Штангенциркуль(и) или штангенциркуль(и) — это инструмент, используемый для измерения размеров объекта; а именно диаметр или глубина отверстия. Слово «калипер» происходит от латинского корня, означающего точные клещи. [1] [2] [3]
Многие типы штангенциркулей позволяют считывать результаты измерения по линейчатой шкале , циферблату или электронному цифровому дисплею . Распространенной ассоциацией является использование штангенциркуля со скользящей шкалой нониуса .
Некоторые штангенциркули могут быть простыми, как компас , с точками, обращенными внутрь или наружу, но без шкалы (показания измерения). Кончики штангенциркуля регулируются так, чтобы они соответствовали измеряемым точкам, а затем удерживаются на этом расстоянии, перемещаясь к отдельному измерительному устройству, например линейке .
Штангенциркули используются во многих областях, таких как машиностроение , металлообработка , лесное хозяйство , деревообработка , наука и медицина .
Caliper — американское написание , а caliper (двойная буква «L») — британское написание.
Отдельный инструмент может называться штангенциркулем или штангенциркулем — только во множественном числе ( множественное число tantum ), например, ножницы или очки .
В просторечии фраза «пара нониусов» или просто «нониус» может относиться к штангенциркулю. В просторечии эти фразы могут также относиться к другим типам штангенциркулей, хотя они не используют нониусную шкалу. В механических мастерских термин «штангенциркуль» часто используется в отличие от микрометра , хотя внешние микрометры технически являются разновидностью штангенциркуля. В этом случае штангенциркуль подразумевает только форм-фактор инструмента.
Самый ранний штангенциркуль был найден на месте крушения греческого Джильо недалеко от итальянского побережья. Находка корабля датируется VI веком до нашей эры. Деревянная деталь уже имела фиксированную и подвижную челюсти. [4] [5] Несмотря на редкие находки, штангенциркули по-прежнему использовались греками и римлянами . [5] [6]
Бронзовый штангенциркуль, датируемый 9 годом нашей эры, использовался для мельчайших измерений во времена китайской династии Синь . На суппорте была надпись, гласившая, что он «изготовлен в день гуй-ю , [a] первый день [b] первого месяца первого года Шицзяньго . [c] ». » и «градуировка в дюймах и десятых долях дюйма». [7] [8]
Современный штангенциркуль был изобретен Пьером Вернье , как усовершенствование нониуса Педро Нуньеса .
Внутренние штангенциркули используются для измерения внутреннего размера объекта.
Внешние штангенциркули используются для измерения внешнего размера объекта.
К этому типу суппорта применимы те же наблюдения и техника, что и к внутреннему суппорту. При некотором понимании их ограничений и особенностей использования эти инструменты могут обеспечить высокую степень точности и повторяемости. Они особенно полезны при измерении очень больших расстояний; подумайте, используются ли штангенциркули для измерения труб большого диаметра. Штангенциркуль не имеет достаточной глубины, чтобы охватить этот большой диаметр и в то же время достичь самых крайних точек диаметра трубы. Они изготовлены из высокоуглеродистой стали.
В области металлообработки для разметки мест используется штангенциркуль, называемый в народе циркулем . Острия заточены так, что действуют как черточки; Затем одну ногу можно поместить в ямку, созданную центральным или колющим пуансоном , а другую ногу повернуть так, чтобы она нарисовала линию на поверхности заготовки, образуя таким образом дугу или круг.
Их одноименное использование заключается в разделении заготовки произвольной ширины на секции одинаковой ширины: «проходя» инструмент от одного конца к другому, поворачивая его от одной точки к другой, пока не достигнет другого конца, а затем регулируя зазор между точек до тех пор, пока «прогулка» не закончится непосредственно в конечной точке, можно легко разметить равные деления без каких-либо измерений.
Штангенциркуль-делитель также используется для измерения расстояния между двумя точками на карте. Два конца штангенциркуля подводятся к двум точкам, расстояние до которых измеряется. Затем отверстие штангенциркуля либо измеряется на отдельной линейке и затем преобразуется в фактическое расстояние, либо измеряется непосредственно в масштабе, нанесенном на карту. На морских картах расстояние часто измеряется по шкале широты , расположенной по бокам карты: одна угловая минута вдоль любого большого круга , например любого меридиана долготы, составляет примерно одну морскую милю или 1852 метра .
