5.1 서론 ( 참고문헌 1; 표 11.1) (1) 저분해능장치 (1/100 in, ~ 0.25 mm) 강철자 캘리퍼스 (2) 중분해능장치 (1/10,000 in, ~ 2.5x10-3 mm) 마이크로미터버어니어게이지한계게이지 (3) 고분해능장치 ( 수 μin, ~ 2.

5.1 서론 ( 참고문헌 1; 표 11.1) (1) 저분해능장치 (1/100 in, ~ 0.25 mm) 강철자 캘리퍼스 (2) 중분해능장치 (1/10,000 in, ~ 2.5x10-3 mm) 마이크로미터버어니어게이지한계게이지 (3) 고분해능장치 ( 수 μin, ~ 2.5x10-5 mm) 게이지블록과직접비교하는비교측정기사용 (4) 초고분해능장치 레이저간섭계 5.2 치수측정에서의문제 마모 접촉력 온도변화

5.3 Gage Block (1) 개요 스웨덴요한슨 (Johanson) 개발 특수공구강 - 열처리 - 연삭 - 래핑 - 정마 재료 ; 초경 ceramic 중앙치수 ; 측정면의중심에서측정 최대치수 - 최소치수 Gage Block의특징 - 광파장으로부터직접길이를결정할수있다. - 표시하는길이의정도가매우높다. (0.01 μm ) - 측정면이서로밀착되는특성을가지고있어몇개의수로많은치수의기준이얻어진다. - 사용이편리하다. (2) 게이지블록의등급및규격 * Gage Block 의등급 등급 참조용 00 표준용 0 검사용 1 공작용 2 사용목적표준용블록게이지의정도검사정밀학술연구용검사용, 공작용블록게이지의정도점검, 측정기류의정도검사게이지의정도검사기계부품및공구등의검사게이지의제작측정기류의정도조정공구, 절삭공구의장치

* Gage Block 규격 * 별도의성적서첨부됨. K 급은레이저인터페로미터를사용한성적서첨부. Gage Block Set ( 예 ) 크기 (mm) 스텝 (mm) 수량 (ea) 1.005 1 1.001-1.009 0.001 9 1.01-1.49 0.01 49 1.6-1.9 0.1 4 0.5-24.5 0.5 49 30-100 10 8 25, 75 2 122 크기 (mm) 스텝 (mm) 수량 (ea) 1.005 1 1.01-1.19 0.01 19 1.2-1.9 0.1 8 1-9 1 9 10-100 10 10 47 Gage Block 교정실표준등급측정실의온도정밀도μm검사주기 00 1회 20 o C ±0.2 o C 0.06 μm이하 0 4회 1 20 o C ±0.5 o C 0.08 μm이하 2회 2 20 o C ±1 o C 사용법 ; 표면의방청유를휘발유로세척 밀착시켜서사용 휘발유로세척, 방청유를도포

(3) 게이지블록의조립 ( 참고문헌 1; Fig. 11.4) (4) 게이지블록보조장치 5.4 정반 (Surface Plates) 주철화강암오래된것으로잔류응력이적다공구의충격에휘어지지않음 ( 잔류응력이없음 ) 부식되지않음

5.5 온도변화가길이측정에주는영향 표준측정온도 20 (68 ) * 온도의영향 길이측정의표준온도 ; 20 o C 프랑스미터원기 ; 0 o C 기준 ; 측정기재료의열팽창계수 ; 피측정물의열팽창계수 t o C 에서읽은 scale 의눈금 의실제길이 : 표준온도 20 o C 에서길이 L 인물체의 t o C 에서길이 : = 그러므로

