공압 실린더에 기하공차 적용하기(기준치수와 IT공차 등급에 따른 기하공차 선정법 예시)

● 기준치수와 IT공차 등급에 따른 기하공차 선정법 예시

공압 기기는 공장 자동화(FA)설비 등에 널리 사용되고 있으며 실린더나 에어척 등 구조나 종류에 따라 다양한 형태가 있다. 

아래 공압 실린더는 피스톤형으로 실린더 튜브 내에 피스톤과 피스톤 로드를 가진 구조이며 실린더의 호칭 크기는 보통 실린더 튜브의 안지름으로 한다. 피스톤은 피스톤 로드와 연결되어 공기 압력을 받아 실린더 튜브와 마찰하며 왕복 운동을 하며 작동시 내부 압력이 발생하므로 내마모성과 충분한 내압성을 필요로 하는 부품이다.

 

(1) 로드커버에 기하공차 적용하기

① 기준 데이텀의 선정
로드커버는 실린더 튜브 내경에 끼워맞춤되어 피스톤 로드가 왕복 운동시 안내하는 역할을 하는데, 먼저 데이텀은 실린더 튜브 내경에 끼워맞춤되는 로드커버의 외경 ∅32h9으로 선정한다.

② 직각도 공차를 기입한다.
실린더 튜브와 직각으로 결합되어 공기의 누설을 방지해야 하는 기능이 중요하므로 로드커버의 조립면에 직각도를 규제해준다. 

기준치수는 ∅50이 아니라 ∅65가 되는데 IT6급에서 50초과 80이하에 해당하는 19μm(0.019mm)을 적용한다.

여기서 IT 공차 등급은 IT6급으로도 충분하다고 판단하여 일괄적으로 적용하였다.

 

③ 동축도 공차를 기입하다.
데이텀 축을 기준으로 피스톤 로드를 안내하는 부시가 설치되는 구멍 즉,∅12H7 구멍의 동심도가 필요하다.

 

동축도 공차는 데이텀 축직선과 동일한 직선 위에 있어야 할 축선이 데이텀 축직선으로부터 어긋난 크기를 말하며, 여기서 ∅32h9의 외경과 ∅12H7 구멍이 동일한 축선상에 위치해야 하므로 기준 길이는 규제하고자 하는 부분의 최대 길이로 선정한다. 

 

즉 ∅32h9의 외경과 ∅12H7 구멍까지의 거리가 35이므로 동축도 공차의 기준 치수를 IT6급에서 30초과 50이하에 해당하는 16μm(0.016mm)을 적용한다.

(2) 피스톤에 기하공차 적용하기

피스톤과 같이 원통축에 내경이 가공되어 있는 경우 내경을 기준 데이텀으로 하여 외경 및 측면을 기하공차로 규제해준다. 

 

내경 ∅0H7에 대해서 외경 ∅32f8이 동심이 유지되어야 하는데 여기서 기준 치수는 ∅32f8이 되므로 IT6급에서 30초과 50이하에 해당하는 16μm(0.016mm)을 적용한다.

그리고 피스톤이 왕복 운동을 하며 1번 로드커버와 2번 헤드커버에 접촉을 하는데 이 양측면에 온흔들림공차를 적용해준다. 

 

기준 길이는 공차를 기입하고자 하는 측면이 속하는 외경 즉 ∅32로 하며 마찬가지로 IT6급에서 30초과 50이하에 해당하는 16μm(0.016mm)을 적용한다.

 

 

(3) 피스톤 로드에 기하공차 적용하기

피스톤 로드는 피스톤의 운동으로 얻어진 힘을 외부로 전달하는 역할을 하는데 압축, 인장, 굽힘, 진동 등의 하중에 견딜 수 있는 충분한 강도와 내마모성을 필요로 하는 부품이다. 기하공차는 ∅10g6 축지름에 진직도나 진원도 또는 원통도를 적용할 수 있다. 

 

여기서는 진원도로 규제해 보았는데 이 때 기준 치수는 원통축의 전체 길이 80이 아닌 축의 외경 ∅10g6로 하며 공차값은 IT6급에서 6초과 10이하에 해당하는 9μm(0.009mm)을 적용한다. 

이는 진원도로 규제하는 대상 형체는 '축선'이 아니라 단면이 원형인 축이나 구멍과 같은 단독 형체를 규제하는 모양 공차이기 때문이며 데이텀 또한 불필요한 것이다. 

또한 진원도 공차역은 반지름상의 공차역이므로 직경을 표시하는∅ 를 붙이지 않는다.

(4) 실린더 튜브에 기하공차 적용하기

실린더 튜브는 피스톤 링을 사용하는 경우 진원도는 IT6급, 원통도는 IT7급을 적용하고 기타 패킹을 사용하는 경우는 진원도와 원통도는 IT9급까지도 적용하는 실사례가 있다.

실린더 튜브의 안지름은 호닝 가공을 하며 피스톤의 운동을 안내하는 중요한 구멍이므로 데이텀으로 선정하고 또한 로드커버와 헤드커버가 맞닿는 측면의 직각이 중요하므로 직각도를 규제해 준다. 

그리고, 직각도로 규제한 면에 대해 반대측 면의 평행도가 필요하므로 2차 데이텀으로 선정 후 평행도로 규제해 준다.
원통도는 진원도와 달리 축직선에 평행한 원통 형상 전체 표면의 길이 방향에 대해 적용하므로 기준 길이는 원통의 직경이 아닌 전체 길이로 한다. 

여기서 원통도는 IT7급을 적용해보기로 하고 IT7급에서 60이 속하는 50초과 80이하에 해
당하는 30μm(0.030mm)을 적용한다.

직각도와 평행도는 IT6급을 적용하기로 하고 마찬가지로 기준 치수를 직각도는 ∅44가 속하는 16μm (0.016mm)을 평행도는 2차 데이텀을 기준으로 평행도가 유지되어야 하는 구간의 길이 즉 60을 기준 치수로 하여 적용하면 19μm(0.019mm)이 된다.