Weiss의 MATURO에서 사용하는 CR 2000C

모든 차대에서 안테나 및 EMC 테스트에 maturo의 포지셔닝 시스템이 적합하다. 최근까지 로터리 테이블에 복잡한 기어 림 피니언 드라이브가 사용되었지만 이제는 WEISS의 고하중용 CR 테이블을 통해 처음으로 실외에서 강력하고 반복적으로 하중의 균형을 맞출 수 있게 되었다.

 

독일 Pfreimd의 the Upper Palatinate town에 위치한 maturo는 모든 EMC 및 라디오 테스트를 위한 전자기계식 포지셔닝 시스템 전문업체이다. 2006년에 설립된 이 기업은 다양한 크기의 로터리 테이블과 함께 반자동 및 전자동 안테나탑, 선형 포지셔닝 유닛, 롤러다이나모미터 (dynamometer)를 포함하여 개별적인 구성요소와 전체 시스템을 제공하고 있다.

 

maturo는 최근 차량의 전자기 적합성을 측정하고, 라디오 릴레이 시스템을 테스트하는데 사용하는 로터리 테이블을 위해 새로운 드라이브 업체를 찾고 있었다. 기어림 피니언 드라이브를 이전에 사용했던 솔루션은 복잡한 디자인에도 불구하고 요구되는 위치 정확도 + / – 0.01도가 제대로 나오지 않았다. 전체 기어림 드라이브 솔루션을 단 하나의 WEISS CR 2000C 고하중용 테이블로 대체하여 시간과 엔지니어링 비용을 절감할 수 있었다. 이 새로운 솔루션은 실외의 어려운 기후 조건에서도 시운전이 쉽고, 최고의 위치 정확도와 반복 정밀도를 제공한다.

 

maturo가 WEISS의 CR 2000C 고하중용 테이블로 전환하기로 결정한 이유 가운데 하나는 고도의 위치 정확도이다. 위치 정확도 +/- 0.01도로 사용자 프로그래밍이 가능한 이 테이블은 까다로운 고객들을 만족시키고 있다.

대부분의 WEISS 고하중용 테이블은 설치 검사를 위해 사다리가 필요 없다. 하지만 maturo가 CR 2000C에 배치한 것을 보면 공장 전체를 꽉 채운다. 모든 EMC와 라디오 테스트를 위한 WEISS의 이 테이블은 직경이 무려 14m에 이른다. WEISS의 CR 라인은 작업 부하를 처리하도록 설계되었으며, 제조 과정에서 전체 차체의 균형을 맞추어 회전할 수 있다. 2m나 되는 큰 외경에도 불구하고, CR은 홀쭉하여 언뜻 보아서 눈에 잘 띄지 않는다. “우리는 직경 14m, 최대 총 질량 45톤인 이 테이블을 안정적으로 회전하기 위해 1,000,000kgm2의 관성 모멘트를 처리할 수 있는 드라이브를 설계해야 했습니다.”(마르쿠스잘러, mature 기술 디렉터) 이러한 핵심 매개변수로 성능 사양을 구상하는 것이 WEISS가 이번 프로젝트에서 풀어야 할 유일한 문제는 아니다. WEISS의 고하중용 테이블을 실외에 설치해야 했기 때문에, maturo의 현재 포지셔닝 시스템은 공간이 많이 필요했다.

           “이와 같은 포지셔닝 시스템은 차량의 전자기 적합성을 측정하고 라디오 릴레이 시스템을 테스트하기 위해 사용할 계획입니다.” (마르쿠스 잘러) 이러한 목적을 위해, 안테나시스템, 즉 안테나를 포함하는 전체 차량 또는 컨테이너가 로터리 테이블 위에 배치되어 정교한 크기로 회전한다. 원격 안테나 시스템이 전체 360도 측정값을 형성하는 다층 평면을 통해 테스트 대상을 측정한다. 과거에는 maturo의 전문가들이 스틸빔 구조물을 위해 자체적으로 개발한 기어림 피니언 드라이브를 사용하였다. 이 기어림 피니언 드라이브는 고정 캐스터 위에 장착되었다. “고객들은 +/- 0.01의 위치 정확도를 요구했지만, 반복 정밀도와 관련하여 기어림을 사용하면 이런 정확도를 얻을 수 없습니다.” 마루크스 잘러는 개발 과정에서 어려움을 이렇게 토로하였다.

