토크 렌치 DIY 분해 정비 및 교정했습니다

2006년에 구입한 저가(低價) 피츠버그 브랜드 토크 렌치 두 개는 유용하게 사용하고 있는데, 20년 동안 한번도 분해 정비를 하지 못했습니다. 안에 윤활 그리스가 말랐을 것 같기도 하고 정확도에 영향도 갔을 것 같은데, 분해, 조립 하면 교정을 새로 해야 할텐데 제 회사에서 교정을 보내는 회사에 보내면 100불쯤 하기 때문에 배보다 배꼽이 열 배 커집니다. 그런데, 얼마 전 자동차 하체를 정비할 때 110lb-ft (파운드-푸트, 149N-m)로 체결하기 위해 토크 렌치를 돌려서 110에 맞출 때, 조절 손잡이를 110까지 죄어붙이기에 너무 나사가 뻑뻑해서 애를 먹었습니다. 조절 나사에 그리스가 너무 말랐다는 뜻이죠. 그래서 그 하체 작업을 끝낸 후 토크 렌치들을 분해 정비했습니다. 일단 아래 유튜브 동영상을 참고해서 어떻게 분해하는지 익혔습니다. https://www.youtube.com/watch?v=DQdOgW0Vl5Y 그리고 분해를 시작했습니다. 아래 사진은 두 번째 토크 렌치 정비 사진입니다. 첫번째 것은 사진을 찍을 겨를이 없었습니다. 먼저, 교정 상태를 유지하는 너트를 풉니다. 아주 꽉 죄어 있었기 때문에 토크 렌치를 바이스에 물리고 조절식 렌치로 풀었습니다. 그 다음 사용 중 토크 조절 손잡이가 움직이지 않도록 고정하는 손가락 나사를 빼고, 그 다음은 교정용 나사를 돌려서 뺍니다. 이 때 토크 조절 손잡이는 완전히 풀린 (0lb-ft보다 낮은 토크)여야 저 나사들이 힘을 받지 않고 돌아가며 뺄 수 있습니다. 수리를 결심하게 만든, 조절 손잡이의 주 나사에 발려진 그리스입니다. 20년된 것 치고 상태가 나쁘지 않네요. 이 두번째 것 말고 앞서 수리한 첫번째 토크 렌치는 이 나사에 그리스가 거의 없었습니다. 그래서 손잡이를110lb-ft까지 죄어붙일때 마찰이 많았던 것 같고요. 소켓을 끼우는 래칫 헤드쪽도 분리합니다. 이 핀은 토크 렌치가 토크를 받으면 바깥쪽 대비해서 안쪽 부분이 독립해서 미세하게 까딱거리게 해 주는 받침점 부분입니다. 아까 조절 손잡이를 뺀 후, 밀어주는 피스톤 (검정 쇳덩어리)과 스프링을 빼면 딸깍! 소리를 만드는 부품이 나옵니다. 이 타입의 토크 렌치에는 롤러가 달려 있습니다. 이것과 다른 또 한가지 방식은 롤러가 아니라 정육면체 블럭이 들어 있습니다. 제가 앞서 수리한 첫번째 토크 렌치가 그 타입이었습니다. 저 롤러 블록에는 마찰 저감용 볼이 두 개 들어갑니다. 그리고 앞서 수리한 정육면체 블럭 타입 토크렌치에는 마찰 저감용 볼이 더 작은 것으로 18개쯤 들어갑니다. 튀거나 잃어버리지 않도록 조심하면서 작업했습니다. 토크 렌치가 딸깍! 하고 큰 소리와 느낌을 발생하는 기구는 이렇습니다. 왼쪽 부분은 토크 렌치 외통 내부에서 자유롭게 움직일 수 있습니다. 실제로는 자유롭지 않고, 오른쪽 롤러가 스프링의 힘으로 밀어붙이고 있기 때문에 롤러 아래쪽(사진상 아래쪽)에서 벗어날 수 없습니다. 하지만 설정된 토크로 힘이 걸리면 롤러가 밀어붙이는 힘을 극복하고 사진상 위쪽으로 몇mm 올라갈 수 있습니다. 그 때 롤러의 힘을 극복하고 반대쪽으로 넘어가면서 특유의 딸깍! 소리와 느낌이 발생합니다. 이 토크 렌치는 롤러 장치의 구조상 한쪽(볼트를 체결하는 쪽)으로만 토크 렌치 작용이 됩니다. 위 사진에서 보이는 대로 딸깍 장치가 비대칭이거든요. 저도 분해해보기 전에는 한쪽으로만 쓸 수 있는 토크 렌치인줄 몰랐습니다. 20년 동안 한번도 볼트를 푸는 쪽으로 토크를 설정해서 쓴 적이 없기도 했습니다만. 이 방식 말고, 정육면체 쇠 블럭이 들어가는 방식은 딸깍 장치가 대칭 형상이라서 푸는 쪽으로도, 죄는 쪽으로도 모두 작동합니다. 그런데 저는 한번도 볼트를 푸는 쪽으로 토크를 설정하고 사용한 적이 없어서, 그냥 위 사진의 한방향 토크 렌치도 실용상 아무 지장이 없다고 생각합니다. 분해한 김에 래칫 장치도 분해해서 그리스를 발라줍니다. 