Calipers - Calipers

Visualização de detalhes do calibrador

Uma pinça ( grafia britânica também pinça , ou em tantum plurale sentido um par de pinças ) é um dispositivo utilizado para medir as dimensões de um objecto.

Muitos tipos de cursores permitem a leitura de uma medida em uma escala regulada, um mostrador ou um display digital. Alguns cursores podem ser tão simples quanto uma bússola com pontos voltados para dentro ou para fora, mas sem escala. As pontas do caliper são ajustadas para caber nos pontos a serem medidos e a dimensão lida medindo-se entre as pontas com outra ferramenta de medição, como uma régua .

É usado em muitos campos, como engenharia mecânica , metalurgia , silvicultura , marcenaria , ciência e medicina .

Plural vs. singular

Uma única ferramenta pode ser referida como um "compasso de calibre" ou como "compassos de calibre", como uma tesoura ou óculos (uma forma "plural apenas" ou plural de tantum ). No uso coloquial, a frase "par de nônio" ou apenas " nônio " pode se referir a um paquímetro. Coloquialmente, essas frases também podem se referir a compassos de calibre, embora não envolvam escala nônio.

No uso em oficina mecânica, o termo "compasso de calibre" é freqüentemente usado em contraste com " micrômetro ", embora micrômetros externos sejam tecnicamente uma forma de compasso de calibre. Neste uso, "caliper" implica apenas o fator de forma do nônio ou calibre dial (ou sua contraparte digital).

História

O primeiro paquímetro foi encontrado no naufrágio grego Giglio perto da costa italiana . A descoberta do navio data do século 6 aC. A peça de madeira já apresentava mandíbula fixa e mandíbula móvel. Embora achados raros, os compassos de calibre permaneceram em uso pelos gregos e romanos .

Um compasso de bronze, datado de 9 DC, foi usado para medições minuciosas durante a dinastia chinesa Xin . O compasso de calibre tinha uma inscrição afirmando que foi "feito no dia gui-you , o primeiro dia do primeiro mês do primeiro ano de Shijianguo ". Os compassos de calibre incluíam uma "fenda e um alfinete" e "graduados em polegadas e décimos de polegada".

Paquímetro com arco graduado 0–10 mm

O moderno paquímetro de vernier foi inventado por Pierre Vernier , como um aperfeiçoamento do nônio de Pedro Nunes .

Tipos

Compasso interno

Dois compassos internos

Os cursores internos são usados ​​para medir o tamanho interno de um objeto.

  • O caliper superior na imagem (à direita) requer ajuste manual antes do ajuste. O ajuste fino desse tipo de paquímetro é executado batendo levemente as pernas do paquímetro em uma superfície útil até que quase passem sobre o objeto. Um leve empurrão contra a resistência do parafuso do pivô central, em seguida, espalha as pernas para a dimensão correta e fornece a sensação necessária e consistente que garante uma medição repetível.
  • O calibre inferior da imagem possui um parafuso de ajuste que permite o ajuste cuidadoso sem a remoção da ferramenta da peça de trabalho.

Compasso de calibre externo

Três compassos externos

Os cursores externos são usados ​​para medir o tamanho externo de um objeto.

As mesmas observações e técnica se aplicam a este tipo de compasso, como para o compasso interno acima. Com alguma compreensão de suas limitações e uso, esses instrumentos podem fornecer um alto grau de precisão e repetibilidade. Eles são especialmente úteis ao medir distâncias muito grandes; considere se os calibradores são usados ​​para medir um tubo de grande diâmetro. Um compasso de calibre vernier não tem a capacidade de profundidade para abranger esse grande diâmetro e, ao mesmo tempo, atingir os pontos mais externos do diâmetro do tubo. Eles são feitos de aço de alto carbono.

Compasso de calibre divisor

Um par de divisórias

No campo da metalurgia, um compasso divisor, popularmente chamado de bússola, é usado no processo de marcação de locais. As pontas são afiadas para que funcionem como escribas; uma perna pode então ser colocada na cavidade criada por um punção central ou punção e a outra perna articulada de forma que traça uma linha na superfície da peça, formando assim um arco ou círculo.

