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측정 도구: 종합 가이드

기계 기술자들이 어떻게 이렇게 정밀한 측정값을 얻을 수 있는지 궁금한 적이 있으신가요? 기계 공학 분야에서는 정확성이 가장 중요합니다. 이 글에서는 정밀 제조의 근간을 이루는 필수 측정 도구에 대해 살펴봅니다. 간단한 강철 자부터 고급 버니어 캘리퍼까지, 현대의 기계 가공을 가능하게 하는 도구에 대해 알아보세요. 매혹적인 측정의 세계로 뛰어들어 이러한 도구가 어떻게 천분의 1인치 단위로 세상을 만들어 가는지 알아보세요.

마지막으로 업데이트되었습니다:
8월 29, 2024
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측정 도구: 종합 가이드

목차

I. 기본 프로세스 지식

1. 측정 기기 및 측정 개요

가공된 표면의 치수와 모양을 측정하는 데 사용되는 도구를 측정기라고 합니다. 가공 과정에서 부품의 치수 정확도와 기하학적 정밀도는 측정을 통해서만 제어할 수 있습니다. 따라서 부품이나 제품이 도면 요구 사항을 충족하려면 측정 작업을 위해 측정기를 사용해야 합니다.

측정의 본질은 표준 수량(기준 단위)과 특정 측정 수량 간의 비교 과정입니다. 일반적인 측정 기준 단위는 표 1에 나와 있습니다. 일반적으로 사용되는 영국식 길이 단위는 인치(1인치 = 25.4mm)입니다. 다른 영국식 길이 단위로는 피트와 8초 등이 있으며, 변환 관계는 다음과 같습니다:

1피트 = 12인치
1인치 = 8/8

표 1 일반적인 측정 기준 단위

공통 단위 이름단위 기호비교 기준 단위
미터m참조 단위
데시미터dm0.1m
센티미터cm0.01m
밀리미터mm0.001m
미크론(mil 또는 thou라고도 함) -0.00001m
마이크로미터μm0.000001m

2. 일반적인 측정 기기의 종류, 사양 및 측정 원리

(1) 간단한 측정 기기

1) 강철 눈금자

그림 1은 일반적인 강철 자의 외부 모습을 보여 주며, 최소 판독값은 1mm입니다. 1mm 미만의 판독값은 추정값으로만 사용할 수 있습니다. 강철 눈금자는 측정 길이 범위에 따라 분류되며, 일반적인 사양은 150mm, 300mm, 500mm, 1000mm입니다.

그림 1 스틸 눈금자
그림 1 스틸 눈금자

2) 칼날 눈금자

그림 2에서 볼 수 있듯이 나이프 에지 눈금자는 공작물 표면의 직진도와 평탄도를 측정하는 데 사용되는 측정 도구입니다. 칼날의 길이에 따라 분류되며 75mm, 125mm, 175mm 등이 일반적인 사양입니다.

그림 2 칼날 눈금자
그림 2 칼날 눈금자

그림 3과 같이 나이프 엣지 자의 측정 원리는 측정 할 표면에 나이프 엣지 자의 블레이드 가장자리를 부드럽게 놓고 광 투과 방법을 통해 직진도 편차를 판단하는 것입니다. 검사 중에 균일하고 희미한 빛의 선이 보이면 공작물 표면이 측정 방향으로 직선임을 나타냅니다.

그림 3 광 투과법을 이용한 직진도 측정
그림 3 광 투과법을 이용한 직진도 측정

3) 스퀘어 체험하기

트라이 스퀘어는 공작물의 내부 및 외부 표면의 직각도를 측정하는 데 사용되는 도구입니다. 그림 4에서 볼 수 있듯이 일반적인 규격은 63mm×40mm, 125mm×80mm 등 몇 가지가 있습니다.

그림 4 Try Square
그림 4 Try Square

그림 5와 같이 트라이 스퀘어의 측정 원리는 광간극법을 사용하여 내부 및 외부 직각의 직각도를 측정 할 때 작업자가 광원을 향하고 사각형의 바닥을 측정 기준 표면에 단단히 누른 다음 트라이 사각형을 부드럽게 움직여야 합니다. 측정 표면과 기준 표면 사이의 직각 오차는 광투과법을 통해 판단합니다.

그림 5 트라이 스퀘어의 측정 원리
그림 5 트라이 스퀘어의 측정 원리

4) 필러 게이지

필러 게이지는 두께가 다른 얇은 강철 블레이드 세트로 구성되며, 두 접촉면 사이의 간격을 측정하는 데 자주 사용됩니다. 그림 6에 표시된 필러 게이지의 범위는 0.03~0.5mm입니다. 처음에 간격 크기를 예측한 후 적절한 필러 게이지 블레이드를 결합하여 사용합니다.

그림 6 필러 게이지
그림 6 필러 게이지

(2) 버니어 측정기

버니어 측정기는 중정밀 측정 도구입니다. 그림 7에서 볼 수 있듯이 버니어 측정기의 구조, 눈금 원리 및 판독 방법은 기본적으로 동일합니다. 일반적으로 버니어 캘리퍼, 버니어 깊이 게이지, 버니어 높이 게이지, 버니어 각도기 등이 포함됩니다.

그림 7 버니어 측정기의 종류
그림 7 버니어 측정기의 종류

1) 버니어 캘리퍼

버니어 캘리퍼의 종류

버니어 캘리퍼의 측정 정확도는 0.02mm(최소 판독값은 0.02mm)에 달하며 공작물의 외경, 구멍 직경, 길이, 폭, 깊이 및 구멍 거리를 직접 측정할 수 있습니다. 그림 8a는 일반적인 버니어 캘리퍼의 외관과 구조를 보여줍니다. 그림 8b는 미세 조정 장치가 있는 캘리퍼의 외관과 구조를 보여줍니다.

그림 8 일반적으로 사용되는 버니어 캘리퍼의 구조
그림 8 일반적으로 사용되는 버니어 캘리퍼의 구조

a) 일반적인 버니어 캘리퍼의 외형과 구조
b) 미세 조정 장치가 있는 캘리퍼의 외형 및 구조
1-프레임
2-잠금 나사
3-뎁스 로드
4-버니어 스케일
5-외부 측정 턱
6-메인 스케일
7-내부 측정 턱
8- 미세 조정 장치
9-간격 조정 휠

둘의 차이점: 일반적인 버니어 캘리퍼의 경우, 프레임의 잠금 나사를 풀면 프레임이 버니어 스케일을 구동하여 주 스케일을 따라 미끄러집니다. 죠의 측정 표면이 부품의 측정 표면에 닿으면 오른손의 미는 힘에 의해 접촉 압력이 제어되고 측정된 크기가 판독됩니다. 미세 조정 장치가 있는 버니어 캘리퍼의 경우 프레임의 잠금 나사와 미세 조정 장치를 모두 풀어야 프레임이 버니어 스케일 이동을 구동할 수 있습니다.

죠의 측정 표면이 부품의 측정 표면에 닿은 후 미세 조정 장치의 잠금 나사를 먼저 조인 다음 미세 조정 장치의 간극 조정 휠을 돌려 측정 죠가 측정 표면에 더 단단히 닿도록 할 수 있습니다. 마지막으로 프레임의 나사를 조이면 보다 정확한 측정 결과를 얻을 수 있습니다.

