생명과학, 의료 및 생의학 장비 제조업체는 경쟁 압력과 시장 성장을 달성하기 위해 첨단 기술, 워크플로우 및 프로세스 개선을 끊임없이 추구해야 합니다. 하지만 이러한 발전은 단순히 성공 사례 확대에만 국한되어서는 안 됩니다. 정밀성, 신뢰성, 작동 중 기능성을 확보하고 사용 중 고장을 예방해야 합니다.

진행 중인 선형 운동 시스템의 겉보기에 사소한 부품 하나에서 개선과 안전 조치를 소홀히 하면 불편한 상황부터 치명적인 상황까지 다양한 결과를 초래할 수 있습니다. 제조업체와 사용자 모두 경계를 늦추지 않아야 합니다.

적절한 초점을 맞추면 차세대 선형 모션 시스템을 지정, 설계, 설치 및 유지 관리하여 생명 과학, 의료 및 생물 의학 장비의 이점을 필수적이고 생명을 구하는 응용 분야에서 발전시키고 보장할 수 있습니다.

결과

안정적인 선형 운동은 운영상 필수적이기 때문에 장비 제조업체와 장비 사용자는 비교적 드물게 발생하는 선형 운동 부품이나 시스템의 고장 위험조차도 공정 전반에 걸쳐 모니터링해야 합니다. 이러한 우려 사항에는 DNA 시퀀싱부터 바이오 프린팅, 원자간력현미경(AFM)에 이르기까지 다양한 장비가 포함됩니다.

위험 요소는 엄청납니다.

단일 부품이나 시스템의 고장은 비교적 짧은 기간의 가동 중단 사고일지라도 장비 사용자에게 수십만 달러의 손실을 초래할 수 있습니다. 위치, 심각도, 수리 또는 교체 대응 시간에 따라 비용은 훨씬 더 증가할 수 있습니다.

인명 안전 위험 또한 중요한 문제입니다. 드물기는 하지만, 설계 결함이나 운영 안전 장치를 준수하지 않으면 협착 지점부터 폭주 단계까지 다양한 사고로 이어질 수 있으며, 압사 사고에서 감전에 이르는 다양한 피해를 초래할 수 있습니다.

사양 및 디자인

선형 모션 제조 시설은 모든 주요 공정의 일관성을 보장하기 위해 ISO 인증을 완벽하게 받아야 합니다. 또한, 꼼꼼한 프로토타입 제작을 통해 완성된 모션 부품 또는 시스템의 성능과 신뢰성을 유지하는 데 중요한 단계들을 파악할 수 있습니다. 조립이나 테스트 과정에서 여러 가지 중요하지만 중요한 단계 중 하나라도 누락되거나 올바르게 수행되지 않으면 궁극적으로 현장에서 시스템 고장으로 이어질 수 있습니다.

많은 제조업체는 장비 업그레이드 전에 수년간 안정적으로 사용할 수 있는 목표를 설정합니다. 따라서 부품의 사용 수명을 정확하게 계산하는 것이 중요합니다. 듀티 사이클은 적용 분야마다 다를 수 있으므로, 많은 선형 운동 부품의 사용 수명은 주행 거리(km)로 표시됩니다. 선형 운동 제조업체는 이 계산을 바탕으로 제품에 대한 다양한 결정을 내려야 합니다.

예를 들어, 널리 사용되는 케이블 중 하나는 50mm 이상의 굽힘 반경을 유지할 경우 1천만 회 이상의 굽힘 사이클을 허용합니다. 그러나 굽힘 반경이 적절하지 않으면 케이블에서 떨어지는 입자나 케이블 트랙 또는 커넥터에 가해지는 응력으로 인해 공정 초기 고장이 발생할 수 있습니다(특히 유지보수 일정을 엄격히 준수하지 않는 경우).

맞춤형 고려

기성품 부품은 많은 장비 조립에서 중요한 역할을 합니다. 예를 들어, 재고 선형 모션 스테이지 요소가 공급업체가 조립하는 다른 구성 요소 및 구조의 정확한 조합과 호환되도록 설계 및 제작되지 않았을 수 있다는 점이 우려됩니다. 예상치 못한 비호환성 문제가 발생할 수 있습니다.

질문은 이렇습니다. 제조업체가 일상적인 설계, 품질 관리 및 검사 프로토콜을 통해 문제를 발견할 수 있을까요? 아마도 그럴 것입니다. 하지만 확실히는 아닐 것입니다.

맞춤형 제품만이 특정 성능 및 설계 요구 사항을 충족할 수 있는 경우가 많습니다. 맞춤형 제품을 통해 제조업체는 애플리케이션에 필요한 스테이지 설계 측면에 집중하여 속도, 가속도, 안정성 등 다양한 요소를 맞춤 설정할 수 있습니다. 또한, 기성 스테이지에 기본으로 제공되는 불필요한 기능을 제거하여 비용을 절감할 수도 있습니다. 또한, 숨겨진 비호환성 없이 통합 솔루션을 보장합니다.

