Posuvná měřítka - Calipers
Třmen ( britské hláskování i třmenu , nebo v plurale Tantum smyslu posuvných měřítek ) je zařízení sloužící k měření rozměrů objektu.
Mnoho typů třmenů umožňuje odečítat měření na regulované stupnici, číselníku nebo digitálním displeji. Některé třmeny mohou být jednoduché jako kompas s body směřujícími dovnitř nebo ven, ale bez měřítka. Hroty třmenu jsou upraveny tak, aby se vešly přes měřené body a měřily se rozměry měřením mezi hroty jiným měřicím nástrojem, například pravítkem .
Používá se v mnoha oblastech, jako je strojírenství , zpracování kovů , lesnictví , zpracování dřeva , věda a medicína .
Množné číslo vs. jednotné číslo
Jeden nástroj může být označován jako „posuvné měřítko“ nebo „posuvné měřítko“, například nůžky nebo brýle ( forma „pouze v množném čísle“ nebo plurale tantum ). V hovorovém používání může fráze „dvojice vernierů“ nebo jen „ vernier “ odkazovat na nonius kalibru. Hovorově tyto fráze mohou také odkazovat na číselníková měřítka, i když neobsahují žádné noniusové měřítko.
Ve strojírenském provozu je termín „posuvné měřítko“ často používán v protikladu k „ mikrometru “, přestože vnější mikrometry jsou technicky formou posuvného měřítka. V tomto použití „posuvné měřítko“ znamená pouze tvarový faktor posuvného měřítka nebo číselníku (nebo jeho digitálního protějšku).
Dějiny
Nejstarší posuvné měřítko bylo nalezeno v řeckém vraku Giglio poblíž italského pobřeží. Nález lodi pochází ze 6. století před naším letopočtem. Dřevěný kus již měl pevnou a pohyblivou čelist. Ačkoli jsou vzácné nálezy, třmeny zůstaly používány Řeky a Římany .
Během čínské dynastie Xin byl k minutovým měřením použit bronzový třmen pocházející z roku 9 n . L. Na třmenu byl nápis, který říkal, že byl „vyroben v den gui-you , první den prvního měsíce prvního roku Shijianguo “. Třmeny zahrnovaly „štěrbinu a kolík“ a „odstupňované v palcích a desetinách palce“.
Moderní noniem byl vynalezen Pierre Vernier , jako zlepšení nonicem z Pedro Nunes .
Typy
Uvnitř třmenu
Tyto vnitřní třmeny jsou použity pro měření vnitřní velikost objektu.
- Horní třmen na obrázku (vpravo) vyžaduje ruční montáž před montáží. Jemné nastavení tohoto typu posuvného měřítka se provádí lehkým poklepáním o nohy třmenu na praktický povrch, dokud téměř nepřejdou přes předmět. Lehké zatlačení proti odporu centrálního otočného šroubu poté roztáhne nohy do správné dimenze a poskytne požadovaný, konzistentní pocit, který zajišťuje opakovatelné měření.
- Spodní posuvné měřítko na obrázku má nastavovací šroub, který umožňuje jeho pečlivé seřízení bez vyjmutí nástroje z obrobku.
Vnější třmen
Vnější posuvná měřítka se používají k měření vnější velikosti objektu.
Pro tento typ třmenu platí stejná pozorování a technika, jako pro výše uvedený vnitřní třmen. S určitým porozuměním jejich omezení a použití mohou tyto nástroje poskytovat vysoký stupeň přesnosti a opakovatelnosti. Jsou zvláště užitečné při měření na velmi velké vzdálenosti; zvažte, zda se třmeny používají k měření potrubí o velkém průměru. Posuvný posuvný měřítko nemá hloubkovou kapacitu pro obkročení tohoto velkého průměru a současně dosahuje nejvzdálenějších bodů průměru potrubí. Jsou vyrobeny z vysoce uhlíkové oceli.
