KURZUS: Finommechanika és optika a járműtechnikában

MODUL: I. modul

2. lecke: Mérőeszközök és használatuk 1.

| A lecke tanulásának a célja: A mérési alapismeretek kibővítése olyan mérőeszközökkel melyek nélkülözhetetlenek a mérnöki világban.
Szükségesen elsajátítandó: Szükségesen elsajátítandó az egyes mérőeszközök használat előtti vizsgálata, használati módja és leolvasása.
Lecke elsajátításának időtartama: A lecke elsajátításához kb. 70 perc szükséges.
Mérés fontossága
A mérési ismeretek elsajátítása az alábbi szempontok miatt kiemelkedő jelentőségű:
1. | Tervezni akarok, de szükségem van a méretekre-mit mivel és hogyan mérjem?
2. | CAD-es szoftverben tudok rajzolni, méretezni-elég ennyi?
3. | A megtervezett és legyártott darab nem illeszkedik, nem működik tökéletesen- alak- és mérethelyességét ellenőriznem kell?
4. | A szerelés során az egyes alkatrészek tűrései miatt nem megfelelő a távolság- a darabokat osztályoznom kell?
5. | Az alkatrész elhasználódása során detektálni kell az esetleges rendellenességet okozó méretváltozást.
1. Tervezni akarok, de szükségem van a méretekre-mit mivel és hogyan mérjem?
A tervezéshez nem elég mindössze egy adott alkatrészt megtervezni, hiszen, minden alkatrész csatlakozik egy másikhoz, ezért az alkatrész tervezésekor szükségem van a csatlakozó alkatrész(ek) alak-, és méretének ismeretére, továbbá arra is szükségem van, hogy milyen célt szolgál a tervezett alkatrész a rendszerben. Ehhez nélkülözhetetlen az, hogy tudjunk megfelelően mérni és az is, hogy a mérési célnak megfelelően válasszunk mérőeszközt.
A gépész- és járműmérnöki világban néhány főbb használatos mérőeszköz az alábbi:
tolómérő, mikrométer, mérőóra, belsőméret meghatározása mérőóra segítségével.
A mérnöki világban a tervezéshez, illetve alkatrészek bemodellezéséhez gyakran használnak kézi vázlatokat (skicceket) melyeket különböző módon lehet elkészíteni. Többek közt erre azért van szükség, mert a bemodellezendő alkatrész lehet kenőolajjal szennyezett, így a mérése és közvetlenül bemodellezése során a számítógép beszennyeződne. A cél mindig az, hogy minimális időfelhasználással történjen a méretek lemérése és felvitele a kézi vázlatra, amely aztán bemodellezésre kerül.
1. példa. Mérési eredmények egyszerű rögzítése - reverse engineering
Feladat: meglévő önindító motor 3D-s modellének elkészítése
Igényelt mérőeszköz: tolómérő
Mérési eredmények rögzítése szabadkézi vázlaton
1. ábra
Mérési eredmények rögzítése elkészített fotó segítségével
2. ábra
A feladat elvégzéséhez tolómérő került alkalmazásra, mellyel külső-, és belső méret valamint mélységmérés lett végrehajtva.
Az 1. ábra olyan mérési eredmények rögzítését szemlélteti, amikor a méretek egy szabadkézzel létrehozott vázlatra kerülnek felvitelre. Ebben az esetben a mérendő alkatrészt megfelelően kell ábrázolni, hogy az összes méret rögzítésre kerüljön. A vázlat elkészítése időigényes.
A 2. ábra olyan mérési eredmény rögzítését szemlélteti, amikor a méretek felvitele egy a mérendő alkatrészről készített fotóra kerül. Az ábrát tanulmányozva láthatjuk, hogy a szakrajzi ismereteknek nem megfelelően lett a méretezés elkészítve, azonban a méretezés feladata mindössze addig tart, amíg az alkatrész CAD szoftverbe berajzolásra nem kerül.
