초록 ▼

1. 최종목표
본 사업과제인 “항공기 부품 측정 Universal Check Fixture 개발”은 현재 생산되고 있는 다양한 비정형 항공부품들의 부품 생산현장에서의 부품제작을 위한 곡면부위 측정에 소모되는 인력, 시간 및 Check Form 들을 최소화하여 부품의 제작시간 단축 및 원가 절감을 통해 가격 경쟁력을 확보하고, 수동으로 진행되는 현재의 비정형 부품 Check Form의 측정방식을 개선하여 자동으로 측정하며, 측정 결과 값을 보다 객관적으로 파악 할 수 있게 하여 불량률 감소 및 부품의 신뢰도를 향상 하고자 한다.

1. 최종목표
본 사업과제인 “항공기 부품 측정 Universal Check Fixture 개발”은 현재 생산되고 있는 다양한 비정형 항공부품들의 부품 생산현장에서의 부품제작을 위한 곡면부위 측정에 소모되는 인력, 시간 및 Check Form 들을 최소화하여 부품의 제작시간 단축 및 원가 절감을 통해 가격 경쟁력을 확보하고, 수동으로 진행되는 현재의 비정형 부품 Check Form의 측정방식을 개선하여 자동으로 측정하며, 측정 결과 값을 보다 객관적으로 파악 할 수 있게 하여 불량률 감소 및 부품의 신뢰도를 향상 하고자 한다. 따라서 본 과제의 최종목표는 항공기 부품 측정 Universal Check Fixture 개발이다.
2. 개발내용 및 결과
가. 개발내용
본 개발장비는 크게 주 구조물, 제어기 판넬, 보조 보관렉(출력장치포함) 세 부분의 구조로 나눌 수 있다. 장비구조물은 부품 측정을 주목적으로 하며 내외부에는 전기, 공압, 제어기, 측정기, 구동기 등이 장착되어 지며 이동과 장비의 셋업이 편리하도록 설계, 제작되었다. 제어기 판넬은 장비구조물에 장착되어져 있는 구동기, 측정기와 공압장치를 제어하며 측정된 데이터를 분석, 출력, 보관 하는 역할을 할 수 있도록 제작되었다. 보조 보관렉은 출력프린터의 선반 역할과 문서를 보관할 수 있는 기능의 시장품을 구매하였다.
1) 주 구조물 설계 및 제작
주 구조물은 주 구조물부, 구동기 장착부, 측정기 장착부로 나누어진다. 주 구조물부는 전체 구조를 지탱하며 전기, 공압 장치들이 장착되는 콘트롤 박스의 역활을 한다. 그리고 이동설치가 편리하도록 8개의 바퀴가 설치되어 있으며 구조물의 좌, 우에는 에어배관 및 전기배선이 내부로 연결 될 수 있게 되어 있다. 뒷면에는 세 곳의 점검창을 두어 유지보수가 용이하게 하였다. 설계는 상용 CAD 프로그램을 통해 3차원으로 수행하여 조립 시 발생할 수 있는 부품간의 간섭을 줄이고 장착 장비들의 위치를 정하는데 있어 내부 공간 활용을 극대화 할 수 있게 하였다.
2) 제어 시스템 구성
본 측정 시스템은 3개의 장치로 구성되어 있다. 먼저 구동기는 시편이 기준점에 대해 설계 정보와 일치하게 정확히 안착하도록 도와주며, 측정 중 시편이 이동하지 않도록 공압 장치를 제어하여 시편을 고정시켜주는 입출력(I/O)보드와 릴레이 시스템, 마지막으로 정확한 측정을 수행하는 측정 장치, 총 3개의 장치가 주축을 이뤄 측정 작업을 수행할 수 있게 하였다.
나. 성능평가 결과
본 UCF 개발과제는 항공기 부품 중 정형 및 비정형 스트링거의 생산 및 검사용 측정기 개발을 목표로 하였다. 성형가공 스트링거는 인치단위계로 ± 0.010“(inch)의 공차를 가진다. 기계가공 스트링거의 경우는 인치단위계로 ± 0.005”(inch) 공차를 가지며 항공기 생산 및 검사용 측정치공구는 제작 상에 오차를 감안하여 부품공차의 30%를 더 가진다.
본 개발과제의 정량적 목표치중 원점평행도 ± 0.01(mm)은 구동기와 측정기의 평행도를 의미 한다.
기준면 보정 및 평행도 평가시험에서 ± 0.01(mm)를 만족 하였다. 반복정밀도 ± 0.01(mm)은 반복정밀도 평가시험에서 최대공차 0.050mm이상, 최소공차 -0.047mm이하를 벗어나지 않고 표준편차가 0.028mm 임을 알 수 있었다. 그리고 측정정밀도 ± 0.03(mm)은 부품의 실제 측정치의 공차를 의미한다. 시편평가시험에서와 측정의 분포를 나타낸 표준편차는 0.014591로써 목표치를 만족하였고 최대공차 0.066(mm)와 최소공차 -0.058(mm)를 보였다.
따라서 본 개발 장비의 측정스펙은 원점평행도 ± 0.01(mm), 반복정밀도 ± 0.05(mm), 측정정밀도 ± 0.06(mm) 이다.
이상과 같이 본 과제로 개발되어진 장비에 성능평가를 통해 개발과제의 정량적 평가 항목 선정 시(계획서 단계)에서 목표치가 높게 선정되는 오류가 있었다. 현재 수요자측에서 검토한 결과 ‘생산 검사용 측정 치공구’ 로서 사용함에 있어 적합하다는 결론이 나왔으면 향후 안정적 공급이 이루어 진다면 구매를 하겠다는 의향서를 보내왔다.
이상의 시험결과로 수작업으로 이루어지던 공정을 자동화하여 검사 소요시간 절감과 데이터의 신뢰성을 확보하게 되어 여러 동일 형상의 부품을 하나에 장비에서 검사하게 되면 제작비용 절감, 공간 운영의 효율성을 발휘 할 수 있다.
3. 기대효과(기술적 및 경제적 효과)
기술적 측면에서 보면 신규 항공기 개발 시 비정형부품 측정용 치공구 개발기간의 획기적 단축으로 항공기 전체 개발기간 단축, 치공구 보관이나 취급에 의한 불량률 절감, 생산담당자의 교체 시 인수인계 미비로 인한 불량률 감소, 공정 단축으로 인한 작업시간 및 불량률 감소는 물론 경제, 산업적 측면에서도 항공기 개발비용 절감, 생산비 절감, 치공구 보관, 유지비용 감소로 인한 경비절감을 가져올 것이며 타 산업분야인 철도차량 및 소량다품종의 비정형가공물 부품제작 산업에 적용 가능할 것 으로 보인다.
4. 적용분야
개발장비를 이용하여 기술시험과 생산현장의 적용시험을 계속하여 성능을 검증한 후 S&K 항공, 아스터, 한국항공우주산업, 대한항공 및 철도, 자동차 부품소요 업체 등을 위주로 생산 판매 할 계획이다. 이를 위하여 시장변화와 다양한 요구에 맞추어 고부가가치의 다품종 소량생산을 계획하고 있다. 또한 본 개발장비의 시스템은 활용분야가 넓다. 대부분 수작업으로 이루어지는 항공기 제작 공정을 개선하여 자동화 한다면 직접적으로 생산단계에서 상당한 영향을 미칠 것으로 예상된다. 아래는 산업분야별 적용 예상 예이다.
■ 항공기 분야
□ Measurement of aircraft Fuselage distortion □ Measurementt of Turbine Blades
□ Measurementt of Rotor Blade
■ 자동차 분야
□ Measurement automobile Doors & Body □ Measurement of Camshaft displacement
■ 기타 산업분야
□ Measurement of pipe wall □ Built-in sensor for machine tools
□ Measurement of LCD panel □ Measurement of bridge-support joint
□ Built-in sensor for material test machine
□ Multipoint measurement on parabolic antenna.

