소형 부품 조립에 최적화된 프로세스

품질, 유연성 및 비용이라는 요소를 충족시키는 조립 및 테스트 프로세스

프로토타입에서부터 소규모 Series 제조 또는 대량 생산에 이르기까지 소형 작업물 제조, 조립 및 테스트는 다수의 동일한 구성요소를 포함한다.
또한 위와 같은 프로세스는 작은 Series 생산 또는 대량 생산에 이르기까지 하나의 일괄 처리 크기와 프로토타입에 이르는 동일한 구성 요소 번호를 포함하는데, 이 때 자동화의 정도는 생산량과 일치한다.

소형 배치 사이즈를 위한 솔루션
산업용 고객을 위한 고객 맞춤형 인쇄 회로 기판과 같은 전형적인 중형 크기 장비를 사용하는 제조업체는 소형 배치 사이즈를 위한 솔루션으로 짧은 생산 라인 제조 프로세스를 자동화 하는 것이 비경제적이라고 생각할 수 있다.
하지만 위와 같은 생산 현장 또한 고객에게 최상의 품질을 제공한다는 목표를 달성하기 위해서는 반복 생산이 가능한 부분적인 자동화 프로세스를 필수적으로 갖춰야만 한다.
소규모 배치 사이즈 관점에서 제조 공정은 유연성을 갖춰야만 하며, 일정 정도의 자동화를 기반으로 유연성과 수량 사이에서 최적의 균형을 맞춰야만 하는데, 유연하고 경제적인 이러한 자동화 솔루션은 제조업체들이 수량, 유연성 및 비용 요인 사이에서 자사를 포지셔닝 하는 것을 돕는다.

대량 생산을 위한 솔루션
대량 생산의 시작점은 완전히 다를 수가 있는데, 스마트폰, 노트북, 태블릿 PC와 같은 전자기기 대량 생산 제조업체의 경우, 저임금 국가에서의 프로세스 수작업을 가장 경제적인 솔루션으로 보유하고 있다.
이와 같은 제조 유형이 시급히 해결해야 할 과제는 높은 불량률을 낮추는 것인데, 불량 제품 생산으로 인해 발생하는 손실과 저임금 국가의 급격한 임금 상승은 대량 생산이라는 제조 유형의 수익성을 현격히 낮추는 동시에 비용 효율적 자동화 솔루션을 더욱 돋보이게 한다.

비용 효율성
비용 효율적이고 유연한 자동화 라인을 구축하기 위해서는 ▲시스템의 유연한 적용 능력 ▲편리한 구성 및 설정 ▲신속한 커미셔닝 ▲높은 신뢰성과 정밀도 ▲경쟁력 있는 가격 및 낮은 유지보수 비용 등과 같은 요소들이 충족되어야 한다.
이러한 요구 사항은 장비 제조업체를 넘어 훼스토와 같은 시스템 및 부품 공급 업체에도 동일하게 적용된다. 서로 다른 머신 유형, 다양한 자동화 유형, 다양한 제조 및 조립 프로세스와 같은 애플리케이션에 적용 가능한 혁신적인 솔루션이 요구되기 때문이다.

소형 부품 핸들링을 위한 축 시스템의 중요성
일반적으로 스크류잉과 같은 작업물 위에서 행해지는 동작과 디스펜싱처럼 아래에서 행해지는 동작에 따라 두 종류의 모션 또는 핸들링 시퀀스가 구분된다.
이중, 첫 번째 경우를 기준으로 삼았을 때, 가능한 머신 유형에는 ▲데스크톱 애플리케이션 ▲연속적인 생산 라인의 단일 시스템 또는 생산 셀 및 모듈이 있고, 프로세스 모션의 자동화 정도에는 ▲완전 수동 ▲부분 자동 ▲전자동 등이 있다. 가능한 프로세스에는 ▲Pick&Place ▲결합 ▲나사 조이기 ▲테스트 ▲계량 등이 속한다.

