Οδηγοί

Υψομετρικοί Γράφτες

Όργανο μέτρησης ύψους υψηλής ακρίβειας για χάραξη και έλεγχο επιπεδότητας και παραλληλότητας πάνω σε πλάκα εφαρμογής.

Ο υψομετρικός γραφτής ή υψομετρικός χαράκτης είναι ένα όργανο μέτρησης ύψους με υψηλή ακρίβεια. Επίσης χρησιμοποιείται σαν χαράκτης και σε συνδυασμό με ρολόι γραφτή σαν όργανο ελέγχου επιπεδοτητας και παραλληλότητας. Συνήθως χρησιμοποιούνται πάνω σε πλάκες εφαρμογής (γρανιτόπλακες). Η πλάκα εφαρμογής παρέχει μια επίπεδη επιφάνεια πάνω στην οποία μετακινούμε ελεύθερα τον υψομετρικό γραφτή.

Μέρη του υψομετρικού γραφτή

Ο υψομετρικός γραφτής αποτελείται από λίγα βασικά μέρη που καθορίζουν την ακρίβειά του.

Υψομετρικός γραφτής με αριθμημένα μέρη — Τα βασικά μέρη ενός υψομετρικού γραφτή.

Βάση (base): η επιφάνεια που πατάει στην πλάκα εφαρμογής και ορίζει το επίπεδο αναφοράς. Είναι βαριά και στιβαρή ώστε το όργανο να στέκεται σταθερά και να λειτουργεί σαν αξιόπιστο σημείο αναφοράς.

Κύρια μπάρα ή κολώνα (beam): η κάθετη ράγα με τη διαβάθμιση, πάνω στην οποία ολισθαίνει ο φορέας του οργάνου.

Μικρορύθμιση (fine adjustment): η μικρορύθμιση επιτρέπει την ακριβή μετακίνηση του φορείου σε πολύ μικρά βήματα μέσω κοχλία λεπτής πρόωσης.

Βερνιέρος (vernier): η βοηθητική κλίμακα που επιτρέπει την ανάγνωση των δεκαδικών της μέτρησης. Η χάραξή του που συμπίπτει με μια χάραξη της κύριας κλίμακας δίνει την ακριβή τιμή, με ανάγνωση έως και 0,02 mm.

Βίδα κλειδώματος βερνιέρου: ασφαλίζει τον ολισθητή πάνω στην κύρια μπάρα, ώστε η ένδειξη να μη μετακινηθεί κατά την ανάγνωση ή τη χάραξη.

Ακίδα χάραξης (scriber): το άκρο μέτρησης και χάραξης, συνήθως με μύτη από carbide για αντοχή, που εντοπίζει την πάνω επιφάνεια (top land) του κομματιού.

Τύποι και παρελκόμενα

Ανάλογα με τον τρόπο ανάγνωσης, οι υψομετρικοί γραφτές διακρίνονται σε βερνιέρου, ρολογιού (dial) και ψηφιακούς (digital). Οι ψηφιακοί ενσωματώνουν επεξεργαστή και εκτελούν αυτόματους υπολογισμούς, όπως το κέντρο και τη διάμετρο οπών, αποστάσεις κέντρο προς κέντρο και τη μέγιστη ή ελάχιστη τιμή σε μια σάρωση, ενώ αντισταθμίζουν αυτόματα τη διάμετρο της ακίδας. Ο τρόπος ανάγνωσης του βερνιέρου είναι ο ίδιος με του παχυμέτρου.

Το άκρο μέτρησης αλλάζει ανάλογα με την εργασία.

Ακίδα χάραξης (scriber): το βασικό παρελκόμενο. Καλύπτει τα περισσότερα χαρακτηριστικά, εντοπίζει τις πάνω επιφάνειες και χαράσσει ευθείες γραμμές.

Test indicator (ρολόι): αντικαθιστά την ακίδα όταν χρειάζεται μεγαλύτερη ευαισθησία, για παράδειγμα στον έλεγχο παραλληλότητας μιας επιφάνειας.

Ραβδί βάθους (depth bar): λειτουργεί σαν μικρόμετρο βάθους και μετράει επιφάνειες που βρίσκονται χαμηλότερα από τη βάση του οργάνου.

Σφαιρική ακίδα (ball probe): μετράει το κέντρο μιας οπής και αποστάσεις κέντρο προς κέντρο, ενώ μπορεί να αναστραφεί για να φτάσει ψηλότερες διαστάσεις.

Η πλάκα εφαρμογής ως επιφάνεια αναφοράς

Η ακρίβεια του υψομετρικού γραφτή εξαρτάται άμεσα από την επιπεδότητα της πλάκας εφαρμογής. Η πλάκα ορίζει το επίπεδο αναφοράς από το οποίο ξεκινούν όλες οι μετρήσεις ύψους, οπότε κάθε σφάλμα επιπεδότητας της πλάκας μεταφέρεται κατευθείαν στη μέτρηση. Σήμερα ο γρανίτης είναι το πιο διαδεδομένο υλικό για πλάκες εφαρμογής σε εργαστήριο, έλεγχο και συνεργείο, ενώ οι παλιότερες πλάκες από χυτοσίδηρο (cast iron) σταδιακά εγκαταλείπονται.

