ШТАНГЕН-КРОНЦИРКУЛЬ

Область техники, к которой относится полезная модель
Устройство относится к измерительной технике и предназначено для измерения с повышенной точностью размеров нагретого металла при горячей прокатке профилей сложной формы поперечного сечения с впадинами и выступами и может быть использовано для измерения размеров холодного металла.
Уровень техники
Известен «Кронциркуль» (патент на изобретение СССР №8732, МПК 6 G01B 3/16, 1927). Кронциркуль состоит из двух неравноплечных шарнирно соединенных между собой рычагов. К одним концам рычагов прикреплены стержни из твердого металла, служащие для измерения изделия, а другие концы снабжены градуированной шкалой и механизмом со стрелкой. Недостатком этого кронциркуля является снижение точности измерения при увеличении диапазона измеряемых размеров.
Известен штангенциркуль (ГОСТ 166-89, Штангенциркули), состоящий из штанги и рамки с отсчетом по нониусу, по круговой шкале или с цифровым отсчетным устройством, имеющий губки с плоскими измерительными поверхностями. Недостатком штангенциркуля является трудность или невозможность замера металла при горячей прокатке профилей сложной формы.
Известен цифровой кронциркуль фирмы «Mitutoya», Япония, для внешних измерений, серия 209-534 (Mitutoya, Каталог измерительного инструмента и оборудования 2013/2014, с. 312 [Электронный ресурс] URL: http://www.mitutoyo.ru/articles/pdf/Catalog_RU_18001.pdf (Доступ 15.12.2013)).
Кронциркуль состоит из верхнего и нижнего контактных рычагов, имеющих с одной стороны измерительные наконечники - твердосплавные шарики ⌀5 мм, а с другой стороны электронное измерительное устройство. Диапазон измерений 0-60 мм. Погрешность измерений 0,06 мм.
Недостаток этой модели кронциркуля - небольшая глубина проникновения наконечников (25 мм) и вследствие этого ограниченные возможности замера нагретого металла при горячей прокатке профилей сложной формы поперечного сечения с большими впадинами и выступами.
Наиболее близок к заявляемой полезной модели (прототип) - кронциркуль со шкалой, используемый для измерения размеров изделий при ковке (Титов Ю.А., Титов А.Ю. Контроль качества поковок: учебное пособие - Ульяновск: 2008, с.43, табл.4; с.44, рис 27а).
Кронциркуль состоит из двух неравноплечных шарнирно соединенных между собой рычагов. Одни концы рычагов служат для измерения изделия. Другие концы имеют градуированную шкалу и стрелку. Диапазон измерения кронциркуля 0-120 мм. Недостатком кронциркуля является низкая точность измерений.
Раскрытие полезной модели
С целью повышения точности измерения размеров нагретого металла при горячей прокатке профилей сложной формы предлагается измерительное устройство - штанген-кронциркуль, представляющий из себя кронциркуль со шкалой, в котором в качестве шкалы используется встроенный штангенциркуль.
Устройство состоит из двух шарнирно соединенных между собой пар равноплечных рычагов. С одной стороны рычагов крепятся стержни со скругленными измерительными наконечниками. С другой стороны крепится штангенциркуль с механическим или цифровым отсчетным устройством, которым производится измерение расстояния между измерительными наконечниками. Для этого в губках штангенциркуля имеются отверстия, в которые вставлены оси, закрепленные на рычагах. Вокруг осей штангенциркуль может поворачиваться. На виде устройства спереди линия, соединяющая центры этих осей и линия, соединяющая центры радиусов округления измерительных наконечников, а также штанга со шкалой штангенциркуля перпендикулярны линии, проходящей через точку касания сомкнутых измерительных наконечников и центр оси вращения рычагов. Отличительный конструктивный признак предлагаемого устройства заключается в том, что радиусы округления измерительных наконечников равны равным между собой расстояниям от центров осей вращения губок штангенциркуля до продолжения линии, проходящей через точку касания сомкнутых измерительных наконечников и центр оси вращения рычагов. Эти расстояния являются условными радиусами, вокруг центров которых при измерении поворачиваются губки штангенциркуля и которые при этом являются нулем отсчета на губках штангенциркуля. С другой стороны шарнирного соединения рычагов ноль отсчета при измерении обеспечивается за счет округления такими же радиусами измерительных наконечников. Если, например, скругление произвести другими радиусами, то размер, показываемый предлагаемым устройством, будет иметь погрешность, вызванную различием указанных выше радиусов.