Oddělovací třmen
V oblasti zpracování kovů se při označování míst používá dělicí třmen, lidově nazývaný kompas . Hroty jsou naostřené, takže působí jako písaři; jedna noha pak může být umístěna do důlku vytvořeného středovým nebo píchacím razníkem a druhá noha je otočena tak, že na povrchu obrobku načrtne čáru, čímž vytvoří oblouk nebo kruh.
Dělicí posuvník se také používá k měření vzdálenosti mezi dvěma body na mapě . Konce dvou třmenů se přivedou ke dvěma bodům, jejichž vzdálenost se měří. Otevření třmenu se pak buď měří na samostatném pravítku a poté se převádí na skutečnou vzdálenost, nebo se měří přímo na měřítku nakresleném na mapě. Na námořní mapě je vzdálenost často měřena na stupnici zeměpisné šířky, která se objevuje po stranách mapy: jedna minuta oblouku podél jakéhokoli velkého kruhu , jako například jakýkoli poledník délky, je přibližně jedna námořní míle nebo 1852 metrů .
Oddělovače se používají také v lékařské profesi. EKG (také EKG) třmen přenáší vzdálenost na elektrokardiogramu ; ve spojení s příslušnou stupnicí lze určit srdeční frekvenci. Kapesní verzi posuvného měřítka vynalezl kardiolog Robert A. Mackin.
Oddleg třmen
Oddleg třmeny , hermafrodit měřítka , nebo Oddleg Jennys , jak je zobrazena na levé straně, se obvykle používají k scribe řádku v nastavené vzdálenosti od okraje obrobku. Ohnutá noha se používá k běhu podél hrany obrobku, zatímco jeřáb dělá svou značku v předem stanovené vzdálenosti, což zajišťuje čáru rovnoběžnou s hranou.
V diagramu vlevo má horní třmen mírné rameno v ohnuté noze, což mu umožňuje bezpečněji sedět na okraji, spodní třmen tuto funkci postrádá, ale má obnovitelný jeřáb, který lze upravit podle opotřebení a také vyměnit při nadměrném nošení.
Posuvné měřítko
- Mimo velké čelisti : používá se k měření vnějšího průměru předmětu (jako dutý válec) nebo šířky předmětu (jako tyč), průměru předmětu (jako koule).
- Uvnitř malých čelistí : slouží k měření vnitřního průměru předmětu (například dutého válce nebo potrubí).
- Hloubková sonda/tyč : používá se k měření hloubek předmětu (jako malá kádinka) nebo otvoru.
- Hlavní stupnice (metrická) : stupnice označená každý milimetr a pomáhá měřit správnou délku až do 1 mm.
- Hlavní měřítko (imperiální) : měřítko označené v palcích a zlomcích.
- Vernierova stupnice (metrická) poskytuje interpolované měření na 0,1 mm nebo lepší.
- Vernierova stupnice (Imperial) poskytuje interpolované měření ve zlomcích palce.
- Držák : slouží k blokování pohyblivé části, což umožňuje snadný přenos měření.
Posuvná měřítka v diagramu ukazují primární odečet na metrické stupnici asi 2,475 cm (2,4 cm odečteno z hlavní stupnice plus asi 0,075 cm z noniova stupnice).
Třmeny mají často „chybu nulového bodu“, což je situace, kdy třmeny nečtou 0 000 cm, když jsou čelisti zavřené. Chyba nulového bodu musí být vždy odečtena od primární hodnoty. Předpokládejme, že tyto posuvné měřítka mají chybu nulového bodu 0,013 cm. Tím bychom získali délku odečtu 2,462 cm.
U každého měření je také důležité nahlásit chybu při měření. Primární čtení i čtení nulového bodu jsou ohraničeny plus/mínus polovinou délky odpovídající šířce nejmenšího intervalu na noniově stupnici (0,0025 cm). Jedná se o „absolutní“ chyby a absolutní chyby se sčítají, takže odečet délky je pak ohraničen plus/mínus délkou odpovídající plné šířce nejmenšího intervalu na noniově stupnici (0,005 cm). Za předpokladu, že měření neovlivní žádná systematika (přístroj funguje perfektně), pak by úplné měření přečetlo 2,462 cm ± 0,005 cm.