Tolómérő
Csoportosításuk:
Működési elv szerint: mechanikus működtetésű, nóniusz skálával rendelkező, fogasléces-fogaskerekes mérőátalakítóval ellátott mérőórás, kapacitív mérőátalakítóval kialakított, digitális tolómérő. Méréshatár szerint:
| 1. | 100, 125, 200, 300, 500, 750, 1000 mm-es.
Leolvasási pontosság szerint:
| 1. | 1/10, 1/20, 1/50 mm leolvasási pontosságú.
Kialakításuk szerint:
| 1. | zsebtolómérő,
| 2. | kétcsőrű finombeállítós tolómérő,
| 3. | talpas magasságmérő.
Tolómérő részei
Tolómérő
3. ábra
1. álló mérőcsőr külső mérethez, 2. mozgó mérőcsőr külső mérethez, 3. álló mérőcsőr belső mérethez, 4. mozgó mérőcsőr belső mérethez, 5. mélységmérő, 6. nóniusz skála, 7. főskála, 8. mozgató szerkezet, 9. rögzítő csavar.
Mérés előtti teendők (tolómérő)
1. | Tolómérő mérési tartományának vizsgálat:
| 1. | 0-125,
| 2. | 0-150,
| 3. | 0-200,
| 4. | 0-300,
| 5. | stb.
2. | Tolómérő mérési pontosságának vizsgálata (0,05 mm a jellemző).
3. | Tolómérő működési finomságának ellenőrzése (nincs-e rögzítve).
4. | Tolómérő igény szerinti kalibrálása etalonnal.
Tolómérő használata
Külső méret mérése:
A tolómérőt jobb kezünkbe fogva használjuk. A hüvelyk újunkkal a mozgató szerkezetet mozgatjuk miközben a mérendő darab a mérőcsőrök között helyezkedik el. A hüvelyk újunkkal finoman érintésbe hozzuk a mozgó mérőcsőrt a külső méret méréséhez. A tolómérő megfelelő pozícióját a darabon két síkon is teljesíteni kell.
Belső méret mérése:
Ebben az esetben a mérendő darabot a belső mérethez használatos mérőcsőrrel mérjük. A hüvelyk újunkkal a mozgó mérőcsőrt nekihúzzuk a mérendő darabnak úgy, hogy közben figyelünk, hogy pl. furat esetén a szimmetriatengelyen legyünk és a furatra merőlegesen tartsuk a tolómérőt.
Mélység mérése
Mélység mérésénél a tolómérő mélységmérő részét engedjük a mérni kívánt helyre. Ebben az esetben is fontos, hogy a tolómérő merőlegességét a furat két fősíkjára egyszerre teljesítsük.
Tolómérő leolvasása
Tolómérő leolvasása
4. ábra
Leolvasáskor a főskálán megnézzük, hogy hol helyezkedik el a nóniusz skála 0 értéke. Ha a nóniusz skála 0 értéke egybeesik a főskála értékével, akkor egész értékről van szó. Ha a nóniusz skála 0 értéke nem esik egybe a főskála értékével, akkor a nóniusz skálán keressük azt az értéket, amely a főskála valamely értékével egybe nem esik. Ebben az esetben az egész milliméter a nóniusz skála 0 értéke előtt kerül leolvasásra, a tizedes érték pedig a nóniusz skáláról. A 4. ábra alapján a főskálán 5 mm-ert olvasunk le, míg a nóniusz skála 0,05 mm-ere esik egybe a főskála valamely értékével, így a méret 5,05 mm.
Kétcsőrű finombeállítós tolómérő
Kétcsőrű finombeállítós tolómérő
5. ábra
A kétcsőrű finombeállítós tolómérővel belső méret mérésekor fontos, hogy a leolvasott értékhez a mérőcsőrön látható érték kétszeresét hozzáadjuk. A főskálán leolvasható érték a külső méret mérésére vonatkozik. Ha belső méret mérése esetén a képen látható 62 mm-ert olvassuk le a tolómérőn, az 72 mm-ert jelent (Főskála: 62mm+álló mérőcsőr: 5 mm+mozgó mérőcsőr: 5 mm=72 mm).
