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인라인 스마트 비교 측정. 그 매력의 세계로 – 레니쇼의 이큐에이터 (Equator™)

품질이 생명인 세상이다. 우리는 어떻게든 제대로 생산해야한다. 열심히 검사하고 측정한다. 하지만, 가공 현장에서 인라인으로 측정하는 일은 그리 녹녹치만은 않다. 고정관념에서 탈피해 보자. 여기 ‘스마트한 비교 측정’의 세계가 있다.

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아~ CMM과 노고게이지여…
공정이 끝난 후에는 치수, 기하학적 공차 등이 도면에 명시된 치수대로 가공됐는지 검사한다. 그 대표적 방법이 측정실에서 3차원 측정기로 측정하는 것. 이는 현재 가장 많이 쓰이는 측정법이지만 측정물을 측정실에 가져가야 하는 번거로움, 측정 환경을 항온·항습으로 맞춰야 하는 단점이 있다. 무엇보다 시간이 많이 걸린다. 가공 후 장비에서 3차원 측정기로 가져온 후 환경에 소재가 안정화될 때까지 기다려야했기 때문이다. 가공 오류에 대한 대응 문제도 있다. 가공 후 3차원 측 정기로 가져와 측정해보니 치수가 잘못 나왔다고 치자. 다시 현장에서 툴 옵셋, 워크 옵셋을 확인해 문제점 발견하고 해결했지만 그 사이 이미 수십 수백 개의 불량품이 생산돼 있다. 공작물을 3차원 측정기로 가져와 측정을 완료할 때까지 문제가 발생한 시점을 알 수 없으므로 그 동안 만들어진 것들은 불량이 되는 것이다.
또 다른 품질 검증법으로 현장용 비교 측정 게이지가 있다. 현장 라인에서 합격 불합격만 판정한다고 해서 고노게이지(GO or NO)라고도하는데, 측정 속도가 빠르고 정확하다. 그러나 전용게이지이기 때문에 설계가 변경될 때마다 해체하고 다시 만들어야 하는 번거로움이 있다. 게다가 정확한 위치결정을 위한 픽스처도 필요하다는 점에서 비용 부담도 있다.

[표] 전용게이지, 3차원 측정기, 이큐에이터 비교
[표] 전용게이지, 3차원 측정기, 이큐에이터 비교
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라인 스마트 비교 측정기 이큐에이터
이큐에이터(Equator™)는 3차원 측정기와 전용게이지의 단점을 보완하고 장점만 모아 만든 현장용 비교 측정기다. 양산 제품 중 한 개를 선택하여 마스터 파트로 만들 수 있다. 방법은 3차원 측정기와 이큐에이터에서 캘리브레이션(보정) 작업을 통해 가능하다. 마스터 파트와 가공품을 비교 측정하여 공차범위 안에 들어가는지 판정하는 방식으로 불량 유무를 판별하므로 일일이 CMM 3차원 측정기으로 측정하는 수고를 덜게 되었다. 또한 마스터링을 통해 현장 측정 시의 다양한 환경변수(현장 온도 변화, 공구 마모, 불량 가공)를 보완하는 기능이 있으며 다양한 크기의 공작물을 측정할 수 있다. 3차원 측정기에서 프로그래밍하는 것처럼 프로그램 조작으로 다양한 제품 측정이 가능하여 제품 모델이 변경이 되어도 빠르고 쉽게 측정 대응을 할 수 있다. 또 측정실의 업무 부담을 경감시키고, 품질 관리를 효율화 할 수 있다.
3차원 측정기와 이큐에이터의 차이는 또 있다. 3차원 측정기로 하루나 반나절 측정 후 문제가 발견되면 측정하는 동안 흘러온 프로세스에 대한 신뢰성을 검증할 수 없었다. 반면 이큐에이터의 경우 제조 시점에서 고정밀 치수 검사 데이터를 선삭 및 머시닝 센터에 측정 결과에 대한 실시간 치수 피드백이 가능하여 공정의 신뢰성을 높여준다.

