선형축을 따라 유연하게 움직이는 Hiwin 측정 시스템

고도로 자동화된 측정 시스템은 품질 보장을 위한 중요한 요소이다. Mesacon은 자사 레이저 기반 시스템을 위해 Hiwin의 타이밍벨트 드라이브를 적용한 선형축을 사용한다. 이 드라이브를 사용하면 정비 주기가 길어지고 설계 시 복잡함과 무게가 줄어든다.

 

안드레아 블로스(Andrea Blos) Hiwin GmbH 디지털 마케팅

 

핵심 내용

  • 레이저 기반 측정 시스템은 금속판이나 필름 또는 플라스틱 웨브와 같은 평평한 제품의 두께를 비접촉으로 측정하여 품질을 모니터링하는 데 사용한다.
  • 지금까지는 랙 &피니언 드라이브를 적용한 선형 유닛이 센서 장치를 포함하여 C 프레임을 움직였다.
  • Mesacon은 Hiwin 모듈 시스템을 사용하여 선형축에서 고객을 위한 측정 시스템을 유연하고 개별적으로 구성하였다.

 

인더스트리 4.0으로의 추진 과정에서 생산 데이터의 디지털화와 데이터 밀도에 대한 요건이 점점 증가하고 있다. 데이터 밀도가 높을수록 생산에 대한 이해도가 높아지고 문서화 품질도 높아져 많은 제조 프로세스에서 경쟁력의 핵심이 되고 있다. 특히 금속 산업과 플라스틱 산업 그리고 섬유 산업에서 자동화된 두께 측정을 이용한 생산 모니터링, 품질 보장 및 기계 제어가 중요한 역할을 한다.

 

플러그 & 플레이 솔루션인 고도로 정확한 측정 시스템

선형축을 따라 유연하게 움직이는 Hiwin 측정 시스템

드레스덴의 Mesacon Messelektronik은 60년 이상의 경험과 노하우를 지닌 특수 기계 제조업체이며 비접촉 두께 측정 분야에서 마켓 리더이다. 전세계적으로 Mesacon의 시스템은 고도로 정확한 측정, 짧은 납기, 우수한 현장 서비스로 고객을 설득한다. “당사 측정 시스템은 거의 모든 생산 라인에 간단하게 통합할 수 있습니다.”(알렉산더 라쉬, Mesacon 대변인)

특히 고정밀 레이저 기반 측정 시스템은 수많은 프로세스 라인에 보편적으로 사용할 수 있다. 이 레이저 시스템은 콤팩트한 저정비 구조로 인해 플러그 & 플레이 솔루션으로서 금속 스트립이나 플레이트, 필름, 플라스틱 웨브 및 섬유 웨브와 같은 평평한 제품의 두께를 비접촉으로 합금에 상관없이 측정하는 데 사용할 수 있다.

측정 원리는 마주 보고 배치되는 두 개의 레이저 거리 센서를 기반으로 한다. 높은 분해능과 매우 작은 측정 지점 외에 측정물의 가장자리까지 측정값을 기록하기 때문에 다른 측정 방법에 비해 많은 장점을 가지고 있다.

레이저 기반 측정 시스템은 품질과 생산성 측면에서 생산을 지원하기 위한 효율적인 고품질 솔루션을 제공한다. Mesacon의 영업 엔지니어인 마틴 쿠스의 설명이다. “무엇보다 간단하고 콤팩트한 구조와 비교적 저렴한 구매 비용 그리고 정비가 크게 힘들지 않다는 점이 장점입니다. 또한 방사성 측정 시스템의 작동과 취급에 필요한 허가 및 방사선 보호와 같은 문제도 없습니다.”

 

역동적 프로세스 중에 정확하게 측정하기

Mesacon은 가이드 레일이나 랙 & 피니언 드라이브 대신 측정 시스템에 타이밍 벨트 드라이브를 적용한 선형축을 사용한다.

정밀성과 일관된 움직임은 측정과 측정의 의미에서 필수적이다. “약 10년 전까지만 해도 당사 시스템은 적용 사례에 따라 전통적으로 가이드 레일과 랙 & 피니언 드라이브가 있는 구성 요소로 제작되었습니다. 따라서 장치가 매우 무겁고 유지 관리에도 많은 노력이 필요했습니다.”(마틴 쿠스) 타이밍벨트 드라이브를 사용하는 선형축으로 전환하면서 다음과 같은 여러 장점이 있다.

