Цифровой штангенциркуль: принцип работы, особенности конструкции

Содержание:

История штангенциркуля
Немного истории
Как правильно пользоваться штангенциркулем
Виды штангенциркулей
Как выбрать хороший инструмент
Снятие показаний
История появления штангенциркуля
- Как появился инструмент современного типа
Как пользоваться штангенциркулем, точность инструмента
Разновидности специальных штангенциркулей — фото
Как правильно пользоваться штангенциркулем

История штангенциркуля

Деревянные штангенциркули использовались уже в начале XVII века.

Например, металлические штангенциркули 18 века с крупной шкалой делений. Первые настоящие штангенциркули с нониусом появились только в конце XVIII века в Лондоне

Самый старый из них относится к началу – середине 19 века.

Приблизительно с середины 19 века штангенциркули начали выпускать в промышленных объёмах и устанавливать на них нониус для повышения точности измерений. Штангенциркули практически не изменялись по своей сути, а отличались друг от друга только способом и временем изготовления.

Столь древний измерительный прибор, конструкция которого практически не претерпела каких-либо существенных изменений за все эти века, служит эталоном технического совершенства и заслуживает максимум почтения пред гением человеческой мысли. Вряд ли можно подсчитать, сколько экземпляров штангенциркуля находится сейчас в употреблении.

В немецком языке штангенциркулем (Stangenzirkel) называется циркуль для начертания окружностей и дуг больших радиусов. По-немецки штангенциркуль называется Messschieber или Schieblehre — соответственно, «раздвижной измеритель» или «раздвижная линейка».

Разновидность штангенциркуля, оснащённая глубиномером на профессиональном сленге называется «Колумбус» или «Колумбик». Это название произошло от «Columbus» — производителя измерительного инструмента, такой штангенциркуль массово поставлялся в СССР под этой маркой.

В авиационной промышленности такие штангенциркули назывались «Маузер», по причине того что штангенциркули повышенного качества поставлялись в СССР .

Следует отметить, что современный штангенциркуль – это лишь усовершенствованный, в соответствие с новыми технологиями,

аналог того самого первого инструмента конца восемнадцатого века.

Нониус был изобретен Португальским математиком Педру Нунишем.

В то время, он работал над изобретением навигационного прибора, однако принцип, выработанный при этом, основанный на том, что человеческий глаз точнее определяет совпадение делений на шкалах, нежели относительное положение одного деления между двумя другими, лег в основу нониуса, названного в его честь.

Современную конструкцию шкалы нониуса придумал французский математик Пьер Вернье в 1631 году, поэтому, в честь него, нониус также называют «верньер».

Интересным является тот факт, что в немецком языке словом Stangenzirkel называют циркуль, применяемый для начертания окружностей и дуг больших радиусов. По-немецки, штангенциркуль называется Messschieber («раздвижной измеритель») или Schieblehre («раздвижная рейка»).

рис. =Штангенциркуль без нониуса. Германия, XIX век.=

В СССР, на профессиональном сленге разновидности штангенциркулей, массово поставляемые под марками «Columbus» и «MAUSER», приобрели соответствующие нарицательные имена.

Таким образом, «Колумбус» или «Колумбик» — это разновидность штангенциркуля, оснащенная глубиномером, а «Маузер» — штангенциркуль повышенного качества для авиационной промышленности.

Обычный штангенциркуль состоит из: 1. штанги. 2. подвижной рамки. 3. шкалы штанги. 4. губки для внутренних измерений. 5. губки для наружных измерений. 6. линейки глубиномера. 7. нониуса. 8. винта для зажима рамки.

megaobuchalka.ru

Немного истории

Двойная розетка: правила подключения, монтажные работы и особенности конструкции (85 фото)

Свое начало этот инструмент берет в 17 веке. Они изготавливались из дерева. Соответственно, имели не очень высокую точность. С развитием машиностроения, когда люди стали нуждатся в более совершенной технике, а инженеры в более точном измерительном приборе — штангенциркули начали изготавливать из металла. Это дало инженерам необходимую точность. Кстати, первые металлические штангенциркули появились в Англии в 18 веке.

В серийное производство штангенциркули были запущены в 1850 году. Они производились , которая и по сегодняшний день выпускает измерительные инструменты. А наладил серийное производство Джозеф Браун (1796-1880гг.)