목차 Contents

• 『생산기술사업화 지원사업(현장맞춤형 기술개발 부문, 이전기술사업화 부문)』최종보고서 ... 1
• 제출문 ... 2
• 생산기술사업화 지원사업(현장맞춤형 기술개발 부문, 이전기술사업화 부문) 최종보고서 초록 ... 3
• 목차 ... 5
• 제 1 장 서론 ... 6
• 제 1 절 연구개발의 목표 및 내용 ... 6
• 제 2 절 연구의 필요성 ... 7
• 제 3 절 연구개발 기대성과 및 파급효과 ... 9
• 제 2 장 기술개발 내용 및 방법 ... 11
• 제 1 절 개요 ... 11
• 제 2 절 구조물 설계 및 제작 ... 13
• 1. 주 구조물 설계 및 제작 ... 13
• 2. 구동부 기구물 설계 및 제작 ... 14
• 3. 측정부 기구물 설계 및 제작 ... 22
• 제 3 절 제어 시스템 구성 ... 26
• 1. 시스템 구성 ... 26
• 2. 구동장치 구성 ... 27
• 3. 측정장치 구성 ... 30
• 4. 공압장치 구성 ... 32
• 5. 장치 제어프로그램 ... 36
• 제 3 장 결과 ... 44
• 제 1 절 시험 및 성능평가 ... 44
• 1. 기준면 설정 및 보정 ... 45
• 2. 시편의 평가시험 ... 60
• 3. 성능평가 결과 ... 63
• 제 2 절 연구개발결과의 활용계획 ... 64
• 참고문헌 ... 65
• 생산기술사업화 지원사업(현장맞춤형 기술개발 부문, 이전기술사업화 부문) 참여기관 대표의 기술개발성과 확약서 ... 67