단축 모션 컨트롤 시스템에서 다중 소스와 단일 소스의 차이점

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소개

모션 제어 시스템을 소싱하고 설치하고 테스트하는 데 소요되는 시간을 줄이면 비용을 절감할 수 있고 설계 기간을 단축할 수 있다.

글로벌 시장을 목표로 애플리케이션을 고객 맞춤으로 디자인하고 구성한다. 업계는 스마트 제품과 연결성, 총 소유 비용, 효율성, 유연성, 완벽한 통합 모션 제어 시스템으로 이동하는 추세이다. 이런 요인으로 시스템 성능을 최적화하기 위해서 구성 요소를 조사하고 설계, 구입, 테스트, 구현하는 방법이 변경됐다.

본문에서는 구성 요소가 개별적으로 공급되는 기존 시스템과 비교해서, 단일 공급 업체의 단일 소스 스마트 모션 솔루션(액추에이터, 모터, 드라이브)의 가치를 분석한다.

단축 리니어 모션 제어 시스템을 지정하기 위한 전통적인 다중 소스 방식

시스템(리니어 액추에이터와 모터, 드라이브로 정의)은 개별 요구 사항을 바탕으로 각 구성 요소를 소싱하는 것이다. 설계자는 각 구성 요소의 성능과 호환성을 연구한다.
설계자의 동작 요구 사항과 기본 안전 계수를 바탕으로 공급 업체가 액추에이터의 크기를 지정한다.

모터와 드라이브는 다른 공급 업체로부터 공급받아 액추에이터의 성능을 충족하거나 능가하도록 크기를 지정한다. 이와 같은 의사결정 구조는 장비 성능 향상에 미치는 영향이 비효율적이다. 여러 공급 업체는 서로 정보를 공유해야 하므로 설계 시간도 지연된다. 설계자는 최종 시스템 성능이 기계와 설계 요구 사항을 충족하도록 각 구성 요소의 크기를 조정해야 한다.

시스템 설계와 통합 시 고려할 사항

액추에이터와 모터의 안정적인 작동을 확인하는 테스트가 필요할 수 있다. 구성 요소가 최적의 성능을 발휘하도록 설계와 테스트가 동시에 진행되지는 않는다. 그러므로 기존의 구성 요소 소스 방식은 시스템 안정성을 저하시킨다.

모터 대부분은 특별히 액추에이터의 성능(즉, 베어링 시스템이나 나사, 벨트, 커플링, 타이밍 벨트)을 위해 규격을 정하지 않는다. 예를 들어, 액추에이터의 커플링 시스템이 설계된 것보다 모터가 더 많은 토크를 공급하거나, 모터의 속도(RPM)가 리니어 액추에이터 스크루 조립체의 성능 이상일 수 있다. 이 경우 코깅 벨트의 조기 마모, 임계 속도 문제가 발생할 수 있다.

모터와 드라이브, 커플링, 액추에이터를 서로 일치시키면 기계 시스템의 한 부분이 토크나 힘, 속도로 다른 드라이브를 과도하게 구동하지 않는다. 구성 요소가 일치하지 않으면 기계 구성 요소가 과도하게 구동돼 애플리케이션 설계에 손상 또는 조기 오류 발생으로 예기치 않은 문제를 야기할 수 있다.

관련 부품과 공급 업체의 수가 늘어나면 기계 설계를 완료하고 프로젝트를 납품하는 데 어려움이 증가한다. 여러 공급 업체에서 출하되는 구성 요소로 전체 프로젝트 일정이 지연될 수 있다. 시스템의 각 구성 요소는 공급 업체의 설계 변경에 민감하다. 그러므로 재구성하거나 구성 요소와 전체 시스템의 성능을 평가해야 한다.

여러 공급 업체와 구성 요소 때문에 기술 문제가 발생할 수도 있다. 준비 비용과 공급망의 복잡성 또한 증가한다. 구성 요소가 서로 원활하게 작동하도록 시작과 설치 시간이 늘어나게 된다.

단일 소스: 완전한 단축 리니어 모션 제어 시스템

단일 소스에서 단축 리니어 모션 시스템 또한 리니어 액추에이터와 모터, 드라이브로 구성된다. 그러나 업체 한 곳이 시스템과 주요 구성 요소를 공급하면, 리니어 모션을 단축에서 생성해야 한다. 액추에이터는 통합형 서보모터, 드라이브, 컨트롤러와 통합돼 올인원 스마트 제어를 할 수 있다.

이 접근법은 다중 소스 접근법의 문제를 해결한다. 단일 공급 업체의 완벽한 리니어 모션 솔루션을 사용하면 기계와 시스템의 고유 구성 요소 수량을 줄인다. 그 덕분에 소싱을 간소화하고 공급 지연과 일정에 영향을 미치는 위험을 최소화할 수 있다.

단일 솔루션 공급 업체와 협력하면 능률적이며 설계 시간과 자원을 절약할 수 있다. 개별 구성 요소의 크기가 서로 조정돼 시스템 성능 요구 조건을 충족하기 때문이다.
이 접근법은 설계 프로세스 전체에서 설계자와 공급 업체의 더 큰 규모의 협업을 촉진해서 공급 업체의 가치를 높인다. 공급 업체는 완전한 리니어 운동 시스템의 크기와 구성, 공장 테스트로 시스템 통합과 운영에서 부드러운 작동을 보장한다. 구성 요소가 시스템과 일치하고 광범위한 테스트가 공급 업체에서 수행되기 때문에 시스템 안정성이 향상된다.

