1. Assembly의 정의

Assembly는 개별 부품, 모듈, 구동장치, 센서, 배선 및 배관을 정해진 기준과 순서에 따라 결합하여, 요구된 구조·운동·정밀도·기능·안전성을 갖는 하나의 기계 시스템으로 완성하는 과정이다.

조립은 단순히 부품을 연결하거나 볼트를 체결하는 작업이 아니다.

조립을 통해 다음 관계가 실제 기계에 구현된다.

• 부품 사이의 위치관계

• 축과 가이드의 정렬

• 베어링과 축의 끼워맞춤

• 구동부의 하중 전달

• 모터와 메커니즘의 동력 연결

• 센서와 실제 검출대상의 관계

• 배선과 프로그램 I/O의 연결

• 공압·유압 장치와 동작방향

• 안전장치와 위험영역의 관계

• 유지보수를 위한 접근 및 교체구조

따라서 Assembly의 본질은 다음과 같다.

설계도면에 정의된 기능적 관계를 실제 기계구조로 재현하는 것이다.

2. 기계 제품 개발에서의 위치

범용기계의 제품개발 흐름은 다음과 같이 표현할 수 있다.

Requirements → Design → Manufacturing → Assembly → Control Integration → Commissioning → Verification → Delivery

각 영역의 역할은 다음과 같다.

Manufacturing이 개별 부품의 형상과 품질을 만드는 과정이라면, Assembly는 그 부품들 사이의 관계를 만들어 하나의 기능시스템으로 완성하는 과정이다.

3. Assembly의 목적

조립의 목적은 기계를 단순히 완성된 형상으로 만드는 것이 아니다.

다음의 결과를 동시에 달성해야 한다.

3.1 구조적 완성

• 프레임과 모듈이 안정적으로 결합되어야 한다.

• 사용하중을 지지할 수 있어야 한다.

• 체결부가 운전 중 풀리거나 변형되지 않아야 한다.

3.2 운동기능 구현

• 축이 요구방향으로 움직여야 한다.

• 가이드와 구동계가 부드럽게 작동해야 한다.

• 간섭과 비정상 마찰이 없어야 한다.

3.3 정밀도 구현

• 위치정밀도

• 평행도

• 직각도

• 동심도

• 축 정렬

• 반복정밀도

가 요구범위 안에 있어야 한다.

3.4 제어기능 지원

• 센서가 실제 상태를 정확하게 검출해야 한다.

• 모터 방향과 제어방향이 일치해야 한다.

• 원점과 리미트 위치가 제어논리와 일치해야 한다.

3.5 유지보수성 확보

• 소모품과 고장부품을 교체할 수 있어야 한다.

• 조정점에 접근할 수 있어야 한다.

• 재조립 후 원래의 성능을 복원할 수 있어야 한다.

4. Assembly와 Design의 관계

조립품질은 조립작업자의 숙련도만으로 결정되지 않는다.

설계단계에서 이미 상당 부분 결정된다.

조립하기 어려운 설계는 다음 문제를 발생시킨다.

• 부품의 방향을 구분하기 어렵다.

• 조립순서가 복잡하다.

• 공구 접근이 불가능하다.

• 기준면이 불명확하다.

• 센서 조정범위가 부족하다.

• 체결 후 다른 부품을 설치할 수 없다.

• 분해 시 주변부품을 모두 제거해야 한다.

• 부품 오삽입 가능성이 높다.

• 조립공차를 현장에서 조정해야 한다.

따라서 Assembly는 생산단계의 문제가 아니라 설계단계부터 고려해야 하는 제품요구사항이다.

5. Assembly와 Manufacturing의 구분

Manufacturing

개별 부품을 제작하는 과정이다.

주요 대상:

• 절삭가공

• 판금

• 용접

• 성형

• 열처리

• 표면처리

• 부품구매

Assembly

제작된 부품과 구매품을 기능시스템으로 결합하는 과정이다.

주요 대상:

• 체결

• 끼워맞춤

• 정렬

• 위치조정

• 배선

• 배관

• 윤활

• 설정

• 검사

좋은 제조품질이 확보되어도 조립기준이 부정확하면 기계성능은 확보되지 않는다.

반대로 정교한 조립기술을 사용하더라도 부품 자체의 가공오차가 크면 요구성능을 얻기 어렵다.

6. Assembly와 Commissioning의 구분

Assembly는 물리적인 기계구조를 완성하는 과정이다.

Commissioning은 완성된 기계가 실제로 요구된 기능과 성능을 수행하도록 조정하고 검증하는 과정이다.

