Оптиметри та універсальні оптичні засоби вимірювальної техніки

Оптиметраминазивають ЗВТ з важільно-оптичними пере­дачами, їх широко використовують як стаціонарні (настільні) за­соби вимірювання з високою точністю та чутливістю. Похибки вимірювання оптиметрів типу ОВО-1 і ОГО-1 не перевищують ±0,0002 мм для діапазону вимірювання від 0 до 0,06 мм [21].

Конструктивно оптиметри виконують у вигляді масивних ви­мірювальних засобів з чавунними стояками та екранами. На рис. 4.12 зображено горизонтальний оптиметр, складений з основи 1, напрямного вала 3, лівої та правої підпор 2, трубки оптиметра 10, предметного столика 9, ексцентрикового затискача 8, пінолі 7, фіксатора 6, мікрометричного гвинта 5, корби 4 вертикального переміщення предметного столика, правого та лівого держаків 11 і 14, двох гвинтових затиска­чів 12, двох вимірювальних дуг 13 та аретира 15.

Предметний столик може повертатися навколо верти­кальної осі і закріплений за­тискачем 8. У пінолі 7, що переміщається за допомогою мікрометричного гвинта 5, за­кріплюють змінний щуп, який використовують для вимі­рювання розмірів тільки зов­нішніх поверхонь. Для вимі­рювання розмірів внутрішніх поверхонь застосовують змін­ні правий та лівий держаки 11 і 14 і вимірювальні дуги 13 з гвинтовими затискачами 12.

Рис. 4.12. Горизонтальний оптиметр

Лівий держак прикріплюють до зовнішньої поверхні пінолі, а правий — до зовнішньої поверхні труби оптиметра. Вимірювальні дуги 13 за допомогою гвинтових пружин і запресованих у них кульок притискають до вимірювальних щупів пінолі та трубки оптиметра. Праву вимірювальну дугу від зразкової внутрішньої циліндричної поверхні чи вимірюваної внутрішньої поверхні виробу під час їх встановлення та знімання відводять за допомогою аретира 15 (щоб уникнути спрацювання робочих вимірювальних поверхонь). Вимі­рювальні дуги роблять малими і великими відповідно для вимірю­вання розмірів отворів від 13,5 до 26,5 мм і більше.

Виготовляють горизонтальні та вертикальні оптиметри багатьох типів. За вимірювальну головку для оптиметрів служить трубка оптиметра, принцип дії якої ґрунтується на явищах автоколімації та оптичного важеля. Це дає змогу перетворювати незначні переміщення вимірювального щупа у значні переміщення світло­вої шкали відносно нерухомого світлового покажчика.

Універсальні оптичні ЗВТ широко застосовуються завдяки їх високій точності, надійності та довговічності. До таких засобів належать довгоміри, інструментальні та універсальні мікроско­пи, проектори тощо.

Довгоміривикористовують для вимірювань абсолютних розмі­рів зовнішніх і внутрішніх поверхонь. Залежно від конструкції довгоміри бувають горизонтальні та вертикальні. Діапазон вимірю­вання горизонтального довгоміра 0...200 мм, а вертикального — 0...500 мм. Ціна поділки шкали довгомірів 0,001 мм.

Конструктивна схема вертикального довгоміра зображена на рис. 4.13. На його вимірювальному щупі 4 закріплена скляна міліметрова шкала 5, що має 100 поділок. Вимірювання розміру виробу 2 полягає у визначенні переміщення шкали, підсвіченої джерелом світла 13 відносно нерухомого відлікового мікроскопа 7. За допомогою ручки 5 налагоджують мікроскоп на нульову по­значку. Вимірювальний щуп підвішений за допомогою сталевої стрічки 10, шківів 11, 12 і противаги 14, розміщеної в олійному демпфері 13. Співвісність вимірюваного розміру зі шкалою за­безпечує виконання вимог принципу Аббе. Ручкою 6 повертають спіральний ноніус для відліку сотих і тисячних часток міліметра. Вимірювальний тиск регулюють за допомогою тягарців 9, шнур 16 служить за аретир.

Рис. 4.13. Схема вертикального довгоміра

У мікроскоп 7 (рис. 4.13, б) видно подвійні лінії архімедової спіралі 22 та три шкали: міліметрову 23, нанесену на скляну пла­стину 5; дециміліметрову 24, нанесену на пластину 19 мікроскопа з ціною поділки 0,1 мм; шкалу, утворену за допомогою спіралі 22 і кругової шкали 21 з ціною поділки 0,001 мм, нанесену на скля­ну круглу пластину 18. Кругова шкала має 100 поділок. Дециміліметрова шкала 24 та кругова шкала з архімедовою спіраллю 22 перебувають у фокальній площині окуляра 17. На цю ж площину за допомогою об'єктива 20 проектується зображення міліметрової шкали 23 з пластинки 5, що переміщується разом з вимірюваль­ним щупом. Положення шкали 5 відносно нерухомої дециміліме­трової шкали залежить від вимірюваного розміру.

