Индикатор (дальномер) - Indicator (distance amplifying instrument)

Циферблатный индикатор Mahr, диапазон 10 мм

В различных контекстах наука, технологии, и производство (например, механическая обработка, изготовление, и производство добавок ), индикатор используется ли какой-либо из различных инструментов для точного измерения малых расстояний и углы, и усилить чтобы сделать их более очевидными. Название происходит от концепции указание пользователю то, что не может различить невооруженный глаз; таких как наличие или точное количество некоторого небольшого расстояния (например, небольшая разница в высоте между двумя плоскими поверхностями, небольшое отсутствие концентричность между двумя цилиндрами или другие небольшие физические отклонения).

Классическая механическая версия, называемая циферблатный индикатор, обеспечивает набирать номер дисплей, похожий на циферблат со стрелками; стрелки указывают на деления на круговой шкале на шкале, которые показывают расстояние наконечника щупа от нулевого значения. Внутренняя работа механического циферблатного индикатора аналогична прецизионным часовым механизмам механических наручных часов, в которых используется механизм рейка и шестерня шестерня для считывания положения датчика вместо маятника спусковой механизм читать время. Сторона вала индикаторного зонда имеет зубья для зубчатой ​​рейки. Когда зонд движется, реечная шестерня приводит во вращение ведущую шестерню, вращая стрелку «часов» индикатора. Пружины предварительно нагружают зубчатый механизм, чтобы свести к минимуму люфтовую ошибку при считывании. Точное качество зубчатых колес и отсутствие подшипников определяют достигаемую повторяемость измерений. Поскольку механизмы всегда хрупкие, требуется прочная конструкция каркаса для надежной работы в суровых условиях, таких как станок металлообрабатывающие операции, аналогичные тому, как усилены наручные часы.

К другим типам индикаторов относятся механические устройства с консольный указатели и электронные устройства с цифровыми дисплеями. В электронных версиях используется оптический или же емкостной решетка для обнаружения микроскопических ступенек в положении зонда.

Индикаторы могут использоваться для проверки изменений в толерантность в процессе проверки обработанной детали измерьте отклонение луча или кольца в лабораторных условиях, а также во многих других ситуациях, когда необходимо зарегистрировать или обозначить небольшое измерение. Циферблатные индикаторы обычно измеряют в диапазоне от 0,25 мм до 300 мм (от 0,015 дюйма до 12,0 дюйма) с градуировкой от 0,001 мм до 0,01 мм (метрика ) или 0,00005в к 0,001 дюйма (имперский / традиционный ).

Различные названия используются для индикаторов разного типа и назначения, в том числе стрелочный индикатор, Часы, индикатор зонда, указатель, индикатор теста, индикатор проверки циферблата, индикатор падения, плунжерный индикатор, и другие.

Основная классификация

В циферблатных индикаторах есть несколько переменных:

  • Сравнение аналогового и цифрового / электронного считывания (большинство аналоговых)
  • Размер набора. Обычно это Американские технические требования к конструкции манометров (AGD):
AGDДиапазон диаметров (дюймы)Диапазон диаметров (мм)
01 > 1-⅜25 > 35
11-⅜ > 235 > 50
22 > 2-⅜50 > 60
32-⅜ > 360 > 75
43 > 3-¾76 > 95
  • Точность
  • Диапазон путешествия
  • Количество оборотов циферблата
  • Стиль набора: сбалансированный (например, от -15 до 0 до +15) или непрерывный (например, от 0 до 30)
  • Стиль градации: положительные числа (по часовой стрелке) или отрицательные числа (против часовой стрелки).
  • Счетчики оборотов, показывающие количество оборотов основной иглы.

Принципы

Индикаторы по своей сути обеспечивают только относительную меру. Но учитывая, что используются подходящие ссылки (например, калибровочные блоки ), они часто допускают практический эквивалент абсолютной меры с периодической повторной калибровкой по эталонам. Однако пользователь должен знать, как их правильно использовать, и понимать, как в некоторых ситуациях их измерения будут по-прежнему относительными, а не абсолютными из-за таких факторов, как косинусная ошибка (обсуждается позже).