0.02mm 정밀도를 가진 버니어 캘리퍼의 눈금 원리

그림 9에 표시된 것처럼 주 눈금의 각 작은 분할은 1mm입니다. 두 턱을 합치면 버니어 눈금의 50개 분할은 주 눈금에서 49mm와 정확히 일치합니다. 따라서 버니어 눈금에서 각 분할의 간격은 49mm/50 = 0.98mm입니다. 주 눈금과 버니어 눈금의 각 분할 간격의 차이는 (1-0.98)mm = 0.02mm입니다.

그림 9 0.02mm 정밀도의 버니어 캘리퍼스의 눈금 원리
그림 9 0.02mm 정밀도의 버니어 캘리퍼스의 눈금 원리

0.02mm 정밀도의 버니어 캘리퍼 판독 방법 ③ 버니어 캘리퍼의 판독 방법

그림 10에서 버니어 눈금의 영점은 34~35mm 사이이며 버니어 눈금의 24번째 분할 선은 주 눈금의 선과 정렬됩니다. 따라서 측정된 크기의 정수 부분은 34mm이고 소수 부분은 24 × 0.02mm = 0.48mm입니다. 측정된 크기는 (34 + 0.48)mm = 34.48mm입니다.

그림 10 버니어 캘리퍼스 판독 예시
그림 10 버니어 캘리퍼스 판독 예시

위에서 버니어 캘리퍼 측정값을 판독하는 단계는 다음과 같습니다:

  • 버니어 눈금의 영선 앞의 전체 밀리미터 숫자(예: 위의 예에서 34mm)인 정수 값을 결정합니다.
  • 관찰을 통해 소수점 값이 0.5mm보다 큰지 판단합니다. 소수 값이 0.5mm보다 크다고 판단되면 버니어 눈금의 "5" 표시 뒤에 정렬된 선을 관찰하고, 소수 값이 0.5mm보다 작다고 판단되면 버니어 눈금의 "5" 표시 앞에 정렬된 선을 관찰합니다. 위의 예에서와 같이 버니어 눈금의 "4" 표시 뒤의 4번째 나눗셈이 주 눈금의 선과 완벽하게 정렬되므로 소수점 값은 0.48mm가 됩니다.
  • 최종 측정 결과는 전체 밀리미터 값 + 소수점 값 = 34.48mm입니다.

2) 버니어 높이 게이지

그림 11은 버니어 높이 게이지의 구조를 보여주고, 그림 12는 가공된 공작물의 수직 치수를 확인하기 위해 버니어 높이 게이지를 사용하는 방법을 보여줍니다. 측정 높이에 따라 일반적으로 200mm, 300mm 등 여러 가지 유형으로 나뉩니다. 버니어 높이 게이지의 눈금 원리와 판독 방법은 버니어 캘리퍼스의 눈금 원리와 판독 방법과 동일합니다.

그림 11 버니어 높이 게이지의 구조
그림 11 버니어 높이 게이지의 구조

1-측정 턱(스크라이버)
2-버니어 스케일
3-미세 조정 나사
4-잠금 나사
5프레임
6-Base

그림 12 버니어 높이 게이지의 적용 사례
그림 12 버니어 높이 게이지의 적용 사례

3) 버니어 깊이 게이지

그림 13과 같이 버니어 깊이 게이지를 사용하여 가공된 표면의 깊이를 측정합니다. 눈금 원리와 판독 방법은 버니어 캘리퍼스와 동일합니다. 측정 깊이에 따라 일반적으로 200mm, 300mm 등과 같은 여러 유형으로 나뉩니다. 그림 14에서 볼 수 있듯이 버니어 깊이 게이지로 깊이를 측정할 때는 베이스 표면이 가공된 공작물의 윗면과 밀착되어야 합니다.

그림 13 버니어 깊이 게이지의 외형 및 구조
그림 13 버니어 깊이 게이지의 외형 및 구조

1-Base
2-메인 빔
3-버니어 스케일

그림 14 버니어 깊이 게이지의 적용 사례
그림 14 버니어 깊이 게이지의 적용 사례

4) 버니어 각도기

버니어 각도기의 외형과 구조는 그림 15에 나와 있습니다. 공작물의 내부 및 외부 각도를 측정하는 데 사용되는 버니어 측정기의 일종으로, 측정 범위는 0~320°입니다. 측정 정확도에 따라 2′와 5′의 두 가지 유형으로 나눌 수 있습니다.

그림 15 버니어 각도기
그림 15 버니어 각도기

1-프로트레이터 블레이드
2-버니어 스케일
3-잠금 나사
4-레퍼런스 에지
5-클램프
6-스트레이트 에지

2' 정밀도를 가진 버니어 각도기의 눈금 원리

버니어 각도기의 주 눈금의 각 분할은 1°입니다. 버니어 눈금에는 총 29°의 각도를 차지하는 30개의 분할이 있습니다. 따라서 두 눈금의 각 분할 사이의 각도 차이는 다음과 같습니다.

1°-29°/30=1°/30=2′

버니어 각도기의 판독 방법 ② 버니어 각도기의 판독 방법

판독값 = 메인 눈금에서 버니어 눈금의 영점 위치로 표시된 전체 숫자 + 버니어 눈금과 메인 눈금 사이의 정렬된 분할 수 × 정밀도 값

실제 측정 예는 그림 16에 표시되어 있으며, 판독 값은 215°10′입니다.

그림 16 버니어 각도기의 판독 방법
그림 16 버니어 각도기의 판독 방법

(3) 마이크로미터

마이크로미터는 나사 전달 원리를 이용한 정밀 측정 기기입니다. 측정 정확도는 0.01mm입니다. 마이크로미터의 종류에는 외부 마이크로미터, 내부 마이크로미터, 나사 마이크로미터 등이 있습니다. 이러한 마이크로미터는 구조적인 차이가 있지만 측정 원리는 기본적으로 동일합니다.

1) 마이크로미터의 구조

마이크로미터의 구조는 일반적으로 비슷합니다. 일반적으로 외부 마이크로미터는 부품의 외경, 숄더 두께, 판 또는 벽 두께를 측정하거나 검사하는 데 사용됩니다(구멍 벽 두께 측정용 마이크로미터는 측정 표면이 구형입니다). 마이크로미터는 프레임, 측정 헤드, 측정력 장치, 잠금 장치로 구성됩니다.

그림 17은 측정 범위가 0~25mm인 외부 마이크로미터를 보여줍니다. 프레임 1의 한쪽 끝에는 고정 앤빌 2가 장착되어 있고 다른 쪽 끝에는 측정 헤드가 장착되어 있습니다. 고정 앤빌과 스핀들의 측정 표면은 모두 경질 합금으로 상감 처리되어 측정 표면의 수명을 향상시킵니다. 프레임의 양면은 단열판 12로 덮여 있습니다. 마이크로미터를 사용할 때는 체온이 마이크로미터의 측정 정확도에 영향을 미치지 않도록 단열판 위에 마이크로미터를 올려놓으세요.

그림 17 마이크로미터의 구조
그림 17 마이크로미터의 구조

1-프레임
2- 고정 모루
3-스핀들
4-나사 소매
5-슬리브
6-골무
7-조정 너트
8-관절
9-워셔
10-힘 측정 장치
11-잠금 나사
12- 단열 플레이트
13- 측정된 부분

2) 마이크로미터의 측정 원리

마이크로미터의 측정 원리는 그림 18에 나와 있습니다.

