1 - 9  스프링 접시 지시 저울

   스프링 접시 지시 저울은 하중의 변화를 스프링으로 감지한 후 눈금판 위에 지침이 회전하여
     피측정물의 질량을 지시하도록 되어 있다. 또한 가볍고 가격도 저렴하여 상거래용에 흔히
     사용된다. 이 저울은 끝달림이 주로 1㎏에서 30㎏까지이고, 정밀도는 1/200에서 1/400정도이다.
(1)  원  리
   스프링은 한 쪽 끝을 고정시키고 다른 한 쪽 끝에 힘을 가하면 탄성 한계 내에서 F = kx와 같은
     후크의 법칙(Hook's law)이 적용된다. 저울의 성능은 스프링의 성능에 의하여 좌우되므로
     하중 변화에 따라 스프링 상수가 일정한 것을 사용한다. 스프링상수 k는
          k = Gd⁴/8nD³
     로 된다. 여기서, G : 코일 스프링의 전단 계수
                              d : 코일 철사의 지름
                              D : 코일의 중심 지름
                              n : 코일의 유효 권수이다
(2)  구  조
   외부 구조는 물건을 올려 놓는 접시와 내부 부품을 보호하는 몸통, 그리고 눈금을 지시하는
     눈금판으로 구성되어 있다[그림1-10(a)], 그리고 0점 조정을 위한 0점조정 나사, 수평 조정을
     위한 수평기로 구성되어 있다. 내부 구조는 [그림 1-10(b)]와 같으며, 2개의 스테이는 한 쪽
     끝이 저울의 몸체에 연결되어 있고, 다른 쪽은 하중 받침대와 핀으로 연결되어 있다.
     작용은 하중 받침대→래크 레버→래크→피니언 기어→지침 순으로 작동된다.

(a)  외부 구조

(b)  내부 구조

그림 1-10  스프링 접시 지시 저울의 구조

(3)  제온 장치
   스프링은 재료의 특성으로부터 발생되는 히스테리시스(hysteresis)나 크리프(creep)현상은
     조정할 수 없으므로 탄성 계수가 큰 피아노선을 사용하는 것이 좋다. 그러나 온도가 변하면
     탄성의 변화를 일으켜서 같은 하중이라도 스프링의 늘어나는 정도가 달라지므로 지침의 지시
     측정값의 오차를 보상하기 위하여서 래크 레버에 바이메탈(bimetal)을 부착시켜서 사용한다.
(4)  오차의 요인
        ①  스프링에 의한 오차
        ②  편심 오차
        ③  눈금의 관측 오차
        ④  수평 상태에 의한 오차등이 있다.
(5)  성능 시험
   ①  기  차
          기차는 끝달림을 포함하여 가급적 단계적인 질량에 대하여 실시하며, 접시의
            중앙부에 기준 분동을 올려 놓고 실시한다.
   ②  감도 시험
          저울은 빈 상태와 사용 범위 내에서, 임의의 질량을 가한 상태에서 그 질량에 따른 기차의
            허용차에 상당하는 질량을 약 1㎝(그 질량이 5g 미만일 때는 약 2㎝)의 높이에서
            낙하하여 가감하였을 때 허용차에 상당하는 변위를 일으켜야 한다.
   ③  크리프 시험
      a)  끝달림에 상당하는 질량을 24시간 가하였을 때 전, 후의 기차의 차를 구한다.
      b)  영점 조정 후 끝달림에 상당하는 질량을 24시간 가한 후, 질량을 제거한 다음
             1시간 이내에 지침이 0눈금으로 복귀해야 한다.
   ④  내구성 시험
          끝달림에 상당하는 하중을 0.06m/sec의 속도로 10만 회 반복하여 가해서 실시한다.
   ⑤  온도 변화 시험
   ⑥  히스테리시스 시험
   ⑦  편심 시험
          그림 1-11과 같이 끝달림의 1/4에 상당하는 질량을 접시의 각 부분에 올려
            놓고 측정하였을 때의 오차는 최소 눈금값 이하여야 한다.
   ⑧  수평 시험
           등이 있다.

그림 1-11  편심 시험 위치