Transcript 정밀측정 교육
정밀측정 교육 Quick Response Quality Control 1 TSCL - 정밀측정이란 기계로 가공한 부품이나 기계요소의 치수, 각도, 형상정도 등의 양을 단위로서 사용되는 다른 양과 비교하는 것으로써 측정 중에 포함된 단위의 수치와 단위의 곱으로 표시. 각 기계부품의 호환성(interchangeability)을 가지게 하기 위해서 재료시험을 제외한 치수, 형상, 표면 거칠기 및 면 등을 가공 중 또는 가공이 끝난 뒤에 측정 또는 검사 하는 것을 정밀측정(Precision measurement)이라 한다. - 정밀측정학 : 공업적 물체의 치수 형상 등에 관한 규정 및 요구를 엄수하기 위한 검사와 그에 필요한 측정기, 측정 방법 및 측정기의 검사 방법 등을 다룬다. - 정밀제품의 제작 = 정밀가공(설계, 제작 etc) + 정밀측정 - 측정과 검사의 차이: 검사는 주어진 규격에 만족하는지 여부를 판단 합 /부적합을 판정하는 행위 - 측정 방법 : 직접측정 : 계측기로 부터 직접 눈금을 읽는 측정 ( 줄자 , 마이크로미터) 간접측정 : BLOCK GAUGE , DIAL GAUGE 로 직접 눈금 읽음 비교측정 : 사인 바 , 삼침법에 의한 유효경 측정등 계산이 수반 한계게이지 : 하한 / 상한을 규제 합/부 판정 ( 예 :GO/NO GAUGE ) Quick Response Quality Control 2 TSCL 측정 방법에 의한 분류 1. 직접 측정(Direct Measurement) 일정한 길이나 각도가 표시되어 있는 측정기구를 사용하여 직접 눈금을 읽는 것으로써 버어니어 캘 리퍼스, 마이크로미터 등이 이에 속한다. 측정 범위가 넓고 측정치를 직접 읽을 수 있는 장점이 있 으며, 소량이며 종류가 많은 품목에 적합하다. 반면, 보는 사람마다의 측정오차가 있을 수 있고 측 정시간이 긴 단점이 있다. 또한 측정기가 정밀할 때는 숙련과 경험을 요한다. 2. 간접 측정(Indirect Measurement) 측정물의 측정치를 직접 읽을 수 없는 경우에 측정량과 일정한 관계에 있는 개개의 양을 측정하여, 그 측정값으로부터 계산에 의하여 측정하는 방법이다. 즉 측정물의 형태나 모양이 나사나 기어 등과 같이 기하학적으로 간단하지 않을 경우에 측정부의 치수를 수학적이나 기하학적인 관계에 의해 얻는 방법으로, 사인 바를 이용하여 부품의 각도 측정, 3점을 이용하여 나사의 유효 지름 측정, 지름을 측정하여 원주 길이를 환산 등의 현장에서 많이 사용하는 방법이다. 3. 비교 측정(Comparison Measurement) 기준이 되는 일정한 치수와 측정물의 치수를 비교하여 그 측정치의 차이를 읽는 방법으로, 게이지 블록을 이용하여 높이를 정밀 측정하거나, 각도게이지를 이용하여 부품의 각도를 비교 측정하는 방 법 등이 있다. 비교적 정밀 측정이 가능하고 특별한 계산없이 측정치를 읽을 수 있는 장점이 있으나, 측정범위가 좁고 피측정물의 치수를 직접 읽을 수 없으며 기준이 되는 표준 게이지가 필요하다는 단 점이 있다. 4. 절대 측정(Absolute Measurement) 정의에 따라 결정된 양을 실현시키고, 그것을 이용하여 측정하는 것 또는 조립량의 측정을 기본량만 의 측정으로 유도하는 것을 절대 측정이라 한다. 그 대표적인 예로는 자유 낙하하는 물체가 어떤 시 간에 통과하는 거리를 이용한 가속도 측정 등이 있다. Quick Response Quality Control 3 버니어 캘리퍼스 Quick Response Quality Control 4 TSCL 1. 버니어캘리퍼스를 이용한 측정 1) 사용시 주의사항 ① 측정기를 깨끗이 닦은 후에 사용 해야한다. ② 충격에 조심하고 떨어뜨려서는 안되므로 취급에 유의한다. ③ 0점 세팅을 정확히 한다. ④ 시차발생이 없도록 눈금면과 수직 상태에서 읽도록 한다. ⑤ 외경 측정시는 최소치를 내경 측정시는 최대치를 측정값으로 사용한다. ⑥ 버니어켈리퍼스는 아베의 원리에 어긋나므로 가능한 조의 안쪽 깊은 곳에서 측정한다. Quick Response Quality Control 5 TSCL 버니어캘리퍼스를 이용한 측정시 주의사항 작은 구멍 측정시는 버니어의 미소 눈금을 읽음에 주의를 요한다. 예) 내경 5mm를 측정할 경우 t1+ t2+ C = 0.3 mm d 0.009 mm 0.5 mm 0.026 mm 0.7 mm 0.047 mm Quick Response Quality Control 6 TSCL 2).버니어 켈리퍼스의 원리는? -버니어 캘리퍼스는 자와 캘리퍼스를 조합한 것으로 제품의 길이, 폭, 직경, 길이, 단차 등을 측정하는데 쓰이며 스텐인레스강으로 만든다. -아들자는 어미자의 눈금 수 보다 더 많거나 적게 등분하여 어미자의 한 눈금의 차만큼 정확하게 읽을 수 있게 만든 것으로 최소 0.02mm, 0.05mm까지 측정할 수 있다. 3).버니어 켈리퍼스 눈금 읽는 법 -어미자의 눈금을 읽은 다음 아들자와 어미자의 눈금이 일치하는 곳의 눈금을 읽어 측정 값을 얻는다 Quick Response Quality Control 7 TSCL Quick Response Quality Control 8 TSCL <작업순서> 1.측정준비 가.버니어 켈리퍼스, 블록게이지, 정반, 교정기 및 측정시편을 깨끗이 닦아서 정반 위에 올려 놓는다. 