1. 다이알 게이지

다이알 게이지는 직선적 이동량을 치차등에 의해 기계적으로 확대시켜, 지침 회전량

의 변화, 분할되는 눈금판상에서 그 변위량을 읽어 내는 것이다.

다이알 게이지에는 지침이 1회전미만에서, 수십번 회전하는 하는 것 까지 있고, 측정

이나 눈금판독이 빠르고, 편심이나 평면도 등을 용이하게 측정할 수 있는 특징을 가

지고 있다.


1.1 다이알 게이지의 특징

1) 다이알 게이지는 보조공구가 없이는 측정할 수 없지만, 측정대나 치공구에 부착하

여, 각종 길이 측정을 신속 정확하게 할 수 있다. 다이알 게이지는 측정압에 따라 

측정자가 부드럽게 이동하기 때문에 스피디한 측정이 가능하다.

2) 다이알 게이지는 지침을 읽기 때문에 마스터와의 비교측정, 진동검사기로서 많이 

사용한다.(비교측정용에 이용되는 측정기는 콤퍼레이터라 불리고, 다이알 게이지는 

콤퍼레이타의 대표적인 것)

3) 부품에 요구되는 가공정도는 점점 높아지고, 공정중에서의 품질관리가 요구되고 

있다. 철저한 품질관리를 위해 다이알 게이지를 조합한 검사치구나 치공구의 요구도 

증가되고 있다.

4) 측정가능 한 항목으로는 두께, 깊이, 내외경, 진원도, 평면도가 있다.

다이알이지는 치구에 치부된 치구도 규격화되어 있고, 치구 제작이 용이하며, 다점 

동시 측정에도 비교적 낮은 비용으로 대응할 수 있다.


1.2 다이알 게이지의 종류

형상에 따라 다음과 같이 분류된다.

(1) 표준형 : 눈금판과 평행으로 스핀들이 위치하고 있다. (지침측미기를 표함)

(2) 백플런저형 

백프런지형 다이알 게이지는 스핀들 작동방향이 문자판과 수직 방향으로 움직이는 

다이알 게이지로 좁은 장소에서 여러개를 사용하여, 위에서 볼 경우에 편리하다.

스핀들 작동방향을 직각으로 변환하기 때문에 크라운 기어를 사용하는 방법과 옴기어

(잠자리라고도 부름)를 이용하는 방법, 두 가지가 있다. 전자는 확대율은 커지지만, 

내구성이 떨어지고, 후자는 내구성은 있지만 눈금이 0.02mm이하는 곤란하다.

(3) 지레형 다이알 게이지 

다이알 게이지는 측정물의 변위를 스핀들의 상하로 검출하는데 반해 지레식 다이알 

게이지는 레버측정자의 회전에 의해 검출한다. 따라서 마찰이 적고 저측정압으로 

높은 감도를 얻을수 있다. 그러나 측정방향과 직각으로 측정자를 위치시키지 않으면 

오차가 발생한다.

통상 극력(極力)측정면과 평행으로 측정자를 위치시켜야 하지만, 아무래도 각도가 

생겨버릴 경우는 그 오차를 보정할 필요가 있다. 그리고, 지레식 다이알게이지 교정

에서도 측정범위 중앙에서 레버측정자의 각도가 수평으로 되도록 하지 않으면 올바

른 교정값을 얻을 수 없다는 것에 주의해야 한다.

변위치=지침의 이동량×cosα

2. 표준형 다이알 게이지의 구조

2.1 표준형 다이알 게이지의 각부명칭


그림 2.1 표준형 다이알 게이지의 각부명칭

2.2 눈금 0.01mm(0.001")다이알 게이지의 일반적 구조

선단에 측정자(p)를 가진 스핀들(s)의 직선운동을, 스핀들에 가공된 랙과 소치차(a)

의 맞물림에 의해 치차의 회전운동으로 변하고, 소치차에 결합된 대치차(b)에 의한 

운동량을 확대시켜, 대치차에 물려있는 마지막 소치차(c)의 추심에 끼워진 지침(e)

이, 눈금판(f)위에서 측정자의 이동량을 표시하는 구조다.

지침이 눈금판위를 1회전하면 1mm(.1“) 움직이는 것이 가장 일반적이다.

이 구조의 경우, 랙과 소치차(a), 대치차와 소치차(c)의 맞물림에는 부드럽게 맞물

릴 수 있도록 약간의 백래쉬가 설계되어있다. 이 백래쉬를 제거하기 위해 제2치차(d)

의 추에 붙어있는 헤어코일(h)에 의해 토르크가 한 방향으로 걸려있다. 이것에 의해 

치차는 항상 한 방향으로 눌러 붙어있고, 안정된 정도를 얻을 수 있다. 이 구조로 최

소 눈금 판독치는 다음식과 같다.


