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CAM 소프트웨어의 큰 변화는 CAM 자동화의 확대다. CAM 자동화는 인력 수준에 관계없이 제조 품질을 안정화 할 수 있는 것이 장점이 있다, 또한 설계 데이터와 가공 데이터의 원활한 연계를 위한 CAD와 CAM의 통합도 활발히 이루어지고 있다. 추후 기술전망의 키워드는 통합이 될 것이다. CAD/CAM 기술은 CAE, PDM 기술들과 통합 되고 있으며, 곧 소비자의 요구에서 제품 출하까지를 통합한 시스템이 현실화 될 것이다.
◆ CAD/CAM…통합 패키지 MDA와 CAM 자동화의 확대
이번 SIMTOS 2014 CAD/CAM, 측정기기 및 로봇 자동화관의 CAD/CAM 관련 관전 포인트, 특히 CAD의 도입을 고려한 전시회 참관에는 ①주요 고객, 협력사가 사용하는 CAD ②다른 소프트웨어와의 연동 ③라이브러리 제공 ④MDA 제공 형태를 고려하여 살펴보면 좋을 것이다.
현재까지 3D CAD는 소프트웨어 간 파라메트릭 히스토리를 주고받을 수 없어 고객이나 협력사가 사용하는 CAD가 선정에 중요한 항목이다. 또 기계, 기구 설계, 금형설계자들은 어떤 라이브러리들이 제공되는지 따져 봐야 한다.
최근 외관 디자인을 중시하는 경향이 높아지면서 단축 가공 장비로는 구현하기 힘든 제품들이 요구되자 5축 가공기와 복합가공기의 활용도가 더욱 높아지는데, 이는 일반 가공 장비에 비해 자유도가 높아 설계자가 원하는 형태의 제품을 자유롭게 가공할 수 있기 때문이다. 그러나 높은 자유도는 장비의 신뢰성을 떨어뜨리고, 간섭, 충돌 등의 사고 발생 위험이 높다.
이러한 장비의 CAD/CAM 선택에 각별히 신경 써야 할 것은 ①가공 검증: 홀더를 포함한 공구 형상 및 간섭확인, ②과·미삭 비교: 디자인 모델과의 비교를 통해 과삭, 미삭 여부를 판별, ③장비 시뮬레이션: 실제와 같은 환경을 구현하여 소재 또는 장비의 충돌을 판단, ④ 툴 패스 생성의 신뢰성 등이다.
◆ 측정 기술…기계 측정이 가공물 측정의 중요성만큼 떠올라
기계를 진단한다는 것은 기계를 생산하여 출하하기 전 문제점들을 선제적으로 점검하여 장비 신뢰도를 확보하는 활동으로, 장비 제조업에서는 필수기술이 됐다.
기계에 대해 성능을 확인하고 진단하면 장비효율을 극대화 할 수 있고, 기계 변형의 문제 등을 선제적으로 예방할 수 있다. 기계의 진단은 측정 솔루션을 사용할 수밖에 없는데, 이를 활용하면, 제작자뿐만 아니라 사용자 입장에서도 장비가 어떤 상황인가? 원하는 품질에 상응하는 가공이 가능할 것인가? 작업자들이 실수할 수 있는 변수는 무엇인가? 장비의 기계적 변형은 어떻게 대처할 것인가? 등을 선제적으로 점검할 수 있고, 보정할 수 있다.
기계 장비의 측정에 활용하는 측정기기로는 대표적인 것이 볼바(ball bar)가 있다. 볼바는 공작기계를 생산하는 OEM에서 많이 사용하는데, 기계의 하드웨어에서 발생하는 오차들을 진단하고 측정하는 장치다. 기계의 성능을 확인하고, 기계를 조립할 때 조립공차를 알 수 있으며, 기계를 비교하고 선별할 수 있게 한다.
한편 최근 가공물 측정 트렌드는 가공 전, 가공 중, 가공 후 모든 과정에서 이루어진다는 점이다. 가공 직전에는 공정을 예측하고, 가공 중에는 예측하지 못한 상황 등을 능동적으로 측정하는 활동을 말한다.
가공 전 사전 점검 차원의 예방적 측정은 가공 직전 기계 상에서 이루어지는 작업으로 사전 셋업 작업의 일환이다. 가공 중 변수들이 많기 때문에 이들 문제를 제거하기 위한 작업인데, 공구 세팅, 공작물 세팅, 기계 세팅이 이 영역에 속한다.
공정 중 측정과 제어는 가공 중 수행하며 실시간으로 보정하는 능동적 제어라 할 수 있다. 대상 항목은 소재, 당일 가공의 실제 조건, 고유의 가공조건 변화, 예측하지 못한 상황 등이다. 제어 방법으로 공정 중 비교 계측과 공구 모니터링, 파손 공구 검출 등이 있다.
◆ 로봇 자동화…문제는 중소제조업용 로봇이다
로봇과 자동화는 중소기업에 적용할 수 있는 로봇의 개발과 로봇자동화 공정기술의 개발이 문제이자 이슈다. 국내 중소기업의 로봇을 활용률은 저조하다. 그 이유는 다품종 소량생산 체제의 중소기업 특성에 맞는 로봇의 종류가 다양하지 않다는 것, 다음으로 가격이 비싸다는 점이다. 현재 국내에서 활용되는 로봇은 국산, 외국산을 막론하고 대량생산 동시작업용 시스템의 모듈러에 적합한 로봇들로 전용 프로그램을 쓰면서 고가라는 점이다.
한편 국내 로봇의 개발과 제조 측면에서 보면, 직교좌표 로봇이나 데스크탑 로봇의 생산이 많은 편이다. 그런데 이들 로봇은 가격이 싸 로봇 제조업자 입장에서는 수익을 올릴 수 있는 아이템은 아니다. 수직다관절 로봇의 국산 개발과 생산이 취약하여 이 기종의 로봇 수입이 매우 많은데, 저가의 수직다관절 로봇이 국내에서 생산된다면 대·중소기업, 그리고 다양한 공정에서 크게 활용될 것이다. 제조업 거의 대부분 공정에 활용할 수 있다는 것이다.
이번 전시회에서 주목할 로봇 자동화 관련 세미나가 있다. 2011년 시작한 중소제조업용 로봇 시범사업의 성과사례 발표 세미나다. 시범사업에서 수요기업들은 공정을 자동화하여 생산성과 품질을 높이고, 재해 요인과 환경을 개선했다. 공급업체들은 로봇을 성공적으로 구축함으로써 기술 축적과 향후 중소기업용 로봇의 상품화 가능성을 확인했다.
세미나는 시범사업에서 주로 뿌리기업에 로봇을 성공적으로 구축함으로써 그간 적용이 쉽지 않았던 중소제조업의 용접, 도장, 금형, 소성가공 등의 공정에 활용한 로봇 자동화 사례를 발표한다. 이 로봇 구축 사례들은 향후 중소제조업의 다양한 공정에 적용할 수 있는 애플리케이션이라는 점에서 중소기업들이 열망하는 로봇의 도입 정보에 큰 도움이 될 것이다.
