더욱 유연해진 기계 설계

더욱 유연해진 기계 설계
특수 장비 전문 제작 회사 Solomatic A / S, 렉스로스의 롤러스크류 (PLSA) 사용해 사용자에게 높은 수준의 유연성 제공

보쉬렉스로스

 

실케보르에 위치한 Solomatic A / S는 기능, 설계 및 문서에 관해서 가장 높은 기준을 가지고 산업계에서 필요로 하는 고품질 특수 장비를 제조하는 전문회사이다.
이 덴마크 회사는 현재 실링 스트립 및 고무 실링을 펀치, 절단 및 굴곡과 동시에 알루미늄 레일에 마운팅하는 장비를 제작하고 있다. 최적의 방법으로 이러한 모션을 실현하기 위해, Solomatic은 렉스로스의 드라이브 솔루션을 사용하기로 결정했다. 서보 모터 드라이브와 PLSA는 매우 적은 설치 공간에서도 높은 부하를 이동할 수 있어, 사용자에게 높은 수준의 유연성을 제공하고 있다.

Solomatic 처음부터 모든 장비를 자체 생산하고 있다.
CEO 요르겐 페데르센이 말하기를 “우리는 3D 솔리드웍스를 사용하여 직접 설계하고 있으며, 프로그램 제어 팀을 보유하고 있다. 또한 회사에서 기계를 자체 조립한다. 우리는 예를 들어 의료산업에서 요구하는 포괄적인 문서도 제공 가능하다. 우리의 장비가 많이 사용되는 산업에 대응하기 위해 우리는 설계 단계에서부터 고객이 원하고 마음에 그리고 있는 제품을 생산할 수 있도록 지원하고 있다." 이러한 방법으로 이 회사는 항상 최신 기술 동향에 초점을 맞추고 있다.

이 새로운 장비를 설계할 당시, Solomatic는 순수 유압솔루션을 사용할지 여부에 대해 장비 초기 계획 과정에서 바로 결정했다.
페데르센이 말하기를 “장비의 8개의 실린더 제어에 필요한 압력과 스트로크를 고려했을 시, 우리는 유압오일 2,500 리터를 필요로 했을 것이다. 그러므로 우리는 서로 독립적으로 제어 할 수 있고 유연성을 제공하는 렉스로스 PLSA를 사용하기로 결정했다. 또한 효과적인 실링은 윤활유의 최소한의 소모를 보장하고 재 윤활 간격을 연장시킨다."
이러한 유연성은 장비 엔지니어링 회사에 특히 중요했다. CEO가 설명하길 “오늘날, 가공품의 개발은 장비 제작과 함께 병행되어 이루어진다. 우리는 기계 설계를 시작할 때 심지어 최종 제품의 형태를 알 수 없는 경우가 많다. 예를 들어, 알루미늄레일 대신 강철 레일에 구멍을 뚫을 필요가 있는 경우, 우리에게 아무런 문제가 되지 않는다. 우리가 선택한 시스템 8개의 PLSA는 각각 독립적으로 프로그래밍 할 수 있기 때문에 우리는 쉽게 적용 할 수 있다."

소형 스핀들 - 보다 많은 하중
PLSA 새로운 유형의 롤러 스크류는 일반 볼 스크류에 비해 여러 가지 이점을 제공한다. 높은 부하와 제한된 설치 공간에 대한 요구가 함께 있을 때 특히 유리하다. 스핀들이 더 작아지고 콤팩트해지고 있다. 그것은 설계에서 적은 공간을 차지하지만, 동일한 동력 전송을 제공해야 한다.
기계 프레스에 10톤씩 사용되는 8개의 스핀들은 48mm의 직경이 필요하지만, 볼 스크류의 경우 80mm의 직경이 필요하다. 설계에서 적은 설치 공간을 사용하고 관성이 더 적어, 보다 동적인 모션을 구현할 수 있게 한다. PLSA에서 볼은 롤러로 대체 되었으며, 이 롤러는 너트 내부에서 스크류 축을 따라 회전하고 있다. 다수의 접촉 면적은 볼 스크류에 비해 높은 하중을 제공하며, 결과적으로 비교적 작은 스크류가 높은 하중을 다룰 수 있다.
페데르센이 말하기를 “기계 엔지니어로서 디자인은 가능한 콤팩트 해지는 것이 중요하다 - 공간 이슈는 장비에서 항상 숙제이며, 그것은 또한 디자인이 더욱 더 좋아지기 때문이다.”
 
