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[창원QA]

1. 삼차원 측정기

1.1 삼차원 측정기의 특징과 개요


그림 1.1 삼차원측정기의 구성

삼차원측정기는 측정점의 위치 즉, 피측정물의 측정 표면 위치를 검출할 수 있는 

probe(측정점위치 결정 검출기)가 3차원 공간으로 운동하면서 각 측정점의 공간 좌표

를 검출하고, 그 결과의 데이터를 컴퓨터가 처리함으로써 삼차원적인 위치와 방향 

및 크기 등을 측정할 수 있는 만능 측정기이다.

삼차원 측정기의 구성은 그림 1.1의 좌측에 있는 측정기 본체와 지시부가 최소 구성 

단위이다. 이 구성으로 피측정물의 형상・치수의 측정이 가능하다.

같은 그림의 우측 부분의 데이터 처리 시스템을 도입하는 것으로써, 삼차원 측정기

의 능력이 발휘된다. 점선테두리내의 유니트를 사용하여 데이터의 처리 시간, 처리 

내용이 확대된다.

시스템 1은 측정값의 기록을 하고, 시스템 2는 메이커가 작성한 표준 프로그램에 

의한 기준면의 결정, 원점, 기준축의 결정, 좌표값의 산출 등 연산 처리와 결과의 

기록을 할 수 있다.

시스템 3은 표준 프로그램에 의한 연산 처리 외 공차와의 조합, 결과의 기록, X,Y

플로터에 의한 작도가 가능하다. 이러한 시스템의 선정은, 피측정물의 종류, 형상, 

수량 등 가동률과 경제적 장점을 고려하여 설비투자의 가부를 결정할 필요가 있다.


2. 삼차원 측정기의 구조

삼차원 측정매는 X, Y 및 Z의 각 축이 서로 직각으로 배치되어 Z축 하부의 probe(측

정점위치 결정 검출기)가 직접 또는 상대적으로 이동해 그 이동량은 각 축의 측정 

유니트로 읽어내고, 삼차원적으로 측정할 수 있는 구조이다.

각각의 측정 방향은, 측정기의 정면을 향하고 또는 측정기를 조작하는 위치에서  

좌우의 측정 방향을 X, 전후를 Y, 상하의 측정 방향을 Z, 또 각각의 측정 방향의 

축을 X축, Y축 및 Z축이라고 부르고 있다

측정 능률을 중시한 삼차원 측정기는 각 축과 같이 플로팅 방식으로, Z축의 하부를 

손으로 쥐고, 3축 방향으로 가볍게 이동한다. 클램프 하는 것에 따라 어떤 범위 

내를 미동 이송 가능하다.

이동 안내 기구는 회전하는 베어링 또는 공기 베어링이 이용되고 있다. 정도를 중시

한 것 혹은 자동 측정 방식의 것은 나사 이송 기구를 이용하여 컴퓨터 콘트롤에 

의해 모터로 이동한다.

측정대는 고정식의 것과 피측정물의 크기(높이)에 의해 측정대를 상하로 움직일 수 

있는 엘리베이터 방식의 것이 있다.

또, 측정대는 주철제 정반 외, 최근에는 석제 정반이 많이 이용되고 있다.

각축의 배치방식은 측정용량, 조작성, 정도 등에 의한 여러 가지의 것이 있지만, 

크게 분류하면 캔틸레버형태, 다리형태, 지그보라형과 레이아웃 머신형이 있다.

X, Y 및 Z 각 축의 이동량은 디지탈 표시 방식의 측장 유니트가 이용되고 있다. 

측장 유니트는 리니어엔코더, 모아레(Moire) 호의 광전 방식의 외, 자기 방식의 마그

네틱 스케일, 전자 유도 방식의 잉크트신, 레이저 간섭측장방식 등에 의한 디지털 

신호 검출이 일반적이다.


3. probe(측정점위치 결정 검출기)

probe는 Z축 스핀들의 선단에 달아 Z축을 손 조작에 의해 측정점에 접촉시켜, 그 

위치의 좌표값을 읽어낸다.