Mélységmérő
Mélységmérő
6. ábra
A mélységmérő mérőtalpa nagyságrenddel hosszabb, mint a tolómérőé. A vastagsági mérete pedig 2-3 szorosa a tolómérőnek ezzel biztosítva a stabil felfekvést a felületre, mely nagyságrenddel növeli pozícionálási pontosságot.
Mikrométer
Mikrométer vs. tolómérő
A pontosabb értékek méréséhez (0,01 mm) mikrométert alkalmazunk: csapágyhelyek, illesztett alkatrészek. A pofákat összeszorító erő, a mérőpofák tengelye (nincs kihajlás, "kotyogás") és a skála "tengelye" egybeesik. A pofákat összeszorító erő értéke határolóval van korlátozva - ezzel biztosítva az azonos "mérőerőt".
Mikrométer részei
Mikrométer
7. ábra
a) mérési pontosság jelzése, b) mérési tartomány jelzése, 1. álló mérőtapintó, 2. mozgó mérőtapintó, 3. kengyel, 4. rögzítőszerkezet, 5. főskála, 6. mellékskála, 7. mérődob, 8. erőhatárolást segítő kelep.
Mérés előtti teendők (mikrométer)
1. | Mikrométer mérési tartományának vizsgálata:
0-25, 25-50, 50-75, igyt.
2. | Mikrométer mérési pontosságának vizsgálata (0,01 mm a jellemző).
3. | Mikrométer nyomatékhatárolójának detektálása (melyik része "racsnizik" mérődob v. az erőhatárolást segítő kelep).
4. | Mikrométer működési finomságának ellenőrzése (nincs-e rögzítve).
5. | Mikrométer kalibrálása etalonnal (a 0-25 mm mérési tartománnyal rendelkező mikrométert nullára állítva kalibráljuk) - az eltérést megfelelően levonjuk, v. hozzáadjuk mérés során az értékhez.
Mikrométer leolvasása
Mikrométer leolvasása
8. ábra
A leolvasás a főskálán lévő értékkel kezdődik. A leolvasás során ügyelnünk kell a főskálán lévő méretjelzésekre. A számozott oldalon vannak az egész értékek, a másik oldalon pedig az 0,5 mm-es jelzések. A 8. ábra által szemléltetett esetben hiába látjuk a számozott oldalon a 7 mm-ert, az még nem annyi, hiszen a mérődobon az érték nem érte el a nullát! Esetünkben 6 egész mm+0,5 mm+0,45 mm (a mérődobon látható), így a mért érték 6,95mm (felfelé kerekítve).
Mikrométer kalibrálása
A kalibrálás során a 0-25 mm méréstartományú mikrométer mérőpofáit összezárjuk nyomatékhatároló kelep használatával és az értéket leolvassuk. Amennyiben nem a 0-25 mm-es méréstartományú mikrométert kalibráljuk, úgy a mikrométerhez adott etalont használjuk kalibráláshoz. Magas pontosságú mérés esetén célszerű a mért mennyiség közelében etalonnal kalibrálni a mérőeszközünket.
Példa: a 0-25 méréstartományú mikrométer kalibrálásakor +0,01 mm-t mutat a mérőeszköz. Mekkora lesz a valós méret 20,59 mm leolvasása esetén?
A könnyebb számítás miatt alkalmazzunk táblázatot:
valós érték | leolvasott érték
0 | +0,01
20,58 | 20,59
A bal felső sarokba írjuk a "valós érték"-et, a jobb felső sarokba pedig a "leolvasott érték"-et. A valós érték alá (kalibrálás esetén a 0-25 mm méréstartományú mikrométer mérőpofáit összetekerve) a 0-át írjuk. A leolvasott értékhez pedig a +0,01 mm-ert. Mérés során a leolvasott értéket értelem szerűen a jobb oszlopba írjuk és így vizuálisan egyszerűbb a számítás is. A 0 valós értékhez képest a leolvasott érték 0,01 mm-rel több, így a leolvasott 20,59 mm is 0,01 mm-rel több a valós értékhez képest, ezáltal a valós érték 20,58 mm lesz. (Amennyiben rossz irányban adjuk vagy vonjuk le a hiba értékét úgy az kétszer akkora értékkel fog bírni).