그림 18 마이크로미터의 측정 원리
그림 18 마이크로미터의 측정 원리

1- 고정 모루
2-잠금 나사
3-슬리브
4-나사 소매
5-스핀들(0.5mm 피치 포함)
6-골무
7-확장 슬리브
8-워셔
9- 간극 조정 장치

눈금이 표시된 슬리브는 나사산 슬리브(잠금 나사 사용)에 고정되어 있으며 나사산 슬리브는 프레임과 단단히 통합되어 있습니다. 외부 원통형 표면은 눈금이 표시되어 있습니다. 중심선 위와 아래의 작은 구분은 각각 1mm이며, 서로 반 칸씩 오프셋되어 있습니다.

골무(이동식 슬리브)는 테이퍼형 구멍과 확장 슬리브로 스핀들에 연결되며, 끝이 50개 부분으로 나뉩니다. 스핀들에는 피치 0.5mm의 정밀 나사산이 있으며 나사산 슬리브의 내부 나사산과 맞물려 있습니다.

즉, 골무가 한 바퀴 완전히 회전하면 스핀들이 0.5mm 이동합니다. 따라서 골무가 시계 방향 또는 시계 반대 방향으로 한 바퀴 회전하면 스핀들이 0.5mm/50 = 0.01mm만큼 앞뒤로 움직이게 됩니다. 이를 통해 마이크로미터의 제조 정확도는 주로 스핀들의 정확도에 의해 결정된다는 것을 알 수 있습니다.

마이크로미터의 후단에는 래칫 구조의 나사산 간극 조정 장치가 있습니다. 조정 장치를 돌리면 나사가 스핀들 끝의 내부 나사산과 맞물려 스핀들을 약간 당겨 스핀들과 나사산 슬리브의 내부 나사산 사이의 간극을 제거하여 정밀한 측정을 할 수 있습니다.

잠금 나사의 기능은 공작물이 적절한 힘으로 고정된 후 마이크로미터 스핀들을 잠가 측정된 치수 값을 판독할 수 있도록 하는 것입니다.

3) 마이크로미터의 판독 방법

마이크로미터의 구체적인 판독 방법은 세 단계로 나눌 수 있습니다:

  • 고정 슬리브에 노출된 눈금 크기를 읽으면서 0.5mm 눈금 값을 놓치지 않도록 주의하세요.
  • 골무의 크기를 읽고 골무 둘레의 눈금선이 고정 슬리브의 중심선 기준과 정렬되는지 명확하게 확인한 다음 분할 수에 0.01mm를 곱하여 골무의 크기를 구합니다.
  • 위의 두 숫자를 더하면 마이크로미터로 측정된 크기를 알 수 있습니다.

그림 19a에서와 같이 고정 슬리브에서 판독된 크기는 8mm이고 골무에서 판독된 크기는 27(분할) × 0.01mm = 0.27mm입니다. 이 두 숫자를 더하면 측정된 부품의 크기는 8.27mm가 됩니다. 그림 19b에서 고정 슬리브에서 판독된 크기는 8.5mm이고 골무에서 판독된 크기는 27(나눗셈) × 0.01mm = 0.27mm입니다. 이 두 숫자를 더하면 측정된 부품의 크기가 8.77mm가 됩니다.

그림 19 마이크로미터 판독값
그림 19 마이크로미터 판독값

3. 일반적으로 사용되는 측정 기기의 종류, 사양 및 측정 원리

(1) 다이얼 표시기

다이얼 인디케이터는 절대값이 아닌 상대값만 측정할 수 있는 고정밀 측정기입니다. 일반적으로 공작물 표면의 기하학적 오차를 확인하고 조립 부품 간의 상대적 위치를 정렬하는 데 사용됩니다. 다이얼 인디케이터의 판독 정확도는 0.01mm입니다. 그림 20은 기계식 다이얼 인디케이터의 외형과 구조를, 그림 21은 레버 다이얼 인디케이터의 외형과 구조를 보여줍니다.

그림 20 기계식 다이얼 인디케이터의 외형 및 구조
그림 20 기계식 다이얼 인디케이터의 외형 및 구조

a) 기계식 다이얼 인디케이터의 외관
b) 기계식 다이얼 인디케이터의 구조
1- 측정 팁
2-측정 막대
3-무버블 다이얼
4- 공작물 표면
5-헤어스프링

그림 21 레버 다이얼 인디케이터의 외형 및 구조
그림 21 레버 다이얼 인디케이터의 외형 및 구조

1-레버 측정 팁
2-기어
3-헤어스프링
4-포인터
5섹터 기어

작동 중에 기계식 다이얼 인디케이터의 측정 팁이 공작물 표면에 닿으면 위쪽으로 변위가 발생합니다. 기어 변속기가 포인터를 회전시켜 데이터를 측정합니다.

구체적으로, 측정봉 2가 1mm 위 또는 아래로 움직이면 기어 변속 시스템이 큰 포인터를 구동하여 한 바퀴를 돌고 작은 포인터는 한 칸을 움직입니다. 다이얼은 둘레에 100개의 동일한 분할이 있으며, 각 분할은 0.01mm 단위로 표시됩니다. 작은 포인터의 각 분할은 1mm를 읽습니다. 측정 중 포인터 판독값의 변화는 치수의 변화입니다.

측정 중에 다이얼을 돌려 큰 포인터를 영점 라인에 맞출 수 있습니다. 측정할 때는 먼저 작은 포인터가 지나가는 눈금선(즉, 밀리미터 단위의 정수 부분)을 읽은 다음 큰 포인터가 지나가는 눈금선(즉, 소수점 부분)을 읽고 0.01을 곱한 다음 두 값을 더하면 측정값을 얻을 수 있습니다.

레버 다이얼 인디케이터와 기계식 다이얼 인디케이터의 차이점은 측정 팁이 공작물 표면에 닿을 때 약간의 흔들림이 발생한다는 점입니다. 레버와 기어로 인해 포인터가 해당 분할 수만큼 회전하여 해당 데이터를 읽어냅니다. 측정 팁이 0.01mm 흔들리면 레버와 기어가 포인터를 한 작은 분할로 회전시켜 0.01mm의 판독 값을 얻습니다.

(2) 정신 수준

수준기는 주로 기계 장비 설치 표면의 직진도, 부품 간 상대 위치의 평행도, 장비의 수평 및 수직 위치를 확인하는 데 사용됩니다. 일반적으로 사용되는 수준기에는 일반 수준기와 광학 일치 수준기가 있습니다.

1) 일반 수준기의 측정 원리

일반 수준기의 구조

그림 22에서 볼 수 있듯이 일반 수준기는 막대 모양과 프레임 모양의 두 가지 유형이 있습니다. 프레임과 수준기 바이알로 구성됩니다. 프레임의 측정 표면에는 원통형 표면에 놓을 수 있는 V자형 홈이 있습니다. 레벨 바이알은 상단 외부 표면에 눈금선이 있는 호 모양의 유리관입니다. 에테르 또는 알코올이 들어 있지만 완전히 채워져 있지 않아 항상 유리 튜브의 가장 높은 지점에 작은 기포가 남아 있습니다.

그림 22 일반 수준기
그림 22 일반 수준기

a) 막대 모양의 수준기
b) 프레임 모양의 수준기

수준기가 수평 위치에 있으면 기포가 유리 튜브의 중앙에 있고, 수준기가 비스듬히 기울어져 있으면 기포가 위쪽 끝으로 이동합니다. 측정된 표면의 기하학적 오차는 기포가 유리 튜브 내에서 이동하는 거리에 따라 결정될 수 있습니다.

