Calibrador

Caliper(s) o calibrador(es) son un instrumento utilizado para medir las dimensiones de un objeto; es decir, el diámetro o profundidad de un agujero. La palabra "Caliper" proviene de raíces latinas que significa pinza precisa.

Muchos tipos de calibradores permiten leer una medición en una escala reglada, un dial o una pantalla digital electrónica. Una asociación común es la de calibradores que utilizan una escala vernier deslizante.

Algunos calibradores pueden ser tan simples como una brújula con puntos orientados hacia adentro o hacia afuera, pero sin escala (indicación de medición). Las puntas del calibrador se ajustan para que quepan en los puntos que se van a medir y luego se mantienen en ese intervalo mientras se mueven a un dispositivo de medición separado, como una regla.

Los calibradores se utilizan en muchos campos, como la ingeniería mecánica, la metalurgia, la silvicultura, la carpintería, la ciencia y la medicina.

Terminología

Caliper es la ortografía estadounidense, mientras que caliper (doble "L") es la ortografía británica.

Una sola herramienta podría denominarse caliper o calipers, una forma solo plural (plurale tantum), como tijeras o gafas.

Coloquialmente, la frase "par de verniers" o simplemente "vernier" podría referirse a un pie de rey. En un uso coloquial amplio, estas frases también pueden referirse a otros tipos de calibradores, aunque no implican una escala vernier. En el uso en talleres mecánicos, el término "calibrador" Se utiliza a menudo en contraposición al micrómetro, aunque los micrómetros exteriores son técnicamente una forma de calibre. En este uso, caliper implica sólo el factor de forma del instrumento.

Historia

El calibre más antiguo se ha encontrado en los restos del naufragio griego Giglio, cerca de la costa italiana. El hallazgo del barco data del siglo VI a.C. La pieza de madera ya presentaba una mandíbula fija y otra móvil. Aunque son hallazgos raros, los griegos y romanos siguieron utilizando los calibradores.

Durante la dinastía china Xin se utilizó un calibre de bronce, que data del año 9 d.C., para realizar mediciones minuciosas. El calibrador tenía una inscripción que decía que fue "fabricado el día gui-you, el primer día del primer mes del primer año de Shijianguo". #34; Las pinzas incluían una ranura de "ranura y pasador" y "graduado en pulgadas y décimas de pulgada."

El pie de rey moderno fue inventado por Pierre Vernier, como una mejora del nonio de Pedro Nunes.

Tipos

Pinza interior

Los calibradores interiores se utilizan para medir el tamaño interno de un objeto.

• El caliper superior en la imagen (a la derecha) requiere un ajuste manual antes del ajuste. Ajuste fino de este tipo de caliper se realiza tocando las piernas del caliper ligeramente en una superficie útil hasta que se casi Pasa el objeto. Un empuje ligero contra la resistencia del tornillo de pivote central luego extiende las piernas a la dimensión correcta y proporciona el necesario, consistente sentir que asegura una medición repetible.
• El caliper inferior de la imagen tiene un tornillo de ajuste que permite que se ajuste cuidadosamente sin la eliminación de la herramienta de la pieza de trabajo.

Pinza exterior

Los calibres exteriores se utilizan para medir el tamaño externo de un objeto.

Para este tipo de pinza se aplican las mismas observaciones y técnicas que para la pinza interior. Con cierta comprensión de sus limitaciones y uso, estos instrumentos pueden proporcionar un alto grado de precisión y repetibilidad. Son especialmente útiles cuando se miden distancias muy grandes; Considere si los calibradores se utilizan para medir una tubería de gran diámetro. Un pie de rey no tiene la capacidad de profundidad para abarcar este gran diámetro y al mismo tiempo alcanzar los puntos más externos del diámetro de la tubería. Están hechos de acero con alto contenido de carbono.

Calibrador divisor

En el campo de la metalurgia, se utiliza un calibre divisor, popularmente llamado brújula, para marcar ubicaciones. Las puntas están afiladas para que actúen como escribanos; Luego se puede colocar una pata en el hoyuelo creado por un punzón o punzón y girar la otra pata para que trace una línea en la superficie de la pieza de trabajo, formando así un arco o círculo.

