측정기의 선정


1. 측정기의 선정 방법

1.1 측정 대상의 특성

  1. 측정 제품의 형상 : 제품의 형상이 작은 경우에는 비접촉 측정, 수량이 많을 때는 비교 측정이
    보다 적합하다.
  2. 일정치수의 외경을 측정할 때에는 벤치 마이크로 미터와 같은 비교측정기의
    역할을 할 수 있는 측정기를 선택한다.
  3. 측정 제품의 수량 : 특히 다량의 측정 제품을 연속적으로 측정할 경우에는 측정의 자동화를
    고려해야 하며, 복잡한 형상제품의 연속적 측정에는 3차원 측정기가 효율적이다.
  4. 측정 제품의 성질 : 부드러운 재질인 경우 측정력에 의한 변형이 되므로 비접촉 측정기의
    선정이 적합하다.

1.2 측정 환경

측정 장소의 온도, 습도, 진동, 소음 등을 고려한다.


1.3 측정 정도

  1. 일반적으로 측정기를 선정할 경우에 제품의 편측 허용차의 1/10 의 최소 눈금자의 크기를
    가진 측정기를 선정한다.
  2. ±0.02 mm의 허용차를 가진 제품의 측정에는 편측 허용차가 0.02 mm 이므로 그 값의 1/10 인
    0.002 mm의 최소눈금을 가진 측정기가 선정되는 것이 적합하다.

1.4 측정방법

  1. 측정방법은 영위법, 편의법, 치환법, 보상법 등으로 분류되며,
    길이측정에는 일반적으로 영위법과 편위법이 사용되고,
    비교측정은 영위법, 보상법, 치환법 등이 복합되어 사용된다.
  2. 일반적으로 영위법이 널리 사용된다.

1.5 측정능률

  1. 측정능률을 높이기 위해 측정의 자동화가 요구된다.
  2. 개인오차와 측정시간을 줄이기 위해 눈금읽기를 자동화와, 측정값의 자동 통계처리가 필요하다.

1.6 경제성

  1. 측정의 경제성과 직접관련이 있는 것은 측정기의 가격, 유지비, 측정에 소요되는 부대비용이 있다.
  2. 고가의 측정기는 유지비, 수리비 및 측정에 소요되는 비용 등을 측정목적에 따라
    깊이 고려되어야 한다.

1.7 측정기 선정 시 고려사항

  1. 제품 공차 : 제품 공차의 1/10보다 높은 정도의 측정기를 선택
  2. 제품의 수량 : 수량이 많은 경우 비교측정 및 한계 게이지에 의한 측정이 유리함
  3. 측정대상물의 재질 : 측정물이 금속이 아니고 고무, 종이, 합성수지 등과 같이 연질인 경우에는
    비접촉식 측정기를 사용
  4. 측정범위 : 측정범위가 너무 크거나 작은 경우 비교측정

2. 측정기의 종류

측정기는 구조형식에 따라 다음과 같이 구분된다.

2.1 도기(standard)

1) 선도기(line standard) : 눈금의 간격의 길이를 구체화 한 것
  예) 강철자, 눈금자

2) 단도기(end standard)
  양 단면의 간격으로 길이를 구체화 한 것
  예)게이지블록(gauge block), 플러그게이지(plug gauge)

2.2 지시측정기

  측정 중에 표점이 눈금에 따라 이동하는 측정기
  예)버니어캘리퍼스, 마이크로미터, 지침측정기(microindicator), 다이얼 인디케이터 등

2.3 시준기

  기계적인 접촉이 없이 광학적인 방법을 이용하여 길이를 측정
  예)투영기, 오토콜리메이터, 현미경 등

2.4 게이지(gauge)

  측정 중 가동 부분을 갖지 않는 측정기
  예)드릴게이지(drill gauge), 원호게이지(radius gauge), 피치게이지(pitch gauge), 와이어 게이지(wire gauge) 등

3. 측정할 범위의 측정도구 선정

3.1 측정대상의 크기에 따라

 측정 대상물의 크기가 수 mm 이하의 경우와 같이 작거나 몇 m가 되거나 또는 무겁거나 할 때
측정 범위에 따라 측정기의 사용도 달라진다.
따라서, 측정 대상의 크기에 따른 측정기는 다음과 같이 분류된다.

  1. 작은 제품의 측정
    측정물이 작으면 취급이 어렵고 측정력에 의한 변형의 비율도 크게 된다.
    그러므로 작은 제품의 측정에는 상대적으로 측정력이 작은 측정기를 사용하여야 한다.
    - 다이얼 게이지, 전기마이크로미터 등
  2. 큰 제품의 측정
    큰 치수 측정에는 측정기를 직접 측정하지 않고 일반적으로 비교측정을 하게 된다.
    비교측정기를 사용하는데 적용되는 측정기는 변형에 의한 편차 등이 크게 발생하므로
    자세 및 측정점을 동일하게 할 필요가 있습니다.

3.2 측정 대상물의 재질과 형상에 따라

  1. 금속, 플라스틱 등의 재질
    강, 동, 플라스틱과 같이 고체로 된 측정물인 경우 일반적으로 접촉식 3차 원측정기 등을 사용한다.