일반 수준기의 눈금 원리

기포가 움직이는 분할 수와 두 끝 사이의 높이 차이를 결정합니다. 그림 23은 일반 수준기로 측정할 때 기포가 이동하는 분할 수를 계산하는 방법을 보여줍니다. 판단할 때는 먼저 두 측정 기준선의 위치를 결정한 다음 버블의 왼쪽과 오른쪽 호 가장자리부터 계산합니다. 일반적으로 오른쪽으로 움직이는 기포는 양수(+), 왼쪽으로 움직이는 기포는 음수(-)로 규정되어 있습니다.

그림 23 수준기에서 기포가 움직이는 분할 수 판단하기
그림 23 수준기에서 기포가 움직이는 분할 수 판단하기

그림 23a에서는 거품이 중간 위치에 있어 양쪽 끝이 같은 높이에 있음을 나타내고, 그림 23b에서는 거품이 전체적으로 오른쪽으로 1칸 이동하여 오른쪽 끝이 왼쪽 끝보다 1칸 더 높음을 나타내고, 그림 23c에서는 거품이 전체적으로 왼쪽으로 2칸 이동하여 왼쪽 끝이 오른쪽 끝보다 2칸 더 높음을 나타내고 있습니다.

정밀도가 0.02mm/m인 수준기의 판독값의 의미. 그림 24는 치수가 200mm × 200mm이고 정밀도(눈금 분할 값 또는 수준기 바이알 분할 값)가 0.02mm/m인 수준기를 보여줍니다. 기포가 한 칸을 움직이면 수준기의 바닥면이 4인치의 각도로 기울어지며 1m 내에서 0.02mm의 높이 차이가 납니다. 이제 수준기 모서리 길이가 200mm인 경우 기포가 한 칸 이동할 때 수준기의 양쪽 끝 사이의 높이 차이 h는 다음과 같이 계산할 수 있습니다:

0.02 (mm) : 1000 (mm) = h (mm) : 200 (mm)
h=0.004mm

그림 24 일반 수준기의 눈금 원리
그림 24 일반 수준기의 눈금 원리

즉, 기포가 한 칸을 움직일 때 200mm × 200mm 수준기의 양쪽 끝의 높이 차이는 0.004mm입니다.

2) 광학 일치 수준기의 측정 원리

일반적인 정밀 수준기에는 정밀 공작 기계 수리 측정에 널리 사용되는 광학 일치 수준기, 전자 수준기, 유도 수준기 등이 있습니다. 측정 정확도는 0.01mm/1000m, 0.005mm/1000m, 0.0025mm/1000m에 달할 수 있습니다. 표면의 평탄도, 직진도, 관련 부품 설치 위치의 정확도를 정확하게 확인하는 동시에 공작물의 작은 경사각도 측정할 수 있습니다.

광학식 수준기의 구조적 특징 ① 광학식 수준기의 구조적 특징

그림 25는 광학 일치 수준기의 구조를 보여줍니다. 일반 수준기에 비해 광학식 수준기는 측정 정확도가 높고 절대 측정 방식(즉, 1m에서 높이 값을 직접 판독하는 방식)을 통해 측정 결과를 얻을 수 있습니다.

그림 25 광학 일치 수준기의 구조
그림 25 광학 일치 수준기의 구조

1, 18-레버
2, 8레버 지원
3, 14- 미세 조정 노브
4마이크로미터 다이얼(100분할로 구분, 각 분할 0.01mm)
5, 15-조절 나사
6, 17면 보기 창
7, 10레벨 바이알
9-스프링
11-프리즘 어셈블리
12-볼록 렌즈
13-상단 창
16-넛

광학 일치 수준기의 핵심 구성 요소는 수준기 바이알입니다. 수준기의 바닥면(베이스 표면)이 수평이 아닌 경우, 수준기 바이알을 조정하여 수평이 되도록 할 수 있습니다. 수준기 바이알과 수준기의 바닥면 사이의 각도는 측정된 표면의 경사각(또는 높이 차이)입니다. 구체적인 구조적 특징은 다음과 같습니다:

수준기의 유리 튜브는 수준기 내부의 레버 프레임의 특수 제작된 베이스 플레이트에 장착됩니다. 수평 위치는 나사, 너트 및 레버 시스템을 통해 작동하는 노브를 돌려 조정할 수 있습니다. 나사 피치는 1mm이고 노브의 다이얼은 100등분으로 나뉘어 있으므로 각 등분은 이 수준기의 눈금 분할 값인 0.01mm입니다.

수준기의 유리 튜브에 있는 기포 양쪽 끝의 원형 호는 서로 다른 위치에 있는 3개의 프리즘에 의해 창에 있는 원형 거울 프레임(볼록 렌즈 포함)에 반사되어 이미지가 반으로 나뉩니다. 사용 중에 수준기의 바닥면이 수평이 아니거나 양쪽 끝의 높이 차이가 있는 경우 기포 호 A와 B의 이미지가 일치하지 않습니다.

이 경우 조정용 노브를 돌리면 유리 튜브가 수평 위치로 이동하여 버블 호 A와 B의 이미지가 일치하게 됩니다(즉, 각 측면 호의 절반으로 완전한 호를 형성하게 됩니다). 이때 측면 보기 창을 통해 높이 차이의 밀리미터 값을 읽은 다음 노브의 눈금 선에서 눈금 분할 수를 읽을 수 있습니다(1 분할은 1m 길이에서 0.01mm의 높이 차이를 나타냄). 이 두 값을 더하면 높이 차이 값이 나옵니다.

광학 일치 수준기의 측정 원리 ② 광학 일치 수준기의 측정 원리

명판이 사용자의 시야를 향하도록 수준기를 배치하고 다음 단계를 따르세요:

1단계: 먼저 수준기 자체를 수평 상태로 조정합니다(즉, 수준기의 바닥면이 수준기 약병과 수평이 되도록 하는 것으로, 이 시점에서 일반 수준기와 동일합니다). 미세 조정 노브를 사용하여 측면 보기 창에 있는 슬라이더의 눈금선을 5mm 표시에 맞춘 다음 마이크로미터 다이얼을 돌려 미세 조정 노브의 '0'을 시작점 선에 맞춥니다.

2단계: 그림 25와 같이 위쪽 창을 통해 관찰하여 일치하지 않는 반호 중 어느 것이 왼쪽 또는 오른쪽에 더 높은지(즉, 어느 반호가 위에 있는지) 확인합니다.

오른쪽 호가 더 높으면 미세 조정 노브를 "+" 방향으로 돌려 너트를 낮추고 수평기 바이알과 레버 지지대를 수평에 가깝게 만듭니다. 수평 상태에 도달하면 볼록 렌즈의 두 개의 반호가 반원을 형성합니다. 이 시점에서 레버는 수준기의 바닥면과 각도를 이룹니다(또는 1m에서 높이 차이가 있음). 판독값은 측면 보기 창 값(mm)에 미세 조정 노브 값(0.01mm)을 더한 값입니다. 이 값이 5mm보다 크면 결과는 5mm를 뺀 값이며 양수 값(즉, 오른쪽 끝의 1m에서 수평 상태보다 높은 높이)이 됩니다.