다행히 maturo에는 WEISS의 소형 로터리 인덱싱 테이블을 사용했던 긍정적인 경험이 있었다. “우리는 과거에는 로터리 인덱싱 테이블에 대해 고정된 클로킹만을 고려했습니다. 하지만 WEISS와 의견을 나누면서 사용자 프로그래밍이 가능한 테이블을 고려하게 되었습니다.”(마루크스 잘러)

고도의 정확도와 자유롭게 선택 가능한 각도 조절은 matiro에게 완벽한 솔루션이 되었고, NC범위에서 테이블이 설치되고, 휴대폰을 측정하는데 사용되는 시스템에서 가동하기까지 오래 걸리지 않았다. 소형 CR 300E는 Pfreimd에도 널리 사용되었지만, 큰 ‘직선형’ 중앙 개구부를 제공하면서도 측정 및 안테나용 두꺼운 케이블을 통과할 수 있는 충분한 공간을 가지고 있다. 자유로운 프로그래밍, 최상의 반복 정확도, 큰 중앙 개구부 등 이 모든 특징이 큰 포지셔닝 시스템을 위해서는 CR 라인의 “고하중용” 로터리 테이블을 사용하는 것이 적합했다. 로터리 테이블 둘레에 고정되고 많은 양의 무게를 지탱하는 고정 캐스터 덕분에, 나머지 축 방향 힘과 틸팅 모멘트는 CR 2000C에게 큰 부담이 되지 않았다. 사실 이 고하중용 테이블은 전체 테이블의 반경 방향을 제어하기에 충분한 여유가 있었다. 그럼에도 불구하고, CR은 결정적으로 표준 기성품 솔루션이 아니었다. “WEISS와 긴밀히 논의하여 필요한 수정 사항을 정하였습니다.” 마루크스 잘러는 새로운 솔루션에 만족하였고, 이와 같은 협업을 “공생”이라고까지 표현하였다. 수정 사항 중 하나는 1,000,000 kgm2의 질량 관성 모멘트를 효과적으로 다루기 위해 드라이브와 고하중용 테이블 사이에 고정하는 추가 트랜스미션이었다. 1:10 비율의 추가 트랜스미션은 드라이브의 제어 능력을 향상시킨다. 하지만 이와 같이 고하중용 테이블을 실외에서 사용할 수 있도록 수정 사항을 요구 받은 것이 WEISS에게는 처음 있는 일이었다. 당시에 로터리 테이블은 주로 실내에서 사용하도록 맞춰져 있었다. 장치가 완전하게 갖추게 되자, 포지셔닝 테이블이 20m 길이의 접지 케이블로 인해 더욱 커지게 되었다. 접지 케이블들은 시스템 둘레에 반경 방향으로 배치되어, EMC 시각에서 가능한 보이지 않고 크고 균일한 영역을 생성되었고, 이는 어떠한 실내 공간에도 매우 큰 크기이다. CR인덱싱 테이블을 처음으로 외부에 배치하기 위해 바깥쪽 펠트 씰을 제거하는 등 몇 가지 조치를 취했다. 그러나 성애와 결로 현상이 시스템을 작동불능으로 만들었다. maturo는 고하중용 테이블을 우천시를 대비하기 위해 금속판 커버를 설치하였고, 그 커버의 가장자리에 고무 씰을 추가하여 물로부터 보호하고 이물질이 침투하지 못하도록 설치했다.

CR 2000C는 약간의 수정만 필요했을 뿐이다. 추가된 트랜스 미션(파란색)이 엄청난 관성 모멘트를 고려할 때 제어성능을 향상시키고, 고무립이 부착된 금속판 커버가 바깥쪽 펠트씰을 대체한다.
실린더 커브 하우징의 가열 패드, 오일 온도 센서 및 저점도 합성 오일로 인해 CR은 -20°C의실외 온도에서 사용할 수 있었다. Maturo가 설치한 이 거대한 강구조물은 여전히 공장 외부에 있었지만 마루크스 잘러는 만족했다. “WEISS의 고하중용 테이블 덕분에 전체 드라이브가 마치 하나의 요소가 된 것 같았습니다. 이 완벽한 솔루션으로 이전 시스템과 비교해 시간과 엔지니어링 작업이 상당히 절감되었습니다.” 소프트웨어 개발 책임자인 슈테판레너가 긍정적으로 평가를 내렸다. “시운전 과정이 정말 쉽습니다. 매개변수를 변환하고 입력하기만 하면 30분만에 모든 것이 완벽하게 작동합니다.” CR 2000C의 높은 반복 정확도(5 angular seconds)가 작업을 쉽게 만들었다. 이전의 기어림 솔루션은 미세 조정으로 수시간이 걸리는 경우가 많았다. 전체 고하중용 테이블 솔루션은 시운전 중에도 강점을 발휘했다.

잘러와 레너가 다음 과정은 무엇이 될지를 기대가 크다. “기어림 드라이브가 기본적인 요구사항만 있는 포지셔닝 시스템에는 적합한 솔루션을 제시하지만, 우리는 이런 종류의 시스템을 작업한다면 기어림 드라이브를 다시 사용하고 싶지 않습니다.” (마루크스 잘러) 대형 CR 고하중용 테이블은 maturo의 제품에 많이 사용되는 유일한 시스템은 아니다. 안테나 보정을 위한 새로운 소형 포지셔닝 유닛으로 사용자 프로그래밍이 가능한 로터리 인덱싱 테이블을 만들기 위해 두 업체는 다음 계획에 들어갔다. 현재 이 제품은 높은 수준의 정확도와 서비스를 갖춘 WEISS에서 제공하고 있다.