공급업체는 선형 모션 제조업체로부터 주문에 대한 진정한 "사양서-시제품-제작" 관리 체계를 제공받아야 합니다. 이러한 지능적인 맞춤 제작은 제품 결함을 예측하고 제거하고, 통합 과정에서 발생하는 문제를 방지하며, 전체 과정에서 발생하는 고장을 예방하는 데 필수적입니다.

작업에 필요한 정확한 크기, 형태, 코팅 또는 재질의 제품을 지정하십시오. 또한 정확도, 속도, 평탄도, 예압(내부 틈새를 제거하여 강성을 높이기 위한), 사용 수명, 유지보수 수준 및 가격 등 고유한 목표를 충족하는 솔루션을 요구합니다.

때로는 더욱 혁신적인 소재가 특정 맞춤형 설계의 위험을 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다. 예를 들어, 탄소 섬유 구조는 무게와 두께가 줄었음에도 불구하고 구조적 강도, 강성, 안정성을 최적화할 수 있습니다. 동시에, 세라믹 베어링은 특정 윤활 문제에 대한 효과적인 해결책이 될 수 있습니다.

조심스럽게 다루세요

특정 응용 분야에 사용될 선형 모션 구성 요소가 장비 제조업체 현장에 도착하면 다른 위험이 발생할 수 있습니다.

선형 모션 제조업체는 이 중간 단계에서 발생하는 여러 가지 문제를 해결하기 위해 의뢰될 수 있습니다. 예를 들어, 선형 모터는 모터 트랙 내부를 주행하는 코일이 주행 중 트랙과 마찰하는 결속 문제가 발생할 수 있습니다. 이는 코일이나 트랙의 정렬을 약간 벗어나는 충격으로 인한 취급 문제 때문일 수 있습니다. 이동 스테이지 부분인 새들(saddle)이 부딪혀 변형될 수도 있습니다. 더 큰 공구를 제작할 때 너무 긴 나사를 추가하면 하나의 선형 모션 플레이트가 다른 선형 모션 플레이트로 밀려 들어가 긁힘이 발생하고 작동 중 예상치 못한 힘이 가해질 위험이 있습니다. 또한 추가 케이블을 연결하기 위해 코일을 마운팅에서 분리한 후 잘못 다시 조일 수도 있습니다.

이러한 사고는 공정 중 성능 저하부터 모터 소손 및 심각한 가동 중단까지 다양한 위험을 초래합니다. 표면 처리 또한 세심한 주의가 필요합니다. 모든 세부 사항에서 허용 오차가 일치해야 합니다.

경우에 따라 이러한 공정에 필요한 공구를 제작하는 제조업체는 평탄도 0.0005인치(예: 0.0005인치)를 고려하여 제작된 선형 모션 부품을 공급받을 수 있습니다. 하지만 공구 제작자는 이 부품을 평탄도가 0.005인치에 불과한 더 큰 어셈블리에 볼트로 고정합니다. 이로 인해 스테이지가 뒤틀리는 현상은 거의 감지할 수 없을 정도로 미미할 수 있습니다. 예를 들어, 베어링이 끼어 베어링이 조기에 마모되거나, 볼 스크류에 추가적인 힘이 가해지거나, 선형 모터의 전력 요구량이 증가하여 과도한 과열 및 잠재적인 고장을 초래할 수 있습니다.

접지하세요

선형 운동 시스템의 모든 구성 요소에 적절한 전기 접지가 되어 있는지 확인하는 것은 제조업체가 향후 문제를 방지하기 위해 취할 수 있는 또 다른 예방 조치입니다. 이러한 부주의는 작업자의 감전 위험을 초래할 수 있습니다. 또한 시스템 성능에도 영향을 미칠 수 있습니다.

시스템의 접지 경로를 통해 피드백되는 접지 루프는 인코더에서 잘못된 판독값을 유도하여 부품이 1mm만 이동했음에도 컨트롤러는 100mm의 이동을 기록할 수 있습니다. 예를 들어, 이러한 간과가 발생하면 위치 정확도가 계측기 판독값에 오류를 발생시켜 부정확한 분석으로 이어질 수 있습니다.

운송 및 설치

선형 운동 시스템이 충격 하중에 대해 상대적으로 낮은 저항성을 보인다는 점은 앞서 논의되었습니다. 가장 심각한 위험 지점은 자연스럽게 세 시기에 발생합니다.

• 선형 운동 공급업체에서 장비 도구 제조업체로 운송하는 동안;
• 시스템이 장비 도구에 도착하고 통합되는 동안;
• 완성된 장비를 공정 현장으로 운반하고 설치하는 동안.

