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성공 사례

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로크웰 오토메이션 솔루션, 네오텍맨의 새로운 유압 시스템 향상

Allen-Bradley 서보 모터 및 드라이브 덕분에, 네오텍맨은 스웨덴의 한 황동 부품 전문 제조업체 고객이 유압 스탬프 장비의 설정 시간을 감소하고 프로세스 재배치를 간소화 및 가속화할 수 있도록 지원했습니다.

과제

  • 스웨덴의 한 황동 부품 제조업체는 황동 부품의 열간 스탬핑을 위한 소형 열간 스탬핑 및 절삭 시스템이 필요했습니다.

솔루션

결과

  • 필요한 경우 전기 및 유압 축의 새로운 이동을 보다 신속하게 구현
  • 고객 시설에서의 시운전을 위한 장비 설정 시간 감소
  • 가스 용광로 사용 시 에너지 소비 비용 50% 절감
  • 배선 및 장비 점검에 필요한 인건비 20% 절감
  • 엔드유저 고객이 제조하는 부품의 생산 및 품질 향상

배경

네오텍맨(Neotecman)은 많은 역경과 시련을 이겨내고 성공을 일구어낸 역사를 자랑합니다. 이 기업은 가족 소유의 단조 기업 메탈루지카 도밍고(Metalúrgica Domingo)에서 비롯되었습니다. 파워 프레스 공급업체들에게 생산을 향상할 수 있도록 유압 모델을 개발해 줄 것을 요청하는데 지쳐, 이 기업의 관리자인 마넬 도밍고(Manel Domingo)는 회사에서 사용할 시스템의 프로토타입 7개를 직접 설계해 제조하기로 했습니다. 이 프로토타입은 이 기업이 매월 최대 350만 유닛을 생산할 수 있도록 해주었습니다. 그리고 지난 2년 동안, 공장은 중단 없이 365일 24시간 연속적으로 가동되고 있습니다.

프로토타입이 성공을 거둔 후, 2004년 도밍고는 이 기업을 떠나기로 결정했습니다. 그리고 산업 장비 유지관리 전문가인 카를레스 에스테베(Carles Esteve)와 손을 잡고 자동화 장비의 개발, 생산 및 판매를 전문으로 하는 네오텍맨을 설립하였습니다.

스페인의 지로나에 위치한 이 기업은 비철금속 열간 청동 스탬핑 자동화 유압 시스템 생산 분야의 세계적인 선두주자가 되었습니다. 이제 네오텍맨은 전세계 다양한 업계에서 유압 스탬핑 장비를 이용해 탭, 부속품, 수도 및 가스용 볼 체크 밸브, 엘보우, 너트 등을 제조하는 고객들을 지원하고 있습니다.

그 중 한 고객이 황동 부품 제조를 전문으로하는 스웨덴 기업입니다. 이 기업은 제조된 황동 부품을 위한 소형 열간 스탬핑 및 절삭 시스템을 제공하는 네오텍맨의 장비를 구매하기로 결정했습니다.

도전과제

이 프로젝트의 도전과제는 고객의 생산 니즈에 맞게 네오텍맨의 스팸핑 기계에 유압 및 전기 서보 드라이드를 설치하여 생산성, 특히 제조된 부품의 품질을 향상시키는 것이었습니다.

스탬핑 장비는 비철금속에 대한 자동화된 연속 단조 공정을 수행합니다. 이러한 공정은 봉을 장비에 로딩해 가열하는 작업으로 시작됩니다. 단조 온도가 적정 수준에 도달하면, 봉을 열간 절삭하여 몰드에 넣고 펀치로 눌러 원하는 형상을 만듭니다. 마지막으로 몰드가 개방되고 완성된 단조 부품이 취출됩니다. 용광로와 절삭 시스템을 갖춘 유압 시스템이 사용되는 공정으로 절삭시 버(burr)가 생기지 않습니다. 이외에도, 진동이 발생하지 않기 때문에 시스템은 공작 영역 근처에 위치될 수 있습니다.

유압 컴포넌트는 이러한 장비에서 고객의 생산성을 향상하는데 핵심적인 역할을 합니다. 유압 모션의 대부분은 MOOG 서보 밸브들로 제어됩니다.