Um cursor divisor também é usado para medir a distância entre dois pontos em um mapa . As duas pontas do cursor são trazidas para os dois pontos cuja distância está sendo medida. A abertura do cursor é medida em uma régua separada e então convertida para a distância real, ou é medida diretamente em uma escala desenhada no mapa. Em uma carta náutica, a distância é frequentemente medida na escala de latitude que aparece nas laterais do mapa: um minuto de arco ao longo de qualquer grande círculo , como por exemplo, qualquer meridiano de longitude, é aproximadamente uma milha náutica ou 1852 metros .

Os divisores também são usados ​​na profissão médica. Um compasso de calibre de ECG (também EKG) transfere a distância em um eletrocardiograma ; em conjunto com a escala apropriada, a freqüência cardíaca pode ser determinada. Uma versão com pinça de bolso foi inventada pelo cardiologista Robert A. Mackin.

Compasso de calibre Oddleg

Compasso de calibre Oddleg

Os compassos de calibre Oddleg , os compassos de calibre Hermafrodita ou Oddleg Jennys , conforme ilustrado à esquerda, geralmente são usados ​​para traçar uma linha a uma distância definida da borda de uma peça de trabalho. A perna dobrada é usada para correr ao longo da borda da peça de trabalho enquanto o riscador faz sua marca a uma distância predeterminada, o que garante uma linha paralela à borda.

No diagrama à esquerda, o compasso de calibre superior tem um ligeiro ombro na perna dobrada permitindo que se sente na borda com mais segurança, o compasso de calibre inferior não possui esse recurso, mas tem um riscador renovável que pode ser ajustado para desgaste, bem como ser substituído quando excessivamente usado.

Compasso de calibre vernier

Diagrama de compassos de calibre vernier. As peças rotuladas são
  1. Garras grandes externas : usadas para medir o diâmetro externo de um objeto (como um cilindro oco) ou a largura de um objeto (como uma haste), o diâmetro de um objeto (como uma esfera).
  2. Dentro de pequenas mandíbulas : usado para medir o diâmetro interno de um objeto (como um cilindro oco ou tubo).
  3. Sonda / haste de profundidade : usada para medir a profundidade de um objeto (como um pequeno copo) ou um buraco.
  4. Escala principal (Métrica) : escala marcada a cada milímetro e ajuda a medir o comprimento correto até 1 mm.
  5. Escala principal (Imperial) : escala marcada em polegadas e frações.
  6. A escala Vernier (Métrica) fornece medições interpoladas de 0,1 mm ou melhor.
  7. A escala Vernier (Imperial) fornece medidas interpoladas em frações de polegada.
  8. Retentor : usado para bloquear a parte móvel para permitir a fácil transferência de uma medição.

Os compassos de calibre no diagrama mostram uma leitura primária na escala métrica de cerca de 2,475 cm (2,4 cm lidos na escala principal mais cerca de 0,075 cm na escala de nônio).
Os compassos de calibre freqüentemente apresentam um "erro de ponto zero", que é quando os compassos não leem 0,000 cm quando as mandíbulas estão fechadas. O erro do ponto zero deve sempre ser subtraído da leitura primária. Vamos supor que essas pinças tenham um erro de ponto zero de 0,013 cm. Isso nos daria uma leitura de comprimento de 2,462 cm.
Para qualquer medição, relatar o erro na medição também é importante. Tanto a leitura primária quanto a leitura do ponto zero são delimitadas por mais / menos a metade do comprimento correspondente à largura do menor intervalo na escala de nônio (0,0025 cm). Esses são erros "absolutos" e erros absolutos somados, de modo que a leitura do comprimento é então limitada por mais / menos o comprimento correspondente à largura total do menor intervalo na escala de nônio (0,005 cm). Assumindo que nenhuma sistemática afete a medição (o instrumento funciona perfeitamente), uma medição completa seria então 2,462 cm ± 0,005 cm.

