भूमिका: एंगुलर मेजरमेंट (Angular Measurement) क्या है?
मैकेनिकल इंजीनियरिंग और वर्कशॉप में केवल लंबाई या चौड़ाई मापना ही काफी नहीं होता। कई बार हमें जॉब के ढलान (Slope), टेपर (Taper) या दो सतहों के बीच बनने वाले कोण (Angle) को मापना पड़ता है। कोणों को सटीक रूप से मापने की प्रक्रिया को एंगुलर मेजरमेंट कहा जाता है।
कोणों को आमतौर पर डिग्री (°), मिनट (‘) और सेकंड (“) में मापा जाता है। साधारण कार्यों के लिए हम ‘चांदा’ (Protractor) का उपयोग करते हैं, लेकिन औद्योगिक सटीकता के लिए यूनिवर्सल बेवल प्रोटेक्टर और साइन बार जैसे उपकरणों की आवश्यकता होती है।
1. वर्नियर बेवल प्रोटेक्टर (Vernier Bevel Protractor)
वर्नियर बेवल प्रोटेक्टर एक बहुत ही सटीक कोण मापने वाला उपकरण है। इसकी सहायता से हम 5 मिनट (5′) की सूक्ष्मता तक कोण माप सकते हैं।
Vernier Bevel Protractor मुख्य भाग(Main Parts):
- Stock: यह उपकरण का मुख्य आधार होता है जिसे कोण मापते समय जॉब की एक सतह से सटाया जाता है।
- Blade: यह एक लंबी पट्टी होती है जो घूम सकती है। इसे जॉब की दूसरी (कोणीय) सतह से सटाया जाता है।
- Dial: इसमें मुख्य स्केल (Main Scale) होता है जो $0^\circ$ से $360^\circ$ तक अंकित होता है।
- Vernier Scale: यह डायल पर लगा होता है और मुख्य स्केल के छोटे भागों को पढ़ने के काम आता है।
- Locking Screw: माप लेने के बाद रीडिंग को स्थिर करने के लिए।
Vernier Bevel Protractor कार्य करने का तरीका:
इसका उपयोग $0^\circ$ से $90^\circ$ के बीच किसी भी कोण को मापने के लिए किया जा सकता है। इसमें वर्नियर स्केल के 12 भाग मुख्य स्केल के 23 भागों के बराबर होते हैं, जिससे इसका अल्पतमांक (Least Count) 5′ निकलता है।
2. साइन बार (Sine Bar)
साइन बार एक अत्यंत सटीक (High Precision) उपकरण है, जिसका उपयोग बहुत ही सूक्ष्म कोणों को मापने या जॉब को किसी विशेष कोण पर सेट करने के लिए किया जाता है।
Sine Bar बनावट (Construction):
यह उच्च गुणवत्ता वाले स्टील (High Carbon Steel) की एक आयताकार पट्टी होती है, जिसके दोनों सिरों पर दो एक समान व्यास के रोलर्स (Rollers) लगे होते हैं।
- साइन बार की लंबाई दोनों रोलर्स के केंद्रों (Centers) के बीच की दूरी होती है।
- यह आमतौर पर 100 mm, 200 mm या 300 mm की लंबाई में उपलब्ध होते हैं।
Sine Bar सिद्धांत (Principle):
साइन बार त्रिकोणमिति के ‘Sine Rule’ (साइन नियम) पर आधारित है।
एक समकोण त्रिभुज (Right Angle Triangle) में:
$$\sin \theta = \frac{\text{Perpendicular (लंब)}}{\text{Hypotenuse (कर्ण)}}$$
यहाँ ‘कर्ण’ साइन बार की लंबाई ($L$) है और ‘लंब’ स्लिप गेज की ऊंचाई ($h$) है।
$$\sin \theta = \frac{h}{L}$$
Sine Bar उपयोग कैसे करें?
- साइन बार को सरफेस प्लेट (Surface Plate) पर रखा जाता है।
- एक रोलर के नीचे स्लिप गेज (Slip Gauges) रखे जाते हैं जब तक कि साइन बार का ऊपरी सिरा जॉब के टेपर के समानांतर न हो जाए।
- स्लिप गेज की कुल ऊंचाई ($h$) और साइन बार की ज्ञात लंबाई ($L$) का उपयोग करके कोण ($\theta$) निकाला जाता है।
3. बेवल प्रोटेक्टर और साइन बार के बीच अंतर
| विशेषता | वर्नियर बेवल प्रोटेक्टर | साइन बार |
| प्रकार | प्रत्यक्ष मापी (Direct Measuring) | अप्रत्यक्ष मापी (Indirect Measuring) |
| सटीकता | 5 मिनट (5′) तक | बहुत अधिक (सेकंड्स तक) |
| उपयोग | साधारण और सटीक इंजीनियरिंग काम | इंस्पेक्शन और टूल रूम कार्य |
| सहायक उपकरण | किसी की आवश्यकता नहीं | स्लिप गेज और सरफेस प्लेट अनिवार्य |
4. एंगुलर मापन में सावधानियाँ
- सतह की सफाई: साइन बार और सरफेस प्लेट के बीच धूल का एक कण भी माप को गलत कर सकता है। इन्हें हमेशा ‘लिंट-फ्री’ कपड़े से साफ करें।
- स्लिप गेज का चयन: स्लिप गेज को जोड़ते समय (Wringing process) सावधानी बरतें ताकि उनके बीच हवा न रहे।
- पैरेलल स्थिति: साइन बार का उपयोग करते समय हमेशा डायल टेस्ट इंडिकेटर (Dial Test Indicator) का उपयोग करें ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि सतह पूरी तरह समानांतर है।
- तापमान: उच्च सटीकता वाले मापन के दौरान वर्कशॉप का तापमान स्थिर होना चाहिए, क्योंकि धातु गर्मी से फैल सकती है।
5. लीस्ट काउंट (Least Count) की गणना
वर्नियर बेवल प्रोटेक्टर के लिए:
- Main Scale Division ($MSD$) = $1^\circ$ (या $60’$)
- Vernier Scale Division ($VSD$) = $1^\circ 55’$
- $LC = 2 \times MSD – 1 \times VSD = 120′ – 115′ = 5’$