첨단 센싱 시대에도 CMM은 여전히 건재

레이저부터 X선까지 계측용 새로운 센싱 방법 증가로 유서 깊은 CMM이 시야에서 사라질 것 같지만, 사실은 전혀 그렇지 않습니다.

제조업은 비용, 성능, 특히 품질의 한계를 항상 밀어붙일 것이라는 영원한 진리가 있습니다. "공차는 결코 느슨해지지 않고 항상 더 타이트해집니다."라고 미쓰토요 아메리카(일리노이주 오로라) CMM 제품 스페셜리스트 진 행츠는 말했습니다.

이것이 고정 베드 좌표 측정기(CMM)가 여전히 필수 도구로 남은 이유 중 하나입니다. 계측 분야에 새로운 센싱 기술이 진입했음에도 CMM은 여전히 가장 정확한 도구 중 하나입니다. 대부분 기본 브리지 타입 CMM 변형이라고 행츠는 말하며, 부품이 고정된 테이블 위를 가로지르는 이동 브리지와 상하로 움직이는 프로브가 있습니다. 각 축의 스케일이 점의 X, Y, Z 위치를 결정합니다. 독립적으로 회전하는 관절 프로브와 로터리 테이블이 추가 자유도를 제공합니다.

공급업체들은 기본 브리지 타입 CMM 아이디어에 많은 변형을 만들어 진화하는 니즈를 충족하고 비용을 절감했습니다. 예를 들어 단일 지지대에 캔틸레버 프로브가 부착된 수평 암 CMM을 예로 들 수 있습니다. 자동화되고 극도로 정확한 기계가 더 큰 부품을 측정하며 쉽게 주목받지만, 터치 트리거 프로브나 하드 볼이 장착된 소박한 수동 CMM도 여전히 자리가 있습니다. CMM이 여전히 관련 있는 또 다른 이유는 기술이 개선되면서 가치가 증가하기 때문입니다. "제가 업계에 들어왔을 때 소형 수동 CMM 가격이 오늘날 컴퓨터 제어 CMM 가격과 비슷했는데, 정확도는 2배, 측정 부피도 2배였습니다."라고 행츠는 말했습니다.

심지어 단순 수동 CMM도 여전히 인기가 많다고 그는 보고합니다. 특히 한 번에 몇 개 부품만 측정하면 되는 소규모 잡숍에서 그렇습니다. "올바른 애플리케이션에 올바른 장비를 구매하는 것이 중요합니다. 많은 경우 사람들이 가능한 최고 정확도를 요구하는데, 그것은 거의 0.25 미크론 측정 가능한 우리 레게이스 시리즈일 것입니다. 하지만 기계 구매와 온도·습도가 엄격하게 통제되는 실내 보관 모두 매우 비싸집니다."라고 그는 설명했습니다. 몇 가지 애플리케이션에 필요하지만 많지는 않습니다.

사실 그는 이 분야 최대 트렌드가 CMM을 사용한 니어라인 또는 인라인 품질 측정이라고 생각합니다. 이는 미쓰토요가 CNC 공작기계와 함께 인라인 또는 니어라인 고속 측정을 위해 설계된 MACH 라인 CMM 개발로 이어졌습니다. 예를 들어 MACH-3A는 크랭크샤프트 같은 길고 원통형 부품 고속 측정에 최적화된 수평 암 CMM입니다. 최신 제품은 MACH 코가메로, 독립형 또는 워크셀 통합 구성 가능한 인라인 CMM입니다.

CMM이 생산 현장으로 이동함에 따라 상태 모니터링이 필수적이 됩니다. 이 트렌드는 진화하는 스마트 팩토리를 반영하며, 행츠는 미쓰토요가 지원하는 MTConnect 표준을 지적합니다. "제 생각에는 인라인 또는 니어라인 기계 모니터링의 미래를 위한 근본적 기술 표준입니다."라고 그는 말했습니다.