Штангенциркуль, как и другие штангенинструменты (штангенрейсмас, штангенглубиномер), имеет измерительную штангу (отсюда и название этой группы) с основной шкалой и нониус — вспомогательную шкалу для отсчёта долей делений. Точность его измерения — десятые/сотые (у разных видов) доли миллиметра. Точность шкалы с нониусом рассчитывается по формуле: цена деления основной шкалы разделить на количество штрихов нониуса.

На некоторых экземплярах штангенциркуля возможно также присутствие в верхней части подвижной рамки шкалы, измеряющей расстояние в дюймах. Нониус такого штангенциркуля дает отсчет в 128-х долях дюйма.

Как правильно пользоваться штангенциркулем

Схемы, принцип работы, виды электросчетчиков

Штангенциркуль – высокоточный инструмент, используемый для измерения наружных и внутренних линейных размеров, глубин отверстий и пазов, разметки. Свое название этот универсальный прибор получил от линейки-штанги, которая служит основой его конструкции.

Определение показаний по нониусу

Для определения показаний штангенциркуля необходимо сложить значения его основной и вспомогательной шкалы.

Количество целых миллиметров отсчитывается по шкале штанги слева направо. Указателем служит нулевой штрих нониуса.
Для отсчета долей миллиметра необходимо найти тот штрих нониуса, который наиболее точно совпадает с одним из штрихов основной шкалы. После этого нужно умножить порядковый номер найденного штриха нониуса (не считая нулевого) на цену деления его шкалы.

Результат измерения равен сумме двух величин: числа целых миллиметров и долей мм. Если нулевой штрих нониуса точно совпал с одним из штрихов основной шкалы, полученный размер выражается целым числом.

На рисунке выше представлены показания штангенциркуля ШЦ-1. В первом случае они составляют: 3 + 0,3 = 3,3 мм, а во втором — 36 + 0,8 = 36,8 мм.

Нониус с ценой деления 0,05 мм

Шкала прибора с ценой деления 0,05 мм представлена ниже. Для примера приведены два различных показания. Первое составляет 6 мм + 0,45 мм = 6,45 мм, второе — 1 мм + 0,65 мм = 1,65 мм.

Аналогично первому примеру необходимо найти штрихи нониуса и штанги, которые точно совпадают друг с другом. На рисунке они выделены зеленым и черным цветом соответственно.

Устройство механического штангенциркуля

Устройство двустороннего штангенциркуля с глубиномером представлено на рисунке. Пределы измерений этого инструмента составляют 0—150 мм. С его помощью можно измерять как наружные, так и внутренние размеры, глубину отверстий с точностью до 0,05 мм.

Основные элементы

Штанга.
Рамка.
Губки для наружных измерений.
Губки для внутренних измерений.
Линейка глубиномера.
Стопорный винт для фиксации рамки.
Шкала нониуса. Служит для отсчета долей миллиметров.
Шкала штанги.

Губки для внутренних измерений 4 имеют ножевидную форму. Благодаря этому размер отверстия определяется по шкале без дополнительных вычислений. Если губки штангенциркуля ступенчатые, как в устройстве ШЦ-2, то при измерении пазов и отверстий к полученным показаниям необходимо прибавлять их суммарную толщину.

Величина отсчета по нониусу у различных моделей инструмента может отличаться. Так, например, у ШЦ-1 она составляет 0,1 мм, у ШЦ-II 0,05 или 0,1 мм, а точность приборов с величиной отсчета по нониусу 0,02 мм приближается к точности микрометров.

Точность измерений зависит от различных факторов: величины отсчета по нониусу, навыков работы, исправного состояния инструмента.

Порядок проведения измерений, проверка исправности

Перед работой проверяют техническое состояние штангенциркуля и при необходимости настраивают его. Если прибор имеет перекошенные губки, пользоваться им нельзя. Не допускаются также забоины, коррозия и царапины на рабочих поверхностях. Необходимо, чтобы торцы штанги и линейки-глубиномера при совмещенных губках совпадали. Шкала инструмента должна быть чистой, хорошо читаемой.

Измерение

Губки штангенциркуля плотно с небольшим усилием, без зазоров и перекосов прижимают к детали.
Определяя величину наружного диаметра цилиндра (вала, болта и т. д.), следят за тем, чтобы плоскость рамки была перпендикулярна его оси.
При измерении цилиндрических отверстий губки штангенциркуля располагают в диаметрально противоположных точках, которые можно найти, ориентируясь по максимальным показаниям шкалы. При этом плоскость рамки должна проходить через ось отверстия, т.е. не допускается измерение по хорде или под углом к оси.
Чтобы измерить глубину отверстия, штангу устанавливают у его края перпендикулярно поверхности детали. Линейку глубиномера выдвигают до упора в дно при помощи подвижной рамки.
Полученный размер фиксируют стопорным винтом и определяют показания.