그림 2.2 눈금 0.01mm 다이알 게이지의 구조

2.3 눈금 0.001mm(.0001“)다이알 게이지의 일반구조

측정자의 직선운동은 우선 스핀들에 결합되어있는 락핀(j)과 암(k)의 접촉을 회전운

동으로 변환시킨다. 암 위치가 조정캄(l)에 따라 변화되면 확대비율을 조정할 수 

있다. 이 회전운동은 섹터기어(m)에 의해, 소치차(a)로 전달된다. 이하는 앞에 기록

된 구조와 동일하다.

이 구조의 특징은 2단확대로 큰 확대비율, 즉 고분해능(고정도)에 대응가능하다는 

점이다. 그리고, 락핀에 암이 추종하여 접촉하기 때문에 스핀들의 급격한 밀어올림

에 대해 치차에 충격이 가지 않고 쇼크방지 구조로 되어있다는 점도 들 수 있다. 

반면, 구조적으로 스트로크는 작아진다. 스트로크 조정은 2개의 스토퍼(n)로 섹터기

아를 규제한다. 

이 구조에서 최소눈금치는 다음 식과 같다.

R : 암의 회전반경
           
       (센터키나 중심에서 암의 접촉점까지)


그림 2.3 눈금 0.001mm 다이알 게이지 구조

3. 성능

전술한 바와 같이, 사용목적에 따라 여러 가지 다이알 게이지가 있지만, 마이크로메

타, 노기스와 같이 단독으로 측정할 수 없고, 각종 치구, 기계, 장치에 부탁하여 

보조치구가 필요하다. 지금부터는 그러한 내용에 대하여 설명하겠다.

3.1 스템과 백러그

다이알 게이지를 치구 등에 부착할 경우는 스템 또는 백러그를 사용한다. 사용하는 

방법은 치구의 형상에 따라 다르지만, 지역에 따라 약간의 다른 경향이 보여진다. 

(표 3.1) 아메리카에서는 거의 백러그를 사용하는데 반해 유럽에서는 스템으로 부착

하여 사용하는 경우가 많다. 일본에서는 양방 모두 사용하고 범용적인 방법은 백러그

를 사용하고 양산용 치구 등을 사용할 경우에는 스템으로 부착하는 것이 많다.


표 3.1

백러그의 종류에는 카다로그에서 다이알 게이지 악세사리를 참조할 것.

백러그로 치부할 때는 상하방향 자유도가 없으므로 (그림 3.1)처럼 미니멈포지션이 

중요하다. 아메리카의 ANSI규격에서 이 치수를 규정하고 있다. 측정점에서부터 비교

적 떨어진곳에서 치부하기 때문에 휘는 경향이 나타나기 쉬우므로 본체의 고정상태

가 괜찮은지 확인할 필요가 있다. 특히 백러그를 사용할 경우에는 측정방향과 스핀

들 축을 일치시킬 필요가 있다.


그림 3.1

한 방향 스템으로 치부하는 것은 스템과 스핀들 축중심을 일치시키고 측정위치를 

쉽고 정확하게 선정할 수 있게 하며, 상하로 어느 정도 이동가능하도록 조정이 용이

하다. 통상 스템외경은 미니계로는 ￠8로 규정되어있다. 그리고 당사에서는 녹이 

쓸지 않는 스텐레스동을 사용하므로 장기간 사용해도 견딜 수 있다. 더구나 열처리

로 경도를 높게 설정하여 스템을 직접 나사로 체결할 수 있다. 이보다, 치구 등의 

구조가 간단하고 비용면에서 유리하다. 스템의 열처리 경도는 HRC정도이다.

다이알 게이지의 치부방법 및 주의점을 나타낸다.(그림 3.2~3.4)

  그림 3.2 스템나사 체결방식         그림 3.3 스템가이드라인 조임식

주의점

* 치부홀공차 : ￠8G7(+0.005 ~ +0.02)

* 체결나사 :M4 ~ M6

* 체결토르크 : 300 ~ 400N.cm(참고치)

* 체결토르크가 너무 강하면 작동이 안 될 수가 있으므로 주의하세요.


그림 3.4 러그 체결방식

* 용도에 맞게 러그 방향을 90°로 바꿀 수 있다.(출하시에는 세로방향)

* 단, 기종에 따라 가로방향으로 바꿀 수 없을 수도 있다.

3.2 다이알 게이지 눈금사양

눈금사양에는 다음과 같이 사양목적이나 판독방법에 따라 선택한다.