Приложения

  • В качественный среда для проверки согласованности и точности производственного процесса.
  • На цех для первоначальной настройки или калибровки машины перед запуском в производство.
  • К инструментальщики (Такие как производители форм ) в процессе изготовления прецизионной оснастки.
  • В металле инженерное дело мастерские, где типичным применением является центрирование токарный станок Заготовка в четырехкулачковом патроне. Циферблатный индикатор используется для индикации закончиться (несоосность между осью симметрии вращения заготовки и осью вращения шпинделя) заготовки с конечной целью уменьшения его до достаточно малого диапазона с помощью небольших регулировок кулачков патрона.
  • В областях, отличных от производства, где необходимо записывать точные измерения (например, физика ).
  • Проверить боковую закончиться при установке нового ротора на автомобильную дисковый тормоз. Боковое биение (отсутствие перпендикулярности между поверхностью диска и осью вала, вызванное деформациями или, что чаще, недостаточной очисткой установочной поверхности ступицы. Это биение может вызвать пульсации педали тормоза, вибрацию автомобиля. когда задействованы тормоза, и это может вызвать неравномерный износ диска. Боковое биение может быть вызвано неравномерным крутящим моментом, поврежденными шпильками, заусенцами или ржавчиной между ступицей и ротором. Это изменение можно проверить с помощью индикатора часового типа и в большинстве случаев отклонение можно более или менее устранить, переустановив диск в другом положении, так что допуски ступицы и диска имеют тенденцию компенсировать друг друга.Для уменьшения биения диск устанавливается и затягивается наполовину установленный крутящий момент (поскольку нет колеса для распределения напряжений), то циферблатный индикатор помещается напротив тормозной поверхности, и поверхность циферблата центрируется, диск медленно вращается вручную и фиксируется максимальное отклонение. Если максимальный ход -выход w В пределах максимально допустимого биения, указанного в руководстве, диск может быть установлен в этом положении, но если техник хочет минимизировать общее боковое биение, можно попробовать другие положения, работающие круглосуточно. Чрезмерное биение может быстро испортить диск, если он превышает указанный допуск (обычно до 0,004 дюйма (0,10 мм), но большинство дисков может достичь значения менее 0,002 дюйма (0,05 мм) или меньше при установке в оптимальном положении).

Индикатор зонда

Циферблатный индикатор 0,01–20 мм

Индикаторы зонда обычно состоят из градуированный циферблат и игла управляемый часовой механизм (Таким образом Часы терминологию) для записи малых приращений, с меньшим встроенным циферблатом и стрелкой для записи количества оборотов иглы на главном циферблате. Циферблат имеет мелкие градации для точного измерения. Подпружиненный зонд (или плунжер) перемещается перпендикулярно к испытываемому объекту, втягиваясь или выдвигаясь из корпуса индикатора.

Циферблат можно повернуть в любое положение, это используется для ориентации циферблата по направлению к пользователю, а также набор нулевой точки, также будут некоторые средства включения индикаторов пределов (две металлические выступы, видимые на правом изображении, под 90 и 10 соответственно), эти ограничительные выступы могут быть повернуты вокруг циферблата в любое требуемое положение. Также может быть доступен рычаг, который позволит легко убрать датчик индикатора.

Установка индикатора может производиться несколькими способами. Многие индикаторы имеют монтажную проушину с отверстием для болта как часть задней панели. В качестве альтернативы устройство может удерживаться за цилиндрический шток, который направляет плунжер с помощью цанги или специального зажима, что обычно используется в инструментах, предназначенных для интеграции индикатора в качестве основного компонента, таких как толщиномеры и компараторы. Обычные наружные диаметры штока составляют 3/8 дюйма и 8 мм, хотя бывают и другие диаметры. Другой вариант, который включают некоторые производители, - это крепления в форме ласточкина хвоста, совместимые с теми, которые используются на индикаторах шкалы.

Индикатор проверки набора

Индикатор проверки набора

А индикатор проверки циферблата, также известный как индикатор проверки плеча рычага или же индикатор пальца, имеет меньший диапазон измерения, чем стандартный циферблатный индикатор. Контрольный индикатор измеряет отклонение рычага, зонд не втягивается, а поворачивается по дуге вокруг точки шарнира. Рычаг можно менять местами по длине или диаметру шара, что позволяет проводить измерения в узких канавках и небольших отверстиях, до которых может не доходить корпус зонда. Показанная модель является двунаправленной, некоторые типы, возможно, придется переключать с помощью бокового рычага, чтобы можно было проводить измерения в противоположном направлении.

