Универсальный набор плоскопараллельных концевых мер длины Российский патент 2025 года по МПК G01B3/30 G01B5/02 

Изобретение относится к области механических средств измерения, а именно - к инструментам для измерения определенных параметров деталей длины, ширины, толщины и т.п., конкретно - к наборам концевых мер длины (КМД), предназначенных для передачи линейных размеров, и может быть использовано в различных отраслях машиностроения, например, в производстве инструментов, в сборочном производстве, при настройке стрелочных измерительных приборов и др.

Известны универсальные наборы КМД различных производителей - отечественных (например, АО КЗ «КРИН», Россия) и зарубежных (https://www.s-t- group.com /catalog /20 / etalony_koba.php, каталог фирмы КОВА, Германия; https://mitutoyo-tools.ru/doc/mitutoyo-polnyy-katalog-instrumenta - 2015-2017- russkiy-yazyk-page659.html, каталог фирмы Mitutoyo, Япония; http://tesatools.by /sites/ default/files/pdf/Tesa_K_meru.pdf, каталог фирмы TESA, Швейцария). Широко используемые наборы состоят из ряда мер (38, 46, 47, 76, 79, 83, 91, 103, 111, 112 и 116-и мер в наборе), выполненных согласно требованиям нормативных документов [ГОСТ 9038-90 (СТ СЭВ 720-77). Меры длины концевые плоскопараллельные. Технические условия (с Изменением № 1). - М.: ИПК Издательство стандартов, 2004, 10 с.; ISO 3650:1998 / COR 1:2008. Geometrical Product Specifications (GPS) – Length standards – Gauge blocks – Technical Corrigendum 1 (ISO 3650:1998 / COR 1:2008. Геометрические технические характеристики изделия (GPS) – Стандарты длины – Калибровочные блоки – Техническое исправление 1, нормативы Евросоюза.].

Дискретность передаваемых известными наборами КМД размеров составляет ∆=0,001 мм либо ∆=0.005 мм.

Недостатками известных наборов являются либо ограниченные эксплуатационные характеристики набора, либо завышенные масса и стоимость.

Известен также эффективный набор из 87-и мер (фирмы: Mitutoyo, Япония; KOBA, Германия), содержащий 84 меры с размерами 0.5, 1, 1.001, 1.002, 1.003, 1.004, 1.005, 1.006, 1.007, 1.008, 1.009, 1.01, 1.02, 1.03, 1.04, 1.05, 1.06, 1.07, 1.08, 1.09, 1.1, 1.11, 1.12, 1.13, 1.14, 1.15, 1.16, 1.17, 1.18, 1.19, 1.2, 1.21, 1.22, 1.23, 1.24, 1.25, 1.26, 1.27, 1.28, 1.29, 1.3, 1.31, 1.32, 1.33, 1.34, 1.35, 1.36, 1.37, 1.38, 1.39, 1.4, 1.41, 1.42, 1.43, 1.44, 1.45, 1.46, 1.47, 1.48, 1.49, 1.5, 2, 2.5, 3, 3.5, 4, 4.5, 5, 5.5, 6, 6.5, 7, 7.5, 8, 8.5, 9, 9.5, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70 и блок дополнительных мер (таблица 1, набор № 1).

Данный набор является наиболее близким к предлагаемому решению (прототип).

Недостатками набора-прототипа являются избыточное количество мер, увеличивающее массу набора и снижающее его эксплуатационные характеристики.

Цель изобретения – расширение функциональных возможностей набора и повышение его эффективности.

Технический результат – уменьшение количества мер в наборе, уменьшение массы набора и повышение его эксплуатационных характеристик.

Поставленная задача достигается тем, что универсальный набор плоскопараллельных концевых мер длины содержит 84 меры с размерами 0.5, 1, 1.001, 1.002, 1.003, 1.004, 1.005, 1.006, 1.007, 1.008, 1.009, 1.01, 1.02, 1.03, 1.04, 1.05, 1.06, 1.07, 1.08, 1.09, 1.1, 1.11, 1.12, 1.13, 1.14, 1.15, 1.16, 1.17, 1.18, 1.19, 1.2, 1.21, 1.22, 1.23, 1.24, 1.25, 1.26, 1.27, 1.28, 1.29, 1.3, 1.31, 1.32, 1.33, 1.34, 1.35, 1.36, 1.37, 1.38, 1.39, 1.4, 1.41, 1.42, 1.43, 1.44, 1.45, 1.46, 1.47, 1.48, 1.49, 1.5, 2, 2.5, 3, 3.5, 4, 4.5, 5, 5.5, 6, 6.5, 7, 7.5, 8, 8.5, 9, 9.5, 10, 20, 30, 40, 50, 60 и 70 мм и блок с одной дополнительной мерой с размером 125 мм (общее количество мер в наборе - 85 мер).

