[첨단 헬로티]
리니어 시스템을 구입하고자 할 때 고려해야할 주요 요인들이 많지만, 그 중에서도 가장 핵심적인 것은 아무래도 비용이라고 할 수 있다. 하지만 경제적인 이유로 구매비용만을 따졌을 경우 잘못된 결과를 초래할 수도 있다. 구매가격 이외에도, 제품의 실질적인 비용에는 설치비용이나 유지보수비, 가동중단 비용이나 교체비용 등의 다양한 추가 비용들이 포함되므로 이들을 모두 적절히 고려해야만 한다.
▲ 총 소유비용을 절감해주는 V 가이드 시스템
저가형 부품이 더 비싼 선택이 될 수 있다
구매 가격만을 토대로 선택을 하라고 한다면, 많은 설계자들이 볼 레일을 고르는 것이 일반적일 것이다. 물론 실제로도 이러한 형태의 시스템은 상당수의 애플리케이션 요구조건을 충족시켜주기도 할 것이다. 하지만 작업환경 조건이나 시스템의 요구수명, 혹은 시간당 가동중단 비용 등에 따라 총 소유비용이 어떻게 달라지는지를 알게 되면 설계자들도 매우 놀라게 될 것이다. 다시 말해, 초기에 더 높은 구입비를 지불해야하는 햅코모션의 V형 시스템과 같은 대안들이 실제로는 비용을 더 절감해주는 결과를 가져올 수도 있다는 것이다.
장착/설치
V형 리니어 가이드를 통한 비용절감은 기계를 아직 가동하기 전부터도 이미 분명하게 드러난다. 즉, 장착면을 평평하게 해주고 레일을 정확히 평행하게만 설치해준다면, 그 어떠한 가이드 시스템도 최적의 성능을 낼 수 있게 되기 때문이다. 하지만 볼 레일 시스템은 제품 자체가 강성이 높은 제품이므로 정밀한 장착면 확보나 평행한 셋팅작업을 하기 위해 그만큼 설치 시간이 더 오래 걸린다.
제조사측 기술 데이터에서 뽑은 대표적인 수치들을 보면, 일반적인 블록 간격의 표준 사이즈 베어링(사이즈 25 블록)의 경우, 전체 이동거리에 걸쳐서 0.030mm의 레일 평행공차가 필요하다고 명시하고 있다. 잘못된 셋팅으로 인해 발생되는 문제점이나 마찰증가는 시스템 수명을 감소시킬 수 있다. 특히 긴 길이의 볼 레일의 경우에는, 나란한 두개의 가이드 모두에서 부드러운 주행을 실현시켜야 하는 추가적인 조건으로 인해 셋팅 절차가 훨씬 더 복잡해질 수 있다. 따라서 최적의 수명과 성능을 위해, 볼 레일 시스템은 설치작업 이전에 먼저 취부면을 평평하게 가공해주어야만 한다.
볼 레일 시스템이 원활하게 작동하는 것을 최종적으로 확인하기까지 긴 시간이 걸린다는 것을 고려해보면, 최소한의 준비 작업으로 신속하게 시스템을 장착하고자 하는 여러 설계자들은 헵코모션의 GV3 리니어 가이드 제품으로 눈을 돌리게 된다.
햅코의 GV3 시스템은 V형 리니어 가이드로써, 다양한 범위의 자동화 및 리니어 애플리케이션들에 사용되도록 고안된 제품이다. 햅코의 V 가이드 시스템은 짝을 이루는 슬라이드 및 베어링의 V홈을 따라 엄격한 기하학적 제어 기능의 원리를 토대로 작동하는 제품이다. 이는 결과적으로 기계는 계속해서 문제없이 작동하면서 동시에 이물질을 제거해주는 와이핑 작용을 가능하게 한다. 이러한 V 가이드 시스템은 내장된 컴플라이언스가 높기 때문에, 취부면이 정확히 평평하지 않더라도 기계 전체 길이를 따라 일관되게 작동될 수 있도록 해 준다.
