■세밀하게 이미지를 프린트하고 색상을 매치하기 위한 프린팅 플레이트는 정확하게 다른 플레이트 위에 놓여 있어야만 한다. 플레이트가 펀칭되는 순간을 정확하게 보정하기 위해 Beil Registriersytem Gmbh의 오너인 Gunter Beil은 자동화 펀칭 시스템을 개발하기로 했다. 이 시스템에 설치된 Festo 시스템 솔루션은 계획단계에서부터 실제 사용까지를 살펴보았을 때 탁월한 선택이었다.
시간이 돈이다.
Gunter Beil은 “그 당시 우리 회사의 핵심 역량은 정밀 기계 분야에 있기 때문에 우리 회사의 자동 플레이트 펀칭 시스템을 개발하기에 적합한 전문기술을 가진 직원을 고용해야 했다”라고 회상한다. “7달 뒤에 열릴 Ipex 인쇄 및 출판 전시회에서 장비를 출품해야 했기 때문에 우리는 시간을 낭비할 수 없었고, 이것이 메카트로닉 부품을 구매하기로 한 이유였다”라고 이야기했다.
Beil은 버밍엄(영국)에서 개최된 lpex 전시회에서 대단한 관심을 이끌어냈다. 그 이유는? 바로 새로운 펀칭 시스템 때문이다. 이 시스템은 두 대의 콤팩트 카메라의 도움과 에어베어링이 장착된 새로운 선형 모터축과 Festo의 서보모터가 장착된 스핀들 축으로 이루어진 X/Y 축 테이블로 정확하게 프린팅 플레이트의 정합표시를 정렬한다. Beil에 의해 개발된 새로운 펀칭시스템의 개략도: 펀칭 전문가들은 Festo에서 바로 설치 가능한 프로토 타입용 메카트로닉 서브 시스템 전체를 구입했다. 단위 생산을 위해 Beil은 그 부품들로 조립한다. DGE-LM 축에 회전파트가 없고 마찰이 없다는 것은 이 부품도 마찰에 의한 마모가 없다는 것을 의미한다.
주문은 전시회보다 7개월 정도 전에 Festo와 함께 진행되었다. “우리는 기술적 컨셉이 마음에 들었다. 그리고 우리의 장비 90%가 해외에서 사용되기 때문에 전 세계적인 스페어파트 공급가능성을 높게 치부하고 있다”라고 경영 이사 Stefan Kreitczick는 설명한다. “만약 우리가 내부에서 처음부터 스태프를 뽑고 트레이닝을 했다면 시간이 부족했을 것이다. Festo 시스템 전문가의 노하우가 있었기에 우리는 또한 PLC, 사용자 인터페이스, 축 컨트롤러, 선형 축에 대한 Festo의 자동화에 관한 전문적인 경험을 활용할 수 있었다”라고 이 회사의 기술 이사인 Armin Baier가 덧붙인다.
플레이트에 초점을 맞추다
진공 회전 테이블은 단 몇 밀리미터의 범위로 플레이트 테이블의 센터 위에 놓여진다. 플레이트 뒤의 플레이트는 수동으로 이 테이블 다음 노출면에 놓이거나 벨트 컨베이어에 의해 자동으로 공급된다. 일단 플레이트가 소위 시작점에 위치하게 되면 두 대의 콤팩트 카메라 SQOC-Q는 플레이트에 표시된 포지셔닝 위치, X와 Y 포지션 확인용 마크와 회전감지를 위한 정밀 라인을 체크한다.
내장된 전자 측정 유닛이 있는 카메라는 이 수준에서 포지션 편차를 측정하는 것을 가능하게 하고 Festo PLC PS1에 올바른 값의 전달을 가능하게 한다. 그것은 모든 측정 및 드라이브와 관련된 부품을 조정한다. 또한 축 컨트롤러(함께 X/Y 축 테이블을 구성하고 회전 테이블을 지탱하는)에 의한 에어 베어링 DGE-LM과 함께 두 개의 선형 모터 축을 또한 제어한다. X, Y축에 따른 30mm까지의 행정거리의 경우에 두 축은 0.02mm까지 플레이트의 포지션을 정정한다.
회전각의 수정은 두 번째 카메라에 의한 측정결과를 바탕으로 한다. 그리고 그 결과, 서보모터에 의해 스핀들 축 DGE-SP가 작동된다. 행정거리 50mm까지는 매우 우수한 해상도로 ±5도까지 약 40cm 정도로 회전 테이블을 회전시킬 수 있다.
X/Y축 테이블 표면 아래의 모습은 메카트로닉 서브 시스템이 얼마나 콤팩트하고 평면인지 여실히 보여주고 있다. |
펀칭 전에 플레이트 위치는 두 대의 카메라가 완벽한 일직선이 될 때까지 반복적으로 확인된다. “PLC는 정합표시가 완벽하게 맞아질 때까지 Festo 밸브 터미널 CPX/MPA로 신호를 전달하지 않는다. 먼저 초기에 두 개의 클램핑 실린더를 작동시킨다. 그 후 5개의 클램핑 실린더가 추가로 작동한다. 다음으로 펀칭을 위해 로드리스 공압 드라이브 DSG가 부드럽게 플레이트 스태커(Staker) 위에 프린팅 플레이트를 기울인다. 표준 실린더 DNC는 이들을 정렬하고, 컨베이어 트롤리에 놓는다”라고 Armin Baier씨는 설명한다.
밸브 터미널 CPX/MPA는 직접 플레이트 펀칭 테이블 아래에 위치한다. 이것은 Profibus DP에 의해 상위 레벨의 드라이브 컨트롤러와 통신을 한다. 게다가 공압으로만 펀칭 실린더를 작동시키기 위해 밸브 터미널들은 센서들을 등록시킨다.
하나의 공급원으로부터 메카트로닉스 실현
“자동화 기술 분야의 리더인 Festo의 경험은 바로 사용 가능하고 또한 프로토 타입용으로 바로 구입이 가능한 메카트로닉 시스템을 개발하고자 했던 우리의 결정이 실현될 수 있도록 많은 도움을 주었다. 이것은 짧은 시간 안에 lpex 전시회에 새로운 시스템의 출시가 제 때 가능하도록 하기 위한 하나의 방안이었다”라고 Gunter Beil씨는 말한다.
속도와 정밀도를 동시에, 리니어 모터 축 DGE-LM 요즘 작업물의 리포지셔닝과 정렬은 매우 대단한 속도와 정밀도로 수행되어야만 한다. ㆍ3가지 사이즈: 30, 64, 120
재까지 톱니벨트 축은 속도와 관련이 되어있었고, 스핀들 축은 정밀도와 관련되어 있었다.
그러나 최근의 리니어 모터 축 DGE-LM은 두 가지 요구들을 모두 결합시킨다.
ㆍ0~5000까지의 행정거리
ㆍ30~500까지의 이송력
ㆍ속도: 4m/s
ㆍ반복정확도: 1㎛
ㆍ가속도: 90m/s2
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압축공기 준비는 MS시리즈 서비스 유닛에 의해 이루어진다. 공압실린더와 리니어 모터 축 DGM-LM 에어 베어링 시스템에 압축공기를 공급한다. |
Beil사에 사용된 Festo 제품들 |