metrologia
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PAQUÍMETRO
21/03/2012
Paquímetro – Introdução 3.0
O paquímetro é o instrumento de medição linear mais
popular usado em todos os cantos do mundo. Devido à sua
construção simples, de fácil utilização e operação rápida, ele é o
preferido para medições dimensionais de precisão. Seu grande
número de formas e formatos disponíveis com faces de medição
exclusivas, o torna um instrumento com características universais.
Paquímetro ancestral
Figura 3.03
Origem: Wikipédia
Paquímetro:
grego: paqui (espessura)
e metro (medida).
Medidor de espessura
Paquímetro hoje
Figura 3.04
21/03/2012
Paquímetro – Nomenclatura 3.1
Componentes
Figura 3.05
Analógico
21/03/2012
O grande ganho do paquímetro em relação à régua
graduada foi a incorporação faces de referência e
principalmente o uso de nônio ou vernier para subdividir o
milímetro
O Nônio ou Vernier é um dispositivo tecnológico que
aumenta a sensibilidade de uma escala ao subdividir sua menor
divisão. Na metrologia da área metalmecânica, este princípio é
usado em vários instrumentos de medição, dentre eles:
paquímetro, micrômetro e goniômetro.
Paquímetro – Nônio 3.2
Microscópio de bancada
Escala do nônio: 54’ Escala principal: 356°
Goniômetro
com nônio
Figura 3.06
Nônio (Vernier)
21/03/2012
Na França, o conceito foi modificado, por Pière Vernier,
onde foi usado para construir instrumentos de metrologia com
escalas de medição lineares mais precisas. Por esta razão, o
nônio também é conhecido como vernier.
O primeiro nónio (nônio, no
Brasil) foi um processo de medição
inventado pelo matemático português
Pedro Nunes. Quando aplicado em um
instrumento de navegação, permitia
medições com rigor de alguns minutos
de grau, permitindo planejar a
navegação na ordem da dezena de
quilometros com uma margem de erro
menor . O “NÔNIO”
Figura 3.07
Paquímetro – Nônio 3.2
21/03/2012
O nônio é usado em paquímetros e micrômetros e
goniômetros para medidas precisas. Em um paquímetro típico, a
escala principal é calibrada em milímetros, e o nônio permite
realizar medidas com precisão de até 0,02mm.
O nônio pode ser descrito como um par de escalas
graduadas, geralmente em milímetros ou graus, que deslizam
uma sobre a outra. Na segunda escala (que é o nônio
propriamente dito) é possível ler uma fração da medida da
primeira escala.
Paquímetro analógico
Figura 3.08
Paquímetro – Nônio 3.2
21/03/2012
Funcionamento do nônio
Figura 3.09
Paquímetro – Nônio 3.2
21/03/2012
Na figura 3.10, é mostrado um paquímetro com nônio,
capaz de realizar medidas com uma precisão máxima de 0,05
milímetro. O nônio é a escala inferior, que desliza sobre a escala
superior (principal).
Nônio de 0,05mm
Figura 3.10
Paquímetro – Nônio 3.2
21/03/2012
O traço do nônio que se alinhar perfeitamente com um dos
traços da escala principal, dá a medida da fração da unidade,
que deve ser somada à medida inteira da escala principal. No
exemplo da figura 3.11, o zero do nônio se encontra após a
medida de 3,00mm da escala principal, e o traço do nônio mais
bem alinhado com a escala principal é o correspondente a
0,58mm. Logo, a indicação a ser lida no instrumento é
(3,00+0,58) = 3,58mm.
Paquímetro – Nônio 3.2
A origem do nônio está entre os
pontos .125 e .150 mm da escala
principal, assim o valor tomado é
.125 pol.
A origem do nônio está entre os pontos
3 e 4 mm da escala principal, assim o
valor tomado é 3 mm.
Os traços das escalas principal
e nônio coincidem no ponto em
que o nônio indica 0,58 mm
Medida = Principal + Nônio
= 3,00 + 0,58
= 3,58 mm
Os traços das escalas principal e
nônio coincidem no ponto em que
o nônio indica .016 pol.
Medida = Principal + Nônio
= .125 + .016
= .141 pol. Quanto indica a escala em polegadas?
