까다로운 공구 교환장치 문제에 고성능의 유연한 솔루션을 제공해주는 1-Trak

산업: 공작 기계

제품: 1-Trak – 혁신적인 트랙 시스템

CNC 기기용 공구 교환장치를 사용하면 기계 안팎으로 공구의 신속한 이송이 가능하며, 가장 널리 사용되는 원형 회전식 컨베이어나 타원형 형태의 트랙을 표준 옵션으로 사용할 수 있습니다.

그러나 Walter Maschinenbau가 새로운 CNC 제어형 Helitronic (헬리트로닉) 공구 연삭기를 개발할 때는 12개나 24개 x 254mm 직경의 연삭 디스크를 연결하여 서로 충돌 없이 하나의 회로를 부드럽게 주행할 수 있는 제품이 필요했습니다. 이는 공구 교환장치를 장착할 공간에 제약이 있다는 것을 알기 전까지는 이론적으로 크게 문제될 내용이 아니었습니다.

하지만 공간제약으로 인해 적절한 해결책이 없다는 사실을 알게 된 Walter는 리니어 모션 전문가인 HepcoMotion을 통해 표준 PRT2 트랙 시스템이 제한된 공간에 들어갈 수 있는지를 확인했습니다.

일단 초기 조사에서는 별 문제가 없을 것이라고 나왔지만 트랙의 곡선 부분 주행 시 디스크가 충돌하는 것을 방지하는 측면은 꽤 까다로운 것으로 나타났습니다. 트랙을 길게 만들면 상황은 간단히 해결이 되지만 공간 제약상 불가능한 부분이었습니다. 또한 제어 시스템이 회로상의 모든 휠을 제어하여 0.050mm의 위치 정확도 내에서 지정된 위치로 이동시켜야 한다는 요구사항도.

해결책

우선적으로 HepcoMotion의 엔지니어들과 핵심 요구사항을 논의한 후, 어떠한 2D 트랙 형태도 모두 구축할 수 있는 1-Trak 시스템이 이 고객에게 가장 적합한 해결책이 되어줄 시스템으로 선정이 되었습니다. PRT 트랙 시스템은 동일한 직경의 표준타입 엔드 세그먼트가 직선 슬라이드로 연결되어 있는 반면, 1-Trak은 고객 맞춤형 형태로 구축이 가능합니다. 디스크들이 서로 충돌하지 않도록 한정된 공간 안에 시스템을 장착시키기 위해 HepcoMotion은 자체적으로 개발한 CAD 소프트웨어를 사용하여 오랫동안 세심하게 회로를 구성하는 작업을 했습니다.

공간 제약 사항은 12개 및 24개의 캐리지 시스템에 모두 동일하게 적용되는 조건이었으므로 디스크 충돌을 막기 위해 구성해야 하는 최종 캐리지 시스템 형태는 서로 조금 달랐습니다. 다만 24개의 캐리지 옵션에는 사용 가능한 수직 공간이 있었는데, 이 공간을 활용하여 최종 C 형태로 선정이 되었습니다.

베어링 3개 취부형 캐리지 솔루션

3개의 베어링이 장착된 새로운 캐리지를 사용하면 특정 형상을 생성 할 수 있으며 필요에 따라 더 엄격한 곡률 반경으로 주어진 트랙 너비를 달성할 수 있는 유연성을 제공해 줍니다. 4개의 베어링을 사용하는 일반적인 형태보다 3개의 베어링을 사용하면 그만큼 용량이 줄어들어 잠재적으로 수명에 문제가 생길 수 있습니다. 하지만 트랙의 V 섹션을 약간만 두껍게 하여 더 큰 베어링을 장착하면 더 높은 하중 용량으로 인해 필요한 수명 요구조건을 충족시켜 줄 수 있습니다

시스템 구동 및 장착

1-Trak 시스템은 특수 소재의 단일 플레이트로 제작되어 트랙 부품을 따로 조립해줄 필요가 없습니다. 이 플레이트에 V 트랙을 가공해주고, 캐리지 구동핀용 캠 프로파일을 내 줍니다. 핀 이동용 슬롯이 나 있는 드라이브 휠은 플레이트의 후면에 장착되어 있는 헬리컬 베벨 기어박스로 구동이 됩니다.

필요한 정확도 달성

12개나 24개의 캐리지들이 트랙을 따라 운동하기 위해서는 각 링크마다 약간의 간격을 두어야 하는데, 이는 잠재적으로 0.050mm의 위치 정확도 공차를 달성하는데 문제의 소지가 될 수 있습니다. 하지만 공구 교환기 상의 홀더로 디스크가 되돌아올 때 디스크를 고정하고 있는 샤프트가 손상되지 않기 위해서는 이렇게 엄격한 공차 관리가 필요합니다. 공기압축 방식의 잠금 장치가 캐리지를 정지 위치에 물리적으로 로킹해 줌으로써0.030mm의 위치 정밀도를 확실히 달성해 줍니다.

트러블 없는 오랜 수명 보장

부품에 대한 별도의 유지보수가 거의 필요하지 않으며, 트랙에는 Hepco의 표준 블리드 윤활 시스템을 설치하여 V 가이드를 따라 필요한 만큼의 윤활유가 고르게 분배될 수 있도록 보장해 줍니다. 시스템의 수명은 수천 킬로미터에 달하지만, 기계의 수명이 다하기 전이라도 베어링 마모가 발생할 경우 캐리지 안에 있는 V 베어링을 교체해 주기만 하면 간단히 문제가 해결됩니다.

용이한 설치

12개의 캐리지를 사용하여 조립이 완성된 플레이트는 총 1.5m 길이를 따라 여러 개의 고정홀이 나 있어 기계 내부 프레임에 고정이 가능합니다. 서보모터를 기어박스에 부착하고 잠금 시스템을 고정하는 것 말고는 추가적으로 필요한 조립작업이 거의 없습니다.

결과

HepcoMotion 설계팀과 Walter 개발 엔지니어들 간의 공동 협력으로 인해 어려운 문제에 대한 고유한 솔루션을 도출해 냈습니다. 1-Trak 시스템은 부드럽고 조용하면서도 매우 강력한 솔루션을 제공합니다. 이 솔루션은 엄격한 테스트를 거친 만큼 신뢰성이 높습니다. 좁은 공간에서도 위치 정확도를 달성해내는 능력과 더불어 설치가 용이하다는 장점은 더 작거나 더 큰 규모의 유사한 솔루션에 대한 기회들도 열어 주었습니다.