왼쪽 호가 더 높으면 미세 조정 노브를 "-" 방향으로 돌려 너트를 올리고 수평기 바이알과 레버 지지대를 수평에 가깝게 만듭니다. 수평 상태에 도달하면 볼록 렌즈의 두 개의 반호가 반원을 형성합니다. 이 시점에서 레버는 수준기의 바닥면과 각도를 이룹니다(또는 1m에서 높이 차이가 있음). 판독값은 측면 보기 창 값(mm)에 미세 조정 노브 값(0.01mm)을 더한 값입니다. 이 값이 5mm 미만이면 결과는 판독값에서 5mm를 뺀 값으로, 음수 값(즉, 왼쪽 끝의 1m에서 수평 상태보다 낮은 높이)이 됩니다.

예를 들어 정밀도가 0.01mm/m이고 밑면 길이가 165mm인 광학 일치 수준기의 측정 결과 한쪽 끝이 4.08mm 더 높은 경우(즉, 1m에서의 높이), 이 수준기를 수평으로 만들려면 아래쪽 끝을 4.08mm × 165/1000 = 0.6732mm(수준기의 두 끝 사이의 높이 차이)만큼 올려야 합니다.

II. 기본 운영 기술

1. 일반적인 측정 도구의 사용 방법 및 주의 사항

(1) 일반적인 간이 측정 도구의 사용 방법(표 2 참조)

표 2 일반적인 간이 측정 도구의 사용 방법

(2) 일반적인 버니어 측정기의 사용 방법

1) 버니어 캘리퍼의 사용 방법 및 주의 사항

사용 전 버니어 캘리퍼 점검(그림 26 참조)

그림 26 사용 전 버니어 캘리퍼스 검사
그림 26 사용 전 버니어 캘리퍼스 검사

a) 검사 후 사용 요구 사항을 충족하는 캘리퍼스
b) 검사 후 사용할 수 없는 캘리퍼스

버니어 캘리퍼스로 측정할 때 주의 사항 ② 버니어 캘리퍼스로 측정할 때 주의 사항

버니어 캘리퍼스로 측정한 후 측정값을 읽을 때는 비스듬한 시야각으로 인한 판독 오류를 방지하기 위해 캘리퍼스를 밝은 광원을 향해 수평으로 잡고 시야를 캘리퍼스의 눈금 표면과 최대한 수직으로 유지해야 합니다.

버니어 캘리퍼의 구체적인 사용 방법은 그림 27~30에 나와 있습니다.

그림 27 외형 치수 측정 시 올바른 위치 및 잘못된 위치
그림 27 외형 치수 측정 시 올바른 위치 및 잘못된 위치
그림 28 홈 폭 측정 시 올바른 위치 및 잘못된 위치
그림 28 홈 폭 측정 시 올바른 위치 및 잘못된 위치

a) 올바른 측정 방법
b) 잘못된 측정 방법

그림 29 내부 구멍 지름 측정 방법
그림 29 내부 구멍 지름 측정 방법
그림 30 그루브 내경 측정을 위한 올바른 측정 방법과 잘못된 측정 방법

a) 올바른 측정 방법
b) 잘못된 측정 방법

2) 버니어 각도기의 사용 방법 및 주의사항

그림 31a는 0~50°를 측정할 때 버니어 각도기의 조립 형태와 측정 예시를 보여줍니다. 이 경우 측정된 각도 값이 22°42′인 예에서와 같이 부채꼴 눈금(눈금 50, 60, 70 등 포함)의 첫 번째 줄에서 측정값을 가져와야 합니다.

그림 31 버니어 각도기의 사용 방법
그림 31 버니어 각도기의 사용 방법

a) 0-50° 측정
b) 50°-140° 측정
c) 140°-230° 측정
d) 230°-320° 측정

그림 31b는 50°-140°를 측정할 때 버니어 각도기의 조립 형태와 측정 예시를 보여줍니다. 이 경우 측정된 각도 값이 61°24′인 예에서와 같이 부채꼴 눈금(눈금 140, 90 포함)의 두 번째 줄에서 측정값을 가져와야 합니다.

그림 31c는 140°-230°를 측정할 때 버니어 각도기의 조립 형태와 측정 예시를 보여줍니다. 이 경우 측정된 각도 값이 208°28′인 예에서와 같이 부채꼴 눈금(눈금 230, 180 포함)의 세 번째 줄에서 측정값을 가져와야 합니다.

그림 31d는 230°-320°를 측정할 때 버니어 각도기의 조립 형태와 측정 예시를 보여줍니다. 이 경우 측정된 각도 값이 303°36′인 예에서와 같이 부채꼴 눈금(눈금 270, 320 포함)의 네 번째 줄에서 측정값을 가져와야 합니다.

사용 시 주의 사항은 다음과 같습니다:

  • 버니어 각도기를 처리 요구 사항에 따라 필요한 각도 값으로 조정하고 해당 나사를 조입니다.
  • 그림 32와 같이 눈금자 베이스 기준 모서리를 공작물의 가공된 기준 표면에 단단히 놓고 기준 모서리를 이동하여 가공된 표면을 측정합니다.
  • 직각을 측정할 때와 마찬가지로 광 투과 방법을 사용하여 각도가 요구 사항을 충족하는지 확인합니다.
  • 측정하는 동안 클램핑 헤드가 단단히 고정되어 있는지, 직선 모서리, 각도 자, 눈금 몸체 및 버니어가 모두 느슨하지 않은지 확인합니다. 느슨해지거나 변위가 발생하면 필요한 표준 각도로 재보정하고 잠금 나사를 조입니다.
그림 32 버니어 각도기 사용 시 주의사항
그림 32 버니어 각도기 사용 시 주의사항

3) 버니어 깊이 게이지의 사용 방법 및 주의사항

버니어 깊이 게이지의 사용 방법과 주의 사항은 그림 33에 나와 있습니다.

그림 33 버니어 깊이 게이지의 사용 방법
그림 33 버니어 깊이 게이지의 사용 방법
  • 이동식 베이스를 공작물 표면에 단단히 고정합니다.
  • 눈금 본체를 측정 중인 바닥면까지 아래로 밉니다.
  • 잠금 나사를 조입니다.
  • 측정값을 읽습니다.

(3) 외부 마이크로미터의 사용 방법 및 주의사항

1) 사용하기 전에 양쪽 측정 모루 면을 청소하고 래칫 스톱을 돌린 다음 두 모루 면을 접촉시킵니다(측정 상한이 25mm보다 큰 경우 두 모루 면 사이에 교정봉 또는 적절한 게이지 블록을 놓습니다). 접촉면 사이에 틈이나 빛이 새지 않아야 하며 골무와 슬리브가 영점 위치에 정렬되어야 합니다.

2) 래칫 스톱을 돌릴 때 골무가 슬리브를 따라 달라붙거나 느려지지 않고 자유롭고 부드럽게 움직여야 합니다. 부진이 있는 경우 적시에 수리를 위해 마이크로미터를 계측 스테이션으로 보내야 합니다.

3) 측정하기 전에 측정 정확도에 영향을 미치는 먼지가 없도록 부품의 측정할 표면을 깨끗이 닦으십시오. 연마제가 있는 표면을 측정할 때 마이크로미터를 사용하면 측정면의 정밀도가 손상될 수 있으므로 절대로 사용하지 마세요. 또한 모루 면이 조기에 마모될 수 있으므로 표면이 거친 부품을 측정하는 데 마이크로미터를 사용하는 것은 올바르지 않습니다.

4) 마이크로미터로 부품을 측정할 때는 래칫 스톱 캡을 잡고 스핀들을 회전시키면서 앤빌 면에 표준 측정 압력을 유지합니다. "딸깍" 소리가 나면 적절한 압력을 나타내며 판독을 시작할 수 있습니다. 부적절한 측정 압력으로 인한 측정 오류를 방지하세요.