Так как измерения производятся посредством равноплечных рычагов, точность измерения зависит от точности изготовления плеч рычагов. Чтобы точность измерения не зависела от точности изготовления плеч рычагов, штанген-кронциркуль дополнительно снабжен устройством настройки точности измерений с помощью стержней с измерительными наконечниками. Сущность технического решения характеризуется отличительным конструктивным признаком устройства настройки точности, который заключается в том, что наибольшая точность измерений во всем диапазоне измеряемых размеров настраивается путем изменения наклона стержней с измерительными наконечниками. Для наклона стержня с измерительным наконечником одна из двух точек крепления стержня к паре рычагов служит осью, вокруг которой может на некоторый угол поворачиваться стержень с измерительным наконечником с помощью регулировочных винтов в скобе на конце пары рычагов, укорачивая или удлиняя расстояние от центра радиуса округления измерительного наконечника до центра оси вращения рычагов. В результате обеспечивается точная установка для каждой пары рычагов равных плеч - то есть равных расстояний от центра оси вращения рычагов до центра радиуса округления измерительного наконечника и от центра оси вращения рычагов до центра оси вращения губки штангенциркуля.
Для обеспечения точности измерений подвижные соединения штанген-кронциркуля выполняются безлюфтовыми, а усилие сжатия рычагов должно быть ограниченным, например, как это показано на фигурах ниже.
Краткое описание чертежей
На чертежах в схематической форме показано:
Фиг.1 Штанген-кронциркуль с сомкнутыми измерительными наконечниками. Вид спереди.
Фиг.2 Узел A на фиг.1.
Фиг.3 Узел B на фиг.1.
Фиг.4 Узел C на фиг.1.
Фиг.5 Штанген-кронциркуль при измерении профиля сложной формы.
Осуществление полезной модели
Штанген-кронциркуль состоит из двух пар рычагов 1, 2 и 3, 4, соединенных осью 5, которая является осью вращения рычагов. С одной стороны к рычагам 1, 2 прикреплен с помощью держателя 6 и винтов 7 и 8 стержень 9 с измерительным наконечником 11 (см. Фиг.2), а к рычагам 3, 4 - стержень 10 с измерительным наконечником 12. Центр радиуса округления R измерительного наконечника 11 расположен в точке 24. Измерительные наконечники 11 и 12 смыкаются в точке 25.
С другой стороны к рычагам прикреплены оси 13 и 14, которые вставлены в отверстия в губках 15 и 16 штангенциркуля. Штангенциркуль расположен между парами рычагов. Штангенциркуль состоит из штанги 17 со шкалой и рамки 18 с отсчетным устройством. Изображен штангенциркуль с цифровым отсчетным устройством. Цифровое отсчетное устройство имеет кнопку обнуления 26. Ручка 19, совмещенная с парой рычагов 1, 2, служит для удобства пользования устройством и для защиты находящейся внутри ручки штанги 17 штангенциркуля от повреждений. Ручка имеет окно для отсчетного устройства рамки 18 штангенциркуля. Экран 27 на оси 14 предназначен для закрытия нерабочей части окна отсчетного устройства в ручке 19.
Для изменения наклона верхнего стержня 9 с измерительным наконечником 11 служит держатель 6, винты 7, 8, скоба 20, кольцо 21 на стержне 9 и регулировочные винты 22, 23, которые вкручены в скобу и кольцо (см. Фиг.2). Детали регулировки наклона нижнего стержня аналогичные.
Для устранения люфта губки штангенциркуля на оси 13 служит вилка 28 и регулировочный винт 29 (см. Фиг.3). Устранение люфта на оси 14 аналогично. Для устранения люфта рычагов на оси 5 служит пружина 30, соединяющая консоли 31 и 32, закрепленные между парами рычагов с помощью винтов 33 (см. Фиг.4).
