CMM의 틈새 시장 성장

제조업체가 노동 문제를 완화하기 위해 자동화 기능을 활용하면서 유서 깊은 3차원 측정기는 여전히 강세를 보이고 있습니다.

CMM의 경우 좋은 시간이 계속됩니다. Hexagon Manufacturing Intelligence, North America(RI North Kingstown, RI)의 사장인 Angus Taylor는 "지난 3~4년 사이에 일어난 놀라운 일 중 하나는 우리가 선적하는 CMM의 엄청난 양입니다."라고 말했습니다. "시장이 정말 폭발하는 것 같습니다."

질문은 왜 지금?

여러 가지 이유가 있습니다. 오늘날의 CMM은 더 넓은 범위의 온도와 진동을 견딜 수 있습니다. 그들은 더 견고하고 작으며 더 정확하게 측정합니다. 그 어느 때보다 빠르게 측정합니다. 또한, 매장 바닥은 예전 같지 않습니다. Taylor는 “제조 공장 자체가 점점 더 깨끗해지고 있습니다. 오늘날의 정밀 가공 및 제조는 보다 깨끗한 환경을 요구합니다. 그렇게 함으로써 CMM과 더 친해집니다.

아마도 가장 중요한 것은 사람들에게만 전달될 수 있다는 것입니다.

"제조업체는 숙련된 인력을 충분히 찾지 못하기 때문에 이제 CMM을 자동화된 측정 시스템으로 보고 있습니다."라고 Taylor는 설명했습니다. "한 사람이 20개의 [컴퓨터 제어] CMM에 대한 측정 프로그램을 생성할 수 있습니다." 그러면 작업자의 기술이 부품을 로드 및 언로드하는 방법(아마도 정밀 고정 장치를 사용하는 방법)과 올바른 측정 프로그램을 불러오는 방법을 아는 것으로 줄어듭니다. Hexagon은 작업 현장을 위해 4.5.4SF, 7.10.7SF 및 최신 제품인 TIGO SF를 위한 세 가지 CMM을 제공합니다.

바코드와 로봇 자재 취급을 통해 적재/하역까지 자동화할 수 있었습니다.

Hexagon Manufacturing Intelligence의 전략 개발 이사인 Michael Mariani는 “[제조] 작업의 일부로 계측을 사용하는 경향도 있습니다. 이는 Hexagon이 최근에 시연한 것과 같은 폐쇄 루프 제조 셀에 통합된 계측 장치를 의미합니다. 데모에서는 부품이 가공된 다음 로봇이 CMM으로 이동하는 것을 보여줍니다. 그런 다음 CMM은 공차를 유지하기 위해 필요한 경우 가공 작업을 조정하는 방법에 대한 정보를 자동으로 제공합니다.

센서 및 성장

공급업체가 더 많은 센서를 제공함에 따라 CMM이 더욱 유용해지고 있습니다. 이러한 다양성은 Hexagon의 자체 프로브 제품군에 반영됩니다. 이 회사는 간섭계 레이저 기술을 기반으로 하는 HP-O 광학 ​​센서뿐만 아니라 터치 프로브, 스캐닝 프로브 및 표면 거칠기 측정을 제공합니다.

센서와 프로브는 CMM을 처음부터 인기 있게 만든 터치 트리거 프로브를 발명한 Renishaw PLC(일리노이주 웨스트 던디 및 영국 글로스터셔 New Mills)의 주요 사업입니다. 회사는 PH10 3축 프로브에 추가하여 CMM 처리량을 개선하기 위해 빠르게 움직이는 5축 PH20 및 Revo 헤드를 발명했습니다. 회사는 CMM 메커니즘이 고정된 상태에서 로컬 이동을 허용하여 데이터를 더 빠르게 수집하면서 더 적은 질량을 이동함으로써 이를 수행합니다. 또한 시스템 강성이 적고 오류가 많아 측정 속도가 느려집니다.

프로브와 센서가 항상 CMM에 있어야 하는 것은 아닙니다. Renishaw Equator와 같은 유연한 측정이나 공작 기계 자체에서 사용할 수 있습니다. 그러나 CMM은 제품이 정확하게 제조되고 있다는 보증을 제공해야 합니다. Renishaw의 CMM 제품 비즈니스 관리자인 Michael Litwin에 따르면 공작 기계는 허용 오차를 벗어날 수 있습니다. “NIST 표준 아티팩트에 대한 추적성을 원합니다. 여전히 독립적인 수표로 CMM이 필요합니다.”라고 그는 말했습니다.

