Los cabezales de medición se denominan instrumentos de medición que convierten pequeños movimientos de la sonda de medición en grandes movimientos de la aguja a lo largo de la escala . Los cabezales de medición se utilizan principalmente para mediciones relativas, desviaciones de medición, rugosidad, golpes de superficies de ejes.
Inicialmente, en 1890, se desarrollaron los cabezales de medición de palanca [1] (minímetros, indicadores de palanca [2] ), luego los cabezales de engranajes y de dientes de palanca [1] (ortotests [2] ), indicadores de palanca-tornillo [3] . En 1937, se desarrollaron los cabezales de medición de resortes [4] .
Los más difundidos son los relojes comparadores, los indicadores de palanca, los indicadores multivueltas, los microcatores [ 5] , los ópticos [6] , los cabezales de medición por electrocontacto [6] .
Un indicador de carátula es un dispositivo de medición diseñado para mediciones absolutas y relativas y control de desviaciones de una forma geométrica dada de una pieza, así como la posición relativa de las superficies.
En la carcasa cilíndrica hay una transmisión de cremallera y piñón y engranajes que convierten el movimiento alternativo de la varilla de medición en el movimiento de rotación del puntero del instrumento [7] . El diseño del indicador incluye un resorte, que elimina el juego de los engranajes, es decir, los engranajes siempre engranan con un lado del perfil del diente [8] . Por lo general, la escala del dispositivo se hace giratoria, lo que es conveniente para establecer lecturas cero al realizar mediciones relativas.
La aguja indicadora suele ser de varias vueltas, generalmente una vuelta de la flecha corresponde a un movimiento de la sonda de 1 mm. En algunos modelos, el dispositivo tiene una manecilla de segundos y un dial pequeño que muestra el número de vueltas completas de la manecilla grande.
Los indicadores más comunes con un valor de división de 0,01 mm, ya que es difícil proporcionar una mayor precisión con un engranaje de piñón y cremallera. La flecha grande de un dispositivo de este tipo hace una revolución cuando la varilla de medición se desplaza 1 mm, la flecha pequeña, cuando se desplaza 10 mm.
En el extremo de trabajo de la varilla de medición de la mayoría de los modelos hay una bola de carburo en un marco reemplazable, que toca la parte medida durante la medición. El mecanismo del indicador tiene un resorte de retorno fijado entre el cuerpo del indicador y la varilla. Este resorte crea una fuerza de medición en la varilla [9] .
El indicador de carátula está montado en un soporte de herramientas (similar a uno de laboratorio ). Se fija una varilla cilíndrica en la base del trípode, a lo largo de la cual se fija un acoplamiento móvil con una varilla, con un indicador fijo en el extremo. A menudo, el trípode tiene una base magnética . La base magnética le permite instalar trípodes en planos verticales e inclinados de piezas de acero medidas sin sujeción adicional.
El procedimiento general para trabajar con un indicador de carátula:
Para diversas aplicaciones en ingeniería mecánica, los indicadores se utilizan como parte de dispositivos especiales [10] , que permiten medir piezas de gran tamaño (soportes de indicadores) [11] , dimensiones internas (calibradores de calibre de indicadores) [12] , etc.
Los relojes comparadores están disponibles en las clases de precisión 0 y 1 [13] . El error de medición de un indicador de cuadrante depende del valor medido. Por lo tanto, en el rango de medición de 1 a 2 mm, el error es de 10 a 15 µm, y en el rango de 5 a 10 mm, el error aumenta a 18 a 22 µm [9] .
A diferencia de los indicadores de carátula, los cabezales de medición con dientes de palanca incorporan un brazo desigual [14] , cuyo brazo pequeño está conectado a la varilla de medición o directamente a la superficie medida, y el brazo grande generalmente está conectado al segundo brazo desigual y un engranaje. con una flecha Los cabezales de medición con dientes de palanca son de una vuelta y de varias vueltas [15] . Los dispositivos de medición están disponibles en varios tipos: de acción lateral con contacto directo del brazo de medición con la parte medida [16] y con una varilla de medición [15] . Los indicadores se producen con un precio de división de 0,001 y 0,002 mm [15] , que es un orden de magnitud mayor que en los indicadores de carátula. Por ejemplo, el indicador de Kempinski y Monakhov, que contiene dos palancas y dos pares de engranajes, tiene un rango de medición de 1 mm, un valor de división de 1 µm y una precisión en el límite de medición de menos de 5 µm [17] .
Los cabezales de medición de resorte están disponibles en tres tipos principales: microcatores, micadores (pequeños) y minicadores [18] . Los indicadores de resorte se consideran los dispositivos de medición mecánicos de palanca más precisos [18] . Se utiliza un resorte en espiral con una flecha como elemento sensible. Mover la palanca conectada a la varilla de medición cambia la longitud del resorte y gira el puntero. La principal ventaja de este diseño, la ausencia de fricción durante el movimiento del puntero, permite alcanzar una alta precisión [19] . El precio de división del microcator alcanza los 0,1 µm [20] . Además, los dispositivos se caracterizan por un diseño simple, durabilidad y falta de juego [21] .
También hay indicadores de resorte para mediciones más gruesas: decindicadores [21] con un valor de división de 0,05 mm.
Los cabezales de medición ópticos de resorte (opticadores), a diferencia de los indicadores de resorte, tienen un espejo en lugar de una flecha, que forma una imagen de una flecha en una escala. Los ópticos no tienen paralaje inherente a los dispositivos de puntero [22] . Algunas fuentes clasifican los cabezales ópticos de resorte como dispositivos de medición óptico-mecánicos ( optímetros ) [23] .
Los indicadores de cuadrante y los indicadores de palanca de cambios con escala digital electrónica se denominan indicadores electrónicos (no confundir con un indicador electrónico en electrónica).
Los cabezales de medición se instalan con mayor frecuencia para mediciones en trípodes, pinzas de medición, calibres interiores indicadores [24] , calibres de profundidad , etc.