Штангенциркуль подовжений

Реферат: UA 117732 U UA 117732 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель "Штангенциркуль подовжений" належить до лінійних контрольновимірювальних інструментів, які забезпечують високу відтворюваність та якість вимірювань. Штангенциркулі виконують вимірювання при переміщенні рухомої рамки з відліковим пристроєм вздовж вимірювальної штанги. Традиційні штангенциркулі використовують пружну рухому рамку, яка ковзає по боковій поверхні, вздовж вимірювальної штанги /1/. Використання у штангенциркулі пружної рухомої рамки завжди викликає додаткову похибку за рахунок перекосу рухомої губки, про що попереджає провідний світовий виробник вимірювачу MITUTOYO /2/. При використанні подовжених губок (понад 100 мм) виникає додатковий момент сили на губки, який ще більше перекошує рухому губку з рамкою, спотворюючи вимірювання /2/. При використанні подовжених штангенциркулів (з діапазоном вимірювань понад 1000 мм) виникає вигін вимірювальної штанги (за рахунок ваги штангенциркуля), що веде до негативних наслідків: - додаткова похибка від зростання непаралельності губок; - додаткова похибка від значного скорочення відстані (проекції) поміж кінцями вимірювальної шкали. Зазначені фактори суттєво обмежують можливості штангенциркулів традиційної конструкції для вимірювання габаритних деталей, коли потрібні подовжені вимірювальні штанги та подовжені губки /1, 2/. Задачею корисної моделі "Штангенциркуль подовжений" є зменшення додаткових похибок від вигину штангенциркулю та від перекосу губок. Аналогом запропонованої корисної моделі "Штангенциркуль подовжений" є штангенциркуль за американським патентом US № 5722179 /3/, в якому для зменшення перекосу пружної рухомої рамки вздовж вимірювальної штанги виконані дві паралельні округлі канавки, по яких за допомогою двох протилежних кульок катання переміщується рухома пружна рамка з регулювальним гвинтом, який натискає на одну з двох кульок катання. Недоліками патенту-аналога /3/ (з однією парою кульок катання) є: - Додаткова похибка від вигину вимірювальної штанги для великих штангенциркулів; - Неможливість утримання подовжених губок у просторі тільки однією парою кульок катання, оскільки дві кульки катання забезпечують тільки дві контактні точки опору; - Недостатня механічна жорсткість поперек вимірювальної штанги. Аналогом запропонованої корисної моделі "Штангенциркуль подовжений" також є штангенциркуль за американським патентом US № 3505741 /4/, в якому, для зменшення перекосу рухомої рамки відносно вимірювальної штанги, по обидві боки рухомої рамки встановлені дві пари роликів катання, які завдяки двом парам точок опору краще утримують подовжені губки. Недоліками патенту аналога /4/ (з двома парами роликів катання) є: - Додаткова похибка від вигину вимірювальної штанги для великих штангенциркулів; - Складність утримання подовжених губок у просторі тільки двома парами роликів катання, оскільки обидві пари роликів катання забезпечують тільки чотири контактні точки опору, які розміщені у одній площині; - Недостатня механічна жорсткість поперек вимірювальної штанги. Аналогом запропонованої корисної моделі "Штангенциркуль подовжений" є штангенциркуль за українським патентом UA № 111194 151, в якому вимірювальна штанга виконана у вигляді рейкової напрямної, також рухома рамка виконана у вигляді каретки з підшипниками катання. У патенті-аналогу /5/ каретка має 2…4 ряди підшипників катання, що покращує подовжену та поперечну стійкість рухомої вимірювальної губки. Патент-прототип "Штангенциркуль адаптивний" /5/ має додаткові похибки від відхилень губок та зближення кінців рейкової напрямної, що пов'язано з вигином рейкової напрямної під власною вагою та під вагою каретки з подовженою рухомою губкою. Як патент-прототип корисної моделі "Штангенциркуль подовжений" було вибрано український патент "Штангенциркуль з великими губками" UA № 111603 /6/, в якому використані дві співвісні рейкові напрямні з двома співвісними каретками катання, кожна з яких встановлена на власний підсилювач у вигляді профільної балки, по кожній рейковій напрямній переміщується власна каретка катання з власним відліковим пристроєм. Використання власного підсилювача підвищує механічну стабільність та зменшує вигин рейкової напрямної під власною вагою та під вагою каретки катання та подовженої