Mikrométer használata
Alapvető fontosságú "szabályként" elmondható, hogy minden ami nagyobb vagy hosszabb mint a mikrométer, akkor a mikrométert tartjuk a kezünkbe és azt helyezzük rá a mérendő darabra. Amennyiben kisebb mérendő darabról van szó, úgy a mikrométert fogjuk be tartójába és a mérendő darabot helyezzük be a mikrométer mérőpofái közé.
A mikrométerrel történő mérés esetén fontos, hogy a két mérőtapintó amely párhuzamos felületű hengeres darab esetén (9. ábra bal felső - elölnézet) a szimmetriatengellyel egy vonalba feküdjön fel a mérendő darabra, hogy ténylegesen az átmérőt mérjük. Fontos, hogy a másik vizsgált síkon is párhuzamosak legyenek a mikrométer mérőpofái a mérendő darabra (9. ábra bal alsó - felülnézet). A 9. ábra által szemléltetett mérés nem helyes mindaddig, míg mind a két síkon egy helyzetben nem teljesül a mérőtapintó megfelelő felfekvése.
helytelen mérés mikrométerrel
9. ábra
A mikrométer mérődobját csak addig szabad használni, míg a tapintópofák meg nem közelítik a mérendő darab felületét! Innen a mérést csak a nyomatékhatároló kelep forgatásával lehet folytatni. A mérődob fogatása húzás irányában tilos, csak a nyomatékhatároló kelep használható! A nyomatékhatároló kelepjét mindaddig kell tekerni, míg a mikrométer nem áll megfelelően rá a mérendő darabra, azaz a mérődob forgása megáll. Az értéket meg kell jegyezni, és a mikrométert feloldva újra el kell végezni a mérést ebben a helyzetben. Célszerű addig mérni, míg min. 2 szer ugyan azt az értéket nem kapjuk. Amennyiben több mérés után sem kapunk 2 egyforma értéket, úgy ellenőrizni kell a mérés folyamatát.
10. ábra. Mikrométer helyes használata
Mikrométer: csőrös mikrométer
Csőrös mikrométer
11. ábra
Csőrös mikrométer alkalmazási területe:
furatok ill., hornyok mérésére, 5-30, ill., 25-50 mm mérési tartomány,
Mikrométerek fajtái
Mikrométer fajtái
12. ábra
A mikrométernek is tudni kell azokat a jellegű méréseket végrehajtani amelyeket tolómérővel is elvégezhetünk. Ezeknek a kialakítását a 12. ábra szemlélteteti (a külső méret mérésre előzőleg került szemléltetésre a mikrométer).
Lengőnyelves mikrométer: passzaméter
Passzaméter
13. ábra
Passzaméter felépítése
14. ábra
Passzaméter tulajdonságai:
Méretet mérőhasábbal állítják be, a mutatója a 0 értéken álljon. Mérési tartománya 25 mm. Mérési tartományuk ±80 vagy ±160 µm . A darab cseréje a kiemelőgomb megnyomásával történik. Gyors mérést biztosít.
Mérés folyamata:
1. | etalonnal adott értékre kalibrálás,
2. | kiemelőgomb megnyomása,
3. | mérendő darab behelyezése,
4. | kiemelőgomb eleresztése,
5. | skála leolvasása,
6. | kiemelőgomb megnyomása,
7. | mérendő darab kivétele.
Önellenőrző kérdések
1. Milyen méréseket tudok elvégezni tolómérő segítségével?
2. Lehet-e nagy biztonsággal századpontosan tolómérővel mérni?
3. Fontos-e elvégezni a mérőeszközökön a mérés előtti teendőket?
4. Mi a mikrométer mérés előtti teendők lépései?
5. Milyen pontosságú az (általános) analóg mikrométer?
6. Lehet-e használni azt a mikrométert, amely kalibrálás után nem az adott kalibrálási értéket mutatja (pl. etalon névleges méretét)?