Клавиша 35 и пружина 36 (показана частично) предназначены для передачи усилия сжатия рычагов при измерении профиля 34.
Ниже рассматривается работа штанген-кронциркуля, оснащенного штангенциркулем с цифровым отсчетным устройством.
1. Рычаги 1, 2 и 3, 4 штанген-кронциркуля сводятся до смыкания измерительных наконечников 11 и 12 в точке 25.
2. Показания цифрового отсчетного устройства 18 на штангенциркуле обнуляются кнопкой 26.
3. Производится измерение размеров профиля 34. Для обеспечения точности измерений усилие сжатия измерительных наконечников при определении размеров прикладывается в заданных пределах путем передачи усилия через клавишу 35, соединенную с пружиной 36 требуемой жесткости.
При настройке штанген-кронциркуля для каждой пары рычагов обеспечивается равенство радиуса округления R измерительного наконечника и расстояния H от центра оси вращения губки штангенциркуля до продолжения линии, проходящей через точку 25 касания сомкнутых измерительных наконечников и центр оси 5 вращения рычагов (см. Фиг.1).
Настройка точности измерения во всем диапазоне измеряемых размеров производится путем наклона стержней с измерительными наконечниками в соответствующую сторону. При регулировке, например, расстояния от центра оси 5 вращения рычагов до центра 24 радиуса округления измерительного наконечника регулировочный винт 22 вкручивается в скобу 20 и наклоняет держатель 6 и стержень 9 с измерительным наконечником 11 вокруг винта 7, уменьшая расстояние от центра оси 5 вращения рычагов до центра 24 радиуса округления измерительного наконечника 11, а регулировочный винт 23 в скобе 20 вкручивается в кольцо 21, которое наклоняет стержень в обратную сторону, увеличивая указанное расстояние. Наибольшая точность измерения во всем диапазоне измеряемых размеров достигается при таком наклоне стержней с измерительными наконечниками, когда для каждой пары рычагов расстояние от центра оси 5 вращения рычагов до центра радиуса округления измерительного наконечника равно расстоянию от центра оси 5 вращения рычагов до центра оси вращения губки штангенциркуля.
Для обеспечения точности измерений штанген-кронциркуля производится выборка люфтов в осях, вставленных в отверстия в губках штангенциркуля, путем притягивания, например, оси 13 к губке 15 с помощью вилки 28, имеющей регулировочный винт 29, опирающийся на губку 15 штангенциркуля (см. Фиг.3), а также производится выборка люфтов в шарнирном соединении рычагов путем сжатия рычагов с помощью пружины 30, соединяющей консоли 31 и 32 (см. Фиг.4)
Изображенный на Фиг.1 штанген-кронциркуль изготовлен в металле. В устройстве используется встроенный (имеющий отверстия в губках) цифровой штангенциркуль, состоящий из штанги 17 со шкалой и цифрового отсчетного устройства 18.
Техническая характеристика образца штанген-кронциркуля
1) Диапазон измерений:
0-100 мм
2) Точность измерений (отклонение
среднего значения 5 измерений мерной
плитки):
0,02 мм
3) Радиусы закругления измерительных
наконечников:
Сфера R 5,5 мм.
4) Просвет между рычагами при
сомкнутых измерительных наконечниках:
100 мм
5) Тип и параметры
встроенного электронного
Штангельциркуль ШЦЦ-
цифрового штангенциркуля:
II-150-0,01 ГОСТ 166-89
Предлагаемый штанген-кронциркуль позволяет измерять с повышенной точностью размеры нагретого металла при прокатке профилей сложной формы, а также позволяет измерять размеры холодного металла.
Достоинства предлагаемого устройства наиболее полно проявляются у штанген-кронциркуля, оснащенного штангенциркулем с цифровым отсчетным устройством. Следует отметить такие достоинства:
- высокую точность измерений в большом диапазоне измеряемых размеров;
- возможность точного и быстрого измерения размера нагретого металла во время кратковременной остановки проката между клетями и, как результат, ускорение настройки профилей сложной формы на многоклетевом прокатном стане, экономия металла на настройку;
- точность измерений устройства обеспечивается применением встроенного электронного цифрового штангенциркуля - широко распространенного, дешевого, точного средства измерения.