3D 검사 솔루션 좌표 측정기 VS 자동고정 좌표 측정기
FARO
제조 조직이 성장하기 위해서는 마이크로 미터와 캘리퍼스의 성능을 뛰어넘는 검사 솔루션이 필요하다. 보다 빠르고 안정적인 방식으로 더 많은 데이터를 수집해야 하기 때문이다. 이제 좌표 측정기(CMM, coordinate measuring machine)와 같은 3D검사 솔루션에 투자해야 할 때다.
다음은 투자 수익이 회수되는 현명한 결정을 위해 도움이 되는 세 가지 질문이다.
•측정 할 부품의 크기
•실제 정확도 수준 필요
•처리량 요구 사항
위의 3가지 질문은 FAROⓇ Technologies, Inc.의 지역 영업 관리자인 Elliott Mills와 수석 애플리케이션 엔지니어인 Les Baker와의 대화에서 언급됐다. 두 사람은 여러 산업체에서 고정 및 휴대용 CMM을 사용한 수십 년간의 경험을 가지고 있다. 그들의 3D 검사에 대한 깊은 통찰력은 수년 동안의 현장으로부터 나왔다.
측정할 부품 크기
부품크기 측정은 검사요구를 평가하기에 좋은 시작점이다. 작업 중인 부품이 평평한지 혹은 부피가 3평방 피트 이하/이상의 크기인지는 검사 시스템의 전체 비용 및 구현의 복잡성과 직접적인 상관관계가 있다.
Elliott Mills는 “매우 큰 부품을 측정하고 자동화된 방식으로 측정하려는 경우에 고정 CMM이 좋은 솔루션 일 수 있다. 그러나 2~4 미터 제곱과 같은 매우 큰 규모의 물량에 들어가면 초기 투자는 최대 50만 달러에 달할 수 있다. 설치 바닥이 필요한 매우 큰 기계라면 50만 달러, 아마도 100만 달러가 될 수 있다”고 말한다.
대용량 고정 CMM의 크기 성능에는 풋 프린트 규격과도 연관된다. Elliott Mills는 덧붙여 “대량 고정 CMM 설치는 큰 과제다. 전용 온도 제어 환경이 필요하기 때문에 CMM의 설치 면적과 대비 실내 공간이 필요하다. 실내 온도와 습도를 제어하는 방법을 고려해야 한다”고 설명한다.
Les Baker 역시 대량 CMM에 대한 경험이 있다. 그는 “1.5미터 이상으로 도달하려면 고정 CMM은 일반적으로 길고 넓은 베이스를 가져야 한다. 이를 통해 실제로 높은 CMM 가격 범위로 올라갈 수 있다”며 "하지만 3.5미터(11.5피트) FARO ScanArm과 같은 것은 베이스에서 1.5m(5피트)이상의 높이까지 될 수 있다”고 말한다.
정확도 요구 사항
계측 요구에 대한 구체적인 지식을 갖는 것은 매우 중요하다. ‘사용하는 측정 파라미터는 무엇인가? ±20um(0.0008in) 이내로 제품을 측정하고 있는가? 아니면 ±0.127mm(0.005in)까지 성능을 제공하는 솔루션인가?’ 등이다. 크기와 마찬가지로 정확도가 높아지면 솔루션 비용이 증가하고 유연성이 제한될 수 있다. QC 요구사항이 매우 엄격한 경우, 고려중인 CMM으로 충족이 될 수 있는지도 확인해야 한다. Mills는 “중요한 부품이 20미크론(또는 더 작은) 공차를 가지고 있다면 고정 CMM으로 측정 할 수 있다. 요구 사항이 엄격하지 않은 경우 필요하지 않은 기능에 대해서는 비용을 지불하지 않아야 한다”고 말한다.