Сформированный согласно принятым условиям предлагаемый набор содержит всего 85 мер с размерами, мм: 0.5; 1; 1.001; 1.002; 1.003; 1.004; 1.005; 1.006; 1.007; 1.008; 1.009; 1.01; 1.02; 1.03; 1.04; 1.05; 1.06; 1.07; 1.08; 1.09; 1.1; 1.11; 1.12; 1.13; 1.14; 1.15; 1.16; 1.17; 1.18; 1.19; 1.2; 1.21; 1.22; 1.23; 1.24; 1.25; 1.26; 1.27; 1.28; 1.29; 1.3; 1.31; 1.32; 1.33; 1.34; 1.35; 1.36; 1.37; 1.38; 1.39; 1.4; 1.41; 1.42; 1.43; 1.44; 1.45; 1.46; 1.47; 1.48; 1.49; 1.5; 2; 2.5; 3; 3.5; 4; 4.5; 5; 5.5; 6; 6.5; 7; 7.5; 8; 8.5; 9; 9.5; 10; 20; 30; 40; 50; 60; 70; 125 (таблица 1, набор № 2).

Оценочные параметры набора-прототипа и предлагаемого набора приведены в таблице 1.

Расчёт параметров наборов и значений их эксплуатационных характеристик произведён по методикам, подробно изложенным в опубликованных журнальных статьях [Фот А. П. К вопросу выбора наборов концевых мер с использованием программных средств / А.П. Фот, А.Е. Шухман // Справочник. Инженерный журнал с приложением. 2022. № 7. С.22-27. DOI: 10.14489/hb.2022.07. pp.022-027; Фот А. П. Пользователю наборами концевых плоскопараллельных мер длины / А.П. Фот, А.Е. Шухман // Справочник. Инженерный журнал с приложением. 2024. № 1. С.26-32. DOI: 10.14489/hb.2024.01. pp. 026-032], с использованием специальных программных средств [Св.-во гос. рег. прогр. для ЭВМ № 2022614838. Российская Федерация. Программа «Оценка эффективности набора концевых мер» / А.П. Фот (RU), А.Е. Шухман (RU); правообладатель – федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Оренбургский государственный университет». – Номер и дата поступления заявки - № 2022613096 от 10.03.2022 г. – Опубл. 28.03.2022 г. - Бюл. № 4.]:

Таблица 1. Оценочные параметры сравниваемых универсальных наборов плоскопараллельных концевых мер длины

Размеры мер наборов, мм 1. Набор концевых мер фирмы Mitutoyo – прототип (N=87) 2.Предлагаемый
набор концевых мер (N=85) 0.5; 1; 1.001; 1.002; 1.003; 1.004; 1.005; 1.006; 1.007; 1.008; 1.009; 1.01; 1.02; 1.03; 1.04; 1.05; 1.06; 1.07; 1.08; 1.09; 1.1; 1.11; 1.12; 1.13; 1.14; 1.15; 1.16; 1.17; 1.18; 1.19; 1.2; 1.21; 1.22; 1.23; 1.24; 1.25; 1.26; 1.27; 1.28; 1.29; 1.3; 1.31; 1.32; 1.33; 1.34; 1.35; 1.36; 1.37; 1.38; 1.39; 1.4; 1.41; 1.42; 1.43; 1.44; 1.45; 1.46; 1.47; 1.48; 1.49; 1.5; 2; 2.5; 3; 3.5; 4; 4.5; 5; 5.5; 6; 6.5; 7; 7.5; 8; 8.5; 9; 9.5; 10; 20; 30; 40; 50; 60; 70; 80; 90;100* 0.5; 1; 1.001; 1.002; 1.003; 1.004; 1.005; 1.006; 1.007; 1.008; 1.009; 1.01; 1.02; 1.03; 1.04; 1.05; 1.06; 1.07; 1.08; 1.09; 1.1; 1.11; 1.12; 1.13; 1.14; 1.15; 1.16; 1.17; 1.18; 1.19; 1.2; 1.21; 1.22; 1.23; 1.24; 1.25; 1.26; 1.27; 1.28; 1.29; 1.3; 1.31; 1.32; 1.33; 1.34; 1.35; 1.36; 1.37; 1.38; 1.39; 1.4; 1.41; 1.42; 1.43; 1.44; 1.45; 1.46; 1.47; 1.48; 1.49; 1.5; 2; 2.5; 3; 3.5; 4; 4.5; 5; 5.5; 6; 6.5; 7; 7.5; 8; 8.5; 9; 9.5; 10; 20; 30; 40; 50; 60; 70; 125* Оценочные параметры
наборов Значения оценочных параметров при ∆=0,001 мм при ∆=0,005 мм Набор №1 Набор №2 Набор №1 Набор №2 СДМ, мм 715,295 570,295 715,295 570,295 КСР 200511 205511 40103 41103 НГУ, мм 2,000 2,000 2,000 2,000 ВГУ, мм 202,510 207,510 202,510 207,510 КЭ 56206,824611 74057,401187 11241,589176 14811,768523 ИПК 614,289 827,577 122,860 165,519

*) блоки дополнительных мер.