5.6 비교측정기 (Comparator) (1) 비교측정방법 dial gage-block gage Go-Stop gage 의교정 예제 ) 블록게이지와다이얼게이지를이용하여비교측정한다. 공칭치수 10 mm 인블록게이지를사용하여, 다이얼게이지의 0점을세팅하고, 블록게이지를빼고, 그자리에물체를놓고다이얼게이지로길이를측정하였을때다이얼게이지의눈금이 15 mm 이다. 블록게이지길이오차는 2 μm이고, 다이얼게이지의오차는 -1 μm이다. 이때물체의실제길이는얼마인가? 옵셋은더하고, 측정오차는빼준다. 블록게이지공칭치수 10 mm, 다이얼게이지측정된길이 15 mm 라면, => 물체의길이는 10 + 15 mm 그러나블록게이지의실제길이는 ( 공칭치수 + 블록게이지치수오차 ) 0점으로세팅된위치부터읽은대상물체의실제길이는 ( 다이얼게이지읽은값 - 측정오차 ), 대상물의전체의실제길이 =(0 점부터측정된물체의실제길이 + 블록게이지의실제길이 ) 따라서 블록게이지의실제길이는 (10 + 2 μm ) 0 점으로세팅된위치부터읽은대상물체의길이는 (15 - (-1 μm )) 이므로, 대상물의전체실제길이는 (10 + 2 μm )+(15 - (-1 μm ))

(2) 공압식비교측정기 경험식 (Graneek) Remark) 공기마이크로미터 치수의변화 <-> 공기의유량또는압력의변화 유량식, 배압식, 진공식 저압식 : 0.05 ~ 0.2 kgf/cm 2 중압식 : 2.0 kgf/cm 2 고압식 : 2.0 kgf/cm 2 이상 * 유량식공기마이크로미터노즐과물체사이의면적에따라유량이변화 틈새의크기 h 가 0.015mm 까지는마찰의영향틈새의면적 가 와유사할때비선형성발생 * 배압식 유량변동에따른관내부의압력을측정 ; 수은주, 벨로우즈, Bourdon 관 * nozzle-flapper 방식 => - 압력조절기의정확도가영향을줌. - 작은내경측정에사용가능

5.7 측정공구 (a) 자및표준자 재료 ; 58% 니켈강, 강과같은팽창율의유리 X, H, U 형 (b) 표준게이지 * 표준원통게이지플러그게이지 / 링게이지 * 표준나사게이지원통형게이지형태에나사가되어있다. (plug/ring gage) * 표준테이퍼게이지원통형게이지형태에테이퍼가되어있다. 선반 ; 모오스 (Morse taper) 밀링 ; Brown & Sharpe taper * 한계게이지 정지측 NO-GO 통과측 GO 정지측 NO-GO 통과측 GO 통과측 GO 정지측 NO-GO 통과측 GO 정지측 NO-GO (a) 구멍용게이지 (b) 축용게이지 H 2 H 2 정지측 통과측 y z H 2 통과측 z y H 2 H 2 T H 2 T H 2 H 2 정지측 구멍의공차게이지의공차마모여유 구멍의공차게이지의공차마모여유 (c) 구멍용게이지치수 (d) 축용게이지치수

예 ) 구멍용한계게이지 15.042 15.038 정지측 NO-GO 15.00 15.04 14.999 15.003 통과측 GO * 간극 (thickness) 게이지 미세한간극을측정 0.03mm ~ 0.5mm * 반지름 (radius) 게이지 반경측정 * center 게이지 * 피치게이지나사의피치검사용, 기어의치형검사용 * wire gage 선재의지름을측정번호가큰것-> 지름이작다. * drill gage 드릴의직경검사

(c) 각도의표준및공장용표준기 각도 : 원주의길이와원의반지름의비 유도단위 (c-1) 각도게이지 * Johansson 형의각도게이지 (50mm X 20mm X 1.5mm) 85 개또는 49 개 정밀도 ; ±12 10 o ~ 11 o 1' 식 15 개, A 형 0 o ~ 90 o 1' 식 40 개 ; A 형 7 개, B 형 33 개 89 o ~90 o 1' 식 30 개 C 형 사용법 ; 2 장씩맞대어서사용 1' 또는 5' 간격 ( 정밀도 ±24') 10 o 이하, 350 o 이상은 1 o 간격으로 * NPL 형각도게이지 1941, G.A.Tomlinson 41 o, 27 o, 9 o, 3 o, 1 o, 27', 9', 3', 1', 30", 18", 6" 밀착방향을바꾸면각도를 +, 또는 - (c-2) Polygon 거울 측면을정밀하게가공 8 면체, 12 면체 (c-3) 각자 (square) (c-4) 눈금원판

5.8 측장기 5.8.1 측정용현미경 1) Fixed scale microscope 2) Fillar microscope 3) Traveling & traveling-stage microscope 4) Draw tube microscope 5) 초점맞춤 (focusing) Tool Scope ( 측정현미경 )

