Штангенглубиномер: что это такое? Устройство и принцип работы

Во многих отраслях строительства и производства, таких как изготовление и обработка деталей, фрезерование, токарное, слесарное и ювелирное дело, используют высокоточные измерительные приборы. Один из них – штангенглубиномер.

Этот прибор конструктивно похож на более известный инструмент – штангенциркуль. Он имеет более узкую специализацию, чем последний, и предназначен только для линейных замеров пазов, канавок и уступов в одном направлении – в глубину. По этой причине у штангенглубиномера отсутствуют губки.

Замер осуществляется путём ввода торца измерительной штанги в паз, глубину которого требуется определить. После этого следует передвинуть рамку вдоль основной шкалы на штанге. Затем, когда рамка установлена в правильное положение, нужно определить показания одним из трёх возможных способов (см. ниже).

Существует 3 типа снятия показаний с прибора, по трём соответствующим его модификациям:

• по нониусу (штангенглубиномеры типа ШГ);
• по круговой шкале (ШГК);
• по цифровому дисплею (ШГЦ).

Как утверждает ГОСТ 162-90, приборы трёх перечисленных типов могут иметь диапазон измерения до 1000 мм. При этом распространёнными диапазонами являются 0-160 мм, 0-200 мм, 0-250 мм, 0-300 мм, 0-400 мм и 0-630 мм. При покупке или заказе штангенглубиномера вы можете узнать его диапазон по соответствующей условной маркировке. Например, модель, измеряющая глубину от 0 до 160 мм с отсчётом по круговой шкале, будет иметь обозначение ШГК-160.

В зависимости от устройства прибора важными параметрами, также регламентированными ГОСТом, являются следующие.

• Значения отсчёта по нониусу (для модификаций типа ШГ). Могут быть равными 0.05 или 0.10 мм.
• Цена деления круговой шкалы (для ШГК). Установленные значения – 0.02 и 0.05 мм.
• Шаг дискретности цифрового отсчётного устройства (для ШГЦ). Общепринятый стандарт – 0.01 мм.
• Длина измерительной рамки. Не менее 120 мм. Для моделей с диапазоном измерения до 630 мм и более необходимый минимум составляет 175 мм.

В установленных ГОСТом технических условиях определены стандарты точности данного прибора. Для устройств с нониусом предел допустимой погрешности составляет от 0.05 мм до 0.15 мм в зависимости от диапазона измерения. Приборы с круговой шкалой имеют допустимую погрешность 0.02 – 0.05 мм, а цифровые – не более 0.04 мм.

Как упоминалось выше, у штангенглубиномера есть измерительная штанга, на которую нанесены деления основной шкалы. Её торец упирается во внутреннюю поверхность измеряемого углубления. У моделей ШГ есть рамка, в прорези которой находится нониус – принципиально важный узел, имеющийся также в конструкции штангенциркулей, микрометров и других точных измерительных приборов. Рассмотрим более детально описание этого узла.

Нониус является ещё одной шкалой, вспомогательной – она наносится на край прорези рамки, которую можно перемещать вдоль штанги, совмещая риски на ней с рисками на нониусе. Идея совмещать эти риски основана на понимании того факта, что человек может легко заметить совпадение двух делений, но ему достаточно сложно определить визуально доли расстояния между двумя соседними делениями. Измеряя что-либо обычной линейкой с ценой деления 1 мм, он не может определить длину, лишь округлённую до целого (в миллиметрах).

В случае с нониусом целая часть искомого значения определяется нулевым делением нониуса. Если это нулевое деление показывает какое-то значение между 10 и 11 мм, целой частью считается 10. Дробная часть высчитывается путём умножения цены деления нониуса на номер той его метки, которая соответствует одному из делений на штанге.

История изобретения нониуса уходит корнями в древность. Впервые эта идея была сформулирована в XI веке. Прибор современного вида был создан в 1631 году. Позднее появился круговой нониус, который устроен так же, как и линейный – его вспомогательная шкала имеет форму дуги, а основная – форму круга. Стрелочное отсчётное устройство в сочетании с этим механизмом позволяет определять показания проще и удобнее, что является причиной использования штангенглубиномеров с круговой шкалой (ШГК).

Так устроен механический вариант штангенглубиномера. В последнее время распространены цифровые приборы ШГЦ, отличительной чертой которых является электронное отсчётное устройство с датчиком и экран для вывода показаний. Питание осуществляется за счёт аккумулятора.

Выше были названы лишь основные разновидности штангенглубиномеров, с нониусом и без. Теперь рассмотрим специализированные модификации, каждая из которых имеет свои особенности в зависимости от сферы применения. Кроме перечисленных, используют индикаторный глубиномер (с индикатором часового типа), обозначаемый маркировкой ГИ, а также ГМ – микрометрический глубиномер и универсальный вариант с заменяемыми измерительными вставками.

Виды конструкций и выбор конкретной модели зависят от следующих факторов:

• в каком диапазоне лежит значение глубины паза (канавки, скважины), которое необходимо измерять;
• каковы размеры и форма его поперечного сечения.

