En diversos contextos de ciencia , tecnología y fabricación (como mecanizado , fabricación y fabricación aditiva ), un indicador es cualquiera de los diversos instrumentos utilizados para medir con precisión pequeñas distancias y ángulos , y amplificarlos para hacerlos más obvios. El nombre surge del concepto de indicar al usuario aquello que su ojo desnudo no puede discernir; como la presencia, o cantidad exacta, de alguna distancia pequeña (por ejemplo, una pequeña diferencia de altura entre dos superficies planas, una ligera falta de concentricidad entre dos cilindros u otras pequeñas desviaciones físicas).
La versión mecánica clásica, llamada indicador de carátula , proporciona una visualización de carátula similar a la esfera de un reloj con manecillas de reloj; las manecillas apuntan a graduaciones en escalas circulares en el dial que representan la distancia de la punta de la sonda desde un ajuste cero. El funcionamiento interno de un indicador de carátula mecánico es similar al mecanismo de precisión de un reloj de pulsera mecánico, ya que emplea un engranaje de piñón y cremallera para leer la posición de la sonda, en lugar de un escape de péndulo para leer la hora. El lado del eje de la sonda indicadora está cortado con dientes para proporcionar el engranaje de cremallera. Cuando la sonda se mueve, el engranaje de cremallera hace girar un piñón, haciendo girar la manecilla del "reloj" indicador. Los resortes precargan el mecanismo de engranaje para minimizar el error de juego en la lectura. La calidad precisa de las formas de los engranajes y la libertad de apoyo determinan la precisión repetible de la medición lograda. Dado que los mecanismos son necesariamente delicados, se requiere una construcción de estructura robusta para funcionar de manera confiable en aplicaciones difíciles, como operaciones de mecanizado de metales con máquinas herramienta , de manera similar a cómo se endurecen los relojes de pulsera.
Otros tipos de indicadores incluyen dispositivos mecánicos con punteros en voladizo y dispositivos electrónicos con pantallas digitales. Las versiones electrónicas emplean una rejilla óptica o capacitiva para detectar pasos microscópicos en la posición de la sonda.
Los indicadores se pueden utilizar para comprobar la variación de la tolerancia durante el proceso de inspección de una pieza mecanizada, medir la deflexión de una viga o anillo en condiciones de laboratorio, así como muchas otras situaciones en las que es necesario registrar o indicar una pequeña medida. Los indicadores de cuadrante suelen medir rangos de 0,25 mm a 300 mm (0,015 pulg. a 12,0 pulg.), con graduaciones de 0,001 mm a 0,01 mm ( métrico ) o 0,00005 pulg . a 0,001 pulg . ( imperial/consuetudinario ).
Se utilizan varios nombres para indicadores de diferentes tipos y propósitos, incluyendo indicador de cuadrante , reloj , indicador de sonda , puntero , indicador de prueba , indicador de prueba de cuadrante , indicador de caída , indicador de émbolo y otros.
Hay varias variables en los indicadores de carátula:
Los indicadores inherentemente proporcionan sólo una medida relativa. Pero dado que se utilizan referencias adecuadas (por ejemplo, bloques patrón ), a menudo permiten un equivalente práctico de medida absoluta, con recalibración periódica con respecto a las referencias. Sin embargo, el usuario debe saber cómo utilizarlos correctamente y comprender cómo, en algunas situaciones, sus medidas seguirán siendo relativas en lugar de absolutas debido a factores como el error del coseno (que se analiza más adelante).
Los indicadores de sonda generalmente consisten en un dial graduado y una aguja accionada por un mecanismo de reloj (de ahí la terminología de reloj ) para registrar los incrementos menores, con una esfera de reloj incrustada más pequeña y una aguja para registrar el número de rotaciones de la aguja en el dial principal. La esfera tiene gradaciones finas para una medición precisa. La sonda cargada por resorte (o émbolo) se mueve perpendicularmente al objeto que se está probando, ya sea retrayéndose o extendiéndose desde el cuerpo del indicador.
La esfera del dial se puede girar a cualquier posición, esto se usa para orientar la esfera hacia el usuario así como para establecer el punto cero, también habrá algún medio para incorporar indicadores de límite (las dos pestañas metálicas visibles en la imagen de la derecha, en 90 y 10 respectivamente), estas pestañas de límite se pueden girar alrededor de la cara del dial hasta cualquier posición requerida. También puede haber disponible un brazo de palanca que permitirá retraer fácilmente la sonda del indicador.