나.외관상 이상유무 관찰하고 판단, 슬라이더 작동이 원활한가를 검사한다. 2. 버니어겔리퍼스 0점조정 가.외측 측정의 기차는 외측 측정면 사이에 블록게이지를 끼워 측정하여 버어니어 켈리 퍼스의 측정치로부터 블록게이지의 치수를 뺀다. 나.내측 측정의 기차는 내측 측정면에서 블록게이지와 평행조오를 홀더로 조합한 내측 게이지를 측정해서 버어니어 켈리퍼스의 측정치로부터 블록게이지의 치수를 뺀다. 다.슬라이드면, 측정면 및 눈금면을 깨끗이 닦아서 먼지나 기름을 제거하고 측정면을 가볍게 닿게하고 광선에 비춰보아 그 사이에 틈새가 보이는가 확인 0점조정한다. Quick Response Quality Control 9 TSCL 3. 측정 가.버니어의 측정면은 좁은 홈 등을 측정하는 데 편리하도록 얇게 되어 있어 비교적 마모가 빠르므로 될 수 있으면 어미자에 가까운 쪽을 사용 정확히 접촉하여 측정 나. 내측의 측정에 있어서 안지름을 측정할 때에는 측정의 최대를 홈 나비의 측정에 있어서는 최소를 구하는데 유의해야 한다. 다.버니어 켈리퍼스에는 측정력을 일정하게 하는 장치(정압장치)가 없으므로 피측정물 을 측정할 때에는 무리한 측정력을 주지 않도록 한다. 라. 시차를 생각하여 눈금면으로부터 직각의 위치에서 읽도록한다 4.측정값 정리 및 계산 가.측정을 여러번 반복하여 측정평균값을 통하여 안정된 값을 찾는다. 나.측정된 값을 기록표에 기록하고 계산에 의해 각 부위의 값을 결정한다. Quick Response Quality Control 10 마이크로 미터 Quick Response Quality Control 11 TSCL 1) 마이크로미터를 이용한 측정 사용시 주의사항 ① 정반 및 측정기를 깨끗이 닦은 후에 사용해야 한다 ② 충격에 조심하고 떨어뜨려서는 안되므로 취급에 유의 한다 ③ 측정기 0점 세팅을 정확히 한다. ④ 눈금을 읽을 때는 눈금의 일직선상에서 측정한다. ⑤ 피측정물의 형상, 치수에 따라서 마이크로미터의 형식과 측정범위를 선택한다. ⑥ 옵티칼 플랫과 페러렐을 이용하여 평면도와 평행도를 측정하여 측정기의 정도를 유지 한다. Quick Response Quality Control 12 TSCL 1. 마이크로미터의 원리와 구조 및 명칭 -길이의 변화를 나사의 회전각과 지름에 의해 확대하여 작은 길이의 변화를 읽도록 한 측정기이다 Quick Response Quality Control 13 TSCL -마이크로 미터의 구조는 크게 앤빌, 스핀들, 딤블, 슬리이브, 게칫스톱으로 구성되어 있고, 크기는 0～25, 25～50, …500mm까지 25mm 간격으로 되어 있다. Quick Response Quality Control 14 TSCL 2. 마이크로미터 눈금 읽는 법 -눈금을 읽는 방법은 먼저 슬리브상의 눈금을 읽고 딤블의 눈금과 슬리브 눈금의 기선과 딤블의 눈금을 읽어 슬리브 읽음값과 합산하여 그 길이의 치수를 측정한다. Quick Response Quality Control 15 TSCL -0.001mm의 마이크로미터를 사용할 경우에는 측정압력에 주의를 하여야 하며 특히 시차에 의한 오차 발생률을 적게 하고 내경 마이크로미터를 가지고 측정할 경우에는 슬리브의 눈금이 반대이므로 측정값을 구할 때 특히 조심하여야 된다. Quick Response Quality Control 16 TSCL 3. 마이크로미터 종류 -다이얼 부착 마이크로미터 : 다이얼 게이지를 부착한 것으로 스핀들 축을 소요치수로 고정하면 동일 치수의 제품을 다량으로 측정하는 경우 능률적이다. -지시 마이크로미터 : 마이크로미터 프레임 안에 인디게이터를 부착한 것으로 블록 게이지로 소정치수의 딤블 눈금을 맞춘 다음 인디게이터 지침을 눈금판의 0점에 맞추고, 누름 단추를 눌러 앤빌을 이동시키면서 인디게이터 눈금으로 편리하게 읽을 수 있다. -기어 이두께 마이크로미터 : 스퍼기어, 헬리컬기어의 걸치기 이두께를 측정하는데 사용하며 측정면은 원판으로 되어 있어 2매 이상의 기어 이를 물려 측정한다 -포인트 마이크로미터 : 스핀들과 앤빌의 선단을 원추형으로 만든 것으로 나사의 골지름, 탭의 홈 두께, 드릴의 웨브, 곡면 형상의 두께를 측정하는데 사용한다. -깊이 마이크로미터 : 공작물의 깊이, 단차 등의 측정에 사용되며 단체형과 로드 교환형이 있다. 눈금의 새김 상태는 외측과는 반대 방향이다. -벤치 마이크로미터 : 변형이 생기지 않아 안정된 측정을 할 수 있어 가는 선이나 작은 물건의 측정이 적합하여 할 수 있어 가는 선이나 작은 물건의 측정이 적합하며 마이크로 미터의 헤드가 커서 0.002mm의 눈금이 새겨져 있고 직접 미크론(㎛)단위까지 읽을 수 있다. Quick Response Quality Control 17 TSCL -V-앤빌 마이크로미터 : 앤빌의 형상을 V홈으로 만든 것으로 홀수의 홈을 가지 탭, 리머 등의 지름을 직접 측정할 수 있으며 3개의 홈용(앤빌 V홈 각도 60˚) 5개의 홈용(108˚)가 있다. -나사 마이크로미터 : 수나사의 유효지름을 직접 측정할 수 있으며 앤빌 고정식과 교환식이 있다. -글르브 마이크로미터 : 내경안의 단차, 가공된 공작물의 홈과 폭의 간격 등을 측정 할수 있으며 특히 보이지 않는 내측의 홈폭, 깊은 곳의 홈간 거리등을 측정하는데 매우 편리하다. -단체형 내측 마이크로미터 : 봉형 내측 마이크로미터라고도 부르며 일반적으로 50mm 이상의 내경이나 홈폭을 측정하는데 사용한다. -캘리퍼형 내측 마이크로미터 : 비교적 작은 구멍의 내경이나 홈의 나비 등을 측정하는데 사용하며 측정 범위는 0～25mm, 25～50mm 등이 있고, 눈금의 새김 상태는 외측 마이크로 미터와 반대방향이다. -삼점식 내측 마이크로미터 : 본체에 직각으로 움직이는 3개의 측정자에 의해 구멍의 지름을 정확히 측정할 수 있고 측정범위는 6～12mm, 11～20mm, 20～40mm, 100～200mm, 200～300mm 등 몇 개를 1세트로 한다. Quick Response Quality Control 18 TSCL 3.