슝크(SCHUNK), 특화된 퀵-체인지 팔렛 기술 구현

[산업일보]
퀵-체인지 팔렛 모듈(quick-change pallet module)은 다년간 생산 준비 시간을 최적화하는 효율적인 수단으로 인지돼 왔다. 다양한 크기의 유니버설 표준 클램핑 모듈은 거의 무제한에 가까운 다양한 클램핑 솔루션을 제공한다. 슝크(SCHUNK)는 특정 산업 또는 애플리케이션 분야를 위한 모듈을 통해 항공산업 및 적층 가공에서 공구 및 금형 제작에 이르기까지 모든 기술 장점을 새로운 애플리케이션 분야에 적용한다.



슝크의 VERO-S 모듈식 프로그램은 기존 방식의 작업장 생산, 소규모 생산, 24시간 완전 자동 가영 및 툴 제작 등 다양한 직종에서 이미 최적의 서비스를 제공한다. 슝크 VERO-S는 획기적인 퀵-체인지 팔레트 시스템과 다른 클램핑 유닛 여러 개를 결합해 고효율 작업물 클램핑을 위한 표준화된 모듈식 시스템을 제공한다.

다양한 기계 유형을 시작으로 슝크는 적합한 모듈을 간단히 선택할 수 있는 시스템을 개발했다. 이 프로그램에는 1천 가지 이상의 가능한 모든 조합이 포함돼 있다. 다변형 툼스톤(multi-sided tombstone), 클램핑 팔렛, 공압 및 유압 클램핑 포스 블록, 이중 및 다중 클램핑 바이스, 조-척(jaw chuck), 마그네틱 클램핑 솔루션, 선반 가공 및 자동 기계 로딩을 위한 모듈 등을 통해 매우 효과적인 모듈 높이 확대로부터 다양한 범위를 제공한다.

이 기술을 통해 단일 클램핑 장치, 작업물 팔레트 또는 기계에 클램핑 핀이 갖춰진 작업물을 정밀하게 신속히 마운팅, 포지셔닝, 또는 클램핑 작업이 가능하다. 실제 셋업 프로세스는 가공 작업 중에 기계 외관에서 수행된다.

이를 통해 출력을 높이고 비용을 줄이며 클램핑 프로세스 중에 발생되는 작동 오류를 예방한다. 고효율 VERO-S NSR 시리즈 로봇 커플링과 함께 1kg부터 1천kg까지 수용 가능한 공작기계에서 로봇-기반 팔렛을 교환할 수 있을 뿐 아니라 업계에서 가장 광범위한 표준 그리핑 부품 프로그램을 제공하며 그리핑과 클램핑와의 사이에서의 시너지 효과를 높인다.



Aviation을 위한 특별 프로그램

슝크는 VERO-S Aviation을 통해 퀵-체인지 클램핑 기능을 항공 산업으로 그대로 적용하고 있다. 소재로부터 내부 응력이 해제되면서 보통 1~10미터 길이의 작업물 가공이 느려지기 때문에 특히 알루미늄 구조 부품은 금속절단 작업에 있어 해결해야 될 부분으로 인지되고 있다.

부품을 풀기 위해 고정물을 반복해서 조정 또는 완전히 새로 재조립해야 된다. VERO-S Aviation은 유연하게 적용 가능한 프로그램을 통해 5면에서 쉽게 액세스 할 수 있으며 명확한 클램핑 환경, 뛰어난 반복성 및 위치 정확도, 완벽한 지오메트리 정확도 및 우수한 드로우-인(draw-in) 및 유지력을 보장한다.

뿐만 아니라 이를 통해 특히 셋업 시간을 대폭 줄여준다. 모듈식 시스템은 금속절단 및 디버링(deburring), 측정 및 조립 과정에도 사용할 수 있다. 개별 셋업 기능으로 짧은 시간 내에 반복 가능한 설정을 제공한다.

중앙 부분은 보정 클램핑 아일랜드(compensating clamping island)로 구성돼 있으며 추가적인 수작업없이 정밀하고 변형없이 클램핑 작업과 부딪치지 않도록 가공이 가능하며 부품의 잔류 응력을 줄여 금속 절단 작업 중의 진동을 최소화했다.

이 기술의 비밀은 스프링에 의해 클램핑되고 공기압으로 해제되는 클램핑 유닛의 특수 베어링에 있다. 부품을 직접 힘들게 해체하는 대신 고정물을 간단히 해제하면 부품이 풀려지고 풀려진 위치에서 바로 다시 클램프 할 수 있다. 유연한 설정이 가능한 클램핑 유닛은 온도로 인한 길이 변화 보정을 제공한다.

유연하고 독립적인 작업물 시스템을 통해 클램핑 작업 개수를 크게 줄일 수 있는 동시에 각 클램핑 작업당 셋업 작업도 줄어든다. 또한 유연한 다이렉트 클램핑 작업은 가공 중에 진동을 최소화해 표면 품질과 공구 수명 부분에 향상시킬 수 있도록 지원한다.



