측정 방법과 정밀 측정기의 종류 - 기구설계 이론 7

안녕하세요. 똑순이밍쓰입니다.

오늘은 측정 후 사용하게되는 

정밀 측정기에 대해서 알려드리겠습니다.

 

 

설계를 하시는 분이라면

자신이 설계한 제품이 

설계 의도대로 잘 나왔는지를

검수하기 위해서 정밀측정기를

사용하게 됩니다.

 

정밀 측정기란 ?

각 부품들의 치수와 형상을 용도에 따라서

측정하고 검사시에 사용하는 기구 입니다.

 

측정의 종류 

측정하는 방법에는 3가지가 있습니다.

절대 측정 / 비교 측정 / 간접 측정이 있습니다.

1. 절대 측정

절대 측정은 측정기로 부터

측정한 값을 직접적으로 바로 알 수 있는 것입니다.

예를 들어 길이를 자로 측정한다거나 

버니어 캘리퍼스를 이용하는 방법이 해당됩니다.

 

2. 비교 측정

표준 길이와 비교하여 측정하는 방법입니다.

절대 측정기를 직접적으로 사용할 수 없는 상황에서 

많이 사용하게 됩니다.

예를 들어 블럭게이지를 사용하는 경우 입니다.

블럭게이지는 5mm라는 것을 알고 있는데 

만든 제품의 경우 블럭게이지 3개와 길이가 같다고하면

이 제품의 길이는 15mm라고 알 수 있습니다.

 

3. 간접 측정

형상이 매우 복잡하여

직접 측정하는 것이 어려울 때 

기하학적으로 측정값을 구하는 방법입니다.

예를들어 기어나 나사등을 측정하는 방법입니다.

 

이렇게 측정하는 방법은 여러가지지만

어떠한 방법이더라도 측정 시에는

오차가 발생할 수 밖에 없습니다.

 

측정 오차

측정 오차는 측정하는 사람

또는 측정하는 계측기 또는

측정하는 환경에 따라 발생하게 됩니다.

측정하는 사람에의해 발생하는 것을

개인 오차라고 합니다.

예를 들어 A라는 사람이

버니어캘리퍼스를 이용하여

길이를 측정하니 10.1mm 이나 

B라는 사람이 동일한

버니어캘리퍼스를 이용하여

길이를 측정하니 10.2mm라고 

차이가 발생하는 것은

측정한 사람에 의해서

발생한 오차이므로 

개인오차가 발생한 상황입니다.

이러한 개인오차를 줄일 수 있는 방법은

많이 측정해보고 경험을 쌓아서 

측정에 숙련된 숙련자가 되는 것입니다.

계측기에 의해서 발생하는 오차는

계기 오차라고 합니다.

측정기의 구조, 측정 압력, 측정시 온도

측정기의 마모 등에 의해서 발생하는 것입니다.

계기 오차는 계측기 마다

검수를 받아야하는 주기가 있는데 

그 검수만 제 시기에 맞게 받는다면

오차를 많이 줄일 수 있습니다.

마지막으로 측정하는 환경에

의해 발생하는 우연오차 입니다.

주위 환경에 의해서 발생하는 오차인데

이 부분 관련해서는 정확하게 

무엇이 원인인지를 확인하는 것이 어렵습니다.

이러한 오차가 발생했을 때가

설계자나 검수하는 품질담당자가

어려움을 겪게되는 경우 입니다.

 

측정 오차라고하면

아베의 원리 (Abbe's Principle)이라는

법칙이 있습니다.

이것은 간단하게 오차를 최대한 줄이기

위해서는 측정되는 측정물을

표준자와 동일 축선상에 

일직선상에 배치를 해야한다는 것입니다.

예를 들어 버니어 캘리퍼스를 사용할 때

버니어캘리퍼스의 측정점과 

측정하고자하는 물건을 일직선으로 

놓아야 한다는 것입니다.

 

측정기의 종류

측정기는 일반적으로 사용하는

일반 측정기가 있고

전문 분야에서 사용하는

정밀 측정기가 있습니다.

 

일반 측정기로는 많이들 사용하는

강철자, 외경퍼스, 내경퍼스, 테이프자가 있습니다.

 

정밀 측정기종류는 아래와 같습니다.

1) 버니어 캘리퍼스 (Vernier Calipers)

가장 쉽게 접하고, 많이 사용하는 

측정기 입니다.

버니어 캘리퍼스 (Vernier Calipers)는

물체의 외경, 내경, 깊이 등을 측정하는 

측정기 입니다.

어미자와 아들자로 구성되어 

바깥지름, 안지름, 깊이등을 0.05mm 정도의

정확도로 측정 할 수 있습니다.

버니어 캘리퍼스는 1번 부분을

이용하여 외경 (바깥지름)을 측정할 수 있으며,

2번 부분을 이용하여

내경 (안지름)을 측정할 수 있으며,

3번 부분을 이용하여 깊이를 측정할 수 있습니다.

아들자는 어미자 눈금의 n개의 눈금을

(n+1)등분 한 것입니다.

 

2) 하이트 게이지 (Height Gauge)

피 측정물을 석정반(Granite)위에 올려놓고

정반 표면을 기준으로하여 

높이를 측정하는 측정기 입니다.

측정하는 앞쪽이 뾰족하게 되어 있어

금긋기에도 사용하는 계측기 입니다.

하이트 게이지 (Height Gauge)를 사용할때는

석정반(Granite)의 정밀도가 높아야하며

사용전에 반드시 "0"을 맞추어야합니다.

 

3) 마이크로미터 (Micrometer)

마이크로미터는 바깥지름, 안지름

및 깊이 측정에 사용하며

암나사와 수나사의 끼워맞춤 구조를

이용하여 만든 측정기 입니다.

대부분의 마이크로미터가 서로 연결된

두끝이 있는 구조로 되어 있어

마티크로미터 캘리퍼스라고도

부릅니다.

마이크로 미터는 측정하고자 하는 물체를

앤빌(Anvil)과 스핀들(Spindle)사이에 넣고

심블(Thimble)을 돌리면

실리브(Sleeve)안에 있는 나사장치에 의해

스핀들과 심블이 축방향으로 이동하게되고 

물체가 앤빌과 스핀들 사이에 끼였을 때 

직선 눈금과 원형 눈금을 읽으면

측정값이 됩니다

심블을 돌릴 때 항상 균일한 속도로 돌려야하며

제품을 마이크로 미터에 넣을 때에는 

스핀들의 축선과 일치하도록 

직각 또는 밀착되도록 장착해야합니다.

마이크로미터는 기본적으로 3회 측정하여 

평균값을 측정값으로 취합니다.

그러나 마이크로미터를 손에 오래

가지고 있으면

체온에 의해서 온도에 의한 변형때문에

측정 오차가 발생 할 수 있으니 유의해야합니다.