Leitura do nônio
Figura 3.11
21/03/2012
Paquímetro – Versatilidade 3.3
A figura 3.12 serve para justificar a designação dada ao modelo
de paquímetro da figura 3.05 “QUADRIDIMENSIONAL”
A etimologia da palavra,
na língua portuguesa, é
que não é muito coerente
com a atualidade deste
instrumento, sendo um
instrumento com muito
mais possibilidades do
que, simplesmente medir
espessuras.
I
II
III IV
I
II
Versatilidade
Figura 3.12
21/03/2012
Medir espessura de latas
Figura 3.13
Paquímetro – Tipos construtivos 3.4
Eixo da indicação
Eixo de medição
Erro de ABBE Figura 3.14
Erro de medição que
pode ocorrer com uso
inadequado do paquímetro. A
medição deve ser realizada
estando a peça o mais próximo
do eixo da indicação, a figura
3.14 mostra esta condição.
21/03/2012
O paquímetro
mostrado nas figuras
3.15 e 3.16 é utilizado
em manutenção para
levantar os dados de
uma engrenagem que
tenha sido danificada
em alguma máquina.
Paquímetro duplo Figura 3.15
Medição de engrenagem Figura 3.16
Na versão digital é mostrado nas figuras 3.42
Paquímetro – Tipos construtivos 3.4
21/03/2012
Cintel analógico
Figura 3.17
Paquímetro – Tipos construtivos 3.4
As figuras 3.17; 3.18 e 3.19 mostram uma variação do
paquímetro denominado Cintel. A figura 3.20 mostra um
conjunto de acessórios que conferem a este instrumento uma
versatilidade ímpar.
O cintel mostrado na figura 3.19 foi adaptado para
controle do desgaste em panelas de freio
Cintel digital
Figura 3.18
Controlador para
tambor de freio
Figura 3.19
21/03/2012
Paquímetro – Tipos construtivos 3.4
O cintel e seus acessórios
Figura 3.20
21/03/2012
PAQUÍMETRO – Tipos construtivos
Medição de rasgo
de chaveta
Figura 3.23
Erro de paralaxe pode ocorrer sempre
que duas escalas estão separadas por um
degrau, como mostra a figura.Neste exemplo,
olhando a escala dos pontos 1,2 e 3 todos
produzem leituras diferentes, por causa dos
ângulos envolvidos. Olhar sempre a escala
perpendicularmente para fazer leituras sem
erros de paralaxe.
Medidor de rebaixos
Figura 3.22
Paralaxe
Figura 3.21
Paquímetro – Tipos construtivos 3.4
21/03/2012
Medidores de sulcos de pneu
Figura 3.25
Paquímetro – Tipos construtivos 3.4
As variações do paquímetro, apresentadas na figura
3.25, foram concebidos para controlar as ranhuras da banda
de rodagem de pneus.
Sistema de fixação de pneu para medição
Figura 3.24
Digital Analógico
21/03/2012
Paquímetro com relógio
Figura 3.26
O modelo de paquímetro analógico, mostrado na figura
3.26, foi idealizado para minimizar o efeito do paralaxe. O nônio
foi substituído por um relógio comparador, conforme mostram
as figuras abaixo.
Resolução de 0,001pol.
A figura 3.27 mostra a indicação de
0,152pol. em um paquímetro com
relógio, isto significa que o valor
verdadeiro, pode se dizer, está entre
0,151 e 0,153pol.
3.4
Utilização
Figura 3.27
Paquímetro – Tipos construtivos 3.4
21/03/2012
Os acessórios do modelo de paquímetro da figura 3.28
são apropriadas para medição direta de distância entre centros
de furos de uma peça
Prolongadores
Aplicações especiais
Figura 3.28
Paquímetro – Tipos construtivos 3.4
Leitura Resolução Exemplo de leitura no nônio O nônio na posição zero
21/03/2012
Paquímetro – Leituras 3.5
Leitura Resolução Exemplo de leitura no nônio O nônio na posição zero
Exercício 3.1
Tabela 3.03
21/03/2012
Escala em pol.