정확도 문제는 생각만큼 간단하지 않을 수 있다. 정확하게 측정할 수 있는지는 믿거나 말거나지만, 자신감 있게 측정 할 수 있냐는 질문에는 “예” 또는 “아니오”로 대답 할 수 있다. Baker는 “FARO ScanArm과 같은 휴대용 CMM을 사용하면 고정 CMM에 대한 기술 데이터 시트의 숫자에 의존하는 대신 고객의 부품을 측정해 신뢰를 구축할 수 있다”고 설명한다.
특정 상황에서는 고정 CMM이 더 정확할 수 있지만, 생산 프로파일이 매우 엄격한 공차보다는 유연한 품질 관리 검사 방법이 더 필요하다. 많은 경우 정확도와 신뢰성을 혼동하기가 너무 쉽다.
처리량 요구 사항
생산 시설에서 하루에 수십 또는 수백 개의 동일한 부품을 검사해야 하는 경우, 고정 CMM이 통합된 컴퓨터 제어검사시스템 비용에 있어 효율적인 솔루션이 될 수 있다.
Mills는 “고정 CMM는 5분에서 1시간 범위의 사이클 시간으로 대량 부품 검사를 반복하는 경우에 좋은 방법이다. 소수 부품에 대한 대량의 엄격한 공차 요구 사항이 있을 때 흥미로운 장치” 라고 말한다.
또한 “고정 CMM이 미흡한 곳은 정확도가 필요한 애플리케이션에서 실제로 대량의 처리량이 필요하지 않은 경우다. 고정 CMM을 사용하면 각 부품마다 검사 루틴을 작성해야 하거나 조이스틱으로 수동으로 CMM 프로브를 구동하여 측정해야 한다. ScanArm을 사용하는 장점은 데이터를 캡처하기 위해 사전 프로그래밍된 특정 루틴이 필요하지 않기 때문에 유연하다는 것이다. 고정 CMM을 사용하면 항목을 쉽게 켜고 끌 수 없기 때문에 전체 검사 루틴을 실행하면 필요한 개별 기능을 얻을 수 있다. 고정 CMM 배경에서 나온 휴대용 CMM의 유연성을 인지하는데 오랜 시간이 걸렸다”고 설명했다.
손쉬운 조작
기본 요구 사항을 확실하게 이해하면, 기능이 쉬운 클래스에 속한다는 것을 알 수 있다. 직원 이직률 및 주야 교대 근무와 같은 위험 요소에서 보다 안전할 수 있는 이유다.
Baker는 다음과 같이 말했다. “작업 현장에서는 온도 제어 환경에 대해 이야기하지 않는다. 고정 CMM 룸은 온도가 제어되는 환경이므로, 부품을 검사하기 위해 CMM 실로 옮긴 후에는 측정 전 안정화 될 때까지 기다려야 한다. 그후 기계로 돌아가서 다시 장착한 다음 완료해야 한다. 따라서 CMM으로 이동하고 가공 센터로 다시 이송되는 동안 모든 부품을 보관하는데 필요한 추가적인 공간과 복잡함이 많이 따른다”
결론
품질 관리 프로세스에 ±20um 공차가 필요하고 더 적은 양의 SKU 제품 라인을 운영하는 경우, 자동 고정 CMM이 최선의 선택일 수 있다.
반면 상황이 다음과 같은 경우에는 FARO ScanArm과 같은 휴대용 CMM 솔루션이 더 적합 할 수 있다.
•실제 측정 요구가 ±20um 이상이다.
•자동화된 장기간의 검사에 부가가치가 없다.
•여러 다른 부품 번호를 검사하기 위해 이동이 필요하다.
•작업 현장에서 부품을 검사하는 것이 더 유리하다.
•CMM 솔루션이 여러 표면과 모양 및 재료를 검사하는 데 사용된다.
•CMM 솔루션이 리버스 엔지니어링(reverse engineering)에 사용될 수 있다.
어쨌든 비용만을 보고 결정하지 않는 것이 가장 현명하다. 비용은 경감되거나 지연되고 지출될 수 있지만 현장은 문제를 당면하면 피할 수 없기 때문이다.
자료 제공: Faro(www.faro.com)