Необходимо, чтобы при совмещенных губках нулевой штрих нониуса совпадал с нулевым штрихом штанги.

В противном случае требуется переустановка нониуса, для чего ослабляют его винты крепления к рамке, совмещают штрихи и вновь закрепляют винты.

Виды штангенциркулей

Устройство и принцип работы цифрового электросчетчика

В целом, все виды штангенциркулей можно разделить на механические и электронных в зависимости от типа шкалы. Основными видами, согласно ГОСТ 166-89 являются:

ШЦ-I — инструмент с 2-сторонним размещением губок для измерения наружных и внутренних величин и глубиномером.
ШЦК — оснащен круговой шкалой для определения точного размера. Более простой в применении, чем штангенциркуль с отсчетом по нониусу.
ШЦТ-I — односторонние губки для измерения наружных линейных размеров. Отличается высокой стойкостью к износу.
ШЦ-II — оснащен двумя губками для наружного и внутреннего замера и разметки, а также рамкой микрометрической подачи.
ШЦ-III — односторонние губки для определения наружных и внутренних размеров.
ШЦЦ — электронный штангенциркуль с цифровой индикацией.

Нониусный (аналоговый)

Данная разновидность колумбика является классическим вариантом инструмента. Он состоит из штанги и подвижной рамки с нониусом. Прибор отличается простотой конструкции и вполне демократичной стоимостью. Так,самую простую нониусную модель с односторонними губками и глубиномером можно приобрести за 400 рублей.

Стрелочный

Не требует вычислений, более простой в использовании, так как результаты замеров отображаются на циферблате с круговой шкалой.

Стоимость – от 1700 рублей.

Цифровой

С небольшим дисплеем, на который выводятся в цифровом виде результаты замеров. Обладает наивысшей точностью.

Другое название – электронный. Стоимость – от 700 рублей за самые простые модели.

Кроме того, штангели бывают с глубиномером (тип Т-I и I) и без него (тип II и III).

Прецизионный штангенциркуль – общее название для моделей, обладающих повышенной точностью измерений.

Кстати говоря, моноблочный инструмент (неподвижные губки не закреплены на штанге, а являются неотъемлемой ее частью) выдают самые точные показания.

Существуют задачи, с которыми стандартный инструмент справиться попросту не способен.

Тогда мастер берет в руки специальный штангенциркуль.

Как выбрать хороший инструмент

Основными достоинствами штангенциркуля является точность измерений. По такой причине высококачественный инструмент должен быть сделан из прочного материала, а также иметь легко заметную разметку и переносить активное применение. Популярностью у опытных мастеров пользуют инструменты из нержавеющей стали, на которых выгравированы деления из-за высокой устойчивости к долговечности и коррозии.

Главными принципами выбора будет следующее:

Длина – она будет определять диапазон измерений. Ее следует подбирать в зависимости от задач. Для применения в быту будет достаточно инструмента размером 12.5 см, а для строительства дома, к примеру, потребуется штангель длиной в 5 метров.
Шаг измерения – грубо говоря, результат измерений будет куда точнее у тех моделей, которые имеют наименьшее расстояние между соседними шкальными делениями.
Цена – не стоит покупать дорогостоящую модель для редкого использования в бытовых условиях, но хороший штангенциркуль не будет стоить дешево. Мастерам, у которых этот инструмент является основным для измерений, стоит посмотреть в сторону проверенных немецких, японских и швейцарских моделей. Качественные инструменты, а особенно электронные очень дорогие, и их достаточно купить раз, потому что это будет на всю жизнь. От частоты использования стоит отталкиваться от цены инструмента.

Перед покупкой штангеля убедитесь в том, что нет люфтов между неподвижной и подвижной частью, а также совпадают нулевые отметки обеих шкал при сведенных губках.

https://stroy-podskazka.ru/shtangencirkul/vidy/
https://mekkain.ru/library/shtangenczirkul.html
https://stroy-okey.ru/house/instrument/kak-polzovatsya-shtangencirkulem-ustrojstvo-nastrojka-i-primery-izmerenij/
https://lesoteka.com/instrument-i-oborudovanie/shtangentsirkul
https://tpspribor.ru/interesnoe/kak-pravil-no-pol-zovat-sya-shtangencirkulem.html
https://instrumentn.ru/izmeritelnye-pribory/shtangentsirkul-vidy-i-vybor
https://m.VseInstrumenti.ru/ruchnoy_instrument/izmeritelnyj/shtangentsirkuli/articles/ustrojstvo/
https://moy-instrument.ru/masteru/ustrojstvo-i-naznachenie-shtangentsirkulya.html
https://domsdelat.ru/instrumenty/vidy-shtangencirkulej-i-ix-otlichiya-foto.html

Снятие показаний

По способу снятия показаний штангенциркули делятся на:

нониусные,
циферблатные — оснащены циферблатом для удобства и быстроты снятия показаний,
цифровые — с цифровой индикацией для безошибочного считывания.