  2. 변형이 쉬운 재질
    고무 또는 얇은 재질과 같이 직접 접촉에 의하여 변형이 큰 재질인 경우 비접촉식
    3차원측정기, 투영기, 공구현미경 등을 사용한다.

  3. 측정물의 형상
    a) 형상에 따른 측정법
    - 외측 : 피측정물 형상의 외측, 외경측정
    - 내측 : 피측정물 형상의 내측, 내경측정
    - 높이 : 피측정물의 높이측정(중심거리, 단차 측정)
    b) 표면의 형상 정의
    - 진원도 : 기하학적 진원으로 부터 벗어난 크기
    - 평면도 : 기하학적 평면으로 부터 벗어난 크기
    - 표면거칠기 등

3.3. 측정기 선정 시 고려사항

- 측정대상 : 측정량의 종류나 상태(재질)
- 측정환경 : 측정의 장소나 조건(현장, 표준실, 절삭유)
- 측정수량 : 소량인가 다량인가
- 측정방법 : 원격측정, 자동측정, 지시나 기록 등
- 측정기의 성능 : 측정범위, 정밀도, 감도, 내구성 등
- 경제적 상황 : 가격, 유지비, 측정에 소요되는 비용

3.4 측정기 선정 방법

  1. 측정범위
    - 피측정값의 최대와 최소값의 크기를 고려한다.
    - 측정 범위의 적합성을 검토한다.
    - 측정방법에 있어서 자동 또는 수동을 검토한다.
  2. 정확도
    - 측정범위에 따라 요구되는 정확도의 값
    - 표시 분해능의 최소 범위
  3. 안정도
    - 최대 허용주기의 적합성
    - 측정기는 사용자가 부재중인 상태에서 동작가능성
  4. 주위 환경
    - 측정기가 실제 사용될 장소의 온도, 습도, 전원전압의 변동 폭은 얼마이며,
    이변화폭이 측정치의 불확도에 미치는 영향은 얼마인가를 고려
    - 측정기가 실제 사용될 장소의 충격과 진동은 얼마이며 기본 주파수는 얼마인가를 고려
    - 측정기의 크기와 중량은 얼마나 적합한가를 고려
    - 수리 보수는 어떻게 처리할 것인가를 고려
  5. 동작
    - 원격조정이 필요한가
    - 측정기는 프로그램으로 자동화 시킬 필요가 없는가
    - 측정기의 사용 중 정전의 영향을 고려하여야 하는가
    - 측정기를 정상 작동시 다른 보조장비가 필요하지 않은가를 검토
  6. 신뢰성
    - 동작수명은 최소 몇 년이 필요한가
    - 고장이 발생하면 어떤 영향을 미치는가
    - 정상적인 동작을 위해 예비 수리부속품의 종류와 수량
    - 기기가 부당하게 사용될 경우 경보장치 및 보호장치

  7) 기타
- 제품사양에 명시된 성능 및 기능이 사용자의 요구에 실질적으로 충족 시킬 수 있는지 여부를
직접 확인한다.
- 측정기의 사후관리 면에서 제조자나 대리점의 사후 정비능력을 평가한다.


4. 제품의 치수정밀도에 요구되는 정밀측정기의 선정

4.1 제품의 치수 정밀도의 단계

 제품의 치수측정에 있어서 측정단계는 치수의 크기와 제품의 IT공차 등급에 따라 달라진다.
예를 들어 구멍의 지름이 40mm인 경우 IT 7급의 정도는 다음과 같다.

  1. 공작물의 제작공차 : 25 μm
  2. 측정기의 정도 : 2.5 μm
  3. 측정기 교정용 게이지블록의 정도 : 0.25 μm
  4. 게이지블록의 교정용 광파간섭계의 정도 : 0.02 μm
    이와 같이 가공 정도에 따른 측정기의 선정은 일반적으로 피측정물의 1/10 배 이다.

4.2 치수정밀도에 따른 길이 측정기의 선정

  1. 0.01mm 범위의 치수정밀도
    이 범위의 치수정밀도를 측정할 수 있는 측정기는 다음과 같다.
    - 버니어 캘리퍼스(0.05mm)- 마이크로미터(0.01mm)
    - 다이얼게이지(0.01mm), 다이얼 테스트인디케이터(0.01mm)
  2. 0.001mm 범위의 치수정밀도
    - 마이크로미터(0.002mm), 공기마이크로미터(0.001mm)
    - 다이얼게이지(0.001mm), 다이얼테스트 인디케이터(0.002mm)
    - 실린더게이지(0.001mm)
    - 높이 마이크로미터
    - 2차원 측정기, 3차원측정기, 만능측장기
    - 투영기, 공구현미경
    - 다이얼게이지(0.01mm용)검정기 등
  3. 0.0001mm(0.1μm)범위의 치수정밀도
    - 전기마이크로미터
    - 광학식 3차원측정기
    - 캘리브레이션 테스터
    - 옵티컬 플랫, 옵티컬 파라렐
    - 게이지블록 콤퍼레이터
    - 탐촉식 표면거칠기 측정기
    - 레이저 측정기 등