삼차원 측정기는 이 probe의 선택이 적정한지 아닌지에 의해서 측정정도, 측정능률

이 정해진다.

기계적인 것, 광학적인 것, 전기적인 것이 있다.

기계적 probe는 probe의 선단이 공, 원통, 평면 등 측정에 편리한 형상으로 되어 

있다.

광학적 probe는 중심 현미경, 중심 투영기가 있고, 기계적 probe는 손의 감각에 따르

기 때문에 측정력의 격차가 있지만 얇은 것, 연질 물질로 변형하기 쉬운 것, 미소한 

것 등의 좌표측정, 위치결정에 적용된다.

전기적 probe는 전기 마이크로미터나 전자 probe 또는 만능 터치 신호 probe로 불리

고 있다.

probe의 선단은 루비로 만들어져 있어 측정자가 피측정물에 접촉한 순간에 신호가 

발생해 이 신호를 처리하여 각 축의 디지탈 표시값을 얻어 데이터 처리 시스템으로 

들어가게 할 수가 있다.

전자 probe의 측정 방향은 전후, 좌우, 상하 어느 방향에서 접촉 시켜도 신호를 발생

한다.

측정력은, 수직 방향 4－20 N(408~2040gf), 수평 방향은 2－7 N(204~714 gf)이다.

반복 정밀도는 1㎛정도이다.


4. 측정　방법

피측정물을 측정대 위의 거의 중앙에 설치해 클램프 한다. 피측정물의 측정위치의 

형상에 의해 적당한 probe를 선택한다.

높이, 단차의 치수, 홈의 폭치수, 구멍 치수, 구멍 피치 간 치수, 윤곽형상 등의 측

정을 할 수 있지만, 측정 방법, 데이터 처리 시스템 등은 각 삼차원 측정기에 따라 

다르므로 메뉴얼을 참조한다.


5. 사용상의 주의


a. 삼차원 측정기는 각 축마다 정밀하게 회전하는 베어링 혹은 공기 베어링을 이용

해 BLOTTING 상태에서 가볍고 순조롭게 이동하므로, 측정대 위의 정밀 수준기를 

올려 수평으로 설치하지 않으면 안 된다.

설치후에도 가끔 수평을 점검한다.

b. 진동이 있는 경우는 디지털 표시의 최소 자리수의 숫자가 불안정하게 되거나 측정

값에 격차가 발생하는 이외에 오랫동안에 베어링부가 손상되는 것이 있다. 설치 

장소 근처에 진동이 있는 경우는 진동이 전해지기 어렵게 측정기의 주위에 도랑을 

파는 등의 진동 대책을 할 필요가 있다.

c. 측정기는 20±1℃, 습도 50~60%의 항온실에 설치해 사용하는 것이 필요하다.

d. 먼지는 베어링부의 가드레일 등에 부착하면 정도 저하의 원인이 되므로 충분히 

주의한다.

e. Z축 스핀들은 밸런스 웨이트에 의하여 조정되어 있으므로 질량차이가 큰 probe를 

사용하는 경우에는 보조 웨이트로 적절히 조정한다.

f. probe의 설치 분해는 Z축 스핀들을 클램프하고 한 손으로 probe를 보관 유지한다.

g. Z축 스핀들을 X, Y 및 Z 방향으로 이동하는 경우 스핀들 하부의 probe 설치 부분

을 가볍고 쥐고 조용하게 피측정물에 접촉시킨다.

급속히 이동하면 관성으로 피측정물에 강하게 맞게 된다.

h. 피측정물은 측정대의 중앙에 설치하여 피측정물의 기준면 혹은 기준선이 측정기

의 어떤 축에 평행하게 조정한다. 데이터 처리 시스템에 의한 측정을 하는 경우에는 

이 조작은 컴퓨터에 의해 연산하고 보정하므로 조정할 필요는 없다.

i. 피측정물이 낮고 Z축 스핀들을 아래방향으로 측정할 경우는 측정대를 위로 올리든

지 평행 블록이나 보조 테이블로 피측정물을 들어 Z축의 상부에서 측정한다. 이것은 

Z축 스핀들의 베어링부와 probe의 선단까지의 거리가 길어져, 프로브를 피측정물에 

접촉할 때의 힘의 변화가 측정값에 격차나 치우침을 주기 때문이다.