발라 줘도 13,000원짜리 저가 렌치라서 돌아가는 것이 매끄럽지는 않네요. 아래는 수리 전. 이것은 그리스 바른 후. 20년 동안 유지보수 없이 썼더니 커버에 마모된 흔적이 보입니다. 분해한 부품들은 휘발유를 써서 헌 기름을 닦았습니다. 휘발유에 견디는 플라스틱 재질의 컵에 휘발유를 조금 넣고, 장갑을 낀 손으로 부품을 넣었다 꺼내서 솔로 문지고 다시 휘발유에 넣어 헹군 후 휴지로 닦으면 됩니다. 재조립할 때는 용도에 따라 그리스 (왼쪽) 또는 SAE30 점도 윤활유 (오른쪽)을 사용했습니다. 딸깍 소리를 만드는 롤러에는 이번에는 SAE30 윤활유를 발랐습니다. 첫번째 토크렌치 수리에는 그리스를 썼는데, 그리스는 너무 점도가 높은 것 같아서요. 그리고 이 두번째 토크 렌치를 분해할 때 이 부분은 그리스가 아니라 윤활유가 발라져 있더군요. 반면, 토크 설정용 스프링을 강하게 죄어붙이는 손잡이 나사산에는 그리스를 발랐습니다. 이 부분은 정밀도가 필요하지 않고, 스프링 힘에 대항해서 죄어붙일 때 힘이 덜 들게 하는 윤활 효과가 중요하거든요. 그리스를 바르고, 나사산 안에 잘 들어가도록 나무 막대로 쓸어줬습니다. 수나사, 암나사 모두에 발랐습니다. 토크 렌치는 사용하지 않을 때는 토크 설정 손잡이를 완전히 풀어서 헐렁하게 만든 상태로 보관합니다. 그래야 토크 설정하는 스프링이 힘을 받지 않아서 오랫동안 원래 스프링 상수를 유지할 수 있습니다. 일설에는 토크 렌치를 완전히 풀면 내부 기계장치가 제 위치에서 벗어나기 때문에 완전히 풀면 안 된다고 하는데, 분해해서 확인하니 그 우려는 거짓이네요. 토크 렌치의 딸깍 장치가 제 위치에서 벗어날 정도로 스프링이 후퇴하지 못하도록 스프링 압축 피스톤에는 이탈 방지 작은 스틸 핀이 끼워져 있습니다. 아래 사진에서 정 중앙에 있는 물건입니다. 조립 후 교정은 비행기 수하물 무게를 측정하는 저울로 했습니다. 제 수하물 저울은 공항 항공사 카운터에 있는 거울과 대조해보면 0.1kg도 차이나지 않습니다. 위 사진치럼 토크 렌치에서 소켓을 끼우는 4각 부분을 바이스에 단단히 고정하고, 토크 렌치를 수하물 저울로 잡아당기면 렌치에 토크 (=길이 X 힘)가 발생합니다. 아래 공식으로 교정했습니다. 제대로 교정하려면 두, 세개 토크점을 각각 교정해서 직선성 (linearity)도 확인해야 하는데, 저는 그냥 제가 주로 사용하는 토크값 한곳에서만 교정했습니다. 교정할 때는 조립한 후 토크 설정 손잡이를 82.5lb-ft로 맞추고, 손잡이 밑의 설정값 고정 손가락 나사를 죄어 설정값이 움직이지 않게 한 후 수하물 저울을 당겨보면 위의 실측값 지점 (29.5kgf)에서 렌치가 딸깍! 합니다. 1.4lb-ft의 차이가 있습니다. 차이를 보정하기 위해서, 설정값 고정 손잡이가 아직 죄어진 상태 (고정)에서 교정 유지 너트를 뺍니다. 이 교정 유지 너트가 빠지면 설정값 고정 손잡이 (널링 들어간 손잡이)를 돌려도 내부 메커니즘과 스프링 압축 피스톤은 위치가 전혀 변하지 않습니다. 즉, 내부 매커니즘이 작동하는 토크값과, 설정값 고정 손잡이가 보여주는 토크값이 따로 놀 수 있는 상태가 됩니다. 그래서, 설정값 고정 손잡이를 돌려서 81.1lb-ft로 맞춥니다. 아까 측정된 29.5kgf는 81.8lb-ft니까요. 그 다음 교정 유지 너트를 다시 꽉 체결합니다. 설정값 고정 손가락 나사를 풀고 다시 목표값인 82.5lb-ft로 설정한 후, 수하물 저울로 당겨보면 30kgf일 때 딸깍! 소리가 납니다. 실제로는 저 10불짜리 렌치의 정밀도 및 손으로 당기는 시험 방법상 정확히 30kgf가 매번 재현되지는 않는데, 그 정도 오차는 넘어갔습니다. 처음 측정했던 값인 29.5kgf에서 그대로 뒀더라도 오차는 1.6%로서, 토크 렌치에서는 훌륭한 수준입니다. 이렇게 해서 기름칠되어 부드럽게 동작하는 토크 렌치를 확보하게 되었고, 저가품이지만 정확도도 나름의 방법으로 확인하여 안심할 수 있게 되었습니다.