평행 설치에 대한 옵션으로는 GV3 플로팅 베어링 등이 있다. GV3 플로팅 베어링은 약간의 축운동을 허용한다. 예를 들어, 햅코의 플로팅 베어링은 반대쪽 V 시스템의 V홈 평행 불량률을 2.0mm까지 허용한다. V 가이드는 표준형 플랫 트랙과 롤러와도 사용이 가능하며, 이 경우 더 큰 축 운동이 허용된다. 평행 셋팅에 대한 수고로움이 크게 감소된다는 것만 봐도, 햅코의 V 가이드와 같은 리니어 가이드 시스템을 사용하여 귀중한 작업시간을 절약함으로써 얻는 장점이 매우 크다는 것을 설계자들은 명확히 알 수 있다. 이러한 장점은 수많은 복합 기계 작동의 리니어 시스템이 사용되는 대규모 생산라인에서 특히 뚜렷하게 나타난다.
▲ GFX ▲ GV3 ▲ PRT2
포장 라인에서의 유지보수 비용 감소
햅코의 V 가이드는 신속한 장착이 가능한 디자인으로 인해 설치비용을 절감해줄 뿐만 아니라, 실제로 조립과 생산작업이 시작되면 그때부터 더욱더 햅코 제품 본연의 장점을 확실히 느끼게 된다. 포장산업은 특히 매우 빠른 속도의 시스템을 요구하는 산업인데 이러한 고속의 애플리케이션들을 실현시킴으로써 궁극적으로는 생산 비용절감 효과를 얻게 되는 것이다. 한 예로, 포장산업 분야 대다수의 기계들은 2m/s 이상의 속도나, 짧은 스트로크에서의 왕복운동을 요구하는 조건이 많다. 이는 1년을 기준으로 볼 경우, 대부분이 25,000km나 그 이상의 거리만큼을 커버한다는 뜻이다.
포장관련 애플리케이션들은 일반적으로 10년 이상의 수명을 요구하는 매우 까다로운 시스템이 대부분이다. 상대적으로 청결한 작업 환경의 경우, 일반적인 사양의 포장라인 내에 있는 리니어 시스템은 기계의 예상수명 기간 중 한번쯤의 교체가 필요할 것으로 예상된다. 하지만 볼 레일 시스템을 교체하는 경우에는 레일이 마모될 조짐이 전혀 보이지 않는다 할지라도 블록과 레일을 둘 다 폐기해야만 한다. 이는 블록과 레일이 서로 밀접하게 연결되어 있어, 시스템이 한 번 마모되고 나면, 내부의 다른 표준 교체 부품들이 버티지 못할 수 있기 때문이다. 전체 시스템 중일부만 마모되었는데도 아예 시스템 전체를 폐기하는 것은 비용도 많이 들뿐만 아니라 매우 낭비적이며, 환경 친화적이지도 않다.
햅코 V 가이드 시스템이 마모될 조짐이 보이면, V 베어링의 편심 조정 기능을 이용하여 플레이(play)가 일어난 부분을 신속하고도 간단하게 제거할 수 있다. V 베어링이 산출된 수명 말기에 도달하면, 이들 V 베어링을 세트 전체로 교체하지 않고 개별적으로 교체할 수 있어, 이상이 없는 부품을 불필요하게 폐기하지 않아도 된다.
보편적인 스트로크를 가진 애플리케이션에서의 리니어 레일은 V 베어링이나 볼 레일 블록 수명의 약 10배 정도 지속된다고 보고 있다. 이는 레일의 특정 부분은 간간이 하중을 받는 반면, 베어링이나 블록은 아예 접촉이 되어있어 끊임없이 하중을 받고 있기 때문이다 (매우 짧은 스트로크의 애플리케이션은 예외). 햅코의 V 가이드 시스템은 각각의 베어링을 조정하여 필요에 따라 개별적으로 교체가 가능하지만, 교체작업 중에도 V 레일은 본연의 예상수명을 다하기까지 프로세스 전반에 걸쳐 계속해서 작동하게 된다. 이러한 원리는 경제적이고 비용 효과적일 뿐만 아니라, 볼 레일 시스템에 비해 훨씬 덜 낭비적이다.