렉스로스의 IndraDrive Cs는 이런 작은 공간에서도 광범위한 기능을 제공하기 때문에,  Solomatic에 핵심적인 역할을 했다. 또 다른 주요 기능은 드라이브의 하드웨어 자체는 작지만, SERCOS, PROFINET IO (RT), EtherNet/IP 및 EtherCat과 같은 표준 이더넷 기반 통신을 지원한다. PLSA를 구동하는 IndraDrive Cs와 함께 IndraDyn MSK071 동기 서보 모터가 사용되고 있으며, 높은 토크 밀도의 성능을 가지고 있다. 콤팩트한 디자인에서도 최대 84 Nm 토크를 가지고 있다. 페데르센이 말하기를 “결정하게 된 가장 큰 장점은 드라이브에 내장된 'Drive to positive stop' 기능이다.” 위치 혹은 속도 제어에서 모터는 의식적으로 스톱 위치에 이동 한 후 특정 토크에 성능을 발휘한다. 예를 들면 클램핑을 위한 충분한 압력 및 미는 힘. 이런 추가 기능이 없는 드라이브는 오류를 발생시키고, 축이 끝 위치로 이동하지만 도달하지 않은 경우 장비를 강제 종료하게 된다.

안전하고 완벽한 모션
8개의 스핀들 중 2개는 장비 오퍼레이터가 새로운 자제를 투입하는 곳으로 보호 및 밀폐 존으로 운영된다. Solomatic은 오퍼레이터 보호 영역을 IndraDrive C 드라이브에 내장된 다양한 안전기능의 하나인 제어 장치를 통해 우회하지 않고, 직접 드라이브에서 제공하는 기능을 통하여 설정하고 있다. Solomatic은 ‘Safety on Board’라는 프레임 워크 내에서 ‘안전 제한 속도’와 ‘안전 위치 모니터링’의 내장된 기능을 선택했다. 첫 번째 기능은 특수 작동 모드에서 안전 속도로 구현이 가능하다. 두 번째 기능을 사용하여 장비는 낮은 속도의 구동과 함께 설정된 안전 위치 범위를 모니터링 한다. 페데르센이 말하기를 “이 드라이브에 내장된 안전기능들 또한 우리가 보쉬 렉스로스와 함께 나아가게 된 결정적 요소이다.”


자재 투입구
Solomatic는 중형 및 대형 기계 및 전기 프레스 기계는 점점 더 높은 성능 범주로 나아가는 트렌드를 보여주는 하나의 예이다. 즉, 점점 더 무거운 하중을 구동해야 하는 축 역학에 추가적인 과제를 준다. 고강도 강철의 사용 증가는 더 높은 성형 힘을 요구한다. 기존의 볼 스크류 어셈블리는 이러한 점에서 한계에 도달하게 될 것이다.
새로 개발 된 PLSA의 부하 용량의 증가는 이제 상당하고 하중 어플리케이션을 위해 전기 드라이브의 응용 범위를 확장했다. 드라이브 및 제어 전문 설계자들은 이미 가변 스트로크 길이의 PLSA 개발에 노력하고 있다. 2013년에 직경최대 75mm와 20mm의 리드까지 PLSA 제품군을 확장할 것이다.

※ 출처 : EngNews (산업포탈 여기에) - 더욱 유연해진 기계 설계