Assembly에서 확인하는 항목

• 부품과 모듈이 올바르게 설치되었는가

• 체결과 정렬이 적절한가

• 배선과 배관이 도면과 일치하는가

• 센서와 구동기의 설치상태가 정상인가

• 수동으로 움직일 때 간섭이 없는가

Commissioning에서 확인하는 항목

• 모터 방향과 속도가 적절한가

• 원점복귀가 정상인가

• 시퀀스가 정상인가

• 인터록과 보호기능이 작동하는가

• 사이클타임과 품질기준을 만족하는가

조립불량을 제어 파라미터로 보정하는 방식은 바람직하지 않다.

7. Assembly의 기본 구성

범용기계의 Assembly는 일반적으로 다음 영역으로 구성된다.

1. Structural Assembly

2. Precision Mechanical Assembly

3. Drive-System Assembly

4. Pneumatic and Hydraulic Assembly

5. Electrical and Control Assembly

6. Safety-System Assembly

7. Adjustment and Alignment

8. Inspection and Functional Verification

각 영역은 서로 분리되어 있지 않으며, 정해진 순서와 기준에 따라 통합되어야 한다.

8. 조립 요구사항

조립작업을 시작하기 전에 조립요구사항을 정의해야 한다.

구조 요구사항

• 하중지지

• 강성

• 체결력

• 진동저항

• 변형제한

정밀도 요구사항

• 평행도

• 직각도

• 평면도

• 동심도

• 위치도

• 축 정렬

기능 요구사항

• 이동거리

• 작동방향

• 회전방향

• 동작속도

• 원점위치

• 작업위치

환경 요구사항

• 청정도

• 온도

• 습기

• 분진

• 세척

• 부식

유지보수 요구사항

• 접근공간

• 교체시간

• 조정방법

• 분해순서

• 재조립 기준

9. 조립 아키텍처

기계 전체를 한 번에 조립하는 방식보다 기능모듈과 하위조립체로 분리하는 것이 효과적이다.

조립계층의 예

• Part

• Subassembly

• Functional Module

• Machine Module

• Complete Machine

• Production Line

예:

베어링 + 축 + 하우징 → 회전축 조립체 → 구동모듈 → 가공모듈 → 전체 기계

조립계층을 명확히 하면 다음이 쉬워진다.

• 외주조립

• 모듈검사

• 불량격리

• 운송

• 현장설치

• 옵션변경

• 유지보수

10. 조립 모듈의 경계

각 조립모듈에는 명확한 경계가 필요하다.

물리적 경계

• 설치면

• 기준면

• 볼트 위치

• 위치결정 핀

• 전원 연결

• 배관 연결

• 케이블 연결

기능적 경계

• 모듈의 기능

• 입력과 출력

• 작동범위

• 완료조건

• 이상조건

검사 경계

• 모듈단계에서 확인할 항목

• 전체 기계에서 확인할 항목

• 조립 후 재조정이 필요한 항목

모듈 경계가 명확하면 전체 기계에 조립하기 전에 기능과 품질을 확인할 수 있다.

11. 기준면과 기준점

Datum and Reference

정밀조립에서는 어떤 면과 점을 기준으로 부품을 배치하는지가 중요하다.

기준의 종류

• 주기준면

• 보조기준면

• 기준축

• 기준구멍

• 위치결정 핀

• 조립원점

좋은 기준구조는 다음 조건을 가진다.

• 반복적으로 동일한 위치를 만들 수 있다.

• 측정이 가능하다.

• 조립작업자가 쉽게 식별할 수 있다.

• 변형이 적은 위치에 있다.

• 여러 부품이 동일한 기준체계를 공유한다.

조립기준과 가공기준이 불필요하게 다르면 공차누적이 커질 수 있다.

12. 자유도 구속

부품을 정확하게 조립하려면 필요한 자유도를 명확히 구속해야 한다.

부품은 기본적으로 다음 여섯 자유도를 가진다.

• X축 이동

• Y축 이동

• Z축 이동

• X축 회전

• Y축 회전

• Z축 회전

기준면, 핀, 볼트 및 가이드가 각각 어떤 자유도를 구속하는지 검토해야 한다.

과도하게 자유도를 구속하면 다음 문제가 발생할 수 있다.

• 부품이 조립되지 않는다.

• 내부응력이 발생한다.

• 열변형에 대응하지 못한다.

• 가이드나 베어링이 구속된다.

반대로 구속이 부족하면 위치 반복성이 떨어지고 운전 중 이동이 발생할 수 있다.

13. 공차누적

Tolerance Stack-Up

여러 부품의 치수오차가 누적되면 최종 조립위치가 요구범위를 벗어날 수 있다.

예:

• 프레임 홀 위치오차

• 브래킷 가공오차

• 센서 설치오차

• 센서 자체 반복오차

가 누적되면 실제 검출위치가 크게 변할 수 있다.