스핀들이 공작물 표면을 과도하게 압축하여 정밀 나사산이 변형되고 마이크로미터의 정확도가 손상될 수 있으므로 측정 압력을 높이기 위해 골무를 무리하게 회전시키지 마십시오. 간혹 골무를 무리하게 회전시키면 골무와 스핀들 사이의 연결이 느슨해져 정밀 나사산이 심하게 손상되지 않을 수 있지만 골무가 미끄러지면 마이크로미터의 영점 위치가 이동하여 품질 사고가 발생할 수 있습니다.

5) 그림 34와 같이 마이크로미터를 사용하여 부품을 측정할 때는 스핀들이 측정할 치수의 방향과 정렬되어 있는지 확인하십시오. 예를 들어 외경을 측정할 때는 스핀들이 기울어지지 않고 부품의 축에 수직이 되어야 합니다. 측정하는 동안 래칫 스톱을 회전시키면서 프레임을 부드럽게 흔들어 모루 면과 공작물 표면이 잘 접촉되도록 합니다.

그림 34 선반에서 외부 마이크로미터를 사용하는 방법
그림 34 선반에서 외부 마이크로미터를 사용하는 방법

6) 마이크로미터로 부품을 측정할 때는 마이크로미터가 부품에 부착되어 있는 상태에서 측정하는 것이 가장 좋습니다. 풀린 후에는 모루 면의 마모를 줄이기 위해 마이크로미터를 제거합니다. 판독을 위해 마이크로미터를 제거해야 하는 경우, 잠금 너트로 스핀들을 잠근 다음 부품에서 부드럽게 밀어냅니다. 마이크로미터를 스냅 게이지로 사용하면 측정 면이 조기에 마모될 뿐만 아니라 스핀들 또는 프레임이 변형되어 정확도가 저하될 수 있으므로 올바르지 않습니다.

7) 마이크로미터로 측정값을 읽을 때는 특히 0.5mm를 잘못 읽지 않도록 주의하세요.

8) 정확한 측정 결과를 얻으려면 동일한 위치에서 두 번째 측정을 수행합니다. 특히 원통형 부품을 측정할 때는 동일한 둘레의 다른 지점에서 측정하여 진원도 오차를 확인하고, 길이를 따라 여러 위치에서 측정하여 원통도 오차를 확인합니다.

9) 판독 오류를 방지하기 위해 비정상적인 온도에서 공작물을 측정하지 마십시오.

10) 그림 35a와 같이 한 손으로 외부 마이크로미터를 사용할 때는 엄지와 검지 또는 중지로 이동식 슬리브를 집고 새끼손가락을 프레임에 걸고 손바닥 쪽으로 누른 다음 엄지와 검지로 래칫 스톱을 돌려 측정할 수 있습니다.

양손 측정의 경우 그림 35b에 표시된 방법을 따르세요.

그림 35 올바른 사용 방법
그림 35 올바른 사용 방법

a) 한 손으로 사용
b) 양손 사용

회전하는 공작물을 측정하는 등 외부 마이크로미터를 사용하는 몇 가지 잘못된 방법을 언급할 가치가 있는데, 이는 마이크로미터를 쉽게 마모시키고 부정확한 측정값을 생성할 수 있습니다. 또 다른 예는 골무를 잡고 앞뒤로 돌려서 빠르게 측정하는 것인데(그림 36 참조), 이는 마이크로미터를 치는 것과 같아서 내부 구조가 손상될 수 있습니다.

그림 36 잘못된 사용 방법
그림 36 잘못된 사용 방법

(4) 측정 기기의 유지보수 및 관리

측정 기기의 정확도를 유지하고 수명을 연장하려면 적절한 유지 관리가 필수적입니다. 다음 사항을 준수해야 합니다:

  • 사용 중에는 손상을 방지하기 위해 측정기를 공구나 절단 도구와 함께 보관하지 마세요.
  • 기계가 작동하는 동안에는 측정 기기의 마모가 가속화되고 사고가 발생할 수 있으므로 공작물을 측정하지 마세요.
  • 온도는 측정기의 정확도에 큰 영향을 미치므로 열로 인한 변형을 방지하기 위해 열원(전기로, 라디에이터 등) 근처에 두지 않아야 합니다.
  • 사용 후에는 즉시 측정기를 세척하고 기름칠을 한 다음 녹이 슬지 않도록 전용 케이스에 넣어 건조한 곳에 보관하세요.
  • 정밀 측정기는 정기적으로 교정 및 유지보수를 받아야 합니다. 정밀 측정 기기에 이상이 발견되면 즉시 확인해야 합니다.

2. 일반적인 측정 장치의 사용 방법 및 주의 사항

(1) 다이얼 표시기의 사용 방법 및 주의 사항

1) 그림 37과 같이 다이얼 인디케이터는 일반적으로 사용 시 전용 스탠드에 장착되며 스탠드의 수직 및 수평 위치를 조절할 수 있습니다. 스탠드는 평평한 표면에 놓거나 마그네틱 베이스를 사용하여 상대적인 위치에 부착하여 다이얼 인디케이터를 잡고 부품의 기하학적 정확도 또는 위치 오차를 측정할 수 있습니다.

그림 37 다이얼 인디케이터 장착
그림 37 다이얼 인디케이터 장착

2) 다이얼 인디케이터를 측정에 사용하기 전에 측정봉, 접점 및 다이얼 면을 청소합니다.

3) 사용하기 전에 측정봉의 움직임이 부드러운지 확인하세요. 측정봉을 부드럽게 밀었을 때 슬리브 안에서 달라붙지 않고 부드럽게 움직여야 하며, 손을 뗄 때마다 포인터가 원래 위치로 돌아가야 합니다(버니어 캘리퍼의 영점 조정과 유사).

4) 그림 38과 같이 측정 중에는 인디케이터 베이스가 단단히 부착되고 모든 레버가 조여지고 안정되어야 하며 인디케이터 헤드는 측정을 위해 가능한 한 수직이 되어야 하고 포인터는 측정 대상 표면과 수직이 되어야 합니다.

그림 38 측정 중 다이얼 인디케이터 조정

5) 다이얼 인디케이터를 사용하여 샤프트 관련 정확도(예: 진원도, 원통도, 샤프트 굽힘 오차 등)를 측정할 때는 다이얼 인디케이터를 그림 39와 같이 위치시켜야 합니다. 측정봉은 축에 수직이어야 하며 중심이 샤프트의 중심을 통과해야 합니다.

그림 39 다이얼 인디케이터로 샤프트 기하학적 정확도를 확인하기 위한 배치 요구 사항
그림 39 다이얼 인디케이터로 샤프트 기하학적 정확도를 확인하기 위한 배치 요구 사항

6) 측정 시 음수 판독을 허용하려면 0.3~1mm의 압축 여유를 두세요(작은 포인터가 범위의 중간으로 설정되는 경우도 있음). 쉽게 읽을 수 있도록 측정하기 전에 일반적으로 이동식 다이얼을 돌려 큰 포인터를 눈금의 영점 위치로 설정합니다.

7) 인디케이터 헤드가 갑자기 공작물에 닿지 않도록 하고, 표면 거칠기 값이 높거나 요철이 심한 공작물을 측정할 때는 다이얼 인디케이터를 사용하지 마십시오.

