상위문서 : 생산자동화
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목차
1. 개요
2. 조립시스템을 위한 요소
3. 조립시스템의 형태 및 분류
3.1. 조립방법
3.2. 조립시스템의 형태
3.3. 조립시스템의 분류
4. 조립 생산성 향상을 위한 연구분야
3.2. 조립시스템의 형태
3.3. 조립시스템의 분류
1.개요
제품 조립 자동화란 제조에서 만들어진 부품들을 조립하여 완제품을 만드는걸 자동화한 것을 말한다. 조립은 주된 기능과 부기능이 있는데 주된 기능은 두 개 이상의 부품이 하나의 조립군이 되도록 해주는 체결 기능이 바로 조립의 본 목적고 부기능은 조립의 주기능 수행을 위해 부가적으로 필요한 기능을 말한다. 조립은 자동화가 매우 어려운 부분이다. 공정의 종류가 많고 부품의 크기가 다양하며 취급법이 가지각색이기 때문이다.
2.조립시스템 고려 요소
조립을 자동화 하려면 무엇이 조립을 방해하는지를 알아야한다.
크게 조립의 방해요소를 보면 다음과 같다.
위에서 문화적 요소와 사회적, 조직적 요소는 시대가 변하면서 대부분의 문제는 점차 사라질 것이다.
제품과 조립공정만 보면 방해요소를 다음과 같이 볼 수 있다.
크게 조립의 방해요소를 보면 다음과 같다.
위에서 문화적 요소와 사회적, 조직적 요소는 시대가 변하면서 대부분의 문제는 점차 사라질 것이다.
제품과 조립공정만 보면 방해요소를 다음과 같이 볼 수 있다.
- 조립될 대상
- 대상의 크기 大
- 대상의 개수 多
- 조립 제품의 고조의 복잡성(테트리스 블록에 따른 쌓는데 힘든 정도를 생각하면 된다.)
- 대상의 재질 脆
- 조립 공정
- 조립 공정의 종류 多
- 조립용 기계 特
- 조립용 보조 공구 多,特
따라서 이 두 방해요소를 해결하면 조립자동화는 매우 쉬워질 것이다. 이 두 방해요소를 해결하기 위해 부품을 설계할 시 지켜야할 원칙은 다음과 같다.
- 단순한 제품의 구조로 설계(simple design)
- 쉽게 확실하개 알 수 있는 구조로 설계(clear design)
- 무겁고 복잡한 제품은 나누어서(differentiation)
- 하나의 조립군으로 묶을 수 있다면 하나로 설계(intergration)
- 여러 개 부품을 취급할 수 있는 틀을 사용(use a frame)
- 모듈화(modularization)
- 표준화(standardization)
여기서 모듈이란 독립된 기능을 수행하는 조립군이다. 첨언하면 모듈식 설계는 생산자 입장에서는 편하지만 소비자 입장에서는 매우 불리하다.
여기서 더 자세히 자동화를 위한 부품 설계를 부품 모양으로 볼 수 있다.
1. 대칭성<->비대칭성
대칭적인 부품은 부품을 어떤 방향에서든 체결해도 문제 없는 부품이다. 다만 꼭 체결해야하는 방향을 제시해 줘야할 상황도 있는데 이때는 부품을 비대칭적이게 설계한다. 다만 비대칭적으로 설계하면 비대칭적이게 만들기 위한 추가적인 공정이 필요하다.
2. 엉킴성
스프링같은 부품은 엉키기가 쉽다. 이를 방지하기 위해서 스프링을 매우 촘촘하게 만들던지 다른 특수한 방법이 필요하다.
3. 운반성
작업장에서 부품의 운반성을 향상하기 위해서 부품의 설계는 부품의 형상이 평평할 수록, 부품의 무게 중심이 정확히 부품의 중심에 있을 수록 좋다.
4. 삽입성
부품 간의 삽입성을 높이기 위한 설계는 그림을 통해서 이해하는 것이 좋다.
5. 체결성
체결 부위를 빠르게 파악할 수 있도록하고 부품의 형상이 간단할 수록 좋다.
3. 조립시스템의 형태와 분류
3.1.조립방법
조립방법에는 여러 방법이 있다. 그 중 대표적인 조립방법 12개를 소개한다. 조립 방법에는 크게 분리,재조립이 가능한 것과 힘든것으로 나뉜다.