공차누적 검토대상

• 축간거리

• 센서 위치

• 모터와 감속기 정렬

• 가이드 평행도

• 치공구 위치

• 제품 위치

• 안전장치 간격

대응방법

• 공통기준면 사용

• 조정구조 적용

• 위치결정 핀 사용

• 부품수 감소

• 조립 후 측정

• 선택조립

• 심 또는 스페이서 적용

조정구조는 제조오차를 흡수할 수 있지만, 조립시간과 작업자 의존성을 증가시킬 수 있다.

14. 조립순서

Assembly Sequence

조립순서는 품질, 작업성, 안전 및 재작업 가능성에 직접 영향을 준다.

좋은 조립순서는 다음을 만족해야 한다.

• 기준부품부터 조립한다.

• 내부부품을 외부커버보다 먼저 설치한다.

• 정렬작업 후 체결한다.

• 검사 가능한 단계에서 중간검사를 수행한다.

• 배선과 배관공간을 남겨둔다.

• 무거운 부품은 안정된 상태에서 설치한다.

• 조정이 필요한 부품은 접근 가능한 상태로 유지한다.

잘못된 조립순서는 다음 문제를 만든다.

• 공구가 들어가지 않는다.

• 이미 설치한 부품을 다시 분해해야 한다.

• 케이블을 통과시킬 수 없다.

• 정렬기준을 측정할 수 없다.

• 검사와 조정이 불가능하다.

15. 조립 방향성과 접근성

조립자는 부품을 어느 방향에서 넣고 체결할지를 고려해야 한다.

검토사항

• 부품 삽입방향

• 볼트 체결방향

• 공구 접근방향

• 측정기 접근방향

• 케이블 연결방향

• 배관 연결방향

• 분해방향

• 교체부품 인출방향

가능한 경우 조립방향을 단순화하고, 체결방향을 통일하는 것이 좋다.

16. 체결부 설계

Fastening

기계조립에서 가장 일반적인 결합방법은 볼트 체결이다.

그러나 볼트는 단순히 부품을 붙이는 것이 아니라 필요한 체결력을 발생시키는 요소이다.

검토사항

• 볼트 크기

• 강도등급

• 체결길이

• 나사물림 길이

• 체결토크

• 풀림방지

• 와셔 사용

• 반복분해 여부

• 부식

• 작업공간

풀림방지 방법

• 적정 체결력 확보

• 스프링와셔

• 톱니형 와셔

• 나사고정제

• 이중너트

• 풀림방지 너트

• 와이어 로킹

• 기계적 잠금구조

과도한 체결은 나사산 손상, 부품변형 및 정밀도 저하를 일으킬 수 있다.

17. 체결토크 관리

체결토크는 체결력을 간접적으로 관리하는 방법이다.

관리대상

• 중요 구조볼트

• 모터 설치볼트

• 가이드 체결볼트

• 베어링 하우징

• 브레이크

• 안전장치

• 압력부품

관리방법

• 토크렌치 사용

• 토크값 문서화

• 체결순서 지정

• 작업자 및 공구관리

• 체결완료 표시

• 중요부 체결기록

플레이트나 가이드와 같이 변형에 민감한 부품은 체결순서도 중요하다.

18. 위치결정과 체결의 구분

볼트는 일반적으로 체결력을 제공하며, 정밀한 위치결정을 항상 보장하지는 않는다.

정확한 반복위치가 필요한 경우 다음 요소를 사용한다.

• 위치결정 핀

• 정밀 인로

• 키

• 스플라인

• 기준턱

• 정밀 끼워맞춤

위치결정 기능과 체결 기능을 구분하면 분해 후 재조립 반복성이 향상된다.

19. 끼워맞춤과 압입

축, 베어링, 부시, 핀은 끼워맞춤에 의해 조립될 수 있다.

끼워맞춤의 목적

• 위치고정

• 회전방지

• 하중전달

• 정밀중심 유지

• 분해 가능성 확보

압입 시 검토사항

• 간섭량

• 재료강도

• 표면거칠기

• 모따기

• 압입방향

• 압입력

• 지지위치

• 변형

• 분해방법

베어링 압입 시에는 하중이 전동체를 통과하지 않도록 조립력을 가해야 한다.

20. 열간 및 냉간 조립

큰 간섭을 가진 부품은 온도차를 이용하여 조립할 수 있다.

예:

• 베어링 가열

• 축 또는 부시 냉각

• 기어 열간조립

검토사항

• 가열온도

• 냉각온도

• 재료 열팽창

• 윤활제 영향

• 씰 손상

• 작업시간

• 응축수와 부식

• 조립 후 위치고정

과도한 가열은 재료와 베어링의 성능을 저하시킬 수 있다.

21. 용접조립

용접은 높은 강성과 일체구조를 만들 수 있지만 열변형을 발생시킨다.