사례를 들어 보자. 하루에 수십만 개의 부품을 생산하는 업체가 있다. 이 업체는 제품과 공정의 신뢰도를 높이기 위해 제품 하나하나에 이력관리를 하고 싶어한다. 현장 전용게이지로 측정할 수 있지만 제품에 따라 치공구, 측정기의 구조를 바꿔야 하는 불편함 때문에, 측정 정확도는 높으나 하나의 측정기로 다양한 측정물을 측정하기 어렵다. 그렇다고 제품을 일일이 3차원 측정기로 전수 검사하는 것은 낭비다. 이에 측정실까지 가지 않고 현장에서 높은 신뢰도로 빠르게 측정하려는 요구가 증가하고 있고 비교측정이 점차 증가하는 이유이다.

인터몰드 2019에서 EQ-ATS Equator 자동 전송 시스템을 사용하여 중량물 제품(변속기 커버) 비교 측정을 시연하고 있다.
인터몰드 2019에서 EQ-ATS Equator 자동 전송 시스템을 사용하여 중량물 제품(변속기 커버) 비교 측정을 시연하고 있다.
현장 화면에 측정 결과가 모니터링 되고 있다.
현장 화면에 측정 결과가 모니터링 되고 있다.

새로운 이큐에이터 Renishaw Equator™ 500
수년 간 입증된 이큐에이터(Equator™) 300 측정 시스템의 장점에 더해 직경 500mm, 높이 400mm의 가공물도 측정할 수 있는 이큐에이터(Equator™) 500이 지난 인터몰드 2019에서 공개 되었다. 베이스는 100kg의 중량까지 올릴 수 있으며, 측정 볼륨이 큰데도 차지하는 바닥 면적이 920mm x 924mm에 불과해 공간 효율이 높다.

45℃ 범위의 온도 변화에도 정확도 유지
아침에 서늘하던 작업장 온도가 외부 조건과 기계에서 나오는 열로 시간이 지나면 바뀔 수 있다. 이 시스템은 리마스터링으로 이러한 온도 변화를 극복한다. 첫 번째 부품이 생산되면 곧바로 측정을 시작하고 온도 변화에 관계없이 5℃와 50℃ 사이에서 측정이 가능하며 200mm/s가 넘는 스캐닝 속도로 측정할 수 있다.

공구 오프셋 자동 업데이트
이큐에이터를 IPC(Intelligent Process Control 지능형 공정 제어) 소프트웨어와 함께 사용하면 제조 공정 중 공작기계의 설정을 자동으로 변경할 수 있다. 이 기능은 사후 검사에 대한 의존도를 낮추는 핵심적인 기능으로 수동 작업의 번거로움과 시간 지연, 데이터 입력 시 에러 발생을 방지한다. 이 소프트웨어는 제품 형상 측정을 통해 해당 공구의 오프셋값을 조정할 수 있다. 최근 기록된 측정 데이터를 사용하여 공정 보정을 결정한다. 자동 보정에 대한 업데이트 빈도는 기하 공차, 공정 변경, 공구 마모 정도에 따라 유연하게 설정할 수 있다. 공작기계와의 연결은 이큐에이터 컨트롤러에서 하나 이상의 공작기계에 대해 이더넷 케이블만 연결하면 된다.

자동 부품 로딩 시스템과 함께 사용
EQ-ATS 이큐에이터 자동 전송 시스템을 함께 사용하면 부품을 게이지 앞 플레이트에 로드하고 자동 프로그램 제어로 측정할 수 있다. 작업자, 크레인 또는 지게차로 수동 적재하거나 자동화된 셀에서 로봇을 이용하여 적재하는 데 사용하면 이큐에이터를 우발적인 손상으로부터 보호할 수 있는 시스템이다.

IPC(Intelligent Process Control, 지능형 공정 제어). 이큐에이터를 IPC 소프트웨어와 함께 사용하면 제조 공정 중 공작기계의 설정을 자동으로 변경할 수 있다.
IPC(Intelligent Process Control, 지능형 공정 제어). 이큐에이터를 IPC 소프트웨어와 함께 사용하면 제조 공정 중 공작기계의 설정을 자동으로 변경할 수 있다.

About 이상준 기자

생산제조인을 위한 매거진 MFG 편집장 이상준입니다. 대한민국 제조업 발전을 위해 일합니다.