6. 측정기의 보수와 관리

a. 보수・관리

삼차원 측정기는 3축이 서로 직각 또는 운동의 진직도가 최대한 미세 조정되어 있으

므로 과도한 힘이나 쇼크를 주지 않게 충분히 주의하여 취급함과 동시에, 정기적인 

보수, 관리를 실시해, 그 결과를 기록해 둘 필요가 있다.

일상의 손질은 다음에 따른다.

① 각 축의 베어링부의 청정을 한다.

베어링의 가이드 레일 등에 붙은 진애는 섬유 쓰레기의 나오지 않는 부드러운 옷감이

나 합성지로 잘 닦아낸다.

②　청소 후는 기름을 도포한다. 기름은 증발해 굳어지지 않는 양질의 것이나 메이

커 지정의 기름을 소량 도포한다. 도포한 뒤 각 축을 2~3회 왕복시켜 클램프해 

둔다. 

③　Z축 스핀들 하단은 손으로 집어 조작하므로, 녹이 발생하지 않게 사용 후에는 

방청유를 묻힌 옷감으로 청소해 둔다.

④　측정대는 피측정물을 설치할 때 등에 공구류를 떨어뜨려 손상하기 쉽기 때문에 

충분히 주의해, 상처가 날 경우는, 주철제 측정대는 알칸사스 숫돌로 돌기를 없앤다.

⑤　측정 대상면의 습기나 유막은 피측정물을 밀착시키므로, 사용전은 벤진 그 외로

닦아내고 사용 후에는 방청유를 도포해 둔다.

b. 정도 점검

정도 검사는 납입시의 메이커의 정도 검사 항목을 참고하여 정기적으로 실시한다.

납입 후 1년 이내는 보증 기간으로서 메이커가 정도 검사를 실시하는 경우가 많다.

보증 기간 후에는 메이커와 보수 계약을 하여 정기적으로 검사하는 것이 바람직하

다. 보수 계약을 하지 않는 경우는 메이커와 상담하여 정기 검사의 주기, 검사 항목

을 정해 정도 검사에 필요한 측정기기를 설비해 둔다.

주된 정도 검사의 항목은 다음과 같다.

①　각 축 운동의 진직도

②　각 축간 직각도

③　Ⅹ－Y면과 측정대 윗면의 평행도

④　각 축의 지시정도

⑤　각 축의 반복 정밀도

정밀도 검사에 필요한 측정기기는 다음과 같다.

①　전기 마이크로미터

②　직자는 A급 이상의 정도의 것으로 교정된 것

③　직각자는 Ⅰ형으로 사용면의 진직도 및 직각도가 2㎛ 정도로 교정된 것

④　블록 게이지는 0급

⑤　블록 게이지로 구성된 체크 마스터…X 및 Y축의 지시정도의 검사

⑥　강구가 달린 볼 TYPE의 체크 플레이트…반복 정밀도의 검사

정도검사의 결과는 진직도, 직각도의 오차 곡선을 그려 파일로 만들어 둔다.

이 데이터가 축적되면 정도변화의 상황이 명확해지고 보수할 시기를 판단하는데 도움

이 된다.

이상하게 정도 저하, 전기계 트러블은 메이커로 의뢰한다.

[창원QA]

교육자료용으로 스크랩한겁니다^^

[빙혼서생]

그렇지 않아도 이 측정기 배우고 싶었는데...오다가다 중국 천진이라는 지옥의 땅에 오시는 길이 계시걸랑 미리 연락주세요. 저는 공짜는 싫어하여 반드시 몸이 아니면 술로는 때워야 하니까요. 감사 드립니다