검토사항

• 용접순서

• 대칭용접

• 지그고정

• 열입력

• 변형예측

• 후가공

• 응력제거

• 용접검사

정밀가이드나 베어링 설치면은 용접 후 최종가공하는 것이 일반적으로 안정적이다.

22. 접착과 기타 결합

볼트와 용접 외에도 다음 결합방법을 사용할 수 있다.

• 접착

• 리벳

• 스냅핏

• 코킹

• 압착

• 클램핑

접착은 응력분산과 이종재료 결합에 유리하지만 다음을 검토해야 한다.

• 표면처리

• 경화시간

• 온도와 습도

• 내유성

• 분해 가능성

• 품질검사

23. 프레임과 베이스 조립

프레임과 베이스는 전체 기계의 기준이 된다.

조립 시 확인사항

• 설치면 평면도

• 프레임 직각도

• 수평도

• 앵커 위치

• 용접변형

• 바닥접촉

• 레벨링 볼트

• 하중분포

프레임 기준이 불안정하면 그 위에 설치되는 가이드, 축, 센서 및 치공구의 정밀도를 확보하기 어렵다.

24. 레벨링

Leveling

기계는 설치면의 불균일을 보정하기 위해 레벨링 작업이 필요할 수 있다.

레벨링 대상

• 기계 베이스

• 정밀 테이블

• 장축 가이드

• 프레임 모듈

• 생산라인 연결부

주의사항

• 레벨링 볼트만으로 프레임을 과도하게 변형시키지 않는다.

• 앵커 체결 전후의 변화를 확인한다.

• 하중이 가해진 상태에서 재확인한다.

• 필요하면 그라우팅이나 패드를 적용한다.

25. 리니어 가이드 조립

리니어 가이드 조립은 직선운동 정밀도에 직접 영향을 준다.

조립절차의 기본

1. 기준면을 청소한다.

2. 버와 이물질을 제거한다.

3. 기준 레일을 기준턱에 밀착시킨다.

4. 지정된 순서와 토크로 체결한다.

5. 보조 레일을 이동체에 맞추어 정렬한다.

6. 이동저항과 평행도를 확인한다.

7. 윤활상태를 확인한다.

주의사항

• 레일을 볼트로 강제로 정렬하지 않는다.

• 기준면의 이물질과 버를 제거한다.

• 블록이 레일에서 빠지지 않도록 한다.

• 블록 설치방향과 기준면을 확인한다.

• 보호씰을 손상시키지 않는다.

26. 볼스크류 조립

볼스크류 조립에서는 축정렬과 베어링 예압이 중요하다.

주요 구성

• 볼스크류

• 고정측 베어링

• 지지측 베어링

• 너트

• 너트 하우징

• 커플링

• 모터

검토사항

• 고정측과 지지측 구분

• 축방향 유격

• 베어링 예압

• 너트와 가이드의 평행도

• 축 휨

• 커플링 정렬

• 윤활

• 보호커버

볼스크류와 리니어 가이드가 서로 평행하지 않으면 이동저항과 부하가 증가한다.

27. 베어링 조립

베어링 조립은 회전정밀도와 수명에 직접 영향을 준다.

확인사항

• 베어링 형식과 방향

• 축과 하우징의 끼워맞춤

• 압입하중 방향

• 예압

• 축방향 고정

• 윤활

• 씰

• 회전저항

• 소음

베어링 내륜을 축에 압입할 때는 내륜에 조립력을 가하고, 외륜을 하우징에 압입할 때는 외륜에 조립력을 가해야 한다.

28. 축과 커플링 조립

모터축과 구동축을 커플링으로 연결할 때 정렬상태를 확인해야 한다.

검토사항

• 축심 오프셋

• 각도오차

• 축방향 거리

• 키 위치

• 고정나사

• 체결토크

• 커플링 허용오차

• 축단 간격

커플링이 오차를 흡수할 수 있다고 해서 큰 조립오차를 허용해서는 안 된다.

과도한 오정렬은 베어링하중, 진동, 발열 및 수명저하의 원인이 된다.

29. 벨트와 체인 조립

벨트 조립

• 풀리 정렬

• 벨트 장력

• 치형 맞물림

• 장력조정 범위

• 가드 설치

체인 조립

• 스프로킷 정렬

• 체인 장력

• 윤활

• 연결링크 방향

• 처짐

• 가드 설치

과도한 장력은 베어링하중을 증가시키고, 부족한 장력은 이탈과 진동을 발생시킨다.

30. 기어와 감속기 조립

검토사항

• 기어 물림

• 백래시

• 접촉패턴

• 축 정렬

• 윤활유

• 오일씰

• 회전방향

• 토크암

• 통기구 위치

감속기의 설치방향이 변경되면 윤활방식과 오일레벨이 달라질 수 있다.