Vernier, číselník a digitální posuvná měřítka přímo čtou vzdálenost měřenou s vysokou přesností a přesností . Jsou funkčně totožné, s různými způsoby čtení výsledku. Tyto posuvné měřítka obsahují kalibrovanou stupnici s pevnou čelistí a další čelist s ukazatelem, která klouže po váze. Vzdálenost mezi čelistmi se pak pro tyto tři typy odečítá různými způsoby.
Nejjednodušší metodou je přečíst polohu ukazatele přímo na stupnici. Když je ukazatel mezi dvěma značkami, uživatel může mentálně interpolovat, aby se zlepšila přesnost čtení. Jednalo by se o jednoduše kalibrovaný posuvný měřítko, ale přidání měřítka nonia umožňuje přesnější interpolaci a je univerzální praxí; toto je posuvné měřítko .
Vernier, dial a digitální posuvná měřítka mohou měřit vnitřní rozměry (pomocí nejvyšších čelistí na obrázku vpravo), vnější rozměry pomocí zobrazených dolních čelistí a v mnoha případech hloubku pomocí sondy, která je připevněna k pohyblivé hlavě a klouže po středu těla. Tato sonda je štíhlá a může se dostat do hlubokých drážek, což může být pro jiné měřicí nástroje obtížné.
Vernierovy stupnice mohou zahrnovat metrická měření v dolní části stupnice a palce v horních nebo naopak v zemích, které používají palce. Posuvná měřítka běžně používaná v průmyslu poskytují přesnost 0,01 mm (10 mikrometrů ) nebo jednu tisícinu palce. Jsou k dispozici ve velikostech, které mohou měřit až 1828 mm (72 palců).
Vytočte posuvné měřítko
Místo použití mechanizmu vernier, který vyžaduje určitou praxi, čtecí posuvné měřítko přečte konečný zlomek milimetru nebo palce na jednoduchém číselníku.
V tomto nástroji malý, přesný stojan a pastorek pohání ukazatel na kruhovém ciferníku , což umožňuje přímé čtení bez nutnosti číst nonnier měřítko. Ukazatel se obvykle otáčí jednou za palec, desetinu palce nebo 1 milimetr. Toto měření je třeba přičíst k hrubým celým palcům nebo centimetrům odečteným ze snímku. Ciferník je obvykle uspořádán tak, aby byl pod ukazatelem otočný, což umožňuje „diferenciální“ měření (měření rozdílu ve velikosti mezi dvěma objekty nebo nastavení číselníku pomocí hlavního objektu a následně možnost přímo číst plus- nebo mínus rozptyl ve velikosti následujících objektů vzhledem k hlavnímu objektu).
Posuvník posuvného měřítka lze obvykle uzamknout v nastavení pomocí malé páčky nebo šroubu; což umožňuje jednoduché go / no-go kontroly rozměrů součástí.
Digitální posuvné měřítko
Oblíbené upřesnění nahrazuje analogový číselník elektronickým displejem, který zobrazuje hodnoty jako číselnou hodnotu. Tyto posuvné měřítka používají spíše než hřeben a pastorek lineární kodér . U většiny digitálních posuvných měřítek lze přepínat mezi centimetry nebo milimetry a palce. Všechny umožňují vynulování displeje v libovolném bodě podél snímku, což umožňuje stejný druh diferenciálních měření jako u číselníkového třmenu. Digitální posuvná měřítka mohou obsahovat funkci „podržení čtení“, která umožňuje odečítání rozměrů po použití na nepříjemných místech, kde není vidět na displej. Běžné 6palcové (150 mm) digitální třmeny jsou vyrobeny z nerezové oceli, mají jmenovitou přesnost 0,001 palce (0,02 mm) a rozlišení 0,0005 palce (0,01 mm). Stejná technologie se používá k výrobě delších 8palcových a 12palcových třmenů; přesnost pro delší měření klesá na 0,001 palce (0,03 mm) u 100–200 mm a 0,0015 palce (0,04 mm) u 200–300 mm.
