Blum Novotest의 무인 생산을 지원하는 측정 시스템

무인 생산을 지원하는 측정 시스템

품질 보장 유압 구성 요소는 매우 복잡하며 제조 과정에서 시스템에 많은 정밀성을 요구한다. 여기에 무인으로 생산하는 것은 매우 경제적이지만 시스템을 통해 모니터링하고 안전 조치를 취해야 한다.

 

테오 드렉셀(Theo Drechsel): 프리랜서 저널리스트

 

Tries가 개발한 복잡한 밸브 및 컨트롤 블록과 같은 구성 요소는 약 30개 공정의 공작 기계 가공 정확도를 요구한다. „연속적으로 생산하는 것이 갈수록 중요해지고 있기 때문에 기계들이 점점 복잡해지고 가격도 상승하고 있습니다. 따라서 우리는 두 가지를 변경하였습니다.“(마티아스 바하호퍼, Tries 기술 생산 책임자) Tries는 주로 야간 무인근무조의 의존도가 높아지고 있다. 이 프로세스는 가능한 작업자의 개입 없이, 오래 동안 가공할 수 있도록 조정되어 있다.

 

측정 시스템이 터닝 및 밀링을 최적화하다

매우 좁은 구멍에서 당기고 누르는 측정을 위해 약 10mm 직경의 측정 플레이트를 사용한다.

인력이 많이 필요하지 않은, 심지어 전혀 필요하지 않은 무인 제조는 부품을 연속해서 점검하고 중요 치수를 측정해야만 의미가 있다. 따라서 많은 수의 공작기계에 가공 중 측정하고, 경우에 따라 가공을 중단하거나 파라메터를 수정할 수 있는 측정 시스템을 장착하였다. Tries는 수년 전부터 Blum-Novotest의 제품을 크게 신뢰하고 있다. 선반에서 공작물을 측정하는 프로브를 사용하는데, 머시닝 센터에서는 프로브뿐만 아니라 레이저 측정 시스템과 프로브가 각각 공구 측정 및 공구 모니터링을 담당한다. 이 두 유형의 시스템은 Tries에서 대략 동일한 대수로 준비되어 있다.

 

터닝을 위해 설계된 특수 센싱 장치

Blum-Novotest는 Mullturn 머시닝 센터를 위해 광범위한 측정 사이클 패키지 Quickstart TM을 제공한다.

DMG MORI Sprint 65는 복잡한 소형 부품을 무인 가공하기 위한 자동화 기계이다. 이 기계는 최대 3m 길이의 재료를 로딩할 수 있는 바로더를 장착하고 있으며, 주로 밸브 하우징 제작에 사용된다. 이 기계의 하우징에는 비스듬한 구멍이 있고, 이 구멍은 리볼버에 위치하여 구동되는 공구로 만들어진다. 이 기계는 두 개의 스핀들과 하나의 내부 핸들링 시스템으로 작동하여 공작물의 양면을 가공할 수 있다. 완성된 공작물은 가공 후 컨베이어 벨트에 놓이며, 부품을 자동으로 보관 컨테이너로 운반한다.

           „이 시스템에 사용하는 Blum 프로브는 TC54-10 T이며, T는 터닝의 T 약자입니다. 이 프로브는 터닝 머신에 사용하기 위한 특수한 버전입니다. 센서는 특히 견고하며 터닝 기계의 빠른 속도와 혹독한 조건에 견딜 수 있게 설계하였습니다. 또 다른 하이라이트는 크라운 휠 기어의 Shark360 측정 유닛입니다.“(에르하르트 슈트로벨, Blum-Novotest 판매 기술자)

           톱니가 72개인 구조를 바탕으로 구멍에서 비틀리거나 당기면서 측정을 실시할 수 있다. Tries는 좁은 구멍을 위해 매우 작은 플레이트를 적용한 프로브 팁을 측정 요소로 사용한다. 이 프로브는 측면에서 구멍으로 삽입할 수 있고 그 곳에서 당기고 누르면서 Z축에서 측정한다. 따라서 2,000 mm/min의 매우 빠른 프로빙 속도로 인해 최단 측정 시간과 높은 처리량을 유지할 수 있다.

 

대형 구성품은 제조 시에 측정하는 것이 더 낫다

Tries는 대형 부품을 가공할 경우, 로터리 유니온을 만드는 DMG Mori CTX beta 1250 TC4A을 구동한다. 로봇이 자재를 로딩하고 언로딩한다. 이 과정에서 측정이 불가능하다면 무인 생산은 큰 의미가 없다. 따라서 Tries는 로터리 유니온에서 공차가 적은 특정 직경을 일단 가공하고 그 다음 프로브로 현재 직경을 측정한다. 이후 최종 직경 측정에서 나온 수정 데이터로 터닝을 완성한다.

기계에 표준 측정 사이클이 사전에 설치되어 있고, 이 사이클을 프로그래머가 불러와서 측정을 초기화할 수 있다. „Blum은 그에 대한 대안으로 고급 측정 사이클 모음인 Quickstart 사이클 패키지를 제공합니다. 이 패키지 기능은 내장되어 있는 표준 프로그램을 뛰어 넘어, Tries가 사용하는 것과 같은 터닝-밀링 센터의 까다로운 요건을 충족합니다.“(슈트로벨) 특별히 Millturn 머신에 맞추어 조정한 패키지 Quickstart TM 사이클은 B 터닝축의 다양한 위치에서 측정이 가능하고, 원주 상의 여러 지점에서 직경을 측정할 수 있다.