– 드라이브와 가이드는 하나의 유닛에 콤팩트하게 통합하여 설계와 조립 시 번거로움을 크게 줄일 수 있다.  또 다른 장점은 Hiwin의 선형축으로 커버 스트립과 통합된 에어 퍼지 연결부가 축에서 만들어내는 과압은 경미하여 구성 요소들이 먼지 유입으로부터 보호되고 정비 주기를 늘릴 수 있다.

Mesacon은 자사의 측정 시스템 드라이브에 HM 선형축, HM 선형축, HT 선형축과 HD 선형축을 사용한다. 특히 레이저 기반 측정 시스템에서는 리니어 유닛이 장점을 발휘할 수 있다. 리니어 유닛의 역할은 센서 장치를 포함하는 C 프레임을 정밀하고 정숙하게 이동시키는 것이다. “이 리니어 유닛은 측정 시스템에 설치할 때에 공간을 많이 차지하지 않습니다.”(마틴 쿠스)

이 측정 시스템은 특히 모듈러 컨셉트가 특징이다. 이 모듈러 구조를 이용하여 센서 장치와 전기 장치, 특히 기계 장치를 고객 별로 각 적용 사례에 맞게 조정할 수 있다. “당사의 유연한 모듈러 컨셉트를 통해 장치의 핵심 요소인 선형 축을 유연하게 조정할 수 있습니다.”(마틴 레거, Mesacon 프로젝트 매니저) “Hiwin 모듈러 시스템을 통해 밀리미터 크기의 스트로크, 특수 슬라이드 길이, 올바른 드라이브 조정 또는 커버 스트립을 바로 구성할 수 있습니다. 이것이 진정한 장점입니다.”

 

이동 속도가 측정 정확도를 결정한다

Mesacon의 레이저 기반 측정 시스템은 ±1μm의 정확도로 촉각 측정기 및 X선 기반 측정기와 대등한 정밀도를 달성한다. 기본적으로 모든 레이저 광학 측정 시스템에서 차이 측정 원리는 개별 센서들 간의 일정한 거리를 기반으로 한다.

레이저 거리 측정과 차동 측정 원리를 기반으로 각 적용 사례에 따라 레이저 삼각 측정법 또는 공초점 측정법을 사용한다. 이때 기계 장치에 통합된 마주 보는 센서쌍이 비접촉으로 위에서 아래로 물체 표면을 측정한다. 이 레이저 시스템에서는 이동 속도 역시 측정 정확도에서 중요한 부분을 차지한다. “정밀한 측정이 약 100mm/s의 속도로 이루어집니다. 이 과정에서 대부분의 측정 정보를 기록합니다. 우리는 1m/s 이동 프로젝트를 구현했습니다. 이는 역학과 무게를 고려하면 정말 빠른 속도이며, 여러 구성 요소가 완벽하게 잘 맞아야 합니다.”(마틴 레거)

선형축에 장착된 볼체인 타입의 선형 가이드 덕분에 고속에서도 매끄럽고 균일한 이동이 가능하다. Hiwin의 선형 가이드 역시 측정 결과 정확도에서 핵심적인 역할을 담당한다.

 

납기 준수가 경쟁 우위를 보장한다

“Hiwin의 짧은 납기 덕분에 당사의 개별적인 고객 프로젝트들을 신속하게 구현할 수 있습니다. 이는 Hiwin의 큰 경쟁력 가운데 하나입니다. Hiwin의 웹사이트에서 제공되는 설계 툴 및 CAD 툴을 통한 탁월한 서비스와 현장 서비스를 통한 훌륭한 협력과 지원을 과소평가해서는 안 됩니다. 이러한 지원 덕분에 시스템을 신속하게 재구성하고 고객의 요건에 맞게 조정할 수 있습니다.”(알렉산더 라쉬)

Hiwin은 표준 제품뿐만 아니라 고객 맞춤 제품도 공급한다. Mesacon은 비접촉 두께 측정 분야에서 수십 년간 쌓은 경험을 바탕으로 단순하지만 높은 정확도로 점수를 따는 시스템을 개발하였다. Mesacon은 드라이브 전문업체 Hiwin의 선형축과 함께 표준 솔루션뿐만 아니라 고객 맞춤 측정 시스템도 공급하고 있다.