길이측정기, 길이측정, 길이측정기 종류, 버니어 캘리퍼스, 마이크로미터

<기출 정리> 

• 15-4-3 아베의 원리 (Abbe s Principle) 에 어긋나는 측정기와 적합한 측정기를 각각 개씩 제시하고 설명하시오.
• 14-1-4 마이크로미터 등의 측정기에 적용되는 미소이동량 확대기구장치에 대하여 설명하시오.

 

1. 개요

 

1) 길이 측정기 개요 

 길이 측정에는 비교 측정과 직접 측정이 있음 
직접 측정은 버니어캘리퍼스(vernier calipers), 마이크로미터 등을 활용하여 직접적인 치수의 측정을 하는 것 
비교 측정은 이미 알고있는 치수와 비교하여 측정하는 것 

비교측정, 비교측정기 종류, 다이얼 게이지, 공기 마이크로미터, 전기 마이크로미터

 

2) 길이 측정기 분류

• 버니어 캘리퍼스 (vernier calipers)
  • 보통형 버니어 캘리퍼스
    • M형 버니어 캘리퍼스
    • CM형 버니어 캘리퍼스
  • 다이얼 버니어 캘리퍼스 
  • 오프셋 캘리퍼스 
  • 깊이 버니어 캘리퍼스 
    • DM형
    • DB형
    • DS형
• 하이트 게이지 (height gauge)
  • HM형 하이트 게이지
  • HB형 하이트 게이지
  • HT형 하이트 게이지 
  • 다이얼 하이트 게이지
• 마이크로 미터 
  • 버니어 부착 마이크로미터
  • 지시 마이크로미터
  • 다이얼게이지부 마이크로미터
  • 기어이두께 마이크로미터(gear tooth micrometer)
  • 포인트 마이크로미터 (point micrometer)
  • V-엔빌 마이크로미터
  • 그루브 마이크로미터 
  • 나사 마이크로미터 
  • 내측 마이크로미터 
  • 깊이 마이크로미터 
• 게이지 블록
• 측장기 
• 디지털 측정기 
  • 디지털 마이크로미터
  • 디지털 캘리퍼스 
  • 디지털 하이트 게이지 
  • 디지털 인디케이터 

 

3) 아베의 원리 (Abbe's principle) 

아베의 원리 : 표준자와 피측정물은 동일 축선상에 있어야한다
마이크로 미터는 아베의 원리에 맞고, 버니어켈리퍼스는 아베의 원리에 맞지 않음 

아베의 원리 (Abbe's principle)

 

아베의 원리에 맞는 측정, HRD

 

 

2. 길이 측정기 분류 및 특징 

비교측정, 비교측정기 종류, 다이얼 게이지, 공기 마이크로미터, 전기 마이크로미터

측정 오차, 정확도(accuracy), 정밀도(precision)

한계게이지 (limit gauge), 한계게이지 설계, 한계게이지 재료 및 공차

1) 버니어 캘리퍼스 (vernier calipers)

버니어 캘리퍼스는 자와 캘리퍼스를 조합한 것 
일감의 바깥 지름, 안지름, 깊이 단차 등을 측정하는데 사용됨 

측정 정도는 최고 0.02mm 수준, 어미자와 아들자가 있고 간편하게 측정이 가능함 
버니엉 캘리퍼스는 KS B 5203에 의거한 오차 수준을 만족해야함 
최소 눈금값 0.1mm, 최대 측정길이 300mm 기준 오차 0.1 수준 

(1) 버니어 캘리퍼스 구조 및  종류

 

①보통형 버니어 캘리퍼스
M형 : 외측부와 독립한 내측부 측정부를 갖는 구조. 
CM형 : 동일부에 외측용 측정면 및 내측용 측정면을 갖는 구조 

버니어캘리퍼스 기본 구조, 좌측이 M형, 우측이 CM형, HRD

 

 

② 다이얼 버니어 캘리퍼스

다이얼게이지와 캘리퍼스를 조합한 것 (다이얼게이지 지침을 읽음) 
어미자 틈에 래크가 있고 다이얼게이지 지침 축의 피니언에 의해 길이를 측정함 
외측, 내측, 깊이측정, 단차 측정이 가능함