A escala do nônio com
50 traços (baseado
em divisões de 0,050
pol.) é mais fácil de ler
os 0,001pol com
precisão
Escala em mm
A escala em mm
possui resolução
de 0,02 ou 0,05
mm. Este indica
0,02 mm
O medidor vertical, também designado como traçador de
alturas ou vertical, goza das mesmas características técnicas de
um paquímetro, com a diferença de uma das faces de medição
ou traçagem é intercambiável.
Paquímetro – Variações 3.6
Traçador vertical
Figura 3.29
Medidor vertical
Figura 3.30
21/03/2012
Medidor de alturas digital mecânico
Figura 3.31
125 85
Exemplo de aplicação
Figura 3.32
Paquímetro – Variações 3.6
21/03/2012
PAQUÍMETRO – Variações 3.6
Medidor de alturas mecânico
Figura 3.33 Medidor de alturas digital
Figura 3.34
21/03/2012
Aplicação do paquímetro
de profundidade
Figura 3.36
L – Capacidade de 150; 200 e 300mm
Paquímetro
de profundidade
Figura 3.35
Nota: Também denominado “Calibre de Profundidade”
Paquímetro – Variações 3.6
Paquímetro – Curiosidades
21/03/2012
3.7
Marchetaria
Delineador de sobrancelhas
Paquímetro versão em
plástico
Ancestral em madeira
Construções
curiosas
Figura 3.37
21/03/2012
Os paquímetros digitais do modelo “ABSOLUTE” são
análogos aos paquímetros analógicos: ambos podem ser
lidos em qualquer ponto a qualquer hora. Abaixo da escala
principal há referências precisas que permitem que a micro-
eletrônica calcule a posição absoluta em qualquer ponto da
escala.
Três sensores no cursor
Paquímetro – Digitais 3.8
Paquímetro digital
Figura 3.38
21/03/2012
O modelo de paquímetro, mostrado na figura 3.39, atende a
IP67, o que significa que continua funcionando mesmo depois de
ter sido mergulhado em água ou refrigerante por 30 minutos.
Paquímetro a prova de respingos
Figura 3.39
Paquímetro – Digitais 3.8
21/03/2012
Girar a peça de forma que as orelhas se assentem
sobre a superfície interna
Manter uma ligeira força
afastando os bicos
Uma facilidade são os
rebaixos nas pontas
dos bicos, permitindo
medir reentrância e/ou
canais.
Paquímetro – Aplicações 3.8
Na medição de furos
pequenos, o paquímetro
pode indicar valores
menores para o diâmetro
devido à fresta entre as
orelhas, a menos que
seja medido um anel
padrão com diâmetro
próximo ao da peça a
medir
Medição de furo
Figura 3.41
Medição de ranhura
Figura 3.40
Afastamento
entre pontos
de contato
Orelha
Anel padrão
Medida Real
21/03/2012
Paquímetro – Variações 3.9
Acessórios para os bicos aumentam a
versatilidade de paquímetros. Os
acessórios são fixados aos bicos com
grampos especiais (nãomostrados)
Acessórios para os bicos
aumentam a versatilidade
dos paquímetros. Os
acessórios são fixados
aos bicos com grampos
especiais.
Paquímetros especiais
Figura 3.42
Para medição de dentes de engrenagens
Paquímetro - Calibração 3.10
Girar o bloco para assegurar que o mesmo esteja
bem assentado, nas faces dos bicos do paquímetro.
Calibração em uma posição intermediária da escala
Paquímetro - calibração
Figura 3.43
21/03/2012
Verificação das orelhas - 1
Figura 3.44
Micrômetro: incerteza = ± 0,002mm; Paquímetro: incerteza =
±0,02mm. Dessa forma a regra de exatidão de 4 para 1 está
preservada uma vez que a relação é 10 para 1.
As faces de medição, planas e paralelas são mais do que
adequadas para verificar a exatidão das medições com as orelhas
de um paquímetro
21/03/2012
Paquímetro - Calibração 3.10
Base para micrômetro
A escala do paquímetro precisa estar paralela à direção normal da face
do bloco padrão para medições exatas. Mover o paquímetro,
ligeiramente, para se sentir o assentamento dos gumes das orelhas
nas faces dos blocos padrão
Verificação das orelhas - 2
Figura 3.45
21/03/2012
Paquímetro - Calibração 3.10
A incerteza de medição de um paquímetro, com k = 2, varia com a faixa
de indicação
Verificação fundo da escala
Figura 3.46
Graus de precisão
Figura 3.47
21/03/2012
Paquímetro - Calibração 3.10
Máxima exatidão pode ser obtida ajustando um paquímetro com
blocos padrão com uma dimensão próxima àquela a ser medida
21/03/2012
Saiba ouvir os outros !!!!!
