리니어 포지셔닝 시스템의 장점 및 기술 융합 사례
지난 10년 동안 반도체, 3D 프린팅, 생명과학·의료 시스템 산업의 눈부신 성장은 기계 제작자에게 새로운 요구 사항을 제시했다. 고객의 요구 사항은 그 어느 때보다 높은 정밀도와 처리량 을 갖춘 생산 장비를 필요로 하는 것이다.
자동차 및 항공 우주와 같은 성숙한 산업에서 기계 사용자는 OEM에 더 높은 제품 품질, 정확성 및 생산성을 제공할 것을 요청했다. 이러한 기대는 OEM(Original Equipment Manufacturer)이 훨씬 더 높은 속도와 출력으로 더 정밀하게 구성 요소를 처리할 수 있는 머시닝 센터와 시스템을 개발하도록 유도하고 있다.
기계 제작자가 이러한 요구 사항을 충족하기 위해 노력함에 따라 많은 사람들이 리니어(선형) 모션 엔지니어링을 아웃소싱 하기 시작했다. 목표는 고유한 경쟁 우위를 창출하는 독점 기술에 집중하기 위해 비핵심 구성 요소 개발의 제약에서 OEM 엔지니어 링 리소스를 확보하는 것이었다.
이러한 요구를 충족하기 위해 SCHNEEBERGER와 같은 리니어 모션 공급업체는 OEM 장비에 간단히 연결되는 모션 솔루션을 구축하여 엔지니어링 시간과 비용을 크게 절감할 수 있도록 도와준다. 이에 따라 이번 기사에서는 OEM 엔지니어와 구매자가 리니어 모션 시스템을 지정하고 조달할 때 알아야 할 주요 문제를 살 펴본다. 또 전체 선형 포지셔닝 시스템 적용의 이점을 설명하는 OEM 사례 연구를 언급해 보기로 한다.
▲ 반도체 계측기
리니어 포지셔닝 시스템이란?
리니어 포지셔닝 시스템은 기계 이동을 위한 가장 비용 효율적인 시스템을 만들기 위해 함께 작동하는 구성 요소 그룹으로 구성된다. 최소한 시스템은 베이스 또는 베이스 플레이트, 레일 및 안장 으로 구성된다. 이 시스템은 단일 또는 다중 축에서 작동하도록 설계할 수 있다.
OEM의 사양에 따라 포지셔닝 시스템에 추가 구성 요소를 추 가하여 기능을 향상시킬 수 있다. 여기에는 △볼스크류 △구동 메커니즘(모터) △측정 시스템(자기 또는 광학) △ 벨트 △ 전자 △ 컨트롤러 △ 케이블 트랙 및 커넥터 △ 프레임(방진 또는 감쇠가 포함될 수 있음) 등이 포함된다.
거의 모든 모션 시스템은 OEM의 요구 사항을 충족하도록 공급 자가 설계한 맞춤형 어셈블리이다. 이는 모션 공급업체가 초기 설 계, 업그레이드 및 비용 절감 향상을 위해 엔지니어링 시간을 소 비한다는 것을 의미하며, 공급업체 제안을 평가할 때 이러한 비용이 논의되었는지 확인해야 한다.
리니어 포지셔닝 시스템의 강점 및 이점
리니어 포지셔닝 시스템은 OEM에게 많은 장점과 이점을 제공한다. 전반적으로 리니어 포지셔닝 시스템을 OEM 제품에 적용하면 설계 및 제조 속도가 빨라지고 OEM 조립 시간과 노동력이 줄어 들며 총소유비용도 낮아진다.
• 모션 공급업체가 시스템 엔지니어링 및 조립을 수행하도록 허용하면 OEM이 엔지니어링 및 제조 리소스의 용도를 변경할 수 있다. 이제 그들은 고유한 경쟁 우위를 주도하는 독점 기술을 설계하고 생산하는 데 자유롭게 집중할 수 있다.
• OEM은 여러 개의 모션 구성 요소를 구매하는 대신 원스톱 쇼핑의 이점을 누릴 수 있다. 이는 하나의 구매 주문, 하나의 회사 연락처, 관리 노력 감소, 제품 성능을 보장하고 기술 문제를 해결하는 단일 책임 창구를 의미한다. 하나의 모션 시스템 부품 번호 를 가지면 OEM이 최대 20개의 개별 부품 재고를 비축하고 관리할 필요가 없다.