8) 측정하는 동안 측정봉의 이동이 측정 범위를 초과하지 않도록 하십시오. 즉, 측정 과정에서 측정봉의 위아래 이동 범위가 너무 크지 않아야 합니다.

(2) 수준기 사용 방법 및 주의사항

1) 일반 수준기의 오류 확인

수준기는 장기간 사용하면 오차가 발생하여 기포가 부정확하게 수평을 표시할 수 있습니다. 따라서 사용하기 전에 수준기의 정확도를 확인해야 합니다.

방법 1: 1m 길이의 직선 모서리에 판독 정확도가 0.02mm/m인 수준기를 놓습니다. 오른쪽 끝을 0.02mm 올리면 직선 모서리가 비스듬히 기울어집니다. 이때 수준기 병의 기포가 정확히 한 눈금씩 움직이면 수준기가 정확하다는 뜻입니다.

방법 2: 수준기를 정밀 플랫폼에 놓고 앞, 뒤, 왼쪽, 오른쪽 위치를 고정합니다. 눈금 값을 관찰한 다음 제자리에서 180° 회전하여 같은 고정 위치에 다시 놓습니다. 눈금 값을 다시 관찰합니다. 두 측정값이 모두 같고 오프셋 방향이 같으면 수준기에 오차가 없는 것이고, 그렇지 않으면 측정 중에 주의하여 제거해야 하는 오차가 있는 것입니다(제거 방법은 수준 편차 측정에 설명되어 있습니다).

2) 가이드 레일 또는 장착 표면의 레벨 편차(캠버) 측정

수준기 오류 제거

수준기를 가이드 레일 위에 직접 놓습니다. 수준기로 가이드 레일의 수평을 측정할 때는 수준기 자체의 오차를 없애기 위해 첫 번째 측정 후 수준기를 제자리에서 180° 돌려 다시 측정합니다. 두 눈금 판독값의 평균을 수준기에 오차가 없었다면 기포가 이동했을 실제 눈금 수로 삼습니다.

수준기를 직선자 위에 놓고 측정하기. 직선자를 사용하여 장착 표면의 수평을 측정할 때는 직선자와 수준기를 제자리에서 함께 돌려서 두 번의 판독값을 측정해야 합니다. 이 두 판독값의 평균이 장착 표면의 수평 편차 값입니다.

오차가 없는 수준기의 경우 회전이 필요하지 않습니다. 그러나 직선자를 사용하는 경우 직선자를 한 번 돌려야 합니다.

레벨 편차 계산

측정된 표면의 수평으로부터의 실제 편차를 나타내는 수평도 H는 다음과 같이 계산됩니다:

H = 기포가 전체적으로 편차한 실제 눈금 수 × 수준기 정확도 값 × 측정 표면의 길이

그림 40과 같이 정확도 값이 0.02mm/m인 수준기를 사용하여 장착 표면의 세로 레벨 편차를 측정할 때 장착 표면 길이가 3500mm이고 기포가 전체적으로 오른쪽으로 6단계 편차하는 경우 장착 표면의 세로 레벨 편차 값은 다음과 같습니다:

H=(0.02/1000)×6×3500mm=0.42mm

계산 결과 장착 표면의 오른쪽 끝이 왼쪽 끝보다 세로로 0.42mm 더 높은 것으로 나타났습니다.

그림 40 평탄도 측정
그림 40 평탄도 측정

1-왼쪽 세로 끝
2-정령 레벨
3-수평 나무 자
4- 세로 오른쪽 끝

3) 가이드 레일 직진도 편차 측정

예를 들어 기본 길이가 200mm이고 정확도 값이 0.02mm/1000mm인 박스형 레벨을 사용하여 총 길이가 1500mm인 가이드 레일의 직진도 편차를 측정한다고 가정해 보겠습니다.

그림 41은 수준기 아래에 측정용 브리지 플레이트를 놓은 후 측정한 예를 보여줍니다. 브리지 플레이트는 일반적으로 레벨 베이스와 크기가 같거나 약간 더 큽니다. 그림 41에서와 같이 브리지 플레이트의 크기는 250mm입니다.

그림 41 가이드 레일 직진도 측정의 예
그림 41 가이드 레일 직진도 측정의 예

그림 42와 같이 측정하는 동안 먼저 측정할 표면을 등거리의 여러 섹션으로 나누고(이 예에서는 각 섹션의 길이가 250mm, 브리지 플레이트가 없는 경우 각 섹션의 길이가 200mm) 섹션별로 측정합니다. 각 섹션의 레벨 판독값을 기록한 다음 다음 섹션으로 이동하여 측정합니다. 가이드 레일 표면의 직진도(실제 모양의 연속 곡선)를 반영하는 편차를 얻기 위해 각 측정 위치가 올바르게 연결되어 있는지 확인합니다.

그림 42 등거리 단면 측정의 예
그림 42 등거리 단면 측정의 예

가이드 레일 직진도 편차 측정을 위한 그래픽 방법

직진도 편차 곡선 그리기. 직사각형 좌표계에서 동일한 눈금을 사용하여 측정된 단면 길이와 측정값을 플롯합니다. 가로축은 레벨의 측정 길이를 나타내고 세로축은 레벨 기포가 이동한 분할 수를 나타냅니다. 그림 43과 같이 교차점을 연결하여 가이드 레일 직진도 편차 곡선을 그립니다.

그림 43 가이드 레일 직진도 편차 곡선 도면
그림 43 가이드 레일 직진도 편차 곡선 도면

가이드 레일 직진도 편차 계산. 먼저 분할의 최대 편차를 결정합니다. 그림 43의 편차 곡선을 기준으로 곡선의 끝점을 연결하고 최소 엔벨로프 원리에 따라 평행선을 그립니다. 두 평행선 사이의 수직 좌표값이 가이드 레일 직진도에 대한 최대 편차입니다. 그림 44에서 가이드 레일 직진도의 최대 편차는 3분할이며, 이 가이드 레일은 가운데가 볼록한 모양입니다.

그림 44 가이드 레일의 최대 편차 위치 결정
그림 44 가이드 레일의 최대 편차 위치 결정

레벨의 정확도 값과 측정된 길이를 기준으로 가이드 레일 직진도의 최대 편차 값을 계산합니다:

Δ=n-i-l

여기서 Δ는 가이드 레일 직진도의 최대 편차 값, n은 가이드 레일 직진도의 최대 편차 분할 값, i는 레벨의 정확도 등급, l은 측정된 섹션의 길이입니다.

그림 44의 가이드 레일 직진도의 최대 편차 값은 다음과 같습니다.

Δ=n·i·l=3×(0.02/1000)×250mm=0.015mm

가이드 레일 직진도 편차 계산 방법 ② 가이드 레일 직진도 편차 계산 방법

가이드 레일 직진도 편차 계산 방법의 핵심은 가이드 레일 표면의 실제 곡선을 대체하기 위해 대략적인 폴리라인을 사용하는 그래픽 방법을 기반으로 합니다. 기하학적 관계를 기반으로 좌표 변환을 수행하여 가이드 레일의 두 끝점을 연결하는 선을 기준으로 폴리라인의 각 꼭지점의 수직 좌표 값을 계산합니다. 이 값은 그래픽 방법에서 도출된 모션 곡선에 대해 또 다른 좌표 변환을 수행하여 얻습니다.

위의 예에서 가이드 레일의 직진도 편차를 결정하는 데 계산 방법을 사용하는 경우 단계는 표 3에 나와 있습니다.