Ο γρανίτης έχει ορισμένα πρακτικά πλεονεκτήματα. Δεν σκουριάζει και, αν χτυπηθεί, δεν σηκώνει γρέζι (burr) που θα ανασήκωνε το όργανο, σχηματίζει αντίθετα μια μικρή κοιλότητα. Επίσης απορροφά και αποβάλλει αργά τη θερμότητα, άρα είναι λιγότερο ευαίσθητος σε τοπικές θερμικές μεταβολές. Έχει όμως και μια ευαισθησία, η υγρασία μπορεί να τον παραμορφώσει. Σε ελεγχόμενη δοκιμή, πλάκες γρανίτη που διαβράχηκαν με νερό χρειάστηκαν περίπου δέκα ημέρες για να επανέλθουν στην αρχική τους επιπεδότητα, γι' αυτό αποφεύγουμε το lapping με υγρό διαλύτη και άμεσο έλεγχο της επιπεδότητας αμέσως μετά.

Χαρακτηριστικό	Χυτοσίδηρος (cast iron)	Γρανίτης
Σκουριά	Σκουριάζει	Δεν σκουριάζει, μπορεί όμως να παραμορφωθεί από υγρασία
Γρέζι (burr) σε χτύπημα	Σηκώνει υλικό προς τα πάνω	Σχηματίζει κοιλότητα, δεν σηκώνει υλικό
Θερμική συμπεριφορά	Απορροφά και αποβάλλει γρήγορα τη θερμότητα	Απορροφά και αποβάλλει αργά τη θερμότητα
Κόστος	Σχετικά ακριβός	Σχετικά οικονομικός

Πιθανές αιτίες σφαλμάτων

Όπως και στα παχύμετρα αιτίες σφαλμάτων αποτελούν:

Αρχή Abbe

Γιατί ο γραφτής είναι ευαίσθητος στην κλίση

Η αρχή Abbe ορίζει ότι η κλίμακα μέτρησης πρέπει να βρίσκεται στην ίδια ευθεία με τη διάσταση που μετράμε. Στον υψομετρικό γραφτή η ακίδα απέχει από την κολώνα ανάγνωσης, οπότε η αρχή δεν τηρείται. Κάθε μικρή κλίση του ολισθητή ή στρέβλωση της κολώνας μετατρέπεται σε σφάλμα μέτρησης, που μεγαλώνει όσο απομακρύνεται η ακίδα από την κολώνα, δηλαδή όσο αυξάνεται η διάσταση «h».

Σφάλμα λόγω του φαινομένου parallax.

Σφάλμα υπερβολικής δύναμης λόγω του γεγονότος ότι ο υψομετρικός γραφτής δεν συμμορφώνεται με την αρχή Abbe.

Σφάλμα λόγω θερμικής διαστολής λόγω διαφοράς θερμοκρασίας μεταξύ γραφτή και κομματιού προς μέτρηση.

Σφάλμα λόγω στρέβλωσης της κύριας μπάρας που οδηγεί τον γράφτη. Το σφάλμα αυτό υπολογίζεται με τον παρακάτω τρόπο. Όπως φαίνεται, η εγκατάσταση ενός χαράκτη ή κεντραριστικού ρολογιού θέλει ιδιαίτερη προσοχή καθότι μεγαλώνει η διάσταση "h" η οποία οδηγεί σε μεγαλύτερο σφάλμα.

Σφάλμα στρέβλωσης κύριας μπάρας — Στρέβλωση της κύριας μπάρας, το σφάλμα αυξάνεται με τη διάσταση h.

Παράδειγμα

Όταν η διασταση "h" είναι 150mm το σφάλμα είναι 1.5 φορές μεγαλύτερο από όταν είναι 100mm.

Αναλογία σφάλματος με τη διάσταση h — Όσο μεγαλώνει το h, μεγαλώνει αναλογικά και το σφάλμα.

Στην περίπτωση ρύθμισης με την βοήθεια πρότυπων πλακιδίων, αν εφαρμοστεί υπερβολική δύναμη, τότε η βάση του μπορεί να ανασηκωθεί και να μην πατάει τέλεια πάνω στην πλάκα εφαρμογής. Αυτό θα επιφέρει σφάλμα. Για ακριβείς μετρήσεις, η ακίδα του γραφτή χρειάζεται οριακά να ακουμπάει το πλακίδιο. Επιπλέον η επιφάνεια της πλάκας εφαρμογής αλλά και η βάση του υψομετρικού γραφτή πρέπει να έχει καθαριστεί πολύ προσεκτικά από σκόνη.

Ρύθμιση με πρότυπο πλακίδιο, η ακίδα ακουμπά οριακά χωρίς υπερβολική δύναμη.

Χρήση υψομετρικού γραφτή

Διατηρείστε την κυρία μπάρα ολίσθησης καθαρή από σκόνη και ακαθαρσίες.

Η παραλληλότητα μεταξύ του γραφτή και της πλάκας εφαρμογής πρέπει να είναι 0.01mm τουλάχιστον.

Το φαινόμενο parallax όπως και στον απλό βερνιέρο μπορεί να οδηγήσει σε σημαντικό σφάλμα. Όταν διαβάζουμε μια μέτρηση πάντα κοιτάμε κάθετα.

Μετά την χρήση: Πάντα καθαρίζουμε τυχόν νερά και λάδια.

Αποθήκευση: Αποφεύγουμε έκθεση στον ήλιο, ψηλές και χαμηλές θερμοκρασίες και υψηλή υγρασία κατά την αποθήκευση. Προστατεύουμε από την σκόνη σκεπάζοντας το όργανο με κάλυμμα ή αποθηκεύοντας το σε κουτί.