마이크로미터 종류 Quick Response Quality Control 19 TSCL Quick Response Quality Control 20 TSCL 4.마이크로미터 0점 조정 방법 -마이크로미터의 0점조정은 측정면을 헝겊으로 닦아 내고 래칫스톱을 돌려 양 측정면을 접촉시켜 0점이 기선과 일치하는가를 확인한다. 그 차이가 0.01mm이하일 경우는 슬리브 기선 뒷편에 있는 구멍에 훅스패너를 넣어 슬리브를 돌려 0점을 조정하고, 0.01mm이상일 경우는 래칫스톱에 있는 구멍에 훅스패너를 래칫스톱을 풀어 래칫과 딤블을 분리시켜 0점을 조정한 다음 딤블을 조정한다. “0”점 SETTING시 하중을 제품에 따라 고려하여야 하며 측정시 셋팅 하중으로 측정 되어야 오차를 줄일수 있다 1 래치스톱 : 약 200g Quick Response Quality Control 21 TSCL 5. 마이크로미터 시차 -마이크로미터의 눈금을 읽을 때는 슬리브면과 딤블의 눈금면과는 같은 선상의 있지 않으므로 2개의 선의 합치점이 눈의 보는 위치에 따라서 변하게 된다. 따라서, 눈금을 읽을 때는 기선의 수직위치에서 읽을 수 있도록 하고, 눈의 위치가 약간 이동되면 2㎛의 시차가 발생 할 수 있다. Quick Response Quality Control 22 TSCL 6. 마이크로미터 정도검사 - 평면도 검사 : 앤빌과 스핀들의 양측정면에 광선 정반(Optical flat)을 밀착시켜 적색 간섭무늬의 수에 의하여 측정한다. 마이크로미터 검사용으로는 지름 45mm와 60mm가 일반적으로 사용된다. - 평행도 검사 : 평행 광선 정반(Optical parallel)을 양측정면에 밀착시켜 간섭무늬 수에 의하여 측정하며 간섭무늬 1개를 0.32㎛로 하여 계산한다. 50mm이상의 마이크로미터는 블록 게이지를 이용하여 측정한다. Quick Response Quality Control 23 TSCL 7. 마이크로미터 측정 <작업순서> 1.측정준비 가.마이크로미터,스탠드,블록게이지,옵티칼 플랫,옵티칼 페러렐 및 측정시편을 깨끗이 닦아서 정반위에 올려 놓는다. 나.외관상 이상유무 관찰하고 판단, 래칫스톱의 회전은 원활한가를 검사한다. 2. 마이크로미터 0점 조정 가.앤빌과 스핀들의 두 측정면을 헝겊, 부드러운 가죽, 종이 등을 사용하여 깨끗이 닦아 내고, 래칫스톱을 천천히 돌려 측정력을 걸어 접촉시켰을 때 딤블의 0선과 슬리브의 기선이 일치하지 않을 경우 다음과 같이 0점 조정한다. 나.±0.01mm이하:훅스패너로 슬리브를 돌리면서 0점 조정(zero setting)한다. 다.±0.01mm이상:래칫스톱을 스패너로 풀고 딤블을 스핀들과 분리시켜 0점 조정후 래칫을 조인다. 조인후 0점 조정을 확인하여 ±0.01mm이하 차이 발생시와 같이 슬리브를 돌려 조정한다. Quick Response Quality Control 24 TSCL 3. 측정 가.스텐드에 고정하여 외측마이크로 미터를 0점 조정한다. 나.2～3회정도 좌우상하로 흔들어 피측정물을 두 측정면에 밀착시키며 규정된 측정력을 가한 후 측정면이 완전히 밀착할 수 있도록한다. 다.록 클램프로 고정하여 치수의 변화가 없이 빼낸다 라. 시차를 생각하여 눈금면으로부터 직각의 위치에서 읽도록 한다 Quick Response Quality Control 25 다이알게이지 Quick Response Quality Control 26 TSCL 1. 다이얼게이지 명칭 및 내부구조 Quick Response Quality Control 27 TSCL - 피측정물의 치수변화에 따라 움직이는 스핀들의 직선운동은 스핀들에 부착된 래크(Rack)와 피니언(Piniun)에 의해 회전운동으로 바뀌고 이 회전운동은 피니언과 같은 축에 고정된 제1기어와 지침 피니언에 의해서 확대되어 눈금판에 지침이 지시된다. 헤어스프링이 달린 제2기어는 지침 피니언에 물려 있는 백래시(backlash)를 제거하여 스핀들의 상하 운동시 후퇴오차를 제거한다. - 피측정물의 치수 변화에 따라 스핀들의 직선 변위는 스핀들에 고정된 평면접촉자의 운동으로 변하고, 구면접촉자는 코일스프링의 힘으로 평면접촉자와 접촉하면서 움직인다. 구면 접촉자와 섹터기어는 같은 축으로 구면접촉자의 직선 변위를 레버로 확대하여 섹터기어에 전달되고 제1피니언과 제1기어에 의해 확대되어 눈금판에 지침이 지시된다. Quick Response Quality Control 28 TSCL 1-1.