. 공압 조립

공압조립에는 장치설치와 배관구성이 포함된다.

주요 대상

• 필터·레귤레이터

• 밸브

• 실린더

• 진공기기

• 압력센서

• 유량조절기

• 튜브와 피팅

조립 검토사항

• 공급과 배기 방향

• 포트 번호

• 밸브 정상상태

• 튜브 굽힘반경

• 피팅 체결

• 누설

• 배기관로

• 잔압배기

• 튜브 식별

배관 연결이 바뀌면 실린더의 전진과 후진 방향이 제어정의와 반대로 될 수 있다.

32. 유압 조립

유압시스템은 높은 압력을 사용하므로 청정도와 누설관리가 중요하다.

검토사항

• 배관 청정도

• 호스 압력등급

• 피팅 체결

• 공급·리턴 연결

• 에어 제거

• 필터

• 오일레벨

• 누설

• 압력시험

• 호스 움직임

배관 내부의 이물질은 밸브와 실린더의 고장을 유발할 수 있다.

33. 윤활 조립

윤활은 조립 후 추가하는 부수작업이 아니라 장치수명에 직접 영향을 주는 기능이다.

검토사항

• 윤활제 종류

• 초기 윤활량

• 주입위치

• 자동윤활 배관

• 윤활주기

• 오염방지

• 윤활상태 확인

서로 다른 윤활제의 혼합 가능성도 검토해야 한다.

34. 씰과 가스켓 조립

씰과 가스켓은 유체 누설과 오염 유입을 방지한다.

조립 주의사항

• 설치방향

• 접촉면 손상

• 비틀림

• 윤활

• 압축률

• 재사용 여부

• 재료호환성

• 체결순서

가스켓 체결은 균일한 압축을 위해 대각선 또는 지정된 순서로 수행할 수 있다.

35. 전장조립

전장조립은 제어판넬, 센서, 모터, 케이블 및 현장기기를 전기적으로 연결하는 과정이다.

주요 작업

• 판넬 부품설치

• 단자대 배선

• 케이블 포설

• 센서 연결

• 모터와 드라이브 연결

• 접지

• 통신케이블 연결

• 케이블 라벨링

확인사항

• 전장도면과 실제 배선 일치

• 전압과 극성

• PNP/NPN 방식

• 전원용량

• 접지

• 차폐

• 케이블 분리

• 커넥터 방향

• 단자 체결상태

36. 케이블 배치

케이블은 기계의 운동과 유지보수를 고려하여 배치해야 한다.

검토사항

• 최소 굽힘반경

• 가동횟수

• 케이블베어 적용

• 비틀림

• 장력

• 마찰

• 고온부

• 날카로운 모서리

• 분리형 커넥터

• 예비길이

동력선, 엔코더선, 아날로그선, 통신선은 노이즈 영향을 고려하여 분리해야 한다.

37. 케이블 및 장치 식별

모든 케이블과 장치에는 도면과 일치하는 식별체계가 필요하다.

식별대상

• 센서

• 모터

• 밸브

• 단자

• 케이블

• 커넥터

• I/O 모듈

• 네트워크 노드

식별체계가 명확하면 다음이 쉬워진다.

• 조립

• 검사

• 시운전

• 고장진단

• 부품교체

38. 센서 조립

센서 설치는 Control State Recognition의 신뢰성에 직접 영향을 준다.

검토사항

• 감지대상

• 감지거리

• 설치방향

• 기준위치

• 조정범위

• 반복정밀도

• 브래킷 강성

• 오염보호

• 충돌보호

• 케이블 방향

센서 브래킷이 약하면 진동과 충격으로 검출위치가 변할 수 있다.

39. 액추에이터 조립

공압실린더

• 설치축 정렬

• 로드 측하중

• 스트로크

• 완충

• 센서 위치

• 배관방향

전동 액추에이터

• 설치면

• 모터방향

• 원점위치

• 리미트

• 케이블 이동

• 브레이크

• 하중정렬

액추에이터를 기구의 오정렬을 강제로 보정하는 요소로 사용해서는 안 된다.

40. 안전장치 조립

안전장치의 위치와 설치상태는 실제 위험방지 성능에 영향을 준다.

주요 대상

• 안전도어

• 도어스위치

• 라이트커튼

• 비상정지 버튼

• 방호커버

• 안전매트

• 안전스캐너

• 기계적 스토퍼

확인사항

• 위험영역을 충분히 차단하는가

• 우회가 어렵게 설치되어 있는가

• 작동거리가 적절한가

• 안전장치가 충격에 의해 이동하지 않는가

• 케이블이 보호되어 있는가

• 유지보수 시 접근이 가능한가

41. 조립지그와 공구

조립지그는 반복성과 작업성을 향상시킨다.