Эти индикаторы фактически измеряют угловое смещение, а не линейное смещение; линейное расстояние коррелирует с угловым смещением на основе коррелирующих переменных. Если причина движения перпендикулярна пальцу, погрешность линейного смещения достаточно мала в пределах диапазона отображения циферблата. Однако эта ошибка начинает становиться заметной, когда ее причина отклоняется на целых 10 ° от идеальных 90 °.[1] Это называется ошибка косинуса, потому что индикатор регистрирует только косинус движения, тогда как пользователя, вероятно, интересует чистое движение вектор. Ошибка косинуса обсуждается более подробно ниже.

Контактные точки тестовых индикаторов чаще всего имеют стандартный сферический наконечник диаметром 1, 2 или 3 мм. Многие из стали (легированные инструментальная сталь или же HSS ); модели более высокого класса изготовлены из карбидов (например, карбид вольфрама ) для большей износостойкости. В зависимости от области применения для контактных точек доступны другие материалы, такие как рубин (высокая износостойкость), тефлон или ПВХ (во избежание царапин на заготовке). Они более дорогие и не всегда доступны как OEM-варианты, но они чрезвычайно полезны в приложениях, где они требуются.

Современные индикаторы для проверки циферблатов обычно крепятся либо с помощью встроенного стержня (справа от изображения), либо с помощью специального зажима, который захватывает ласточкин хвост на корпусе индикатора. Некоторые инструменты могут использовать специальные держатели.

Индикатор теста

Нажат идеальный индикатор теста

До появления современных механизмов с циферблатом с зубчатым колесом были распространены тестовые индикаторы с использованием одного рычага или систем рычагов. Диапазон и точность этих устройств, как правило, уступали современным устройствам с циферблатом, с диапазоном от 10/1000 дюймов до 30/1000 дюймов и точностью 1/1000 дюймов. Одним из распространенных однорычажных тестовых индикаторов был Starrett (№ 64), а те, которые использовали системы рычагов для усиления, были произведены такими компаниями, как Starrett (№ 564).[2] и Луфкин (№ 199А),[3] а также более мелкие компании, такие как Ideal Tool Co. Устройства, которые можно было использовать в качестве испытательного рычага или плунжерного типа, также производились Koch.[4]

Цифровой индикатор

С появлением электроники циферблат (циферблат) в некоторых индикаторах был заменен на цифровые дисплеи (обычно ЖК-дисплеи ) и часовой механизм был заменен на линейные энкодеры. Цифровые индикаторы имеют ряд преимуществ перед своими аналоговыми предшественниками. Многие модели цифровых индикаторов могут записывать и передавать данные в электронном виде на компьютер через такой интерфейс, как RS-232 или же USB. Это облегчает Статистическое управление процессами (SPC), потому что компьютер может записывать результаты измерений в виде таблицы. набор данных (например, таблица базы данных или же электронная таблица ) и интерпретировать их (путем статистического анализа). Этот устраняет ручная запись длинных столбцов чисел, что не только снижает риск внесения оператором ошибок (например, цифр транспозиции ), но также значительно повышает производительность процесса, освобождая человека от трудоемких задач записи и копирования данных. Еще одним преимуществом является то, что их можно переключать между метрическими и дюймовыми единицами нажатием кнопки, таким образом уклонение отдельный преобразование единиц измерения шаг ввода в калькулятор или веб-браузер, а затем ввод результатов.

Типы контактных точек (наконечников)

Наконечники индикатора плунжера (падения)

На индикаторах падения наконечник зонда обычно можно менять местами с различными формами и размерами в зависимости от области применения. Наконечники обычно прикрепляются с помощью винтовой резьбы № 4-48 или M2,5. Сферические наконечники часто используются для придания точка контакт. При необходимости также используются цилиндрические и плоские наконечники. Игольчатые наконечники позволяют наконечнику входить в небольшое отверстие или прорезь. Дополнительные наборы наконечников продаются отдельно и недорого, так что даже индикаторы, у которых нет набора наконечников, можно дополнить новым набором.

