생산을 가속화하는 유압 댐퍼

소형 댐퍼는 자동화된 산업 생산 절차에서 관성력을 제거하기에 충분치 않은 경우가 많다. 기계와 설비로부터 더 많은 성능을 끌어 내기 위해 소형 댐퍼가 어떻게 도움이 되는지 세 가지 사례를 통해 알아보자.

로베르트 팀머베르크(Robert Timmerberg): 전문 저널리스트

핵심 내용

  • 산업용 댐퍼는 다른 솔루션과 달리 충격을 부드럽게 흡수하여 자동화 설비에서 시스템을 가속화할 수 있다.
  • 한 전자 부품 생산 업체가 이러한 댐퍼를 이용하여 시간당 더 많은 부품을 조립 라인에 공급할 수 있었다
  • 이 유압 댐퍼는 작동 소음을 줄이고 설계를 조밀하게 할 수 있다.

유압 댐퍼는 에어 버퍼와 스틸 스프링 그리고 공압 실린더와 같은 경쟁 솔루션보다 우수하다. 이는 일정하게 유지되는 특성 때문이다. 유압 댐퍼는 전형적인 반동 효과 없이 움직이는 질량의 선형 감속을 보장한다. 질량을 부드럽게 흡수하고 전체 스트로크에 균일하게 감속하는 것은 산업용 댐퍼뿐이다. 유압 댐퍼는 스트로크 시작 시 높은 제동력을 가진 브레이크 실린더 또는 스트로크 마지막에서 높은 제동력을 가진 에어 버퍼와는 대조적이다. 이러한 방식으로 다음 주기가 더욱 빠르게 진행되고 시스템은 더욱 빨리 작동할 수 있다.

이는 ACE 소형 댐퍼를 설치하여 생산 라인을 최적화하는 데에도 적용된다. 설계자가 SC190EUM 타입의 자체 조정 댐퍼를 사용하면 기존 시스템에 기계요소를 다양한 방법으로 통합할 수 있다. 이 소형 충격 흡수 장치는 많은 액세서리와 연결 부품을 이용하여 쉽게 개조할 수 있다. 이번 사례에서 새로운 소형 댐퍼를 이용하여 다양한 핸들링 모듈로 구성되는 해당 생산 라인을 조정하였다.

ACE 소형 댐퍼는 역설적으로 최종 위치에서 관성력을 최적화된 방식으로 지연시켜 전자 산업에서 이송 동작을 가속화한다.

이 생산 라인에서는 다양한 전자 부품이 공작물 캐리어에 자동 로딩되어 다음 작업 단계로 운반되어 완성된 후 최종 조립된다. 리니어 유닛에 의해 조립 라인에 공급되는 경우, 구성 요소의 택트 타임이 시간당 3,600 택트로 증가하였다. 해당 업체는 최적의 부드러운 최종 위치 댐핑 없이 빠른 이송 동작과 반발 없는 정지가 불가능하였다. 엔지니어링 팀이 생산 라인을 현대화할 수 있었던 것은 댐퍼의 감속 특성이었다. 새로운 핸들링 모듈을 통합하는 것에 비해 개선 비용은 50%, 에너지는 20% 절약하여 운영 비용을 절감할 수 있었으며, 작동 소음도 30dB/A 이상 감소하여 작업자들도 만족하였다.

수직 운동의 부드러운 제동 및 출발

소형 댐퍼의 또 다른 적용 사례는 MTH-Maschinenbau Technologie Herrde이다. 이 업체의 소형 댐퍼는 초음파 프레스를 보호하는데 목적이 있었다. Ecoline Multi Edition 모델에는 티타늄, 알루미늄, 경화 특수강으로 만든 정밀 초음파 용접 도구가 포함되고, 디지털 제어 기술, 용접 공구를 위한 퀵 체인지 시스템, 기계 헤드의 전기 작업 높이 조정 기능은 높은 효율을 보장한다. 반면에 Siemens C7 유닛에 의해 제어되는 공압 구동 시스템은 가능한 한 빠르고 부드럽게 출발하고 제동된다. 이러한 이유로 소형 댐퍼는 양쪽 끝 위치에서 수직 운동의 보호 수단으로 사용된다. 검증되고 정교한 설계에서도 정전과 작동 오류 또는 사이버 공격의 결과에 영향을 받는다. 사고 발생 시 비용이 많이 드는 수리와 다운 타임을 피하는 것이 중요하다.

ACE 소형 댐퍼는 범용 스크루 드라이버의 가이드 캐리지에서 매 사이클마다 충격 속도를 줄여준다.