조립지그의 역할

• 부품 위치결정

• 임시고정

• 정렬

• 압입

• 용접변형 억제

• 검사기준 제공

주요 공구

• 토크렌치

• 프레스

• 베어링 히터

• 다이얼 게이지

• 레이저 정렬기

• 수준기

• 높이게이지

• 절연저항계

• 압력시험기

지그와 공구도 교정 및 상태관리가 필요하다.

42. 조립 중 청정도 관리

정밀기계와 유체시스템에서는 이물질 관리가 중요하다.

오염에 민감한 부품

• 베어링

• 리니어 가이드

• 볼스크류

• 유압밸브

• 공압밸브

• 씰

• 광학센서

• 커넥터

관리방법

• 조립 전 세척

• 작업대 청소

• 보호커버

• 개방시간 최소화

• 장갑 사용

• 세척제 관리

• 에어블로 조건관리

43. 조립 중 부품 보호

정밀부품은 조립 중 충격과 오염으로 손상될 수 있다.

보호대상

• 가공기준면

• 리니어 레일

• 볼스크류

• 센서 렌즈

• 커넥터 핀

• 씰면

• 도장면

• 안전장치

임시 보호커버와 운반지그를 적용할 수 있다.

44. 오류방지

Error Proofing

조립오류를 작업자의 주의에만 의존해서는 안 된다.

오류방지 방법

• 비대칭 형상

• 방향별 다른 커넥터

• 핀과 키

• 색상구분

• 부품번호 라벨

• 바코드 확인

• 체결검출

• 센서 자동검사

• 소프트웨어 구성확인

좋은 조립설계는 잘못 조립하기 어렵거나, 잘못 조립하면 즉시 확인할 수 있어야 한다.

45. 조립 조정

Adjustment

조립 후 위치, 간격, 장력 및 예압을 조정해야 하는 경우가 있다.

주요 조정항목

• 센서 위치

• 벨트와 체인 장력

• 가이드 평행도

• 기어 백래시

• 베어링 예압

• 브레이크 간격

• 스토퍼 위치

• 제품 가이드 폭

• 클램프 압력

조정항목은 다음 정보를 가져야 한다.

• 조정범위

• 목표값

• 측정방법

• 고정방법

• 재조정 조건

• 허용오차

46. 심과 스페이서

심과 스페이서는 조립오차를 조정하는 데 사용된다.

적용 예

• 모터 높이조정

• 가이드 평행도

• 프레임 레벨

• 센서 위치

• 치공구 높이

심 사용 시 다음을 관리해야 한다.

• 재질

• 두께

• 적층수

• 설치위치

• 이탈방지

• 조립기록

과도한 심 조정은 부품가공과 설계기준이 적절하지 않다는 신호일 수 있다.

47. 예압과 간극

기계의 강성과 운동성능을 위해 예압 또는 적정 간극이 필요할 수 있다.

예압 적용대상

• 베어링

• 리니어 가이드

• 볼스크류

• 기어

• 커플링

• 클램프

간극 적용대상

• 열팽창부

• 슬라이딩부

• 커버

• 가드

• 제품가이드

예압이 과도하면 마찰과 발열이 증가하고, 부족하면 유격과 진동이 증가한다.

48. 조립검사

조립검사는 부품이 설치되었는지만 확인하는 것이 아니다.

외관검사

• 부품누락

• 방향오류

• 손상

• 오염

• 라벨

• 배선과 배관

치수검사

• 위치

• 높이

• 간격

• 평행도

• 직각도

• 수평도

체결검사

• 토크

• 풀림방지

• 체결표시

• 볼트 누락

기능검사

• 수동이동

• 회전저항

• 간섭

• 누설

• 센서작동

• 브레이크

49. 중간검사

전체 조립 후에는 확인할 수 없는 항목은 중간단계에서 검사해야 한다.

예:

• 프레임 내부배선

• 베어링 예압

• 실링 상태

• 내부 배관

• 가이드 기준면

• 커버 내부 체결

• 용접 내부구조

중간검사 위치와 시점을 조립절차에 포함해야 한다.

50. 기능단위 시험

하위조립체와 기능모듈은 전체 기계에 설치하기 전에 독립적으로 시험할 수 있다.

시험 예

• 회전축 공회전

• 공압실린더 동작

• 밸브 누설

• 센서 검출

• 모터와 브레이크

• 전장 판넬 전원

• I/O 모듈

• 안전장치

기능단위 시험은 전체기계 단계에서 발생하는 불량범위를 줄인다.