<Pick&Place, 결합 및 테스트 애플리케이션과 같은 일반적인 기능>

한편, 최근 들어와 다양한 애플리케이션과 프로세스의 요구 사항을 충족시킬 수 있는 시스템 솔루션 또는 구성요소에 대한 요구가 급증하고 있는데, 이 요구를 만족시키기 위해 서로 다른 애플리케이션을 연구하고 이를 토대로 공통적인 특징을 분석하는 것이 필요하다.

평면형 갠트리 EXCM
훼스토의 미니 H-갠트리인 EXCM은 스마트 핸들링 솔루션의 대표적인 예로 여러 핸들링 작업에 유연하게 대응할 수 있는 경제적인 자동화 솔루션으로 평가받고 있다. 이러한 EXCM의 병렬 운동 벨트 구동 콘셉트는 고정된 구동 모터 위치를 갖추고 있다.

<훼스토의 평면형 갠트리 EXCM>

EXCM은 Y축용 드라이브 모터가 필요 없기 때문에, 이등 질량이 낮은 소형 및 고성능 시스템을 구현할 수 있고, 프론트 엔드 장치만 교체하면 항상 동일한 원리로 재료 핸들링 및 프로세스 제어를 수행 가능하기 때문에 머신 및 플랜트 업체들에서 효율적인 자동화 플랫폼을 위한 솔루션으로 평가받고 있다.
 
애플리케이션 사례
독일 마인하우젠에 위치한 Visatronic은 전자 모듈을 전문으로 생산하는 업체로 개발 및 디자인, SMD 또는 THT 컴포넌트 피팅 및 전체 모듈 최종 테스트를 주요 서비스 범위로 두고 있다.
Visatronic은 소형 배치 사이즈와 프로토타입에서 인쇄 회로 기판을 비용 효율적으로 테스트하기가 쉽지 않다는 것을 알고 있었기 때문에 테스트 프로세스 자동화를 위한 경제적인 솔루션을 찾기 시작했고, 소형 배치의 다양한 사양 중에서도 유연성을 확보하길 원했다.
Visatronic은 자사가 만든 ‘Visatest’라는 기능 테스트 머신에 훼스토의 EXCM을 결합해 플라잉 프로브 테스트 시스템을 개발했다.

<Visatronic이 개발한 플라잉 프로브 테스트 시스템>

Visatronic이 개발에 성공한 새로운 테스트 머신은 전자 모듈에 테스트 프로브를 위치시키는데, 이 기능은 정확한 모듈 생산 여부를 확인하며, 모듈 기능 시험은 전자동으로 대량 생산 방식과 동일하다.

<테스트 프로브를 전자 모듈의 테스트 지점으로 이동시키고 있는 EXCM>

소형에다가 낮은 이동 질량을 통해 역동적인 반응 및 정밀도를 실현하는 EXCM은 위와 같은 종류의 애플리케이션에 적합하며, 경쟁력 있는 가격과 작업 용이성, Ethernet을 통한 제어 및 손쉬운 프로그래밍, 직접 입력 가능한 타깃 위치 및 이동 속도 등을 주요 장점으로 갖추고 있다.
한편, EXCM은 간단한 X/Y 포지셔닝을 통해 테스트 프로세스 모듈형 및 소형 자동화를 수행하는데, 이러한 EXCM에 내장된 두 개의 서보 모터는 EXCM 컨트롤러를 통한 PC 기반 테스트 시스템에 의해 제어된다.
최근 소형 부품 제조, 조립 및 테스트 시스템에서 요구되는 소형 Series 생산 품질 기준 보장 및 대량 생산 영역에서 상승하고 있는 인건비에 대한 해답으로 전자동 솔루션이 주목받고 있다.
이러한 자동화 솔루션은 반드시 다양한 애플리케이션과 생산 프로세스에 적용 가능해야 하며, 엔드 유저가 자신의 자동화 시스템에서 서로 다른 제품 사양을 핸들링 하는 것을 쉽고 빠르게 도울 수 있어야 한다.
이는 곧 정밀하고 신속한 포지셔닝이 필수적이라는 의미인데, 훼스토의 EXCM은 설치 공간이 제한되는 곳에 속해 있는 시스템 엔지니어에게도 대안을 제공해 이를 실현하고 있다.

자료제공 한국훼스토(www.festo.co.kr)