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2025-01-09
展會(huì)專題
活動(dòng)專題
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活動(dòng)專題 【機(jī)床商務(wù)網(wǎng)欄目 科技動(dòng)態(tài)】上世紀(jì)九十年代，在揚(yáng)州邗江縣的一個(gè)不起眼的村落里，出土了一把現(xiàn)存世界上古老的卡尺——“青銅卡尺”，自此游標(biāo)卡尺的起源被提前到了1600年前。
現(xiàn)存古老的滑動(dòng)卡尺
公元9年，王莽新朝制造了一把名為“玉尺“的“滑動(dòng)卡尺”，因其尺身為銅制，被后人又名為“青銅卡尺”。
公元9年 王莽新朝銅制滑動(dòng)卡尺，做工非常精良 現(xiàn)存中國·北京·國家博物館
這把1600歲的卡尺，滑動(dòng)結(jié)構(gòu)和現(xiàn)代大家所熟悉的游標(biāo)卡尺及其類似，固定的主尺和沿主尺上的溝槽滑動(dòng)的滑動(dòng)尺上各有一個(gè)量爪，王莽新朝將印璽、玉石和寶石夾在量爪之前，來獲得這些物件的外形尺寸。
但在此1500年后乃至更長時(shí)間，滑動(dòng)卡尺也就是游標(biāo)卡尺的發(fā)展情況卻不得而知。但可以想象，在很長的一段時(shí)間里，游標(biāo)卡尺應(yīng)該延續(xù)著王莽玉尺的L形尺滑動(dòng)結(jié)構(gòu)。
19世紀(jì)中葉前的鞘箱型滑動(dòng)卡尺
隨著英國進(jìn)入工業(yè)革命時(shí)代，鞘箱型滑動(dòng)卡尺出現(xiàn)了，帶量爪的尺鞘包裹著帶量爪且標(biāo)有刻度的主尺，主尺像刀子，可以在尺鞘中伸縮。測量物夾在兩個(gè)量爪之間，在鞘口讀取測量值，被稱之為簡易游標(biāo)卡尺。
▲ 1840年前后 法國制造的鞘箱型滑動(dòng)卡尺
1840年前后在法國制造的簡易游標(biāo)卡尺，這一期間的卡尺雖有主尺刻度，但沒有作為副尺的游標(biāo)刻度，所以也只能稱為“滑動(dòng)卡尺”。
現(xiàn)存世界早的帶游標(biāo)刻度的滑動(dòng)卡尺
同一時(shí)期，法國陸軍炮兵隊(duì)皇家工廠還制造了正面毫米單位、背面法寸單位的帶游標(biāo)刻度的滑動(dòng)卡尺，并投入使用，這是現(xiàn)存世界早的帶游標(biāo)刻度的滑動(dòng)卡尺。
正面公制刻度，反面法寸刻度 輕松判斷公制單位的大小
歐美1945年前后的游標(biāo)卡尺
從1840年前后到1950年前后，被普及使用的游標(biāo)卡尺有兩種樣式，一個(gè)體系是上面介紹的鞘箱型滑動(dòng)卡尺，通過滑塊的指示來讀取主尺刻度，也就是簡易游標(biāo)卡尺。另一個(gè)體系是帶游標(biāo)刻度的滑動(dòng)卡尺，也就是正統(tǒng)的游標(biāo)卡尺。二者各司其職，歷經(jīng)漫長的歲月，逐漸演變?yōu)榱藥в螛?biāo)刻度的游標(biāo)卡尺。
1. 簡易游標(biāo)卡尺
▲1905年前后 在德國使用的毫米刻度的簡易游標(biāo)卡尺
這一時(shí)期的簡易游標(biāo)卡尺去掉了尺鞘的一面，通過采用燕尾槽作為主尺與尺鞘接觸的導(dǎo)槽，使主尺面與尺鞘面基本處于同一平面，精度也得到了進(jìn)一步的提升。自1850年前誕生后，這樣的簡易游標(biāo)卡尺被沿用了100多年。