51. 조립불량의 유형

위치불량

• 부품 위치오차

• 센서 위치오차

• 축 정렬불량

체결불량

• 체결토크 부족

• 볼트누락

• 나사산 손상

• 풀림방지 누락

운동불량

• 과도한 마찰

• 간섭

• 장력불량

• 베어링 손상

배선·배관불량

• 오배선

• 극성오류

• 포트 연결오류

• 누설

• 케이블 손상

설정불량

• 센서 감도

• 압력설정

• 브레이크 간격

• 리미트 위치

52. 조립불량과 설계원인의 구분

반복되는 조립불량을 작업자 실수로만 판단해서는 안 된다.

다음과 같은 설계원인이 있을 수 있다.

• 공차가 지나치게 작다.

• 기준면이 불명확하다.

• 공구 접근성이 나쁘다.

• 방향을 구분하기 어렵다.

• 조정범위가 부족하다.

• 부품 강성이 부족하다.

• 조립순서가 잘못되었다.

• 작업지침이 불명확하다.

반복불량은 조립공정뿐 아니라 설계구조를 함께 검토해야 한다.

53. 조립성과 DFA

Design for Assembly

Design for Assembly는 조립을 쉽고 정확하게 만들기 위한 설계접근이다.

주요 원칙

• 부품수를 줄인다.

• 조립방향을 단순화한다.

• 좌우 대칭으로 인한 혼동을 줄인다.

• 방향성이 있는 부품은 식별하기 쉽게 한다.

• 체결종류와 공구를 줄인다.

• 자체 위치결정 구조를 적용한다.

• 공구 접근공간을 확보한다.

• 조정작업을 최소화한다.

• 모듈단위로 조립하고 시험한다.

• 분해와 교체를 고려한다.

54. 모듈 조립과 제품 옵션

제품사양이 다양할 경우 조립모듈을 옵션단위로 구성할 수 있다.

예:

• 기본 공급모듈

• 추가 검사모듈

• 추가 서보축

• 안전도어 옵션

• 자동배출 옵션

• 세척모듈

각 옵션모듈은 다음을 포함해야 한다.

• 기계부품

• 전장부품

• 배선과 배관

• 프로그램 기능

• 조립지침

• 검사기준

55. 유지보수성과 조립

유지보수는 역방향 조립과정으로 볼 수 있다.

검토사항

• 고장부품을 주변부품 분해 없이 교체할 수 있는가

• 공구를 사용할 공간이 있는가

• 부품을 들어낼 수 있는가

• 케이블과 배관을 쉽게 분리할 수 있는가

• 재조립 후 기준위치를 복원할 수 있는가

• 조정값과 파라미터를 복원할 수 있는가

56. 현장설치와 재조립

대형기계는 모듈로 분해하여 운송한 후 고객현장에서 재조립할 수 있다.

필요한 사항

• 모듈 연결기준

• 위치결정 구조

• 현장 레벨링

• 케이블과 배관 연결

• 운송 고정구 제거

• 재정렬 기준

• 현장 I/O 확인

• 재시운전 절차

운송을 위해 분해하는 연결부는 반복조립 정밀도를 고려해야 한다.

57. Control과의 연계

Assembly는 제어기능의 실제 기반을 만든다.

주요 연결사항

• 모터 방향과 제어명령

• 센서 위치와 상태인식

• 원점위치와 좌표계

• 리미트와 소프트웨어 제한

• 브레이크와 안전정지

• 밸브 방향과 실린더 동작

• 배선과 I/O 주소

조립정보가 제어정보와 일치하지 않으면 다음 문제가 발생한다.

• 축이 반대방향으로 이동한다.

• 센서 상태가 반대로 표시된다.

• 원점과 리미트가 바뀐다.

• 실린더의 전진과 후진이 반대로 작동한다.

• 브레이크가 반대로 제어된다.

58. Manufacturing과의 연계

Assembly는 제조된 부품의 품질을 실제 제품성능으로 연결한다.

필요한 연계정보

• 부품공차

• 기준면

• 표면상태

• 조립방향

• 끼워맞춤

• 체결조건

• 검사결과

• 부품추적정보

가공부품이 변경되면 조립기준과 조립공정에 미치는 영향을 검토해야 한다.

59. Product Integration과의 연계

Assembly 단계에서 기계, 전장, 공압, 제어, 안전시스템이 하나의 제품으로 통합된다.

따라서 조립완료는 단순히 모든 부품이 설치된 상태가 아니다.

다음 관계가 모두 연결되어야 한다.

• 기계모듈

• 전장장치

• 배관

• 제어신호

• 안전장치

• 제품 데이터

• 시험자료

• 버전정보

60. 조립문서

주요 조립문서

• 조립도

• 분해도

• 조립순서도

• 부품목록

• 체결토크표

• 배선도

• 배관도

• 센서 설치도

• 조정기준서

• 검사표

• 모듈 시험표

• 현장설치 절차

좋은 조립문서는 숙련작업자의 경험에만 의존하지 않고 동일한 품질을 재현할 수 있도록 해야 한다.