3D 프린팅 셋업시간 단축

완전 밀폐형 퀵-체인지 팔레트 모듈인 SCHUNK의 VERO-S NSE-AM mini 78-20은 적층 가공용으로 특별히 설계된 제품으로, 짧은 셋업 시간과 높은 생산성 수준을 보장한다. 이 모듈은 단 몇 초 만에 레이저 소결(SLS - laser sintering) 및 레이저 용융 (SLM - laser melting)을 위한 다년 간의 기계 셋업의 가공 프로세스 부분에서 이미 검증된 컨셉을 반영한다.

최대 작동 온도는 200°C이며 액티브 히팅 시스템에 특별 적용돼 있다. 컴팩트한 크기(ø78 mm, 머신 테이블 상단 높이 20 mm)는 3D 프린팅에 필요한 목표 온도에 빠르게 도달하고 생산을 즉시 시작할 수 있기 때문에, 기판 플레이트의 최적 열 흐름(heat flow)을 보장함으로써 신속한 교체 프로세스를 제공한다.

이 모듈은 불활성 가스(inert gas) 환경에서 작업하기에 적합하고 같이 수행도 가능할 뿐만 아니라 머신 테이블에 완전히 통합 될 수 있으며, 필요한 경우 추가 모듈과도 결합이 가능하며 삽입 반경은 충분한 적재를 가능하게 구성됐다.

단일 작동 클램핑 모듈로 사용하기 위해 슝크 제품군에 통합 토크-핀(torque pin) 버전도 포함돼 있다. 표준 규격에 적합한 통합 터보 기능을 통해 각 모듈당 1천500N의 풀다운 동력 성능을 지녔다. 실제 클램핑 성능은 외부 에너지 공급없이 스프링 동력을 통해 이루어지는 부분은 형상 맞춤핏(form-fit)과 자동 잠금으로 간주된다.

갑작스러운 압력 강하(pressure drop)의 경우에도 기판 또는 베이스 플레이트는 안전한 고정 상태를 유지하며 반복 정확도는 0.005mm 미만으로 유지한다. 6bar의 공압 시스템 압력을 통해 충분히 모듈을 열 수 있다.

모듈의 인터페이스는 공작기계 전용 VERO-S NSE mini 90-25 클램핑 모듈의 인터페이스와 동일함으로써 베이스 플레이트를 포함해 보편적으로 생산 부품에 재작업(수정) 수단으로 공작기계에서 직접 교환이 가능하다. 따라서, 3D 프린팅에서 공작기계 및 측정기계까지 다양한 분야에서 연속 프로세스 체인을 구현할 수 있다.



자동화 머신 로딩

슝크는 공작기계 자동화 로딩과 핸들링 및 자동화 기술 적용을 위해 VERO-S NSE-A3 138 자동화 모듈을 특별히 개발했다. 프로세스 과정에서 작업물 및 클램핑 유닛 교체를 위해 자동화 모듈에는 강력한 블로우-오프(blow-off) 기능이 내장돼 있어서 교체 과정에서 베어링 표면 부분을 조심스럽게 청소한다.

추가적으로 스프링-구동 콘 씰(spring-actuated cone seal)은 칩이나 먼지가 교체된 인터페이스 내부 유입을 방지한다. 한층 강화된 터보 기능과 모듈 본체의 고차원적인 안정성을 통해 8천N 또는 2만8천N의 엄청난 풀다운 동력이 자동 퀵-체인지 솔루션 장점의 주요인으로 작용한다. 따라서, 높은 틸팅 모멘트와 횡력(lateral force) 또한 완벽히 흡수된다.

각 애플리케이션에 따라 모듈을 수량에 관계없이 결합 할 수 있으며 0.005mm 미만의 반복 정확도를 구현했다. 플러그-앤-워크(plug & work)로 클램핑 유닛을 제어하기 위해 슝크는 최대 300bar의 수치를 허용하는 시스템 압력을 가진 유체 용도로 설계된 미디어 전송 기능을 모듈에 제공한다.

단일 클램핑 모듈로 사용하기 위해 자동화 모듈은 선택적으로 미디어 전송 여부와 상관없이 토크 핀과 함께 사용 가능하다. 자동화 작업에 유연한 요소가 적용된 센터링 인서트는 높은 반복 정확도와 최상의 공정 안정성을 통해 위치 확보를 제공한다.

슝크는 VERO-S NSE-A3 138을 통해 자동화 어플리케이션을 위한 클램핑 모듈 프로그램을 더욱 확대하고 있다. VERO-S NSA plus 팔레타이징 모듈은 공작 기계에 내장된 클램핑 팔렛 자동 교체를 위해 다년간 지속적으로 사용돼왔으며 최대 1만5천 N의 풀다운 동력과 10만N 이상의 유지력을 보장한다.

NSE-A3는 내부 테이퍼와 함께 VERO-S NSE 및 퀵 체인지 클램핑 모듈의 근본적인 설계를 따르며 자동화 애플리케이션을 위해 특별히 채택됐다. 그리고, NSA plus 팔레타이징 모듈에는 특히 청소하기 쉬운 외부 테이퍼가 장착돼 있다.