기계를 제작하는 분이라면 아마 매일 액추에이터와 위치 결정 스테이지를 다루실 겁니다. 하지만 이러한 모션 장치에서 최고의 성능이나 최저 소유 비용을 실제로 얻을 수 있을까요? 그 답은 예상과 다를 수 있습니다.

엔지니어들은 스테이지나 액추에이터를 자재 명세서의 또 다른 항목으로 생각하는 경우가 너무 많습니다. 모션 장치가 원하는 위치, 힘, 탑재량, 속도 및 비용 요건을 명목상 충족하기만 하면 됩니다.

간단한 모션 요구 사항의 경우, 스테이지 또는 액추에이터 선택에 대한 이러한 접근 방식은 만족스러운 결과를 가져올 수 있습니다. 그러나 복잡한 기계적 모션 요구 사항을 가진 기계는 임베디드 모션 설계 전략이 도움이 될 것입니다. 서로 잘 맞을지 아닐지 모르는 전기 기계 부품들의 집합체 대신, 임베디드 모션 시스템은 진정한 플러그 앤 플레이 방식의 기계 하위 시스템으로 기능합니다.

임베디드 모션 시스템은 기계의 사전 정의된 물리적 공간에 맞춰 설계되고, 기계의 모션 제어 시스템과 연동되어 최상위 컴퓨터 인터페이스, 제어 카드 또는 PLC의 명령을 즉시 수신할 수 있도록 합니다. 가장 단순한 형태의 임베디드 모션 시스템은 드롭인 설치를 용이하게 하기 위해 커넥터로 연결된 스테이지나 액추에이터 정도로 구성될 수 있습니다. 가장 복잡한 형태의 임베디드 모션 시스템은 핀아웃부터 페이로드까지 확장됩니다. 모션 장치 자체뿐만 아니라 장치가 탑재하는 모든 것을 포함합니다.

기계의 움직임을 구성하는 구성요소별 접근 방식과 비교했을 때, 내장형 모션은 몇 가지 매력적인 장점을 제공합니다.

기계적 성능

동일한 스테이지나 액추에이터를 사용하더라도 임베디드 모션 시스템은 일반적으로 컴포넌트 기반 모션 시스템보다 성능이 뛰어납니다. 그 이유는 애플리케이션 및 조립 전문성에 있습니다. 우수한 임베디드 모션 공급업체는 까다로운 위치 결정 문제를 해결해 온 수년간의 경험과 해당 작업에 맞게 맞춤 설정할 수 있는 검증된 모션 구성 요소를 갖추고 있습니다. 또한 스테이지 역학, 모션 제어 아키텍처 및 작동 환경이 위치 결정 요구 사항에 미치는 영향을 깊이 이해하고 있습니다.

조립의 경우, 많은 기계 제작자들은 가장 정밀한 다축 스테이지를 정렬하는 데 필요한 숙련된 기술자, 특수 고정 장치, 레이저 간섭계 및 기타 계측 시스템이 부족합니다. 이러한 다축 스테이지의 축 간 정렬 허용 오차는 종종 마이크론 단위로 측정됩니다.

컨트롤 전문성

임베디드 모션 시스템은 고객 요구 사항에 따라 모션 컨트롤을 제공할 수도 있고 제공하지 않을 수도 있습니다. 하지만 제어 전략은 항상 임베디드 모션 시스템의 일부여야 합니다. 우수한 임베디드 모션 공급업체는 다양한 모션 컨트롤 플랫폼과 그 기구학적 기능이 기계 모션 시스템과 어떻게 상호 작용하는지에 대한 폭넓은 지식을 보유하고 있습니다. 이러한 지식을 바탕으로 허용 관성 부정합 비율과 같은 동적 기능 측면에서 가능한 범위를 확장할 수 있습니다.

신뢰할 수 있음

새로운 모션 시스템을 시운전할 때 가장 흔한 문제 중 일부는 겉보기에 사소해 보이는 개별 부품들이 제대로 작동하지 않거나, 또는 서로 제대로 작동하지 않기 때문에 발생합니다. 예를 들어, 커넥터 하나에 결함이 있거나 배선이 잘못 연결되면 아무리 좋은 모션 스테이지라도 움직이지 않을 수 있습니다. 임베디드 모션 시스템은 생산 장비에 통합하기 전에 하나의 시스템으로 조립 및 테스트되므로 이러한 유형의 고장을 방지합니다. 개별 부품으로 구성된 모션 시스템의 경우, 생산 장비가 조립될 때까지 사소한 고장이나 호환성 문제가 감지되지 않을 수 있습니다.