회사는 업계 표준 터치 및 스캐닝 아날로그 프로브조차도 모든 요구 사항을 충족할 수 없다는 것을 알고 있습니다. 2018년 2월 Renishaw는 CMM의 REVO 5축 측정 시스템과 함께 사용할 SFP2 표면 조도 측정 프로브를 출시했습니다. "이것은 표면 마무리 검사를 CMM 측정의 필수적인 부분으로 만들고 스캐닝과 표면 마무리 측정 간의 전환을 가능하게 합니다"라고 그는 말했습니다. SFP2는 2μm 반경의 다이아몬드 스타일러스 팁이 있는 미끄럼 프로브입니다. 회사는 표면 측정 기능이 Ra로 측정할 때 6.3μm에서 0.05μm(250μin.에서 2μin.) 범위라고 말했습니다.

Renishaw는 RVP 비전 프로브인 Revo-2 헤드에 사용할 비전 시스템도 도입했습니다. Litwin에 따르면 에지 감지를 사용하여 2D 이미지의 특징을 측정합니다. 3차원 데이터는 후처리와 함께 여러 각도에서 여러 이미지를 캡처하여 파생됩니다. "촉각 측정이 적합하지 않은 측정 기능의 또 다른 방법을 제공합니다."라고 그는 말했습니다. "여기에는 터빈 블레이드 또는 복잡한 3D 형상의 판금 부품에 있는 작은 냉각 구멍이 포함됩니다."

“CMM은 일반적으로 큰 기능을 위한 것이지만 반드시 더 큰 볼륨은 아닙니다. 많은 시장에서 비접촉 기술을 필요로 하는 더 작은 기능과 기능을 추진하고 있습니다.”라고 Quality Vision International Inc.(뉴욕주 로체스터)의 신제품 개발 관리자인 Nate Rose가 말했습니다.

그는 최신 5축 공작 기계와 적층 제조 시스템을 통해 부품이 치수와 위치를 확인해야 하는 복잡하고 복잡한 기능을 가질 수 있다고 언급했습니다. "때때로 이러한 기능은 분석을 위해 포인트를 수집하기 위한 더 큰 촉각 프로브의 일부로 광학 비접촉 센서로 가장 잘 측정됩니다."라고 그는 말했습니다.

이것이 QVI가 CMM 라인에 Renishaw TP20, TP200 및 SP25 접촉식 프로브 외에 비디오 시스템, 라인 스캔 레이저, Rainbow 백색광 센서 및 TeleStar 레이저 프로브를 제공하는 이유입니다.

"VersaFlex 다중 센서 헤드를 사용하면 PH10에서 최대 3개의 센서를 동시에 사용할 수 있으므로 거의 모든 방향에서 기능에 도달할 수 있습니다."라고 Rose가 말했습니다. “작은 특징은 때때로 그 특징의 위치가 제어되지 않을 때 촉각 방법에 도움이 되지 않습니다. VersaFlex에서 비전 센서를 활성화하면 먼저 기능을 찾아 참조로 설정한 다음 촉각으로 측정할 수 있습니다. 포인트 레이저 센서는 고해상도 표면 프로파일을 허용합니다.”

다른 CMM OEM과 마찬가지로 Wenzel America Ltd.(Wixom, MI)는 자체 센서 2개와 함께 Renishaw의 촉각 프로브를 제공합니다. Wenzel의 Phoenix 센서는 백색광 기술이라고도 하는 구조광을 사용하여 3D 포인트 클라우드를 캡처합니다. 이 백색광 센서는 CMM 프로브 헤드에 장착할 수 있을 만큼 가볍습니다. 회사의 다른 센서는 표준 Renishaw 프로브 헤드에도 장착되는 Shapetracer 레이저 라인 스캐너입니다.

기계 및 통합

CMM은 제조 생태계에 존재합니다. Wenzel America의 사장인 Drew Shemenski는 “우리가 보고 있는 것은 계측 장비 소유권의 변화입니다. “우리가 본 진정한 변화는 실험실에서 품질 그룹이 제어하는 ​​기계에서 제조 팀으로 이동하는 것입니다. 그들은 이제 장비를 책임지고 있으며 장비의 소유자입니다.”

5월에 Wenzel은 SF 87 작업 현장 CMM을 출시했습니다. Shemenski는 이 기계가 다중 센서가 가능하며 Wenzel 및 Renishaw의 모든 프로브에 사용할 수 있다고 강조했습니다. 이 회사는 800 x 700 x 700mm의 CMM 측정 볼륨이 일반적인 크기의 금속 절단 및 성형 기계와 일치한다고 주장합니다. 또한 회사에 따르면 측정 속도를 높이기 위해 높은 이동 속도와 가속도를 자랑합니다. 작업 현장 준비를 더욱 향상시키기 위해 온도 안정 구조와 먼지 방지 가이드 및 스케일이 특징입니다. 측정 공간은 3면에서 접근할 수 있으며 옵션인 Wenzel 자동화 인터페이스를 통해 다른 자동화와 통합됩니다.