▲歐美廠商制造的各式簡易游標(biāo)卡尺例
2.帶游標(biāo)刻度的滑動(dòng)卡尺——游標(biāo)卡尺
前面說到現(xiàn)存早的“帶游標(biāo)刻度的滑動(dòng)卡尺”誕生于法國，而帶游標(biāo)刻度的游標(biāo)卡尺也是法國制造。由此可見，法國在游標(biāo)卡尺的普及上走在了前面。
▲1890年前后的法國制游標(biāo)卡尺 讀數(shù)為0.05mm，這在當(dāng)時(shí)非常超前
法國制的游標(biāo)卡尺采用了將19毫米20等分的游標(biāo)刻度，小讀數(shù)為0.05毫米，更加精確，測量精度與現(xiàn)在的游標(biāo)卡尺相同。這在廣泛使用0.1毫米的當(dāng)時(shí)，0.05毫米的小讀數(shù)可以說是極其超前的。
在1905年前后，阿道夫菲弗爾貿(mào)易公司開發(fā)并推出了“哥倫布卡尺”，量爪分為外側(cè)量爪和內(nèi)側(cè)量爪，還配備了深度桿，是可以測量深度、高低差等數(shù)據(jù)的多功能游標(biāo)卡尺。這樣的結(jié)構(gòu)在當(dāng)時(shí)非常超前，與今天的游標(biāo)卡尺具備相同的測量功能。
▲ 阿道夫菲弗爾貿(mào)易公司的“哥倫布”游標(biāo)卡尺 名稱令人聯(lián)想到產(chǎn)品具有前人無法想象的新功能
在此之后，其他公司也不斷推陳出新，不斷拓展游標(biāo)卡尺的測量范圍和用途。1930年前后，歐美的游標(biāo)卡尺在功能、形狀上都已基本達(dá)到了成熟水平。
▲ 1940年 毛瑟公司(德國)制造的游標(biāo)卡尺 游標(biāo)卡尺基本達(dá)到了成熟水平
游標(biāo)卡尺在日本的使用、生產(chǎn)及普及
游標(biāo)卡尺在日本得到全面應(yīng)用，據(jù)說是始于大正初期從英國進(jìn)口的普通型游標(biāo)卡尺。但是，日本生產(chǎn)的游標(biāo)卡尺大多還是從仿制德式，尤其是從毛瑟式起步的。
M型游標(biāo)卡尺采用德國毛瑟公司(Mauser)的形狀，取其首字母命名。這種結(jié)構(gòu)可用于外側(cè)、內(nèi)側(cè)、深度等各種測量，是常用的游標(biāo)卡尺，也叫帶深度型。
▲1954年 JIS M1型游標(biāo)卡尺
隨著制造業(yè)的發(fā)展，應(yīng)工業(yè)界要求，游標(biāo)卡尺的日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JIS于1954年推出。得益于JIS的制定，日本的游標(biāo)卡尺不斷改進(jìn)，到1965年前后，日本制已不遜于歐美產(chǎn)品。隨著卡尺技術(shù)的顯著進(jìn)步，到1985年左右，日本產(chǎn)品在全世界已經(jīng)擁有70%的份額。
▲三豐制造 量爪形狀配合測量對(duì)象的特殊卡尺
數(shù)顯游標(biāo)卡尺的開發(fā)和發(fā)展
日本在1956年開發(fā)出了采用差動(dòng)變壓器的電子千分尺，很快也實(shí)現(xiàn)了數(shù)顯顯示，這一趨勢逐漸擴(kuò)大到了各種長度測量儀器。在這樣的情況下，瑞士司瓦卡公司的總經(jīng)理梅耶開發(fā)并上市了靜電電容型電子千分尺。
增量式數(shù)顯游標(biāo)卡尺的出現(xiàn)
1980年前后，瑞士司瓦卡公司以及瑞典皇家學(xué)院的安德莫分別將增量測量方式應(yīng)用于游標(biāo)卡尺，投產(chǎn)了小顯示量為0.01毫米的增量數(shù)顯游標(biāo)卡尺并開始銷售，并逐漸推廣到世界各地。
