다이얼 게이지의 작동 원리와 주요 구성 요소,정확도

1. 다이얼게이지 작동 원리

(1) 기계적 증폭 원리

다이얼 게이지는 기본적으로 탐침(Probe) 또는 플런저(Plunger)가 측정 대상에 접촉하면서 변위를 감지합니다. 이 변위는 내부의 랙 기어(Rack Gear)에 의해 회전 운동으로 변환되며, 이를 통해 다이얼 바늘이 회전하여 변위 값을 확대 표시합니다.이 시스템은 매우 작은 변위를 눈금으로 증폭하여 쉽게 읽을 수 있도록 하며, 보통 0.01mm 또는 0.001mm 단위로 측정이 가능합니다.

(2) 기어 및 레버 시스템

다이얼 게이지의 핵심 원리는 랙과 피니언 기어(Rack & Pinion Gear) 시스템입니다.

• 측정 탐침이 위아래로 이동하면, 랙 기어가 피니언(Pinion) 기어를 회전시키게 됩니다.
• 피니언 기어는 다이얼 바늘과 연결되어 있어 회전하면서 측정값을 표시합니다.
• 기어비(Gear Ratio)에 따라 이동 거리가 증폭되므로, 작은 변위도 쉽게 판독할 수 있습니다.

이러한 기계적 증폭 방식 덕분에 사람의 눈으로 확인하기 어려운 미세한 변위를 정밀하게 측정할 수 있습니다.

(1) 기계적 증폭 원리

다이얼 게이지는 기본적으로 탐침(Probe) 또는 플런저(Plunger)가 측정 대상에 접촉하면서 변위를 감지합니다. 이 변위는 내부의 랙 기어(Rack Gear)에 의해 회전 운동으로 변환되며, 이를 통해 다이얼 바늘이 회전하여 변위 값을 확대 표시합니다.

이 시스템은 매우 작은 변위를 눈금으로 증폭하여 쉽게 읽을 수 있도록 하며, 보통 0.01mm 또는 0.001mm 단위로 측정이 가능합니다.

(2) 기어 및 레버 시스템

다이얼 게이지의 핵심 원리는 랙과 피니언 기어(Rack & Pinion Gear) 시스템입니다.

• 측정 탐침이 위아래로 이동하면, 랙 기어가 피니언(Pinion) 기어를 회전시키게 됩니다.
• 피니언 기어는 다이얼 바늘과 연결되어 있어 회전하면서 측정값을 표시합니다.
• 기어비(Gear Ratio)에 따라 이동 거리가 증폭되므로, 작은 변위도 쉽게 판독할 수 있습니다.

이러한 기계적 증폭 방식 덕분에 사람의 눈으로 확인하기 어려운 미세한 변위를 정밀하게 측정할 수 있습니다.

2. 다이얼게이지의 주요 구성 요소

(1) 다이얼 판(Dial Face)

다이얼 게이지의 전면부에 위치하며, 측정값을 표시하는 눈금판입니다. 다이얼 바늘이 이동하면서 변위 값을 나타내며, 일반적으로 다음과 같은 형태를 가집니다.

• 0.01mm 단위 또는 0.001mm 단위의 눈금
• 0점을 설정할 수 있도록 조정 가능한 구조
• 바깥쪽과 안쪽에 두 개의 눈금이 있는 경우도 있음 (총 측정 범위 및 세부 측정 가능)

(2) 측정 탐침(Plunger or Probe)

측정 대상과 직접 접촉하는 부품으로, 변위가 발생할 때 탐침이 위아래로 움직이며 데이터를 전달합니다.

• 재질: 내구성을 고려하여 일반적으로 강철 또는 텅스텐 카바이드로 제작됩니다.
• 형태: 원통형 또는 반구형의 접촉면을 가지며, 측정 목적에 따라 교체 가능한 경우도 있음.
• 작동 방식: 스프링이 내장되어 있어 측정 후 원래 위치로 복귀할 수 있도록 설계됨.

