지능형 제조를 위한 지그 및 픽스처 통합: 신속 생산 실현

현대 생산의 정점에는 지능형 제조 시스템이 있습니다. 이들은 가공할 부품의 유연한 수요에 맞춰 정밀하게 조정되며, 고객의 끊임없이 변화하는 수요를 충족하기 위해 빠르게 재설정할 수 있습니다. 진정한 신속 가공은 이러한 시스템에서만 가능합니다. 그러나 모든 구성 요소의 초기 설치와 설정은 매우 복잡합니다. 오늘은 스마트 제조 솔루션을 위한 지그 및 픽스처 시스템에 대해 논의하겠지만, 먼저 이 기술의 현재 상태를 살펴보겠습니다.

오늘날의 지능형 제조

지능형 제조는 인더스트리 4.0 이론의 불가분한 부분입니다. 스마트 제조 시장은 현재 개발 단계에 있습니다. 개념이 여전히 완성되고 있기 때문입니다. 그러나 기술이 충분한 솔루션을 확보하면 시장이 급성장할 것으로 예상됩니다. 스마트 제조 시스템은 소량 배치나 단일 맞춤형 부품을 최단 시간에 생산하려는 현대 고객의 수요에 완벽하게 부합합니다. 현재 공작기계 모듈의 자동화를 상당 부분 구현하는 여러 솔루션이 있습니다. 공작기계 자동화는 쉽습니다. 필요한 NC 프로그램을 올바른 순서로 로드하기만 하면 됩니다.

하지만 부품을 적재/하역하고 가공 중에 정확한 위치에 고정하는 것이 진짜 문제입니다. 적재/하역을 로봇 팔로 수행한다면, 가공 중에 부품을 정확한 위치에 고정하는 것은 지그 도구의 영역입니다. 여기서 주요 문제는 지능형 제조 시스템이 처리하는 부품이 서로 달라야 한다는 점입니다.

스마트 클램핑 시스템이 필요한 이유

일반적인 지능형 제조 시스템은 공작기계, 절삭 공구, 블랭크(또는 공정 말단의 부품), 지그 및 픽스처, 적재 메커니즘, 부품과 블랭크를 담는 벙커, 전체 시스템을 조정하는 다양한 제어 센서로 구성됩니다.

일반적인 사이클은 다음과 같습니다. 로봇 팔이 벙커에서 블랭크를 집어 지그 도구에 놓습니다. 픽스처가 부품을 제자리에 고정하고 공작기계가 가동을 시작합니다. 신속 가공이 완료되면 픽스처가 풀리고 로봇 팔이 부품을 언로드하여 다른 벙커에 넣습니다. 공정이 단순해 보이는데 왜 설정 단계가 복잡하다고 여겨질까요?

주된 이유는 시스템이 완전히 다른 부품을 제조해야 할 수 있기 때문입니다. 작고 원통형 부품 먼저, 그다음 판재, 그다음 크랭크축. 이들 각각은 특수 클램핑을 필요로 합니다. 지능형 클램핑 솔루션은 이 문제를 어느 정도 해결할 수 있습니다. 로봇 기술을 통해 조정 가능한 지그와 픽스처를 만들 수 있습니다. 그러면 유사한 부품 세트를 클램핑할 수 있습니다.

지능형 제조를 위한 지그 및 픽스처

먼저 지그와 픽스처의 차이를 명확히 하겠습니다. 가능한 움직임의 차이입니다. 지그는 공작기계 작업 영역에서 블랭크를 제한하는 데 사용됩니다. 예를 들어, 밀링 머신 작업대에서 부품의 수평 이동을 방지하는 스토퍼가 포함됩니다. 픽스처는 부품을 제자리에 고정하는 특수 도구입니다. 예를 들어, 블랭크를 고정하는 데 볼트와 특수 너트를 사용한다면 이들이 픽스처를 구성합니다. WayKen은 신속한 프로토타이핑, 형상 및 끼워맞춤 테스트, 지그 및 픽스처, 최종 용도 기능 부품에 최적화된 퀵턴 정밀 CNC 가공 서비스를 전문으로 합니다.

지그와 픽스처 메커니즘에는 여러 유형이 있습니다. 가장 단순하고 유연한 것은 볼트로 조립할 수 있는 여러 표준 블록을 포함합니다. 레고처럼 사용하여 다양한 구성을 만들 수 있습니다. 하지만 이런 픽스처를 조립하는 데 시간이 많이 걸립니다. 부품을 설정하는 또 다른 유연한 방법은 범용 표준 클램프, 척 등을 구매하는 것입니다. 이는 작업자가 설정을 확인하고 문제가 있으면 수정할 수 있어 수동 가공에 효율적입니다. 하지만 스마트 제조 시스템에는 자동화된 유연한 지그 도구가 필요합니다.

스마트 제조 시스템을 위한 지그 및 픽스처 설계의 주요 단계

지능형 제조를 위한 지그와 픽스처 설계는 복잡한 과정입니다. 종종 해당 지그에서 제조될 제품 개발보다 더 어려울 수 있습니다. 원하는 CNC 픽스처 도구를 얻기 위해 완료해야 할 주요 단계가 여러 가지 있습니다.

1. 베이스 면 선택. 가능하다면 한 시스템에 여러 베이스 면 세트를 두어 더욱 유연하게 만들 수 있습니다.
2. 조정 간격 선택. 여기서 시스템이 얼마나 스마트할지 결정합니다. 간격이 더 가변적이고 클수록 툴링은 더 정교해집니다.
3. 픽스처 선택.
4. 픽스처 메커니즘 선택. 자동화 시스템은 전기 구동, 공압 구동, 유압 구동 또는 혼합 구동을 사용할 수 있습니다. 선택은 주로 공작기계가 사용하는 구동 방식에 따라 달라집니다. 하지만 특정 도구는 전용 구동이 필요합니다. 예를 들어 진공 픽스처 설계는 공압 구동에서만 작동하고 자석 툴링은 전기 구동을 사용해야 합니다.
5. 전체 어셈블리 설계. 여기서 모든 부품을 설계하고 픽스처 작업의 정확한 사이클을 결정합니다.
6. 툴링 프로그래밍. 자동화를 위해 드라이브는 모든 시스템에 대해 처음부터 만들어야 하는 특수 NC 프로그램으로 제어됩니다.
7. 제조 준비

픽스처 개발이 중요한 이유

지능형 조정 가능 클램핑 시스템은 상당히 길고 복잡한 개발 및 제조 공정을 감수할 만한 많은 이점을 제공합니다.

1. 제조 비용을 절감합니다. 잘 만들어진 지능형 지그 도구는 여러 단순한 클램핑 메커니즘을 대체할 수 있습니다.
2. 작업자를 공정에서 배제합니다. 스마트 제조 시스템이 자동으로 작동하는 것이 중요하며, 지능형 클램프는 다른 배치로 시스템을 재설정하는 것조차 완전히 로봇화할 수 있도록 보장합니다.
3. 시간을 절약합니다. 신속 가공에서 가장 시간이 많이 소요되는 공정은 다른 부품 배치를 위한 시스템 설정입니다. 지능형 클램핑 시스템은 조정 가능하므로 툴링을 변경하지 않고도 다양한 부품을 가공할 수 있습니다. 부품이 조정 경계 내에 있는지 확인하기만 하면 됩니다.