Индикатор (дальномер)

Циферблатный индикатор Mahr, диапазон 10 мм

В различных контекстах науки , технологий и производства (таких как обработка , изготовление и аддитивное производство ) индикатор - это любой из различных инструментов, используемых для точного измерения малых расстояний и углов и их усиления, чтобы сделать их более очевидными. Название происходит от концепции указания пользователю того, что не может различить невооруженный глаз; например, наличие или точное количество небольшого расстояния (например, небольшая разница в высоте между двумя плоскими поверхностями, небольшое отсутствие соосности между двумя цилиндрами или другие небольшие физические отклонения).

Классическая механическая версия, называемая циферблатным индикатором , имеет циферблат, 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 прецизионному часовому механизму механических наручных часов, в котором для считывания положения датчика используется реечная шестерня , а не маятниковый спуск.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 обязательно должны быть хрупкими, прочная конструкция каркаса необходима для надежной работы в суровых условиях, таких как металлообрабатывающие станки , аналогично тому, как наручные часы обладают повышенной прочностью.

Другие типы индикаторов включают механические устройства с консольными стрелками и электронные устройства с цифровыми дисплеями. Электронные версии используют оптическую или емкостную решетку для обнаружения микроскопических ступенек в положении зонда.

Индикаторы могут использоваться для проверки отклонения допуска в процессе проверки обработанной детали, измерения отклонения балки или кольца в лабораторных условиях, а также во многих других ситуациях, когда необходимо зарегистрировать или обозначить небольшое измерение. Циферблат показатели обычно измеряют диапазоны от 0,25 мм до 300 мм (0.015in к 12.0in), с градуировкой от 0,001 мм до 0,01 мм ( метрических ) или 0,00005 в с 0.001in ( имперский / принято ).

Различные названия используются для показателей разных типов и назначения, в том числе стрелочного индикатора , часы , индикатор пробника , указатель , индикатор тест , индикатор тестового набора , индикатор падения , плунжера индикатора и другие.

Общая классификация [ править ]

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):

AGD	Диапазон диаметров (дюймы)	Диапазон диаметров (мм)
0	1> 1-⅜	25> 35
1	1-⅜> 2	35> 50
2	2> 2-⅜	50> 60
3	2-⅜> 3	60> 75
4	3> 3-¾	76> 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 [ править ]

Индикаторы по своей сути обеспечивают только относительную меру. Но, учитывая, что используются подходящие эталоны (например, калибровочные блоки ), они часто позволяют использовать 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 [ править ]

• В качественной среде для проверки согласованности и точности производственного процесса.
• В цехе для первоначальной настройки или калибровки машины перед запуском производства.
• По инструментальщикам (например, moldmakers ) в процессе изготовления оснастки точности.
• В металлических инженерных мастерских, где типичное приложение является центрирование на токарном станке «с заготовкой в четыре губками с. Циферблатный индикатор используется для индикации биения (несоосность между осью симметрии вращения заготовки и осью вращения шпинделя) заготовки с конечной целью уменьшения его до приемлемо небольшого диапазона с помощью небольшого кулачка патрона. корректировки.
• В областях, отличных от производства, где необходимо записывать точные измерения (например, физика ).
• Для проверки бокового биения при проставления нового ротора к автомобильному дисковому тормозу. Боковое биение (отсутствие перпендикулярности между поверхностью диска и осью вала, вызванное деформациями или, что чаще, недостаточной очисткой монтажной 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, чтобы допуски ступицы и диска компенсировали друг друга. Чтобы уменьшить биение,диск устанавливается и затягивается до половины указанного крутящего момента (поскольку нет колеса для распределения напряжений), затем циферблатный индикатор помещается на тормозную поверхность, и поверхность диска центрируется, диск медленно вращается вручную и отклонение отмечено. Если максимальное биение находится 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).диск медленно вращается вручную и фиксируется максимальное отклонение. Если максимальное биение находится 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).диск медленно вращается вручную и фиксируется максимальное отклонение. Если максимальное биение находится 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).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).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 [ править ]

Индикаторы датчика обычно состоят из шкалы с градуировкой и стрелки, приводимой в действие часовым механизмом (отсюда и терминология часов ), для записи незначительных приращений, с меньшим встроенным циферблатом и стрелкой для записи количества оборотов стрелки на главном циферблате. Циферблат имеет мелкие градации для точного измерения. Подпружиненный зонд (или плунжер) перемещается перпендикулярно испытуемому объекту, втягиваясь или выдвигаясь из корпуса индикатора.