O nônio, o mostrador e os compassos de calibre digitais lêem diretamente a distância medida com alta exatidão e precisão . Eles são funcionalmente idênticos, com diferentes maneiras de ler o resultado. Essas pinças compreendem uma escala calibrada com uma mandíbula fixa, e outra mandíbula, com um ponteiro, que desliza ao longo da escala. A distância entre as mandíbulas é então lida de maneiras diferentes para os três tipos.

O método mais simples é ler a posição do ponteiro diretamente na escala. Quando o ponteiro está entre duas marcações, o usuário pode interpolar mentalmente para melhorar a precisão da leitura. Este seria um compasso de calibre simplesmente calibrado, mas a adição de uma escala de nônio permite uma interpolação mais precisa e é a prática universal; este é o compasso de calibre vernier .

Pinças vernier, dial e digital podem medir dimensões internas (usando as mandíbulas superiores na imagem à direita), dimensões externas usando as mandíbulas inferiores retratadas e, em muitos casos, a profundidade pelo uso de uma sonda que é anexada à cabeça móvel e desliza ao longo do centro do corpo. Esta sonda é delgada e pode entrar em ranhuras profundas que podem ser difíceis para outras ferramentas de medição.

As escalas de vernier podem incluir medidas métricas na parte inferior da escala e medidas em polegadas na parte superior, ou vice-versa, em países que usam polegadas. Os compassos de calibre Vernier comumente usados ​​na indústria fornecem uma precisão de 0,01 mm (10 micrômetros ), ou um milésimo de polegada. Eles estão disponíveis em tamanhos que podem medir até 1828 mm (72 pol.).

Calibre de discagem

Compasso de calibre TESA

Em vez de usar um mecanismo vernier, que requer alguma prática de uso, o calibrador de mostrador lê a fração final de um milímetro ou polegada em um mostrador simples.

Neste instrumento, um pequeno e preciso pinhão e cremalheira aciona um ponteiro em um mostrador circular , permitindo a leitura direta sem a necessidade de leitura de uma escala de nônio. Normalmente, o ponteiro gira uma vez a cada polegada, décimo de polegada ou 1 milímetro. Essa medida deve ser adicionada às polegadas ou centímetros inteiros grosseiros lidos no slide. O mostrador é geralmente disposto para ser giratório sob o ponteiro, permitindo medições "diferenciais" (a medição da diferença de tamanho entre dois objetos, ou a configuração do mostrador usando um objeto mestre e, posteriormente, sendo capaz de ler diretamente o sinal de adição ou menos variação no tamanho dos objetos subsequentes em relação ao objeto mestre).

O slide de um paquímetro geralmente pode ser travado em uma configuração usando uma pequena alavanca ou parafuso; isso permite verificações simples ou não dos tamanhos das peças.

Paquímetro digital

Paquímetro digital

Um refinamento popular substitui o mostrador analógico por um display eletrônico que mostra a leitura como um valor numérico. Em vez de cremalheira e pinhão , esses calibradores usam um codificador linear . A maioria dos calibradores digitais pode ser alternada entre centímetros ou milímetros e polegadas. Todos permitem zerar a tela em qualquer ponto ao longo do slide, permitindo o mesmo tipo de medidas diferenciais do calibrador com mostrador. Os paquímetros digitais podem conter um recurso de "retenção de leitura", permitindo a leitura das dimensões após o uso em locais inadequados onde o visor não pode ser visto. Os calibradores digitais comuns de 6 pol. (150 mm) são feitos de aço inoxidável, têm uma precisão nominal de 0,001 pol. (0,02 mm) e uma resolução de 0,0005 pol. (0,01 mm). A mesma tecnologia é usada para fazer compassos de calibre mais longos de 8 e 12 polegadas; a precisão para medições mais longas diminui para 0,001 pol. (0,03 mm) para 100–200 mm e 0,0015 pol. (0,04 mm) para 200–300 mm.