5.8.2 측장기 (a) 일반구조 표준자, 미끄럼대, 측미현미경, 지지장치, 측정대 앤빌사이에피측정물을삽입하고, 눈금을읽어서길이를측정 (b) Abbe's comparator principle 표준자의눈금면과측정축이일치하는구조 => 베드의오차영향이적다. 시선에대해직각인방향으로측정을행할때에는, 현미경을이동시키지말고피측정물을움직 여서측정해야한다. (i) Abbe 의원리에의한측장기 L : 측정면과현미경간의거리 d : 물체의길이 l : 현미경으로읽은눈금 L 현미경측정면 scale L 현미경 d scale Bed Bed 피측정물 q L 현미경 d scale 피측정물 ( L - l)cosq reading: 0 오차없을때, reading: d 오차있을때, reading: ; 측정오차 cos 이므로

(ii) Abbe 의원리에맞지않는측장기 현미경이 d 만큼이동할때 만큼기울어지면 h: 측정축선과표준자눈금면간의거리 현미경 scale Bed h reading: 0 q 현미경 d 현미경 d scale 피측정물 scale h 피측정물 Bed 오차없을때, reading: d l 오차있을때, reading: 측정오차 : tan 예제 ) 다음의각각의경우에허용할수있는경사각도는? (i) Abbe 의원리에의한측장기 L=150mm; 측정면과눈금자의영점거리 d=100mm 오차 =0.1 sec 으로부터 x x x

(ii) Abbe 의원리가아닌측장기 h=50mm tan 로부터 x rad x x x 아베의원리의적용 * 선반공구대의위치결정 정밀가공을위해서공구끝날의위치를정확하게결정해야함 가로이송대의위치는핸들주위의눈금과이송대의축이일치하기때문에아베의원리에맞음 공구끝날의위치는가로이송대의중심에서높이 h 만큼떨어져있음. 눈금선, 공구끝날, 공작물의중심이같은평면상에있을때에고정도의위치결정이가능 3 차원측정기에서상하방향 (Z) 축은아베의원리에맞으나 X, Y 축은맞지않음.

5.9 Autocollimator 대형기계의제작, 조립 ( 참고문헌 1; section 11.16) alignment telescope collimators autocollimators accessory 초점에눈금있는유리판배치하고렌즈로평행광을얻는장치 오토콜리메이션현미경 straightness, parallelism, tilt; milling table flatness : 정반 position uncertainty : index table 의회전각도 squareness : 밀링의스핀들축 centering, adjustment : 선반의주축 angle measurement : 프리즘의직각도 tan - 육면체의직각도검사 펜타프리즘사용

http://www.moeller-wedel-optical.com 5.10 투영기 http://www.mitutoyokorea.com/ 5.11 공구현미경

5.12 삼각법을이용한변위측정기 5.13 미끄럼접촉장치

5.14 Differential Transformer Linear Variable Differential transformer (LVDT) 발진회로 P S1 S2 정류회로정류회로 + - V out 1 차코일에교류전압인가 ; 5kHz, (400Hz ~ 50KHz) 2 차코일의유기전압 e 1, e 2 의차이를이용 직류 LVDT; transistor 발진기와정류기를내장 장점 ; 측정법위가넓음 ; 0.01mm ~ 100mm 측정정도, 감도, 직선성, 내구성등이우수 1차변환만한다. (2차변환이필요없음 ) 기계적과부하가없음, 절연, frictionless 온도에민감하지않음높은출력 ( 증폭작용필요없음 ) unique feature of LVDT o frictionless o infinite mechanical life o infinite resolution o null repeatability - no drift o complete isolation

단점 ; 철심의무게가크다. ( 동특성이불량 ) 이용례 ; - 오리피스식유량계 - 면적식유량계 ; float이용 - 판두께의측정 - 하중계 ; 힘에의한스프링변형을 LVDT로측정 5.15 Surface roughness 측정 stylus laser (non-contact) * 표면거칠기의표시 평균거칠기 ; Ra ( 미국규격 ) 최대 ; Rmax ( 한국규격 ) m ax m in m ax RMS; Rrms r m s r m s 가 보다 11% 크다.