如成衬套或支承装置形式的套筒)以对一个或更多个所述元件中的孔加衬。将套筒固定在孔中的一种方法是:将套筒插入孔中，然后在孔内冷扩套筒。“FTI”(位于美国西雅图的Fatigue技术公司)(Fatigue Technology, Inc of Seattle, USA)提供的 GromEx 系统中使用这种技术。简而言之，容纳在部件的孔中的套筒通过液压牵拉器单元(例如，亦从FTI获得的产品型号为2720-008的“大型强力(Big Brute”牵拉器)而被扩张，所述牵拉器施加拉力以将心轴牵拉穿过套筒，同时牵拉器单元通过该牵拉器单元的机头盖帽抵抗至少一部分拉力，其中该机头盖帽紧靠所述部件的限定了所述孔的表面。然后螺栓可容纳在套筒内以将所述部件紧固到其他元件或部件上。在某些情况下，螺栓可与套筒形成摩擦配合或过盈配合。
安装这种GromEx 套筒时，重要的是将合适长度的套筒安装在孔内。因而，必须测量孔深，然后找到合适长度的套筒与孔一起使用。理想的情况为，在套筒安装在孔中之前，应立即人工核查孔深和用于插入孔内的套筒的长度。如果被装配的套筒尺寸不合适，那么紧绕套筒的结构和/或套筒和/或套筒中的螺栓的结构完整性就会受到损害。可能还需要选定和/或核查待插入套筒中的螺栓以便使其具有合适的长度。
因而，需要一个或更多个工具以用于测量如下尺寸:一个或更多个孔的深度、套筒长度以及螺栓长度。对飞机元件进行作业的工程师容易丢失这类工具。用来测量飞机工业中的长度或深度的工具通常用金属制成，以使工具刚硬，因而可保证测量准确性(使用时不会弯曲或弯折，从而测量直线距离时不会变形为非线性形状)以及耐磨性(以承受得住其在使用时通常所处的苛刻的组装线/制造/维护环境)。
本发明的目的在于减轻上述问题。可供选择地，或另外，本发明的目的是提供一种改进的装置，所述装置用于测量孔深和/或用于这种孔中的固定件的长度。发明内容
根据第一方面，本发明提供了一种手持式测量装置，所述测量装置用于测量孔(例如圆柱孔)的深度和测量用于这种孔的固定件的长度，其中，该测量装置被设置为包括:(i )细长部分，所述细长部分的末端具有钩状物，该钩状物被设置为用于在所述细长部分位于孔内时使该钩状物与孔的远端接合；(ii)第一测量标尺，在钩状物与所述孔的远端接合时，该第一测量标尺可测定孔深；(iii)第一结构，所述第一结构被设置为与用于这种孔的固定件上的相应结构相接合；以及，(iv)第二测量标尺，在所述第一结构与固定件接合时，该第二测量标尺可测定固定件的长度，其中，所述测量装置由塑料材料制成。
因而，有益地，一种测量装置既能测量孔深，又能测量用于该孔的紧固件的长度，该紧固件可以是套筒、插入件、螺栓或类似件的结构形式。用塑料制造该测量装置具有许多优点，至少一些优点是特别有益的并且尤其适用于航空工业。首先，用金属替代塑料制造这种测量装置会使该测量装置不能与复合材料的飞机元件一同使用，因为飞机元件的复合材料结构接触锐利的金属表面而对复合结构造成损坏的风险是令人不可接受的。因而，尽管塑料测量装置耐磨性较低并且可能更易弯曲，但塑料材料是一种有益的选择。但是，能确信的是，对于需要测量的通常尺寸而言，塑料制测量装置的可弯曲性不会带来任何明显的测量误差。另外，如果金属装置意外遗留在复合材料机翼中的油箱内，来自油箱中的静电荷或感应电荷或者来自雷电的静电荷或感应电荷与这种金属装置的相互作用所产生的放电风险可能会增加。另外，另一个令人惊讶且出乎意料的优点是:用塑料制造这种装置使得测量装置的颜色鲜亮、荧光、发光、或比其他情况下更显眼，从而测量装置被意外丢失或放错位置的机会减小。另一个令人惊讶且出乎意料的优点是:用塑料制造这种测量装置允许使用滑动件，滑动件弹性地接合读数标记结构，从而便于可靠、安全地测量尺寸，而不需测量装置在原位置时从该测量装置读取读数。
优选地，测量装置的尺寸和结构被设置为可用一只手将其握持住。测量装置可包括主体部分，可用一只手通过主体部分握持该测量装置。细长部分可从所述主体部分延伸。
该测量装置优选用高能见度(例如色彩明亮)的塑料制成。可供选择地，或另外地，该测量装置由发光塑料制成。例如，在有外部刺激或无外部刺激(例如紫外线刺激)下，测量装置都可可在黑暗中发光。如上所述，测量装置的这种可视属性可减小该测量装置被意外丢失或放错位置的可能性、和/或，如果被丢失或放错位置，可有助于找到该测量装置。
该测量装置可具有三个或更多个测量标尺。这些测量标尺中的一个测量标尺可位于测量装置的一侧上(例如横跨该测量装置的宽度)，另一个测量标尺位于该测量装置的相对侧上。至少一个测量标尺可位于测量装置的窄侧(例如横跨该测量装置的厚度)，例如位于上述一侧和上述相对侧之间。测量装置上的测量标尺优选被设置为使该该测量装置十分灵巧。
第一测量标尺可被设置为:使用过程中，当钩状物接合圆柱孔端部时，该测量装置的与第一测量标尺相对的表面被设置为邻接圆柱孔的内部。该相对的表面相对于第一测量标尺所处的表面可以是不平行的。因而，该测量装置可被设置为:使用过程中，当钩状物接合圆柱孔的所述端部时，第一测量标尺所处的表面不平行于圆柱孔的轴线。在这种情况下，尤其是在第一测量标尺所处的表面和所述相对的表面之间的倾斜角很大的情况下，可相应地有利地调整测量标尺。例如，第一测量标尺上的两刻度之间的直线距离可大于这两刻度所示距离之间的算术差。
