Tolómérők fontossága az ipari méréstechnikában

A mai rohamosan fejlődő gyártástechnológia egyre pontosabb, így egyre összetettebb mérőműszereket követel meg. A mai piaci forgalomban fellelhető mérőműszerek számtalan különböző fizikai működési elvet alkalmaznak. Mégis vannak olyan műszerek, melyek koruk-egyszerűségük ellenére a mai napig szerves részét képzik a gyártási folyamatok és termékek mérésének. Ilyen mérőműszer a tolómérő is. Jelen cikkemben pár alapvető ismeretet szeretnék leírni a tolómérővel kapcsolatban, bár ezek mindenki által jól ismertek, mégis „az ismétlés a tudás anyja”.

Subler_cikk_1

A tolómérő felépítése
A tolómérő (hétköznapi nevén a subler) egy kivételesen egyszerű, mégis pontos mérőeszköz. Ennek köszönhető, hogy nem található olyan gépforgácsoló üzem, ahol ne találnánk legalább egyet belőle.
A tolómérő szerkezeti felépítését egy analóg kijelzésű Vernier subleren mutatom be. A tolómérő főbb szerkezeti részei az alábbi ábrán láthatóak:

A tolómérő részei

A tolómérő részei

  1. Külső pofák
  2. Belső pofák
  3. Mélységmérő rúd
  4. Főskála, metrikus osztással
  5. Főskála, zollos osztással
  6. Nóniusz mellékskála, zollos osztáshoz
  7. Nóniusz mellékskála, metrikus osztáshoz
  8. Rögzítő elem

A mérés során a mérés bázisa a mérőléchez tartozó álló mérőpofa. A mérőléc a szerszám azon része melyen a főskála értékei láthatóak. A rögzítő elem kialakítása általában egy finommenetes rögzítő csavar, mely a mozgó félben kialakított menetes furatban található. Gyakori kialakítás a rugós előfeszítésű rögzítés, melynél csak akkor lehet mozgatni a mozgó felet, ha benyomva tartjuk a rögzítő elem fülét. A külső pofákkal a külső méreteket, a belső pofákkal a furatok átmérőit tudjuk mérni.

Tolómérő működése

Használata, pontosság

A mérés előtt mindig meg kell bizonyosodni arról, hogy a tolómérő alkalmas-e a pontos mérésre. Meg kell vizsgálni, hogy a mérőpofák tiszták-e, valamint a mérőléc mélységmérő rúdjának vezető hornyában nincs szennyeződés. A másik fontos dolog, amit szemre kell vételezni mérés előtt, a pofák tökéletes felfekvése. A fény felé fordítva, a pofákat egymáshoz illesztve (nulla pozícióban), ha a fény át tud világítani a tolómérő pofái között, akkor a subler nem megfelelő a méréshez. Ezt főleg ismeretlen, nem általunk használt tolómérő használata esetén ajánlott elvégezni.

A mérés során, külső méret mérése esetén az álló pofát az alkatrész egyik felületéhez illesztjük, majd a mozgó résszel a másik pofát az átellenben lévő oldalhoz közelítjük. Nem szabad nagyon erősen megszorítani a tolómérőt, de meg kell bizonyosodni a tökéletes felfekvésről.

Subler_cikk_3

A pofák tövében jól láthatóak a kikönnyítések

Melyik részével mérjünk? Általában a külső pofáknak van egy késes kialakítású része (hegye), illetve a szokásos síkpofás része. Hogy melyik részével mérjünk, az leginkább a munkadarabtól függ. Ha a munkadarabunk felülete érdes, nem teljesen sima, akkor a késes részével kell mérnünk. Minél nagyobb felületen érintkezik a pofa az érdes felülettel, annál nagyobb a mérés bizonytalansága, hiszen a felület egyenetlenségeinek hibái összegződnek. Azonban ezt körültekintéssel kell végeznünk, hiszen minél nagyobb a mérőléc és a munkadarab távolsága, annál nagyobb lesz a mérés hibája. Ha a munkadarab felülete kellőképpen sima,  a felület egyenetlensége (például a felületi érdessége) nagyságrendekkel kisebb értékű, mint a mérés kívánt pontossága, akkor a munkadarabot a mérőléchez közelebb, vagyis a síklapos pofákkal ajánlott mérni. Ez az egyik oka annak, hogy a pofák tövében kiegyengetett felület található. Így elkerülhető, hogy forgácsolt alkatrészek esetén a sarkoknál esetlegesen ott maradt apróbb, le nem választott forgács darabok csökkentsék a mérés pontosságát. Ha a műszer síklapos részével mérünk, óvakodjunk attól, hogy az alkatrész élére is rámérjünk.

A tolómérők felosztása általában analóg kijelzés esetén 0,02 mm körül van. Ez azt jelenti, hogy ez a legkisebb méret, ami jól megkülönböztethető a mérőlécen leolvasáskor.