Разделители также используются в медицине. Штангенциркуль ЭКГ (также ЭКГ) передает расстояние на электрокардиограмме ; в сочетании с соответствующей шкалой можно определить частоту сердечных сокращений. Карманный вариант штангенциркуля был изобретен кардиологом Робертом А. Маккином. [9] [ не удалось проверить ]
Штангенциркули Oddleg , штангенциркули-гермафродиты или штангенциркули Oddleg Jennys , как показано на рисунке слева, обычно используются для разметки линии на заданном расстоянии от края заготовки. Согнутая ножка используется для перемещения по краю заготовки, в то время как чертилка делает отметку на заданном расстоянии, это обеспечивает линию, параллельную краю.
На диаграмме слева самый верхний суппорт имеет небольшой выступ на согнутой ножке, позволяющий ему более надежно сидеть на краю. Нижний суппорт лишен этой функции, но имеет сменную разметку, которую можно регулировать в зависимости от износа, а также заменять при чрезмерном износе.
Маркированные части
Штангенциркули на схеме показывают первичное показание по метрической шкале около 2,475 см (2,4 см от основной шкалы плюс около 0,075 см от нониусной шкалы).
Штангенциркули часто имеют «ошибку нулевой точки»: это означает, что штангенциркуль не показывает 0,000 см при закрытых губках. Погрешность нулевой точки всегда следует вычитать из основного показания. Предположим, что эти штангенциркули имеют погрешность нулевой точки 0,013 см. Это даст нам длину 2,462 см.
Для любого измерения также важно сообщить об ошибке измерения. Без учета возможности интерполяции на глаз, как первичное показание, так и показание нулевой точки ограничиваются плюс/минус половиной длины, соответствующей ширине наименьшего интервала шкалы нониуса (0,0025 см). Это «абсолютные» ошибки, и к ним добавляются абсолютные ошибки, поэтому показания длины затем ограничиваются плюс/минус длиной, соответствующей полной ширине наименьшего интервала шкалы нониуса (0,005 см). Если предположить, что систематика не влияет на измерение (прибор работает идеально), то полное измерение составит 2,462 см ± 0,005 см.
Нониус, циферблат и цифровой штангенциркуль напрямую считывают измеренное расстояние с высокой точностью и точностью . Они функционально идентичны, но имеют разные способы считывания результата. Эти штангенциркули состоят из калиброванной шкалы с неподвижной губкой и другой губки с указателем, который скользит по шкале. Расстояние между челюстями затем считывается по-разному для трех типов.
Самый простой способ — прочитать положение указателя прямо на шкале. Когда указатель находится между двумя отметками, пользователь может мысленно интерполировать показания , чтобы повысить точность считывания. Это был бы просто калиброванный штангенциркуль, но добавление нониусной шкалы обеспечивает более точную интерполяцию и является универсальной практикой; это штангенциркуль .
Нониусные, циферблатные и цифровые штангенциркули позволяют измерять внутренние размеры (с использованием самых верхних губок на рисунке справа), внешние размеры с помощью изображенных нижних губок и во многих случаях глубину с помощью щупа, прикрепленного к подвижной головке и скользит по центру тела. Этот щуп тонкий и может проникать в глубокие канавки, которые могут оказаться затруднительными для других измерительных инструментов.
Нониусные шкалы могут включать метрические измерения в нижней части шкалы и дюймовые измерения в верхней части или наоборот в странах, где используются дюймы. Штангенциркули, обычно используемые в промышленности, обеспечивают точность до 0,01 мм (10 микрометров ), или одной тысячной дюйма. Они доступны в размерах до 1828 мм (72 дюйма). [10]
Вместо использования нониусного механизма, использование которого требует некоторой практики, штангенциркуль считывает конечную долю миллиметра или дюйма на простом циферблате.
В этом приборе небольшая точная реечная передача приводит в движение указатель на круглом циферблате , что позволяет осуществлять прямое считывание без необходимости считывания шкалы с нониусом. Обычно указатель поворачивается один раз на каждый дюйм, десятую часть дюйма или 1 миллиметр. Это измерение необходимо добавить к грубым целым дюймам или сантиметрам, считываемым со слайда. Циферблат обычно поворачивается под указателем, что позволяет проводить «дифференциальные» измерения (измерение разницы в размерах между двумя объектами или настройку циферблата с использованием эталонного объекта и последующую возможность непосредственного считывания плюсового значения). или минус разница в размере последующих объектов относительно главного объекта).
Ползун штангенциркуля обычно можно зафиксировать в заданном положении с помощью небольшого рычага или винта; это позволяет осуществлять простую проверку размеров деталей на соответствие/не годность .