固定件可以是螺栓、套筒或类似件的结构形式。所述第一结构可被设置为紧靠平头固定件。在这种情况下，第一结构可仅为平坦边缘或表面的结构形式，例如位于该测量装置末端。可供选择地，第一结构可被设置为紧靠沉头固定件。根据使用者的选择，第一结构可被设置为紧靠平头固定件或沉头固定件。但是，优选地，第一结构被设置为仅紧靠平头固定件和沉头固定件之一。在这种情况下，该测量装置优选具有第二结构，该第二结构也被设置为与固定件上的相应结构相接合，该测量装置具有至少一个测量标尺，该至少一个测量标尺在所述第二结构与固定件相接合时可测定固定件的长度。第一结构可位于该测量装置的背离钩状物的端部上。第二测量标尺可从其起点沿基本上平行于测量装置纵轴线的第一方向延伸。第一测量标尺可从其起点沿基本上平行于测量装置纵轴线的第二方向延伸。第二方向可与第一方向相反。例如，第一测量标尺可从其起点远离钩状物延伸，第二测量标尺可从其起点朝钩状物延伸。第一测量标尺和第二测量标尺可用相同测量单位表示长度值。两个测量标尺可以都是米制单位。两个测量标尺可以都是英制单位。
第一测量标尺的起点可从钩状物处沿平行于测量装置纵轴线的方向偏移。第二测量标尺的起点可从第一结构处沿平行于测量装置纵轴线的方向偏移。一个测量标尺的起点可相对于另一测量标尺的起点沿基本平行于测量装置纵轴线的方向偏移。例如，第一测量标尺的起点可相对于第二测量标尺的起点沿平行于测量装置纵轴线的方向偏移。第二测量标尺(例如第二测量标尺的起点)可相对于在第二结构与固定件相接合时测定固定件的长度的测量标尺标尺的起点偏移，该偏移是沿基本平行于测量装置纵轴线的方向进行的。
该测量装置可以是单件式结构。该测量装置可包括环、或用于连接环的构件、和/或连接到环或其他连接构件(其设置在测量装置上或通过测量装置形成)的系索，这样的测量装置仍被认为本质上为单件式结构。使测量装置具有尽可能少的单独元件，能降低该测量装置或测量装置的部件在使用期间被丢失或放错位置的风险。
测量装置本质上可以为两元件组合而成的结构，其包括:(i )第一元件，所述第一元件限定细长部分、钩状物和第一结构jP(ii)第二元件。第二元件可被设置为能够相对于第一元件移动。第二元件可被设置为用于沿测量装置滑动。第二元件可被设置为有助于利用该测量装置获取或读取测量值。例如，当测量装置的一部分(不是第二元件)与待测元件的一端相接合且第二元件与待测元件的相反端相接合时，第二元件可以示出长度测量值。第二元件优选是塑料元件。第二元件可被设置为沿该测量装置的至少一部分的长度运动并邻接待测元件的一部分，从而第二元件可在测量标尺上直接或间接示出距离，该距离对应于正在被测量的长度尺寸。第二元件可以是能够沿所述细长部分运动的滑动件的结构形式。在测量装置具有主体部分的情况下，该滑动件也能沿主体部分运动。该测量装置优选包括凸缘部分以便于滑动部分进行滑动。第二元件(如塑料滑动件)的高度(沿测量装置的长度方向)小于50毫米，优选小于30毫米。第二元件(如塑料滑动件)的高度大于10毫米。第二元件优选包括在该测量装置上而使其不会被意外地移除。例如设置有一个或更多个止动件以防止第二元件滑出该测量装置的一端或两端。
测量装置沿其长度可包括一系列读数标记结构。第二元件(如塑料滑动件)可被设置为:当所述第二元件沿测量装置的长度运动(如滑动)时，使第二元件与这些读数标记结构相接合。这种情况下，测量装置优选被设置为:与从两个这样的读数标记结构之间的中途的固定位置移走第二元件(如塑料滑动件)所需的作用力相比，从第二元件正与其中一个读数标记结构相接合的位置移开该第二元件所需的作用力要更小。方便地，读数标记结构可以同样地成型，但这不是必须的。方便地，读数标记结构可以是均匀隔开的，但这不是必须的。沿测量装置的长度可以设置超过10个的读数标记结构。读数标记结构优选与测量装置的测量标尺相接合。有益地，相邻读数标记结构之间的间隙被选择为小于或大致等于该测量装置要求的准确度所需的分辨率。相邻读数标记结构之间的间隙可以大致在0.5毫米至2毫米之间。
第二元件(如塑料滑动件)可被设置为具有至少三种不同测量模式。三种模式之一可以是使用第一测量标尺时用于测量孔深的模式。三种模式之一可以是用于测量沉头固定件长度的模式。三种模式之一可以是用于测量平头固定件长度的模式。(至少)这三种测量模式中的至少两种(优选为三种)模式之间相比较而言，第二元件(如塑料滑动件)的不同部分可被设置为邻接待测元件。该测量装置可被设置为，在一种模式中，将固定件或待测元件定位在测量装置的一侧上，而在(至少)三种模式中的另一种模式中，将固定件或待测元件定位在测量装置的相反侧上。类似地，(至少)这三种测量模式中的至少两种(优选为三种)模式之间相比较而言，第二元件(如塑料滑动件)的不同部分可被设置为示出正被测量的距离。该测量装置可被构造为用于在第二元件(如塑料滑动件)的帮助下或无第二元件帮助下测量距离。第二元件(如塑料滑动件)可以限定观察窗，正在被测量的距离通过观察窗而被示出。第二元件(如塑料滑动件)可限定上部指示表面(如凹面部)，正在被测量的距离通过该凹面部而被示出。第二元件(如塑料滑动件)可限定下部指示表面(如凹面部)，正在被测量的距离通过该凹面部而被示出。第二元件(如塑料滑动件)可包括指示器，正在被测量的距离通过指示器而被指示。
