VMI Holland 자동차 타이어 전문 회사는 로크웰 오토메이션의 기술적 도움을 받아 타이어의 속도, 품질, 안전을 만족하는 최대 결과치를 끌어냈다. 생산품의 품질도 상승하고 쾌적한 작업 환경도 개선될 수 있었다.
자동차 타이어 생산에서 가장 중요한 요소는 속도, 품질, 안전이다. 이 점을 염두한 VMI Holland는 지난 2009년 신규 생산기계 라인에 타이어 제조업체의 투자 수익률을 높여주는 MAXX를 도입했다. 그리고 함부르크에서 개최된 Tire Tech 2009 전시회에서 Award for Innovation and Excellence를 수상했다. VMI Holland의 Jan Grashuis 연구개발 관리자 및 그의 팀은 2년간 MAXX의 작동 프로토 타입에 대한 아이디어를 개발해 왔다.
이에 대해 Jan Grashuis는 “우리는 새로운 메카트로닉 기계 개념을 구현해 품질을 한 차원 끌어올리길 원했다. 우리 목표는 가능한 많은 영역을 동시에 최대한으로 개선시키는 것이었다. 기본 엔지니어링으로 돌아간 것과 같았다. 실제로 새로운 MAXX 기계 라인 이면의 기본 원칙에 대해서 오랫동안 고민했다. 새로운 기계 개념을 설계하는 동안 VMI가 지난 10년 동안 축적해온 모든 실제적인 경험을 통합해 넣었다. 그리고 로크웰 오토메이션의 도움도 받으면서 품질, 인간 공학, 사용 편의성, 속도, 안전 및 생산성을 모두 통합한 기계를 제공할 수 있게 됐다”고 설명했다.
속도가 최우선
자동차 타이어 생산 프로세스 중에서 가장 중요한 것 중 하나는 TBM(타이어 성형기)이다. TBM은 일련의 강화된 계층으로 타이어를 제작해 사이드월과 트레드를 형성한다. 스풀에서 공급된 타이어의 부품들이 드럼의 다양한 계층에 축적되면서 자재 공급의 정밀도, 자재 길이, 배치가 매우 중요해진다. 이러한 변수들이 TBM 카메라에 모니터링 된다.
Grashuis는 “차량 타이어 생산에서 중요한 부분은 바로 각 타이어를 제작하는 소요시간”이라고 말했다. 그만큼 생산 사이클이 가급적 짧아야 했다. 이전에는 TBM 작업 시간이 50~60초 가량 소요됐지만, 새로운 MAXX TBM은 36초만에 작업을 완료했다.
고객의 스풀 크기와 그 변화의 수에 따라 이는 조금씩 달라질 수 있다. 고객은 80%의 OEE(설비종합효율)를 달성할 수 있다. 짧은 주기와 OEE 향상은 높은 생산성으로 이어진다. MAXX는 완전한 자동 기계다. 즉, 기계 작동자의 주요 작업은 자재의 스풀을 보급하는 것뿐이다. 대부분의 중요 파라미터는 레서피로 제어되므로 정확성과 반복성이 뛰어나다.
자동화 기술이 핵심 역할
서보 드라이브 사용으로 트랙 위 드럼의 리니어 운동을 제어해 생산 주기를 크게 단축시킬 수 있었다. 리니어 서보 기술 덕분에 속도와 정확성이 높아진 것이다.
VMI는 MAXX TBM의 다양한 모든 운동에 대해 22 서보 축을 사용한다. 모든 요소는 Allen-Bradley ControlLogix(www.rockwellautomation.com/go/tjcontrollogix) PAC(Programmable Automation Controller)와 통합 모션 모듈 및 Allen-Bradley Kinetix 서보 드라이브(www.rockwellautomation.com/go/tjmotion)를 통해 제어된다. 프로세스 속도 향상은 캡 스트립을 맞출 때 중요하다. 타이어 제조업체는 정확한 장력으로 이 스트립을 부착하길 원했다.
안전도 중요한 요인이다. 작동자가 기계 이동부에 끼일 위험을 최소화하기 위해 VMI Holland는 기능적인 위험 평가를 실시해 그 결과에 따른 적절한 안전기기를 설치했다. 위험 평가의 결과는 EN ISO 13849-1 성능 수준 ‘e’ 정도 보호에 필요한 기계를 나타냈다. 다양한 라이트 커튼, 도어 스위치, 레이저 스캐너를 설치함으로써 사람이 기계 이동부에 끼이는 상황을 방지할 수 있게 됐다.
이러한 세이프티 장치는 세이프티 원격 I/O 모듈인 로크웰 오토메이션의 Allen-Bradley type 1791 DS/ES Compact Block Guard I/O(www.rockwellautomation.com/go/tjsafetyio)에 연결된다. 그런 다음 Allen-Bradley GuardLogix 컨트롤러(www.rockwellautomation.com/go/tjguardlogix)와 통신한다. 이 컨트롤러는 한 컨트롤러에서 세이프티 기능과 일반적인 모션 기능을 모두 제어 및 모니터링하는 세이프티 PAC다.
성능 향상
속도가 향상됨에 따라 컨트롤러에 대한 기대가 한층 높아졌다. Capstrip Tension Controller의 경우, 로크웰 오토메이션 기술사용으로 속도가 2배 향상됐다. 애초에 4m/초였던 속도가 6m/초로 향상됐고, 새로운 기계 도입 이후에는 8m/초까지 달성하게 됐다.
용접이나 스플라이스도 서보 기술을 사용해 신속하고 정밀하게 수행할 수 있게 됐다. 과거에는 일부 부품에 대해 이 단계를 수작업으로 수행했다. 속도 향상은 사전 조립 및 보강층 분야에도 적용된다. MAXX에서 이러한 작업은 단일 이동으로 이뤄지며, 부품들은 하나씩 차례로 신속하게 연결된다.
이전에는 수작업으로 수행했지만 이제는 로봇이 처리하는 또 다른 프로세스는, 기계에 비드 에이펙스 보급과 완성된 타이어 제거다. 이러한 변화는 시간을 단축시켰으며 직원들의 작업 환경 개선에도 도움을 줬다.
