[Beckhoff 제공] 고효율 표면 처리 및 친환경 생산 공정을 위한 플라즈마 시스템을 제조하는 업체인 Plasmatreat는 독일 슈타인하겐(Steinhagen)에 본사가 있다. 이 업체는 지난 K 2019 무역 박람회에서 새로운 플라즈마 처리 유닛을 발표했다. 이 표면처리 유닛의 주요 혁신 포인트는 Beckhoff의 평면 모터 시스템인 ‘XPlanar’를 사용해 정밀하고 유연하게 공작물을 운반하는 것이다. XPlanar는 PCB와 같은 민감한 공작물을 옮기는데 사용됐던 기존의 시스템을 대체할 수 있고, 복잡한 6축 로봇과 리니어 모터를 설치할 필요가 없게 한다. 

부유식 평면 무버는 공작물의 표면 처리를 위해 위치로 정확하게 운반하기 때문에 플라즈마 제트를 이동할 필요가 없다. [사진=Plasmatreat, Germany]

Plasmatreat의 책임자인 Jochen Stichling은 플라즈마 처리 유닛은 2단계 공정으로 다양한 재료 샘플의 표면을 처리한다고 설명한다. 이 유닛은 첫 번째 단계에서 세척과 활성화를 위해 기판을 노즐 아래로 이동시킨다. 두 번째 단계에서는 별도의 노즐을 기능성 코팅으로 덮는다. Jochen Stichling은 “이 단계들은 회사가 혁신하기 위해 노력한 부분”이라며, “우리는 공작물을 이송하기 위해 빠르고 완벽하게 프로그래밍이 가능하며 마모가 없는 시스템을 원했다. 그리고 맞춤형 프로그래밍 트랙과 이동에 관해서는 XPlanar를 대체할 만한 실질적인 대안이 없다”고 말했다.

부유식 무버가 있는 평면 모터 시스템

XPlanar 시스템은 어떠한 패턴으로도 배열 가능한 평면 타일로 구성돼 있으며, 비접촉식 무버와 결합해 무버를 매우 빠르고 유연하며 정밀하게 배치할 수 있다. 비접촉식 무버는 저크 없이 작동하며 최대 4m/s의 속도로 이동할 수 있다. 또한, 2g로 가속할 수 있으며 50µm의 반복 정밀도로 마모 없이 조용히 위치한다. 이 시스템은 x-y 공간 내에서의 이동을 지원할 뿐만 아니라 필요한 경우 무버를 최대 6 자유도로 배치할 수 있는 추가적인 기능을 제공한다.

또한, Plasmatreat 기계의 XPlanar 시스템은 6개의 240×240mm 평면 타일과 1개의 평면 무버로 구성돼 있다.

새로운 플라즈마 처리 유닛은 6축 로봇이나 추가 리니어 축이 더는 필요하지 않기 때문에 매우 콤팩트하다. [사진=Plasmatreat, Germany]

유연성 향상 및 기계적 복잡성 감소

XPlanar의 주요 이점은 표면을 처리하는데 사용되는 플라즈마 제트를 더 이동할 필요가 없으며 고정 마운팅에 설치할 수 있다는 것이다. 플라즈마 제트는 기계적으로나 전기적으로 복잡하다. XPlanar는 플라즈마 제트 자체보다는 공작물을 움직일 수 있어 공급 라인의 마모를 감소시킨다. Jochen Stichling은 유연성 향상으로 인한 추가적인 이점에 대해 “간단한 어댑터만으로도 다양한 재료 샘플을 무버에 부착해 처리할 수 있다. 그리고 플라즈마 제트와 함께 가공 스테이션을 쉽게 추가할 수 있다.

또한, 우수한 부품의 마커 또는 광학 감지 헤드를 사용해 전체부품 검사를 수행할 수 있으며, 필요에 따라 공작물을 유연하게 운반할 수 있다. XPlanar의 빠른 가속으로 재료 샘플을 고속으로 이동시킬 수도 있다. 예를 들어, 얇은 샘플을 사용하면 고정 플라즈마 제트로 처리 시간을 최소화할 수 있다”고 설명했다.

Plasmatreat의 CEO인 Christian Buske(오른쪽)와 Beckhoff Automation의 대표 Hans Beckhoff(왼쪽)는 Düsseldorf에서 열린 K 2019 무역 박람회에서 XPlanar 기반 플라즈마 처리 장치를 성공적으로 발표했다. [사진=Plasmatreat, Germany]

XPlanar의 기능적 이점은 다음과 같은 다양한 애플리케이션 분야에서 가치가 증명되고 있다. 기존의 설계는 6축 로봇 또는 리니어 모터를 사용하여 고정된 공작물 주위로 플라즈마 제트가 이동했다. 비용 측면에서 보면, XPlanar는 리니어축과 로보틱 시스템 사이에 위치한다. 로봇시스템이 보통 이상적인 z축에서 수직 이동이 많이 필요가 없는 평평한 부품이다. XPlanar는 갠트리 타입 시스템에 대한 탁월한 대안을 제공해준다. XPlanar는 마모가 적으면서, 손쉬운 청소 및 클린룸 호환성 측면에서의 이점이 있다.

Jochen Stichling은 “XPlanar는 처리 프로세스 중 전체 검사를 위한 인라인 테스트의 직접 통합 및 최종 고객을 위한 맞춤형 무버 이동 경로 프로그래밍이 가능하다는 두 가지 핵심영역에서 플라즈마 표면 처리를 최적화할 수 있는 잠재력을 가지고 있다”고 밝혔다.

플라즈마 처리의 또 다른 장점은 XPlanar 시스템을 기계에 통합하는데 두 달도 채 걸리지 않았다는 것이다. 이는 Beckhoff가 3D 데이터 및 전기 연결 정보를 신속하게 제공해 회사가 XPlanar 스타터 키트를 기계 설계에 신속하게 통합할 수 있게 했기 때문이다. Jochen Stichling은 “XPlanar는 강력하고 신뢰할 수 있는 것으로 증명됐다”며, “또 다른 장점은 전체 플라즈마 처리 셀이 이제 PC 기반 제어를 통해 완전히 자동화돼 단일 소스의 시스템 솔루션이 된 것”이라고 전했다.

[김관모 기자 (news@industrynews.co.kr)]

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