Paquímetro – Procedimento de
calibração
3.11
Chiste 3.02
Figura 3.48
21/03/2012
Paquímetro digital
Figura 3.49
Paquímetro analógico
com relógio
Figura 3.50
Paquímetro – Procedimento de calibração 3.11
21/03/2012
Paquímetro – Procedimento de calibração 3.11 Paquímetro – Procedimento de calibração 3.11
Erros admissíveis
Tabela 3.04
Limites de erro G, conforme DIN 862
Comprimento
medido
Limite de erro G em µm
Valor da divisão Resolução
e
“O “valor de uma divisão” de um paquímetro na escala
principal é 1mm e no nônio pode variar de 0,05mm a 0,02mm
Exemplo:
• Valor de uma divisão da escala principal = 1 mm
Número de traços do nônio = 50
• Valor de uma divisão do nônio = 1mm/50 = 0,02 mm
• Resolução = 0,01 mm
A “resolução” pode, no caso limite, ser considerada igual
à metade do valor do nônio, uma vez que é possível que ocorra
que não haja uma única marca do nônio coincidindo com uma
marca da escala principal.”
21/03/2012
Paquímetro – Procedimento de
calibração
3.11
Paquímetros analógicos:
valor de uma divisão e resolução
21/03/2012
Paquímetro – Procedimento de
calibração
3.11
As diferenças entre a escala fixa e a escala móvel de um
paquímetro podem ser calculadas pela sua resolução. A
resolução é a menor medida que o instrumento oferece. Ela é
calculada utilizando-se a seguinte formula:
Resolução = UEF/ NDN
UEF = unidade da escala fixa
NDN = número de divisões do nônio
Exemplo:
Nônio com 10 divisões
Valor de um divisão = 1mm
1 / 10 = 0,1 mm
Determinação da resolução
21/03/2012
Checando
Paquímetro – Procedimento de
calibração
3.11
O “Valor de uma divisão” é a “Resolução” de um
paquímetro digital e correspondem ao valor do menor digito,
estável, apresentado no mostrador.
21/03/2012
Paquímetro – Procedimento de
calibração
3.11
Paquímetros digitais:
valor de uma divisão e resolução
Roteiro para calibração de paquímetros
1- Efetuar a limpeza da superfícies de medição
2- Verificação dos erros geométricos - planeza e paralelismo
2.1- Com o auxílio de três blocos padrão, com diferenças de
0,002 mm entre si, verificar o erro geométrico dos bicos
2.1.1- Colocar no meio dos bicos o bloco padrão de valor
intermediário.
2.1.2 - Tentar passar, no extremo superior e no inferior do
bico, o bloco de menor dimensão. Ele deverá passar, caso
contrário se tem um erro da ordem de 0,002 mm
21/03/2012
Paquímetro – Procedimento de
calibração
3.11
2.1.3 -Tentar passar no extremo superior e no inferior do
bico o bloco de maior dimensão. Ele não deverá passar, caso
passar, tentar com bloco de dimensão maior até não mais ser
possível passá-lo no vão.
2.2 - Anotar o valor do erro detectado na folha de cálculos
(planilha própria).
2.1.4 - Neste caso, o erro geométrico será igual à
diferença entre o bloco colocado no centro dos bicos e o último a
passar no vão.
21/03/2012
Roteiro para calibração de paquímetros
Paquímetro – Procedimento de
calibração
3.11
4.1-Calibrar a escala em onze pontos ao longo da faixa
nominal, garantindo que dois pontos, pelo menos, sejam
controlados na faixa das indicações decimais.
