"LOSTPED"가 어떻게 도움이 될 수 있나요?

포장 및 자재 취급부터 반도체 제조 및 자동차 조립까지 사실상 모든 제조 공정에는 어떤 유형의 선형 운동이 포함되며, 제조업체가 모듈식 선형 운동 시스템의 유연성과 단순성에 익숙해지면서 이러한 시스템(1축, 2축 또는 완전한 3축 데카르트 로봇 시스템)이 생산 영역으로 진출하고 있습니다.

엔지니어와 설계자가 선형 모션 시스템의 크기를 조정하고 선택할 때 흔히 저지르는 실수는 최종 시스템의 중요한 애플리케이션 요구 사항을 간과하는 것입니다. 이는 최악의 경우 비용이 많이 드는 재설계 및 재작업으로 이어질 수 있지만, 의도한 것보다 비용이 많이 들고 효율이 떨어지는 과설계 시스템으로 이어질 수도 있습니다. 가능한 솔루션이 너무 많아 선형 모션 시스템을 설계할 때 어려움을 겪기 쉽습니다. 시스템이 얼마나 많은 부하를 감당해야 할까요? 얼마나 빨리 움직여야 할까요? 가장 비용 효율적인 설계는 무엇일까요?

이러한 모든 질문과 그 외의 질문들은 Bosch Rexroth의 선형 운동 및 조립 기술 그룹이 "LOSTPED"를 개발할 때 고려되었습니다. LOSTPED는 엔지니어나 설계자가 주어진 응용 분야에서 적절한 선형 운동 구성 요소나 모듈을 지정하는 데 필요한 정보를 수집하는 데 도움이 되는 간단한 약어입니다.

LOSTPED란 무엇인가요?

LOSTPED는 Load(하중), Orientation(방향), Speed(속도), Travel(이동), Precision(정밀도), Environment(환경), Duty Cycle(듀티 사이클)의 약자입니다. LOSTPED의 각 글자는 선형 모션 시스템의 크기 조정 및 선택 시 고려해야 할 요소 하나를 나타냅니다. 예를 들어, 하중은 가속 및 감속 시 베어링 시스템에 정속 모션 시와는 다른 부하를 가합니다. 더 많은 선형 모션 솔루션이 개별 구성 요소에서 완전한 선형 모듈 또는 직교 시스템으로 전환됨에 따라, 시스템 구성 요소(예: 선형 베어링 가이드와 볼 스크류, 벨트 또는 선형 모터 드라이브) 간의 상호 작용이 더욱 복잡해지고 최적의 시스템을 설계하는 것이 더욱 어려워집니다. LOSTPED는 시스템 개발 및 사양 설정 과정에서 상호 연관된 모든 요소를 ​​고려해야 한다는 점을 상기시켜 설계자가 실수를 방지하도록 도와줍니다.

LOSTPED 사용 방법

아래에는 각 LOSTPED 요소에 대한 설명과 선형 모션 시스템의 크기 및 선택 기준을 결정할 때 묻는 주요 질문이 나와 있습니다.

짐

하중은 시스템에 가해지는 무게 또는 힘을 의미합니다. 모든 선형 운동 시스템은 자재 취급 분야의 하향력이나 드릴링, 프레스 또는 나사 구동 분야의 추력 하중과 같은 어떤 유형의 하중을 받습니다. 다른 응용 분야는 반도체 웨이퍼 취급 분야와 같이 일정한 하중을 받습니다. 이러한 응용 분야에서는 FOUP(Front-Opening Unified Pod)를 베이에서 베이로 옮겨 놓고 픽업합니다. 세 번째 유형은 의료용 조제 분야와 같이 시약을 여러 피펫에 차례로 넣어 단계마다 하중이 가벼워지는 가변 하중으로 정의됩니다.

하중을 고려할 때, 암 끝에 어떤 종류의 공구가 장착되어 하중을 집거나 운반할 것인지도 고려해야 합니다. 하중과 직접적인 관련이 있는 것은 아니지만, 이 부분에서 실수가 발생하면 막대한 비용이 발생할 수 있습니다. 예를 들어, 픽앤플레이스 작업에서 매우 민감한 공작물을 집는 경우, 잘못된 종류의 그리퍼를 사용하면 공작물이 손상될 수 있습니다.