Вместо реечного механизма в цифровых штангенциркулях используется линейный энкодер . Жидкокристаллический дисплей отображает измерения, которые часто позволяют переключать единицы измерения между миллиметрами, дробными или десятичными дюймами. Все они обеспечивают обнуление дисплея в любой точке слайда, что позволяет проводить те же дифференциальные измерения, что и с помощью штангенциркуля. Цифровые штангенциркули могут иметь функцию «фиксации показаний», позволяющую считывать размеры после использования в неудобных местах, где дисплей не виден. Как и в аналоговых штангенциркулях, ползунок многих цифровых штангенциркулей можно зафиксировать с помощью рычага или винта.
Обычные цифровые штангенциркули диаметром 150 мм (6 дюймов ), изготовленные из нержавеющей стали, имеют номинальную точность 0,02 мм ( 0,001 дюйма ) и разрешение 0,01 мм (0,0005 дюйма). [11] Та же технология используется для более длинных штангенциркулей, но точность снижается до 0,03 мм (0,001 дюйма) для 100–200 мм (4–8 дюймов) и 0,04 мм (0,0015 дюйма) для 200–300 мм (8–12 дюймов). ) измерения. [12]
Многие цифровые штангенциркули содержат емкостный линейный энкодер . Недорогие китайские модели имеют 56 узких эмиттерных пластин и одну длинную приемную пластину, выгравированные на печатной плате выдвижного дисплея , которые пересекаются с повторяющимся рисунком Т-образных пластин в более длинной «статорной» плате. Верхняя часть Т-образных пластин пересекается с приемной пластиной, а вертикальные стержни каждой Т-образной пластины пересекаются с излучающими пластинами. Шаг каждой буквы «Т» в статоре чуть менее чем в 8 раз превышает шаг каждой эмиттерной пластины, поэтому их пересекающаяся емкостная область не идеально выровнена, а скорее образует интерференционную картину . [15] По мере перемещения ползунка эти переменные емкости изменяются повторяющимся линейным образом. Схема слайдера подсчитывает эти повторения по мере его перемещения и достигает более высокого разрешения с помощью линейной интерполяции емкостей. [16] Одна модель посылает 8 периодических сигналов напряжения с широтно-импульсной модуляцией (которые выглядят одинаково, но сдвинуты по фазе на 1/8 периода), [17] каждый из которых подключен к 7 эмиттерным пластинам, и результирующий аналоговый сигнал считывается через одна приемная пластина. [18] Говорят, что принцип работы описан в немецком патенте DE3340782C2 1983 года (см. рисунок). [19]
Другие цифровые штангенциркули содержат индуктивный линейный энкодер, который обеспечивает надежную работу при наличии загрязнений, таких как охлаждающие жидкости. [20] Магнитные линейные энкодеры используются и в других цифровых штангенциркулях. [ нужна цитата ]
Цифровые штангенциркули в настоящее время обеспечивают последовательный вывод данных , чтобы ускорить повторные измерения, избежать человеческих ошибок и обеспечить прямой ввод данных в цифровой регистратор, электронную таблицу , программу статистического управления процессом или аналогичное программное обеспечение на персональном компьютере . Устройства взаимодействия на основе RS-232 , универсальной последовательной шины или беспроводной связи могут быть построены или приобретены. Последовательный цифровой выход различается у разных производителей, но распространены следующие варианты:
Штангенциркуль, использующий для измерения калиброванный винт , а не ползунок, называется внешним штангенциркулем-микрометром , микрометрическим штангенциркулем или, чаще, просто микрометром . (Иногда термин «штангенциркуль» , относящийся к любому другому типу в этой статье, противопоставляется термину « микрометр ».)
Каждый из вышеперечисленных типов суппортов имеет свои преимущества и недостатки.
Штангенциркули с нониусом прочны и долговечны, устойчивы к охлаждающей жидкости, не подвержены влиянию магнитных полей и в значительной степени ударопрочны. Они могут иметь как сантиметровую, так и дюймовую шкалу. Однако для чтения штангенциркуля требуется хорошее зрение или увеличительное стекло , и его может быть трудно прочитать на расстоянии или под неудобным углом. Относительно легко неправильно прочитать последнюю цифру. В производственных условиях чтение показаний штангенциркуля в течение всего дня чревато ошибками и раздражает работников.