다이얼테스트인디케이터 명칭 및 내부구조 -측정자의 움직임에 따라 그려지는 원호를 작은 범위에 각도에서 직선 변위로 나타나며 측정자의 직선 변위가 섹터기어를 통하여 피니언과 동축의 크라운 기어를 지나 지침 피니언에 확대되어 지침으로 눈금판에 나타난다. Quick Response Quality Control 29 TSCL 2. 다이얼게이지의 종류 -표준형 다이얼 게이지를 응용하여 목적이나 용도에 따라 두께나 외경을 측정한다. 다이얼 두께 게이지, 그리고, 깊이나 높이를 측정하는 다이얼 깊이 게이지, 그밖에 다이얼캘리퍼 게이지, 다이얼 글리브 게이지, 다이얼 스냅 게이지 등이 있다. Quick Response Quality Control 30 TSCL 3. 다이얼게이지의 측정방법 -다이얼 게이지를 사용하여 평행도 측정, 직각도 측정, 진원도 측정, 축의 굽임 검사,두께 측정, 깊이 측정 등을 할 수 있다. 그밖에 큰 지름 및 구면의 측정, 흔들림, 테이퍼, 편심 측정 등, 가공 길이와 공구의 위치 결정에 사용된다. Quick Response Quality Control 31 TSCL 4. 다이얼게이지의 설치와 오차 측정하려는 피 측정물과 측정자의 운동 방향은 직각이 되도록 한다. ◎보통형 다이얼 게이지 예)s=1mm α=30˚ 라 할 때 cos30˚ = 0.866 이므로 오차=1.1547-1=0.1547mm ◎레버식 다이얼 게이지 예)θ=10° s=1mm라 할 때, d=1× 0.9848=0.9848 오차 = 1-0.9848 = 0.0152mm Quick Response Quality Control 32 TSCL 4. 다이알게이지 각도에 의한 오차 경사각 0도 10 도 30 도 읽음치 0.05 mm 0.05 mm 0.05 mm 보정계수 cos 1.00 mm 0.98 mm 0.866 mm 보정치 X cos 0.050 mm 0.049 mm 0.043 mm 오차 X (1-cos) 0.000 mm 0.001 mm 0.007 mm Quick Response Quality Control 33 한계 게이지 Quick Response Quality Control 34 TSCL 1. 한계 게이지를 이용한 측정 사용시 주의사항 ①게이지는 측정면 이외의 부분을 잡고 다루며 측정면을 부딪치게 해서는 안된다. ②공작물을 게이지에 끼울 때 너무 큰 힘을 주면 오차가 생기므로 약500g이하 정도로 한다. ③플러그 게이지, 링 게이지를 사용할 때는 측정면에 얇은 유막을 남겨둔다. ④게이지가 끼워져 있을 때에는 게이지를 항상 움직이게 하지 않으면 빠지지 않는 수가 있으니 항상 주의한다. Quick Response Quality Control 35 TSCL 1. 테일러의 원리 통과측에는 모든 치수 또는 결정량이 동시에 검사되고 정지측에는 각 치수가 개개로 검사되어야 한다. 즉 통과측 게이지는 피측정물의 길이와 같아야 되고 정기측 게이지의 길이는 짧을수록 좋다. Quick Response Quality Control 36 TSCL 2. 표준게이지의 종류 -1개의 측정기로 한가지 치수 또는, 형상이외 특별한 것이 없는 게이지로써 게이지를 공작물의 측정부분에 일치하고 치수 또는 형상에 따라 비교 측정을 한다 Quick Response Quality Control 37 TSCL 3. 구멍용 한계게이지 원통형 플러그 게이지 : 호칭치수가 작은 경우에 사용되며 테이퍼 록 (Taper lock)형과 트리 록(Tri lock) 형이 있다. 봉게이지 : 큰 구멍(80mm이상 500mm 이하)의 측정에 사용되며 게이지의 중량 등을 고려하여 측정시 손의 감각을 좋게 하기 위하여 막대 모양으로 만들어졌다. Quick Response Quality Control 38 TSCL -판 플러그 게이지 : 원통의 일부를 측정면으로 한 것이며 비교적 호칭치수가 큰 경우에 사용된다. -터보 게이지 : 통과 측은 최소 허용 치수와 같은 지름의 일부로 되어있고, 정지측은 그 앞쪽에 공차만큼 높은 제2의 돌기 모양의 볼 또는, 단차가 설치되어 있다. Quick Response Quality Control 39 TSCL 4. 축용 한계게이지 - 링게이지 : 비교적 작은 치수(100mm이하)의 둥근축을 측정할 때 사용된다. - 양구판형 : 50mm이하의 측정에 사용되며 3～8mm판으로 되어있다. - 편구판형 : 50mm이하의 측정에 사용되며 통과측과 정지측의 연속 측정이 가능하며 시간이 단축된다. - C형 스냅 게이지 : 50～180mm이하의 비교적 큰 치수의 측정에 사용되며 통과측과 정지측이 연속 측정할 수 있다. - 조정식 스냅 게이지 : 측정면 사이를 임으로 조정할 수 있다. - 조일식 한계 게이지 : 블록게이지 및 평행 블록의 중간편과 2개의 측정조로 되어 있다. - 플러시 핀게이지 : 대량생산으로 제작된 공작물을 0.05mm이하의 공차 범위 내에서만 검사한다. Quick Response Quality Control 40 TSCL Quick Response Quality Control 41 TSCL 5. 한계게이지 측정 <작업순서> 1. 작업 준비를 한다. 가. 측정 시편과 한계 게이지를 깨끗이 닦아 정반 위에 준비한다. 나. 지그를 이용하여 한계 게이지를 흔들림 없이 고정한다. 2. 측정 준비 가. 스냅 게이지의 작동이 원활한지 점검한다. 나. 링 게이지를 이용하여 치수확인 작업을 한다. 3. 측정 가. 측정력은 큰 힘을 주면 오차가 생기므로 약 500g 이하의 힘이 가해지게 측정한다. 