М. И. Этингоф Высотомеры для линейных измерений

                                             М.И. Этингоф

ОАО «НИИизмерения», Москва, Россия, e-mail: etingof@glasnet.ru

 Измерительная техника №8, 2013

Первым разработанным и выпускаемым высотомером был штангенрейсмас.  Штангенрейсмас предназначен для разметочных работ на плите  и для измерения высоты деталей, уста­новленных на плите (рис. 5.1).  Штангенрейсмас (ГОСТ 164-90) – это простейший высотомер, который чаще используется для разметки деталей на плите. При разметке разметочную ножку штангенрейсмаса устанавли­вают на заданный размер и, перемещая прибор по плите вдоль размеча­емой заготовки, наносят острием разметочной ножки на верти­кальной поверхности заготовки горизонтальную линию. Для измерения высотных размеров вместо разметочной ножки  ус­танавливают измерительную, имеющую нижнюю плоскую и верхнюю с острым ребром измерительные поверхности. При ис­пользовании верхней измерительной поверхности к величине отсчета должен прибавляться размер ножки.

Штангенрейсмусы выпускают с диапазоном измерения 200, 300, 600 и 1000 мм. Цена деления нониуса 0,02 мм.

С появлением инкрементных емкостных преобразователей с цифровым отсчетом   ими стали оснащать штангенрейсмусы (электронный штангенрейсмус), что существенно повысило удобство при измерении и разметке. У электронного штангенрейсмуса дискретность цифрового отсчета  0,01 мм.

Погрешность штангенрейсмуса с диапазоном измерения 200 мм составляет 0,04 мм, с диапазоном измерения 1000 мм составляет 0,08 мм.

Но одновременно с появлением емкостных и индуктивных инкрементных преобразователей с большими диапазонами измерений начали выпускать более сложные и точные высотомеры, которые позволяют осуществлять координатные измерения, как правило, по одной вертикальной координате. Но есть и двухкоординатные модели.

Современный высотомер  (рис. 1)  состоит из жесткого литого чугунного корпуса, установленного на чугунном  основании. Основание имеет три притертые опорные точки, которыми высотомер устанавливается на плиту, как правило, гранитную. В корпусе на  шариковых направляющих перемещается каретка с жестким измерительным твердосплавным наконечником. В корпусе неподвижно установлена также стеклянная шкала оптоэлектронного инкрементного преобразователя, а на подвижной каретке расположено считывающее устройство преобразователя. На каретке также установлен электронный блок преобразователя и цифровой дисплей. Каретка перемещается вручную с помощью маховичка. Но также выпускают моторизованные высотмеры, у которых каретка перемещается с помощью  мотора.

Высотомер предназначен для абсолютных и относительных измерений. Ноль может быть установлен в любой точке диапазона нажатием кнопки «Ноль» на электронном блоке. Измерения могут быть прямые, например высоты детали и косвенные, например  паза или диаметра отверстия.

Для легкого перемещения высотомера по плите и предохранения плиты от царапания и износа в основании имеются сопла, в которые подается сжатый воздух от встроенного компрессора. Между плитой и основанием  образуется воздушная подушка.

Отклонение от перпендикулярности опорной плоскости основания и линии перемещения каретки составляет 5-10 мкм.

Вся электроника и компрессор высотомера питаются от аккумуляторов, делая высотомер автономным прибором.

 

  Рис. 1   Высотомер

Диапазон измерения высотомеров, мм            0-350, 0-600 и 0-1000

Дискретность цифрового отсчета, мм                   0,0001,  0,001 и 0,01

Повторяемость, мкм                                                             1,5 (2σ)

Предел допускаемой погрешности измерения, мкм         (2+ 3L), где L в м

Измерительное усилие, Н                                                1,6+0,5

Высотомеры позволяют измерять высоту деталей, размеры пазов и уступов, наружные диаметры валов,  внутренние диаметры отверстий и другие параметры. Причем никаких вычислений и записей делать не надо. Электронный блок, снабженный программным устройством,  производит все вычисления и показывает результат на цифровом дисплее.

Электронный блок высотомера позволяет внести коррекцию в показания инкрементного преобразователя, исключив систематические ошибки. Это делается на стадии калибровки по ступенчатой мере длины и отмечается в сертификате на прибор.

Таким образом, современный высотомер является полноценной однокоординатной измерительной машиной (1D) с ручным управлением.

Высотомер очень прост и удобен в обращении и не требует высокой квалификации персонала или специального обучения.

Штангенрейсмасы и высотомеры широко рекламируют и выпускают ведущие зарубежные фирмы США,  Европы и Японии –  Tesa  (Швейцария), Mahr (Германия), MITUTOYO (Япония),  и др. В России выпускают только механические и электронные штангенрейсмасы. Каждая фирма предлагает несколько моделей с разным диапазоном измерений.

Недостатком высотомеров является невысокая точность измерения по сравнению, например, с координатно-измерительной машиной. Это  связанная с нарушением принципа Аббе, отклонением от перпендикулярности его основания и линии перемещения наконечника, одноконтактным измерением и ошибками от тепловых деформаций.

Хотя высотомер кроме высоты позволяет проводить измерения других параметров (диаметр, ширина паза и уступа, межцентровое расстояние и др.) и снабжаются программным обеспечением для таких измерений,  набор этих параметров ограничен по сравнению с 3х координатной измерительной машиной.

Другим недостатком высотомера является относительно высокая цена.

По этим причинам на мелкосерийном и ручном производстве чаще применяют более дешевые штангенрейсмасы, а на автоматическом и безлюдном производстве вместо высотомеров используют 3х координатные измерительные машины, которые точнее высотомеров и позволяют измерять значительно больше  параметров деталей.

Л и т е р а т у р а

1    ГОСТ 164-90. Штангенрейсмасы. Технические условия.
2    М.И. Этингоф,  Современный штангенциркуль, Измерительная техника №8, 2012