Порядок отсчёта показаний штангенциркуля по шкалам штанги и нониуса:

считают число целых миллиметров, для этого находят на шкале штанги штрих, ближайший слева к нулевому штриху нониуса, и запоминают его числовое значение;
считают доли миллиметра, для этого на шкале нониуса находят штрих, ближайший к нулевому делению и совпадающий со штрихом шкалы штанги, и прибавляют его порядковый номер и цену деления нониуса (цена деления нониуса рассчитывается по формуле: цена деления основной шкалы разделить на количество штрихов нониуса), у наиболее распространенных штангенциркулей ШЦ-1 цена деления нониуса — 0.1мм.
подсчитывают полную величину показания штангенциркуля, для этого складывают отсчет по основной шкале (число целых миллиметров) и отсчет по шкале нониуса (долей миллиметра).

История появления штангенциркуля

Являющийся простым и удобным инструментом, штангенциркуль представляет собой приспособление, с помощью которого с высокой точностью (от 0,1 до 0,02 мм) производят измерения внешних и внутренних линейных размеров предметов, а также определяют глубину отверстий. Этот инструмент, как и толщиномер, востребован во многих отраслях промышленности, в работе инженеров, техников, токарей, фрезеровщиков, столяров, строителей, слесарей, электриков, конструкторов.

В переводе с немецкого слово Stange означает «стержень, прут», однако в этом языке наименование Stangenzirkel сейчас носит инструмент, используемый для вычерчивания окружностей и дуг, а штангенциркули называют раздвижными измерителями или выдвигающимися линейками (Messchieber, Schieblehre).

Как появился инструмент современного типа

Прообразы этих измерительных приборов, изготовленные из бронзы, были созданы еще в древнем Китае, что доказывается находками, сделанными при археологических раскопках.

В начале XVII столетия в Европе уже пользовались примитивными деревянными штангенциркулями, не отличавшимися высокой точностью измерений, так как они не имели нониуса. Однако развитие индустрии (в частности, оружейной) в эпоху промышленной революции потребовало применения более точных измерительных инструментов.

Поэтому на исходе XVIII столетия в Лондоне, столице Англии — страны, называемой «мастерской мира», – появились металлические штангенциркули современного типа. Такие инструменты наряду с основной измерительной шкалой содержали и вспомогательную, нанесенную на двигающуюся рамку штангенциркуля. Ее разработал еще в XVI веке португальский математик Педру Нуниш (1502-1578 гг.) и усовершенствовал в 1631 году бургундский изобретатель Пьер Вернье. В честь этих ученых данную дополнительную передвижную шкалу, используемую на различных инструментах и позволяющую производить измерения с повышенной точностью, называют «нониусом» и «верньером».

Начиная с середины позапрошлого столетия штангенциркули стали производить массово. В настоящее время, кроме нониусных, используются также весьма удобные в пользовании циферблатные и цифровые штангенциркули.

rosmera.ru

Как пользоваться штангенциркулем, точность инструмента

Измерения с точностью до 1 мм интуитивно понятны абсолютно всем и в особых разъяснениях абсолютно не нуждаются. Передвигая подвижную рамку вдоль штанги, зажимая (не сильно) губками деталь, мы отслеживаем на цифровой шкале штанги размер. Все хорошо, когда риска с «0» нониуса четко совпадает с любой из рисок основной шкалы. Это значит, что деталь имеет размер в целых миллиметрах. Но если риски шкалы и нониуса не совпадают, то большинство людей применит термин «больше» или «меньше». К примеру: чуть больше 30 мм для обывателя будет означать размер от 30 до 31 мм. Но пользование нониусом настолько просто, что имея штангенциркуль, продолжать пользоваться подобными величинами – моветон.

Шкала нониуса разбита таким образом, что наиболее точное совпадение ее риски с риской основной шкалы покажет точное значение после запятой в дробном значении размера детали.