В таблице 1 обозначено: N- общее количество мер в наборе; СДМ – суммарная длина всех мер набора условная масса набора, мм; КСР-количество размеров блоков, составленных из мер набора не более 5-и мер в блоке, в диапазоне ВГУ-НГУ размеров с заданной дискретностью ∆, ед.; НГУ - нижняя граница диапазона размеров блоков, составленных из мер набора, мм; ВГУ – верхняя граница диапазона размеров блоков, составленных из мер набора, мм; КЭ -значение коэффициента эффективности набора, ед.; ИПК – интегральный показатель качества набора (основной показатель, интегрирующий оценочные параметры и стоимость набора).

Данные таблицы 1 подтверждают достижение заявленного технического результата при обеспечении дискретности передаваемых наборами размеров ∆=0,001 мм и ∆=0.005 мм:

-уменьшение количества мер N в наборе на 2 ед.;

-уменьшение суммарной длины мер СДМ набора, условной массы, на 20,27%;

-увеличение интегрального показателя качества ИПК набора на 34,72%.

Предлагаемый набор может быть сформирован из мер, предусмотренных ГОСТ 9038-90, и выполнен с помощью стандартного оборудования и материалов отечественного производства. Таким образом, заявленное устройство соответствует критерию «промышленная применимость».

Высокая эффективность предлагаемого набора подтверждается результатами сравнения его с существующими наборами таблица 2.

Представленные в табл.2 данные подтверждают, что предлагаемый набор концевых мер с N=85 является высокоэффективным и может заменить все 12 существующих наборов с существенным эффектом по ИПК (от 17,74 % до 64,36 %).

Предлагаемый набор имеет более высокие значения и по прочим оценочным параметрам СДМ, КСР, ВГУ и КЭ при реализации дискретности передаваемых размеров ∆=0,001 мм и ∆=0.005 мм. В качестве примера в табл.3 приведено сравнение существующего набора из 38-и мер по ГОСТ 9038-90 и предлагаемого из 85-и мер. Как следует из данных табл. 3, существующий набор из 38-и мер: не реализует дискретность передаваемого размера ∆=0,001 мм; имеет большее значение СДМ массу на 7,86%; меньшее значение КСР на 84,96%; уменьшенный интервал КСР НГУ больше на 33,33%, ВГУ меньше на 81,85%; меньшие значения коэффициента эффективности КЭ на 271,29% и интегрального показателя качества ИПК на 74,95%.

Таблица 2. Сравнение интегральных показателей качества ИПК_N существующих наборов и ИПК₈₅ предлагаемого набора

N, шт. ∆, мм ИПК Отношение
ИПК_N к ИПК₈₅ 85 0.001 827,577 1 0.005 165,519 38 ∆=0.001 не реализуется 0.005 94,609 0,5716 46 0.001 392,497 0,4743 0.005 78,502 47 ∆=0.001 не реализуется 0.005 105,020 0,6345 76 ∆=0.001 не реализуется 0.005 135,423 0,8182 79 ∆=0.001 не реализуется 0.005 136,162 0,8226 83 ∆=0.001 не реализуется 0.005 128,664 0,7773 87 0.001 614,289 0,7423 0.005 122,860 91 0.001 582,855 0,7043 0.005 116,573 103 ∆=0.001 не реализуется 0.005 76,876 0,4645 111 0.001 355,887 0,4300 0.005 71,179 112 ∆=0.001 не реализуется 0.005 60,946 0.3682 116 0.001 294,972 0,3564 0.005 58,995

Таблица 3. Сравнение набора из 38-и мер по ГОСТ 9038-90 и предлагаемого из 85-и мер

