Comparatori a quadrante e digitali: cinque errori che falsano la misura

Tastatore inclinato rispetto alla direzione dello spostamento: gli errori di coseno con i comparatori a lettura su quadrante e con quelli digitali

Per raggiungere un punto scomodo si ruota leggermente lo strumento, oppure si appoggia la punta con qualche grado di inclinazione rispetto alla direzione lungo cui il pezzo si muove. L’inclinazione sembra irrilevante, perché a occhio la punta «tocca comunque». Lo strumento però legge soltanto la componente dello spostamento parallela al proprio asse: la lettura viene ridotta di un fattore pari al coseno dell’angolo. A dieci gradi si perde circa l’1,5 per cento, a venti gradi oltre il 6 per cento. Il valore risultante è sempre inferiore a quello vero, sempre della stessa quantità, e la ripetibilità resta eccellente: nulla segnala l’anomalia. L’indizio arriva dal confronto con un secondo rilievo eseguito con montaggio diverso, o dal fatto che i pezzi risultino sistematicamente più «buoni» del previsto. Si evita allineando l’asse del tastatore alla direzione del moto e verificando l’allineamento con un riscontro noto prima della serie; quando l’accesso impone un’inclinazione, va documentata e il fattore di correzione applicato al dato, non lasciato implicito.

Quando il sostegno cede: bracci lunghi, morsetti su tubi sottili e prolunghe improvvisate

Il punto da controllare è lontano, così si allunga il braccio, si aggiunge una prolunga, si serra il morsetto sul primo montante disponibile — spesso un tubo di piccolo diametro. Il montaggio regge, non oscilla, e l’azzeramento riesce al primo colpo. Sotto il contatto, però, l’intera catena di sostegno si flette elasticamente di una quantità dello stesso ordine di grandezza delle tolleranze in gioco. Quella deformazione non è distinguibile dallo spostamento del pezzo: lo strumento la somma alla lettura e la restituisce come quota. Il segnale d’allarme è il ritorno a zero imperfetto quando si allontana il pezzo, oppure una lettura che deriva lentamente mentre il contatto resta fermo. Il rimedio è strutturale: accorciare gli sbalzi, usare basi rigide e piani di appoggio stabili, evitare le prolunghe in serie e provare la rigidezza premendo il sostegno a vuoto. Se l’indice si muove quando si tocca il braccio, quel montaggio non è utilizzabile per la tolleranza richiesta.

Rilievi eseguiti agli estremi della scala, senza portare l’indice a metà campo

Si avvicina la punta quel tanto che basta a far muovere l’indice e si comincia a misurare. Il rilievo funziona, i numeri escono, nessuno percepisce un problema. In realtà si sta lavorando nella zona iniziale o terminale dell’escursione, dove il comportamento del meccanismo o del trasduttore è meno regolare e la risposta si allontana dalla linearità dichiarata. Poiché gli scostamenti da valutare sono piccoli, un difetto di linearità anche modesto pesa in proporzione molto di più sul risultato. Il fenomeno si riconosce ripetendo lo stesso rilievo dopo aver spostato il precarico verso il centro: se il valore cambia in modo apprezzabile, la causa era quella. Si porta quindi l’indice in posizione intermedia prima di azzerare, si mantiene il contatto entro la parte centrale dell’escursione per tutta la serie e si ripete l’azzeramento ogni volta che il montaggio viene modificato.

Azzeramento su un riscontro a temperatura diversa da quella del pezzo

Il blocchetto di riscontro viene tenuto in mano mentre si prepara il banco, il pezzo arriva ancora tiepido dalla lavorazione, il piano è esposto al sole di una finestra o a una bocchetta di ventilazione. Si azzera, si misura, e il risultato appare del tutto normale. Ma acciaio e leghe leggere si dilatano di alcuni micrometri per ogni decimo di grado su lunghezze di qualche decina di millimetri: la differenza fra riscontro e pezzo si trasferisce integralmente nel confronto. UNI EN ISO 1 fissa a 20 gradi la temperatura di riferimento proprio per rendere confrontabili misure eseguite in luoghi e momenti diversi. Il sintomo è una deriva progressiva dei valori nel corso della serie, oppure uno scarto costante fra il primo turno e il secondo. Si evita lasciando stabilizzare riscontro e pezzo nello stesso ambiente per il tempo necessario, manipolando i riscontri con pinze o guanti, allontanando il banco da fonti di calore e registrando la temperatura al momento del rilievo.

Punta non adatta alla superficie o inserto ormai consumato

L’inserto montato è quello rimasto sullo strumento dall’impiego precedente: una punta piana su una superficie curva, una punta sferica su una superficie rigata o vicino a uno spigolo, un inserto con la calotta appiattita dall’uso. Il contatto avviene allora su un punto che cambia a ogni ripresa, spostandosi con la posizione dell’operatore e con l’orientamento del pezzo. La lettura resta credibile, ma la dispersione fra ripetizioni cresce e, soprattutto, ciò che si sta valutando non è più la caratteristica geometrica descritta dal disegno secondo UNI EN ISO 1101, bensì un’interazione fortuita fra due forme. Ci si accorge dell’anomalia quando ripetizioni sullo stesso punto danno valori diversi mentre lo strumento, provato su un riscontro piano, si comporta correttamente. Si sceglie la geometria dell’inserto in funzione della superficie, si ispezionano periodicamente le punte e si sostituiscono quando il profilo non è più definito, inserendo il controllo nel programma di conferma metrologica secondo UNI EN ISO 10012.

Le cinque situazioni descritte hanno in comune il fatto di produrre numeri ordinati e ripetibili. Per riconoscerle serve conoscere il comportamento reale dello strumento e delle sue attrezzature: la pagina dedicata ai comparatori a quadrante e digitali raccoglie le soluzioni disponibili con le relative caratteristiche tecniche.

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