手動量具的發展趨勢——更易用、更耐用
時間：2014年01月13日瀏覽：162次轉載：盤古工業新聞網收藏分享：
在過去幾十年中，卡尺、千分尺、量規和其他小型量具的測量精度可能并沒有太大的提高，但在其他方面卻有很大改進。美國密歇根大學機械工程系實驗室研究員和管理員Tom Bress認為，“量具的最大改進在于易用性的提高。”
數顯/電子量具的出現為用戶提供了立竿見影的優勢。顯而易見，數顯讀數消除了判讀千分之一英寸精度游標刻度的麻煩。此外，電子量具可在不同的設定點置零，并且按一下按鈕就能實現英制與公制單位的相互轉換。
Bress將手動量具的這些改進與歷史上從計算尺到電子計算器的跨越進行了類比：“計算尺是模擬式計算工具；計算器則是數字式計算工具。它們的計算精度都足以用于設計橋梁、汽車和飛機，但計算器更易于使用。”
手動量具的功能仍在不斷改進——目的是使它們更易用、更耐用。在制造業，雖然更廉價、更小巧、更便攜的坐標測量機和其他小型臺式量儀的實用性日益增強，但手動量具的持續改進仍然很有必要。
許多加工零件的尺寸仍然需要用手頻繁進行快速檢測，因此，小型手動量具肯定還不會退出歷史舞臺。L.S. Starrett公司的Scott Robinson表示，“顯然，精密量具或量規的使用既有必要，也很重要。不過，現在無需手動檢測工件的情況可能會越來越多。如今的現代高速機床具有很高的精度，加工同一種零件的一致性比即使五年前都更高。因此，檢測工件的周期可能會延長，但在某個時間點，仍然需要對工件進行抽樣檢查。”
三豐美國公司的George Mullen解釋說，“當然，由于自動測量系統的廣泛使用，與過去相比，手動量具在檢測工作總量中所占的比例越來越小。不過，大多數機械師和專業測量人員的手邊仍然會保留千分尺和卡尺。這有點像一位醫生雖然隨時可以為患者做心電圖檢查，但仍然把使用聽診器作為檢查心臟的步驟之一。”除了其實用價值以外，小型量具和手動量規的另一個優勢是比昂貴的大型量儀（如三坐標測量機）成本更低廉。
小型量具最具有技術含量的改進就是采用無線傳輸技術將測量值傳送到顯示/存儲裝置中。這使每把量具無需使用絆手絆腳的電纜線就能傳輸電子數據，縮短了測量和維護時間。
一些企業已經開發出各自的小型量具無線傳輸技術。例如，馬波斯（Marposs）公司推出了分別用于內徑和外徑測量的M1 Wave電子孔徑量規和M2 Wave電子快速量規。
為了可靠地傳輸測量數據，無線傳輸設備制造商通常是在量具上配備可將離散的測量值發送到顯示或存儲裝置的小型無線電發射器。馬波斯的電子量規則是采用藍牙技術，可以無線傳輸來自量具的連續數據流。據該公司量規產品經理Bob Harman介紹，M1和M2電子量規與采用液晶屏顯示測量值，然后通過撳一個按鈕，將該讀數值傳送到計算機存儲器的無線電子量具有所不同。他用“快照與視頻”來比喻兩者之間的區別。藍牙聯接就像攝像機一樣，可以傳輸連續的實時數據，能夠檢測工件的內孔或外徑。他說，“因此，為了檢測孔的特征（如錐度或橢圓度），用戶可以探查和了解孔的實際形狀。”例如，這種無線量規特別適合檢測大型發動機或變速箱鑄件上加工的孔。無線孔徑量規可使檢測人員在測量多個孔徑時更方便、更快速。傳統的電子量規需要用電纜線連接到信號放大器上，電纜線的扭曲、轉彎和纏繞打結都可能造成時間延誤。“可以想象一下，用1.8m或2.1m長的臺架夾持一個這種鑄件加工時，周圍分布著一組有線量規，操作者要不斷用這些量規按先后順序反復測量多個孔徑。即便用滑輪或掛鉤將電纜線分開，仍然很不方便。在此類加工中，無線量規使用戶可以避免電纜線帶來的困擾。”
Harman補充說，與氣動量規相比，無線量規也具有類似的優勢。氣動量規需要用軟管輸送壓縮空氣，再加上一組用于傳輸檢測數據的硬件連接——量規先連接到氣電轉換器上，然后再連接到與放大器相連的電箱上。如果采用無線量規，這一系列硬件系統都可以取消。
在實際加工中，電子/無線量規優于氣動量規的另一個好處是總成本更低、安全性更好。用氣動量規檢測工件需要使用壓縮空氣（這本身就會增加成本），而壓縮空氣可能會將冷卻液從工件上吹走或使其霧化。在某些情況下，這可能會對環境和操作者的健康造成危害，從而會增加額外的環保費用（雖然也有人認為壓縮空氣有利于清潔工件）。