(3) 기어 및 랙 시스템 (Rack & Pinion Mechanism)

내부에서 탐침의 직선 운동을 다이얼 바늘의 회전 운동으로 변환하는 장치입니다.

• 랙(Rack): 직선형 톱니 구조로, 탐침과 직접 연결되어 있음.
• 피니언(Pinion): 작은 원형 기어로, 랙과 맞물려 회전하며 다이얼 바늘을 움직임.
• 증폭 기어(Amplifying Gear): 기어비를 조절하여 작은 변위를 더 크게 확대하는 역할 수행.

(4) 잠금 장치(Lock Screw)

일정한 위치에서 다이얼 게이지를 고정하는 장치로, 사용자가 설정한 기준점(0점)이 변경되지 않도록 도와줍니다.

(5) 마운팅 스템(Mounting Stem)

다이얼 게이지를 측정 스탠드 또는 마그네틱 베이스에 장착할 수 있도록 돕는 부품입니다.

• 일반적으로 원형 또는 직사각형 형태의 고정 장치 제공.
• 나사형으로 조여서 고정하거나, 마그네틱 스탠드와 함께 사용 가능.
• 다이얼 게이지를 안정적으로 유지하여 측정의 정확도를 높이는 역할 수행.

(6) 리미트 포인터(Limit Pointer, 옵션 부품)

일부 다이얼 게이지에는 최대값 또는 특정 범위를 표시할 수 있는 리미트 포인터가 장착됩니다.

• 설정된 범위 내에서 측정이 유지되는지 확인 가능.
• 공차(허용 오차)를 설정하여 제품 품질 검사를 더욱 효율적으로 수행 가능.

3.다이얼게이지의 정확도를 결정하는 요소

(1) 측정 탐침의 길이 및 형태

탐침이 길어질수록 측정 감도가 달라질 수 있으며, 측정 정확도에도 영향을 미칩니다.

(2) 기어 시스템의 품질

정밀 가공된 기어를 사용할수록 다이얼 게이지의 오차가 줄어듭니다.

(3) 스프링 장력

스프링이 너무 강하거나 약하면 탐침의 복귀 속도가 달라질 수 있으며, 결과적으로 측정값의 일관성이 떨어질 수 있습니다.

(4) 환경적 요인 (온도 및 습도)

금속 부품은 온도 변화에 따라 미세하게 팽창하거나 수축할 수 있습니다. 따라서 일정한 환경에서 측정하는 것이 중요합니다.

4. 다이얼게이지의 보정 및 유지보수 방법

(1) 정기적인 교정(Calibration)

다이얼 게이지는 일정한 기간마다 교정해야 하며, 일반적으로 6개월~1년 주기로 점검이 필요합니다.

• 표준 게이지 블록을 사용하여 0점 조정 수행.
• 반복 측정을 통해 오차 여부 확인.
• 측정 바늘의 정렬 상태 점검.

(2) 청결 유지 및 보관

• 측정 후 먼지나 기름기를 깨끗이 닦고 보호 케이스에 보관.
• 사용하지 않을 때는 탐침을 완전히 되돌린 상태에서 보관.

(3) 기어 및 스프링 점검

• 다이얼 바늘이 부드럽게 움직이는지 확인.
• 기어의 마모 여부를 정기적으로 점검.

5. 다이얼 게이지의 한계점과 개선 방안

(1) 한계점

• 기계적 방식이므로 장기간 사용하면 기어 마모로 인해 오차 발생 가능.
• 높은 정밀도를 유지하려면 정기적인 교정이 필수적임.
• 외부 충격에 약하며, 강한 충격을 받으면 내부 기어가 변형될 수 있음.

(2) 개선 방안

• 디지털 다이얼 게이지를 사용하면 보다 정확한 판독 가능.
• 충격 방지 기능이 있는 모델을 선택하여 내구성을 높일 수 있음.
• 정밀한 공차가 요구되는 경우, 추가적인 측정 장비(마이크로미터 등)와 병행하여 사용 가능.