"오늘날 CMM 시장은 강세입니다."라고 Mitutoyo America Corp.(일리노이주 오로라)의 CMM 제품 전문가인 Gene Hancz가 동의했습니다. Mitutoyo는 표준, 고정확도 및 초고정밀도뿐만 아니라 브리지, 암 및 수평 유형의 CMM을 제공합니다. "표준 정확도 브리지 CMM은 우리 기계의 핵심 요소입니다."라고 그는 말했습니다.

그는 CMM이 사용되는 방식의 변화를 보았습니까? “가장 확실히, 작업 현장으로 계속 가는 것입니다.”라고 그는 말했습니다. "[일반 사용을 위한] 워크업 머신이든 로봇 셀에 통합된 것이든." 그가 본 통합 설치는 수동 배치의 단순한 것부터 부품 측정 프로그램을 자동으로 공급하고 실행하는 로봇 셀이 있는 완전 자동화된 것까지 다양합니다.

CMM의 다른 공급업체와 마찬가지로 Mitutoyo는 Mach 시리즈와 같은 세 가지 다른 모델의 작업 현장 배치용 CMM을 제공합니다. Mach-3A는 인라인 측정을 위해 설계된 수평 암입니다. 수평 암은 공간을 절약합니다. Mach-V 시리즈는 제조 라인에서 사용하도록 설계되었으며 가공 조정을 위해 공작 기계에 사전/사후 피드백을 제공합니다.

CMM 제공에 대한 흥미로운 접근 방식은 장착 가능한 CMM인 Mach Ko-Ga-Me입니다. Hancz는 "CNC 밀링 머신 내부를 포함하여 모든 고정 장치 디자인에 장착할 수 있습니다."라고 설명했습니다. 측정 범위가 120 x 120 x 80mm에 불과하고 최대 2μm의 정확도로 초당 340mm의 빠른 이동이 가능하므로 장착형 CMM을 작은 부품에 이상적입니다.

Hancz는 "프로브 기술은 계속 확장되고 있으며 우리는 가능한 모든 것을 제공합니다. "가장 인기 있는 제품은 최대 100mm/초의 속도로 데이터를 수집하는 Renishaw SP25 스캐닝 아날로그 프로브입니다." Mitutoyo는 또한 스키드형 표면 거칠기 측정 프로브를 제공합니다. CMM Surftest 프로브는 Mitutoyo의 SJ-210/310 시리즈 휴대용 표면 마감 장치에서 파생되었습니다. 표준, 작은 구멍, 초소형 구멍, 깊은 홈 및 톱니형 검출기의 5가지 프로브를 사용할 수 있습니다.

Carl Zeiss Industrial Metrology LLC(미네소타주 메이플 그로브)의 제품 관리 관리자인 David Wick은 “의료 및 항공우주 부문, 특히 다중 센서 시스템에 대한 수요가 증가하고 있습니다. 자이스는 지난 4월 거칠기 측정 프로브인 로토스(Rotos) 센서를 출시했다. 이는 CMM 터치, 스캐닝 및 광학 비접촉 센서 제품군에 추가됩니다. 비접촉 센서에는 카메라 센서와 공초점 백색광 센서가 있습니다.

Rotos 표면 측정 프로브는 LVDT 감지기와 2개의 연속 회전/기울기 축이 있는 미끄럼 방지 접촉 표면 텍스처 센서입니다. 측정 기계와 특정 스타일러스에 따라 Zeiss는 0.25~1.0mm/s 범위의 속도에서 0.03µm까지 Ra 거칠기 값을 측정한다고 말합니다.

Zeiss는 현장 생산을 위한 CMM 라인도 제공합니다. 이들은 GageMax, CenterMax 및 DuraMax입니다. Wick은 DuraMax가 DuraMax LTE, DuraMax CNC, 회전 테이블이 있는 DuraMax CNC 및 DuraMax HTG의 4가지 개별 모델로 확장되었다고 말했습니다. HTG는 최대 38°C(100°F)까지 올라가는 환경에서 사용하기 위한 것입니다. CMM에는 스캐닝 프로브가 장착되어 있으며 설치 공간이 작고 측정 볼륨에 쉽게 접근할 수 있습니다.

CenterMax는 Wick이 자동차 파워트레인 및 항공우주 부품과 같이 고도로 엔지니어링된 부품의 대량 생산에 특히 유용하다고 Wick이 말한 브리지 스타일 CMM입니다. “우리는 새로운 표면 거칠기 측정 프로브[Rotos]를 CenterMax에 추가했습니다. [이제] 한 번의 설정으로 사용자는 직경 및 보어와 같은 기능을 측정한 다음 중요한 표면 거칠기를 측정할 수 있습니다.”라고 그는 말했습니다.

