Рис.10 Цифрові механічні штангенциркулі
з кільцевими декадами [8]
Патент F.M.Gamroth 2,034,804 1936 г.
Рис.11 Подвійний індикаторний штангенциркуль [8]
Чотири основні типи відлікових пристроїв
(ноніусні, з круговою шкалою, цифрові електронні
та комп’ютерні) відповідають чотирьом основним
етапам еволюції штангенциркулів, при цьому
ми визначили значущу кореляцію у часі з
чотирма Промисловими революціями
(від «Industry 1.0» до «Industry 4.0»).
Рис.12 Кореляція поколінь штангенциркулей з Промисловими революціями
Першим типом відлікових пристроїв штангенциркулів став ноніусний відлік у штангенциркулях типу ШЦ, що співпало за часом з Першою промисловою революцією «Industry 1.0» (поява парових двигунів та механічного виробництва) у період 1760…1840 років /10/. Ноніусні штангенциркулі використовують принцип відліку Верн’є, який винайшли ще за два сторіччя до того.
Рис.13 Перший ноніусний штангенциркуль
Перший ноніусний штангенциркуль з’явилися у Франції у 1837…1840 роках на королівському артилерийському заводі, при цьому перший штангенциркуль мав діапазоні вимірювань 0…530 мм, ціну поділки 0,100 мм та похибку 0,250 мм /1/Рис 13 Похибка ноніусних штангенциркулів (типу ШЦ) на порядок менша за похибку вимірювальних лінійок та рулеток, але не може бути кращою за 0,030 мм [3].
Рис.14 Ноніусний штангенциркуль
Фото «Музею інструмента «МІКРОТЕХ»
Ноніусні штангенциркулі широко використовуються
вже понад 180 років та мають добрі перспективи
завдяки надійності та доступності. Рис.14.
Через 70 років з моменту появи ноніусних штангенциркулів
(типу ШЦ) з’явилися штангенциркулі з круговою шкалою
(типу ШЦК), що співпало за часом з Другою промисловою
революцією «Industry 2.0» (поява електрики та масовоого
виробництва з кінця 19 сторіччя до початку 20 сторіччя /10/).
Рис.15 Індикаторний штангенциркуль Mauser
https://www.worthpoint.com/worthopedia/vintage
Використання аналогових штангенциркулів (типів ШЦ та ШЦК) гальмується необхідністю покращеного освітлення, високої кваліфікації та абсолютного зору користувачів для забезпечення паспортних показників аналогових штангенциркулів.
Ці недоліки практично відсутні у штангенциркулях з цифровим електроним відліком
(типу ШЦЦ), поява яких співпала за часом з Третьою промисловою революцією «Industry 3.0»
(цифрова та комп’ютерна) у період з 1960 року по 2011 рік /10/.
Штангенциркулі з цифровим електронним відліком (типу ШЦЦ) розробили та
запатентували практично одночасно Ханс Ульріх Мейєр (перший президент швейцарського
«Sylvac», 1972 рік /11/) та Інгвар Андермо (відомий фахівець зі шведського Королівського
інституту /12/, який у подальшому досить дуже продуктивно працював у американському
відділенні японської фірми «Mitutoyo» [13]).
Перші серійні зразки цифрових електронних штангенциркулів (типу ШЦЦ) започаткувала у 1978 році швейцарська фірма «Tesa» /1/, див. Рис.16. Особливістю зазначених штангенциркулів були скляні шкали та фотоелектричні відлікові пристрої, які, після появи інкрементних шкал, перестали використовувати у штангенциркулях.