61. 조립도면의 요구사항

조립도면에는 다음 정보가 포함되어야 한다.

• 부품위치

• 기준면

• 조립방향

• 체결요소

• 위치결정요소

• 조정범위

• 윤활

• 씰

• 중요공차

• 주의사항

• 부품번호

• 관련 하위조립도

모델의 형상만으로 조립의도를 모두 전달할 수는 없다.

62. 작업표준서

작업표준서는 조립과정과 검사방법을 단계별로 정의한다.

포함사항

• 준비부품

• 사용공구

• 조립순서

• 체결조건

• 측정방법

• 중간검사

• 안전주의사항

• 완성기준

• 불량처리

사진과 그림은 복잡한 조립방향과 배선경로를 설명하는 데 효과적이다.

63. 조립 추적성

중요조립정보는 기록할 필요가 있다.

기록대상

• 작업자

• 작업일시

• 부품 시리얼번호

• 체결토크

• 측정결과

• 조정값

• 사용부품

• 검사결과

• 재작업

• 프로그램 및 파라미터 버전

추적성은 품질문제 발생 시 원인분석과 적용범위 판단에 도움이 된다.

64. 주요 설계 산출물

65. Assembly 검토 질문

조립구조

• 기계가 적절한 조립모듈로 분리되어 있는가

• 기준부품과 조립기준이 명확한가

• 각 모듈을 독립적으로 시험할 수 있는가

• 운송과 현장설치를 고려했는가

기준과 공차

• 기준면과 기준축이 명확한가

• 가공기준과 조립기준이 일치하는가

• 공차누적이 검토되어 있는가

• 조정범위가 충분한가

조립순서

• 조립순서가 명확한가

• 공구와 측정기 접근이 가능한가

• 중간검사 시점이 정의되어 있는가

• 재작업 시 과도한 분해가 필요하지 않은가

체결과 결합

• 체결토크가 정의되어 있는가

• 풀림방지방법이 적절한가

• 위치결정과 체결기능이 구분되어 있는가

• 압입 및 끼워맞춤 조건이 정의되어 있는가

정밀운동부

• 가이드와 볼스크류의 정렬방법이 있는가

• 베어링 예압과 유격이 관리되는가

• 모터와 구동축의 정렬이 확인되는가

• 이동저항과 간섭을 검사하는가

배선과 배관

• 전장도면과 실제 배선이 일치하는가

• 케이블과 튜브가 식별되어 있는가

• 굽힘반경과 가동조건이 적절한가

• 누설과 오배관을 검사하는가

센서와 제어

• 센서 위치가 실제 상태를 대표하는가

• 원점과 리미트가 제어논리와 일치하는가

• 모터와 실린더 방향이 제어정의와 일치하는가

• 조립 후 I/O 확인이 가능한가

유지보수

• 고장부품을 쉽게 교체할 수 있는가

• 교체 후 원래 위치와 성능을 복원할 수 있는가

• 조정점과 윤활점에 접근할 수 있는가

• 서비스용 문서가 준비되어 있는가

품질과 추적성

• 중요 조립값이 기록되는가

• 반복불량의 설계원인을 검토하는가

• 조립공구와 측정기가 관리되는가

• 기계별 조립이력을 추적할 수 있는가

66. 결론

Assembly는 개별 부품과 장치를 결합하여 하나의 기계 형상을 만드는 단순 작업이 아니다.

설계된 구조, 운동, 정밀도, 제어, 안전 및 유지보수 관계를 실제 제품으로 구현하는 과정이다.

그 핵심은 다음 관계를 일관되게 만드는 것이다.

• 부품과 기준면

• 위치결정과 체결

• 공차와 최종 정밀도

• 가이드와 구동계

• 모터와 실제 운동방향

• 센서와 실제 기계상태

• 배선과 프로그램 I/O

• 배관과 액추에이터 동작

• 안전장치와 위험영역

• 조립절차와 검사기준

• 조립결과와 제품성능

적절한 Assembly는 숙련작업자의 감각에만 의존하지 않는다.

기준면, 공차, 조립순서, 체결조건, 정렬방법, 검사기준 및 추적정보를 명확하게 정의하여, 여러 작업자와 여러 생산장비에서도 동일한 기능과 품질을 반복적으로 재현할 수 있도록 한다.

또한 조립을 Design, Manufacturing, Control Implementation, Commissioning 및 Maintenance와 연결함으로써, 기계가 초기 제작단계뿐 아니라 운송, 설치, 장기운전, 부품교체 및 개조 이후에도 요구된 구조와 성능을 유지할 수 있도록 한다.