성장과 기술 세트

"CMM 시장에 여전히 충분한 성장이 있습니다."라고 헥사곤 매뉴팩처링 인텔리전스(로드아일랜드주 노스 킹스타운) 사장 앵거스 테일러는 동의했습니다. 그는 품질 요구 증가로 CMM 시장이 성장하고 있다고 동의했습니다. 또한 헥사곤이 판매하는 많은 CMM이 생산 환경에 배치된다고 관찰했습니다. 다만 품질실 배치가 여전히 시장의 큰 부분을 차지합니다.

"하지만 생산 현장 사용 외에도 우리가 가진 가장 큰 우려는 사용자의 기술 세트입니다. 더 많은 장비를 구매하고 싶지만 프로그램을 작성할 기술 세트를 가진 인력이 없는 고객들이 있습니다."라고 그는 언급했습니다. 좋은 관리자처럼 그는 위기보다 기회를 봅니다. "그것은 더 많은 자동화를 의미하며, 솔직히 우리가 고객을 위해 검사 프로그램을 작성해 도울 기회입니다."라고 그는 말했습니다.

자동화에는 CMM 내외부 로봇 부품 적재가 포함될 수 있지만, 그는 그것을 공정 자체에 피드백될 수 있는 정보와도 연결합니다. "여기의 핵심 요소 중 하나는 우리 Q-DAS 소프트웨어입니다."라고 그는 말하며, 계측 장치 데이터 분석으로 의사결정을 지원하는 통계 소프트웨어 회사 헥사곤이 인수한 Q-DAS를 언급했습니다. "그것으로 공구 마모와 더 구체적으로 피처 데이터, 특정 피처에서 데이터 추적 모니터링을 시작합니다."라고 그는 말했습니다.

생산 요구와 CMM 사용 편의성 향상 필요에 대응해 5월 헥사곤은 이스트랙 쇼에서 데뷔한 새로운 글로벌 S CMM 플랫폼을 발표했습니다. 회사에 따르면 글로벌 S는 헥사곤의 향상된 생산성 시리즈(EPS) 최초 제품입니다. 새 플랫폼은 사용자 경험(UX) 향상, 측정 소프트웨어, 첨단 그린 옵션 같은 스마트 기술을 특징으로 합니다. EPS 플랫폼은 측정 루틴 생성, 실행, 분석을 단순화하며, 글로벌 S 플랫폼이 아이피씨-디미스 CMM 소프트웨어와 완전히 통합되어 제조 데이터 수집, 평가, 관리, 프레젠테이션으로 검사 프로세스가 더 빠르다고 헥사곤 매뉴팩처링 인텔리전스는 밝혔습니다.

테일러가 보는 다른 트렌드는 비접촉 계측 강조 증가와 장비의 스마트 또는 상호 연결된 팩토리 통합입니다. "CMM용 새로운 광학 프로빙 시스템이 터빈 블레이드와 블리스크 검사 처리량을 극적으로 개선합니다."라고 그는 언급했습니다. "모든 영역에서 비접촉 기술로 데이터를 더 빠르게 수집하고 피처와 개별 부품에 대한 더 나은 이해를 얻습니다."

멀티태스킹과 애플리케이션 특화

"여러 산업 전반에서 사람들이 CMM으로 더 생산적이길 원한다는 트렌드를 봅니다."라고 칼 자이스 인더스트리얼 메트롤로지 테크놀로지(미네소타주 메이플 그로브) 제품 매니저 데이비드 위크는 말했습니다. 이는 동일한 장비로 다양한 부품을 측정해 투자를 극대화하는 것을 의미합니다. 이 전략의 핵심 요소는 CMM에서 사용 가능한 최대 센서 수를 활용하는 것입니다. 오늘날 전통적인 터치 트리거와 스캐닝 아날로그 프로브 외에도 CMM에는 레이저 라인 스캐너와 표면 거칠기 센서가 자주 장착됩니다. 자이스는 2016년 아큐라급 CMM용 새로운 공초점 백색광 센서를 도입했습니다.