1. 분리 재조립이 비교적 쉬운 조립방법
1.1 나사조이기(bolting)
나사조이기는 대표적인 조립방법이다. 제품과 제품을 연결하는데 나사를 사용하여 체결하는데 체결력이 강하고 체결부위에 응력이 집중되며 분리 및 재조립이 용이하다.
1.2 스냅 피팅(snap fitting)
축 또는 구명에 파 놓은 홈에 끼워 넣어 체결하는 방법이다. 비용이 저렴하고 경량의 부품에 사용한다. 주로 체결부위는 탄성이 좋은 재료로 만든다.
2. 분리 재조립이 비교적 어려운 조립방법(영구체결)
2.1 납땜(soldering)
인두기로 땜납을 녹여 제품을 체결하는 방법이다. 납중독에 주의하자!
2.2 경납땜(brazing)
용융점이 낮은 합금을 녹여 부품을 체결하는 방법이다. 납땜보다 온도가 더 높고 모제에는 손상이 없다는게 특징이다.
2.3 접착(bonding)
접착제를 사용하여 부품을 체결하는 방법이다. 비용이 저렴하고 여러 소재에 사용이 가능하지만 체결하는 힘이 약해서 가벼운(경량) 부품에만 사용이 가능하다.
2.4 시밍(seaming)
부품을 접거나 말아 넣어 서로 체결하는 방법이다. 얇은 금속을 주로 사용하며 분리시 파괴의 가능성이 있다. 주로 통조림 밀봉이나 음료수 캔 윗부분을 체결하는데 쓰인다.
2.5 심용접(seam welding)
점용접의 일종으로 얇은 금속판의 이음 용접에 사용하는 방법이다. 내밀성이 좋으며 10기압 이상 견딜수 있다.
2.6 점용접(spot welding)
금속판을 겹쳐 상하의 전극으로 압력을 가해 순간적으로 엄청난 전류로 인하여 용접부위가 녹으면서 체결, 구멍이 없이 용접이 되며 얇은 판 용접에 사용한다. 판이 용접되면서 금속이 석기므로 융합용접의 일종이라고 할 수 있다.
2.7 심기용접(stud welding)
봉이나 볼트를 부품과 체결하는데 쓰인다. 용접 순간 봉 or 볼트에 고전압이 흐르면서 부품으로 가는데 이 때 아크가 생성되면서 용접이 된다. 부품의 손상이 별로 없으며 모든 자세에서 용접이 가능하다는게 장점이다.
2.8 초음파용접(Ultrasonic)
소재를 음극간에 놓고 가압하여 초음파 진동으로 용접하는 방법으로 용접 온도가 낮고 압흔이 작아 플라스틱에 주로 사용한다.
2.9 마찰용접(Friction)
두 소재를 접촉시켜 가압하면서 상대회전운동을 하여 발생하는 마찰열로 부품을 체결하는 방식으로 원형단면만 쓸 수 있으며 다른 소재끼리 접합이 가능하며 일반적인 용접보다 훨씬 단단하게 체결된다.
2.10 아크용접(Arc welding)
가장 일반적인 용접방법으로 Arc에 의한 발열을 이용하여 금속을 용접하는 방식이다. 직류와 교류 방식이 있다.
3.2.조립시스템의 형태
3.3.조립시스템의 분류
4.조립 생산성 향상을 위한 연구분야
이 글에서 대략적인 조립 자동화에 대한 설명과 형태 및 분류를 보았다. 아래는 값싸고 신뢰성이 높으며 생산성이 높은 조립시스템을 위해 현재 연구하고 있는 주제들이다.
- 고장
- 조립 작업장의 고장 발생률을 줄이는 방법
- 발생된 고장을 빠른 시간안에 제거하는 방법
- 발생된 고장을 인지하여 자동으로 고치는 방법
- 조립시스템의 이용도
- 투입된 조립 장비들의 활용도를 최대로 할 수 있는 방법
- 비슷하거나 유사한 제품의 조립 수행(그룹 테크놀러지)
- 조립 시간
- 조립 공정 수를 줄일 수 있는 방법
- 조립 공정의 생략 가능성 조사 방법
- 새로운 간단한/빠른 조립 방법
- 조립 기계의 성능
- 조립 기계의 성능의 정량적 평가 방법
- 유연성이 높은 조립 기계의 설계
- 조립 작업자
- 신뢰성이 높은 작업자 평가 방법
- 작업 조건/환경 개선 방법
- 작업자에게 동기를 부여할 수 있는 방법