Оценочные параметры
наборов Значения оценочных параметров при ∆=0,005 мм Эффект, % Набор из 38-ти мер по
ГОСТ 9038-90 Предлагаемый набор из 85-ти мер 1 1.005 1.01 1.02 1.03 1.04 1.05 1.06 1.07 1.08 1.09 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2 3 4 5 6 7 8 9 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0.5 1 1.001 1.002 1.003 1.004 1.005 1.006 1.007 1.008 1.009 1.01 1.02 1.03 1.04 1.05 1.06 1.07 1.08 1.09 1.1 1.11 1.12 1.13 1.14 1.15 1.16 1.17 1.18 1.19 1.2 1.21 1.22 1.23 1.24 1.25 1.26 1.27 1.28 1.29 1.3 1.31 1.32 1.33 1.34 1.35 1.36 1.37 1.38 1.39 1.4 1.41 1.42 1.43 1.44 1.45 1.46 1.47 1.48 1.49 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5 9 9.5 10 20 30 40 50 60 70 125 СДМ, мм 618,955 570,295 -7,86 КСР 22223 41103 +84,96 НГУ, мм 3,000 2,000 -33,33 ВГУ, мм 114,110 207,510 +81,85 КЭ 3989,300563 14811,768523 +271,29 ИПК 94,609 165,519 +74,95 Оценочные параметры
наборов Значения оценочных параметров при ∆=0,001 мм Не определяется СДМ, мм Не реализует дискретность передаваемых размеров ∆=0,001 мм 570,295 КСР 205511 НГУ, мм 2,000 ВГУ, мм 207,510 КЭ 74057,401187 ИПК 827,577

Учитывая, что предлагаемый набор концевых мер с N=85 является высокоэффективным и может заменить 12 существующих наборов с существенным эффектом, меры набора можно выполнить износоустойчивыми из высококачественных материалов, обеспечив их долговечную работу и снизив эксплуатационные издержки пользователей набора. Условная цена 12-и заменяемых наборов составляет 1068, 7 условных единиц, предлагаемого набора из 85-и мер – 89,5 условных единиц (расчёт произведён с учётом данных источника [Патент RU№2812144 С1 МПК G01B 3/30 (2006.01) 5/02 (2006.01); Универсальный набор плоскопараллельных концевых мер длины /А.П.Фот (RU); патентообладатель - Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Оренбургский государственный университет» -№   2023130973 - Заявлено 28.11.2023 г. – Решение о выдаче патента от 13.12.2023 г. – Опубл. 23.01.2024 г., Бюл. № 3.].

Используя данные известных источников, например, [Плоскопараллельные концевые меры длины из керамики, https://metallgears.ru/baza-znanij/instrument-oborudovanie-pribory/kontrolno-izmeritelnyj-instrument-i-pribory/ploskoparallelnye-koncevye-mery-dliny-iz-keramiki/?ysclid=m28gvkm8af452343167] при минимальных значениях преимуществ мер из циркониевой керамики износостойкость и стабильность в 6 раз выше, чем у стальных мер и максимального значения относительной цены (5 раз дороже набора КМД из стали, получим, что фактически условная цена набора из керамических мер составляет 0,83 от условной цены набора КМД из стали для набора из 85-ти мер фактическое значение УЦ=74,3 условных единиц.

Таким образом замена 12-и известных наборов одним предлагаемым сокращает затраты производителя в 14,4 раза, а у потребителя в 1,2 раза при закупке одного набора.

Изобретение относится к области механических средств измерения, конкретно - к наборам концевых мер длины, предназначенных для передачи линейных размеров, и может быть использовано в различных отраслях машиностроения, например в производстве инструментов, в сборочном производстве, при настройке стрелочных измерительных приборов и др. Универсальный набор плоскопараллельных концевых мер длины содержит 85 мер с размерами от 0.5 мм до 125 мм и позволяет заменить 12 существующих универсальных наборов с количеством мер в наборах 38, 46, 47, 76, 79, 83, 87, 91, 103, 111, 112 и 116. Технический результат – уменьшение количества мер в наборе, уменьшение массы набора и повышение его эксплуатационных характеристик. 3 табл.

Универсальный набор плоскопараллельных концевых мер длины, содержащий 84 меры с размерами 0.5, 1, 1.001, 1.002, 1.003, 1.004, 1.005, 1.006, 1.007, 1.008, 1.009, 1.01, 1.02, 1.03, 1.04, 1.05, 1.06, 1.07, 1.08, 1.09, 1.1, 1.11, 1.12, 1.13, 1.14, 1.15, 1.16, 1.17, 1.18, 1.19, 1.2, 1.21, 1.22, 1.23, 1.24, 1.25, 1.26, 1.27, 1.28, 1.29, 1.3, 1.31, 1.32, 1.33, 1.34, 1.35, 1.36, 1.37, 1.38, 1.39, 1.4, 1.41, 1.42, 1.43, 1.44, 1.45, 1.46, 1.47, 1.48, 1.49, 1.5, 2, 2.5, 3, 3.5, 4, 4.5, 5, 5.5, 6, 6.5, 7, 7.5, 8, 8.5, 9, 9.5, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70 мм и блок дополнительных мер, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей набора и повышения его эффективности, блок дополнительных мер содержит одну меру 125 мм и общее количество мер в наборе, равное 85.