El montaje del indicador se puede realizar de varias formas. Muchos indicadores tienen una orejeta de montaje con un orificio para un perno como parte de la placa posterior. Alternativamente, el dispositivo puede sujetarse por el vástago cilíndrico que guía el émbolo mediante una pinza o abrazadera especial, que es el método utilizado generalmente por herramientas diseñadas para integrar un indicador como componente principal, como medidores de espesor y comparadores. Los diámetros exteriores comunes para el vástago son 3/8 de pulgada y 8 mm, aunque se fabrican otros diámetros. Otra opción que incluyen algunos fabricantes son los soportes de cola de milano compatibles con los indicadores de prueba de dial.
Un indicador de prueba de cuadrante , también conocido como indicador de prueba de brazo de palanca o indicador de dedo , tiene un rango de medición más pequeño que un indicador de cuadrante estándar. Un indicador de prueba mide la desviación del brazo; la sonda no se retrae sino que gira formando un arco alrededor de su punto de articulación. La palanca se puede intercambiar por longitud o diámetro de bola y permite tomar mediciones en ranuras estrechas y orificios pequeños donde el cuerpo de un tipo de sonda puede no llegar. El modelo mostrado es bidireccional; es posible que algunos tipos deban cambiarse mediante una palanca lateral para poder medir en la dirección opuesta.
Estos indicadores en realidad miden el desplazamiento angular y no el desplazamiento lineal; la distancia lineal se correlaciona con el desplazamiento angular en función de las variables correlacionadas. Si la causa del movimiento es perpendicular al dedo, el error de desplazamiento lineal es aceptablemente pequeño dentro del rango de visualización del dial. Sin embargo, este error comienza a notarse cuando esta causa está hasta 10° fuera de los 90° ideales. [1] Esto se llama error de coseno , porque el indicador solo registra el coseno del movimiento, mientras que el usuario probablemente esté interesado en el vector de movimiento neto . El error del coseno se analiza con más detalle a continuación.
Los puntos de contacto de los indicadores de prueba suelen venir con una punta esférica estándar de 1, 2 o 3 mm de diámetro. Muchos son de acero ( acero aleado para herramientas o HSS ); Los modelos de gama más alta son de carburos (como el carburo de tungsteno ) para una mayor resistencia al desgaste. Se encuentran disponibles otros materiales para los puntos de contacto según la aplicación, como rubí (alta resistencia al desgaste) o teflón o PVC (para evitar rayar la pieza de trabajo). Son más caras y no siempre están disponibles como opciones OEM, pero son extremadamente útiles en aplicaciones que las exigen.
Los indicadores de prueba de cuadrante modernos generalmente se montan utilizando un vástago integrado (a la derecha de la imagen) o mediante una abrazadera especial que sujeta una cola de milano en el cuerpo del indicador. Algunos instrumentos pueden utilizar soportes especiales.
Antes de los mecanismos modernos de dial con engranajes, los indicadores de prueba que usaban una sola palanca o sistemas de palancas eran comunes. El alcance y la precisión de estos dispositivos eran generalmente inferiores a las unidades modernas de tipo dial, con un rango de 10/1000 a 30/1000 de pulgada, siendo típica una precisión de 1/1000 de pulgada. Un indicador de prueba de palanca única común era el Starrett (No. 64), y los que usaban sistemas de palancas para amplificación fueron fabricados por compañías como Starrett (No. 564) [2] y Lufkin (No. 199A), [3] como así como empresas más pequeñas como Ideal Tool Co. Koch también fabricó dispositivos que podían usarse como indicador de prueba de palanca o como tipo émbolo. [4]
Con la llegada de la electrónica, la esfera del reloj (esfera) ha sido reemplazada en algunos indicadores por pantallas digitales (generalmente LCD ) y el mecanismo de relojería ha sido reemplazado por codificadores lineales . Los indicadores digitales tienen algunas ventajas sobre sus predecesores analógicos. Muchos modelos de indicadores digitales pueden registrar y transmitir los datos electrónicamente a una computadora, a través de una interfaz como RS-232 o USB . Esto facilita el control estadístico del proceso (SPC), porque una computadora puede registrar los resultados de la medición en un conjunto de datos tabulares (como una tabla de base de datos o una hoja de cálculo ) e interpretarlos (realizando análisis estadísticos sobre ellos). Esto evita el registro manual de largas columnas de números, lo que no solo reduce el riesgo de que el operador introduzca errores (como transposiciones de dígitos) sino que también mejora en gran medida la productividad del proceso al liberar al humano de las tediosas tareas de grabación y copia de datos. Otra ventaja es que se pueden cambiar entre unidades métricas y en pulgadas con solo presionar un botón, evitando así un paso de conversión de unidades separado que consiste en ingresar a una calculadora o navegador web y luego registrar los resultados.