Советы по индикатору проверки набора номера

Индикаторы с круговой шкалой, наконечники которых вращаются по дуге, а не линейно, обычно имеют сферическую форму. Эта форма дает точка контакт, позволяющий проводить последовательные измерения при движении наконечника по дуге (за счет постоянного расстояния смещения от поверхности шара до центральной точки, независимо от угла контакта шара с измеряемой поверхностью). Коммерчески предлагаются несколько сферических диаметров; Стандартные размеры - 1 мм, 2 мм и 3 мм.

Несмотря на только что упомянутое преимущество (относительно несущественного угла контакта) шара (сферы) сам, угол контакта рычага в целом делает иметь значение. На большинстве DTI он должен быть параллелен (0 °, 180 °) измеряемой поверхности, чтобы измерения были действительно точными, то есть чтобы величина показания шкалы отражала истинное расстояние перемещения наконечника без ошибка косинуса. Другими словами, траектория движения наконечника должна совпадать с вектором, который измеряется; в противном случае только косинус вектора измеряется (что дает ошибку, называемую косинусной ошибкой). В таких случаях индикатор все еще может быть полезен, но для достижения правильного измерения необходимо применить смещение (множитель или поправочный коэффициент) (когда измерение является абсолютным, а не просто сравнительным). (Этот факт относится к углу между рычагом и деталью, а не к углу между рычагом и корпусом DTI,[5] который настраивается на большинстве DTI.) Тот же принцип используется и с CMM датчики касания (TTP), где машина (при правильном использовании) регулирует компенсацию смещения шара, чтобы учесть любую разницу между вектором подхода и вектором поверхности.

Некоторые DTI (например, линейка Interapid и ее конкуренты) сделаны со встроенным допуском, так что угол кончика 12 ° (между рычагом и измеряемой поверхностью) является углом, который соответствует нулевой косинусной ошибке. Это большое удобство для пользователя из-за практичности того, что шарик находится вне корпуса индикатора, так что блок может проходить по поверхности.

Замена наконечника DTI - не такое простое дело, как замена наконечника индикатора падения, потому что наконечник, будучи рычагом, имеет свою длину, точно согласованную с часовым механизмом внутри индикатора, так что длина дуги его движение конечности имеет известное отношение к шестерням, приводящим в движение стрелку циферблата. Таким образом, чтобы добавить более длинный или более короткий наконечник, необходимо умножить поправочный коэффициент на показание шкалы, чтобы получить истинное показание расстояния. Наконечники DTI часто имеют резьбу для замены (например, наконечники индикатора падения) с небольшими плоскими поверхностями для гаечного ключа; но намерение относительно замены наконечника, обслуживаемого пользователем, ограничивается только наконечниками, которые изначально поставлялись с индикатором, из-за вышеупомянутой важности длины. Обычно DTI поставляется только с несколькими наконечниками, такими как наконечник с маленьким шариком и наконечник с большим шариком.

Ни одно из вышеперечисленных соображений (погрешность косинуса или погрешность длины рычага) не имеет значения, если используется только показание шкалы. сравнительно (а не абсолютно). Но предотвращение ошибок типа сопоставления и абсолютного смешения зависит от знаний и внимания пользователя, а не от самого прибора, и поэтому специалисты по ремонту DTI обычно не удостоверяют точность DTI, который не может предложить точное абсолютное измерение - даже если оно идеально подходит только для сравнительного использования. Такой DTI по-прежнему может быть сертифицирован (и помечен) только для сравнительного использования, но из-за риска ошибки пользователя правила калибровки калибра в механических цехах либо требуют ярлыка «только для сравнительного использования» (если пользователи могут быть уверены в понимании и следуйте ему) или потребуйте вывести индикатор из эксплуатации (если нет).

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ http://www.mmsonline.com/articles/understanding-errors-in-hand-held-measuring-instruments
  2. ^ Сиссон 1934
  3. ^ Колдун 1941
  4. ^ Кох 1906
  5. ^ Печински, Джо (17.01.2018), Доказанная и оспоренная косинусная ошибка. (Видео обучения машиниста.)

дальнейшее чтение

внешняя ссылка