에어백 디퓨저용 광학 시험기의 효율성과 유연성을 극대화 시켜주는 Beckhoff의 XTS 및 HepcoMotion의 혁신제품인 GFX 적용 사례

시스템의 효율성과 유연성을 동시에 증대시켜줄 것을 요구하는 제조업체들의 수요가 증가함에 따라 기계 제작업체들의 고민도 늘고 있다. 즉 생산 사이클에 대한 개념을 완전 새롭게 잡아나가야 하는 것이 당면 과제가 되었다. 여기 Gefasoft 사에서 이러한 문제를 의뢰해 왔을 때, Beckhoff의 연장형 이송 시스템(XTS)과 HepcoMotion의 혁신적인 제품인 GFX 가이드 시스템을 함께 사용하여 그에 대한 해결책을 제시해준 사례를 소개한다.

독일 레겐스부르크의 자동화 시스템 개발업체인 Gefasoft사는 에어백 디퓨저용 광학 시험기의 설계를 그들의 고객으로부터 위탁 받았다. 디퓨저는 사고 발생 시, 에어백의 공기흐름 방향을 결정하는 매우 중요한 부품이기 때문에, 잠재적으로 고장은 없는지 확실하게 검사하고 시험해야만 한다.

도전과제

이번 사례에서 Gefasoft사가 이루어야 할 목표는 평균 2초 이내의 사이클 타임 안에 15가지의 다양한 검사 공정을 완수하는 것이었는데, Gefasoft사의 마케팅 부장인 Georg Schlaffer의 표현을 빌리자면 “이처럼 빠른 속도를 맞추는 것이 가장 힘든 도전이었다”라고 한다. 디퓨저에 대한 광학 검사는 개별 스테이션마다 여러 대의 디지털 카메라로 이루어지며, 각각의 검사완료 소요시간도 서로 다르다. 가령 어느 한 스테이션에서는 작은 디지털 카메라 주위로 디퓨저를 회전시켜 내부의 매우 작은 결함까지도 감지하는데, 이러한 복잡한 과정이 3초 이내에 완료되는 반면, 다른 테스트 스테이션에서는 이보다도 훨씬 더 짧은 시간 안에 작업이 이루어져야 하기도 한다. 이에 대해 Georg Schlaffer는 “기존의 시스템으로는 이처럼 각양각색의 테스트 소요시간을 감당하기 힘들었을 뿐만 아니라 새로운 작업 스테이션을 추가하거나 시스템에 또 다른 사이즈의 디퓨저를 적용시키기도 매우 어려웠을 것이다”라고 언급하였다.

이와 같은 요구조건 하에서는 일반적인 회전식 인덱스 테이블을 사용하는 것은 아예 불가능하며, 이 경우 가장 느린 검사 공정에 따라 전체 사이클타임이 결정된다. 또한 작업을 추가하거나 다른 크기의 디퓨저에 기계를 쉽게 적용시킬 수 있는 등의 유연성은 일반 시스템으로는 충족이 불가능했을 것이다.

이외에 거의 4kg에 달하는 다소 높은 무게의 무버 또한 설계가 힘든 부분이었으며, 전면적인 검사를 위해 디퓨저를 조작하려면, 무버에 리프팅 및 회전장치도 장착해 주어야 했다.

솔루션

GFX 1TL

Beckhoff와 HepcoMotion이 제시한 해법은 고객의 이러한 요구를 모두 충족시켜 주었다. Beckhoff의 XTS 리니어 구동 시스템은 전자장치 및 위치탐지 기능이 통합되어 있는 선형 및 회전식 모터와 함께, 서보 축으로 제어 가능한 무버(캐리지)로 구성된다. 각 무버는 개별 제어가 가능하므로, 즉석에서 제품을 변경할 수 있을 뿐만 아니라 다양한 작업시간이 걸리는 여러 공정들을 자유로운 순서로 제어할 수 있다.