나. 게이지를 항상 움직이지 않으면 빠지지 않을 수가 있으므로 계속 움직이며 측정한다. 다. 피측정물을 한 손으로 잡고 게이지에 접촉시킨다. 라. 통과측은 통과하고, 정지측은 통과하지 않으면 합격으로 판정한다. 4. 한계 게이지의 위치수 허용차 및 아래치수 허용차의 계산식을 이용 허용 값을 계산한다 . Quick Response Quality Control 42 블록 게이지 Quick Response Quality Control 43 TSCL 블록게이지 사용법 1. 사용상 주의사항 ① 먼지가 적고 건조한 실내에서 사용한다. ② 목재 작업대 위의 천, 가죽 위에서 취급한다. ③ 측정면은 반드시 세탁한 깨끗한 천(가제, 포플린 등)이나 가죽(새미) 등으로 지문이 남지 않도록 닦을 것 ④ 필요한 치수의 것만을 꺼내고 쓰지 않는것은 바로 상자에 넣고 뚜껑을 닫도록 한다. ⑤ 방청을 위하여 사용 후는 벤젠, 알콜, 에테르, 휘발유 등으로 세척한 후 깨끗이 닦고 반드시 방청유를 발라둔다. Quick Response Quality Control 44 TSCL 1. 블록게이지의 구조 -블록게이지의 형상은 직사각형 단면의 요한슨(Johanson)형과 직사각형의 단면에 구멍이 뚫린 호크(Hoke)형 및 원형으로 중앙에 구멍이 뚫린 캐리(Cary)형이 있다. Quick Response Quality Control 45 TSCL 2. 블록게이지의 치수 -블록게이지의 치수는 가장자리 1mm를 제외한 측정면에 밀착시킨 동일표면, 동일재질에 내린 수선의 길이로 표시하며 블록게이지는 사용목적에 따라 4개의 등급으로 표시한다 Quick Response Quality Control 46 TSCL 3. 블록게이지의 밀착법 -블록게이지 밀착법(Wringing)을 정확히 주지시켜 오차 발생률이 적게 하여야 하며 특히 얇은 것을 밀착시킬 경우에는 블록게이지의 휨을 방지하여야 한다. Quick Response Quality Control 47 TSCL 4. 블록게이지의 표준조합 -블록게이지는 각종 용도에 따라 표준치수의 것이 세트로 되어 있으며 치수를 조립할 때 가장 적은 개수로 조립한다. Quick Response Quality Control 48 TSCL 5. 블록게이지 이용 측정 1. 작업 준비를 한다. 가. 측정 시편과 블록게이지를 깨끗이 닦아 정반 위에 준비한다. 나. 필요로 하는 최소치수단계 및 측정범위에 맞는 표준세트를 선정한다. 2. 측정 준비 가. 피측정물을 테스트 인디게이터가 장착된 하이트게이지 앞에 배치한다. 나. 치수조립에 용이한 블록게이지를 선정한다. 3. 측정 가. 피측정물을 마이크로미터와 하이트게이지를 이용하여 측정한다. 나. 주어진 치수를 이용하여 치수조립을 한다. 다. 최소 갯수로 밀착하는 것이 좋으며 숫자의 맨 끝자리 수부터 골라낸다. 라. 아래 첫째자리수가 5보다 클 때에는 우선 5를 뺀 나머지 수부터 고른다. 마. 두꺼운 것(3mm이상)끼리 밀착시킬 때에는 유막형성 후 중앙에서 직교하도록 놓고 문질러 밀착, 회전시키면서 일치시키고, 두꺼운 것과 얇은 것은 앞쪽을 손으로 누르면서 가볍게 밀어 넣어 밀착한다. 바. 얇은 것끼리의 밀착 시에는 두꺼운 것에 얇은 것 1개를 밀착하여 검사한 다음 그 위에 또 하나의 얇은 것을 밀착시키고 두꺼운 것을 +자형으로 회전 시켜서 떼어낸다. Quick Response Quality Control 49 형상 공차 Quick Response Quality Control 50 TSCL 1. 형상 공차 1.형상 및 위치정도의 분류 -공작물의 기하학적 정도로서 치수정도, 표면 거칠기 및 파상도, 형상 및 위치 정도의 세 가지가 있다. 이 중에서 공작물 표면형태의 편차 중에서 대체로 같은 범주에 속하는 것으로서, 보통 형상 및 위치의 정도라고 불린다. 이것은 공작물의 기학학적 요소(점, 선, 면 등)의 형상 및 위치에 관한 것이다. 2. 데이텀의 종류 2-1. 가공 데이텀 2-2. 조립 데이텀 2-3. 기능 데이텀 Quick Response Quality Control 51 TSCL 2. 형상 및 위치의 정도와 공차 -1번에서 8번까지는 모양 또는, 위치의 정도 종류와 그 허용치의 지시 방법에 따라 허용역은 다음 중 어느 것이든 하나가 된다. 이상 표면의 방향은 요소의 실 표면과의 최대거리(h)가 최소가 되도록 이상 표면을 설치하는 것이다. Quick Response Quality Control 52 TSCL 3. 직선부분의 공차 -평면상의 직선부분의 위치도 공차역은 이론적으로 정확한 위치에 있는 직선에 대하여 대칭으 로 상호 평행한 직선 사이의 규정한 간격 f가 된다. 입체공간내의 경우에는 지정이 일정방향 서로 직각인 두 방향 및 방향을 정하지 않는 경우의 3가지가 있다. Quick Response Quality Control 53 TSCL 4.위치도 공차역과 구멍축선의 형태 -직선부분의 위치도 공차역 중 방향이 정하여지지 않은 경우 구멍의 축선의 위치도는 그림과 같은 경우가 이상 형태이다. a)구멍의 축선과 진위치가 동축인 경우 b)구멍의 축심이 공차역의 좌한계에 위치하는 경우 c)구멍의 축심이 공차역내에서 한계까지 경사져 있는 경우 d)구멍의 축심이 공차역내에서 한계까지 굽어져 있는 경우 Quick Response Quality Control 54 TSCL 5. 