CMM이 유연해짐에 따라 형상 측정 같은 특정 측정을 위해 목적별로 제작된 장치를 대체하기 시작할 수 있습니다. "최신 버전 프리즘 CMM에 로터리 테이블과 최신 캘립소 소프트웨어를 장착하면 실린더나 볼 베어링 같은 다양한 형태의 형상 측정을 이제 할 수 있습니다."라고 위크는 말했습니다. 또 다른 일반적인 애플리케이션은 CAD 모델이 없는 부품을 레이저 라인 스캐너로 측정해 포인트 클라우드에서 모델을 생성하는 역설계입니다. 하나의 시스템, 다양한 측정. 이는 자주 여러 작업이나 저용량 부품을 맡는 중소기업에 특히 유용합니다.

더 큰 조직에서는 CMM 사용 방식이 다른 방식으로 진화하는 것을 봅니다. 이러한 고객들은 공장과 주변 세계와 상호 연결된 더 애플리케이션 특화된 설치를 원합니다. "자동화, 로봇 적재, 팔레타이징에 대한 요청이 더 많습니다."라고 그는 설명했습니다. "한 번에 1개 대신 10개 부품 측정을 원해 더 많은 애플리케이션 지식이 필요합니다." 좋은 예는 캘립소 소프트웨어 옵션인 자이스 기어 프로 소프트웨어로 기어 특화 설치를 만드는 것입니다. 기어 프로는 원통, 베벨, 웜 기어와 로터뿐만 아니라 이를 절삭하는 홉도 측정합니다. 다른 패키지에는 터빈 블레이드나 침식 전극이 포함됩니다.

그는 또한 다른 인터뷰이들처럼 CMM이 현장에서 더 받아들여지고 있음을 관찰했습니다. 열악한 환경을 위해 IP54 등급 캐비닛으로 넓은 온도 범위(15°~40°C)에서 정확도를 유지하는 듀라맥스 HTG 같은 제품이 유용성을 높입니다. 자동화 통합을 위해 자이스 소프트웨어가 이제 어떤 로봇 공급업체 네이티브 언어로든 로봇 로더와 직접 통신한다고 위크도 언급했습니다.

이는 데이터 보안 문제를 제기합니다. 회사는 5월 지이스 장치(예: 측정기)를 현장에서 인더스트리 4.0 환경 내 상위 시스템에 연결하는 안전한 데이터 전송 플랫폼 구축을 위해 시스코와 파트너십을 맺었다고 발표했습니다. 목표는 통합 보안입니다. 이는 지이스 측정기 모니터링 솔루션 공동 개발을 포함합니다. 원격 전문가와 헬프데스크 지원 같은 글로벌 서비스의 신속한 프로비저닝을 허용합니다.

CMM의 새로운 접근 — 휴대성

브리지 타입 CMM과 변형들이 시장에서 잘 나가고 있지만, 항상 변형 여지는 있습니다. CAD 파일로부터 CMM 프로그래밍 가능성은 항상 특징 중 하나였지만, 소형 버전도 특별히 휴대하기 좋지는 않습니다. 30파운드(약 13.6kg) zCat 휴대용 CMM 등장(매사추세츠주 오번데일, 파울러 하이 프리시전). 커피 캐디처럼 보이며 르니쇼 TP20 터치 트리거 프로브가 장착된 연장암이 있습니다. 이 장치는 휴대 가능하고 프로그래밍 가능합니다.

다른 CMM과의 핵심 차이점은 반경 기계로 3축 대신 2축이라는 것입니다. 중심축 기준 700mm 반경(약 250mm 높이) 측정 부피를 가집니다. 정확도 사양은 두 차원: [3.0 + D/100mm(반경)] 미크론 및 [5.0 + L/100mm(선형)] 미크론. "다른 휴대용 장치와 달리 이것은 진정한 직접 컴퓨터 제어 휴대용 CMM입니다."라고 최근 설립된 기계 생산사(파울러 부분 소유) zCat LLC 국제 영업 매니저 제프 피터슨은 말했습니다.