测量装置的长度可大于100毫米，优选大于150毫米。该测量装置长度可小于500毫米，优选小于350毫米。测量装置的长度典型地为其最大尺寸。测量装置的厚度优选在2毫米至10毫米之间，测量装置的最大厚度可以小于8毫米。如上所述，该测量装置可包括主体部分，所述细长部分从主体部分延伸。测量装置的最大宽度(典型地在主体区域内)优选在10毫米至30毫米之间。细长部分的宽度优选小于10毫米。将理解为:细长部分和主体部分之间没有可清楚辨别的边界。例如，细长部分和主体部分可以具有相当的宽度和相当的厚度，因而主体部分和细长部分之间没有容易辨别的过渡。但是，优选地，主体部分和细长部分之间接合处在宽度方向上具有容易辨别的阶梯形结构。
测量装置上的每个测量标尺均由测量装置的形状限定。另外，或可供选择地，通过使测量标尺与测量装置上的周围部分具有不同颜色，测量标尺能从视觉上被辨认出来。如果仅通过鲜明显示测量标尺就能从视觉上辨识测量标尺，那么在该测量装置的制造过程中就可以不需要额外对测量装置的这种测量标尺施漆或蚀刻。
根据本发明的第二方面，本发明还提供了一种根据本发明所述的或所要求的手持式测量装置的制造方法。可使用任何合适的方法。例如，可通过3-D印制方法制造该测量装置。但是，制造该测量装置的方法优选包括提供模具的步骤，该模具限定了将被制造的装置的形状。该方法可包括步骤:在模具中模制塑料材料，以及让塑料材料在模具中硬化(例如通过对塑料材料进行硫化处理)。该方法可包括步骤:从模具移走这样成型的测量装置。在模具中模制塑料材料的步骤可包括:引入颗粒形式的塑料制作材料以及添加剂。制造该测量装置的方法可包括母料加工过程。方便地，添加剂可以是颗粒物(例如细粒)的形式。优选地，添加剂使待模制的塑料具有高能见度的光学属性。该添加剂可使模制的塑料具有发光属性。塑料制造材料可处于未充分聚合的状态。可以在模制步骤期间进行聚合。塑料制造材料可以是热塑性聚合材料。塑料制造材料可以是热固性聚合材料。该方法可包括制造用于该测量装置的塑料滑动件。
根据本发明的第三方面，本发明还提供了一种利用根据本发明所述的或所要求的手持式测量装置对飞机元件进行测量的方法。这种方法可包括提供飞机元件(该飞机元件具有深度待测的孔)的步骤和测量孔深的步骤，所述孔深以如下方式进行测量:将测量装置的细长部分插入孔中并使孔的远端与细长部分的钩状物相接合，然后从第一测量标尺获取读数。不需要在测量装置处于原位置时获取读数。该方法可包括提供固定件的步骤和测量固定件长度的步骤；其中该固定件用于插入飞机元件的孔中，所述固定件的长度以如下方式进行测量:使测量装置的第一结构与固定件上的相应结构相接合，然后从第二测量标尺获取读数。也不需要在测量装置位于原位置时获取读数。例如，可以设置有塑料滑动件，其被设置为沿测量装置的至少一部分长度滑动，以用于帮助获取读数。滑动件可包括一种结构，所述测量装置包括许多读数标记结构，所述读数标记结构用于与滑动件上的这种结构相接合，所述滑动件可有助于在测量装置从待测元件移开之后获取读数。对飞机元件(如固定件)进行测量的步骤包括:手动地使滑动件与正在被测量元件的一部分相接触，同时使测量装置与该被测量元件相接触，这样，滑动件的一部分然后在测量装置上的至少一个测量标尺上指示被测量元件的测量长度值。该方法还可包括步骤:从所述被测量元件移开测量装置；释放滑动件上的手动压力；以及，在测量装置未与被测量元件接触时，从至少一个测量标尺读取如滑动件所示的所测长度的读数。有益地，当手动压力已被从滑动件消除且测量装置已被从被测量的元件移开时，通过滑动件上的与测量装置上的一个或更多个读数标记结构相接合的结构而可使滑动件保持就位。
根据本发明的第四方面，本发明还提供了一种使用根据本发明所述的或所要求的手持式测量装置将固定件和套筒插入飞机元件中的方法。该方法可包括步骤:测量孔，然后根据这样测量的孔的长度来选择套筒。该方法可包括步骤:通过使用测量装置来核查如此选择的套筒长度是否正确。这种方法可包括步骤:例如通过在孔内冷扩套筒(即，通过冷加工处理工艺在原位置扩张套筒，这样的工艺通常会导致套筒和孔之间形成过盈配合)来将套筒装配在孔内。该方法可包括将固定件装配到套筒内的步骤。该方法可包括步骤:在固定件插入套筒之前使用该测量装置测量固定件的长度。
套筒优选是单件式结构。套筒典型地具有两个开口端。孔可由叠置的多个不同元件限定。所述孔可处于一种被认为穿过每个元件的情况中。这些不同元件均可由不同材料制成。套筒长度可大于50毫米。套筒长度优选大于75毫米。套筒长度可大于100毫米。套筒直径可以大于15毫米。套筒直径优选大于20毫米。套筒直径可以大于25毫米。固定件可被容纳在飞机挂架结构的孔中。
当然，将理解为:所描述的与本发明的一个方面相关的特征可组合到本发明的其他方面中。例如，本发明的方法可引入参照本发明的装置所述的任何特征，反之亦然。
现在将仅参照示意性附图仅以示例性的方式描述本发明的实施例，附图如下:
图1a是根据本发明的第一实施例的测量装置的透视图，该测量装置是垂度规结构形式，图中示出了垂度规的第一侧面；
图1b是图1a中的垂度规的侧视图，示出了垂度规的第二侧面；
图1c是图1a中的垂度规的后视图1d是图1a中的垂度规的第一侧面的侧视图1e是图1a中的垂度规的前视图1f是沿图1b所示的A-A平面的截面图2a是根据本发明第二实施例的垂度规的侧视图，图中示出了垂度规的第一侧面；