선의 윤곽도, 면의 윤곽도 -공작물의 윤곽은 전체표면에 대한 윤곽과 표면의 요소인 선의 윤곽이 있다. 윤곽에 대한 공차역은 요구되는 선 또는 면의 윤곽에 완전히 평행한 두 개의 가상곡선 또는, 면사이의 거리가 된다. Quick Response Quality Control 55 진원도 측정 Quick Response Quality Control 56 TSCL 1. 지름법에 의한 진원도 측정방법 -원형 부분의 한 단면에서 지름을 여러 방향으로 측정하여 최대치와 최소치의 차로서 진원도를 정의한 것으로 생산라인에서 많이 사용된다. Quick Response Quality Control 57 TSCL 2.반지름법에 의한 진원도 측정방법 -원형 부분의 한 단면에서 그 단면을 기준으로 최대 반지름과 최소 반지름의 차로 진원도를 정의한 것으로 센터로 지지하여 측정하는 방법과 테이블에서 측정하는 두 종류가 있다. Quick Response Quality Control 58 TSCL 3. 삼점법에 의한 진원도 측정 -원형 부분을 두 점에서 지지하고, 이 두 점의 수직 이등분 상에 있어서 윤곽의 이동 거리의 최대치를 가지고 진원도를 표시하는 방법이다 중심을 구하는 법 -반지름에 의하여 진원도를 측정할 경우 피측정물의 중심을 정확하게 잡는 것이 가장 중요하다. 피측정물의 중심을 어떻게 잡느냐에 따라 진원도 값이 달라진다. 따라서, 피측정물에 가장 가까운 원을 그려 그 중심을 구하는 것이 중요하다 Quick Response Quality Control 59 TSCL Quick Response Quality Control 60 투영기 Quick Response Quality Control 61 TSCL 1.공구현미경의 구조 -공구현미경은 정밀측정상의 오차를 줄이기 위해 고정된 현미경과 측정 대상물을 올려 놓는 이동 테이블이 있고, 테이블은 2개의 마이크로 헤드에 의해 전후, 좌우 좌표 방향의 이동이 가능하도록 X, Y 측정 핸들이 설치되어 있어 각도 및 극좌표 측정을 할 수 있다. Quick Response Quality Control 62 TSCL 2.투영기의 구조(상향식) -윤곽조명장치가 재물대 아래에 위치하여 광속이 아래에서 위로 향하고, 표면 조명을 위한 조명장치가 투영기 중심부에 있다. 이 형식의 투영기는 재물대와 스크린 배치가 좋고, 조작이나 스크린 관찰이 편리하나, 대형의 측정물을 측정하는 데는 적합하지 않다. Quick Response Quality Control 63 TSCL 3. 투영기의 구조(하향식) -윤곽조명광학장치가 재물대 위쪽에 위치하여, 윤곽조명광속이 위에서 아래로 통과한다. 이 투명기는 관찰이 쉬운 위치에 스크린이 있어 투영상의 측정이 편리하고, 소형의 피측정물 을 측정하는데 적합하다 Quick Response Quality Control 64 TSCL 4.투영기의 구조(수평식) -윤곽조명광학장치로부터 나오는 광속이 수평으로 입사하여 재물대 위의 피측정물을 비추게 되어 있다. 재물대 가운데를 조명광속이 통과하기 때문에 재물대를 튼튼히 하면 무거운 피측정물도 측정할 수 있다. Quick Response Quality Control 65 기어 측정 Quick Response Quality Control 66 TSCL 기어측정 1. 사용상 주의사항 ① 기어와 측정자는 파손되지 않도록 취급에 주의한다. ② 모듈에 따라 알맞은 측정자를 선택해야 한다. ③ 기록 장치의 펜이 파손되지 안도록 주의한다. ④ 측정자는 일정한 측정압을 가해야 한다. ⑤ 기어의 회전 방향에 주의하여야 하며, 역회전하여 측정자가 손실되지 않도록 해야 한다. ⑥기록장치의 눈금 또는 그래프 등을 배율에 따라 정확히 판단하여 오차를 구하도록 한다. Quick Response Quality Control 67 TSCL 1. 기어의 각부명칭 -한 쌍의 이의 물림에서 상대방의 이끝 높이는 이 뿌리 높이보다 작게 하는데, 그 차이를 이끝 틈새라 한다. 이 물림이 실제적으로 이루어지는 이의 높이를 유효이높이, 피치원을 따라 측정한 이의 두께를 이두께, 피치원의 원둘레 상에서 인접하는 이의 대응하는 부분 을 원주피치, 한 쌍의 이가 물고, 돌아갈 때 약간 틈이 생기는데 이 틈새를 백래시(backlash) 라 한다. Quick Response Quality Control 68 TSCL 2. 기어의 피치오차 측정법 -측정자 및 고정 접촉자를 인접한 피치점에 접촉시켜 이들 사이에서 거리의 편위를 측정한다. 측정할 때 기어의 회전중심, 이끝 원통면, 이뿌리 원통면 등이 기준이 된다 Quick Response Quality Control 69 TSCL 3. 치형 오차의 측정 -측정 기어의 설계상의 기초원과 같은 기초원판과 곧은자를 접촉시켜서 미끄럼없이 운동 시킴으로써 인벌류트곡선 창성기구를 만들고, 곧은자에 고정된 측정자와 기초원 축에 장착된 측정기어의 치면을 접촉시켜 놓으면 측정자의 움직임에 의하여 인벌류트곡선으로 부터 치형오차를 알 수 있다. Quick Response Quality Control 70 TSCL 4. 걸치기 이두께 측정 -인벌류트 기어를 몇 개의 이를 걸쳐서 측정한 이두께를 걸치기 이두께라고 한다. 