Su uso homónimo es dividir una pieza de trabajo de ancho arbitrario en secciones de igual ancho: al "caminar" la herramienta de un extremo al otro girándola de un punto al siguiente hasta llegar al otro extremo, luego ajustando el espacio entre los puntos hasta que el "camino" termina directamente en el punto final, las divisiones iguales se pueden marcar fácilmente sin necesidad de medir.

También se utiliza un calibre divisor para medir la distancia entre dos puntos en un mapa. Los dos extremos del calibrador se llevan a los dos puntos cuya distancia se está midiendo. Luego, la apertura del calibrador se mide con una regla separada y luego se convierte a la distancia real, o se mide directamente en una escala dibujada en el mapa. En una carta náutica, la distancia suele medirse en la escala de latitud que aparece a los lados del mapa: un minuto de arco a lo largo de cualquier círculo máximo, por ej. cualquier meridiano de longitud, es aproximadamente una milla náutica o 1852 metros.

Los divisores también se utilizan en la profesión médica. Un calibrador de ECG (también EKG) transfiere la distancia en un electrocardiograma; En combinación con la báscula adecuada, se puede determinar la frecuencia cardíaca. El cardiólogo Robert A. Mackin inventó una versión con pinza de bolsillo.

Pinza de pata extraña

calibradores de patas raras, calibradores hermafroditas o jennys de patas extrañas, como se muestra a la izquierda, se utilizan generalmente para trazar una línea en un conjunto. distancia desde el borde de una pieza de trabajo. La pata doblada se utiliza para correr a lo largo del borde de la pieza de trabajo mientras el trazador hace su marca a una distancia predeterminada, esto asegura una línea paralela al borde.

En el diagrama de la izquierda, la pinza superior tiene un ligero hombro en la pierna doblada que le permite asentarse en el borde de manera más segura. La pinza inferior carece de esta característica, pero tiene un trazador renovable que se puede ajustar según el desgaste, además de reemplazarse cuando está excesivamente desgastado.

Calibre a vernier

Las piezas etiquetadas son

Los calipers en el diagrama muestran una lectura primaria en la escala métrica de unos 2.475 cm (2.4 cm leídos de la escala principal más cerca de 0.075 cm de la escala vernier).

Los calibradores suelen tener un "error de punto cero": lo que significa que los calibradores no leen 0,000 cm cuando las mordazas están cerradas. El error del punto cero siempre debe restarse de la lectura primaria. Supongamos que estos calibradores tienen un error de punto cero de 0,013 cm. Esto nos daría una lectura de longitud de 2,462 cm.

Para cualquier medición, también es importante informar el error en la medición. Ignorando la posibilidad de interpolación visual, tanto la lectura primaria como la lectura del punto cero están limitadas por más/menos la mitad de la longitud correspondiente al ancho del intervalo más pequeño en la escala vernier (0,0025 cm). Estos son valores "absolutos" Los errores y los errores absolutos se suman, por lo que la lectura de longitud está limitada por más/menos la longitud correspondiente al ancho completo del intervalo más pequeño en la escala vernier (0,005 cm). Suponiendo que ninguna sistemática afecte la medición (el instrumento funciona perfectamente), una medición completa sería 2,462 cm ± 0,005 cm.

Los calibradores vernier, dial y digitales leen directamente la distancia medida con alta exactitud y precisión. Son funcionalmente idénticos, con diferentes formas de leer el resultado. Estos calibradores constan de una escala calibrada con una mandíbula fija y otra mandíbula, con un puntero, que se desliza a lo largo de la escala. La distancia entre las mandíbulas se lee entonces de diferentes maneras para los tres tipos.

El método más sencillo es leer la posición del puntero directamente en la escala. Cuando el puntero se encuentra entre dos marcas, el usuario puede interpolar mentalmente para mejorar la precisión de la lectura. Este sería un pie de rey simplemente calibrado, pero la adición de una escala vernier permite una interpolación más precisa y es la práctica universal; este es el calibrador a vernier.