* 연속눈금 : 표준목적눈금, 넓은 범위를 측정할 때 이용(그림 3.5)

* 밸런스눈금 : 제로를 맞추고 비교측정 할 때 이용(그림 3.6)

* 역방향눈금 : 스핀들이 내려가는 방향을 플러스로 읽는다. 깊이측정에 이용(그림 

3.7)

* 1회전미만눈금 : 밸런스눈금으로 데드존이 있고, 지침이 1회전으로 멈추기 때문

에, 지침이 2회전이상 움직여 눈금판독오차를 방지할 수 있다.(그림 3.8)


  그림 3.5 연속눈금                그림 3.6 밸런스눈금
 
      그림 3.7 역방향눈금               그림 3.8 1회전미만눈금
 
3.3 클램프판과 레버

통상 다이알 게이지로는 제로위치가 빈번히 맞지 않는데 측정을 하는 경우가 많다. 

그 때문에 눈금판과 외측틀이 동시에 부드럽게 회전하도록 되어있다. 적은 진동으로

는 쉽게 움직이지 않지만, 외측틀을 확실하게 고정하지 않을 경우에는 클램프판을 

클램프나사로 경사부에 치부하는 것이 가능하다. 

그리고, 다이알 게이지는 스핀들을 상승시켜 측정할 때 편리한 리프팅레버를 부착할 

수 있는 나사 홀이 있다. 오른손잡이는 왼손에 레버, 오른손에 피측정물을 잡고, 

데이터를 기록하면 작업성이 향상된다. 왼손잡이는 레버를 반대로 붙여 측정하면

된다. (그림 3.9)

같은 방식으로 스핀들을 리프팅 시킬 수 있는 릴리즈가 있다. 조금 떨어진 위치에서

의 측정이나 레버를 치부할 수 없는 경우에 이용한다. (그림 3.10)


그림 3.9 레버, 클램프 치부상태
그림 3.10 릴리즈 치부방법
 
3.4 리미트 침

다이알 게이지는 지침의 지시치에 의해 합부판정 할 수 있는 측정기이고, 공차의 

상한, 하한치의 위치에 리미트침을 부착하면, 한눈에 합부판정이 가능하다. 


그림 3.11 리미트 침을 이용한 합부판정
3.5 측정자

측정물의 형상에 따라 측정자를 선정할 필요가 있다. 다이알 게이지는 호환성이 

있는 측정자의 응용이 풍부하고, 복잡한 형상측정이 가능하다. 카다로그에 교환측정

자로 기재되어있으므로 확인하기 바란다. 치부부의 나사경은 일본국내나 유럽에서는 

미리계나사로  M2.5*0.45, 아메리카에서 측정자는 ANSI규격에 맞는 인치나사로 

4-48UNF로 통일되어있다.

3.6 측정압과 보조치구

다이알 게이지는 스핀들에 전달되는 작은 움직임이 지침으로 확대되어 전달되므로, 

정도를 유지하고 동시에 외부조건에 견딜 수 있을 정도의 측정압이 필요하다.

다이알 게이지를 스탠드 등의 암이 긴 봉앞에 부착하면, 그 봉이 휘어서 감도나 백러

시가 나빠 정확한 측정이 불가능하다. 특히 마그네틱스탠드를 사용할 경우는 그 지주

의 휘는 성질을 고려할 필요가 있다. 휨은 지주 길이 3승에 비례하고 크기는 4승에 

역비례하기 때문이다.


그림 1.18
표 1.3
 
지주(￠D1)와 암(￠D2)에 따라 큰 오차가 발행할 수도 있다.

따라서, 축의 흔들림등을 측정할 경우에는 측정압이 큰 다이알 게이지를 사용하는 

것보다 지레식 다이알 게이지의 레버구조에 의한 저측정압의 측정기를 사용하기를 

바란다. 특히 지레식 다이알 게이지는 스탠드의 강성이 낮으면 지침이 부드럽게 움직

이지 않는 점에 주의 할 필요가 있다.

그리고 측정압은 스핀들의 모든 스트로크에 걸쳐 일정하게 가까워지려고 하므로 

긴 외부 스프링을 사용해오는 한 일정하게 가까워진다.

몰트플레인과 같이 매우 무른 두께를 측정할 경우 저측정압이 필요하기 때문에 축수

에 옥석을 사용하여 축의 마모저항을 적게 한 다이알 게이지도 사양되고 있다.


4. 특수용도 다이알 게이지

4.1 1회전 미만 다이알 게이지

다이알 게이지는 특히 양산라인에서 지침 1회전 눈금거리가 치명적인 문제가 되고 

있다. 이것을 방지하기 위해 1회전 이상되는 치수이상에 대해서 지침은 레드존(데드

존)을 표시하고, 불량을 쉽게 판별할 수 있는 다이알 게이지가 제작되고 있다. 

