「중공축 모터」의 채용으로, 정밀도 향상과 코스트 삭감은 양립 가능한가?

벨트 기구가 정밀도면의 불안, 트러블의 리스크에…

Y사는 각종 일반 산업용 기계로부터 첨단 분야의 반도체 제조 장치, 검사 장치 등의 개발·제조·판매를 다루는 산업 기기 메이커입니다.

이 회사는 한 반도체 제조 장치의 새로운 모델 개발에서 큰 과제에 직면했습니다. 왜냐하면 정확도 향상과 비용 절감이라는 시장 요구에 대해 현행 모델에서는 충분히 응할 수 없었기 때문입니다.

이 장치에서는 흡착 기구가 필요하기 때문에 볼 스플라인 안에 에어를 통과할 필요가 있어 모터를 동일 축선에 배치할 수 없었습니다. 그 때문에 타이밍 벨트를 사용하고 있었습니다만, 그 타이밍 벨트에 과제가 있었습니다. 벨트기구는 약간의 오차로 장력이 크게 변화하기 때문에 적절한 장력을 유지하는 데 어려움을 겪었습니다. 벨트를 너무 조이면 부하가 커지거나 메카 기구에 악영향을 미치거나 합니다. 그렇다고 풀면 벨트가 진동하고 최악의 경우는 빠져 버리는 경우도 있습니다. 또한 장시간 동작에 의한 경년 변화 등에 의해 정밀도가 열화되기 쉽다는 약점도.

장점이 큰 「중공축 모터」를 검토, 그러나 요구를 만족하는 제품은 발견되지 않고…

그래서 이 회사는 벨트 구동 대신 “중공축 모터”의 장점에 주목합니다.

「중공축 모터」는 모터의 샤프트가 중공이 되어 있으므로, 중공 내경에 볼 스플라인을 설치함으로써 타이밍 벨트나 기어 등의 대규모 전달 기구가 필요 없게 됩니다. 또한 벨트의 약점으로부터 해방되는 것으로, 대폭적인 고정밀도화·기구의 간소화·공간 절약화 및 코스트 다운을 기대할 수 있습니다. 그러나 중공축 모터의 선정도 간단하게는 되지 않았습니다. 당시의 모습에 대해 회사 개발부 설계팀의 H씨는 이렇게 말합니다.
「모터는 성능과 코스트 다운의 요점이었기 때문에, 선정에는 신중을 기했습니다.그러나, Web이나 카탈로그로 여러가지 정보 수집을 해도, 꽤 요구를 만족하는 제품이 없었습니다. "

단 1주만에 최적의 맞춤형 모터 제안

나중에 사양 확인을 위해 Y사를 방문한 산요전기 담당자는 H씨 등으로부터 요구 사양을 상세히 청문했습니다.
현행 모델의 도면을 가져오고, 우선은 부품마다의 부하 관성을 계산하여 모터를 선정하기로 했습니다. 그 결과, 「56mm각 2상 스테핑 모터」를 베이스로 커스터마이즈 한 중공축 타입의 모터(중공 직경 φ8mm)를 제안합니다.

「협의부터 제안까지의 기간은 1주일 정도로, 매우 스피드감 있는 대응이었습니다. 또, 현행에서 사용하고 있는 볼 스플라인 기구를 그대로 사용할 수 있도록, 모터를 커스터마이즈 해 주셨습니다.」( H씨)

계속해서 H씨 등은, 제안된 모터에 대해 실기를 이용하여 각종 성능의 시작 평가를 실시하기로 했습니다.

기구 전체로 30%의 코스트 다운, 간소화, 정밀도 업을 단번에 실현!

검증 결과, 스테핑 모터를 중공축 타입으로 하는 것에 의한 다양한 이점을 확인할 수 있었습니다.

우선, 중공 내경에 볼 스플라인을 통과시킴으로써 기구의 대폭적인 간소화를 실현했습니다.
또한, 벨트의 장력을 유지하기 위한 유지보수가 필요 없게 되어, 벨트의 열화에 의한 트러블도 미연에 회피할 수 있게 되었습니다.
만약 고장난 경우에도 벨트 구동의 경우에 필요한 절차 - 벨트를 제거하기 위해 관련 부품을 제거하고 교체하고, 벨트 장력을 조정하고, 부품을 조립하는 - 교체만으로 끝나기 때문에 장치 정지 시간이 짧아지면서 유지보수 공수를 대폭 삭감할 수 있었습니다.

또, 모터의 회전이 다이렉트에 전해지는 것으로, 위치 결정 정밀도도 비약적으로 향상. 한층 더 중공축으로 한 것으로, 볼 스플라인 1개로 직동 동작과 회전 동작을 할 수 있게 되었습니다.
「종래의 장치에서는 직동과 회전으로 볼 스플라인을 나누고 있었습니다만, 1개에 양기능을 탑재할 수 있기 때문에 공간 절약화할 수 있어 결과적으로 30%의 장치 코스트 다운에 연결되었습니다.」(H 씨)

이렇게 상세한 검증 후 Y사는 「중공축 모터」의 정식 채용을 결정.
H씨는 이번 도입에 대해 이렇게 말하고 있습니다.
“산요전기의 리플레이스에 의해, 신모델에 있어서 기대대로 정밀도의 향상과 코스트 다운, 한층 더 메인터넌스 공수의 삭감을 실현할 수 있었습니다. 섬세하게 대응해 주셨습니다.

Y사의 신모델은 릴리스 후, 기대대로 큰 시장 우위성을 확보해, 순조롭게 쉐어를 확대. 글로벌 경쟁에서 반도체 제품의 비용 절감과 품질 확보에 크게 기여하고 있습니다.

스테핑 모터에 대한 자세한 내용은「스테핑 모터란?​

게시일: 2019-01-15 00:00