꼭 물어봐야 할 핵심 질문:

• 하중의 근원은 무엇이고, 하중의 방향은 어떻게 되어 있습니까?
• 특별한 취급 고려사항이 있나요?
• 얼마나 많은 무게나 힘을 관리해야 합니까?
• 이 힘은 하향력인가, 이륙력인가, 측면력인가?

정위

힘이 가해지는 방향, 즉 상대적인 위치나 방향 또한 중요하지만 간과되는 경우가 많습니다. 일부 선형 모듈이나 액추에이터는 모듈 설계에 사용된 선형 가이드 시스템 덕분에 측면 하중보다 더 높은 하향/상향 하중을 견딜 수 있습니다. 다른 선형 가이드를 사용하는 다른 모듈은 모든 방향에서 동일한 하중을 견딜 수 있습니다.

예를 들어, Rexroth Compact Module CKK는 가이드를 위해 이중 볼 레일 시스템을 사용하며, 측면 장착 또는 축 방향 하중이 필요한 어플리케이션에서 자주 사용됩니다. 대부분의 고품질 리니어 모션 공급업체는 다양한 상황에 맞는 모듈과 액추에이터를 제작하므로, 지정된 모듈이 어플리케이션에서 성공적인 결과를 얻는 데 필요한 방향의 하중 요건을 견딜 수 있는지 확인하는 것이 중요합니다.

꼭 물어봐야 할 핵심 질문:

• 선형 모듈 또는 액추에이터는 어떤 방향으로 배치되어 있습니까?
• 수평인가, 수직인가, 아니면 거꾸로인가?
• 하중은 선형 모듈에 대해 어느 방향으로 향하고 있습니까?
• 하중으로 인해 선형 모듈에 롤 또는 피치 모멘트가 발생합니까?

속도

속도와 가속도 또한 선형 운동 시스템 선택에 영향을 미칩니다. 적용된 하중은 가속 및 감속 중에 시스템에 작용하는 힘과 등속 운동 중에 작용하는 힘이 크게 다릅니다. 사다리꼴 또는 삼각형과 같은 이동 프로파일 유형도 고려해야 합니다. 원하는 속도 또는 사이클 시간을 충족하는 데 필요한 가속도는 필요한 이동 유형에 따라 결정되기 때문입니다. 사다리꼴 이동 프로파일은 하중이 빠르게 가속되고 일정 시간 동안 비교적 일정한 속도로 이동한 후 감속됨을 의미합니다. 삼각형 이동 프로파일은 지점 간 픽업 및 드롭 오프 애플리케이션에서처럼 하중이 빠르게 가속 및 감속됨을 의미합니다. 속도와 가속도는 일반적으로 볼 스크류, 벨트 또는 선형 모터인 적절한 선형 드라이브를 결정하는 데 중요한 요소입니다.

꼭 물어봐야 할 핵심 질문:

• 어떤 속도 또는 사이클 타임을 달성해야 합니까?
• 일정한 속도인가요, 아니면 가변속도인가요?
• 하중은 가속과 감속에 어떤 영향을 미칠까요?
• 이동 프로필은 사다리꼴인가요, 아니면 삼각형인가요?
• 어떤 선형 드라이브가 속도와 가속 요구 사항을 가장 잘 충족시킬까요?

여행하다

이동(Travel)은 이동 거리 또는 동작 범위를 의미합니다. 이동 거리뿐만 아니라 초과 이동(Overtravel)도 고려해야 합니다. 스트로크 끝부분에서 일정량의 "안전 이동" 또는 추가 공간을 허용하면 비상 정지 시 시스템의 안전을 확보할 수 있습니다.

꼭 물어봐야 할 핵심 질문:

• 거리(동작 범위)는 어떻게 되나요?
• 비상 정지 시에는 얼마나 많은 추가 이동이 필요할까요?

정도

정밀도는 이동 정확도(A 지점에서 B 지점으로 이동하는 동안 시스템이 어떻게 동작하는지) 또는 위치 정확도(시스템이 목표 위치에 얼마나 가까이 도달하는지)를 정의하는 데 자주 사용되는 광범위한 용어입니다. 또한 반복성을 의미하기도 합니다. 이동 정확도, 위치 정확도, 반복성이라는 세 가지 용어의 차이점을 이해하는 것은 시스템이 성능 사양을 충족하고 불필요할 수 있는 높은 정확도를 과도하게 보상하지 않도록 하는 데 매우 중요합니다.