Los calibradores Vernier, de dial y digitales pueden medir dimensiones internas (usando las mandíbulas superiores en la imagen de la derecha), dimensiones externas usando las mandíbulas inferiores que se muestran en la imagen y, en muchos casos, la profundidad mediante el uso de una sonda que se conecta al Cabeza móvil y se desliza a lo largo del centro del cuerpo. Esta sonda es delgada y puede penetrar en surcos profundos que pueden resultar difíciles para otras herramientas de medición.

Las escalas vernier pueden incluir medidas métricas en la parte inferior de la escala y medidas en pulgadas en la parte superior, o viceversa, en países que usan pulgadas. Los calibradores Vernier utilizados habitualmente en la industria proporcionan una precisión de 0,01 mm (10 micrómetros), o una milésima de pulgada. Están disponibles en tamaños que pueden medir hasta 1828 mm (72 pulgadas).

• Measuring with vernier calipers
• 
  Medición de la distancia externa
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  Medición de la distancia interna
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  Medición de la profundidad de un paso o agujero con la sonda de profundidad
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  Medición de la anchura de un paso con la parte superior de los calipers

• Marcado con calipers Vernier
• 
  Marcar una distancia fija o medida desde un borde al raspar una línea con los lados afilados del pico
• 
  Marcar una distancia fija o medida desde un borde marcando con un lápiz. La parte superior de la parte móvil se mantiene en contra del lado del paso. No todos los calipers tienen esta opción.

Calibrador de cuadrante

En lugar de utilizar un mecanismo más vernier, que requiere cierta práctica para utilizar, el caliper esfera lee la fracción final de un milímetro o pulgada en un dial simple.

En este instrumento, un pequeño, preciso rack y pinion conduce un puntero en un dial circular, permitiendo la lectura directa sin la necesidad de leer una escala más vernier. Típicamente, el puntero gira una vez cada pulgada, décima de pulgada o 1 milímetro. Esta medida debe añadirse a las pulgadas o centímetros totales gruesos leídos desde la diapositiva. El dial generalmente se arregla para ser rotable debajo del puntero, permitiendo mediciones "diferenciales" (la medición de la diferencia de tamaño entre dos objetos, o el ajuste de la esfera utilizando un objeto maestro y posteriormente poder leer directamente la varianza más o menos en el tamaño de objetos posteriores relativos al objeto maestro).

La diapositiva de un caliper de esfera generalmente se puede bloquear en un entorno usando una pequeña palanca o tornillo; esto permite simples cheques de go/no-go de tamaños de piezas.

Calibrador digital

En lugar de piñón y cremallera, los calibradores digitales utilizan un codificador lineal. Una pantalla de cristal líquido muestra la medida, que a menudo puede cambiar unidades entre milímetros y pulgadas fraccionarias o decimales. Todos permiten poner a cero la pantalla en cualquier punto a lo largo de la diapositiva, lo que permite el mismo tipo de mediciones diferenciales que con el calibrador de dial. Los calibradores digitales pueden contener una función de "retención de lectura"; Característica que permite la lectura de dimensiones después de su uso en lugares incómodos donde no se puede ver la pantalla. Al igual que los calibradores analógicos, la corredera de muchos calibradores digitales se puede bloquear mediante una palanca o un tornillo.

Resolución y precisión

Los calibradores digitales comunes de 150 mm (6 pulgadas) fabricados en acero inoxidable tienen una precisión nominal de 0,02 mm (0,001 pulgadas) y una resolución de 0,01 mm (0,0005 pulgadas). Se utiliza la misma tecnología para calibradores más largos, pero la precisión disminuye a 0,03 mm (0,001 pulgadas) para mediciones de 100 a 200 mm (4 a 8 pulgadas) y 0,04 mm (0,0015 pulgadas) para mediciones de 200 a 300 mm (8 a 12 pulgadas).

Método de medición

Presentación de patentes de los Estados Unidos correspondiente a una patente alemana DE3340782C2 de 1983 para un "dispositivo de medición de desplazamiento de capacidad con revestimientos de escala en forma de t", cuyo resumen lo describe como sigue: un dispositivo de medición de longitud de condensación y/o ángulo tiene un transductor que comprende una parte estacionaria formando una escala y una unidad de detección, ambos provistos de revestimientos capacitivos. Cambiar su área superpuesta resulta en una reacción capacitiva variable, que cambia la posición de fase de las señales eléctricas. Una función lineal entre la cantidad mecánica a medir y la porción de fase de las señales se puede obtener con una configuración adecuada de las superficies del condensador.