하나의 프로브, 하나의 기계

고객이 센서 조합이 장착된 CMM에서 유용성을 찾으면서 Alicona Corp.(일리노이주 Bartlett)은 단일 센서에 대해 더 많은 용도를 찾는 약간 다른 방식을 취했습니다. 회사 기술의 핵심은 초점 변화를 이용하는 비접촉 센서입니다.

이 기술은 제한된 초점 심도를 사용하여 고해상도 표면 데이터를 제공합니다. 이 기술은 색상 데이터도 제공하기 때문에 공초점 이미징 또는 광학 단면화와 유사하지만 더 고급입니다. 표면 형태와 거칠기를 모두 측정합니다. 회사에 따르면 생산 환경에서 특히 유용합니다.

Alicona는 이를 형태와 기하학을 측정하는 대안 수단으로 채택하여 사용을 확대했습니다. 범위가 부족하기 때문에 회사는 형태를 측정하기 위해 큰 물체 위로 정밀하게 이동할 수 있어야 했습니다. 이것이 Alicona가 3D Focus-Variation 측정기를 µCMM 좌표 측정기라고 하는 정밀 3축 스테이지에 장착한 이유입니다. 고급 Real3D 회전 장치인 전동 회전 장치를 추가하여 원하는 경우 5축 시스템을 제공합니다. 회사는 ISO10360:8 사양에 따라 EMPE =(0.8 + L/600) μm의 정확도 데이터를 게시합니다.

“우리 센서의 고유한 기능을 통해 우리는 이제 CMM 세계에서 매우 일반적이 되고 있는 전략, 즉 여러 센서를 하나의 CMM 프레임에 통합하는 전략을 따르는 것을 자제할 수 있습니다. 초점 변화의 기능으로 하나의 센서를 사용할 수 있습니다. [그것은 또한] 여러 센서를 가지고 만지작거려야 하는 경우보다 더 견고하고 덜 깨지고 사용자 친화적인 [장치]를 제공합니다.”라고 Scherer가 말했습니다.

컨텍스트의 CMM

Zeiss의 Wick은 CMM의 더 큰 미래를 봅니다. 그는 "물론 새로운 도구와 확장된 다중 센서 기능이 성장할 것이지만 그들이 생태계에 어떻게 통합되는지가 중요해지고 있다"고 말했다. "특히 유럽에서는 고객이 정보를 교환하기 위해 근처의 공작 기계와 함께 CMM을 사용하는 많은 예가 있습니다."

그는 머시닝 센터에 오프셋을 제공할 수 있는 CMM이 유용하지만 추가 통합 및 기계 협업을 위한 추가 기회도 있다고 생각합니다. 전 세계적으로 그는 CMM을 Industry 4.0이라고 부를 수 있는 것에 통합하는 완전한 Smart Factory 구현을 많이 보지 못하고 있습니다.

그는 “미국에서는 우리가 훨씬 더 뒤처져 있다”고 말했다. 하지만 곧 바뀔 수도 있습니다. “향후 1~2년 안에 내가 예상하는 것은 CMM 공급업체가 기계에 더 많은 자동화 옵션을 제공할 것이라는 것입니다. 아마도 ProfiNet 또는 ProfiBus와 통신할 수 있는 추가 기능 상자일 것입니다.”라고 그는 말했습니다. 기계 수준에서의 정보 교환과 함께 Smart Factory가 올 것입니다.

Wenzel의 Shemenski는 CMM 프로그래밍 방식의 업스트림 통합도 더욱 중요해질 것으로 보고 있습니다. “프로그램 초기에 GD&T를 CAD 모델에 부착하는 모델 기반 설계 기술이 현실화되고 있습니다. 해결해야 할 꼬임이 있고, 업스트림 디자이너는 이를 책임의 성장으로 인식해야 하지만 지켜봐야 하는 추세입니다.”라고 그가 말했습니다.

이것은 유효한 GD&T가 유효한 CAD 모델에 첨부되어 있는 한 측정 프로그램 생성의 자동화입니다. Hancz는 "흥미로운 추세는 GD&T가 첨부된 CAD 모델에서 자동으로 측정 프로그램을 생성하는 것입니다."라고 동의했습니다. 이 기사에서 인터뷰한 모든 OEM 공급업체에는 CMM용 부품 프로그램을 생성하기 위한 계측 소프트웨어가 있습니다. 현재는 자주 사용되지 않는 기능이지만 다음 트렌드는 설계자가 업스트림 설계 프로세스에서 GD&T에 대해 다르게 생각하기 시작하는 방법이 될 수 있습니다. 계속 지켜봐 주십시오.