가동중단 비용
산업군과 특정 제조업에 따라 시간당이나 시스템당 가동중단 시간은 천차만별이다. 포장 산업 고객의 가동중단 비용은 시간당 £500~£100,000로 그 범위가 매우 넓은데, 이는 가동중단 시간이 길어질수록 실제로 사업에 미치는 영향이 얼마나 큰가에 따라 결정이 된다. 따라서 초기 구매비용 면에서 보면 볼 레일이 더 저렴하지만, 일부 애플리케이션을 장기적인 측면에서 보면 결국 더 많은 비용이 드는 경우도 많다.
예를 들어, 전체 볼 레일 시스템(블록과 레일)을 교체하는 경우를 비교해 보면, 햅코 V 베어링을 개별적으로 교체하는 것이 훨씬 더 빠르다. 각각의 볼 레일 시스템을 바꾸는 데는 약 30분이 소요된다(해체 및 셋팅작업 포함). 반면, 일반적인 GV3 캐리지에 있는 네 개의 베어링을 바꾸는 데는 10분미만이 소요된다. 이러한 시간 차이는 시간당 비용뿐만 아니라 가동중단 비용에도 영향을 미치므로, 유지보수 측면에서도 햅코의 시스템이 훨씬 더 매력적이게 해준다.
작업환경 조건
총 소유 비용(TCO)을 고려할 때 작업환경 조건도 무시해서는 안 된다. 햅코의 V 가이드 시스템은 그 슬라이드와 베어링 접촉면의 기하학적 구조로 인하여 와이핑 기능을 내장하고 있다. 이는 작동 면에서 생기는 먼지나 이물질, 잔재물이 제거되어 오염된 환경에서도 시스템이 완벽하게 잘 작동한다는 것을 의미한다.
이와는 반대로 볼 레일 시스템에서는 밀폐 부분에서 이물질 및 잔재물 입자가 발견되거나 손상된 경우, 내부 볼 베어링 트랙이 작동하지 않게 되며, 움직임이 느려지게 된다. 이는 곧 치명적인 기계고장의 원인이 되어 결국 가동 중단 시간이 길어지거나, 시스템을 전체적으로 바꾸어야 하는 상황을 불러올 수 있다.
햅코의 V 가이드 시스템은 거친 작업환경에서도 잘 작동하며, 베어링의 수명이 거의 다 되어가도 작동을 유지시켜주어 기계가 치명적인 손상을 입는 일이 발생되지 않는다. 따라서 예정된 유지보수 및 점검시기가 될 때까지 각각의 V 베어링들에 이상이 있는지의 여부를 고객들은 알아채지 못하는 것이 대부분이다.
볼 레일 제품은 다양한 사례에서 대부분의 설계자들이 기본적으로 선택하는 디폴트 제품이 되었으며, 그만큼 광범위한 사례들에서 신뢰를 받고 있는 제품이라고 할 수 있다.
하지만 햅코의 GV3 제품에 대한 여러 조사들을 통해 앞서 소개해드렸던 것과 같은 핵심적이고도 중요한 장점들도 밝혀지고 있다. 이러한 장점은 특히 긴 길이의 애플리케이션에서 더욱더 뚜렷하게 나타나는데, 좀 더 효율적인 해결책을 제공해주는 V 가이드와 비교할 때, 길이가 긴 시스템은 그만큼 설치에 드는 시간이 오래 걸리기 때문이다. 또 다른 핵심 요인으로는 거친 작업환경에서 시스템이 제대로 작동하기 위한 요건에서 찾을 수 있다. 즉, V 가이드는 그러한 조건 하에서 매우 효율적인 솔루션임이 증명되었다.
구매비용이 항상 핵심 요인이긴 하지만, 장기적인 유지보수 문제 및 시스템을 장착/설치하는 옵션들도 모두 제대로 고려해 보아야한다. 이를 위해, 다른 리니어 솔루션에서는 거의 볼 수 없는 절감형 엔지니어링 패키지를 제공해주는 햅코의 GV3 제품은 그만큼 조립이 손쉬운 우수하고도 믿음이 가는 제품으로 고객들의 인정을 받고 있다.