图2b是图2a中的垂度规的后视图2c是图2a中的垂度规的侧视图，示出了垂度规的第二侧面；
图2d是图2a中的垂度规的前视图2e是图2a中的垂度规的透视图2f是图2c中所示的垂度规沿B-B平面的截面图2g是图2a中的垂度规的平面图3a是图2a中的垂度规的侧视图，示出了在第一操作模式中垂度规的第二侧面；
图3b是图2a中的垂度规在第一操作模式中的前视图3c是图2a中的垂度规在第一操作模式中的透视图3d是图3a中的垂度规沿C_C平面的截面图3e是图3a中标注为D的区域的放大图3f是图3b中标注为E的区域的放大图4a是图2a中的垂度规的侧视图，示出了在第二操作模式中垂度规的第二侧面；
图4b是图2a中的垂度规在第二操作模式中的前视图4c是图2a中的垂度规在第二操作模式中的透视图4d是图4a中标注为G的区域的放大图5a是图2a中的垂度规的侧视图，示出了在第三操作模式中垂度规的第二侧面；
图5b是图2a中的垂度规在第三操作模式中的前视图5c是图5b中标注为F的区域的放大图；以及
图6是流程图，示出了第一或第二实施例中的测量装置的制造方法。
具体实施方式
本发明阐述的所有实施例涉及用于测量飞机元件上的孔深的装置(通常被称之为“垂度规”)。所述元件可以是单件式元件或多组件式元件。典型地已经形成有孔以利于将固定件插入或装配到所述元件中。所述固定件可用于连接所述元件的两部分从而形成接头。所述装置也能用于测量用于插入孔中的这种固定件的长度。根据待形成的接头类型，固定件可以是平头紧固件(如平头螺栓)或沉头紧固件(如沉头螺栓)。固定件可以是套筒结构形式，当固定件被安装在孔中时，该固定件通过过盈配合以冷扩奥氏体不锈钢套筒的形式被固定在孔中。可通过工具来实现过盈配合，所述工具将未扩张的套筒插入孔中，然后通过对金属进行扩张而对金属进行冷加工，从而扩大了套筒的内径和外径。位于美国西雅图安多弗公园东401的疲劳技术公司提供了这类被冷加工的套筒系统的一个实例，其商标为“Grom-Ex，，(Fatigue Technology, Inc of401Andover Park East, Seattle, USA under thetrade mark"Grom-Ex")0使用这类套筒来提供一种用于接收螺栓或其他紧固件的衬套。可通过使用液压牵拉器单元(例如FTI的产品型号为2720-008的“大型强力牵拉器”)扩张套筒而将套筒装配到孔中，所述牵拉器施加拉力而牵拉直径增加的心轴使其通过套筒，从而使套筒扩张。这种套筒系统的一种应用是:提供了一种将挂架结构连接到飞机机翼结构上的方式，同时也提供了一种提高复合机翼结构或局部复合机翼结构中的防雷效果的方式。一示例套筒的长度大致为100毫米，直径大致为25毫米。该示例套筒的厚度大致为I毫米。安装这种系统时，重要的是，要准确知道孔深，并能知道并核对套筒(以及最终被套筒容纳的螺栓或销)的长度。
图1a至If示出了根据第一实施例的单件式塑料垂度规2。图1a是透视图，示出了垂度规2的第一侧面；图1b是垂度规2的第二侧面的视图，图1c是垂度规2的后视图，图1d是垂度规2的第一侧面的视图，图1e是垂度规的前视图，以及，图1f是沿A-A平面(参见图1b)所示的截面图。
垂度规2能测量孔眼或孔的深度以及用于这种孔的固定件的长度。垂度规2包括限定手柄6的主体部分4，手柄6的尺寸被设定为用一只手能握持住整个垂度规。垂度规2总体上为细长形状，其末端处具有柄脚10。垂度规2可视为具有手柄部分6，手柄部分限定了主体部分4，细长杆8从主体部分4延伸，并终止于柄脚10处。柄脚10的形状被设定为使柄脚10能与孔的远端相接合同时使垂度规2的一部分(即，细长杆的一部分)位于孔内。然后可从前端面上的第一测量标尺12 (参照图1e)读出孔的深度值。第一测量标尺12延伸跨过垂度规2的厚度t。垂度规2包括拐角部14c和平面部Hf形式的第一结构。平面部Hf和拐角部14c被设置为能与平头固定件相接合。例如，当垂度规2的平面部14f邻接平头平坦的下侧时，垂度规的拐角部14c能装配在螺栓杆部和平头所述平坦的下侧之间的接合处。垂度规2具有第二测量标尺18，这种平头固定件的长度可通过第二测量标尺18进行测定。垂度规2具有第三测量标尺24，这种平头固定件的长度可通过第三测量标尺24从第二侧面(参看图1b)进行标尺测定。因而垂度规2十分灵巧。
垂度规2由发光塑料制成，并且垂度规2在暗处能发光。垂度规2包括孔20，孔20用于连接塑料环22 (仅在图1a中示出)和/或系索(未在图1a至If中示出)，该系索可通过环22进行连接。垂度规2大致为薄片状，厚度基本恒定，大致为3毫米。但是，如图1f所示，在手柄6的区域范围内，厚度增加至大致为6毫米以让使用者感到更舒适。垂度规2的限定了第一测量标尺12的部分是凸缘的形式，该部分厚度也比垂度规2的其余部分要稍大，从而可容易看清刻度，让使用者容易使用。从图1e可以看出，在其上包括有第一测量标尺12的凸缘的厚度大致与手柄部分6的厚度相等。参照图ld，垂度规2的宽度w在手柄部分区域最大(大致为20毫米)，而向上更高处的杆区域的宽度会略小几毫米。柄脚10的宽度大致为25毫米，柄脚10从右向左延伸(如图1b所示)以与第一测量标尺12位于同侧。垂度规2的长度I大致为260毫米。