Нужно учитывать класс точности инструмента, он обязательно пишется – чаще прямо на нониусе – чему равно одно его деление. Большинство самых распространенных штангенциркулей обладает способностью определять размер с точностью до 1/10 миллиметра, но есть приборы и до 2/100, на них написано 0,02. На принцип пользования нониусом это не влияет.

Кроме умения пользоваться нониусом, важно так же правильно пользоваться штангенциркулем во время проведения измерений, о чем детально рассказывается в следующем видео. Штангенциркули с круглой цифровой шкалой не требуют совпадения рисок, они прямо показывают на значение

Здесь важно учитывать значение деления, которое указывается на циферблате

Штангенциркули с круглой цифровой шкалой не требуют совпадения рисок, они прямо показывают на значение

Здесь важно учитывать значение деления, которое указывается на циферблате

Для этого штангеля оно составляет 0,02 мм. К плюсам такого исполнения инструмента можно отнести возможность тарирования (физической установки на «0» шкалы циферблата) при сведенных губках с фиксацией зажимным винтом – здесь он снизу циферблата. К явным же недостаткам – исключительную аккуратность в обращении. Слишком велик риск повреждения инструмента при разбивании стекла циферблата. А ведь особую бережность в обращении со штангенциркулем при проведении слесарных, токарных или фрезерных работ обеспечить практически невозможно, поэтому ШЦК все чаще снимается с производства ввиду малого спроса, хотя в домашних условиях, при бережном отношении он может многие годы служить верой и правдой.

Хотя очень недорогие (от 5,5 $) за штуку углепластиковые циферблатные штангеля все же пока удерживают этот тип инструмента на плаву.

Еще одним фактором, влияющим на уход с рынка ШЦК, стало наличие недорогих и менее прихотливых в эксплуатации ШЦЦ – цифровых или дигитальных (от digital – цифровой) штангенциркулей, в основном китайского производства.

Несколько слов о кнопках на цифровом штангенциркуле. Зеленая вверху – переключатель значений «миллиметры – дюймы». Ремарка: наличие на основной шкале (а также на подвижной рамке) верхней разметки позволяет производить измерения в дюймах, что в общем-то для нас не так уж и актуально. Левая красная кнопка снизу включает и выключает прибор. А вот правая, на наш взгляд, самая интересная кнопка, позволяющая обнулить значение в любом положении губок. Эта функция очень полезна при контроле размера большого числа однотипных деталей, когда номинальный размер выставляется изначально, фиксируется желтой кнопкой, а при замерах мы видим отклонения от него, причем в обе стороны.

Кстати, взаимная проверка точности всех перечисленных типов штангелей, в т.ч. и с разным классом точности измерений, показывает, что даже старые советские инструменты, при условии не убийственных условий эксплуатации, вполне справляются со своей задачей

Важно помнить: наиболее точным значением для наружных размеров будет наименьшее, а для внутренних – наибольшее. Все дело в том, что крайне сложно абсолютно точно позиционировать инструмент при замерах, а искажения дают именно эти неточности

И еще одно: винт фиксации подвижной рамки нужно держать в слегка поджатом состоянии, что предотвратит слишком большой ее люфт на основной штанге. И подводить к детали ее нужно без чрезмерных усилий, которые вынудят этот самый люфт конвертировать в искажение замера.

Разновидности специальных штангенциркулей — фото

Очень часто на основе этого инструмента выпускают специальные измерительные приборы узкого спектра действия (для замера диаметров внутренних и наружных канавок), как заводского изготовления, так и цехового, а иногда и для выполнения одной единственной операции, но очень многократно (для замера расстояния отверстия заданного диаметра от края детали) т.п.

Shtangentsirkul-11

OLYMPUS DIGITAL CAMERA

Shtangentsirkul-14

Shtangentsirkul-15

Shtangentsirkul-18

Есть приборы, производящие одновременно несколько замеров.

И совсем уж специальные, как штангенциркуль для замера геометрических параметров сварных швов соединений разной толщины.

Существуют в природе такие инструменты, как штангенглубиномеры.

А вот более точные измерения проводятся приборами под названием микрометр (до 1/1000), но дома вряд ли он пригодится.

Также следует помнить, что для инструментов, которые используются на производстве, где необходима высокая точность прибора, рекомендуется делать поверку в специальных учреждениях.

Уважаемые читатели, если у вас остались вопросы, задавайте их, используя форму ниже. Мы будем рады общению с вами 😉