Digitální posuvná měřítka stále častěji nabízejí výstup sériových dat, který jim umožňuje propojení s vyhrazeným rekordérem nebo osobním počítačem . Digitální rozhraní výrazně zkracuje dobu provádění a zaznamenávání série měření a také zvyšuje spolehlivost záznamů. Lze postavit nebo zakoupit vhodné zařízení pro převod sériových datových výstupů na běžná počítačová rozhraní, jako je RS-232 , Universal Serial Bus nebo bezdrátové připojení. S takovým převodníkem lze měření přímo zadávat do tabulky , programu pro řízení statistických procesů nebo podobného softwaru.
Sériový digitální výstup se mezi výrobci liší. Běžné možnosti jsou
- Rozhraní Mitutoyo Digimatic. Toto je dominantní rozhraní značky. Formát je 52 bitů uspořádaných jako 13 nibbles.
- Rozhraní Sylvac. Toto je běžný protokol pro levné třmeny bez názvu. Formát je 24 bitů 90 kHz synchronní.
- Starrett
- Brown & Sharpe
- Federální
- Tesa
- Aldi. Formát je 7 číslic BCD.
- Mahr (Digimatic, RS232C, bezdrátové FM rádio, infračervené a USB)
Podobně jako posuvné měřítko lze posuvné měřítko digitálního posuvného měřítka obvykle uzamknout pomocí páky nebo šroubu s palcem.
Některé digitální posuvné měřítka obsahují kapacitní lineární kodér . Vzor tyčí je vyleptán přímo na desku s plošnými spoji v posuvníku. Pod měřítkem třmenu obsahuje další deska s plošnými spoji také vyleptaný vzor čar. Kombinace těchto desek s plošnými spoji tvoří dva variabilní kondenzátory . Tyto dvě kapacity jsou mimo fázi. Při pohybu jezdce se kapacita mění lineárně a v opakujícím se vzoru. Obvody zabudované do posuvníku počítají pruhy při pohybu jezdce a provádějí lineární interpolaci na základě velikostí kondenzátorů, aby našli přesnou polohu posuvníku. Jiné digitální třmeny obsahují indukční lineární kodér, který umožňuje robustní výkon v případě kontaminace, jako jsou chladicí kapaliny. Magnetické lineární kodéry se používají v dalších digitálních posuvných měřítkách.
Třmenový mikrometr
Třmen s kalibrovaným šroubem pro měření, spíše než sklíčko, se nazývá externí mikrometrový měřicí přístroj , mikrometrický třmen nebo častěji jednoduše mikrometr . (Někdy je výraz třmen , odkazující na jakýkoli jiný typ v tomto článku, držen v protikladu k mikrometru .)
Srovnání
Každý z výše uvedených typů třmenů má své relativní přednosti a chyby.
Posuvná měřítka Vernier jsou robustní a mají dlouhodobou přesnost, jsou odolná vůči chladicí kapalině, nejsou ovlivněna magnetickými poli a jsou do značné míry odolná proti nárazům. Mohou mít jak centimetr, tak palec. Posuvná měřítka však vyžadují ke čtení dobrý zrak nebo lupu a mohou být obtížně čitelná z dálky nebo z nepříjemných úhlů. Je poměrně snadné špatně přečíst poslední číslici. V produkčním prostředí je celodenní čtení posuvných měřítka náchylné k chybám a obtěžuje pracovníky.
Číselníková měřítka jsou poměrně snadno čitelná, zejména při hledání přesného středu kýváním a pozorováním pohybu jehly. Pro srovnání je lze v kterémkoli bodě nastavit na 0. Obvykle jsou poměrně náchylné k poškození šokem. Jsou také velmi náchylné k vniknutí nečistot do převodových stupňů, což může způsobit problémy s přesností.
