모션컨트롤의 자격 요건에 대해 평가 및 검증할 때에는 오류를 범하기 쉽다. 여기에 오류를 피하기 위한 다섯 가지 단계가 있다. 물론 각각의 단계만으로는 작업 중에 발생할 수 있는 모든 가능성이나 오류에 대응할 수 없다. 하지만 모션컨트롤 설계를 위한 시발점이 되기에 충분하다.
문제를 해결하기 위해서는 공정에 도입될지의 여부도 불확실한 블라인드 탐색(해결책을 탐색하는 데 주어진 사전 지식이 없거나 이를 전혀 고려하지 않고 무조건 차례대로 접근을 시도하는 방법. 출처 컴퓨터인터넷IT용어대사전)보다는 가장 기초적인 것부터 시작하는 것이 바람직하다.
모션시스템에는 기본적으로 세 가지 요소가 있다.
·실질적인 움직임(이동)을 수행하는 장치. 스테이지·액추에이터·플랫폼·슬라이드 등이 있다.
·전자 장치. 사용자의 명령을 받아 움직임(운동)으로 변환하는 장치로, 드라이브·증폭기 등이 있다. 이들 장치는 사용자가 장치를 1㎜씩 움직라는 명령을 내리면 이를 기계장치에 전달할 수 있는 신호로 변환하는 식으로 작동한다.
·장치의 ‘두뇌’ 혹은 모션컨트롤러.
당신은 지금 모션컨트롤에 대한 기본적인 사항들을 이해하는 과정에 있다. 하지만 초보자나 풋내기들은 여전히 시스템 구축에 수백만 원 이상의 돈을 낭비하는 것에 대한 두려움을 품고 있다. 장치가 불만족스럽든 완전히 구동에 실패하든 금전적인 출혈은 불가피하다. 뿐만 아니라 창피나 굴욕 혹은 더 나쁜 결과로 이어지는 것은 당연한 일이다.
파국을 막기 위해서는 다음과 같은 다섯 가지 단계를 수행하는 것이 바람직하다.
1단계 - 설계를 제한하는 공정 변수들의 목록을 만들어라
당신은 지금 모션컨트롤에 대한 기본적인 사항들을 이해하는 과정에 있다. 하지만 초보자나 풋내기들은 여전히 시스템 구축에 수백만 원 이상의 돈을 낭비하는 것에 대한 두려움을 품고 있다. 장치가 불만족스럽든 완전히 구동에 실패하든 금전적인 출혈은 불가피하다. 뿐만 아니라 창피나 굴욕 혹은 더 나쁜 결과로 이어지는 것은 당연한 일이다.
파국을 막기 위해서는 다음과 같은 다섯 가지 단계를 수행하는 것이 바람직하다.
1단계 - 설계를 제한하는 공정 변수들의 목록을 만들어라
기본적인 접근방식은 장비로 실현할 수 있는 멋지고 놀라운 일들을 빠짐없이 나열하는 것이다. 그 누가 장치의 설계가 기능을 제한하는 것을 원할까. 하지만 실제로 많은 프로젝트들이 명확하게 정의된 매개변수가 없을 경우 통제 불가능한 상황에 빠지고 만다.
제한사항 또한 장치 및 기계가 정말 필요한지 여부를 정의하는 데에 도움이 된다. 몇 가지 고려해야 할 사항으로는 ▲충분한 처리량을 달성하기 위해 시스템이 얼마나 빠르게 작동해야 하는지 ▲공정이 얼만큼 높은 정밀도를 요구하는지(예를 들어 레이저 절단 작업은 레이저가 제품의 질을 떨어지기 전에 매우 빠르게 작업을 마쳐야 한다)▲시스템을 전체 장치 내에 포함할 금전적인 여유가 있는지 ▲비용을 절감하려 할 때 위험을 감수할 수 있는지 등이 있다.
2단계 - 오류를 기준으로 예산을 편성하라
제한사항에 대해 정의하는 과정은 오류에 기반을 둔 예산 편성으로 이어진다. 이 단계에서 공정 매개변수를 통해 정의된 정확도를 참조함으로써 시스템에 적합한 장비를 고려할 때 장비의 유형을 크게 좁힐 수 있다.
2단계 - 오류를 기준으로 예산을 편성하라
제한사항에 대해 정의하는 과정은 오류에 기반을 둔 예산 편성으로 이어진다. 이 단계에서 공정 매개변수를 통해 정의된 정확도를 참조함으로써 시스템에 적합한 장비를 고려할 때 장비의 유형을 크게 좁힐 수 있다.
움직임 정확도는 가공·측정·처리할 때의 최소 배선폭(Smallest Feature Size)보다 10배 이상 뛰어나야 한다. 가장 필요한 것을 장치를 얻기 위해서는, 실패에 따른 대가(비용) 또한 기억해야 한다. 또한 과도한 지정(Oversepcifying)에 대한 고민도 잊으면 안 된다(이는 세부항목을 과도하게 명기하는 것을 말한다).
장치 비용은 움직임의 정확도에 따라 기하급수적으로 증가한다. 만약 가까운 미래에 마이크로미터 단위 정확도가 필요하다면 나노미터 단위의 정확도가 필요 없다. 한편 높은 정밀도 역시 비용이 높아지는 원인이 된다. 하지만 작업자를 물리적인 위험으로부터 보호하고자 할 경우에는 그만큼의 값어치를 한다.
다행히 대부분의 공정이 위태롭거나 위험한 것은 아니다. 대부분의 장비에서 낮은 정밀도는 정확하고 꼼꼼하게 부품을 옮기지 못하며, 다른 부분들과 흡사한 허용오차를 달성치 못함을 의미한다. 따라서 작업효율 저하에 대한 가능성 및 대체 비용에 대해서도 고려해야 한다.
향후 어떤 방식으로 장비를 사용할지에 대해 생각해보자. 부품의 크기나 무게를 바꿀 계획이 있는가? 산업의 미래 시장 요구사항을 만족시키기 위해 더 나은 허용오차 및 정밀도를 필요로 하는가?
공정 효율을 높일 수 있을 만큼의 최소한의 보완조차 없다면 장치가 충분한 성능을 낼 수 없으므로 심각한 위기에 봉착하게 된다.
4단계 - 기술지원을 고려하라
여러 장치를 한데 엮어 전체 공정을 구축하기란 여간 힘든 일이 아니다. 장비를 설치하기 전은 물론 설치 이후에도 기술적인 지원을 해줄 수 있는 모션컨트롤 공급업체를 선택함으로써 골치 아픈 일을 덜 수 있다. 기술지원을 받지 못한다면 불만족스러운 문제를 해결하기 위해 구글에서 몇 시간 동안이나 혼자 검색을 하고 있어야 한다. 이는 귀중한 시간을 낭비하는 짓이다.
5단계 - 장비를 구축하는 초기 단계부터 주의를 기울여라
대부분의 설계기술자에게 있어 최우선사항은 비용을 절감해 예산에 맞추는 것이다. 예상치 못한 세부 설계사항이 비용을 높이더라도 원래 계획했던 비용을 초과하지 않는 것이 중요하다.
하지만 저 품질 기계를 사용함으로써 비용을 절약하려 하는 광경을 너무나 자주 목격할 수 있다. 이는 제 기량을 발휘하지 못하거나 주요 작업을 수행하지 못하는 결과를 낳을 뿐이다.
결국 기술자는 상당한 시간과 금액을 잃어버린 뒤에야 곤란한 처지에 놓인 자신을 발견하게 된다. 게다가 추가적인 비용을 들여 응용사례에 투입할 새로운 장비를 들여와야 한다.
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