밸브 중 하나는 최대 5개의 내장형 펀치가 이동하여 원료를 일정 형상으로 만들기 전에 몰드가 폐쇄될 수 있도록 RAM을 감소시킵니다. 이 펀치들은 서보 밸브로 제어가 됩니다. 서보 밸브는 분당 최대 2,000리터의 흐름을 지원하며, 초당 최고 1,200mm의 속도로 이동이 가능합니다. 네오텍맨의 기술팀에 따르면 “이러한 속도는 운동 에너지로 전환되고, 주요 챔버에서 최대 300바의 압력이 가해 자재를 원하는 형상으로 변형시킬 수 있는 강력한 외력을 형성한다”고 합니다.

빠른 속도 이외에도 펀치들은 PLC에 있는 전자 캠들과 연결이 되어, 캠에 있는 각 피스톤이 이동될 시점에서 속도와 거리 등을 바로 프로그래밍할 수 있습니다.

이런 면에서, PLC의 신속한 데이터 수집이 중요합니다. 또한 최종 제품이 고객 사양을 충족하려면 간단하게 시간, 속도 및 압력 설정을 할 수 있어야 합니다.

서보 드라이브, 서보 밸브, PLC 등 품질 컴포넌트를 사용할 수 있기 때문에 황동 부품의 모든 유압 이동에 대한 끊김없는 동작을 제공할 수 있습니다. 이는 스웨덴 제조업체의 시설에 위치한 스탬핑 장비의 생산을 최적화하는데 매우 중요합니다.

솔루션

네오텍맨은 로크웰 오토메이션의 제어시스템을 구현하기로 결정했습니다. “처음에 미국에 있는 한 고객이 요구를 해서 구현했는데 애플리케이션이 복잡해서 많은 작업이 필요했다. 그러나 그 혜택을 즉시 누릴 수 있었다. 장비 응답 시간이 현격하게 개선되었고 프로그래밍이 훨씬 더 간소화되었기 때문이다. 그때부터, 로크웰 오토메이션의 기술을 우리 모델 모두에 적용하기로 결정했다”고 기술팀은 설명합니다.

로크웰 오토메이션은 Allen-Bradley ControlLogix 1756 자동화 컨트롤러(PAC), Allen-Bradley® Kinetix® 5700 서보 드라이브, Allen-Bradley PowerFlex® 525755 인버터 축 제어 모듈을 공급했습니다. 이는 서보 밸브의 위치를 매우 정밀하게 제어할 수 있도록 해주었습니다.

Allen-Bradley POINT I/O™를 사용하는 프로세스 PAC에 안전 로직을 구현함으로써 장비의 안전 솔루션 또한 간소화되었습니다. 이뿐만 아니라, 네오텍맨의 기술팀의 말을 인용하자면 “FactoryTalk® View Studio SE SCADA 및 SQL 데이터베이스를 사용해 이벤트 이력, 진단 및 에너지 소비를 모니터링”할 수 있게 되었습니다. 로크웰 오토메이션의 제품들은 또한 각 피스톤의 전자 캠에 사용되어 언제 이동이 시작되는지는 물론 속도와 거리까지 표시해줍니다.

7kg 중량의 로봇 2대가 EtherNet/ IP™를 통해 PLC에 연결되었습니다. 이 로봇들은 스탬핑에 원료를 주입하고 성형된 부품을 이동하는데 사용됩니다. “로크웰 오토메이션의 Logix 프로그래밍 환경은 로봇과의 통신 준비가 완료된 코드 블록을 보유하고 있기 때문에 시간을 절약해줄 뿐 아니라 통신이 매우 쉽다. 이외에도 SCADA와 더불어, 로봇을 직관적으로 프로그래밍할 수 있는 인터페이스를 개발했다. 이제 작업자의 실수가 발생할 위험이 거의 없다”고 네오텍맨의 기술팀은 전했습니다.

결과

“로크웰 오토메이션 컴포넌트들은 새로운 전자 및 유압 축을 네오텍맨의 장비에 신속하게 구현할 수 있는 역량을 제공해주었다. 고객이 스탬핑 기계에 유압 또는 전기 축 추가처럼 일부 변경을 해줄 것을 요청하면, 시스템에서 프로그래밍과 설치를 보다 빠르게 수행할 수가 있다”고 기술팀은 설명했습니다.