垂度规2特别适合于飞机工程师在测量复合材料飞机元件中的孔和固定件时使用。塑料垂度规2不可能损坏由复合材料制成的元件。使用一种工具执行两种功能减少了工程师将工具意外放错位置的机会，并且降低了垂度规被遗留在油箱内的风险。垂度规2的发光颜色意味着:在垂度规意外丢失或被放错位置的情况下，在弱光条件下能容易看到垂度规，从而降低了垂度规被遗留在油箱中的风险。即使垂度规被遗留在油箱内，该装置的无涂层/无覆层的单件式塑料结构也能减小垂度规引起或造成的损害(与金属垂度规相比而曰)。
图2a至5c示出了根据本发明的第二实施例的垂度规102。图2a至2g示出了垂度规2本身，而图3a至5c示出了使用状态下的垂度规102。参照图2a至2g，垂度规的总体结构类似于第一实施例的垂度规结构，类似之处即为:垂度规102是塑料结构，其细长部分108端部处具有柄脚110，所述垂度规102能通过第一测量标尺112 (在该实施例中该测量标尺112设置在垂度规的后表面上)测量孔深以及通过第二测量标尺118测量平头螺栓的长度。主要差别(下面将对其进一步详细描述)是:垂度规的主体部分104的宽度明显大于细长部分，该细长部分限定柄脚110并从主体部分104伸出，垂度规具有滑动件130、凹口140以及另一测量标尺132，滑动件130用于帮助测量，凹口 140可使垂度规测量沉头固定件的长度。
第二实施例的垂度规102的主体部分104的宽度大致为20毫米，细长部分108从主体部分104伸出。主体部分104用作为垂度规的手柄或把柄，尽管未提供特殊形状来提高该实施例的垂度规的握持效果。细长部分的宽度从基底至紧邻柄脚110前面的位置处逐渐变小(锥度大致为2度)，其中，基底处的宽度大致为6毫米，而紧邻柄脚110前面的位置处的宽度大致为3毫米。从而，细长部分108的内表面108i相对于其竖直外表面108ο倾斜的角度大致为2度。该实施例中，柄脚110朝装置的主体部分向内延伸(在图2a中从左向右延伸)，以位于垂度规2的与第一测量标尺112相反的一侧上。垂度规102的长度大致为200毫米。
垂度规包括第一测量标尺112，第一测量标尺112延伸跨过垂度规102的细长部分的厚度t以用于测量孔深。在垂度规的相对侧面上还设置有第二测量标尺118和第三测量标尺124，以用于以十分灵巧的方式测量螺栓长度。在该实施例中还设置有第四测量标尺132，第四测量标尺132延伸跨过垂度规102的主体部分(即垂度规的下部部分)的厚度t，以用于测量螺栓长度。
垂度规102具有凹口 140 ，凹口 140的形状被设定为安装并接合螺栓的沉头部。垂度规还能测量平头螺栓的长度，因而包括拐角部114c和平面部114f，以用于与这种平头固定件相接合。下面将更详细描述垂度规的各种使用模式。
垂度规102设置有滑动指示器130，指示器130包括两个观察窗134，垂度规的每个端面分别接合一个观察窗，通过观察窗可观察第二测量标尺118和第三测量标尺124。滑动指示器130还包括上部凹槽136和下部的凹槽138，所述上部凹槽136和下部的凹槽138被定位为能示出第一测量标尺112和第四测量标尺132上的读数。滑动指示器具有倾斜的上端面130u，从而使该上端面130u与细长部分108的倾斜内表面108i垂直。因而，所述上端面130u与细长部分108的竖直外表面108ο大致成88度角度。
垂度规102具有沿垂度规102的长度方向伸展的凸缘116，凸缘116起到滑道的作用，滑动件能沿该滑道滑动。滑动件130的内表面的形状被设定为与所述凸缘相适配，如图2g最清楚所示。沿装置长度方向用刻痕117 (参看图3f)为凸缘116的侧向边缘标识读数，这些刻痕之间间隔1/16英寸Γ1.59毫米)。每个刻痕均与一条计量线相结合，其他的每条计量线用表示距离测量值的数字标出(虽然为了清楚起见，在第四测量标尺132上仅示出了一些读数)。滑动件的内表面具有两个凸出部分(图中未示出)，凸出部分与所述刻痕接合并相互配合，从而滑动件倾向于保持在与刻痕相对应的位置上。使滑动件从一固定读数位置(在该位置凸起部分与相应的刻痕相互配合)滑动所需的作用力比使滑动件在这样的读数的位置之间滑动所需的作用力要大。包括滑动件的垂度规102由塑料材料制成，这样，滑动件和凸起部分能充分弯曲和变形，以允许手动地使滑动件沿垂度规102的长度方向运动，同时使滑动件足够牢固地保持在合适位置处，这样滑动件就不能自动地(例如在重力作用下)自由滑动。
现在将参照图3a至5c描述垂度规的使用，图3a至5c示出了三种基本的操作模式，即，平头固定件的长度测量、沉头固定件的长度测量、以及元件上的孔深度测量。
图3a至3f示出了第一种操作模式，在该模式中，使用垂度规102测量平头螺栓160的长度。该模式中，通过使垂度规102平坦底部的边缘114抵接螺栓160的平头部的下侧164而使所述边缘114与螺栓的一个端部相接合，这样凸缘116就抵靠住螺栓160的杆部162(参看图3d)。然后以几种不同方式可从垂度规102读出螺栓的长度值。第一种方式是，可从第四测量标尺132直接读出螺栓的长度值。可供选择地，可以以如下方式测量长度值:向下移动滑动件130以使滑动件130邻接螺栓杆部162的自由端(S卩，如图3a，3b, 3c, 3e,和3f所示)，然后从如滑动件130所示测量值获取读数。滑动件通过观察窗134 (参看图3e)能示出第二测量标尺118或第三测量标尺124上的测量值，或通过下部凹口 138 (如图3f所示)示出第四测量标尺132上的测量值。