不過，氣動量規也有自身的優勢，其非接觸測量方式特別適合檢測高光潔表面、薄壁件或其他敏感零件。氣動量規對檢測人員的技能水平要求不高，并能檢測用接觸式量規可能很難測量的空間形位關系，如垂直度、直線度、平面度、溝槽寬度和平行度。
氣動量規也可以設計制造得比較輕便小巧，就像馬爾聯邦公司的Micro-Dimensionair手持式數字氣動量規那樣。該公司認為，能從工件表面吹走污物是氣動量規的優勢之一。
手持量具的檢測范圍并不僅僅局限于基本尺寸。例如，馬爾聯邦公司的新一代便攜式表面粗糙度測量裝置Pocket Surf PS1就能用感應式測頭檢測超過24項表面粗糙度參數。
海克斯康旗下Brown & Sharpe公司的Ray Funaro指出，在過去幾年中，耐污染或許已成為手持式電子量具最重要的設計要素。“一些機械工人不愿意使用電子量具，因為如果有任何污物進入這種量具的模塊中，就會使系統短路損壞。”
防水量具可用于銑床、磨床或任何冷卻液四處飛濺的加工場合。海克斯康已經開發出了可在水下正常工作的電子量具，而在實際加工環境中，電子量具還可能暴露于冷卻液、潤滑油、切屑和各種碎屑微粒之中。因此，量具制造商提供了更多能滿足關于電子器件外殼密封防止異物進入的IEC 529國際標準高防護等級（IP）的卡尺、千分尺乃至高度規。現在，市場上已有各種滿足IP 65（防塵和耐水流噴射）或IP 67（防塵和耐短期水浸泡）防護等級的電子量具產品。Funaro說，剛開始時，滿足IP防護等級的電子量具價格有所提高，但隨著此類產品的大批量生產，價格也隨之回落。
量具生產企業對更堅固耐用、防護性能更好的電子量具十分重視，正在擴大其符合IEC/IP等級標準的量具生產線。例如，馬爾聯邦公司推出了IP 65防護等級的EW系列數字千分尺，以及防護等級達到IP 67，并在滑尺中增加了“污物刮除裝置”的EW系列數字卡尺。
Starrett公司也擴充了其IP等級量具產品線。該公司的797電子卡尺的防護等級達到IP 65，這就意味著，在測試條件下，該卡尺能抵御來自多個方向的水流噴射達3分鐘。該卡尺采用數顯讀數，最大測量范圍150－300 mm。
在車間環境中，還有一種雖然看不見，但卻可能影響無線電子量具測量性能的污染——電磁干擾（EMI）。這些電磁波來自電機、旋轉的主軸、感應固化劑和車間中的其他電氣設備，它們可能會干擾無線量具的數據傳輸。
采用網狀網絡是在車間環境下最大限度地減少無線測量數據丟失或出錯的有效方法。簡單地說，網狀網絡通過多個路由器發送數據，可以選擇信號最清晰的傳輸路徑。通過編程，可對某一量具的每種傳輸路徑進行檢驗，最終使測量數據到達作為“網關”存儲點的電腦中。Starrett公司強調，網狀網絡與該公司的DataSure無線測量數據采集系統相結合，對電磁干擾具有極強的抗御能力。
密歇根大學的Bress指出，雖然電子數顯量具使用起來很方便，在讀取測量值時不易出錯，但其背后也存在一些隱患。
數顯量具可以顯示小數點后幾位數字，這意味著所有這些數字都是有效測量值。但是，“如果你的測量存在其他誤差來源，你就必須知道哪些數字是可靠的，哪些數字并不靠譜。換句話說，僅僅因為數顯量具可以顯示小數點后6位數字，并不意味著其測量精度真正達到了± 0.000001。”
作為實驗室管理員的Bress指出，經驗不足的工程師們還需要汲取其他一些關于尺寸測量的經驗教訓。其中之一是：提高測量精度需要付出代價：更精確的測量難度更大，需要耗費更多的時間，還需要使用更昂貴的測量設備。他說，“工程師和技術人員在進行一項測量之前，必須對需要達到的精度水平具有良好的判斷力。選用超過所需精度水平的量具會造成時間和金錢上的浪費，而測量中的其他誤差源將會使增加的精度損失殆盡。”例如，只有當設備、夾具和工藝的設計精度都適合千分尺的精度水平時，選用千分尺才有意義。而誤差較大的測量條件并不能從千分尺更高的測量精度中受益，在這種情況下，選用卡尺可能更合適一些。因此，使用手動量具時，最常犯的錯誤是選用不恰當的量具來完成手頭的檢測任務。
（來源：《工具展望》張憲 編譯）