A mérőlécen találhatóak a főskála értékei. Mérés esetén azt figyeljük először, hogy a mozgó rész „0” értéke melyik egész milliméter osztást hagyta el. Utána, azt keressük, hogy a nóniusz skála mely osztása esik egybe a fő skála értékével. Ha két skálaosztás egybeesik, akkor a tizedes vesző utáni értéket tudjuk leolvasni a tolómérőről. Ez a legnagyobb konstrukciós csodája a tolómérőnek! Egy francia matematikus, Pierre Vernier igényelte a kisebb mérettartományok mérését, majd 1631-ben (!) bevezette a tolómérő mellék skáláját, vagyis a nóniusz skálát. Az észrevétele a következő volt: az emberi szem csupán egy-két milliméteres tartományban képes észrevenni két hosszméret közötti különbséget. De ha a két „hosszméret” egymás mellett van, és azt kell szemre vételezni, hogy egy egyenesen fekszenek-e, akkor az emberi szem sokkal pontodssbban képes észlelni a különbséget. A melléksála használatának alapja tehát az, hogy az egyenesek kitérését könnyebben észrevesszük, mint az apró méretbeli különbségét. A nóniusz skálát más műszereknél is bevezették, például szögmérőknél, mikrométereknél, stb.

Subler_cikk_noniusz

A Nóniusz skála leolvasása

 

Tolómérők fajtái

Alapvetően két fajta tolómérő kialakítást különböztetünk meg. Analóg és digitális kijelzésű tolómérőt. A digitális kijelzésű tolómérőt gyakran – hibásan – „digitális tolómérőnek” hívják. A működési elve ugyanúgy analóg, csak a kijelzése digitális.
A klasszikus analóg kijelzésű tolómérő (angolszász nyelvterületen Vernier caliper) az egyik legelterjedtebb kialakítás. Főskála, a hozzá tartozó nóniusz skálával. Felosztása általában 0,02 mm.
A szintén analóg kijelzésű, mérőórás tolómérővel már ritkábban találkozhatunk. Elve hasonló, viszont itt egy óraműves lassító áttétellel tudjuk növelni a műszerünk felbontását. Felosztása általában 0,01 mm. Ezt a megoldást sokkal ritkábban alkalmazzák. Az előbb említett klasszikus tolómérő is egy igen érzékeny műszer, az óraszerkezet viszont tovább növeli a konstrukció érzékenységét.

Subler_oras_tolomero

Órás tolómérő

Manapság, a gyorsabb mérés érdekében, a digitális kijelzésű tolómérőket részesítik inkább előnyben. A digitális tolómérőnek, a gyorsasága mellett, másik nagy előnye, hogya direkt hosszmérés mellett különbségek mérésére is használható egy relatív nullpont beállításával. Mint említettem a mérés elve szintén analóg, csak a kijelzése digitális. A tolómérő kijelzőjén feltüntetett érték gyakran csalóka lehet. Vannak esetek, amikor 3 tizedes jegyet mutat a műszer (vagyis akár képesek lennénk 0,001 mm mérésére). A kijelzőn megjelenített többlet tizedes jegyek nem befolyásolják a műszer felbontását. Ezeknek a kialakításoknak a felbontása szintén 0,02-0,01 mm környékén van.

Subler_digitalis_tolomero

Digitális kijelzésű tolómérő

Tolómérők anyaga

Tolómérő beszerzése esetén kiemelten fontos a műszer anyaga. A jobb minőségű tolómérőket „kor-acélból” (korrózióálló acélból) gyártják, melyet feledzenek, a fontos felületeket köszörüléssel állítják elő. A gyártók gyakran az „INOX” jelzést tüntetik fel a műszeren, vagy a műszer kézikönyvében, mely arra utal, hogy kor-acélból készítették. Más anyagból is készülnek tolómérők: fától kezdve a különböző műanyag kompozitokig. Kiemelném a műanyag tolómérőket. Gyakran lebecsülik őket, mint „olcsó-gagyi” műszer, annak ellenére, hogy a piacon fellelhetőek igen nagy keménységű műanyag tolómérők is. Bár alkalmazási területük korlátozott, pontosságuk természetesen nem olyan jó, mint a fém műszereké, mégis érzékeny felületű munkadarabok esetén érdemes figyelembe venni azt a tényt, hogy a műanyag pofákkal jelentősen kisebb a veszélye annak, hogy megsértjük a munkadarab felületét (például felületkezelt termékek esetén). Természetesen nem mindig kell 0,01 mm-es tűréstartományban dolgozni. Műanyag termékek esetén, ahol a tűrés általában a 0,1-0,2 mm-es tartományban mozog, a műanyag tolómérők felosztása gyakran elegendő lehet. Illetve azt sem szabad elfeledni, hogy a műanyag tolómérők nem vezetik az áramot. Így, ESD (elektrosztatikus kisülés) védelmi követelmények esetén kerülhetnek előtérbe.

Szerző: Juhász Miklós

Források:

http://www.me-bolt.hu/hu/Lapok/Merooras_tolomero.aspx
http://www.tme.eu/html/HU/muanyag-tolomero-merooraval-esd-verzio/ramka_2527_HU_pelny.html
http://blog.labplanet.com/2013/05/13/vernier-scale-2/
http://en.wikipedia.org/wiki/Vernier_scale
http://www.fabricatingandmetalworking.com/zone/measurement-inspection/calipers/
http://www.shan-precision.com/products.htm
http://furdancs.blog.hu/2013/02/28/a_het_mutargya_a_tolomero