다니얼 버니어 캘리퍼스, HRD

 

 

③ 오프셋 캘리퍼스 

어미자 머리 부분의 크램프 나사를 풀어 어미자의 조를 자유롭게 움직일 수 있음 (단차 측정 가능)

오프셋 캘리퍼스

 

 

④ 깊이 버니어 캘리퍼스 

깊이 측정 목적의 버니어 캘리퍼스 

깊이 측정용 버니어 캘리퍼스

 

⑤ 이 두께 버니어 캘리퍼스

직각방향으로 두개의 버니어 캘리퍼스에 의해 기어의 피치원상의 이 두께를 측정 

이 두께 버니어 캘리퍼스의 개략도, HRD

(2) 버니어 캘리퍼스 눈금 읽는 법

버니어 캘리퍼스에는 아들자와 어미자가 있음 
어미자의 눈금 단위는 1mm이고, 아들자의 눈금 단위는 다섯가지로 구분이 가능함 
- 9mm를 10등분 (최소 지시 눈금값 0.1mm)
- 19mm를 10등분 (최소 지시 눈금값 0.1mm)
- 19mm를 20등분 (최소 지시 눈금값 0.05mm)
- 39mm를 20등분 (최소 지시 눈금값 0.05mm)
- 49mm를 50등분  (최소 지시 눈금값 0.02mm)

일반적으로 어미자의 n-1눈금을 n등분 함 
순서는 아들자의 0위치에 가깝게 있는 어미자의 눈금을 읽고, 어미자의 눈금 진행방향에 있엉 어미자 눈금과 아들자 눈금이 일치하는 곳의 아들자 눈금을 읽어 어미자 눈금값의 아랫자리 수를 결정함 

 

예시 #1 

아래 a를 보면 아들자의 원점 0이 어미자의 눈금 7mm보다 약간 뒤에 위치함 (7.xxxxxx) 

또한, 어미자와 아들자 눈금이 일치하는 곳이 4번째 눈금(2)이다 
해당 아들자는 최소 측정값이 0.05mm, 따라서 7 + (0.05 * 4) = 7.2mm 

예시 #2

어미자 눈금이 4.5에 아들자 원점 0이 위치하므로 4.5xxxx 

또한, 아들자 눈금이 일치하는 곳이 11번째
아들자 최소 측정값은 1/50 (0.02mm)이므로 4.5 + (0.02 * 11) = 4.5+ 0.22 = 4.72mm 

 

(3) 버니어 캘리퍼스 사용법

버니어 캘리퍼스는 아베의 원리에 맞는 구조가 아니므로 가능한 어미자의 기준 끝면과 가까운 쪽에서 측정하는 것이 좋음 

버니어 캘리퍼스 측정법, 수직, 수평을 항상 유지할 것, HRD

• 눈금을 읽을때는 시차가 생기지 않도록 눈금면 직각방향에서 읽어야함 
• 사용 후 각 부분을 깨끗이 닦아 녹이 슬지 않도록 관리 
• 버니어 캘리퍼스 측정에 무리한 측정력이 가해지지 않도록 주의 

 

 

2) 하이트 게이지 (height gauge)

하이트 게이지 높이측정, 유튜브

하이트 게이지는 대형부품, 복작한 모양의 부품 등을 정반 위에 올려 놓고 정반면을 기준으로 높이를 측정하거나 금긋기 작업을 하는데 사용됨 

눈금 읽는 법은 버니어캘리퍼스와 흡사하며 
39mm를 20등분하는 법 (최소 읽음값 0.05mm)
49mm를 50등분하는 법 (최소 읽음값 0.02mm)  등이 있음

하이트 게이지, HB형, HRD

(1) 하이트 게이지 종류

① HM형 아이트게이지

크고 견고하여 금긋기 작업이 적당
슬라이더가 홈형이며 정반 위에 놓았을 때 스크라이버 밑면 (스크라이버는 피측정물과 닿는 부품)이 정반 위에 닿을 수 있음 

HM형 하이트게이지, HRD

 

 

② HB형 하이트 게이지

가볍고 측정이 간단하나 금긋기용으로는 약해서 휨에 의한 오차가 생김 

 