губки. Недоліком патенту-прототипу /6/ є значний вигин рейкової напрямної, навіть з використанням підсилювача, що викликає додаткові похибки вимірювань, пов'язані зі 1 UA 117732 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 скороченням відстані поміж кінцями вимірювальної шкали також від зростання непаралельності губок. Збільшення розмірів рейкової напрямної дозволяє покращити механічні показники, при цьому у квадраті зростає вага рейкової напрямної та каретки катання, що дуже негативно впливає на вигин штангенциркуля. Задачею запропонованої корисної моделі "Штангенциркуль подовжений" було зменшення додаткової похибки від вигину подовженої вимірювальної шкали та непаралельності подовжених губок. Корисна модель "Штангенциркуль подовжений" складається з вимірювальної шкали 1, підсилювача 2 з фланцем 3, двох рейкових напрямних 4, двох кареток катання 5, відлікового пристрою 6, рухомої губки 7, нерухомої губки 8 з фланцем 3, подовжувачів 9 з фланцями 3, при цьому відрізняється від відомого прототипу штангенциркуля тим, що вимірювальна шкала 1 розміщена на єдиному підсилювачі 2 з обома закріпленими рейковими напрямними 4, на кожній з яких переміщується одна або кілька кареток катання 5, поєднаних поміж собою у єдину рухому рамку 10 з відліковим пристроєм 6 та рухомою губкою 7. Корисна модель "Штангенциркуль подовжений" схематично зображена на Фіг. 1. Вимірювальна шкала 1 має бути інкрементною або іншою з цифрового відліку, закріпленою вздовж підсилювача 2 (на поверхнях, вільних від рейкових направляючих 4 або поряд і ними). Підсилювач 2 доцільно виготовити з металу (сталь, алюміній, титан або інше) або з неметалу (карбон, склопластик або інше) у вигляді профільованої балки (прямокутна або кругла труба, двотавр, швелер або інше), або у вигляді зварної металоконструкції. Фланці 3 доцільно виготовити відповідно до рекомендацій з патенту-прототипу /6/. Рейкові напрямні 4 та каретки катання 5 корисної моделі "Штангенциркуль подовжений", на відміну від патенту-аналога /6/, значно менші та легші, при цьому площа перерізу запропонованих рейкових направляючих у 4 рази менша відносно патенту-прототипу /6/. Відповідно, вага пари запропонованих рейкових напрямних 4 у два рази менша за вагу однієї, але значно більшої та важчої рейкової напрямної з одностороннім розміщенням на підсилювачі патенту-прототипу /6/. Додаткові можливості зменшення перекосу подовженої рухомої губки 7 забезпечують додаткові каретки катання 5 (зазвичай, ще по одній, усього по 2 на кожній рейковій напрямній), які усі поєднані у єдину рухому рамку 10, при цьому значно зростає база спирання кареток катання з рухомою губкою 7 на відповідні рейкові напрямні 4 та двократно зростає кількість задіяних лінійних підшипників катання, що збільшує подовжену та поперечну механічну стійкість. На відміну від патенту-прототипу /6/,у якому рейкова напрямна 4 встановлена з однієї сторони підсилювача 2, в запропонованій корисній моделі "Штангенциркуль подовжений" підсилювач 2 затиснутий поміж двома рейковими напрямними 4 у вигляді "сандвічу". Наявність на протилежних поверхнях підсилювача 2 двох полегшених рейкових напрямних 4 значно підсилює жорсткість штангенциркулю та зменшує його вигин. Слід передбачити можливість регулювання паралельності зазначених рейкових напрямних 4 поміж собою. Поєднання пари кареток катання 5 поміж собою у єдину рухому рамку 10 багатократно покращує перпендикулярність рухомої губки 7 відносно вимірювальної шкали 1, оскільки кожна з двох кареток має не менш ніж 4 ряди лінійних підшипників катання, при цьому рухома рамка 10 має не менш ніж 8 рядів лінійних підшипників катання, рознесених навкруги підсилювача 2, що виключає перекіс рухомої рамки 10 з рухомою губкою 7. Для виключення люфтів поміж протилежними каретками катання 5 (у складі рухомої рамки 10) доцільно передбачити технічні засоби регулювання натягу, наприклад, у вигляді різьбового, байонетного або іншого регульованого з'єднання. Рухома рамка 10 може поєднувати протилежні каретки катання 5 за допомогою цільних пластин, також за допомогою комплектів різьбових труб та стрижнів. На рухомій рамці 10 закріплено відліковий пристрій 6, з можливістю переміщення над вимірювальною шкалою 1, вздовж підсилювача 2. Відліковий пристрій 6 може бути наступним: - традиційної конструкції (при цьому відображаються тільки поточні координати на самій вимірювальній шкалі 1, до яких користувач вручну додає довжину подовжувачів 9), - у вигляді відліково-комп'ютерного блока з відомого українського патенту UA № 99687 /7/ (при цьому автоматично обчислюються дійсні розміри вимірюваної деталі з урахуванням повної довжини подовжувачів 9). Запропонована корисна модель "Штангенциркуль подовжений" не потребує додаткових знань та навичок користувача, ефективна та доцільна при вимірюваннях габаритних деталей. 