• 모션 제품은 안정적으로 함께 작동하도록 설계되었다. 제품 반품이 최소화된다. OEM은 최소 97%의 모션 시스템 품질 등급을 경험해야 한다.
• OEM은 원하는 기능만 있는 모션 시스템을 구입할 수 있다. 기 성품 구성 요소 구매와 관련된 센서 또는 드라이브와 같은 원치 않는 기능 및 구성 요소를 제거할 필요가 없다.
• OEM은 모션 공급업체로부터 더 나은 기술 지원, 문제 해결 및 실수 방지를 받게 된다. 모범 사례 공급업체는 각 OEM 고객에게 기술 고문을 지정하여 리니어 모션 솔루션이 비용 효율적으로 설계 및 제조되도록 한다.
• OEM은 첫 번째 모델의 확장 또는 기술 업그레이드 기능을 설계 하여 미래 제품 세대를 계획할 수 있다.
초소형 리니어 포지셔닝 시스템으로 액추에이터 문제 해결
▲ 반도체 계측(진공이 아닌 대기) ▲ 반도체 계측 후면 웨이퍼 검사
마이크로 전자공학 산업에 서비스를 제공하는 자본 장비 제조 업체가 새로운 액체 분배 기계의 개발을 시작했다. 이 시스템의 목적은 인쇄 회로 기판에 얇은 코팅을 적용하는 것이었다. 주요 기계 구성 요소는 코팅액의 흐름을 제어하는 밸브를 작동시키는 단축 액추에이터였다.
액추에이터는 매우 작아야 하고 (76mm × 62mm × 25mm) 열악한 환경을 견디는 데 필요한 강성이 있어야 하며 기계의 정확도 요구 사항을 충족해야 했다.
기성 소형 액추에이터를 찾지 못한 후 OEM은 여러 리니어 모션 공급업체의 맞춤형 프로토타입을 테스트했다. 그러나 그들의 디자인은 고객의 사양을 충족하지 못했다. 그런 다음 회사는 액추에이터 설계를 자체 엔지니어링 팀에 할당했다.
이러한 노력의 일환으로 OEM은 SCHNEEBERGER에 접근하여 프로젝트를 위한 MINIRAIL 미니어처 가이드웨이와 볼 나사를 구매했다. SCHNEEBERGER는 고객이 사양을 충족하고 OEM의 원래 기계 설계를 유지하며 비용 목표를 달성하는 전체 액추에이터 시스템을 제안할 수 있도록 허용할 것을 제안했다.
SCHNEEBERGER와 고객은 협력하여 설계 제약을 식별하고 중요한 요구 사항을 검토했으며, 그런 다음 SCHNEEBERGER 엔지니어는 전문 지식을 사용하여 맞춤형 액추에이터를 설계하 고 PCB 코팅 기계용 프로토타입을 제작했다.
선형 포지셔닝 시스템은 2개의 이중 캐리지 미니레일, 볼 나사, 미니스케일 측정 장치, 맞춤형 전자 패키지, 리본 케이블링, 커넥터, 스테인리스 스틸 베이 스 및 커버로 구성되었다. 제품 테스트 후 OEM은 SCHNEEBERGER가 기계의 컴팩트한 공간 에 맞는 유일한 디자인을 가지고 있고 필요한 강성을 제공하며 예산 가격을 충족한다는 것을 확인했다.
SCHNEEBERGER는 OEM의 공격적인 리드 타임 요구 사항도 충족했다. 액추에이터 설계는 45일 이내에 승인되었고 생산 모델은 16주 이내 에 OEM으로 배송되었다. 고객은 4년 이상 코팅 장비에 SCHNEEBERGER 액추에이터를 적용해 왔으며 3%의 실패율을 경험했으며 또한 OEM은 SCHNEEBERGER의 엔지니어링 및 고객 서비스 팀의 유연성과 응답성에 대해 높은 만족도를 보였다.
자료제공: Schneeberger (www.schneeberger.com)