三豐通過開展技術(shù)合作獲得專利使用權(quán)，在1983年開發(fā)了小顯示量為0.01毫米的增量數(shù)顯游標(biāo)卡尺，并在1984年8月之前共制造10萬把穩(wěn)定、價(jià)格低廉的游標(biāo)卡尺，使其實(shí)現(xiàn)了普及。
▲ 三豐制造的增量數(shù)顯游標(biāo)卡尺 1983年
之后，瑞典皇家學(xué)院的數(shù)顯游標(biāo)卡尺發(fā)明者安德莫借助三豐的援助，于1987年在美國華盛頓州成立了微編碼器研究所(Micro Encoder Inc.)，這奠定了三豐數(shù)顯游標(biāo)卡尺進(jìn)一步發(fā)展的基礎(chǔ)。
式數(shù)顯游標(biāo)卡尺的出現(xiàn)
以上說的是增量式，在1993年三豐開發(fā)出分辨力為0.01毫米的式數(shù)顯卡尺。它的檢測方式由靜電電容電極柵尺和采用發(fā)光二極管LED光源的光柵單軌柵尺組成。光柵與細(xì)密的靜電電容電極軌道位于統(tǒng)一軌道，式與增量式相比，擴(kuò)大了使用范圍。
▲ 三豐制造的數(shù)顯游標(biāo)卡尺 1993年
電磁感應(yīng)式數(shù)顯游標(biāo)卡尺的開發(fā)
但是在機(jī)械加工現(xiàn)場，潑灑到工具和工件上的冷卻液會(huì)飛濺，有時(shí)還要在冷卻液中測量尺寸，但靜電電容型游標(biāo)卡尺卻難以在這樣的環(huán)境下使用。
在這樣的需求下，IP54的防水型數(shù)顯卡尺于1997年應(yīng)運(yùn)而生，采用了封閉的檢測方式，雖能滿足通常使用的需要，但在大量使用冷卻液且四處飛濺的現(xiàn)場，測量結(jié)果還是會(huì)受到影響。
▲ 三豐 IP54防水型靜電電容式數(shù)顯游標(biāo)卡尺 1997年
因此，三豐公司于2000年成功開發(fā)了采用電磁感應(yīng)式檢測方式的數(shù)顯卡尺，它以位移檢測方式實(shí)現(xiàn)了與靜電電容檢測方式相同的測量效果，但防護(hù)等級(jí)更高，可以在這樣的環(huán)境下安心使用。此后進(jìn)一步改進(jìn)后又推出了符合IP67的產(chǎn)品，滿足了機(jī)械加工現(xiàn)場的測量需求。
▲ 三豐制造的IP65 防冷卻液數(shù)顯游標(biāo)卡尺 2000年
▲ 三豐制造的IP67 防冷卻液數(shù)顯游標(biāo)卡尺 2002年
▲ 三豐制造的式數(shù)顯游標(biāo)卡尺 2013年
卡尺的發(fā)展歷史印證了社會(huì)需求是測量儀器發(fā)展的重要因素，在Smart Factory的需求下，快速、準(zhǔn)確地讀取數(shù)據(jù)成為新的課題，由此，帶數(shù)據(jù)輸出的數(shù)顯卡尺應(yīng)運(yùn)而生，并在統(tǒng)計(jì)過程管理系統(tǒng)、計(jì)量管理系統(tǒng)等領(lǐng)域發(fā)揮著積極的作用。
在上文中，小編和您簡單捋了一下從滑動(dòng)卡尺、鞘箱型滑動(dòng)卡尺，有游標(biāo)刻度的游標(biāo)卡尺逐步發(fā)展到數(shù)顯游標(biāo)卡尺的歷程。如您想進(jìn)一步了解游標(biāo)卡尺的發(fā)展史，可以登錄三豐下載樣本哦。
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