Digitální posuvná měřítka snadno přepínají mezi centimetrovými a palcovými systémy. Lze je snadno nastavit na nulu v libovolném bodě s plným počtem v obou směrech a mohou provádět měření, i když je displej zcela skrytý, a to buď pomocí tlačítka „podržet“, nebo vynulováním displeje a zavřením čelistí, zobrazením správné měření, ale negativní. Mohou být mechanicky a elektronicky křehké. Většina také vyžaduje baterie a neodolávají chladicí kapalině dobře. Jsou také jen středně odolné proti nárazům a mohou být citlivé na nečistoty.
Posuvná měřítka mohou číst s rozlišením 0,01 mm nebo 0,0005 palce, ale přesnost nemusí být lepší než přibližně ± 0,02 mm nebo 0,001 palce pro třmeny 150 mm (6 palců) a horší u delších.
Použití
.jpg)
Aby bylo možné provést požadované měření, musí být na díl řádně aplikován třmen. Například při měření tloušťky desky musí být posuvný měřítko drženo v pravém úhlu k dílu. Ke správnému měření kulatých nebo nepravidelných předmětů může být zapotřebí určitý postup.
Přesnost měření při použití posuvného měřítka velmi závisí na dovednosti operátora. Bez ohledu na typ musí být čelisti třmenu tlačeny do kontaktu s měřenou částí. Protože část i třmen jsou vždy do určité míry elastické , velikost použité síly ovlivňuje indikaci. Správný a konzistentní dotek je správný. Příliš velká síla vede k nedostatečnému označení jako deformace součásti a nástroje; příliš malá síla poskytuje nedostatečný kontakt a indikaci přetížení. To je větší problém u třmenu obsahujícího kolo, které přináší mechanickou výhodu . To platí zejména pro digitální třmeny, třmeny bez nastavení nebo třmeny s nekvalitním paprskem.
Jednoduché třmeny jsou nekalibrované; provedené měření musí být porovnáno se stupnicí. Ať už je měřítko součástí posuvného měřítka nebo ne, všechny analogové posuvné měřítka - posuvníky a číselníky - vyžadují dobrý zrak, aby bylo dosaženo nejvyšší přesnosti. Digitální posuvná měřítka mají v této oblasti výhodu.
S kalibrovanými třmeny se může zacházet nesprávně, což vede ke ztrátě nuly . Když jsou čelisti třmenu zcela zavřené, mělo by to samozřejmě ukazovat nulu. Pokud tomu tak není, musí být znovu kalibrován nebo opraven. Posuvné měřítko neztratí snadno svou kalibraci, ale prudký náraz nebo náhodné poškození měřicí plochy v čelisti třmenu může být natolik významné, že vytlačí nulu. Digitální posuvná měřítka mají tlačítka s nulovým nastavením pro rychlou rekalibraci.
Vernier, dial a digitální třmeny lze použít s příslušenstvím, které rozšiřuje jejich užitečnost. Příkladem je základna, která rozšiřuje jejich užitečnost jako hloubkoměr, a čelistový nástavec, který umožňuje měřit středovou vzdálenost mezi otvory. Od 70. let umožňuje chytrá modifikace pohyblivé čelisti na zadní straně jakéhokoli třmenu kromě externího měření posuvného měřítka také měření kroku nebo hloubky, podobně jako u univerzálního mikrometru (např. Starrett Mul-T-Anvil nebo Mitutoyo Uni- Mike).
Nulová chyba
Metoda použití měřítka nonia nebo posuvného měřítka s nulovou chybou je použít vzorec „skutečná hodnota = hlavní stupnice + stupnice nonia - (nulová chyba)“. Nulová chyba může nastat v důsledku klepání, která ovlivňují kalibraci na 0,00 mm, když jsou čelisti dokonale zavřené nebo se navzájem dotýkají. Kladná nulová chyba znamená, že když jsou čelisti posuvného měřítka právě zavřeny, je odečet kladným údajem od skutečné hodnoty 0,00 mm. Pokud je hodnota 0,10 mm, chyba nuly se označuje jako +0,10 mm. Negativní nulová chyba označuje skutečnost, že když jsou čelisti posuvného měřítka právě zavřené, je odečet záporný od skutečného odečtu 0,00 mm. Pokud je hodnota −0,08 mm, chyba nuly se označuje jako −0,08 mm.