“물론 다른 드라이브 옵션도 모두 살펴보았지만, 대부분은 우리가 필요로 하는 XTS만큼의 높은 유연성을 제공하지 못했다.”라고 Gefasoft사의 프로젝트 개발 책임자인 Christian Schärtl는 전한다.

“이 때 Beckhoff가 우리에게 HepcoMotion을 소개해 주었는데 그들의 표현을 그대로 빌리자면 –HepcoMotion은 리니어 가이드 시스템을 전문으로 취급하는 영국 회사로, 우수한 1-Trak 리니어 가이드 시스템(거의 모든 형태의 2D로 제조 가능) 및 고하중 캐리지를 갖추고 있어 Beckhoff의 XTS 시스템을 이상적으로 보완해주는 기업-이었다.”

“1-Trak 기반의 GFX 시스템의 경우, 우리의 트랙 디자인과 XTS가 서로 완벽하게 일치하였다. Beckhoff와 Hepco의 우수한 곡선 요소들은 부드러운 이송 및 빠르고 정확한 운동이 지속되도록 보장해준다. 또한 Hepco의 리니어 가이드 시스템 덕분에, 다소 무게가 나가는 무버를 다루는 것도 전혀 문제가 되지 않았다. 게다가 특별히 개발된 3-베어링 타입의 무버는 코너 주변에서의 플레이를 최소화시켜 주어 카메라 앞 정확한 포지셔닝을 보장해준다.”고 HepcoMotion 독일지사의 세일즈 매니저인 Alexander Mend는 전한다. 하지만 무엇보다 두 시스템을 통합하여 가장 느린 작업의 워크 스테이션을 두 곳에 따로 설치, 작업 공정을 병렬화시켜 평균 1.9초라는 목표 사이클 타임을 달성할 수 있었던 것이 Gefasoft사에게 있어 가장 중요한 성취였다.

낮은 유지보수

특히 3-교대 근무체제에서 최소한의 시스템 다운타임을 보장받으려면 시스템의 오랜 수명과 낮은 유지보수 비용도 반드시 고려해야만 하는 요인이었다. “V-베어링에서 발생하는 플레이를 관리하기 위해 유지보수 일정은 3개월에 한번씩 하기로 합의하였다. 통상적으로 Hepco의 V-베어링 조정작업은 트랙에 캐리지가 장착된 상태에서 이루어진다. 이번 사례는, XTS 시스템에 대한 접근이 워낙 제한적이어서, 300mm 길이의 트랙을 별도로 설치해, 정비 과정의 간소화 및 캐리지 유지에 필요한 시간을 단축하였다.”고 Schärtl는 전했다.

혁신적인 솔루션으로 목표 달성

새로운 자동 광학 검사 시스템은 총 11m의 트랙 위에 35개의 무버가 동시에 주행하면서 모두 15개의 검사를 거치도록 최종적으로 설계가 마무리 되었다. 각 무버에는 서로 다른 식별코드가 부여되며, 시스템 시작과 동시에 각 무버의 위치를 식별해 줄 RFID 스테이션에 관련 장비들이 초기화되어 전체 시스템에서의 각 무버 위치 제어가 가능해진다. 디퓨저가 모든 스테이션을 거칠 때마다 각 검사카메라의 결과치가 컴퓨터로 전송된다. 이 과정에서 제품 상태에 대한 평가가 이루어져 시험 프로세스 종료시점에 맞춰 결과치가 반영되어 디퓨저에 대한 적절한 분류작업이 이루어진다.

현재 이 시스템은 2년째 성공적으로 작동 중이며, 앞으로도 목표달성을 위해 새로운 것에 과감히 도전할 수 있는 용기를 주고 있는 사례이다.

“이렇게 큰 생산설비를 구축하는 것은 우리도 처음 도전하는 분야여서 준비과정 중에 직접 배우면서 진행하긴 했지만, 앞으로도 이와 비슷한 사례들이 있다고 한다면 우리는 두 번 고민하지 않고 Beckhoff와 HepcoMotion의 제품을 다시 사용할 계획이다.”

SchlafferGefasoft사의 마케팅 매니저인

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