레이저 용접 애플리케이션에 적용된 헥사포드

PI

헥사포드란 단일 무빙 플랫폼에서 3개의 선형 축과 3개의 회전 축으로 구성된 6축 정밀 모션을 제공하는 포지셔너이다. 헥사포드는 적층형 다축 스테이지와 비교해 많은 장점을 갖고 있다.

1. 높은 분해능과 강성

적층형 시스템은 하단에 위치한 스테이지가 상단에 있는 스테이지들을 지지하며 모든 하중을 견뎌야 하므로 역동성이 낮아진다.   또한, 모든 축은 서로 다른 하중과 고유 진동수를 가지고 있으므로 튜닝이 까다롭고 복잡하다. X축으로 움직일 때 Y축과 Z축에서 원하지 않는 모션을 발생시킬 수도 있다. 하지만 헥사포드는 적층 에러가 없어 정확도와 강성이 높다.

2. 임의의 회전 중심 설정

직렬 키네마틱 시스템은 모션이 베어링에 의해 제한되며, 회전의 중심은 각각의 로테이션 스테이지와 고니어미터의 고정 반지름과 연관이 있다.  따라서 회전 중심을 이동하려면 기계적인 변화를 주어야 한다. 그러나 PI 헥사포드를 사용하면 한 번의 소프트웨어 명령으로 회전 중심을 헥사포드 내부 또는 외부의 모든 위치로 즉시 설정 및 변경할 수 있다.

3. 케이블 관리

직렬 키네마틱 시스템은 스테이지가 이동하면 케이블도 함께 이동해야 하므로 이 때 발생되는 마찰과 토크는 정확도와 반복성을 낮출 수 있다. 헥사포드와 같은 병렬 키네마틱 포지셔너는 케이블이 완전히 움직이지 않도록 하여 정확한 모션을 구현할 수 있다.

전자 부품의 완전 밀봉에 사용되는 레이저 용접 응용 사례

오늘날 의료 기술은 심장 박동기나 인슐린 펌프와 같은 임플란트가 중요한 기능을 수행한다. 임플란트는 전기 및 전자 부품으로 구성된 매우 복잡한 시스템이다.   마이크로 시스템과 주변 조직이 서로 확실하게 분리되도록 유지하는 완전 밀봉(hermetic sealing)은 인체에서 안전하고 신뢰할 수 있는 사용을 위해 필요하다. 의료 산업 외에도 반도체 산업의 센서, 전자 제품, 배터리 케이스도 수증기나 이물질로부터 보호되어야 한다.

① H-811 6자유도 미니어처 헥사포드

용접 공정에서 일정한 에너지 밀도를 갖기 위한 연속적인 운동은 초점 거리와 레이저 빔을 표면에 수직으로 유지해야 한다. 헥사포드는 일정한 품질을 위해 레이저의 거리, 각도, 스폿 크기를 유지한다. 피벗 포인트를 자유롭게 정의할 수 있어서 복잡한 모션 프로파일을 정밀하게 트래킹할 수 있다.

② V-610 PIMag 로테이션 스테이지

V-610 로테이션 스테이지는 요구되는 레이저 용접 경로를 따라 부품의 방향을 조정한다. 마그네틱 다이렉트 드라이브이므로 높은 속도 및 가속도를 달성하고 자체 개발한 아이언리스 토크 모터는 코깅 없이 부드럽고 정밀하게 구동되며 백래시가 없어 정확도가 높다.

컨트롤러는 ACS SPiiPlus Ethercat 네트워크 모션 컨트롤러 및 드라이브 모듈을 사용하여 최적의 축 동기화 및 레이저의 동시 제어가 가능하다. EtherCAT이 포함된 PI 헥사포드 컨트롤러는 모든 표준 EtherCAT 플랫폼에 연결할 수 있으므로 간단하게 시스템을 통합할 수 있다.

자료 제공: PI(www.pikorea.co.kr)