표 3 각 측정 지점의 누적 및 변환 좌표

측정 순서0(시작점)
각 측정 지점/부서에서의 판독값+1 +1 +1.5 +0.5 -1 -1.5 
각 측정 지점/부서별 누적 값+1 +2 +3.5 +4 +3 +1.5 
각 측정 지점의 좌표 변환 값(1.5/6)/분수+0.25 +0.5 +0.75 +1 +1.25 +1.5 
누적 값 - 좌표 변환 값 / 분할+0.75 +1.5 +2.75 +3 +1.75 

표 3의 '누적 값 - 좌표 변환 값'에서 최대 절대값을 구합니다. 이 값은 가이드 레일 직진도에 대한 최대 편차입니다. 그런 다음 이를 공식에 대입하여 가이드 레일의 최대 직진도 편차 값을 계산합니다.

Δ=n·i·l=3×(0.02/1000)×250mm=0.015mm

그래픽 방식과 계산 방식의 차이점은 그림 44에서 확인할 수 있습니다. 그래픽 방식에서는 시작점과 끝점이 수평 위치에 있지 않아 측정된 표면의 두 끝이 수평면에 있지 않지만, 계산 방식에서는 그려진 곡선의 시작점과 끝점이 수평면(즉, x축)에 있습니다. 그래픽 방식에 비해 계산과 변환을 통해 측정된 표면의 끝점을 수평면에 배치했습니다.

4) 수평 편차가 큰 표면 측정(일반 레벨 측정에서 필러 게이지 계산)

그림 40과 같이 박스형 수준기를 사용하여 설치 기준면의 수평(캠버) 오차를 측정하는 예에서 설치 기준면의 경사 편차가 너무 커서 수준기 기포가 눈금선을 넘어 이동하는 경우(수준기의 각 면이 8등분되어 있어 수평과의 높이 편차 16×10만 측정할 수 있으므로-21m에서 mm), 정상적인 판독이 불가능한 경우 하단을 먼저 결정해야 합니다.

그런 다음 레벨 하단에 필러 게이지 또는 심을 놓아 초기 조정을 합니다. 레벨 기포가 판독 가능한 눈금 범위 내로 돌아오면 수치를 측정합니다(이 수치를 A1). 마지막으로, 필러 게이지 또는 심의 두께를 버블 분할로 변환합니다(이 값은 A2). 두 판독값을 더합니다(A=A1+A2)를 클릭하고 앞서 언급한 계산 공식을 사용하여 설치 표면의 양쪽 끝 사이의 높이 차이를 결정합니다. 구체적인 단계는 다음과 같습니다:

상한선과 하한선 결정

설치 베이스 표면에 수평기(또는 추가 베이스 플레이트 포함)를 놓은 후 한쪽 모서리를 지지대로 사용하고 수평기를 약간 기울입니다. 기포가 움직이는 방향을 관찰하여 상단과 하단을 결정합니다.

필러 게이지를 배치한 후 결과

측정된 표면의 오른쪽이 더 높다고 가정합니다. 레벨 바닥면의 왼쪽 끝 아래에 필러 게이지를 놓습니다. 두 가지 상황이 발생할 수 있습니다:

첫 번째 상황: 레벨 판독값이 여전히 오른쪽이 더 높은 것으로 표시되어 필러 게이지 두께가 원래 측정된 표면의 실제 수평 편차보다 작다는 것을 나타냅니다. 이 경우 실제 수평 편차 = 필러 게이지 두께 + 측정된 수평 편차 값입니다.

두 번째 상황: 레벨 판독값은 왼쪽이 더 높음을 나타내며, 이는 필러 게이지 두께가 원래 측정된 표면의 실제 수평 편차보다 크다는 것을 의미합니다. 이 경우 실제 수평 편차 = 필러 게이지 두께 - 측정된 수평 편차 값입니다.

실제 수평 편차 결정 ③ 실제 수평 편차 결정

그림 40과 같이 박스형 레벨을 사용하여 설치 바닥면의 수평 편차(캠버)를 측정하는 예에서, 측정 후 설치 바닥면의 오른쪽 끝이 높고 왼쪽 끝이 낮지만 과도한 경사로 인해 레벨이 오차를 분할 표시하지 못한다고 가정합니다. 필러 게이지로 시도한 결과, 사용된 필러 게이지의 두께가 0.12mm인 것으로 확인되고 이 시점에서 레벨 기포가 전체적으로 오른쪽으로 6부 이동하며 A로 표시됩니다.1.

앞서 언급했듯이 정확도가 0.02mm/m이고 크기가 200mm×200mm인 레벨의 경우 기포 이동의 각 분할은 레벨의 두 끝 사이에 0.004mm의 높이 차이를 나타냅니다. 이제 필러 게이지 두께가 0.12mm인 경우 기포 이동에 해당하는 분할 수 A는 다음과 같습니다.2 = 분할당 0.12mm/0.004mm = 30 분할. 총 누적 분할 A는 36입니다. 따라서 설치 표면의 세로 수평 편차(캠버) 값은 다음과 같습니다.

H=(0.02/1000)×36×3500mm=2.52mm

계산 결과 세로 채널 강철 설치 베이스 표면의 오른쪽 끝이 왼쪽 끝보다 2.52mm 더 높은 것으로 나타났습니다. 측정 후 설치된 채널 강철의 양쪽 끝에 쉼을 추가하여 조정할 수 있습니다.

5) 레벨 사용 시 주의사항

  • 수준기를 사용할 때는 움직임을 안정적으로 하고 진동을 피해야 하며, 수준기를 미끄러뜨려야 하는 경우 측정면 아래에 띠 모양의 슬라이더를 설치하여 수준기의 측정면이 마모되는 것을 방지해야 합니다.
  • 레벨의 측정 표면과 심 또는 측정 표면이 완전히 접촉하는지 확인합니다. 측정 표면에 녹이나 먼지가 있는 경우 즉시 제거해야 합니다. 필요한 경우 고운 사포를 사용하여 측정 표면을 연마하고 사용 후에는 녹 방지 조치를 취해야 합니다.
  • 레벨에서 분할을 관찰할 때 시선은 레벨의 관찰 표면과 수직이 되어야 합니다.
  • 레벨을 이동할 때는 레벨의 바닥면이 긁히지 않도록 끌지 말고 들어 올려서 내려놓기만 해야 합니다.
  • 레벨을 사용하기 전에 판독 오류가 있는지 확인해야 합니다. 오류가 있는 경우 오류를 제거하기 위해 필요한 방법을 취해야 합니다.
  • 레벨을 사용할 때는 측정할 작업대 위에 놓고 기포가 완전히 멈출 때까지 기다렸다가 측정하세요.
  • 측정하는 동안 레벨을 이동해야 하는 경우, 레벨이 올바르고 평평하게 놓여 있는지 확인하면서 부드럽게 들어 올렸다가 내려놓기만 해야 합니다. 레벨의 작업 표면이 마모되지 않도록 측정 중인 장비의 표면에서 레벨을 앞뒤로 끌지 마세요. 장비의 수직 표면을 점검할 때는 장비의 수직 표면에 단단히 고정되도록 균일한 압력을 가합니다.
  • 저온 환경에서 고온 환경으로 레벨을 옮길 때는 바로 사용하지 마세요. 또한 강한 인공 조명이나 직사광선 아래에서 사용하지 마세요. 사용 후에는 깨끗한 천으로 깨끗이 닦고 작업 표면에 녹 방지 오일을 바른 다음 케이스에 조심스럽게 보관하세요.
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