Циферблат можно повернуть в любое положение, это используется для ориентации лица по направлению к пользователю, а также для установки нулевой точки, также будут некоторые средства включения индикаторов пределов (две металлические выступы, видимые на правом изображении, на 90 и 10 соответственно), эти ограничительные выступы можно повернуть вокруг циферблата в любое требуемое положение. Также может быть доступен рычаг, который позволит легко втягивать зонд 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 номера [ править ]

Индикатор проверки циферблата , также известный как индикатор проверки плеча рычага или индикатор пальца , имеет меньший диапазон измерения, чем стандартный 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 косинусной ошибкой , потому что индикатор регистрирует только косинус движения, тогда как пользователя, скорее всего, интересует чистый вектор движения . Ошибка косинуса обсуждается более подробно ниже.

Контактные точки тестовых индикаторов чаще всего имеют стандартный сферический наконечник диаметром 1, 2 или 3 мм. Многие из них сделаны из стали ( инструментальная легированная сталь или HSS ); Модели более высокого класса изготовлены из карбидов (например, карбида 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 [ править ]

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. Один общего индикатор одного теста рычага была Старретты (№ 64), и те , которые используют системы рычагов для амплификации были сделаны такими компаниями Старретт (№ 564) ^[2] и Луфкин (№ 199A), ^[3] , а также как и 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 [ править ]

С появлением электроники циферблат (циферблат) в некоторых индикаторах был заменен цифровыми дисплеями (обычно ЖК-дисплеями ), а часовой механизм заменен линейными энкодерами . 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 USB . Это облегчает статистический контроль процесса (SPC), поскольку компьютер может записывать результаты измерений в табличный набор данных (например, таблицу базы данных или электронную таблицу).) и интерпретировать их (путем статистического анализа). Это исключает ручную запись длинных столбцов чисел, что не только снижает риск того, что оператор вводит ошибки (например, перестановки цифр ), но также значительно повышает производительность процесса, освобождая человека от трудоемких задач записи и копирования данных. Еще одно преимущество состоит в том, что их можно переключать между метрическими и дюймовыми единицами измерения одним нажатием кнопки, что позволяет избежать отдельного этапа преобразования единиц измерения в калькуляторе или веб-браузере, а затем вводить результаты.

Типы контактных лиц (подсказок) [ править ]

Подсказки индикатора плунжера (падения) [ править ]

На индикаторах капель 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. Для точечного контакта часто используются сферические наконечники . 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 [ править ]

Индикаторы с круговой шкалой, наконечники которых вращаются по дуге, а не линейно, обычно имеют сферические наконечники. Эта форма обеспечивает точечный контакт, что позволяет 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 преимущество только что упомянули (относительно угла контакта ненужности) шара (сферы) сам , контактный угол рычага в целом делает дело. На большинстве DTI он должен быть параллелен (0 °, 180 °) измеряемой поверхности, чтобы измерение было действительно точным, то есть чтобы величина показания шкалы отражала истинное расстояние перемещения наконечника без косинусной ошибки . Другими словами, траектория движения наконечника должна совпадать с вектором, который измеряется; в противном случае только косинусвектора 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 регулируется на большинстве DTI.) Тот же принцип также используется с датчиками касания CMM (TTPs). ), 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 показания шкалы используются только 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).

См. Также [ править ]

• Индикаторная диаграмма , диаграмма давление-объем, измеренное на поршневом двигателе

Ссылки [ править ]

Дальнейшее чтение [ править ]

• Каталожный номер Starrett 31B . Атол, Массачусетс: Компания LS Starrett . 2007 г.
• "Mahr Inc. Советы по измерению" . Провиденс, Род-Айленд: Mahr Inc.

Внешние ссылки [ править ]

• Практические приложения для обработки металлов и дерева
• Симулятор - индикатор часового типа в миллиметрах с шагом 0,01 мм