기존의 다중 소스 리니어 모션 시스템과 달리, 단일 소스 방식은 설계자와 공급자의 더 효율적인 공동 작업을 위한 간소화된 프로세스를 제공한다. 단일 소스 방식은 리니어 모션 솔루션을 제공하는 데 필요한 설계 주기와 리소스를 줄인다.

모듈식 플랫폼으로 시스템 유연성 제공

단일 소스와 단축, 리니어 모션 솔루션은 모듈식이다. 각각의 통합 서보 모터와 드라이브는 기계나 시스템 설계와 일치하도록 수많은 액추에이터 플랫폼과 쌍을 이룬다. 설계자는 구성할 수 있는 액추에이터와 모터로, 전체 모션 시스템을 재설계하지 않고 길이와 장착 옵션, 이더넷 통신 프로토콜을 쉽게 변경할 수 있다.

글로벌 시장에 서비스를 제공하는 OEM은 업체로부터 유연한 모듈식 시스템 솔루션과 사전에 구성하고 조정된 모션 시스템을 공급받아야 한다. 고객의 요구에 맞춰 장비를 수정해야 하므로 사용자 정의가 늘어나고 있다. 따라서 유연한 모듈식의 단축 리니어 모션 시스템이 필요하다.

기계 설계자는 유연한 단축 리니어 모션 플랫폼으로 고객이나 기계 설계 요구 사항에 따라 다양한 이더넷 통신 프로토콜을 선택할 수 있다. 솔루션의 핵심은 드라이브가 통합된 서보모터이다. 통합된 서보모터와 드라이브, 컨트롤러는 모션 시스템과 통신의 연결을 원활하게 한다. 상태 업데이트를 시스템 아키텍처에 내장하면 전체 시스템 연결과 모니터링을 향상할 수 있다.

기존의 서보모터는 제어 캐비닛에 별도의 드라이브를 장착하고 배선해야 한다. 그러나 드라이브와 컨트롤러가 통합된 서보모터는 캐비닛 공간을 절약하고 배선 문제를 해결한다. 그 결과 통합된 스마트 액추에이터 방식은 장비 크기와 배선, 설정, 통합 시간을 줄여 시스템 비용을 절감한다.

통합형 스마트 액추에이터 시스템의 모듈 방식은 고객과 기계 제작자가 총 소요 비용을 절감하게 한다. 예비 구동 시스템이 필요하면 통합된 드라이브가 있는 모터 하나를 스마트 액추에이터 구성 여럿에 장착할 수 있다.

고객은 모든 스마트 액추에이터 구성에 작동하도록 설계된 모터와 드라이브 어셈블리 유형을 구입할 수 있다. 단일 소스와 모듈형, 통합형 스마트 리니어 모션 시스템은 기존의 다중 소스 시스템에서 발생하는 문제를 해결하고 기계의 설계와 통합, 작동에 더 많은 장점을 제공한다.

단일 소스: 스마트 리니어 모션 솔루션 적용 예시

패키징 장비 OEM은 고객 제품과 패키징 방법 관련해 빈번한 사용자 정의가 필요했다. OEM은 여러 공급 업체와 협력해서 각각의 장비에 액추에이터와 모터, 드라이브를 지정했다. 각 기계의 요구 사항이 변경되면서 리니어 모션 요구 사항도 변경됐다. OEM은 전체 리니어 모션 시스템을 재지정하고 테스트와 튜닝을 하는 데 시간을 투자해야 했다.

프로젝트 일정은 여러 업체가 공급한 구성 요소 리드 타임의 변화에 영향을 받는다. 종종 한 가지 구성 요소 때문에 전체 프로젝트가 지연되고 리드 타임이 증가한다.
OEM은 이 같은 문제를 해결하려고 단일 소재의 통합 스마트 리니어 모션 시스템을 평가하고 구현했다. OEM은 통합 서보모터, 드라이브, 컨트롤러와 액추에이터의 유연성으로 스트로크 길이나 장착 옵션을 각 기계의 구조에 맞게 쉽게 수정할 수 있다.

이 새로운 플랫폼은 여러 구성 요소가 더는 평가되고 지정될 필요가 없으므로 설계 시간이 절약된다. 공장에서 완벽히 검증된 솔루션은 시스템 설계 요구 사항을 충족하므로 OEM 설계 주기 시간을 단축할 수 있다.

통합 드라이브가 있는 스마트 액추에이터 솔루션의 서보모터는 OEM 캐비닛 공간과 배선, 통합 시간을 절약한다. 모터는 여러 이더넷 프로토콜을 지원하므로 OEM은 제어 시스템 사양에 유연하게 대응한다. 단일 소스와 통합형 스마트 작동 시스템은 OEM이 여러 공급 업체를 거쳐서 소싱할 때 경험한 리드 타임 문제를 해결한다. OEM은 전체 프로세스를 평가할 때 설계 주기와 시스템 통합 시간을 절약하는 등 효율성을 향상하며, OEM은 비용을 절감한다.

결론

산업 시장이 변화되면서 모션 컨트롤 선택 프로세스를 재평가하는 것이 중요해졌다. 단일 출처의 통합형 스마트 액추에이터 시스템을 사용하면 기존의 다중 소스 방식과 관련된 문제를 해결할 수 있다. 단일 소스의 통합형 스마트 액추에이터 솔루션은 전반적인 설계 주기 효율성과 시스템 신뢰성을 향상한다.

자료 제공: Tolomatic(www.tolomatic.com