③ HT형 하이트 게이지

스크라이버 밑면이 정반면에 닿아 정반면으로부터 높이를 측정할 ㅅ ㅜ있음 
본척틀 속에 본척이 들어있어 본척을 이동시켜 0점 조절이 가능함

 

④ HM형과 HT형의 병용형 
본척을 움직일수도 있으며 (HT형) HM형의 특징(아들자, 슬라이더)가 있는 하이트 게이지 

 

⑤ 다이얼 하이트 게이지

아들자 대신 다이얼게이지를 붙인 것

 

(2) 하이트 게이지 금긋기 방법 

하이트게이지와 재료를 석정반 위에 올림 
재료와 석정반이 맞닿는 면은 가공이 되어있어야함 (평면도, 조도 관리) 

하이트게이지의 특정 높이를 고정시키고 양 손으로 아래와 같이 잡은 뒤 2~3회 강하게 선을 그어줌 

하이트 게이지를 이용한 금긋기 방법 유튜브

 

3) 마이크로미터(Micrometer)

마이크로미터는 물체의 외경, 두께, 내경, 깊이 등을 마이크로미터(미크론)까지 측정할 수 있는 기구 
많은 마이크로미터에는 서로 연결된 두 끝이 있음 

마이크로미터(micrometer), 마이크로미터종류, 마이크로미터원리(나사의 원리)

 

마이크로미터, 네이버

내경 마이크로미터

 

4) 게이지 블록, 블록 게이지 (block gauge)

게이지 블록, 길이의 기준으로 사용하고 있음 
103개 이상의 게이지로 1mm ~ 201mm까지 0.01mm 간격으로 치수를 얻을 수 있음 
요한슨형(직사각형), 호크형(구멍뚫린 정사각형), 캐리형(와셔모양) 등이 있음 

• 고탄소 크롬강을 많이 사용
• 마멸을 방지하기 위해 크롬카바이드, 텅스텐 카바이드, 세라믹 등으로 제작

(1) 게이지 블록 선택 기준

00급부터 2급이 있으며, 00급일수록 정밀함 
 2급 : 공작용 (공구 , 절삭 공구의 설치) 
 1급 : 검사용 (공작용 게이지의 정도 점검, 측정기류의 정도 검사)
 0급 : 표준용 (공작용 게이지 블록의 정도 점검, 검사용 게이지 블록의 정도 점검 
 00급 : 참조용 (표준용 게이지 블록의 정도 점검)

• 필요로 하는 최소 치수의 단계
• 필요로 하는 측정 범위 
• 밀착 갯수를 최대한 적게해야함 

표준 게이지 블록, HRD

 

표면을 꺠끗하게 닦은 후 돌려 붙이면 밀착이 가능함 (흡착력 20 ~ 40kg 수준)

 

 

5) 측장기 

내부에 표준자 또는 기준편을 가지고 피측정물의 치수와 길이를 직접 구할 수 있는 길이 측정기 
주로 게이지류, 정밀공구, 정밀 부품 길이 측정에 사용 

좌측은 스핀들식 횡형 측장기, 우측은 캐리지식 횡형 측장기, HRD

만능 측장기, Youtube

만능측장기 소개 영상 

 

6) 디지털 측정기 

피측정량을 디지털 값으로 읽는 측정기. 

측정 오차, 정확도(accuracy), 정밀도(precision)

 

(1) 디지털 측정기 장점

• 자릿수가 많아지면 정보의 정밀도가 높아짐
• 개인차에 따른 측정 오차가 제거됨 (시차의 제거) 
• 읽음, 기록이 간단하고 측정에 요하는 시간이 단축됨
• 정보의 전송, 연산에 오차가 없음 
• 정보의 연산처리에 적합함 

(2) 디지털 측정기 단점

• 직시형 기록 기기에는 아날로그식이 적당 (아날로그는 변화량을 직관적으로 알 수 있음)
• 구조가 복잡하고 비쌈 
• 자리수의 위치에 따른 비중을 취하는 것이 곤란함 

(3) 디지털 측정기 종류

• 디지털 마이크로미터
• 디지털 캘리퍼스 
• 디지털 하이트 게이지
• 디지털 인디게이터