Для малых глубин, при измерении которых требуется высокая точность (до 0.05 мм), используют модели типа ШГ160-0-05. Для средних пазов лучше подходят варианты с более широким диапазоном, например, ШГ-200 и ШГ-250. Из конкретных моделей этого типа: Norgau 0-200 мм – 0,01 мм предел погрешности у электронных вариантов, есть более дешёвые нониусные.

При проведении слесарных и токарных работ, связанных с обработкой пазов и скважин более 25 см, используют штангенглубиномеры ШГ-400, которые всё ещё позволяют сохранять точность до сотых долей миллиметра. Для пазов 950 мм и более тоже существуют стандарты глубиномеров с широким диапазоном измерения, однако ГОСТ в этом случае допускает предел погрешности до десятой доли миллиметра.

К частным особенностям моделей глубиномеров, на которые стоит обращать внимание при покупке, можно отнести форму торца штанги. В зависимости от того, хотите ли вы измерять как глубину, так и толщину углубления, или узкие отверстия, вам стоит рассмотреть модели с концом штанги крючкового типа или с измерительной иглой. IP 67 защита обеспечивает водонепроницаемость инструмента, что в первую очередь актуально для моделей с электроникой.

Если вам нужен цифровой прибор, более удобный по сравнению с нониусным, у вас есть выбор среди ряда зарубежных и отечественных производителей. Например, известная фирма Carl Mahr (Германия), её модельный ряд Micromahr хорошо зарекомендовал себя модификациями MarCal 30 EWR с выводом данных, MarCal 30 ER, MarCal 30 EWN с зацепом. Другой популярный немецкий бренд Holex также поставляет свою продукцию в Россию. Из отечественных брендов хорошо известны ЧИЗ (Челябинск) и КРИН (Киров).

Как следует из сказанного выше, назначение штангенглубиномера – измерение глубины элементов деталей посредством ввода торца штанги в паз или канавку. Нужно, чтобы конец штанги легко входил в исследуемую область и плотно прилегал к поверхности детали. Поэтому штанги изготавливают из сплава повышенной твёрдости, а для сложных пазов и узких скважин используют особые вставки – измерительные иглы и зацепы – из тех же материалов.

Данный инструмент используют в тех случаях, когда требуется получить точный размер, а использование штангенциркуля или микрометра невозможно из-за специфики формы детали. При этом важно понимать, как действует прибор, и контролировать эффективность его применения. Существует простая проверка точности: выполнить несколько замеров подряд и сравнить полученные результаты.

Если разница в несколько раз превышает допустимый предел погрешности, то во время измерений была допущена ошибка или прибор был неисправен. Для калибровки нужно выполнить шаги, описанные в утверждённой ГОСТом методике поверки.

• Подготовить инструмент для калибровки, промыв его от пыли и посторонних частиц моющим средством.
• Убедиться, что внешне он соответствует требованиям стандарта, детали и шкала не имеют повреждений.
• Проверить, свободно ли движется рамка.
• Определить, соответствуют ли метрологические характеристики стандартным. Прежде всего это касается предела, погрешности, диапазона измерения, длины вылета штанги. Всё это проверяется с помощью другого заведомо исправного прибора и линейки.

Хотя для механических штангенглубиномеров по ГОСТу заявлен предел погрешности до сотых долей миллиметра, если вам нужна гарантированная точность, рекомендуется использовать штангенглубиномер с отсчётным устройством цифрового типа.

Принцип замера включает несколько практических рекомендаций, которые следует применять для получения точных результатов. При измерении следует фиксировать рамку болтом, который предназначен для того, чтобы она не сместилась случайно. Не использовать инструменты с повреждениями штанги или нониуса (в случае с цифровыми устройствами могут быть более сложные неисправности) или со сбитой нулевой отметкой. Учитывать тепловое расширение деталей (лучше всего делать замеры при температуре, близкой к 20 C).

При измерении механическим штангенглубиномером нужно помнить о цене деления. Для большинства моделей она составляет 0.5 или 1 мм для основной шкалы и 0.1 или 0.5 мм для нониуса. Общий принцип таков, что номер деления нониуса, совпавшего с отметкой основной шкалы, необходимо умножить на его цену деления и затем прибавить к целой части искомой величины.

Есть несколько правил использования и хранения приборов, позволяющих избежать их преждевременного выхода из строя:

• попадание пыли и твёрдых частиц между рамкой и штангой могут вызвать её заклинивание, поэтому следует держать инструмент в футляре;
• срок эксплуатации механических приборов больше, чем цифровых, и последние требуют более бережного обращения;
• отсчётный компьютер и дисплей нельзя подвергать сотрясениям и ударам;
• для правильной работы питание к этим узлам должно поступать от аккумулятора с нормальным уровнем заряда и/или от исправного блока питания.

В следующем видео вас ждет обзор штангенглубиномера ШГЦ-150.