Muchos calibradores digitales contienen un codificador lineal capacitivo. Los modelos chinos económicos tienen 56 placas emisoras estrechas y una placa receptora larga grabadas en la placa de circuito impreso de la pantalla deslizante, que se cruzan con un patrón repetido de placas en forma de T en el "estator" más largo. junta. La parte superior de la "T" Las placas se cruzan con la placa receptora, mientras que las barras verticales de cada "T" se cruzan con las placas emisoras. El tono de cada "T" en el estator es ligeramente menor que 8 veces el paso de cada placa emisora, por lo que su área capacitiva de intersección no está perfectamente alineada sino que forma un patrón de interferencia. A medida que se mueve el control deslizante, estas capacitancias variables cambian de forma lineal y repetitiva. El circuito del control deslizante cuenta estas repeticiones a medida que se desliza y logra una resolución más fina mediante la interpolación lineal de las capacitancias. Un modelo envía 8 señales periódicas de voltaje de modulación de ancho de pulso (que parecen idénticas pero desfasadas en 1⁄ 8 del período), cada uno conectado a 7 placas emisoras, y la señal analógica resultante se lee a través de una única placa receptora. Se dice que la patente alemana DE3340782C2 de 1983 (ver figura) describe el funcionamiento.

Otros calibradores digitales contienen un codificador lineal inductivo, que permite un rendimiento sólido en presencia de contaminación, como refrigerantes. Los codificadores lineales magnéticos se utilizan en otros calibradores digitales.

Salida de datos en serie

Hoy en día, los calibradores digitales ofrecen salida de datos en serie para acelerar las mediciones repetidas, evitar errores humanos y permitir la entrada directa de datos en una grabadora digital, hoja de cálculo, programa de control de procesos estadísticos o software similar en una computadora personal. Se pueden construir o comprar dispositivos de interfaz basados en RS-232, Universal Serial Bus o inalámbricos. La salida digital en serie varía según el fabricante, pero las opciones comunes son:

• Interfaz Digimática de Mitutoyo. Esta es la interfaz de marca de nombre dominante. El formato es de 52 bits dispuestos como 13 nibbles.
• Interfaz Sylvac. Este es el protocolo común para la marca barata, sin nombre, calipers. El formato es sincrónico de 90 kHz de 24-bit.
• Starrett
• Brown " Sharpe
• Federal
• Tesa
• Aldi. Formato es de 7 dígitos BCD.
• Mahr (Digimatic, RS232C, Wireless FM Radio, Infrared y USB)

Calibrador de tornillo micrométrico

Un calibrador que utiliza un tornillo calibrado para medir, en lugar de un portaobjetos, se denomina calibrador micrométrico externo, calibrador micrométrico o, más a menudo, simplemente micrómetro. (A veces, el término calibrador, que se refiere a cualquier otro tipo en este artículo, se contrapone a micrómetro).

Comparación

Cada uno de los tipos anteriores de calipers tiene sus méritos y fallas relativos.

Los calibradores Vernier son resistentes y tienen una precisión duradera, son a prueba de refrigerante, no se ven afectados por campos magnéticos y son en gran medida a prueba de golpes. Pueden tener escalas en centímetros y en pulgadas. Sin embargo, los calibradores a vernier requieren buena vista o una lupa para leer y pueden ser difíciles de leer desde lejos o desde ángulos incómodos. Es relativamente fácil leer mal el último dígito. En entornos de producción, leer calibradores a vernier durante todo el día es propenso a errores y resulta molesto para los trabajadores.

Los calibradores de dial son comparativamente fáciles de leer, especialmente cuando se busca el centro exacto balanceando y observando el movimiento de la aguja. Se pueden establecer en 0 en cualquier punto para realizar comparaciones. Por lo general, son bastante susceptibles a sufrir daños por impacto. También son muy propensos a que se ensucie los engranajes, lo que puede provocar problemas de precisión.