신뢰할 수 있고 경험이 풍부한 선형 모션 공급업체는 초기 단계에서 충격 손상 가능성을 크게 줄일 수 있습니다. 공급업체 전문가는 제조 공간 제약을 조기에 파악하여 클린룸이나 제조 현장에서 쉽게 조립할 수 없을 정도로 크거나 무거운 스테이지를 설계하지 않도록 할 수 있습니다. 또한, 운송 장비(크레인, 운반대 등) 사용을 계획하여 스테이지를 상자에서 공구로 안전하게 운반할 수 있도록 하여 현장 작업자의 부상 위험과 충격 손상을 최소화할 수 있습니다.

마지막으로, 설치하는 동안 선형 모션 시스템이나 도구의 관련 부분에 필요한 수동적 격리 조치(예: 탄성체 발이나 패드) 또는 능동적 격리 댐퍼(센서 조정 에어백 시스템)를 장착하여 후속 작업 중에 과도한 충격이나 진동이 발생할 가능성을 줄일 수 있습니다.

클린룸에서

1단계와 2단계 모두에서 선형 모션 공급업체는 운송 상자 및 포장 시스템 구축에 있어 모범 사례를 따라야 합니다. 예를 들어, 한 선도적인 공급업체는 시스템을 두 개의 포장재에 싸서 하나는 질소 분위기에서, 다른 하나는 클린룸에서 운송합니다. 그런 다음 섬세한 운송을 위한 특수 리깅과 카트를 제공합니다.

세 번째 단계에서 시스템을 위에서부터 공구 조립체에 설치하는 경우, 공구 제조업체의 크레인으로도 충분합니다. 그러나 더 어려운 측면 적재 작업이 필요한 경우, 공급업체에서 제공하는 특수 챔버 크레이트를 공구 측면에 볼트로 고정하여 장착이 완료될 때까지 사용할 수 있습니다.

매끄럽게 하기

선형 운동 시스템은 일반적으로 문제나 추가적인 주의 없이 사이클마다 작동하지만, 최소한의 정기적인 유지 보수는 항상 중요합니다. 효과적인 유지 보수를 위한 세 가지 핵심 요소는 윤활, 윤활, 그리고 윤활입니다.

모든 선형 운동 시스템 공급업체는 제품에 지정된 재윤활 서비스 주기를 적용합니다. 하지만 인간의 본성이 그러하듯, 많은 문제는 권장 주기를 따르지 않는 단순한 실패에서 비롯됩니다. 필요한 윤활이 이루어지지 않으면 마찰 응력이 증가하여 결국 가동 중단이나 모터 소손과 같은 매우 바람직하지 않은 사고를 초래합니다.

기타 윤활 문제로는 베어링의 조기 고장으로 인해 직진성, 평탄성, 피치, 롤, 요잉 등의 성능이 저하되는 경우가 있습니다.

각 기계에 적합한 그리스만 사용하는 것이 중요합니다. 호환되지 않는 오일이나 그리스를 절대 혼합하지 않도록 각별히 주의하십시오. 기계를 정비할 때마다 다른 그리스를 사용하는 것도 여기에 포함됩니다. 그리스를 혼합하면 필요한 점도가 변하여, 섬세한 장비에서는 바람직하지 않은 끈적끈적한 시멘트 같은 물질이 쌓이게 됩니다. 과도하게 휘어진 케이블, 케이블 캐리어 또는 다른 곳에서 나온 입자가 물질에 포함되어 있으면, 대개 레일 파손으로 이어질 가능성이 높습니다.

성과 로드맵

장비 제조업체의 요구에 부응하여 선형 모션 장비 제조업체는 성능 한계를 뛰어넘기 위해 끊임없이 노력하고 있습니다. 하지만 무엇보다도, 이러한 개선이 선형 모션 고장 위험을 의도치 않게 증가시키지 않도록 해야 합니다.

우수한 선형 모션 공급업체는 현재 요구 사항뿐 아니라 차세대 사용에 적합한 성능을 갖춘 시스템 요소를 강조하는 "성능 로드맵"을 제공합니다. 이러한 노력은 첨단 생명 과학, 의료 및 생물 의학 기술 제조에 특히 중요합니다.

선형 모션 프로세스 시스템은 대부분의 첨단 기술 장비에서 가장 중요한 요소는 아닐 수 있으며, 대부분의 사용자에게 가장 먼저 고려되는 문제도 아닙니다. 하지만 이러한 시스템의 고장은 관련된 모든 사람에게 심각한 결과를 초래할 수 있습니다. 다행히 설계, 설치, 작동 및 유지보수에 대한 적절한 주의를 기울인다면, 선형 모션 시스템은 최첨단 생명 과학, 의료 및 생의학 장비의 지속적인, 그리고 어쩌면 생명을 구할 수 있는 성공적인 작동에 중요한 역할을 할 수 있습니다.