图4a至4d示出了第二种操作模式，在该模式中，正在使用垂度规102测量沉头螺栓170的长度。该模式中，通过使螺栓170的沉头部174位于垂度规102的相对应形状的凹槽140中，同时使螺栓170的杆部172邻接并抵靠住垂度规的长边缘(该边缘与第一测量标尺和第四测量标尺所处的窄端面相对)，从而使垂度规与螺栓170的沉头部174相接合。然后可从垂度规102以几种不同方式读出螺栓170的长度值。同样地，可从第二测量标尺118或第三测量标尺124直接读出螺栓170的长度值。可供选择地，可通过如下方式测量长度值:使滑动件130向下运动从而使滑动件130邻接螺栓的杆部172的自由端(B卩，如全部图4a至4d所示)，并且从如滑动件130所示的测量值获取读数。在第二模式中，滑动件130能通过观察窗134(如图4d所示)示出第二测量标尺118或第三测量标尺124上的测量值，或通过下部凹口 138 (如图4b所示)示出第四测量标尺132上的测量值。请注意:与第一模式相比，在第二模式中滑动件的形状被设定为使滑动件的不同部分(相对于垂度规102长度处于不同的位置)邻接螺栓的自由端。尽管根据螺栓头部是平头的还是沉头的而使螺栓的头部以不同方式与垂度规相配合，但是能使用相同测量标尺示出螺栓长度值。
图5a至5c示出了第三操作模式，在该模式中，正在使用垂度规102测量飞机元件182中的圆柱孔180的深度。操作员推动垂度规102使其向上穿过孔180，然后横向移动垂度规直到柄脚110接触并盖住孔180的边缘。从而,该模式中，仅通过使柄脚110的卡合面抵靠住紧绕(从而界定了)孔端部的表面，柄脚110就与圆柱孔180的端部相接合。通过让柄脚这样地接合，细长部分108的内表面108i紧靠着圆柱孔180的内表面被固定。从而，细长部分108的相对的、外表面108ο (第一测量标尺112所处的表面)相对于孔180的轴线倾斜。可以调整测量标尺以对这种倾斜进行校正，但是，考虑到倾斜是微量的(仅倾斜2度)，读数误差(小于0.1%)没有大到需要再调整校正测量标尺的程度。然后可以从垂度规102以几种不同方式读出孔108的深度值。可在垂度规位于原位置时直接从第一测量标尺112读出孔108的深度值。可供选择地，可通过如下方式测量孔深:向上移动滑动件130从而使滑动件130抵接孔的、与被柄脚110接合的端部相反的端部(即，如全部图5a至5c所示)，从如滑动件130所示的测量值获取读数。在第三模式中，滑动件130能仅通过滑动件130上的上部凹槽136 (如图5c所示)示出第一测量标尺112上的测量值。请注意:与第一和第二操作模式相比，在第三模式中，滑动件的形状被设定为使滑动件的一不同部分(倾斜的上端面130u)抵接正被测量的元件。也请注意:三种基本操作模式之间，使用滑动件的不同部分在不同测量标尺上示出标尺正在被测量的长度尺寸值。在所有上面的三种模式中，可移动滑动件而使滑动件抵接元件，同时垂度规标尺的相关部分与正被测量的元件/孔的另一端部相接合/相配合，在滑动件留在此处的情况下移走垂度规标尺，仅在此时需要使用者读出获取的测量值。因而，滑动件可用于获取测量值，所述测量值仅在垂度规被从被测量的元件移走以后由使用者读出标尺。例如，在第三操作模式中，当通过将柄脚110放置在孔边缘上而使垂度规102定位时，可使滑动件向上运动并抵靠在孔180的底部，然后将垂度规移入孔180并使垂度规向孔180的中心移动，然后使垂度规向下退出。一旦垂度规脱离孔，操作者就能清楚地从第一测量标尺112读出测量值。第一实施例和第二实施例中的垂度规均可用作为将套筒插入飞机元件上的圆柱孔的方法中的部件。可测量孔深，选定和装配合适的套筒，然后选定和装配合适长度的螺栓。当然垂度规可以用于在螺栓装配在套筒中之前测量螺栓和套筒二者的长度。利用第二实施例中的垂度规，也可以在套筒(其通常具有沉头部)被装配之前核查套筒的长度。例如套筒可通过冷扩工艺而被装配在孔内。孔可以位于元件中，例如在飞机的一个或更多个部件中或在飞机的某些部分中。这些部分例如可以是叠置的形式，包括由不同材料制成的两个或更多个分离的元件，这些不同材料中的至少一种是金属材料，一种是复合纤维加强聚合材料(例如使用在飞机机翼罩上的材料)。图6示意性示出了垂度规202的制造方法，该垂度规与第一实施例中的垂度规类型相同。在母料加工过程中，通过将合适的热塑性聚碳酸酯聚合物颗粒280和颜色添加剂颗粒282这两组颗粒熔化在一起，而使这两种颗粒就混合在一起。然后将熔融的聚合混合物注塑到合适的模具284中，接着使混合物硫化/硬化。然后将如此形成的垂度规202从模具284移走、清洁和干燥以备使用。选择颜色添加剂使垂度规202颜色鲜亮和/或在夜晚发光。聚碳酸酯特别适于以这种方式上色。垂度规202上的所需测量标尺(图6中未示出)通过模具284中的相应表面浮雕而被模塑到垂度规202上。因而，这样模铸而成的垂度规202是单件式结构，尽管需要时可以将环或系索连接到垂度规202。可使用类似过程来制造第二实施例中的垂度规。可单独制造滑动件，在滑动件和垂度规都已被模制而成之后，再将两者装配在一起。尽管已经参照具体实施例描述和阐释了本发明，但是本领域的普通技术人员将能理解:本发明适于本文未具体阐释的许多不同变化形式。现在将仅通过实例来描述一些可能的变化形式。固定件、套筒、螺栓以及上面相关实施例中所述的类似件不需要是航天或航空领域应用中所使用的元件。垂度规的测量标尺可以是米制、英制、或在垂度规上具有足够的分辨率以适于达到目的任何合适的测量系统。