Рис.16 Цифровий штангенциркуль TESA
Фото «Музею инструмента «МІКРОТЕХ»
Цифрові штангенциркулі з сучасними інкрементними
шкалами розробила та почала виробляти з 1980 року
інноваційна швейцарська фірма «Sylvac» /1/ Рис.17
Рис.17 Фото старого зразку ШЦЦ Sylvac
Найбільший у світі виробник вимірювачу, японська фірма «Mitutoyo», на початку 80-х
років придбала ліцензії та запозичила технології інших провідних розробників:
У 1981 році фірма «Mitutoyo» мала єдиний асортимент та єдиний каталог вимірювачу разом з
інноваційною швейцарською фірмою «Sylvac» /13/;
- У 1983 році фірма «Mitutoyo» придбала ліцензію на технологію виробництва інкрементних
шкал штангенциркулів від розробників шведського Королівського інституту /1/;
- У серпні 1984 року фірма «Mitutoyo» спромоглася самостійно виготовити та реалізувати
100 тисяч власних цифрових штангенциркулів /1/
Японські фахівці з «Mitutoyo» у 1983 році
запатентували дротовий зв’язок цифрових штангенциркулів
з зовнішнім ПК /15/, Рис.18.
Рис. 18 Штангенциркуль Mitutoyo з кабелем передачі даних
У 1987 році японські фахівці з «Man Design» запатентувували наставний передавач з цифрового штангенциркулю до зовнішнього ПК /16/ Протягом 37 років, з моменту появи у 1978 році цифрових штангенциркулів, їх конструкція та функціональні можливості практично не змінилися.
Поява штангенциркулів з відліково-комп’ютерними пристроями співпала за часом з Четвертою промисловою революцією «Industry 4.0» синтез цифрових, фізичних та біологічних технологій), яку започаткував на Ганноверському ярмарку у 2011 році Клаус Шваб [10]. Штангенциркулі трьох попередніх рівнів (ШЦ, ШЦК та ШЦЦ) мали багато відмінностей до системи «Industry 4.0»
на відміну від штангенциркулів з відліково-комп’ютерним пристроєм «Caliper 4.0».
Рис.19 Патент US 10184772 Комп’ютерний
штангенциркуль [17]
Штангенциркулі четвертого рівня «Caliper 4.0» для використання у системі «Industry 4.0» мають наступні функції:
- Двосторонній обмін інформацією «Caliper 4.0» з усіма
складовими системи «Industry 4.0» («Factory 4.0»,
«Machine 4.0», «Metrology 4.0», серверами, ПК та
смартфонами, з іншим вимірювачем 4.0);
-Адаптивний контроль стану штангенциркулю «Caliper 4.0» (компенсація температурногого
подовження-скорочення вимірюваної деталі, математична компенсація похибки у діапазоні вмірювань, самокалібрування та розрахунок невизначеностей, зберігання результатів
попереднього калібрування, дата наступного калібрування).
-Новітні штангенциркулі «Caliper 4.0» з відліково- комп’ютерними пристроями першими у світі у 2015 році запатентували фахівці «МІКРОТЕХ» (Україна) /17, 18/ та з 2016 року комп’ютерні штангенциркулі (моделі «Tablet» та «Intelligent») виробляються серійно в Україні та
експортуються до 45 країн світу.
Рис.20 Комп’ютерний штангенциркуль МИКРОТЕХ Tablet 4.0 [3]
ДЖЕРЕЛА
1.DIN 862 «Caliper»
2.Catalog «MICROTECH-2020» 56En
3. Pat.US№1231934 «Caliper»
4. Pat.US№1415627 «Precision instrument»
5. Pat.US№403726 «Micrometer gage»
6. Pat.US№2447612 «Dial indicator base»
7. Pat.US№2034804 «Caliper rule»
8. Scwab К. « The fourth industrial revolution».-2019 р
9. Pat.CH№8600/80 «Capacitive length» .-1980
10.Pat.SE№7714010 «Measuring device» .-1977
11.Pat.US№7661840 «Absolute position…» .-1991
12.Comprehensive catalog «Mitutoyo-Sylvac». №13-17.-1982
13.Pat.US№4612656 «Digital indicator type…»
14.Pat.US№4930095 «Data transmitting apparatus…»
15.Pat.US№10184772 «Computerized caliper»
16.Pat. UA№128692 «Caliper «Intelligent Caliper»