런아웃은 특히 회전역학 부품에서 발생하는 제조 오차입니다. 이번 글에서는 런아웃 정의와 유형(방사형 런아웃 및 축방향 런아웃), GD&T(기하 공차)에서 런아웃 관리 및 측정 방법에 대해 살펴보도록 하겠습니다.
런아웃(흔들림 정도)이란 무엇인가?
핵심적인 세부 사항을 살펴보기 전에 일반적인 런아웃 정의를 간단히 살펴보겠습니다.
런아웃은 모터 샤프트와 같은 회전 부품에 적용되는 특정 유형의 제조 오차라고 생각하시면 됩니다.
고정된 기준 축을 중심으로 회전할 때 이러한 부품의 편차를 측정하는데 우리는 항상 부품의 축과 기준축이 동일 선상에 있어야 한다고 생각하지만 실제는 그렇지 않습니다.
좀 더 간단히 말씀드리자면, 런아웃이란 회전운동을 하는 부품의 흔들림 정도를 측정한 것이며 당연히 이는 올바로 적용되도록 오차를 잡아줘야 하는 바람직하지 않은 오차입니다.
가공 시 도면에 적용된 런아웃의 범위를 벗어난 상태로 조립하여 가동되면 베어링 고장이나 영구적인 샤프트 굽힘과 같은 치명적인 문제가 발생할 수 있습니다.
두 가지 유형의 런아웃
위에서 우리는 런아웃 정의에 대해 알아봤으며 이제는 방사형 런아웃과 축 런아웃이라는 두 가지 유형에 대해 알아보도록 하겠습니다.
1. 방사형 런아웃
방사형 런아웃은 회전 구성 요소의 축이 회전 축에서 오프셋될 때 발생하는데요. 이 현상은 축이 여전히 평행하지만 동일 선상에 있지는 않다는 뜻입니다.
척의 중심에서 약간 벗어난 곳에 고정된 드릴 비트를 생각해 보시면 척과 함께 회전하지만 축을 중심으로 회전하지는 않으며 오히려 회전축은 척의 중심축이 됩니다.
이 경우 드릴링된 구멍은 방사형 런아웃과 동일한 양만큼 드릴 크기보다 커지게 되는 것이죠.
2. 축 방향 런아웃
축 방향 런아웃은 구성요소 축과 기준 축 사이의 각도이며 이 경우 당연히 구성요소의 축과 기준 축은 서로 평행하지 않습니다.
각도로 인해 부품과 기준 축 사이의 편차는 두 축 사이의 교차점에서 멀어질수록 커집니다.
이해하기 쉬운 예를 들어보자면 바람이 빠진 자동차 타이어를 생각해보시면 앞차의 타이어에 바람이 빠진 상태를 뒤에서 보면 바퀴가 흔들리는 것을 볼 수 있습니다.
이러한 흔들림은 차축 근처에서 덜 심하고 타이어 원주에서 더 두드러지게 흔들리는 것을 확인할 수 있는 것과 같은 개념입니다.
GD&T(기하 공차)에서 런아웃
GD&T(기하학적 치수 및 공차)는 엔지니어링 공차와 부품 간의 관계를 특성화하도록 도면에 표시되는 정교한 시스템으로 이는 제조에 대한 지침이자 품질 보증의 표준이 됩니다.
회전식 기계는 상당히 많이 사용되기 때문에 일반적이므로 모든 기하 공차 시스템에는 이에 대한 규정이 있습니다.
ASME Y14.5 표준에 따라 기하 공차의 런아웃은 아래 표시된 흔들림 기호로 표시됩니다.
이는 참조 축 중심에 원형 공차 영역을 설정하는 기능이며 기하 공차에 대해 익숙하신 분들이라면 데이텀과 함께 사용한다는 것도 알고 계실 겁니다.
부품이 필요한 품질 검사를 통과하려면 제어 표면의 모든 점이 위 공차 중 흔들림 공차 영역 내에 있어야 합니다.
또한, 온(전체) 흔들림 기호가 둥근 표면에서 표시되는 경우 전체 표면을 측정해야 하며 해당 부분은 원통형 공차 영역 내에 있어야 합니다.
흔들림 기호와 온(전체) 흔들림이라는 두 가지 기호는 설계자가 제조 시 요구되는 사항을 가공자 및 품질을 향상하는 데 효과적인 공차라고 할 수 있습니다.
런아웃 측정 방법: 단계별
다이얼 게이지는 반경방향 런아웃과 축방향 런아웃을 모두 측정하는 가장 일반적인 측정 장치입니다. 사용이 직관적이고 설정이 매우 편리합니다.
또한 매우 정확하기 때문에 반복 가능한 측정도 가능합니다.
1. 데이텀 수정
데이텀(대형 실린더)을 척이나 스핀들과 같은 회전 장치에 단단히 장착하는 것을 의미합니다. 이렇게 하면 측정 중에 데이텀 자체가 흔들리지 않는 기준이 됩니다.
2. 다이얼 게이지 장착
다이얼 게이지를 고정 할 수 있는 기준을 정해야 하는데 예를 들어 바닥이나 정반을 이용합니다.
3. 피처에 핀을 누르십시오.
다이얼 게이지를 편리한 위치에 놓고 게이지 핀을 측정할 면에 가볍게 누릅니다.
방사형 흔들림의 경우 이는 둥근 표면이고 축 방향 흔들림의 경우 중심축에 수직인 표면에 설정합니다.
4. 다이얼을 0으로 설정
표준 다이얼 게이지에서는 다이얼 프레임을 회전하여 0으로 설정할 수 있습니다.
5. 측정 수행
부품을 완전히 회전시키고 다이얼 게이지에 나타나는 편향을 기록합니다. 또한 오류를 최소화하기 위해 측정 과정을 여러 번 반복하는 것도 좋은 측정 방법이 될 수도 있습니다.
다이얼 게이지 외에도 레이저 측정 장치 또는 좌표 측정기(CMM)와 같은 측정 도구도 고 정밀 응용 분야에 널리 활용하고 있습니다.