이 1회전 미만 다이알 게이지는 내충격구조를 견디도록 되어있기 때문에 용도에

따른 표준형 다이알게이지로 치환하는 동작을 보여주고 있다.


4.2 방수형 다이알 게이지

다이알 게이지는 검사, 조립부문처럼 건조한곳에서 사용되는 경우에는 문제가 없지

만, 기름이나 물이 가해지는 곳, 혹은 산성가스가 발생하는 곳에서 사용할 때에는 

이러한 것들의 투입을 방지해야만 한다. 다이알 게이지의 방수구조는 스핀들의 동작

과 캡, 고무자바라의 기압변동이 양방항으로 씰을 보내야만 한다. 따라서 가혹한 조

건에서는 스핀들이 많이 반복 작동하거나 긴 스트로크이동은 가능한 한 피하는 것이 

현명하다. 고무자바라는 측정압의 영향 때문에 얇아지므로 내유성, 내후성, 내구성

을 고려하고, 사용환경에도 그렇지만 1년에 1번정도 교환해줄 필요가 있다.


5. 다이얼게이지 사용법

5.1 사용시의 주의

다이알 게이지를 사용할 때에는 다음과 같이 주의 하지 않으면 안 된다.

(1) 온도는 0～40℃, 습도는 30～70%로 결로하지 않는 환경에서 사용한다. (특히 교

정을 목적으로 20℃측정실로부터 고온고습한 생산현장으로 옮길 경우 녹이 발생하기 

쉽다.)

(2) 먼지나 오일미스트가 적고, 직사광선이 비치지 않는 곳에서 사용한다.

(3) 스핀들을 급격하게 움직이거나, 가로방향으로 힘을 가하지 않는다.

(4) 낙하 등으로 충격이 가해졌을 때는 정도, 기능 점검을 하고 나서 사용한다. 

(5) 장침이나 단침, 스핀들의 작동이 부드러운지를 확인한다.

(6) 장침이나 단침의 정지점이 설정한 위치에서 안정되어있는 지를 확인한다.

(7) 측정자, 백판이 풀어져 있지 않는지를 확인한다.

(8) 장착할 때는 스템 또는 백러그로만 한다.

(9) 가능한 한 측정자가 직선방향이 되도록 장착한다.

(10) 보조치구는 충분히 강성(剛性)이 있는 것을 사용한다.

(11) 온도변화가 심한 곳에서는 사용하지 않는다.

이상의 주의점을 지키면 보다 안정적인 성능으로 장기간 유지하여 사용 할 수 있다.


5.2 다이알 게이지의 올바른 사용방법

다이알 게이지는 자체로는 측정할 수 없고 측정용 치구가 필요하다. 최근에는 다이

알 게이지보다 측정용 치구를 설계하거나. 가공하는데 드는 비용이 점점 고가로 증가

하고 있다. 다이알 게이지는 세계 각국의 요청에 따라 매우 용이하게, 그리고 안전

한 치구로서 그 기능을 다하는 특징을 가지고 있다.

① 스템이 있으므로 직접 나사로 체결되어있어 간단한 깊이게이지로 사용가능하다.  

그 측정깊이에 따라 10mm, 20mm, 30mm 스트로크 다이알 게이지를 골라 쓰고 고정도

가 필요하다면 0.001mm눈금을 사용할 수도 있다. 베이스 끝이 만날 때에는 , 구멍 

끝에 찔러넣으면 편리하다. 그리고 작은 측정물의 깊이를 측정할 때는 링모양으로 

끌어들인 곳에 나사 구멍을 뚫으면 손쉽게 이용할 수 있다.

② 뒷두껑에 붙어있는 나사가 4개이므로, 러그를 가로로 붙이면 둥글게 자른 환봉2개

로 편리하게 측정대를 만들거나, 중심을 맞추는 것도 간단하게 할 수 있어 일반적인 

다이알 게이지보다 아주 고액을 들여야 할 치구 제작비를 크게 절감할 수 있다.

③ 내경을 측정할 경우, 다이알 게이지 상부쪽에 나사를 잘라서 내경 측정용으로 

제작한 특수 측정자를 붙이면, 간단하게 내경을 측정 할 수 있다. 

다이알 게이지 응용제품 측정의 예

① 두께 게이지

판상물의 두께측정

봉의 외경

② 깊이 게이지

구멍 깊이 측정

도랑 깊이 측정

단차 측정

③ 판두께측정

세로로 늘어져 있으면 표시가 보이지 않는데 이 경우에는 출력 케이블을 이용한다.

④관두께 측정