이두께 마이크로 미터를 이용하여 측정하고, 이 측정값이 걸치기 이두께 계산표에 의거 계산한 값이 같으면 표준 이 모양을 가진 기어라 할 수 있다. Quick Response Quality Control 71 TSCL 5. 오버핀법 가. 짝수이의 경우 나. 홀수이의 경우 Quick Response Quality Control 72 나사 측정 Quick Response Quality Control 73 TSCL 삼침법을 이용한 유효지름 측정 1. 사용상 주의사항 ① 나사 마이크로 미터는 나사의 유효경 측정 이외에는 사용하지 말 것. ② 측정기 및 피측정물은 온도변화에 따른 오차가 생길 수 있으므로 주의할 것 ③ 외경 측정시 한 쪽 측정면에는 1산, 다른쪽 면에는 2산이 접촉될 수 았도록 한다. ④ 측정시 측정력을 너무 무리하게 주지 말 것 Quick Response Quality Control 74 TSCL 1. 나사의 각부 명칭 d:수나사의 바깥지름 d1:수나사의 골지름 d2:수나사의 유효지름 D:암나사의 골지름 D1:암나사의 안지름 D2:암나사의 유효지름 P:피치 α:나사산의 각도 α/2:산의 각도 H1:접촉높이 H2:산의 높이 H:기초 나사산의 높이 a:산봉우리의 절단높이 (수나사) b:골밀 절단높이(수나사) e:산봉우리 틈새(수나사) f:골밀 틈새(수나사) Quick Response Quality Control 75 TSCL 2. 삼침법에 의한 유효지름 측정Ⅰ -나사게이지와 같이 정밀한 나사의 유효지름 측정에 사용한다. 지름이 같은 3개의 와이어를 나사산에 대고, 와이어의 바깥쪽을 마이크로미터로 측정한다. Quick Response Quality Control 76 TSCL 3. 삼침법에 의한 유효지름 측정Ⅱ Quick Response Quality Control 77 측정 이론 Quick Response Quality Control 78 TSCL 1. 온도에 의한 길이 변화 1. 열팽창의 개념 거의 모든 물질이 온도의 상승에 따라 팽창을 하게 되어 있는데 이를 열팽창(Thermal Expansion) 이라 칭합니다. 그러나 어떤 재질이냐에 따라 열팽창의 정도가 차이가 있는데, 이에 대한 구분은 열팽창 계수 ( Thermal Expansion Coefficient) 의 크고 작음으로 분류하고 있습니다. 일반적으로 열팽창의 단위는 측정학에서 주로 사용하고 있는 20'C를 기준으로 하여 1'C 증가할 때를 기준으로 Part Per Million (PPM) meter로 정의하는데, 예를 들면 10ppm/'C 의 Steel의 경우는 1'C 증가할 때마다 1미터당 10미크론씩 팽창함을 의미하며, 따라서 만일 22'C로 주변온도가 변하면 1미터의 Steel이 1000.040mm 로 팽창하게 된다는 의미입니다. 2. 온도 차이에 의한 치수 변화 계산 공식 공식 : 참값 L = 제품길이 X ( 측정 현장 온도 – 20도 ) X 열팽창계수 Quick Response Quality Control 79 TSCL 온도에 의한 길이 변화 3.열팽창 계수 ( 20'C에서 1' 상승할 때를 기준) Steel 10~12 ppm Aluminum 17 ~ 27 ppm 4. 열팽창에 적극 대응하기위한 방범 4-1. 스케일과 workpiece 와의 열팽창을 동일하게 하라 4-2. 시스템 body와 스케일의 body의 재질은 가능하면 계수차이가 작도록하라 4-3. 열팽창을 고르게 발생하도록하여 설계자가 예측할수 있도록하라 4-4. 스케일을 단순히 양면접착제만을 이용하여 시스템바디에 부착시에는 고른 열팽창을 기대하기 어렵다, 따라서 Metal carrier를 사용하라 4-5. 시스템이 측정 혹은 가공하고자하는 Work piece와 동일한 혹은 비슷한 재질의 스케일을 사용하라 Quick Response Quality Control 80 TSCL 2. 아베의 원리 1. 아베의 원리(Abbe's Principle) 길이 측정의 경우 치환법(substitution method)을 응용하면 기하학적 위치에 의한 측정 오 차를 가장 확실하게 피할 수 있다. 예를 들면 측정기를 표준편(블록 게이지 등)으로 조정 하여 위치를 정하고 다음에 표준편 대신에 측정물을 놓는 방법이다. 이 경우에는 이동하는 측정대의 위치오차 등은 생기지 않는다. 그러나 이 치환법을 채용할 수 없을 때, 특히 스 케일로 비교하는 경우에는 1893년 E. Abbe가 발표한 아베의 원리(Abbe's Principle)를 지 켜야 한다. 즉 "측정하려는 길이를 물차(物差)로써 사용하는 눈금의 연장선에 둔다" 라고 말한 것인데, 일반적인 표현으로 하면 "측정물과 표준자와는 측정 방향에 있어서 일직선 위에 배치하여야 한다"로 할 수 있다. 2. 아베의 원리에 맞는 측정기 예 2-1. 마이크로미터 , 자 등 3. 아베의 원리에 맞지 않는 측정기 3-1. 하이트게이지 3-2. 버니어 캘리퍼스 3-3. 다이알게이지 등등 Quick Response Quality Control 81 TSCL 3. 테일러의 원리 통과측에는 모든 치수 또는 결정량이 동시에 검사되고 정지측에는 각 치수가 개개로 검사되어야 한다. 즉 통과측 게이지는 피측정물의 길이와 같아야 되고 정기측 게이지의 길이는 짧을수록 좋다. Quick Response Quality Control 82 TSCL 4. 히스테리시스 계측기의 측정량을 증가시킬 때와 감소시킬 때 동일 측정량에 대하여 지시치가 다를 때가 있다. 