 

공작물 영점 자동 전송

또한 Tries는 Quickstart 사이클로 기계 양쪽 스핀들에서 측정한다. Quickstart가 아니라면 이는 불가능했을 것이다. 이 사이클은 매우 빠르게 진행되어, 이를 통해 원하는 기계 작업량을 달성할 수 있다. 메인 스핀들과 카운터 스핀들에서 조정도 가능하고, 이는 모든 기계 축에서 최고의 측정 정확도를 위한 전제 조건이 되며, 이런 방식으로 기계의 기구학적 오차(kinematic error)도 보상할 수 있다.

이 측정 시스템의 목표는 다양하다. 대형 선삭 부품과 밀링 부품 가공 전에 공작물 영점을 자동으로 측정하고 이를 기계에 전달한다. 수평 밀링 머신에서는 4개 면에 가공할 부품이 고정되는 클램핑 타워 교체 시에 미가공 부품 유무 점검이 이루어진다. 전체 밸브 블록이나 소형 밸브 슬리브, 제작 후 거의 모든 부품을 규칙적으로 특정 치수를 점검하여 일정한 품질을 유지한다.

           Tries의 밀링 머신은 대부분 레이저 컨트롤 측정 시스템을 갖추고 있다. 생산 과정에서 이 레이저 측정기가 없어서는 안 되며, 모든 가공 후에 공구를 측정하여 혹시나 있을 공구 파손을 예방한다. 측정을 통해 공구가 파손되지 않은 사실이 확인되면, 다음 공구를 교체 장착하고 가공을 이어간다. „우리는 실질적으로 내부 냉각 방식의 공구만 사용하는데, 이는 레이저에게는 간단한 일이 아닙니다. 가공 후 절삭유가 흘러 나오는 경우가 많기 때문입니다. 하지만 이런 단점이 측정 시스템을 전혀 방해하지 않습니다. 측정은 항상 정밀하고 정확합니다.“(바하호퍼)

 

공구 파손 점검에 유용한 센싱 장치

„우리는 터닝 머신에도 프로브를 이용합니다. 처음에는 이 시스템에서 프로브가 절삭유의 60bar 압력 조건을 극복할 수 없을 것으로 생각했습니다. 하지만 Blum은 우리에게 더 좋은 방법을 알려 주었습니다.“다양한 프로브와 레이저 측정 시스템 포트폴리오에 Z-Nano 타입의 공구 프로브가 확장되었다. 이 프로브는 작업 테이블이 두 개인 Matec 머시닝 센터에 사용한다. 따라서 한 면에서 클램핑과 클램핑 해제가 이루어지는 동안, 다른 작업 테이블에서는 가공을 계속할 수 있다.  

각각의 가공 챔버에 위치하는 Z-Nano는 공구 파손 점검을 위해 사용한다. 이 센서는 마모되지 않는 광전자 신호 생성 장치를 사용하며 볼 베어링 방식의 정밀 리니어 가이드를 갖추고 있다. 이는 공구에 횡방향 힘이 작용하지 못하도록 막는다. 이는 민감한 얇은 공구에 특히 중요하다. 또한 Blum의 프로브는 매우 빠른 프로빙 속도가 가능하여 측정 시간이 짧다.

Blum의 생산 측정 기술은 Tries에서 입증되었다. Tries는 프로브에 대해 결함을 통보할 일이 없었다고 바하호퍼는 강조했다. 한 번은 노후화로 인해 레이저 하나가 고장 난 적이 있었는데 즉시 교체하고 생산을 계속 진행할 수 있었다고 바하호퍼는 회상하였다. Blum 직원들과의 협업도 매우 편안하고 효율적이었다고 언급했다. 이러한 좋은 경험을 바탕으로 새로운 기계에도 Blum-Novotest의 측정 시스템을 사용하기로 결정하였으며, 프로브 TC63을 장착한 기계를 이미 주문한 상태이다.

마지막으로 가공 중의 측정 덕분에 시간을 확실하게 절감할 수 있었다. 예전에는 일차 절삭 이후 가공을 멈추고 도어를 열어 측정한 후 도어를 다시 닫고 수정 데이터를 수동으로 입력한 후 가공을 진행할 수 있었다.„지금은 측정이 가공에 통합되어 외부에서 개입 없이 가공을 진행할 수 있습니다. 이는 품질에도 이점이 있을 뿐만 아니라 제조 과정을 훨씬 생산적으로 향상시킵니다.“(바하호퍼)

 

실무 사례 TC60

무선 데이터 전송

Tries는 DMG MORI CTX beta 1250 TC 4A에서 공작물을 측정할 경우, 무선 측정 프로브 TC60을 사용한다. 이 프로브 역시 Blum-Novotest 제품이다. 이 특수 프로브는 BRC 무선 기술로 인해 DMG MORI의 복합 터닝-밀링 센터에 매우 이상적이다. 시스템의B축 스위블헤드가 시야를 가릴 때에도 신호가 안정적으로 프로브에서 수신기로 전송될 수 있다. 또한 이 프로브는 최대 3,000mm/min의 최고 측정 속도에 맞게 거친 환경에 맞게 설계되었다. 이러한 이유로 장애 없이 연속 생산을 위해 완벽하게 적합하다. 또한 공작물 표면에 있는 절삭유에 대한 내성도 지원한다. 가공 유막을 높은 측정 힘과 사전 정렬을 통해 간단히 밀어내기 때문이다. 따라서 금속 가공유는 측정 결과에 아무런 영향을 미치지 못한다.