2 UA 117732 U 5 10 15 20 25 Вимірювання деталей за допомогою корисної моделі "Штангенциркуль подовжений" виконують наступним чином: 1) збирають штангенциркуль, з'єднуючи необхідну кількість подовжувачів 9 (за допомогою фланців 3) з нерухомою губкою 8 та підсилювачем 2, на якому вздовж розміщені вимірювальна шкала 1 та закріплені у вигляді "сандвічу" рейкові напрямні 4; 2) включають відліковий пристрій 6; 3) у випадку закріплення нерухомої губки 8 безпосередньо до підсилювача 2 (без використання подовжувачів 9, початок вимірювань від "0") не потрібні додаткові установчі міри для калібрування корисної моделі "Штангенциркуль подовжений"; 4) у випадку закріплення нерухомої губки 8 на подовжувачі 9 (початок відліку починається з сумарної довжини задіяних подовжувачів 9) потрібно використати установчі міри відповідно до пропозицій відомих українських патентів UA№ 108362 /8/, UA№ 108438 /9/, коли враховується дійсна довжина кожного з використаних подовжувачів 9; 5) рухому рамку 10 (з відліковим пристроєм 6 та рухомою губкою 7), яка поєднує обидві каретки катання 5, переміщують разом з рухомою губкою 7 вздовж рейкових напрямних 4 для калібрування, з урахуванням умов за вищезазначеними переходами 2 або 3; 6) встановлюють вимірювану деталь поміж губками 7 та 8; 7) зводять губки 7 та 8 до торкання з вимірюваною деталлю та зчитують показники вимірювань з відлікового пристрою 6; 8) при повторних вимірюваннях (у вибраному діапазоні змонтованих подовжувачів 9) виконують переходи 5…7; 9) при вимірюваннях деталей розмірів поза межами змонтованого "Штангенциркуля подовженого" виконують переходи 1…8. Було виконано техніко-метрологічний аналіз та порівняння запропонованої корисної моделі "Штангенциркуль подовжений" з кращим сучасним серійним штангенциркулем Sylvac (Швейцарія) /10/ діапазону 0….3000 мм з максимальною довжиною губок 400 мм, див. таблицю. Таблиця Значення показників та функцій Корисна модель Показники штангенциркулів цифрових 0…3000 / "Штангенциркуль Штангенциркуль 0,01 мм з подовженими губками подовжений» UL4 фірми Sylvac /10/ Відлік Відлік за традиційний патентом ПІ Діапазон вимірювань, мм 3000 3000 0…3000 Максимальна довжина губок, мм 1000 1000 400 Похибка при довжині губок 400 мм, мкм 200 100 500 Повторюваність результатів при довжині губок 30 20 80 400 мм, мкм Ціна при довжині губок, % 60 85 100 30 35 40 Проведений у таблиці порівняльний аналіз запропонованої корисної моделі "Штангенциркуль подовжений" та швейцарського інноваційного штангенциркуля UL4 фірми Sylvac /10/ підтверджує можливість практичної реалізації та переваги запропонованої корисної моделі "Штангенциркуль подовжений". Запропонована корисна модель "Штангенциркуль подовжений" зменшує у 2,5…5 разу похибки вимірювань габаритних деталей. 1. DIN 862 2. "Catalog MITUTOYO 2015-2017" 3. Patent US № 7722179 "Device for measuring lengh" 4. Patent US № 3505741 "Caliper rule" 5. Патент UA № 111194 "Штангенциркуль адаптивний" 6. Патент UA № 111603 "Штангенциркуль з великими губками" 7. Патент UA № 99687 "Штангенциркуль комп'ютерний" 8. Патент UA № 108362 "Штангенциркуль-трансформер" 9. Патент UA № 108438 "Штангенциркуль-трансформер" 10. "Catalogue Sylvac Edition 8" 45 3 UA 117732 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 Штангенциркуль подовжений, який складається з вимірювальної шкали, підсилювача з фланцем, двох кареток катання, відлікового пристрою, рухомої губки, нерухомої губки з фланцем, подовжувачів з фланцями, який відрізняється тим, що вимірювальна шкала розміщена на єдиному підсилювачі з обома закріпленими рейковими напрямними, на кожній з яких переміщується одна або кілька кареток катання, поєднаних поміж собою у єдину рухому рамку з відліковим пристроєм та рухомою губкою. Комп’ютерна верстка О. Рябко Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4