이와 같이 측정의 이력에 의해 생기는 동일 측정량에 대한 지시값의 차를 히스테리시스차 (hysteresis error)라 한다. 히스테리시스차가 발생하는 것은 계측기 내부의 기계적, 전기적 재료의 히스테리시스 특성, 요소 사이의 마찰, 백래시(back lash)등의 원인에 기인한다. 예를 들면 스트레인 게이지(strain gauge)식 하중 변환기(load cell)에서는 게이지 형상, 베이스 재질, 접착제 등에 기인하여 하중의 증감, 감소 사이클에 있어서 동일하중에 대하여 스트레인의 지시값에 차가 생길 때가 있다. 이것을 표시하는데 이 히스테리시스차의 최대치 또는 이것을 최대 하중에 대한 스트레인량으로 나눈 백분율로 표시한다. 지금까지 설명한 여러 가지 원인으로 시간적으로 변화하지 않은 측정량에 대한 계측기 오차를 정적 오차라 한다. 그리고 일정한 환경 조건하에서, 측정량이 일정함에도 불구하고 계측기의 지시가 시간과 함께 계속적으로 느슨하게 변화하는 현상이 전기적으로 증폭기를 갖는 계측계에서 많이 볼 수 있다. 이와 같은 현상을 드리프트(drift)라 하며 이것은 자기 가열이나 재료의 크리프(creep) 현상 등에 기인한다. Quick Response Quality Control 83 TSCL 1. 5. 측정 오차 오차 정밀도가 뛰어난 측정기를 가지고 주의하여 측정하더라도 측정기기가 완벽하지 못하고 측정자의 판단력에도 한계가 있으므로 절대적으로 정확한 측정값을 얻는 것은 불가능하다. 따라서 측정값을 구했다 하더라도 측정하려는 본래의 값, 즉 참값과는 약간의 차이가 있다. 이때 측정값과 참값의 차이를 절대 오차 또는 오차라 하며, 오차의 참값 또는 측정값과의 비율을 상대 오차라 한다. 절대 오차 = 측정값 - 참값 상대 오차 = 오차/참값(또는 측정값) 상대 오차는 보통 백분율(%)로 표시하여 백분율(%) 오차라고 한다. Quick Response Quality Control 84 TSCL 측정 오차 원인별 분류 1) 계통 오차 동일한 측정 조건하에서 어떤 일정한 영향을 주는 원인에 의해 생기는 오차, 즉 동일 조건 상태에서 항상 같은 크기와 같은 부호를 가지는 오차이다. 계통 오차는 주로 측정기, 측정 방법 및 측정물의 불완전성과 환경의 영향에 의해 생기는 오차로 원인을 규명할 수 있는 오차이다. 2) 기기 오차 측정기가 불완전하거나 사용상의 제한 등으로 생기는 오차를 말한다. 계기오차의 원인으로 는 눈금의 부정확, 기어와 나사의 피치 오차등 제조상의 부득이한 원인에 의하여 측정기가 갖는 오차, 마모와 용수철의 피로 등 시일의 경과로 인한 지시의 변화가 생기는 오차 등이 있다. 계기 오차는 보다 정확한 측정기를 사용하면 구할 수 있다. 표준기, 표준시료 등을 사용하여 측정기가 나타내는 값과 그 참값과의 관계를 구하는 것을 교정이라 한다. 3) 환경 오차 온도, 압력, 습도등 측정 환경의 변화에 의해 측정기의 측정량이 규칙적으로 변화하기 때 문에 생기는 오차를 환경 오차라 한다. Quick Response Quality Control 85 TSCL 2. 측정 오차 4) 개인 오차 측정자의 개인적인 버릇 등에 의해 생기는 오차를 말하며, 측정방법의 개선을 통하여 줄일 수 있다. 5) 이론 오차 사용하는 공식이나 근사 계산 등으로 인하여 생기는 오차를 이론 오차라 한다. 6) 과실 오차 측정자의 부주의로 발생하는 오차를 말한다. 이 오차는 주의하여 측정하면 줄일 수 있다. 7) 우연 오차 측정자와 관계없이 우연하고도 필연적으로 생기는 오차이다. 따라서 이 오차를 아무리 노력해도 피할 수 없고 항상 측정값에 나타난다. 그러므로 측정횟수가 많을 때에는 정(+) 과 부(-)의 우연오차가 나타나는 기회가 거의 같아지며, 전체 합에 의해 오차가 상쇄되어 거의 0에 가깝게 된다. Quick Response Quality Control 86 TSCL 측정 정도에 영향을 미치는 요인 (1) 표준기의 영향 ① 소급성(Traceability) ② 형상의 적합성 ③ 열팽창계수 ④ 교정주기 ⑤ 안정성 ⑥ 탄성 특성 ⑦ 지지위치(Airy point, Bessel point) (2) 측정물의 영향 ① 형상 오차 및 재질 ② 표면 거칠기, 흠집 ③ 탄성적 성질 ④표면 상태 ⑤ 온도 균일성(열평형) ⑥ 크기 ⑦ 지지방법 ⑧ 기준면의 형체 Quick Response Quality Control 87 TSCL 측정 정도에 영향을 미치는 요인 (3) 측정기의 영향 ① 구조 ② 정도에 알맞은 배율 ③ 마찰, 백래시, 히스테리시스 및 영점 변화 ④ 확대기구에 들어오는 전기, 빛, 공기 등의 작용 ⑤ 측정력 ⑦ 변형 ⑥ 측정자, 안내면, 이동부의 마모 ⑧ 반복 정밀도 ⑨ 디지탈 오차 (4) 작업자의 영향 ① 교육 훈련, 연습 및 숙련도 ② 정밀 측정의 감각 ③ 측정에 관한 전문적인 지식 ④ 정도 평가 능력 ⑤ 기타 인적 요인 Quick Response Quality Control 88 TSCL 측정 정도에 영향을 미치는 요인 5) 환경의 영향 ① 측정 표준 온도에서의 편차 ② 열평형, 열팽창 ③ 온도 구배 ④ 공기의 흐름 ⑤ 광선을 투과하는 공기의 굴절률의 변화 ⑥ 먼지 ⑦ 진동 및 소음 ⑧ 조명 ⑨ 전자적 노이즈 Quick Response Quality Control 89