第二实施例中的垂度规上的第一测量标尺在使用时相对于待测量的孔的轴线倾斜，特别地如果倾斜度超过上述2度，可以调整第一测量标尺以对这种倾斜调节进行校正标尺。这将意味着:第一测量标尺上的两刻痕之间的直线距离将大于这两刻痕所示距离之间的算术差。第二实施例中的滑动件可以是可拆卸的。第二实施例中的滑动件可完全省掉。无论第二实施例中的滑动件是否是可拆卸的或是被省掉的，在垂度规从被测量的元件移开之后并不是使用滑动件来获取待读的测量值，而是使用者可以在其中一个刻痕测量标尺上使用指甲来获取待读的测量值，使用方式与使用滑动件的方式类似。使指甲保持在相关刻痕处同时将垂度规从正在被测量的元件移开，这样就能确信地获取读数，因为使用者将确信他/她的指甲将不会在获得测量值和读取结果之间沿测量标尺移动。柄脚可以是能让该装置钩连到圆柱孔端部的任何合适形状。例如可仅用垂度规细长部分上的阶梯状结构代替柄脚，从而允许垂度规有效地钩连到圆柱孔的端部。用聚合物材料模制垂度规时，可使用粉末聚合物材料代替颗粒材料。用于模制垂度规的材料也可以是预上色且预混合的聚合物材料，该材料需要被模制和硫化/硬化。所使用的塑料制造材料可以处于预聚合状态。颜色添加剂可以仅在外部手段(例如通过紫外辐射)刺激下才能使垂度规在暗处发荧光或发光。在前面的描述中，提到整体结构或元件具有公知的、显而易见的、或可预知的等同物，因而本文引入了这些等同物，正如同它们被单独提出一样。参照权利要求书来确定本发明的真实的保护范围，本发明真实的保护范围应该解释为包括任何这些等同物。读者也将理解:本发明描述为优选的、有益的、方便的或类似特征的整体结构或特征是可选的，并未限制独立权利要求的范围。另外，应该理解为:这些可选的整体结构或特征尽管在本发明的某些实施例中是有益的，但是在其他实施例中可能是不需要的，因而在其他实施例中可以将其省去。
权利要求
1.一种手持式测量装置，所述测量装置用于测量孔深和测量用于该孔的固定件的长度这两者，其中，该测量装置包括: 细长部分，所述细长部分的末端具有钩状物，该钩状物被设置为用于在细长部分位于所述孔内时使所述钩状物与孔的远端接合； 第一测量标尺，当钩状物与孔的远端接合时，所述孔深能通过第一测量标尺而被测定; 第一结构，所述第一结构被设置为与用于该孔的固定件上的相应结构相接合；以及 第二测量标尺，当第一结构与固定件接合时，固定件的长度能通过第二测量标尺而被测定； 其中，该测量装置由塑料材料制成。
2.根据权利要求1的测量装置，其中，该测量装置由能见度高的塑料材料制成。
3.根据权利要求1或2的测量装置，其中，该测量装置由发光塑料制成。
4.根据前述任一权利要求的测量装置，其中，测量装置具有第三测量标尺，第一、第二和第三测量标尺之一位于测量装置的一侧上，第一、第二和第三测量标尺中的另一个位于测量装置的相对侧上，第一、第二和第三测量标尺中的再一个位于测量装置的相邻侧上，从而使该测量装置十分灵巧。
5.根据权利要求4的测量装置，其中，第三测量标尺被设置为能够在第一结构与固定件接合时测定固定件的长度。
6.根据前述任一权利要求的测量装置，其中，测量装置为厚度基本恒定的大致薄片状，第一测量标尺设置在测量装置的延伸跨过测量装置的厚度的表面上。
7.根据前述任一权利要求的测量装置，其中，测量装置具有第二结构和另一测量标尺，该第二结构被设置为与用于所述孔的固定件上的相应结构接合；当第二结构与固定件接合时，固定件的长度能通过所述另一测量标尺而被测定。
8.根据权利要求7的测量装置，其中，第一结构和第二结构之一被设置为紧靠平头固定件，而第一结构和第二结构中的另一结构被设置为紧靠沉头固定件。
9.根据前述任一权利要求的测量装置，其中，测量装置包括塑料滑动件，塑料滑动件被设置为:当测量装置处于测量位置时，所述塑料滑动件沿测量装置的至少一部分的长度滑动并邻接待测元件的一部分，从而当滑动件如此定位时，滑动件示出了测量标尺上的对应于正在被测量的长度尺寸的距离。
10.根据权利要求9的测量装置，其中，测量装置包括一系列沿测量装置长度布置的读数标记结构，塑料滑动件被设置为:当塑料滑动件沿测量装置的长度滑动时该塑料滑动件与读数标记结构相接合，从而使塑料滑动件从该塑料滑动件与其中一个读数标记结构相接合的位置运动所需的作用力比使塑料滑动件从两个所述读数标记结构之间的固定的中途位置运动所需的作用力小。
11.根据权利要求9或10的测量装置，其中，塑料滑动件被设置为，当钩状物与所述孔的远端相接合并且滑动件移动至与界定孔近端的结构相邻接时，塑料滑动件在第一测量标尺上示出所测量的孔深。
12.根据权利要求9至11中的任一权利要求的测量装置，其中，塑料滑动件被设置为:当第一结构与固定件的一端接合并且塑料滑动件移动至与固定件的相对端邻接时，该塑料滑动件在第二测量标尺上示出所测量的固定件的长度。
13.根据权利要求9至12中的任一权利要求的测量装置，当从属于权利要求7时，其中，塑料滑动件被设置为:当第二结构与固定件的一端接合并且滑动件移动至与固定件的相对端邻接时，该塑料滑动件在另一测量标尺上示出所测量的固定件的长度。