마찬가지로, 장비 설정 시간이 대폭 감소되었습니다. 모든 모터와 로봇의 위치를 쉽고 빠르게 설정할 수 있기 때문입니다. “이러한 측면에서, 설계가 간단하여 SCADA 시스템을 구축하는데 도움이 되었고 로크웰 오토메이션 솔루션과 로봇들 간의 통신에도 도움이 되었다. 모든 축이 자동으로 위치 설정이 되기 때문에 장비에서 부품을 설정하는 시간이 감소되었다”고 공장 관리자는 말했습니다.

또한 로크웰 오토메이션® 통합 아키텍처® 시스템은 네오텍맨의 장비 컴포넌트들의 동작 속도를 향상해주었고, 이를 통해 엔드유저 고객은 제조 부품의 품질과 생산량을 향상할 수 있게 되었습니다. 이러한 사례는 로크웰 오토메이션 통합 아키텍처 시스템이 낮은 생산률, 제품 품질과 관련된 문제 등 제조업체들이 직면한 실질적인 문제를 어떻게 해결할 수 있도록 지원하는지를 잘 보여줍니다.

그 뿐만이 아닙니다. 프로세스와 안전 신호에 POINT I/O™를 사용하여 배선 작업이 줄었습니다. 컨트롤러를 액추에이터 옆에 위치할 수 있었기 때문입니다. 공장 관리자는 “배선과 장비 점검을 보다 빠르게 효율적으로 수행할 수 있기 때문에 인건비를 20% 절감할 수 있었다”고 덧붙였습니다.

또한 제어 시스템에 대한 로크웰 오토메이션 컴포넌트의 신속한 응답과 네오텍맨이 설계한 유압 분배기 덕분에, 장비는 고객 시설에서 에너지를 훨씬 덜 소비합니다.

“각각 최대 100mm씩 이동하여 부품을 성형하는 5대의 펀치 압력을 제어할 수 있어서 상당한 에너지 절감 효과를 거두고 있다. 봉의 형상을 변형하는데만 고압(300 바)을 사용하고 스트로크와 초기 접촉을 수행하는데는 중압을 사용할 수 있기 때문이다. 펀치가 봉에 접촉되면(원통에 가해지는 압력이 급격히 증가), 고압이 가해진다. 이러한 방식으로 스트로크의 후반부에서만 고압을 사용한다.”

고객을 위한 또 다른 혜택들도 있습니다. 예를 들어, 가스 용광로를 사용하는 경우 봉을 가열하는 비용이 50% 절감된다고 합니다 이는 4m 길이의 황동바를 설정점에서 ±5°C 온도로 유지함으로써 가능해집니다. 고온계는 온도를 측정하여 그 정보를 컨트롤러로 전송합니다. 컨트롤러는 자동으로 버너를 조정하여 황동바 전체에서 동일한 온도가 유지될 수 있도록 합니다. 이외에도, 기능적 설계와 공정 자동화로 인해 몰드 절체 시간이 획기적으로 줄었고, 스탬핑 공정에서의 소음도 대폭 감소하였습니다. 이러한 장비들은 또한 인건비를 절감해줍니다. 전체 공정을 작업자 한명이 수행하고, 물류 관리에도 원료를 적재 및 하역하는 작업자 한명이면 되기 때문입니다.

“캐비닛이 장비에 통합이 되었기 때문에 고객 시설에서 시운전은 매우 빠르게 진행되었다. 스웨덴 고객의 경우 전원 공급 장치 1대, 용광로 연료(천연 가스 또는 프로판 가스), 그리고 공기 공급장치 1대만 필요로 했고 다른 추가적인 연결이 필요하지 않았다. 이들 모두 사전 제작되어 네오텍맨 시설에서 검사를 이미 거친 것이었다.”

고객을 최대한 지원하기 위해, 장비에는 iPad와 Skype 계정이 포함되었습니다. 이는 작업자가 네오텍맨 기술 지원팀에 연락하고 필요한 경우 발생 상황을 영상으로 보여줄 수 있도록 해줍니다.

Allen-Bradley, ControlLogix, FactoryTalk View Studio, Integrated Architecture, Kinetix, LISTEN. THINK. SOLVE., POINT I/O, PowerFlex, PanelView Plus, Rockwell Automation and Studio 5000 로크웰 오토메이션의 등록 상표입니다.

EtherNet/IP ODVA 등록 상표입니다.

로크웰 오토메이션의 소유가 아닌 상표는 각 해당 기업의 재산입니다.

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