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마르포스의 전기 자동차 생산용 측정 솔루션 ④ – 트랜스미션 분야

전기 자동차 트랜스미션 측정을 위한 토탈 솔루션

기어 샤프트 측정용 광학식 및 스타일러스 자동 교환형 및 접촉식이 결합된 플렉시블 측정 솔루션.
그리고, 전기 자동차용 기어 연삭 공정에서의 인프로세스 측정 및 모니터링

전기 자동차 트랜스미션을 구성하는 중요 부품 검사에도 다양한 마르포스의 측정기가 사용된다. 트랜스미션을 구성하는 기어나 샤프트의 측정은 μm 단위의 정밀 치수까지 검사해야 하는 까다롭고 어려운 작업이기도 하다. 측정 결과에 영향을 미칠 수 있는 측정 환경의 다양한 변수를 제어해야 하고, 그렇게 정밀한 측정을 수행하는 와중에 생산성 향상의 요구에도 대응해야 한다. 

특히 자동차 분야의 측정 사이클 타임 단축은 업계의 꾸준한 이슈로, 많은 측정 솔루션들이 ‘신속하고 효율적인 측정’을 캐치프레이즈로 내세워 출시되고 있다. 이러한 가운데 내연기관용 측정 솔루션의 세계적인 기업 마르포스(MARPOSS)가 선보인 초고속 측정 솔루션은 전기 자동차 트랜스미션 부분품의 검사에도 동일하게 적용되는 완벽한 솔루션이다.

기어 및 기어 샤프트 측정

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광학식 방식으로 측정을 수초 안에 끝낸다
마르포스가 샤프트류 제품의 측정을 위해 개발한 광학식 측정 시스템인 옵토퀵(Optoquick)과 옵토플래시(Optoflash)는 전기 자동차 트랜스미션에도 바로 적용된다. 이 두 가지 ‘Opto(옵토)’ 시스템은 LED 직선 빔을 조사하여 CCD 센서의 광 다이오드에 측정할 부품의 그림자를 투영하고, 그림자의 음영 차이를 통해 다양한 항목을 측정하는 ‘그림자 투영 방식’을 채택하고 있다. 그림자 투영 방식은 광원의 반사각도, 빛의 확산, 빛의 간섭 등 환경적 영향이 적을 뿐만 아니라 소재의 재질이나 가공 정도, 표면 처리 상태에 대한 영향도 거의 받지 않는다는 장점이 있다. 그 때문에 측정실이 아닌 생산 현장에서도 정확한 품질 관리를 지원할 수 있다.

마르포스의 Optoquick과 Optoflash가 사용하는 광학식 측정 방식은 LED 직선 빔을 조사하여 CCD 센서의 광 다이오드에 측정할 부품의 그림자를 투영하고, 그림자의 음영 차이를 통해 다양한 항목을 측정하는 ‘그림자 투영 방식’을 채택하고 있다.
마르포스의 Optoquick과 Optoflash가 사용하는 광학식 측정 방식은 LED 직선 빔을 조사하여 CCD 센서의 광 다이오드에 측정할 부품의 그림자를 투영하고, 그림자의 음영 차이를 통해 다양한 항목을 측정하는 ‘그림자 투영 방식’을 채택하고 있다.

이 같은 광학 측정 방식은 마르포스가 중·대형 제품 측정용으로 먼저 출시한 Optoquick을 통해 이미 시장에서 그 안정성과 유연성을 인정받고 있다. Optoquick은 생산 현장에서 고정밀 측정을 위한 광학식과 접촉식이 조합되어 1대의 측정 시스템으로 다 기종의 부품 측정이 가능한 유연성을 갖춘 게이지다. 수초 내에 측정이 완료된다. Optoquick은 트랜스미션 샤프트를 위한 특별한 기능을 두 가지를 가지고 있다.

Spline 검사는 Optoquick과 마르포스의 G25 접촉식 프로브의 조합을 통해 스플라인 기어의 OBR(Over Ball Radius) 및 기어의 래디얼 런아웃(Radial Runout) 측정이 가능하다.

기어 Teeth 검사는 멀티 프로빙 시스템을 갖춘 접촉식 센서를 사용 시 인벌류트(Involute) 기어 날에 대한 다양한 측정까지 가능하다.

