폭발 방지 및 비윤활 작동조건에 적용된 HepcoMotion의 HDS2 시스템 소개

산업: 항공 우주

제품: HDS2 – 중하중 리니어 가이드 시스템

Sonplas사는 독일의 대표적인 조립 및 시험대 제조업체로서, 자동차 분야의 연료 분사 및 전기구동 차량, 항공 기술과 보안 시스템 등의 영역에 대한 턴키 솔루션을 제공하는 기업이다.

이번 사례에서, Sonplas사는 가변 테스트 및 외기 조건에 따른 고객 사양의 항공기용 연료펌프의 유압 테스트와 측정을 위한 시험대의 설계를 위임 받았다. 이 펌프는 항공기에 사용되기 때문에 매우 엄격한 시험규정을 따라야 한다. 이를 위해 Sonplas사는 가연성이 매우 높은 물질과 함께 사용하기에 적합할 뿐만 아니라 연료의 강력한 탈지효과에도 불구하고 장기간 효과적으로 제 기능을 발휘해줄 갠트리 시스템을 찾고 있었다.

가상 시나리오:

항공기에서 사전 주입(pre-feed) 연료펌프의 역할은 스노클을 사용하여 등유를 주입하고 그 물질을 주 연료 펌프에 공급하는 것이다. 이는 항공기에서 매우 중요한 역할을 하기 때문에 펌프가 항상 제대로 작동할 수 있도록 테스트 시스템을 완벽하게 구성하여 차후까지 완벽한 성능을 보장해주는 것이 필수적이다. 가능한 한 실제상황과 같은 가상 시나리오를 모방하기 위해 Sonplas사는 잠재 가능한 모든 펌프의 위치를 시험대 위에 실제로 배치하고자 하였다. 이에 따라 복합-축의 갠트리 유닛이 필요한 조정 가능형 테스트 플랫폼 구축이 필요하게 된 것이다. 분당 0.5~900 리터의 유량으로 부품을 테스트하고 싶은 고객의 요구와 비교적 높은 수준의 자동화 구축 요청에 따라 시스템의 구성 과정에 그만큼 추가적인 도전과제들을 안게 되었다.

또한, 비윤활의 건조한 상태에서도 각 부품의 완벽한 주행을 보장해달라는 추가 요구사항이 있었는데, 이는 해당 테스트 스테이션의 목표 수명이 20년인 것을 감안할 때 매우 도전적인 조건이었다. 하지만 안전한 전기 접지를 위해 윤활을 피하는 것은 필수 사항이었다. 이는 ATEX 폭발 방지 지침의 요구사항을 충족하기 위한 핵심 전제조건이기도 하다.

이번 프로젝트 초기에는, 자동차 업계에서 전통적으로 사용해오던 부품이나 기존의 솔루션, 또는 동종 업계에서 주로 사용되던 것과 유사한 구동축 유닛을 포함하는 전체 턴키-솔루션 등을 활용하여 스테이션을 구축하고자 하였다. 하지만 이러한 접근법은 부품 재질의 내화 수준을 완전히 파악하는 것이 불가능하여 결국 배제되었다.

솔루션:

Sonplas사는 시중의 모든 옵션을 검토한 뒤, 최대 68000N의 하중을 이송할 수 있는 HepcoMotion의 HDS2 중하중 제품의 베어링과 슬라이드를 사용하기로 최종 결정하였다. 특히 표면이 경화 처리된 가이드 레일과 내식성 V-베어링 및 좁은 트랙롤러를 사용하여 XYZ-갠트리 시스템을 구축하였다. 이렇게 함으로써, Sonplas사는 매우 안정적이고 충격에 강한 구조물을 만들 수 있었고, 또한 시료를 시험장비 상에서 직접 시험할 수 있게 되었다.

HepcoMotion 베어링의 내식성 수준이 기준치 이상인지를 확인하기 위해, Sonplas사는 이 베어링에 대한 씰 테스트를 실시(조건: 베어링을 등유 대체연료에 수일 동안 놓아둠)하였는데 그 결과는 완벽했다. 즉 HepcoMotion의 베어링에서는 부식의 흔적을 전혀 찾아볼 수 없었다. 또한, HepcoMotion 베어링의 비윤활 작동 기능은 이번 시스템이 요구하던 또 다른 핵심 조건이었다. 단, 일반적으로 비윤활 시스템의 경우 그만큼 더 큰 마모가 발생하기 쉬우므로 시험대의 기능을 장기간 온전히 유지하기 위해서는 Hepco의 용이한 베어링 교체 조건도 주요 고려사항이었다. 결과적으로, 이러한 여러 장점들로 인해 시험대의 목표수명인 20년은 무난히 달성할 수 있었으며, 현재 이 시스템은 2019년 중반부터 고객사에 직접 설치되어 작동 중이며 그 성능에 대한 찬사를 받고 있다.