로봇 장착 스캐너와 PolyWorks|Inspector™를 사용하여 드래그 링크 검사 자동화로 작업 시간 95% 단축
Saitama Kiki Co., Ltd.는 1956년부터 일본에서 제조업을 이어오고 있습니다. 1차 협력사로서 연구 개발부터 생산, 판매에 이르기까지 다양한 활동을 수행하고 있으며, 주요 제품으로는 대형 차량용 브레이크, 스티어링 부품, 서스펜션 등과 같은 중요한 안전 및 유압 부품이 있습니다.
Saitama Kiki는 사이타마에 세 개의 생산 거점과 야마가타에 하나의 공장을 보유하고 있습니다. 1970년대에 일본에서 스티어링 부품 생산을 시작했으며, 2014년 태국에 공장을 설립해 고객의 다양한 요구에 부응하는 제품을 만들고 있습니다.
과제
Saitama Kiki는 다양한 종류의 차량용 드래그 링크를 하루에 800개 생산하고 있습니다. 드래그 링크는 스티어링 휠의 움직임을 바퀴로 전달하는 어셈블리의 일부인 금속 막대입니다.
부품 품질을 관리하기 위해, 이들은 하루 생산량 중 일부 샘플을 선정해 검사합니다. 과거에는 Mitutoyo CNC CMM CRYSTA-Apex를 사용해 부품을 수동으로 측정하고, 측정 결과를 Mitutoyo MCOSMOS 소프트웨어에 입력해 편차를 계산했습니다. 이때 가상의 포인트와 치수는 다른 요소들을 바탕으로 수동으로 계산해야 했습니다.
드래그 링크는 굽은 금속 막대로서 스티어링 휠의 움직임을 휠에 전달하는 어셈블리내 중요 부품입니다.
부품 하나를 측정하는 데 20분, 편차 값을 계산하는 데 40분이 소요되었습니다. 또한 부품마다 측정 항목과 절차 매뉴얼이 달라 인적 오류의 위험이 높았습니다. 여기에 측정과 검사를 수행할 숙련된 인력이 항상 부족했던 점까지 더해져, 품질 관리 프로세스는 시간이 많이 걸리고 오류가 발생하기 쉬운 구조였습니다.
생산 기술부는 이러한 문제들이 대부분 수작업으로 측정을 진행하고 수동으로 계산을 수행하는 과정에서 발생한다는 점을 확인하였고, 현장 직원들로부터 드래그 링크 검사 공정을 자동화해 달라는 요청을 받았습니다. 특히 가상의 포인트와 치수를 다른 요소들로부터 자동으로 계산할 수 있도록 해 달라는 요구가 있었습니다. 이에 Saitama Kiki는 솔루션을 찾기 위해 유통업체인 Toyota Systems Corporation에 도움을 요청했습니다.
솔루션
자동화 시스템을 개발하는 과정에서 Toyota Systems Corporation이 주도적으로 여러 소프트웨어를 비교 검토했습니다. 그 결과를 바탕으로 생산 기술부는 평면, 축, 중심점 기반의 정렬 기능, 합격/불합격 공차 판정, CAD 대 측정값 간 편차 계산, 월간 버그 수정 및 기능 향상, 기타 다양한 기능을 제공하는 PolyWorks|Inspector™ 소프트웨어를 도입하기로 결정했습니다. 더 중요한 점은, Saitama Kiki가 기존처럼 Mitutoyo CNC CMM으로 측정한 후 여러 단계의 수작업을 거쳐 Mitutoyo MCOSMOS 소프트웨어로 측정을 계속 진행할 수도 있었지만, 전체 작업 과정을 매크로 기능으로 자동화할 수 있었던 솔루션은 PolyWorks|Inspector가 유일했습니다. Saitama Kiki는 PolyWorks® Metrology Suite의 개발사인 InnovMetric Software의 자회사인 PolyWorks Japan을 통해 PolyWorks 솔루션을 구매했습니다.
Toyota Systems Corporation은 시스템 통합업체와 협력하여 드래그 링크 측정 작업의 자동화를 추진했습니다. 다양한 옵션을 평가한 끝에, 인적 개입 없이 측정 작업을 수행할 수 있도록 Creaform MetraSCAN 3D-R 스캐너와 산업용 로봇을 도입하기로 결정했습니다. 제어 소프트웨어에는 PolyWorks 매크로가 사용되었으며, 이제 측정부터 검사까지 일련의 작업을 자동으로 수행할 수 있게 되었습니다.
