다음 중 광학적으로 길이의 미소범위를 확대하여 측정하는 것은?
- 버니어캘리퍼스
- 옵티미터
- 마이크로 인디케이터
- 사인바
정답과 해설 보기
정답 ② · 버니어캘리퍼스는 눈금을 직접 읽는 방식이며, 마이크로미터나 마이크로 인디케이터는 기계적 확대 장치를 이용합니다. 사인바는 각도를 측정하거나 설정하는 데 사용됩니다.
옵티미터는 광학 렌즈와 레버 원리로 미소 변위를 확대 측정하며, 나머지는 기계식 또는 각도 측정기이다.
개념 한 쪽
기계가공조립기능사 측정 오차 — 마이크로미터·버니어·보관
정밀 측정에서는 도구의 구조와 눈금 원리, 사용·보관 방법이 오차 발생에 직접 영향을 준다 한다. 마이크로미터와 버니어 캘리퍼스의 최소 눈금은 나사 피치와 눈금 등분수의 관계로 정해진다 한다. 사용 후 보관 상태는 열팽창과 마모에 의한 장기적 오차로 이어질 수 있다.
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시험에 이렇게 나온다
출제기준 단원 「측정 오차」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 광학적 미소변위 식별 | 1 | 광학적 확대 원리로 미소 길이 측정기를 가리기 |
| 보관·사용상 주의 판단 | 1 | 마이크로미터 보관·조작 중 틀린 설명을 골라 오차 원인 찾기 |
| 마이크로미터 눈금 계산 | 1 | 나사 피치와 원주 등분으로 최소 눈금을 계산하기 |
뜻
마이크로미터의 분해능은 나사 피치와 딤블(원주 눈금)의 등분수로 결정된다고 정리한다. 구체적으로 최소 눈금은 "나사 피치 ÷ 원주 등분수" 공식을 적용해 계산한다. 예를 들어 피치 0.5mm를 50등분하면 0.01mm가 되고, 같은 피치에 100등분하면 0.005mm가 된다.
버니어 캘리퍼스의 최소 측정값은 어미자(주눈금) 한 눈금에서 아들자(보조눈금) 한 눈금 길이를 뺀 값으로 정의한다. 실무 문제에서는 어미자 눈금값을 버니어 등분수로 나누는 방식으로 빠르게 계산할 수 있다. 예컨대 어미자 1mm를 20등분한 버니어는 0.05mm의 최소 눈금을 갖는다고 정리한다.
정밀 계측기는 열팽창과 마찰에 민감하므로 사용 후 보관 방법이 오차 관리의 핵심이라 한다. 마이크로미터의 앤빌과 스핀들을 완전히 밀착시켜 보관하면 열변형과 마모로 인해 정밀도가 떨어질 수 있으므로 약간의 간격을 두고 보관해야 한다. 통상 1~2mm 정도 틈을 권장한다는 설명이 재료에서 제시된 원리와 일치한다고 정리한다.
측정 도구의 작동 원리를 구분해 문제를 풀어야 한다. 옵티미터는 광학적 확대를 이용해 미소 변위를 측정하며, 버니어와 마이크로미터는 기계적인 눈금 또는 나사 이동을 이용한다고 설명한다. 사인바는 각도 설정에 적합하되 큰 각도에서는 오차가 증폭되므로 45도 이하에서 사용하는 것이 바람직하다고 제시한다.
예제
1) 마이크로미터의 최소 눈금 계산 예시를 보여준다 한다. 피치 0.5mm에 원주를 50등분한 경우 최소눈금은 0.5 ÷ 50 = 0.01mm가 된다. 같은 피치에 100등분한 경우는 0.5 ÷ 100 = 0.005mm가 된다.
2) 버니어 캘리퍼스의 최소 측정값 계산 예시를 보여준다 한다. 어미자 눈금 간격이 1mm이고 아들자가 어미자 19mm를 20등분한 경우 아들자 한 눈금은 19/20 = 0.95mm이므로 최소 측정값은 1.00 - 0.95 = 0.05mm가 된다.
대표 기출 3문항
마이크로미터 사용시 주의사항으로 틀린 것은?
- 딤블을 잡고 프레임을 휘들러 돌리지 말것
- 스핀들의 회전은 래칫을 돌려서 항상 측정압을 일정하게 할 것
- 클램프로 스핀들을 고정하고 퍼스 대용으로 사용하지 말 것
- 사용후 앤빌과 스핀들에 방청유를 발라서 밀착 시켜둘 것
정답과 해설 보기
정답 ④ · 마이크로미터 사용 후 보관할 때 앤빌과 스핀들을 밀착시켜 두면, 두 측정면이 서로 달라붙거나 온도 변화에 의한 열팽창으로 인해 정밀도가 저하될 위험이 있습니다. 따라서 사용 후에는 앤빌과 스핀들 사이를 약 1mm 정도 띄워두는 것이 원칙입니다.
마이크로미터 사용 후 앤빌과 스핀들을 밀착시키면 열팽창이나 마모로 정밀도가 떨어지므로 약 1mm 띄워 보관해야 합니다.
0.01 mm 까지 측정할 수 있는 마이크로미터 나사의 피치와 딤블의 눈금에 대하여 옳게 설명한 것은?
- 피치가 0.5 mm 이고, 원주는 50등분 되어있다.
- 피치가 1 mm 이고, 원주는 50등분 되어있다.
- 피치가 0.5 mm 이고, 원주는 100등분 되어있다.
- 피치가 1 mm 이고, 원주는 200등분 되어있다.
정답과 해설 보기
정답 ① · 마이크로미터의 눈금 읽기 원리를 검증합니다. 측정범위가 0.01mm일 때, 스피들의 나사 피치는 보통 0.5mm입니다.
0.01mm 측정용 마이크로미터는 피치 0.5mm에 원주 50등분 눈금으로 0.5/50=0.01mm를 구현한다.
자주 묻는 물음
- 마이크로미터의 최소 눈금은 어떻게 구하나?
- 마이크로미터의 최소 눈금은 나사 피치를 딤블 등분수로 나눈 값으로 구한다. 예컨대 피치 0.5mm를 50등분하면 0.01mm, 100등분하면 0.005mm가 된다.
- 마이크로미터 사용 후 스핀들과 앤빌을 밀착시켜 보관해도 되나?
- 밀착 보관은 열팽창과 마모로 정밀도 저하를 유발하므로 피해야 한다. 사용 후에는 약 1~2mm의 간격을 두어 응력과 마모를 줄여 보관해야 한다.
- 버니어 캘리퍼스의 최소 측정값을 빠르게 계산하는 방법은?
- 어미자(주눈금) 한 눈금 값을 버니어의 등분수로 나누어 계산한다. 예를 들어 어미자 0.5mm를 25등분하면 0.5 ÷ 25 = 0.02mm가 된다.
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