왜 휴대용 프로그래밍 가능 CMM인가? 파울러에게는 계측 수공구 카탈로그에 다음 논리적 추가였다고 피터슨은 말했습니다. "우리 전형적 도구는 단일 축 또는 선형 스케일 타입 장치로, 의도한 바에는 정말 좋지만 일반적인 CMM이 할 수 있는 상세한 3D 측정을 단순히 할 수 없습니다."라고 그는 설명했습니다. "반면 CMM은 보통 특수실에 격리돼 고도로 훈련된 사람이 조작합니다." 그들의 꿈은 CNC 기계 바로 옆에 CMM을 두고 프로그래밍 훈련이 훨씬 덜 된 인력이 조작하게 하는 것이었습니다.

2014년 출시 이후 이 장치는 "잘 나가고 있다"고 피터슨에 따르면. "일부 고객은 두 번째, 세 번째 기계를 구매하고 있습니다."

CMM을 넘어선 프로세스

르니쇼의 터치 트리거 프로브 발명이 하드볼 프로브를 대체하며 정확도와 반복성을 높이고 직접 컴퓨터 제어를 가능하게 해 과거 CMM 혁명을 시작한 것으로 종종 평가받습니다. 계측 세계의 (핵심) 구성요소 공급업체인 르니쇼는 CMM을 포함하지만 그에 국한되지 않으며, 르니쇼 LLC(일리노이주 웨스트 던디) 영업 및 마케팅 부사장이자 전 CMM 비즈니스 매니저 데니스 자이아는 독특한 관점을 가집니다. "오늘날 계측이 프로세스 이해 동력, 변수 제어 피드백, 최종 결과 검증으로 초점이 많이 맞춰져 있습니다."라고 그는 관찰했습니다. 르니쇼 프로브는 이제 고속 스캐닝, 비접촉 검사, 단일 CMM에서 표면 마감 분석을 제공하는 독립형 5축 측정 시스템 레보로 진화했습니다.

그는 기계 툴, 품질실 CMM, 현장 플렉시블 게이지를 포함한 제조 셀 전반에 데이터 수집과 모니터링 자리가 있다고 믿습니다. 현장에서 중요성이 커지는 동안 CMM은 전통적으로 병목으로 여겨졌습니다. "전체 프로세스를 이해하면 CMM이 병목이 되지 않게 해야 합니다."라고 그는 말했습니다. "5축 시스템은 이를 극복하도록 설계되었습니다. 머신 상 프로빙에도 도전이 있습니다. 공작기계가 금속 절삭이나 부품 생성을 주로 하길 원하기 때문입니다."라고 그는 말했습니다. 과거에는 데이터를 기록하지 않아 측정 이력을 잃곤 했습니다. 하지만 오늘날 소프트웨어가 이를 극복했습니다.

각 구성요소(공작기계, CMM, 플렉시블 게이지)는 각자 역할을 하며, 르니쇼는 각 단계에 프로브와 장비를 제공합니다. 이퀘이터 게이징 시스템은 이 '전체 프로세스'를 염두에 두고 만들어졌습니다. 품질실 CMM은 종종 이퀘이터 게이지용 마스터 부품으로 최적 사용되며, 이퀘이터 게이지는 공작기계 옆 현장에 위치해 CMM과 달리 온도 변화에 면역입니다.

"친숙한 기준에 기반해 각 구성요소에 작업량을 할당할 때 균형 잡힌 효율적 접근이 필요합니다."라고 그는 말했습니다. "고가 저용량 부품은 공작기계 자체에서 검사하는 게 최적입니다. 대용량 부품은 CMM에서 검사·마스터링 후 플렉시블 게이지에서 재마스터링하는 게 좋습니다. 각 추가 부품은 알려진 마스터와 비교되고 오프셋 데이터가 공작기계로 피드백됩니다. 이 균형 잡기는 효율성, 처리량, 비용 절감 증가로 이어집니다."

지능형 제조

독특한 관점으로 르니쇼의 자이아는 미래를 어떻게 볼까요? "수집된 데이터를 기반으로 현장에서 의사결정이 이뤄지는 직접 공정 제어와 지능형 제조 공장. 또한 처리량, 계측, 추가 소재 가용성 관련 개선과 함께 적층 제조 증가."라고 그는 말했습니다.