Saitama Kiki는 검사 작업을 수행할 매크로 개발을 위해 PolyWorks Japan에 지원을 요청하기로 결정했습니다. PolyWorks Japan 팀은 Saitama Kiki의 요구사항을 파악한 후, 스캔된 드래그 링크의 STL 파일과 해당 CAD 파일을 활용해 매크로를 개발했습니다. 이후 현장에서 스캐너와 로봇을 사용해 매크로를 직접 테스트했습니다. 새롭게 구축된 자동화 시스템은 인력이 개입하지 않아도 되는 완전 무인 시스템이었고, 매우 효율적이었습니다!
Saitama Kiki에서는 매일 약 800개의 대형 차량용 드래그 링크를 생산하고 있습니다. 약 100개의 드래그 링크를 PolyWorks 매크로, Creaform MetraSCAN 3D-R 및 산업용 로봇을 사용하여 자동으로 측정하고 검사합니다.
성과
드래그 링크 검사 공정의 완전 자동화 덕분에 더 이상 인력의 작업이나 고급 측정 기술이 필요하지 않게 되었고, 새로운 작업 공정은 빠르고 쉽게 도입할 수 있게 되었습니다. Saitama Kiki는 PolyWorks|Inspector 매크로를 활용해 일상적으로 부품의 자동 측정과 합격/불합격 공차 판정을 수행하고 있습니다.
생산 기술부 부부장인 Akira Harada 씨는 다음과 같이 말했습니다. "이전에는 전담 작업자가 Mitutoyo CNC CMM을 사용해 수동으로 측정하는 데 20분, MCOSMOS 소프트웨어로 편차 값을 계산하는 데 40분이 소요되었습니다. 이제는 로봇에 장착된 스캐너, PolyWorks 매크로, 그리고 PolyWorks|Inspector 덕분에 측정과 검사를 약 3분 만에 완전 자동화된 무인 작업으로 수행할 수 있게 되었습니다. 그 결과, 하루 검사 가능한 부품 수가 약 20배 증가했고, 작업 시간과 인건비도 크게 절감되었습니다."
로봇에 장착된 스캐너를 사용하여 드래그 링크를 측정하면 PolyWorks|Inspector™ 매크로가 치수 분석 수행 및 결함 보고에 사용되는 데이터를 자동으로 가져옵니다.
그는 이어서 말했습니다. "결과적으로 전담 측정 기술자가 다른 생산 작업을 처리할 수 있게 되었습니다. 또한 이 자동 프로세스를 통해 다양한 버전의 절차 매뉴얼이 필요하지 않으며 측정 상의 오류 및 편차도 생기지 않았습니다. 이제 측정 결과가 일관되고 더 정확해졌습니다.”
생산 기술부 생산 기술 전문가인 Shinya Ueno씨는 다음과 같이 말했습니다. “우리는 여러 작업 공정 중 하나로서 생산 라인의 품질을 측정하고 검사하고 있습니다. 이제 PolyWorks|Inspector를 활용해 컴퓨터를 직접 조작하지 않고도 측정을 수행할 수 있게 되었습니다. 검사 결과는 자동으로 출력되며, 불량에 대한 피드백도 자동으로 반영되어 제조 공정 개선에 활용되고 있습니다.”
PolyWorks|Inspector를 통한 구현 계획
Saitama Kiki에서는 다음을 고려하고 있습니다.
- PolyWorks|Inspector 매크로의 수정된 버전을 활용하여 유사한 제품을 자동으로 측정하고 검사.
- PolyWorks|Inspector 소프트웨어를 Mitutoyo CNC CMM에 연결하고 측정 시퀀스를 생성하여 자동으로 측정.
- 태국 해외 공장에서 PolyWorks|Inspector 매크로를 활용해 검사를 자동화할 수 있도록 프로그램을 개선.
미래를 위한 사업 개발
Saitama Kiki는 자동차 및 기타 산업용 장비 제조업체로서 지속적으로 성장해왔으며, 일본 제조업 발전에 기여해 온 것을 자랑스럽게 생각하고 있습니다. 회사는 향후 전기차와 자율주행차가 주류가 될 시대에 대비해, 자사의 설계 노하우를 바탕으로 부가가치가 높은 제품을 생산하려는 노력이 회사의 지속적인 발전으로 이어질 것이라고 믿고 있습니다
Saitama Kiki에서는 PolyWorks 소프트웨어를 사용하고 매크로를 개발하여 생산성과 작업 효율성을 향상시키고 작업 시간을 대폭 단축했습니다. 부품 측정에 걸리는 시간을 줄임으로써 모든 부품 검사 프로세스를 최적화하는 것을 목표로 하고 있습니다. 또한 측정 결과를 가공 설비로 직접 전송하는 자동화를 고려하고 있습니다. Saitama Kiki에서는 앞으로도 앞선 생산 기술과 품질 보증 시스템을 바탕으로 고객이 만족하는 최고의 제품을 공급할 것입니다.