14.根据权利要求11、12和13的结合的测量装置，其中，滑动件被设置为具有至少三种不同测量模式，这三种测量模式包括第一模式、第二模式和第三模式，第一模式用于在使用第一测量标尺时测量孔深，使用第二模式和第三模式之一来测量沉头固定件的长度，使用第二模式和第三模式中的另一模式来测量平头固定件的长度。
15.根据权利要求14的测量装置，其中，这三种测量模式中的至少两种模式之间相比较而言，塑料滑动件的不同部分被设置为邻接正在被测量的元件。
16.根据权利要求14或15的测量装置，其中，这三种测量模式中的至少两种模式之间相比较而言，塑料滑动件的不同部分被设置为显示正在被测量的距离。
17.根据权利要求9至16中的任一权利要求的测量装置，其中，该测量装置被构造为:在塑料滑动件帮助下以及在无塑料滑动件帮助下都能使用测量装置测量距离。
18.一种手持式测量装置的制造方法，该测量装置被设置为测量孔深和测量用于该孔的固定件的长度这两者，其中，该方法包括以下步骤: 提供模具，该模具限定了末端带有钩状物的细长部分的形状， 在模具中模制塑料材料， 使塑料材料在模具中硬化，和 从模具中移走这样成型的测量装置，该测量装置是手持式测量装置的形式，所述测量装置用于测量孔深和测量用于该孔的固定件的长度这两者，其中，所得到的测量装置包括: 细长部分，所述细长部分的末端具有钩状物，该钩状物被设置为用于在细长部分位于孔内时使所述钩状物与该孔的远端接合； 第一测量标尺，当钩状物与孔的远端接合时，所述孔深能通过第一测量标尺而被测定; 该测量装置包括第一结构和第二测量标尺，第一结构被设置为与用于该孔的固定件上的相应结构相接合；所述固定件的长度能在第一结构与固定件接合时通过第二测量标尺而被测定。
19.根据权利要求18的方法，其中，在模具中模制塑料材料的步骤包括:引入颗粒形式的塑料制造材料和添加剂细粒，在进行模制时，添加剂细粒使塑料具有高能见度的光学性质。
20.根据权利要求18或19的方法，其中，执行所述方法以制造出根据权利要求2至17中的任一权利要求的测量装置。
21.一种测量飞机元件的方法，该方法包括以下步骤: 提供(a)具有长度待测的孔的飞机元件和(b)固定件中的至少一个，该固定件用于插入飞机元件的所述孔中，固定件的长度待测， 提供根据权利要求1至17中的任一权利要求的测量装置或根据权利要求18至20中的任一权利要求所制造的测量装置，以及测量(a)飞机元件的孔和(b)固定件中的至少一个的长度。
22.根据权利要求21的方法，其中，飞机元件中的孔的长度通过如下方式而被测量:将细长部分插入孔中，然后使孔的远端与钩状物相接合，接着从第一测量标尺读取读数。
23.根据权利要求21或22的方法，其中，用于插入飞机元件的孔中的固定件的长度通过如下方式而被测量:使测量装置的第一结构与固定件上的相应结构相接合，然后从第二测量标尺读取读数。
24.根据权利要求21至23中的任一权利要求的方法，其中，该测量装置包括塑料滑动件，该塑料滑动件被设置为沿测量装置的至少一部分的长度滑动，该塑料滑动件包括一种结构，该测量装置包括许多读数标记结构，读数标记结构用于与塑料滑动件上的所述结构相接合；以及 测量飞机元件和固定件中的至少一个的长度的步骤包括:手动地使塑料滑动件接触被测量元件的一部分，同时该测量装置与待测元件相接触，从而所述塑料滑动件的一部分然后在测量装置的至少一个测量标尺上示出被测量元件的长度测量值；以及其中，该方法还包括以下步骤: 将测量装置从被测量元件移开， 释放塑料滑动件上的手动压力，以及 测量装置不与被测量的元件接触时，从所述至少一个测量标尺读取由塑料滑动件所指示的所测长度的读数， 其中，通过使塑料滑动件上的结构与测量装置上的一个或更多个读数标记结构相接合，从而，当已经消除塑料滑动件上的手动压力且测量装置已从被测量的元件移开时，使塑料滑动件保持就位。
25.一种将固定件和套筒插入飞机元件中的方法，该方法包括步骤: 一提供具有孔的飞机结构， 一通过权利要求22中的测量步骤测量所述孔， 一根据这样测量的孔的长度值来选择套筒， 一通过权利要求23的测量 步骤来核查这样选择的套筒长度是否合适， 一通过在孔内冷扩套筒而将套筒装配在孔中，然后 一将固定件装配在被冷扩的套筒中。
26.根据权利要求25的方法，其中，该方法包括步骤: 在将固定件插入套筒之前，使用测量装置测量固定件的长度。
全文摘要
一种塑料手持式测量装置(垂度规102)，能测量孔或孔口(180)的深度或固定件(160或170)的长度，特别适用于复合材料制飞机元件。细长部分(108)端部处的钩状物或柄脚(110)能与孔的远端相接合，从而可通过第一测量标尺(112)确定孔的深度。第一结构(114f或140)能与固定件相接合，以允许从第二测量标尺(118或124)测量固定件的长度。塑料滑动件(130)能紧靠住待测元件的一部分，并示出测量标尺上的对应于正在被测量的长度尺寸的距离。滑动件(130)可被设置为与沿装置长度的连续的读数标记结构(刻痕117)相接合，从而滑动件倾斜以保持在与读数标记结构相对应的合适位置上。
文档编号G01B5/18GK103162597SQ20121055319
公开日2013年6月19日 申请日期2012年12月19日 优先权日2011年12月19日
发明者L·瓦格斯塔夫, P·L·布拉德伯里, G·托尔森 申请人:空中客车运营有限公司