Измерительная головка

Измерительными головками называют измерительные приборы, преобразующие малые перемещения измерительного щупа в большие перемещения стрелки по шкале. Измерительные головки используются в основном для относительных измерений, замера отклонений, неровностей, биений поверхностей валов.

Первоначально, в 1890 году были разработаны рычажные измерительные головки (миниметры, рычажные индикаторы), затем зубчатые и рычажно-зубчатые головки(ортотесты), рычажно-винтовые индикаторы. В 1937 году были разработаны пружинные измерительные головки.

Наибольшее распространение получили индикаторы часового типа, рычажно-зубчатые индикаторы, многооборотные индикаторы, микрокаторы, оптикаторы, электроконтактные измерительные головки.

Индикаторы часового типа 

Индика́тор часово́го ти́па — измерительный прибор, предназначенный для абсолютных и относительных измерений и контроля отклонений от заданной геометрической формы детали, а также взаимного расположения поверхностей.

Конструкция 
В цилиндрическом корпусе размещена реечно-зубчатая и шестерёнчатые передачи, преобразующие возвратно-поступательное движение измерительного стержня во вращательное движение стрелки прибора. В конструкцию индикатора входит пружина, исключающая люфты шестерёночных передач, то есть зацепление зубчатых колёс происходит всегда с одной стороной профиля зубьев. Обычно шкала прибора выполнена поворачивающейся, это удобно для установки нуля показаний при выполнении относительных измерений.

Стрелка индикатора чаще всего — многооборотная, обычно один оборот стрелки соответствует перемещению щупа на 1 мм. В некоторых моделях на приборе имеется вторая стрелка и малый циферблат, который показывает количество полных оборотов большой стрелки.

Наиболее распространены индикаторы с ценой деления 0,01 мм, поскольку большую точность трудно обеспечить реечно-зубчатой передачей. Большая стрелка такого прибора делает один оборот при смещении измерительного стержня на 1 мм, малая стрелка — при смещении на 10 мм.

На рабочем конце измерительного стержня большинства моделей находится твердосплавный шарик в сменной оправе, которым при измерении касаются измеряемой детали. Механизм индикатора имеет возвратную пружину, закрепленную между корпусом индикатора и стержнем. Эта пружина создает измерительное усилие на стержне.

Порядок работы с индикатором 
Индикатор часового типа устанавливается в инструментальный штатив (наподобие лабораторного). В основании штатива закреплена цилиндрическая штанга, по которой закрепляется подвижная муфта со стержнем, с закреплённым на конце индикатором. Зачастую штатив имеет магнитное основание. Магнитное основание позволяет устанавливать штативы на вертикальных и наклонных плоскостях измеряемых стальных деталей без дополнительного крепления.

Общий порядок работы с индикатором часового типа:
 Измерительный стержень вручную поднимается, на основание под индикатором помещается эталон.
 Измерительный стержень опускается на поверхность эталона, шкала индикатора перемещается на нулевую отметку.
 Измерительный стержень вручную поднимается, на основание под индикатором помещается измеряемая деталь.
 Измерительный стержень опускается на поверхность детали, шкала индикатора показывает насколько (в сотых долях миллиметра) размеры измеряемой детали отличаются от эталонной.

Для различных применений в машиностроении, индикаторы используются в составе специальных приспособлений, позволяющих измерять крупногабаритные детали (индикаторные скобы), внутренние размеры (индикаторные нутромеры) и т. д.

Индикаторы часового типа выпускаются классов точности 0 и 1. Погрешность измерений индикатором часового типа зависит от измеряемой величины. Так в диапазоне измерений 1—2 мм погрешность находится в пределах 10—15 мкм, а в диапазоне 5—10 мм погрешность увеличивается до 18—22 мкм.

Рычажно-зубчатые индикаторы 
В отличие от индикаторов часового типа, рычажно-зубчатые измерительные головки имеют в своём составе неравноплечий рычаг, малое плечо которого связано с измерительным стержнем или непосредственно с измеряемой поверхностью, а большое плечо - обычно со вторым неравноплечим рычагом и зубчатой передачей со стрелкой. Рычажно-зубчатые измерительные головки бывают однооборотными и многооборотными. Измерительные приборы выпускаются различных типов — бокового действия с непосредственным контактом измерительного рычага с измеряемой деталью и с измерительным штоком. Индикаторы выпускаются с ценой деления 0,001 и 0,002 мм, что на порядок выше чем в индикаторах часового типа. Например, индикатор Кемпинского и Монахова, содержащий две рычажные и две зубчатые пары, имеет диапазон измерения 1 мм, цену деления 1 мкм и точность на пределе измерений менее 5 мкм.

Пружинные измерительные головки 
Пружинные измерительные головки выпускаются трёх основных типов: микрокаторы, микаторы (малогабаритные) и миникаторы. Пружинные индикаторы считаются наиболее точными рычажно-механическими измерительными устройствами. В качестве чувствительного элемента используется завитая пружина со стрелкой. Перемещение связанного с измерительным стержнем рычага приводит к изменению длины пружины и повороту стрелки. Основное преимущество такой конструкции, отсутствие трения при движении стрелки, позволяет достигнуть высокой точности. Цена деления микрокатора достигает 0,1 мкм. Кроме того, приборы отличаются простотой конструкции, долговечностью работы и отсутствием мёртвого хода.

Встречаются также пружинные индикаторы для более грубых измерений — дециндикаторы с ценой деления 0,05 мм.

Пружинно-оптические измерительные головки 
Пружинно-оптические измерительные головки (оптикаторы), в отличие от пружинных индикаторов вместо стрелки имеют зеркало, которое формирует изображение стрелки на шкале. Оптикаторы не имеют параллакса, присущего стрелочным приборам. Пружинно-оптические головки классифицируются некоторыми источниками как оптико-механические измерительные устройства (оптиметры).

Электронные индикаторы 

Индикаторы часового типа и рычажно-зубчатые индикаторы с электронной цифровой шкалой называют электронными индикаторами (не путать с электронным индикатором в электронике).

Измерительные инструменты и приспособления 
Измерительные головки чаще всего для измерений устанавливаются в штативы, измерительные скобы, индикаторные нутромеры, глубиномеры и т.д.

См. также 
 Штангенинструмент (штангенциркуль)
 Микро́метр
 Измерительный механизм
 Оптиметр

Примечания

Литература 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Измерительные приборы