Cada vez mais, os calibradores digitais oferecem uma saída de dados serial para permitir a interface com um gravador dedicado ou um computador pessoal . A interface digital diminui significativamente o tempo para fazer e registrar uma série de medições e também melhora a confiabilidade dos registros. Um dispositivo adequado para converter a saída de dados seriais em interfaces comuns de computador, como RS-232 , Universal Serial Bus ou wireless, pode ser construído ou adquirido. Com esse conversor, as medições podem ser inseridas diretamente em uma planilha , um programa de controle de processo estatístico ou software semelhante.

A saída digital serial varia entre os fabricantes. As opções comuns são

  • Interface Digimatic da Mitutoyo. Esta é a interface de marca dominante. O formato é de 52 bits organizados em 13 nibbles.
  • Interface Sylvac. Este é o protocolo comum para compassos de calibre baratos e sem marca. O formato é síncrono de 24 bits 90 kHz.
  • Starrett
  • Brown e Sharpe
  • Federal
  • Tesa
  • Aldi. O formato é de 7 dígitos BCD.
  • Mahr (Digimatic, RS232C, rádio FM sem fio, infravermelho e USB)

Assim como os paquímetros, o slide de um paquímetro digital geralmente pode ser travado com uma alavanca ou parafuso de polegar.

Alguns calibradores digitais contêm um codificador linear capacitivo . Um padrão de barras é gravado diretamente na placa de circuito impresso do controle deslizante. Sob a escala do compasso, outra placa de circuito impresso também contém um padrão de linhas gravadas. A combinação dessas placas de circuito impresso forma dois capacitores variáveis . As duas capacitâncias estão defasadas. Conforme o controle deslizante se move, a capacitância muda de forma linear e em um padrão repetido. O circuito integrado ao controle deslizante conta as barras conforme o controle deslizante se move e faz uma interpolação linear com base nas magnitudes dos capacitores para encontrar a posição precisa do controle deslizante. Outros calibradores digitais contêm um codificador linear indutivo, que permite um desempenho robusto na presença de contaminação, como refrigerantes. Codificadores lineares magnéticos são usados ​​em outros calibradores digitais.

Paquímetro do micrômetro

Um paquímetro que usa um parafuso calibrado para medição, em vez de um slide, é chamado de paquímetro externo , paquímetro ou, mais frequentemente, simplesmente um micrômetro . (Às vezes, o termo calibre , referindo-se a qualquer outro tipo neste artigo, é considerado em contraste com o micrômetro .)

Comparação

Cada um dos tipos de calibradores acima tem seus méritos e defeitos relativos.

Os compassos de calibre Vernier são robustos e têm precisão de longa duração, são à prova de refrigeração, não são afetados por campos magnéticos e são amplamente à prova de choque. Eles podem ter escalas de centímetros e polegadas. No entanto, os compassos de calibre vernier requerem uma boa visão ou uma lupa para ler e podem ser difíceis de ler à distância ou de ângulos estranhos. É relativamente fácil interpretar mal o último dígito. Em ambientes de produção, ler calibres vernier durante todo o dia está sujeito a erros e é irritante para os trabalhadores.

Os compassos de calibre são comparativamente fáceis de ler, especialmente quando se busca o centro exato balançando e observando o movimento da agulha. Eles podem ser definidos como 0 em qualquer ponto para comparações. Eles geralmente são bastante suscetíveis a danos por choque. Eles também estão muito sujeitos a sujeira nas engrenagens, o que pode causar problemas de precisão.

Os compassos de calibre digitais alternam facilmente entre sistemas de centímetros e polegadas. Eles podem ser zerados facilmente em qualquer ponto com uma contagem completa em qualquer direção e podem fazer medições mesmo se a tela estiver completamente oculta, usando uma tecla "segurar" ou zerando a tela e fechando as mandíbulas, mostrando o medição correta, mas negativa. Eles podem ser mecânica e eletronicamente frágeis. A maioria também requer baterias e não resiste bem ao refrigerante. Eles também são moderadamente à prova de choque e podem ser vulneráveis ​​à sujeira.