Los calibradores digitales cambian fácilmente entre sistemas de centímetros y pulgadas. Se pueden poner a cero fácilmente en cualquier punto con un conteo completo en cualquier dirección y pueden tomar medidas incluso si la pantalla está completamente oculta, ya sea usando un botón de "retención" o "retener". tecla, o poniendo a cero el display y cerrando las mordazas, mostrando la medida correcta, pero negativa. Pueden ser frágiles mecánica y electrónicamente. La mayoría también requiere baterías y no resiste bien el refrigerante. Además, son moderadamente resistentes a los golpes y pueden ser vulnerables a la suciedad.

Los calibradores pueden leer con una resolución de 0,01 mm o 0,0005 pulgadas, pero la precisión puede no ser mejor que aproximadamente ±0,02 mm o 0,001 pulgadas para calibradores de 150 mm (6 pulgadas), y peor para los más largos.

Usar

Se debe aplicar correctamente un calibre contra la pieza para poder tomar la medida deseada. Por ejemplo, al medir el espesor de una placa, se debe sostener un pie de rey en ángulo recto con la pieza. Es posible que se necesite algo de práctica para medir correctamente objetos redondos o irregulares.

La precisión de la medición cuando se utiliza un calibrador depende en gran medida de la habilidad del operador. Independientemente del tipo, se debe forzar que las mordazas de un calibrador entren en contacto con la pieza que se está midiendo. Como tanto la pieza como el calibre son siempre hasta cierto punto elásticos, la cantidad de fuerza utilizada afecta la indicación. Un toque constante y firme es correcto. Demasiada fuerza da como resultado una indicación insuficiente ya que la pieza y la herramienta se distorsionan; muy poca fuerza produce un contacto insuficiente y una indicación excesiva. Este es un problema mayor con una pinza que incorpora una rueda, lo que aporta una ventaja mecánica. Este es especialmente el caso de los calibradores digitales, los calibradores desajustados o los calibradores con un haz de mala calidad.

Los calipers simples no están calibrados; la medición tomada debe compararse con una escala. Ya sea que la escala sea parte del caliper o no, todos los calipers analógicos —verniers y diales— requieren buena vista para lograr la máxima precisión. Los calipers digitales tienen una ventaja en esta área.

Los calibradores calibrados pueden maltratarse, lo que provoca la pérdida del cero. Cuando las mordazas de un calibrador están completamente cerradas, por supuesto, debería indicar cero. Si no es así, se debe recalibrar o reparar. Un calibrador a vernier no pierde fácilmente su calibración, pero un impacto fuerte o un daño accidental a la superficie de medición en la mandíbula del calibrador puede ser lo suficientemente importante como para desplazar el cero. Los calibradores digitales tienen botones de puesta a cero para una recalibración rápida.

Los calibradores Vernier, de dial y digitales se pueden utilizar con accesorios que amplían su utilidad. Algunos ejemplos son una base que amplía su utilidad como medidor de profundidad y un accesorio de mandíbula que permite medir la distancia central entre agujeros. Desde la década de 1970, una modificación inteligente de la mandíbula móvil en la parte posterior de cualquier calibrador permite realizar mediciones de paso o profundidad además de las mediciones del calibrador externo, de manera similar a un micrómetro universal (por ejemplo, Starrett Mul-T-Anvil o Mitutoyo Uni-Mike). ).

Error cero

El método para utilizar una escala vernier o un pie de rey con error cero es utilizar la fórmula "lectura real = escala principal + escala vernier - (error cero)". Puede surgir error cero por golpes que afecten a la calibración a 0,00 mm cuando las mordazas están perfectamente cerradas o apenas se tocan entre sí. El error de cero positivo se refiere al hecho de que cuando las mordazas del pie de rey están recién cerradas, la lectura está a una lectura positiva de la lectura real de 0,00 mm. Si la lectura es 0,10 mm, el error cero se denomina +0,10 mm. El error de cero negativo se refiere al hecho de que cuando las mordazas del pie de rey están recién cerradas, la lectura está a una lectura negativa de la lectura real de 0,00 mm. Si la lectura es −0,08 mm, el error cero se denomina −0,08 mm.