수동 지그를 이용한 치수 측정과 3차원 측정기를 이용한 측정 데이터 비교
▲ 3차원 측정기 CONTURA G2
3차원 측정기는 CNC 기반을 통해 빠르고 정확하게 신뢰성 있는 데이터를 확보할 수 있다. 현재 3차원 측정기로 치수 공차와 형상 및 위치 공차까지 검사할 수 있다. 추후에 조도 공차까지 볼 수 있게 된다면 3차원 측정기로 도면에 있는 형상을 90% 가까이 보게 될 것이다. 3차원 측정기가 측정할 수 있는 단위는 미크론 단위부터이며, 그 이상은 10mm, 20mm 가공물 등 원하는 단위까지 측정 가능하다.
측정을 할 때 기능 테스트가 목적인지 생산 공정 점검이 목적인지 명확히 구분할 필요가 있다. 기능 테스트 수준에서 3차원 측정기를 사용한다면 기존과 동일하게 제품 불량 여부를 파악하면 된다. 생산 공정 점검 차원에서는 생산 효율이 떨어지는 등의 문제가 발생했을 때 가공기의 툴을 변경하는 차원에서 사용하면 된다.
이렇듯 측정 목적을 구분하게 되면 측정 방법도 달라져야 한다. 측정 데이터도 달라지기 때문에 명확한 기준 즉, 측정 관련 표준을 만들어야 한다. 실제 가공품이 제작되는 과정에서 어떠한 공정을 거쳤는지, 그 공정 조건이 무엇인지 찾아내는 것이다. 자이스코리아는 나사 산이나 샤프트, 그리고 황삭·정삭·연삭 면 측정에 대한 기준을 조사하고 품질 관련 정보를 제공하고 있다.
GM에서 수동 게이지와 3차원 측정기 데이터를 비교해 달라는 요청을 한 적이 있다. 그때 자이스코리아는 3차원 측정기의 신뢰성을 확보하기 위해 밸브시트의 깊이와 진원도, 흔들림 공차를 비교했다. 그 결과 전체적인 측정 오차는 편차가 작고 양호했다. 그러나 게이지는 편차가 불안정한 반면, 3차원 측정기는 편차가 거의 일정했다. 특히 흔들림 공차를 측정할 때 3차원 측정기는 스캐닝 데이터를 통한 안정적인 값이 나왔다. 측정 오차가 생기는 원인은 온도 등 측정 조건이 차이가 나거나 측정 기준이 다르기 때문이다. 특히 수동게이지는 측정기준이 없는 반면 3차원 측정기는 측정 기준이 있어야 한다. 또 수동게이지는 작업자에 따라 변수가 발생하기 때문에 오차가 발생했다. GM은 이러한 결과 데이터를 보고 게이지로 측정한 데이터는 산포가 심하기 때문에 불량이 나왔을 때 신뢰하지 못한다며 3차원 측정기를 인라인에 설치했다.
이외에도 자이스코리아는 독일 폭스바겐에 생산 모니터링 효율화를 위한 3차원 측정기를 도입했다. 폭스바겐의 요구에 맞추어 적합한 측정 방법을 적용했고, 현장에 부합한 데이터를 얻을 수 있었다. 그 방법으로 우선 자이스코리아는 기존의 고정된 게이지 개념에서 유연한 게이지로 교체하고 생산공정 모니터링에 필요한 Thermo-fit 스타일러스를 적용했다. 사용하기 쉬운 인터페이스를 가져온 것은 물론, 칼립소 프로그램과 파이웹 솔루션도 도입했다. 폭스바겐은 초기 시스템 교체에 따른 비용을 감안하더라도 3차원 측정기를 사용하면 유지비와 게이지 교체 비용이 들지 않아 기존보다 비용이 약 72% 절감된다는 결과를 발표했다.
3차원 측정기 사업부 응용기술 임근영 팀장