비용 절감

임베디드 모션 시스템은 일반적으로 컴포넌트 기반 시스템보다 25~50% 저렴합니다. 이러한 비용 절감의 일부는 부품 수를 줄이는 능력, 예를 들어 브래킷, 커넥터 및 기타 부품을 설계에 포함시키는 능력에서 비롯됩니다. 모션 시스템 구축 및 설치와 관련된 모든 숨겨진 비용 요소를 고려하면 비용 절감은 50%를 훌쩍 넘을 수 있습니다. 여기에는 설계 엔지니어링, 재고, 출시 기간 등과 관련된 비용이 포함됩니다.

다양한 유형의 애플리케이션에서 임베디드 모션의 이점을 누릴 수 있습니다. 저희는 수십 대의 반도체, 습식 벤치, 레이저 절단, 패키징 및 실험실 자동화 장비에 이 접근 방식을 구현했습니다.

모션 시스템의 숨겨진 비용

구성 요소 기반 모션 시스템에는 내장형 모션 접근 방식을 통해 제거할 수 있는 숨겨진 비용이 많이 있습니다. 여기에는 다음이 포함됩니다.

1. 출시 기간 비용. 동시 엔지니어링을 본질적으로 지원하는 임베디드 모션 시스템은 복잡한 기계의 개발 시간을 몇 주 또는 심지어 몇 달까지 단축할 수 있습니다.
2. 프로그램, 생산 및 자재 관리 비용. 임베디드 모션 시스템은 단일 BOM(자재 명세서) 항목으로 제공되므로 수백 개의 부품을 주문, 재고 관리 및 조립할 필요가 없습니다.
3. 생산 비용. 정밀 모션 시스템은 숙련된 조립 기술자와 특수 생산 장비를 필요로 하며, 최대 가동률 미만에서는 비용 정당화가 어려울 수 있습니다.
4. 보증 및 고장 비용. 우수한 임베디드 모션 공급업체는 시스템 고장에 대한 보증을 제공하고 작업을 책임지며, 이를 통해 OEM의 위험을 줄입니다.

이 비전통적인 CNC 기계는 이상적인 임베디드 모션 애플리케이션의 모든 특징을 갖추고 있습니다. 다음과 같은 사항이 필요합니다.

1. 제어와 기계에 대한 전문 지식이 모두 필요합니다.극좌표 운동의 복잡한 운동학을 지원하는 제어 장치 및 증폭기와 기계 시스템을 결합하려면 시스템적 접근 방식과 수개월에 걸친 테스트가 필요했습니다. 또한 이 새로운 CNC 시스템을 구축하기 위해 일련의 정렬 기술과 도구도 개발해야 했습니다.

2. 컴팩트한 디자인으로 통합이 용이합니다.이 데스크톱 크기의 CNC 기계는 공간이 매우 부족했습니다. 서보 모듈 Rotary의 설계는 넓은 관통 구멍을 통해 공간을 효율적으로 활용할 수 있도록 했습니다. 100mm 관통 구멍 덕분에 스핀들까지 바로 공기를 공급하고, 공작물 쪽에 소재 인덱서를 내장하고, 필요한 모든 전원을 연결하는 것이 용이했습니다.

3. 비용 절감.이 임베디드 모션 시스템의 흥미로운 점 중 하나는 필요 이상으로 복잡하지 않다는 것입니다. 주요 기능 요구 사항은 위치 정확도가 아니라 표면 마감이었습니다. 위치 정확도 요구 사항은 적어도 저희 기준으로는 상당히 낮습니다. 따라서 직접 판독 인코더를 사용하지 않고 전체 시스템을 개방 루프 모드로 구동할 수 있었습니다. 이를 통해 고객은 기계당 수천 달러를 절약할 수 있었습니다.

임베디드 모션 시작하기

부품별 모션 시스템에서 임베디드 모션 시스템으로의 전환은 마치 맹목적인 믿음에 따른 도약처럼 보일 수 있습니다. 결국 모션 제어를 벤더에 아웃소싱하게 될 테니까요.

하지만 적합한 공급업체를 선택한다면 아웃소싱은 성능과 안정성 향상이라는 결실을 맺을 것입니다. 모션 서브시스템이 완벽한 테스트와 보증을 거쳐 공장에 도착하여 바로 장비에 투입될 수 있으므로 비용 또한 절감될 것입니다.