Os calibradores podem ler com uma resolução de 0,01 mm ou 0,0005 pol, mas a precisão pode não ser melhor do que cerca de ± 0,02 mm ou 0,001 pol. Para compassos de 150 mm (6 pol.) E pior para os mais longos.

Usar

Usando o compasso de calibre vernier
Um biólogo usa compassos de calibre para medir o comprimento da perna de um pássaro

Um calibrador deve ser aplicado corretamente contra a peça para fazer a medição desejada. Por exemplo, ao medir a espessura de uma placa, um paquímetro deve ser segurado em ângulos retos com a peça. Pode ser necessária alguma prática para medir objetos redondos ou irregulares corretamente.

A precisão da medição ao usar um paquímetro depende muito da habilidade do operador. Independentemente do tipo, as mandíbulas do calibrador devem ser forçadas a entrar em contato com a peça que está sendo medida. Como a parte e o compasso são sempre elásticos em certa medida , a quantidade de força usada afeta a indicação. Um toque consistente e firme é o correto. Muita força resulta em uma indicação insuficiente como distorção da peça e da ferramenta; pouca força dá contato insuficiente e uma indicação excessiva. Este é um problema maior com uma pinça que incorpora uma roda, o que confere vantagem mecânica . Esse é especialmente o caso de calibradores digitais, calibradores desajustados ou calibradores com feixe de baixa qualidade.

Os compassos de calibre simples não estão calibrados; a medição realizada deve ser comparada com uma escala. Quer a escala faça parte do compasso ou não, todos os compassos analógicos - verniers e mostradores - requerem boa visão para obter a mais alta precisão. Os paquímetros digitais têm uma vantagem nessa área.

Os calibradores calibrados podem ser manuseados incorretamente, levando à perda de zero . Quando as mandíbulas de um calibrador estão totalmente fechadas, deve, é claro, indicar zero. Caso contrário, deve ser recalibrado ou reparado. Um calibrador vernier não perde facilmente sua calibração, mas um impacto agudo ou dano acidental à superfície de medição na mandíbula do calibrador pode ser significativo o suficiente para deslocar o zero. Os calibradores digitais possuem botões de ajuste de zero, para uma recalibração rápida.

Pinças vernier, dial e digital podem ser usadas com acessórios que aumentam sua utilidade. Os exemplos são uma base que amplia sua utilidade como medidor de profundidade e um acessório de mandíbula que permite medir a distância central entre os furos. Desde a década de 1970, uma modificação inteligente da mandíbula móvel na parte de trás de qualquer paquímetro permite medições de passo ou profundidade, além de medições de paquímetro externo, de forma semelhante a um micrômetro universal (por exemplo, Starrett Mul-T-Anvil ou Mitutoyo Uni- Mike).

Erro zero

Quando as mandíbulas estão fechadas e a leitura é de 0,10 mm, o erro zero é referido como +0,10 mm. O método para usar uma escala vernier ou calibre com erro zero é usar a fórmula "(leitura real) = (escala principal) + (escala vernier) - (erro zero)", portanto, a leitura real é 19,00 + 0,54 - (0,10 ) = 19,44 mm. A resolução da medição, com base na largura do menor subintervalo, é de ± 0,02 mm.

O método para usar uma escala vernier ou calibre com erro zero é usar a fórmula "leitura real = escala principal + escala vernier - (erro zero)". O erro zero pode surgir devido a batidas que afetam a calibração a 0,00 mm quando as mandíbulas estão perfeitamente fechadas ou apenas se tocando. O erro de zero positivo refere-se ao fato de que quando as mandíbulas do paquímetro estão fechadas, a leitura é uma leitura positiva longe da leitura real de 0,00 mm. Se a leitura for 0,10 mm, o erro zero é referido como +0,10 mm. O erro de zero negativo refere-se ao fato de que quando as mandíbulas do paquímetro estão fechadas, a leitura é uma leitura negativa longe da leitura real de 0,00 mm. Se a leitura for −0,08 mm, o erro zero é referido como −0,08 mm.

Veja também

Notas

Referências

links externos