상부 최종 위치에서 관성력을 제공하기 위해 MC75EUM 타입의 자체 조정 소형 댐퍼를 선택하고, 하위 범위에서는 MA35EUM 타입의 조정 가능한 모델을 선택하였다. MA 제품군은 특정 구조에서 댐핑 특성을 각각의 목적에 정확하게 맞춰야 할 때 사용한다. 해당 사례에서 전문가들은 소형 댐퍼를 선택할 때 댐퍼들의 치수가 유사하도록 주의했다. 둘 다 정확히 동일한 스트로크와 동일한 피스톤로드와 몸체 외경을 가지고 있어, MTH의 슬림형 초음파 프레스에 쉽게 통합할 수 있었다.

공압 장치보다 더 경제적으로 제동하기

Zipatec Montagetechnik의 공압 모듈은 최종 위치에 도달할 때 소형 댐퍼가 제동 동작을 담당한다. 다른 제조업체의 유사한 모듈은 제동 프로세스를 공압 장치에 맡긴다. Zipatec은 비교 분석 결과 관성력의 지연 방식을 변경하여 모듈의 제동을 비용 효율적이고 장기적으로 신뢰할 수 있게 만들었다. 이 개발 작업에서 나타나듯이 댐퍼 구매에 들어간 투자 비용은 이후 운영 비용에서 수천 유로가 절감되어 상쇄되었다.

MC150 ~ MC600 타입 내부 구조: 밀봉된 롤러 다이어프램은 최대 2천 5백만 스트로크의 긴 서비스 수명에 적합하다. 최적화된 롤러 다이어프램 기술은 주변 공기로부터 댐핑 유체의 순상 분리를 보장하기 때문에 최대 약 7bar까지 압력 챔버에 직접 설치할 수 있다.

이러한 절감 효과는 무엇보다도 ACE 댐퍼를 이용하여 가장 작은 공압 실린더로 질량을 이동할 수 있다는 사실에서 비롯된다. 이는 더 작은 밸브와 유지 보수 장치를 사용할 수 있음을 의미한다. 또한 공장 전체에서 필요한 전기와 압축 공기가 지속적으로 절약된다. 공압식 최종 위치 댐핑에 약 3 ~ 4cm³의 공기가 필요하며, 이 공기는 최대 70bar까지 압축된다. Zipatec이 설명한 것처럼 소형 댐퍼를 사용하면 이런 공기가 필요 없다. 최종 위치에 도달했을 경우 소형 댐퍼가 안전하고 빠르게 제동하기 때문이다. 이 또한 기계에 대한 부담을 크게 줄여준다. 해당 사례에서는 ACE의 MC30EUM 타입 소형 댐퍼가 이 작업을 담당한다. ACE가 온라인으로 제공하는 소형 댐퍼 무료 설계, 계산 및 주문 옵션과 회사의 자체 CAD 데이터베이스 및 ACE와 함께 실시한 테스트의 지원을 받아 자체 조정이 가능하고 유지 보수가 필요 없는 댐핑 요소를 선택했다. 이 댐핑 요소는 스트로크가 8mm, 스트로크 당 에너지 소비는 3.5Nm로, 선형 모듈의 반복 횟수가 높고 그에 따라 시간당 제거해야 하는 힘이 5600Nm 일 때, 선형 운동에서 핸들링 모듈의 높은 반복 정확도를 달성할 수 있다. 이 작은 댐퍼는 확장된 상태에서 길이는 54mm, 무게는 10g에 불과하기 때문에 거의 모든 구조에 통합할 수 있으며, 통합 시 연속적인 M8x1 스레드를 사용하여, 이번 사례에서도 위의 세 가지 사례와 마찬가지로 관성이 효율적이고 효과적으로 감속되었다.

설계를 위한 튜닝

위에 언급한 적용 사례들의 구성 요소는 ACE의 소형 댐퍼 분야의 10가지 제품군 예시이다. 예를 들어, 식품 산업과 의료 기술의 위생 규정을 충족하는 스테인리스 스틸로 제작된 댐핑과 제동 요소도 여기에 포함된다. 각 댐퍼 제품군은 핸들링 및 자동화 작업에서 거의 모든 일반적인 힘 범위를 커버하는 여러 유형으로 구성된다.

각 댐퍼의 밀폐된 롤러 다이어프램 덕분에 모든 유형의 MC150 ~ MC600 제품군은 최대 2천 5백만 스트로크의 긴 서비스 수명에 적합하다.

이 제품은 질량을 비파괴적으로 제동함으로써 기계를 안정적이고 효과적으로 최적화한다. 유지 보수가 필요 없는 소형 유압 기계요소의 특정 모델은 필요한 경우 공압 실린더에서 직접 작동한다. 부하를 줄일 뿐만 아니라 소형 슬라이드, 핸들링 장치 및 기타 여러 산업 응용 분야에 사용하도록 설계되었다. 무엇보다 밀봉 기술과 고압 슬리브를 포함하여 고강도 합금강으로 만든 단단한 재질로 컵 모양의 견고한 충격 흡수기는 긴 서비스 수명을 보장한다.