En los indicadores de caída, la punta de la sonda generalmente se puede intercambiar con una variedad de formas y tamaños según la aplicación. Las puntas normalmente se fijan con una rosca de tornillo n.° 4-48 o M2.5. Las puntas esféricas se utilizan a menudo para dar contacto puntual . También se utilizan puntas cilíndricas y planas según sea necesario. Las puntas en forma de aguja permiten que la punta entre en un pequeño orificio o ranura. Los juegos de puntas accesorias se venden por separado y son económicos, de modo que incluso los indicadores que no tienen un juego de puntas pueden ampliarse con un juego nuevo.
Los indicadores de prueba de cuadrante, cuyas puntas oscilan formando un arco en lugar de hundirse linealmente, suelen tener puntas esféricas. Esta forma proporciona un punto de contacto, lo que permite mediciones consistentes a medida que la punta se mueve a través de su arco (a través de una distancia de desplazamiento constante desde la superficie de la bola hasta el punto central, independientemente del ángulo de contacto de la bola con la superficie medida). Se ofrecen comercialmente varios diámetros esféricos; Los tamaños estándar son 1 mm, 2 mm y 3 mm.
A pesar de la ventaja que acabamos de mencionar (con respecto a la irrelevancia del ángulo de contacto) de la propia bola (esfera) , el ángulo de contacto de la palanca en general sí importa. En la mayoría de los DTI, debe ser paralelo (0°, 180°) a la superficie que se está midiendo para que la medición sea realmente precisa, es decir, para que la magnitud de la lectura del dial refleje la verdadera distancia de movimiento de la punta sin error de coseno . Es decir, la trayectoria del movimiento de la punta debe coincidir con el vector que se está midiendo; de lo contrario, sólo se mide el coseno del vector (lo que produce el error llamado error del coseno). En tales casos, el indicador puede seguir siendo útil, pero se debe aplicar una compensación (multiplicador o factor de corrección) para lograr una medición correcta (donde la medición es absoluta y no meramente comparativa). (Este hecho se aplica al ángulo entre la palanca y la pieza, no al ángulo entre la palanca y el cuerpo del DTI, [5] que es ajustable en la mayoría de los DTI). El mismo principio también se emplea con las sondas de disparo por contacto de las CMM (TTP). ), donde la máquina (cuando se usa correctamente) ajusta su compensación de compensación de bola para tener en cuenta cualquier diferencia entre el vector de aproximación y el vector de superficie.
Algunos DTI (como la línea Interapid y sus competidores) se fabrican con un margen incorporado de modo que un ángulo de punta de 12° (entre la palanca y la superficie que se mide) es el ángulo que corresponde a un error de coseno cero. Esto es una gran comodidad para el usuario debido a la practicidad de tener la bola alejada del cuerpo indicador de manera que la unidad pueda pasar sobre una superficie.
Cambiar la punta de un DTI no es una tarea tan sencilla como cambiar la punta de un indicador de caída, porque la punta, al ser una palanca, tiene su longitud exactamente igual al mecanismo de relojería dentro del indicador, de modo que la longitud del arco de su El movimiento de la extremidad tiene una relación conocida con los engranajes que impulsan la aguja del dial. Por lo tanto, para agregar una punta más larga o más corta se requiere multiplicar un factor de corrección con la lectura del dial para producir una lectura de distancia real. Las puntas DTI suelen tener rosca para intercambiarse (como puntas indicadoras de caída), con pequeñas partes planas para aceptar una llave; pero la intención con respecto al cambio de puntas que el usuario puede reparar se limita únicamente a las puntas que originalmente venían con el indicador, debido a la importancia antes mencionada de la longitud. Normalmente, un DTI viene con sólo unas pocas puntas, como una punta de bola pequeña y una punta de bola grande.
Ninguna de las consideraciones anteriores (error del coseno o error de longitud de la palanca) importa si la lectura del dial se utiliza sólo de forma comparativa (en lugar de absoluta). Pero evitar errores del tipo de confusión comparativa versus absoluta depende del conocimiento y la atención del usuario, más que del instrumento en sí, y por lo tanto los reparadores de DTI generalmente no certificarán la precisión de un DTI que no puede ofrecer una medición absoluta precisa, incluso si es perfectamente buena solo para uso comparativo. Un DTI de este tipo todavía podría certificarse (y etiquetarse) sólo para uso comparativo, pero debido a que implica el riesgo de error del usuario, las reglas de calibración de medidores en los talleres mecánicos exigen una etiqueta de "uso comparativo únicamente" (si se puede confiar en que los usuarios entienden y seguirlo) o exigir que el indicador sea retirado del servicio (si no).
{{citation}}: Mantenimiento CS1: posdata ( enlace )