중대형 기어 샤프트 측정을 수초 내에 끝내는 Optoquick
중대형 기어 샤프트 측정을 수초 내에 끝내는 Optoquick

소형 기어 샤프트 측정을 위한 Optoflash는 세계 최초로 ‘Side by Side 2D 이미지 아키텍처 기반’ 광학 시스템을 갖추었다. 기존의 솔루션은 하나의 광학 센서가 제품의 길이만큼 Z축 방향으로 움직이며 측정을 진행했다. 그러나 Optoflash는 Side by Side, 즉 제품 길이만큼 다수의 센서를 나란히 배치하여 축 방향 움직임 없이 고정된 상태에서 측정을 진행한다. 각 센서 간의 불연속성이나 결합부의 갭을 기술적으로 제거하여 완전히 결합된 하나의 이미지를 생성한다. 새로운 방식을 적용한 마르포스의 광학식 측정기는 100여 개의 정적 항목 측정에 단 2초, 한 번의 회전을 통해 진행하는 동적 항목 측정에도 15초의 시간만을 소비할 뿐이다. 이름 그대로 플래시 한 번 깜빡이는 것만큼의 짧은 시간에 측정이 완료된다.
마르포스의 Optoflash는 최대 300mm의 길이, 60mm의 직경까지 측정을 지원하며, 다양한 클램핑 옵션을 지원한다.

형 기어 샤프트 측정을 위한 Optoflash. 2초 안에 측정이 끝난다.
형 기어 샤프트 측정을 위한 Optoflash. 2초 안에 측정이 끝난다.
Optoflash는 세계 최초로 ‘Side by Side 2D 이미지 아키텍처 기반’ 광학 시스템을 갖추었다.
Optoflash는 세계 최초로 ‘Side by Side 2D 이미지 아키텍처 기반’ 광학 시스템을 갖추었다.

로터 샤프트 측정 – 스플라인 기어 측정기
전기 자동차 변속기 로터 샤프트(Rotor Shaft)의 치수를 검사하기 위해 특수형 접촉식 게이지가 사용된다. 마르포스의 범용 기어 측정기인 M62를 커스터마이징하여 제공하는 특수 기어 측정기는 수동식 또는 반자동 오프라인 검사가 가능하고 전자동 포스트프로세스(Post-process) 애플리케이션 적용이 가능하며, 직경 및 거리, 스플라인(Spline) 기어의 런아웃을 동적회전식으로 검사한다. 연마된 베어링 외경의 진원도 역시 동적회전식으로 측정한다.

마르포스의 M62 제품군은 기어 타입의 치수 및 기능 검사를 위한 다양한 측정 기기가 포함되어 있다. 스플라인 기어 측정을 위한 특수형 게이지도 M62를 베이스로 한다.
마르포스의 M62 제품군은 기어 타입의 치수 및 기능 검사를 위한 다양한 측정 기기가 포함되어 있다. 스플라인 기어 측정을 위한 특수형 게이지도 M62를 베이스로 한다.

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커스터마이징으로 제작되는 스플라인 기어, 샤프트 측정기

스플라인 샤프트의 측정을 위해서는 교정된 핀 또는 볼로 가공된 특수형 마스터 기어(Master Gear)를 사용한다. 이는 스플라인 기어의 OBD 및 기어의 런아웃을 회전 방식으로 검사하기에 아주 적합하다.

핀

스플라인 샤프트의 측정을 위해서는 교정된 핀 또는 볼로 가공된 특수형 마스터 기어(Master Gear)를 사용한다(위). 이는 스플라인 기어의 OBD 및 런아웃을 회전 방식으로 검사하기에 아주 적합하다(아래).
스플라인 샤프트의 측정을 위해서는 교정된 핀 또는 볼로 가공된 특수형 마스터 기어(Master Gear)를 사용한다(위). 이는 스플라인 기어의 OBD 및 기어의 런아웃을 회전 방식으로 검사하기에 아주 적합하다(아래).
마르포스의 ‘전기 자동차 측정 솔루션’ 관련 기사 보기

① 배터리 셀, 팩 분야배터리 누설 측정을 위한 토탈 솔루션

② 배터리 필름 분야전기 자동차 배터리 측정을 위한 토탈 솔루션

③ 모터 분야: 전기 자동차 모터 측정을 위한 토탈 솔루션

④ 트랜스미션 분야: 전기 자동차 트랜스미션 측정을 위한 토탈 솔루션

 

About 이상준 기자

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

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