사이클 시간과 에너지 소비를 절감하면서, 동시에 정밀성을 향상시키는 것은 모든 사출기 제조사들에게 중요한 과제라고 할 수 있다. 우진플라임은 최신 사출기 기술을 개발하기 위해 B&R과 협력하게 됐다. 이 협력으로 발생한 혁신은 우진플라임의 미래전략에 큰 변화를 가져다 줬다.

우진플라임은 최신의 메카트로닉 솔루션을 서보와 유압기술에 적용해 에너지 소비를 30~60% 이상 감소시킬 수 있었다. 고객의 높은 요구사항에 대응하기 위해, 신형 하이브리드 장비는 고속가동 중에도 최고의 위치정밀성을 제공하는 동시에 가감속시에 기계적인 충격을 최소화해야 했다.

우진플라임 정인준 이사는 “성능목표를 관철하는 과정에서, 우리는 단순히 서보펌프 제어속도를 향샹시키는 것만으로는 한계가 있다는 것을 절감했다. 그래서 우리는 기계구조 및 유압시스템을 개선하기로 결정했다”고 말했다.

새로운 디자인의 목표는 명료했다. 새로운 장비는 빠른 가속과 정밀한 위치제어가 가능해야 했다. 핵심의 성능변수는 유압출력의 응답시간과 컨트롤러에서 각각의 실린더로 흐르는 기름의 양을 정밀하게 제어하는 것에 달렸다.

B&R의 POWERLINK를 적용한 신형 솔루션은 프로젝트 성공의 핵심역할을 담당했다. 인천을 기반으로 한 우진플라임은 1985년 설립된 이후 28년 동안 높은 성능의 사출기를 만들어 왔으며, 국내시장의 40%를 점유하고 있다.

유럽의 가장 앞선 기술 중 하나인 POWER LINK를 적용한 혁신적인 디자인으로 우진플라임은 현재 플라스틱 시장에서 앞서가는 최신의 사출기를 고객에게 제공할 수 있게 됐다.

유압시스템 개발로 속도와 정밀성을 향상시키다

우진플라임은 B&R과 함께한 개발 과정을 통해 사출응답시간 및 형체응답시간을 크게 줄일 수 있었다. 유압블럭과 밸브, 파이프, 오일탱크를 포함한 모든 유압시스템을 개발해 유압펌프에서 파이프를 거쳐 밸브까지 오일이 도달하는 시간을 최소화할 수 있었다.

형체 가속시간을 향상시키기 위해, 우진플라임은 어느 위치에서든 최대의 성능을 구현할 수 있는 새로운 형체구조를 개발했다. 새로 개발된 형체구조는 기존에 비해 이동거리가 길어졌으며, 형판의 안정성을 향상시키고 가감속 중에 발생하는 기계적인 충격을 최소화했다. 새롭게 개발된 형체구조는 사용자의 설정에 관계없이 높은 성능과 연속적인 가속력을 제공했다.

유압부품을 최적화해 유압지연은 최소화됐고 응답성은 극대화됐다. 원하는 기계 성능을 위해 최적의 모터를 선택하고 최적의 제어알고리즘을 사용했으며, 이로 인해 보압유지시간 또한, 기존에 비해 크게 향상됐다.

POWERLINK로 재현성과
에너지효율 극대화

재현성을 향상시키면서 에너지 소비를 줄이기 위해 우진플라임은 기존의 유압과 서보펌프를 POWERLINK로 연결된 새로운 서보펌프로 교체했다.

우진플라임 영업부 임동규 부장은 “우리는 기존에 이미 B&R 제품을 전동식 사출기에 사용 중이었다. 그래서 B&R의 통합제어 시스템을 쉽게 선택할 수 있었다”면서, “POWERLINK로 통합된 새로운 솔루션이 기존 시스템의 제한을 모두 극복하고 많은 가능성을 가져다 줄 것을 믿고 있었다”며, 프로젝트의 초기에 B&R에 대한 신뢰가 결정에 도움이 되었음을 강조했다.

기존의 서보펌프는 제어컨트롤러에서 아날로그 출력으로 연결됐기 때문에 서보드라이브로부터 충분한 정보를 얻는데 제한이 있었다.

POWERLINK를 사용한 이후 400μs 네트워크 사이클 시간마다 수많은 양의 제어데이터를 주고받을 수 있게 됐다. 모터의 토크와 속도, 전류, 온도 등을 실시간으로 모니터링하면서, 좀 더 정밀한 제어와 빠른 응답시간 구현이 가능해졌다. AsHDC 라이브러리를 사용해 최적화된 유량과 유압의 설정이 POWERLINK를 통해 서보모터로 전달된다. B&R의 서보펌프 라이브러리에 포함된 이 기능은 최신기술을 좀 더 쉽게 사용하게 해 준다. 우진플라임은 사출과 형체의 제어정밀도를 100μm까지 향상시키고 형개시간을 0,84초까지 줄일 수 있었다.

실시간으로 모니터링되는 에너지 소비량

속도와 정밀성과 함께 에너지효율도 최근 사출기 제조업계에서 가장 중요하게 다뤄지고 있는 요소다. 정인준 이사는 “우리는 모든 유압부품을 재설계해 형체동작 중에 소비되는 에너지를 최소화했다. 이를 위해 유압을 최적화할 수 있는 라이브러리를 개발했으며, 그 결과 기계의 성능은 매우 향상됐다”고 말했다. 우진플라임은 B&R에서 새롭게 출시한 에너지측정 모듈인 X20AP를 사용해 실시간으로 에너지 소비량을 측정하고 분석할 수 있었다.  

메카트로닉 최적화로 경쟁력을 강화하다

새롭게 개발된 장비는 올해 개최된 KOPLAS에 출품됐다. 정 이사는 “참관객들은 빠르고 정밀한 위치제어와 감속 시에 기계적 진동이 전혀 없음을 관심 있게 바라봤다”면서, “기존에는 좋은 기계의 핵심비결이 특별한 노하우에 있다고 믿었으나 오늘날의 최고의 기술은 기계와 제어, 유압시스템이 완벽하게 하나의 솔루션으로 융합 및 최적화 되는 것”이라고 강조했다. 그는 “우리는 메카트로닉 최적화가 개발의 열쇠였다는 것을 한 번 더 실감할 수 있었으며, 파트너인 B&R과 함께 큰 성공에 접근해가고 있다”고 말했다.

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