3.1 - Colocar um bloco de 10 mm entre os bicos no sentido
longitudinal, prendê-lo e atuar a trava. Verificar o efeito
4 - Verificação da exatidão da escala principal
3 - Verificação do efeito da trava
21/03/2012
Roteiro para calibração de paquímetros
Paquímetro – Procedimento de
calibração
3.11
5.1 - Medir um anel de Φ25mm. Realizar três medições.
Alternativamente colocar um bloco de 25 mm nos bicos e
medir a abertura das orelhas no projetor de perfil ou com um
Micrômetro para medidas externas. (Ver fig. 3.44)
5 - Verificação das orelhas
21/03/2012
Roteiro para calibração de paquímetros
Paquímetro – Procedimento de
calibração
3.11
6.1 - Verificar o erro de exatidão da haste comparando a
extensão da haste com um bloco padrão de 50 mm.
Executar três medições
6 - Verificação da haste de profundidade
7 - Verificação do medidor de ressaltos
7.1- Verificar o erro de exatidão da face de medição de
ressaltos comparando o deslocamento com um bloco
padrão de 50 mm. Executar três medições
8 - Determinação da incerteza da calibração
21/03/2012
Roteiro para calibração de paquímetros
Paquímetro – Procedimento de
calibração
3.11
Faixa nominal: 150 mm
Valor de uma divisão: 0,01 mm
Analógico:
Digital: x
Tipo : quadrimensional
Calibração de PAQUÍMETRO
Mensurando
Exemplo de aplicação
21/03/2012
Paquímetro – Procedimento de
calibração
3.11
Blocos Padrão Identificação 936774
Classe 0 Erro máximo 0,0003 mm
Padrão escalonado Identificação n.c.
Erro máximo 0,005 mm
Padrão
21/03/2012
Exemplo de aplicação
Paquímetro – Procedimento de
calibração
3.11
Erro geométrico (planeza/paralelismo)
Material blocos padrão :
1,004; 1,006 ; 1,008 e 1,010 mm para verificar erro geométrico
10 mm verificar efeito da trava
Escala
Material blocos padrão :
(0,02 mm) 1,04; 1;48; 10; 17; 20; 25; 50; 75; 100; 150
(0,01 ou 0,05 mm) 1,05; 1;45; 10; 17; 20; 25; 50; 75; 100; 150
Descrição da calibração
21/03/2012
Exemplo de aplicação
Paquímetro – Procedimento de
calibração
3.11
Orelha
Material Anel ou bloco padrão e projetor de perfis (20 ou 25 mm)
Profundidade
Material Blocos padrão : 50mm
Ressalto
Material Blocos padrão : 50mm
21/03/2012
Exemplo de aplicação
Paquímetro – Procedimento de
calibração
3.11
2 - Calibração
Valor Indicação no Paquimetro Média Erro D.Padrão
Nominal (mm) (mm) (mm) (mm)
0,00 0,00 0,00 0,00
1,05 1,05 1,04 1,05
1,45 1,45 1,45 1,45
5 5,00 5,00 5,00
10 10,00 10,00 10,00
17 16,99 17,00 16,99
20 19,99 19,99 19,99
24 23,98 23,99 23,99
50 49,99 49,99 49,99
75 74,99 75,00 75,00
100 99,99 99,99 99,99
150 149,99 149,99 149,99
Erro geométrico 0,002 #DIV/0!
21/03/2012
Exemplo de aplicação
Paquímetro – Procedimento de
calibração
3.11
Uso correto de instrumentos
21/03/2012
Paquímetro – Procedimento de
calibração
3.11
Técnicas de utilização do paquímetro
• Seus encostos devem estar limpos;
• A peça a ser medida deve estar posicionada corretamente
entre os encostos;
• Abrir o paquímetro com uma distância maior que a dimensão
do objeto a ser medido;
• Feita a leitura da medida, o paquímetro deve ser aberto e a
peça retirada,sem que os encostos a toquem.
21/03/2012
Paquímetro – Procedimento de
calibração
3.11
21/03/2012
• Manejar o paquímetro sempre com todo cuidado, evitando
choques
• Não causar danos ao paquímetro;
• Evitar arranhaduras , pois prejudica a graduação;
• Ao realizar medição, não pressionar o curso além do
necessário;
• Limpar o instrumento;
Paquímetro – Procedimento de
calibração
3.11
Técnicas de conservação do paquímetro