정밀성 요건을 신중하게 고려해야 하는 주된 이유는 구동 메커니즘 선택입니다. 벨트 구동, 볼 스크류 또는 리니어 모터 중에서 선택할 수 있습니다. 각 유형은 정밀성, 속도 및 하중 지지력 간의 균형을 이루며, 최적의 선택은 주로 용도에 따라 결정됩니다.

꼭 물어봐야 할 핵심 질문:

• 애플리케이션에서 이동 정확도, 위치 정확도 및 반복성은 얼마나 중요합니까?
• 정밀도가 속도나 다른 LOSTPED 요소보다 더 중요한가요?

환경

환경이란 시스템이 작동할 것으로 예상되는 주변 환경을 의미합니다. 예를 들어, 극한 온도는 플라스틱 부품의 성능과 시스템 내 윤활에 영향을 미칠 수 있으며, 먼지, 액체 및 기타 오염 물질은 베어링 레이스웨이와 하중 지지 요소에 손상을 일으킬 수 있습니다.

이는 종종 간과되는 성능 요소이지만, 선형 모션 시스템의 수명에 큰 영향을 미칠 수 있습니다. 씰링 스트립이나 특수 코팅과 같은 옵션은 이러한 환경 요인으로 인한 손상을 방지하는 데 도움이 될 수 있습니다. 또한, 특수 윤활 및 양압과 같은 옵션을 통해 모듈이나 액추에이터를 클린룸 환경에서 사용하기에 적합하게 만들 수 있습니다.

꼭 물어봐야 할 핵심 질문:

• 극한 기온, 먼지, 흙, 액체 등 어떤 종류의 위험이나 오염 물질이 존재합니까?
• 반대로, 선형 운동 시스템 자체가 환경 오염 물질(ESD, 윤활제 또는 입자)의 잠재적인 원인이 될 수 있을까요?

듀티 사이클

듀티 사이클은 작동 주기를 완료하는 데 걸리는 시간입니다. 모든 선형 액추에이터에서 내부 구성 요소는 일반적으로 최종 시스템의 수명을 결정합니다. 예를 들어 모듈 내부의 베어링 수명은 가해지는 하중과 베어링이 경험하는 듀티 사이클에 직접적인 영향을 받습니다. 선형 모션 시스템은 앞의 여섯 가지 요소를 충족할 수 있지만, 24시간 내내 연속적으로 작동하는 경우 하루 8시간, 주 5일만 작동하는 경우보다 훨씬 빨리 수명이 단축됩니다. 사용 시간 대비 휴지 시간의 양은 선형 모션 시스템 내부의 열 축적에 영향을 미치며 시스템 수명과 소유 비용에 직접적인 영향을 미칩니다. 이러한 문제를 사전에 해결하면 벨트와 같은 마모 부품을 쉽게 교체할 수 있으므로 나중에 발생하는 시간과 문제를 예방할 수 있습니다.

꼭 물어봐야 할 핵심 질문:

• 스트로크나 움직임 사이에 대기 시간을 포함하여 시스템은 얼마나 자주 사용됩니까?
• 시스템은 얼마나 오랫동안 지속되어야 합니까?

마지막 조언

LOSTPED 외에도 설계자는 평판이 좋은 유통업체나 제조업체의 애플리케이션 엔지니어링 부서에 문의해야 합니다. 이러한 업체들은 일반적으로 현재 사용 중인 애플리케이션과 유사한 수백 가지 애플리케이션에 대한 경험을 보유하고 있습니다. 따라서 잠재적인 문제를 예측하여 상당한 시간을 절약하고 비용 절감 방안을 제시할 수 있습니다. 궁극적으로 가장 낮은 소유 비용으로 최고의 선형 모션 시스템을 구축하는 것이 최종 목표이며, LOSTPED에 정통한 숙련된 애플리케이션 엔지니어는 고객이 바로 그러한 목표를 달성할 수 있도록 보장합니다.