평탄도 측정기란?
평탄도 측정기는 주로 가공한 면의 평탄도를 평가하기 위한 계측기입니다.
평평해 보이는 가공면이라도 실제로는 미세한 요철이나 요철이 있는 것이 일반적입니다. 이 미세한 요철이나 요철이 공업 제품에서는 제품의 기능에 영향을 미치는 경우가 있습니다.
평탄도 측정기는 평탄도를 평가하여 제품의 기능을 보장하기 위해 필요한 측정기입니다. 평탄도를 측정하는 방법에는 크게 세 가지가 있습니다. 범용 측정기인 다이얼 게이지를 이용한 측정, 기준 원기를 이용한 측정, 레이저 광을 이용한 측정입니다.
평탄도 측정기의 사용 용도
평탄도 측정기는 주로 금속 공업제품의 평탄도, 평탄도 평가에 사용됩니다. 예를 들어, 기밀성이 요구되는 기계의 케이싱 부품이 여러 개의 부품으로 구성되는 경우, 반드시 부품끼리 결합하는 ‘맞물림면’이 있습니다.
결합면은 일정 수준의 평탄도가 확보되어야 기밀성을 확보할 수 있습니다. 이러한 결합면의 평탄도를 평가하기 위해 평탄도 측정기가 사용됩니다. 구체적으로 엔진이나 자동차의 변속기 등이 있습니다. 내부에 오일을 봉입하는 기계의 케이싱 부품의 맞물림면은 평탄도를 확보하는 것이 중요합니다.
또 다른 용도로는 광학용 특수 프리즘을 들 수 있습니다. 프리즘은 빛을 굴절시키거나 반사시키는 유리 기구로, 카메라 등에 사용됩니다. 광통신 유리 표면이 평평하지 않으면 빛의 굴절, 반사가 제대로 이루어지지 않기 때문에 평탄도 확인이 필요합니다.
평탄도 측정기의 원리
평탄도를 측정하는 방법으로는 크게 세 가지를 들 수 있습니다.
1. 다이얼 게이지를 이용한 측정
다이얼 게이지를 이용한 평탄도 측정은 비교적 다양한 부위의 측정에 적용하기 쉬운 방법입니다. 먼저, 다이얼 게이지는 평탄도를 측정하는 전용 측정기가 아니라 단차 등 한 방향의 거리를 직접 접촉하여 이동량을 측정하는 범용 측정기입니다.
다이얼 게이지와 평탄도를 측정하고자 하는 부품을 정반 등의 기준 평면에 놓고 여러 곳의 높이를 측정합니다. 비교적 쉽게 측정할 수 있지만, 기준인 정반의 평면을 확보하지 못하거나 측정 대상 제품이 기울어져 있으면 평가 결과에 영향을 미칠 수 있습니다.
평가할 부위도 가능한 한 광범위하게, 그리고 평가하는 점수에 따라 결과가 달라질 수 있다는 점에 유의해야 합니다.
2. 평탄도 기준원기를 통한 측정
평탄도 기준원기는 평탄도가 보장된 원기입니다. 측정하고자 하는 대상물과 평탄도 기준 원기를 접촉시키고, 접촉 부분에 빛을 조사하여 양자의 틈새로 새어 나오는 빛을 측정하여 평탄도를 평가하는 방법입니다.
3. 레이저광을 이용한 측정
평탄도 측정 장치로 판매되는 제품들은 대부분 레이저광을 이용한 제품이 대부분입니다. 이 장비들은 대상물에 레이저 광을 조사하여 반사를 측정하는 방식으로 평탄도를 측정합니다.
표면을 손상시키지 않고, 측정이 순식간에 끝난다는 장점이 있지만, 다른 두 가지 방법에 비해 고가의 측정 장비를 준비해야 한다는 단점이 있습니다.
평탄도 측정기 기타 정보
1. 평탄도에 대하여
평탄도가 좋은 접촉면을 확보하는 것은 제품의 기능, 예를 들어 기밀성이나 내마모성에서 매우 중요한 요소입니다. 경우에 따라서는 외관 품질에 영향을 미칠 수도 있습니다.
JIS에서는 평탄도를 ‘평면 형체의 기하학적으로 올바른 평면으로부터의 편차 크기’라고 정의하고 있습니다. 쉽게 말해, 면의 가장 볼록한 부분과 가장 오목한 부분을 이상적인 두 개의 평면으로 끼웠을 때의 거리를 말합니다. 또한, 평탄도는 반드시 평평한 면이어야만 지정할 수 있는 것은 아니며, 곡면에서도 지정할 수 있습니다.
원통이나 내경의 경우 동심도나 동축도도 지정해야 합니다. 용도와 목적에 따라 적절한 기하 공차를 선택해야 합니다.
2. 평면도 측정 시 주의 사항
평탄도를 측정할 때, 평가할 표면의 흠집, 이물질, 돌출부와 같은 특이점에 주의해야 합니다. 경우에 따라서는 제거해야 합니다.
만약 특이점을 제거할 수 없는 경우, 측정 지점을 약간 비틀어 변위를 구합니다. 특이점을 제거하지 않고 평탄도를 구하면 원래의 값보다 크게 악화되는 수치가 나오게 됩니다.
또한, 특이점을 제거하여 구한 값이라도 그것이 제품의 휨에 의한 영향인지 아닌지를 파악하는 것이 중요합니다.