Штангенциркули сравнительно легко читаются, особенно если найти точный центр, покачивая и наблюдая за движением стрелки. Для сравнения их можно установить в 0 в любой момент. Обычно они довольно восприимчивы к ударам. Они также очень склонны к попаданию грязи в шестерни, что может вызвать проблемы с точностью.
Цифровые штангенциркули легко переключаются между сантиметровой и дюймовой системами. Их можно легко обнулить в любой точке с полным отсчетом в любом направлении, и они могут выполнять измерения, даже если дисплей полностью скрыт, либо с помощью клавиши «удержания», либо путем обнуления дисплея и закрытия кулачков, показывая правильное измерение, но отрицательное. Они могут быть механически и электронно хрупкими. Большинству из них также требуются батареи, и они плохо противостоят охлаждающей жидкости. Они также умеренно ударопрочны и могут быть уязвимы к грязи.
Штангенциркули могут считывать данные с разрешением 0,01 мм или 0,0005 дюйма, но точность может быть не лучше, чем примерно ±0,02 мм или 0,001 дюйма для штангенциркулей диаметром 150 мм (6 дюймов) и хуже для более длинных. [28]
.jpg/1280px-Measuring_saltmarsh_sparrow_(50237104216).jpg)
Для получения желаемого измерения необходимо правильно приложить к детали штангенциркуль. Например, при измерении толщины пластины штангенциркуль необходимо держать под прямым углом к детали. Для правильного измерения круглых или неправильных объектов может потребоваться некоторая практика.
Точность измерения при использовании штангенциркуля во многом зависит от квалификации оператора. Независимо от типа, губки штангенциркуля должны плотно прилегать к измеряемой детали. Поскольку и деталь, и штангенциркуль всегда в некоторой степени эластичны , величина приложенной силы влияет на показания. Последовательное и твердое прикосновение является правильным. Слишком большое усилие приводит к недостаточной индикации из-за деформации детали и инструмента; слишком малое усилие дает недостаточный контакт и чрезмерную индикацию. Это более серьезная проблема, если суппорт оснащен колесом, что дает механическое преимущество . Особенно это касается цифровых штангенциркулей, суппортов с неправильной регулировкой или штангенциркулей с некачественным лучом.
Простые штангенциркули не калибруются; произведенное измерение необходимо сравнить со шкалой. Независимо от того, является ли шкала частью штангенциркуля или нет, все аналоговые штангенциркули (верньеры и циферблаты) требуют хорошего зрения для достижения высочайшей точности. Цифровые штангенциркули имеют преимущество в этой области.
Неправильное обращение с калиброванными штангенциркулями может привести к потере нуля . Когда губки штангенциркуля полностью закрыты, он, конечно, должен показывать ноль. Если это не так, его необходимо откалибровать или отремонтировать. Штангенциркуль нелегко потерять свою калибровку, но резкий удар или случайное повреждение измерительной поверхности в губке штангенциркуля может оказаться достаточно значительным, чтобы сместить ноль. [29] Цифровые штангенциркули оснащены кнопками установки нуля для быстрой повторной калибровки.
Штангенциркули, циферблатные и цифровые штангенциркули можно использовать с аксессуарами, расширяющими их полезность. Примерами являются основание, расширяющее их возможности в качестве глубиномера, и насадка для губок, позволяющая измерять межосевое расстояние между отверстиями. С 1970-х годов хитрая модификация подвижной губки на задней стороне любого штангенциркуля позволяет измерять шаг или глубину в дополнение к внешним измерениям штангенциркулем, аналогично универсальному микрометру (например, Starrett Mul-T-Anvil или Mitutoyo Uni-Mike). ).
Метод использования нониусной шкалы или штангенциркуля с нулевой ошибкой заключается в использовании формулы «фактическое показание = основная шкала + нониусная шкала − (нулевая ошибка)». Ошибка нуля может возникнуть из-за ударов, влияющих на калибровку на 0,00 мм, когда губки полностью сомкнуты или просто касаются друг друга. Положительная нулевая ошибка относится к тому факту, что когда губки штангенциркуля только что закрыты, показания представляют собой положительное показание, отличающееся от фактического показания 0,00 мм. Если показание составляет 0,10 мм, погрешность нуля обозначается как +0,10 мм. Отрицательная ошибка нуля относится к тому факту, что, когда губки штангенциркуля только что закрыты, показания представляют собой отрицательное показание, отличающееся от фактического показания 0,00 мм. Если показание составляет -0,08 мм, погрешность нуля обозначается как -0,08 мм.
регулируемый внешний калибр суппорта... датируется 9 годом нашей эры.. Сокращенная версия.