Міліметри відраховують за рискою на міліметровій шкалі, що міститься у межах дециміліметрової шкали — 46 мм. Кіль­кість поділок дециміліметрової шкали, відрахована до риски мі­ліметрової шкали, становить десяті частки міліметра (маємо роз­мір 46,3 мм).

Для визначення частки поділки а дециміліметрової шкали (рис. 4.13, б) служить архімедова спіраль і розміщена у її середині кругова ноніусна шкала. Ручка 6 зумовлює (рис. 4.13, а) повер­тання пластинки 18 з круговою шкалою та спіраллю. Витки спі­ралі зміщуються відносно дециміліметрової шкали, а кругова шкала служить для відліку зміщення витків спіралі вздовж деци­міліметрової шкали. Ціна поділки кругової шкали дорівнює вели­чині зміщення витка вздовж дециміліметрової шкали на одну по­ділку. Крок спіралі р дорівнює одній поділці дециміліметрової шкали, тобто0,1 мм. Тому за повний оберт кругової шкали виткиспіралі змістяться вздовж дециміліметрової шкали на одну її поділ­ку, а ціна поділки кругової шкали і =p/100 = 0,1/100 = 0,001 мм.

Повний відлік розміру 46,362 мм на довгомірі отримують так: міліметри знаходять за допомогою риски міліметрової шкали (46 мм), десяті частки міліметра визначають за дециміліметровою шкалою (0,3 мм), а за круговою шкалою — соті та тисячні частки міліметра (0,062 мм).

Інструментальні мікроскопи(ГОСТ 8074-82) призначені для вимірювання лінійних і кутових розмірів виробів (різальних ін­струментів, калібрів, шаблонів, кулачків тощо). За конструкцією їх поділяють на малі — з діапазоном вимірювання 0...75 мм (рис. 4.14, б); великі — з діапазоном вимірювання 0...150 мм (рис. 4.14, а); бінокулярні — з діапазоном вимірювання 0...150 мм; з проекційними екранами та цифровим відліком результатів ви­мірювання.

Рис. 4.14. Інструментальні мікроскопи

Порядок вимірювань за допомогою інструментальних мікро­скопів такий: різні точки поверхні виробу, розміщеного на пред­метному столику, візують окуляром мікроскопа, повертають стіл з виробом навколо вертикальної осі і за допомогою мікрометрич­них та оптичних відлікових пристроїв визначають координати заданих точок.

За отриманими результатами вимірювань знаходять лінійні та кутові розміри виробу.

Для візування точок виробів інструментальні мікроскопи ма­ють змінні об'єктиви з різним ступенем збільшення (у 10, 15, 30 і 50 разів з відповідними полями зору 21, 14, 7 і 4,2 мм), а для вимірювання кутових розмірів використовують спеціальну куто­мірну окулярну головку. Окрім цього, використовують проекцій­ні, фотографічні та установно-закріплювальні (для складних за формою виробів) пристрої.

Великий інструментальний мікроскоп(рис. 4.14, а) має ви­соку точність вимірювання лінійних переміщень у двох перпен­дикулярних між собою координатах, з діапазоном показів шкал 0...25 мм, ціною поділки мікрометричних головок 0,005 мм. Пред­метний столик може повертатися на кут 360°; ціна поділки шкали кутоміра повертання стола — 3 кутових мінути. Для збільшення діапазону вимірювання лінійних розмірів вздовж предметного сто­лика до 0...150 мм і впоперек його до 0...50 мм між мікрометрич­ним гвинтом та предметним столиком вставляють кінцеві міри відповідного розміру. Колона 11 мікроскопа може нахилятися на кут ±12°30'.

Розглянемо кутомірну окулярну головку для інструменталь­них мікроскопів (рис. 2.2.14). Вимірювані вироби візують на фоні прозорої сітки 8, яку видно в окулярі 1. Замість сітки 8 інколи застосовують сітку 6 з додатковими штриховими лініями, що да­ють змогу підвищити точність візування. Кутомірна головка має градусну шкалу 3, що підсвічується відбитим від дзеркала 5 світ­лом, яку видно в окулярі 2. Повертання сітки 8 за допомогою ручки 7 навколо оптичної осі зумовлює відповідне зміщення гра­дусної пікали З відносно нерухомої шкали 4.

Рис. 4.15. Кутомірна окулярна головка

Вимірюють кутові розміри шляхом суміщення однієї зі штрихо­вих ліній сітки 8 зі сторонами вимірюваного кута. Ціна поділки кутомірної шкали головки -1´.

Універсальні мікроскопивід­різняються від інструментальних тим, що замість відліку лінійних переміщень предметного столика за допомогою мікрометричних гвинтових головок застосовані спіральні відлікові мікроскопи з ціною поділки шкали 0,001 мм, а діапазони їх переміщень ста­новлять відповідно 0...200 мм вздовж і 0...100 мм упоперек сто­лика. На предметному столику універсального мікроскопа можна встановити вироби довжиною до 750 мм, шириною до 100 мм і висотою до 160 мм.