사출 성형 산업에서 자동화는 효과적이고, 경제적이면서 높은 품질의 제품 생산을 보장하기 위해 기존의 탈형 기술보다 훨씬 더 많은 것을 요구하기 마련이다.

글로벌 기계 제조 기업 Hekuma는 Beckhoff의 강력한 PC 기반 자동화 기술 및 고속 이더캣(EtherCAT) 통신 시스템을 활용해 사출 성형 산업의 까다로운 요구 사항을 충족했다.
Hekuma가 제공하는 시스템은 품질 제어의 100% 구현과 동시에, 기계 제작자가 기존의 시장 표준 차지 공간의 절반만 사용할 수 있도록 해 높은 제품 생산량을 달성하도록 했다.

편집자 주

독일 에싱에 기반을 두고 있는 Hekuma는 플라스틱 산업에서 혁신적인 아이디어와 함께 고유의 기술 및 고성능 자동화를 통해 업계 내에서 지속적인 경쟁 우위를 점하고 있는 Elexis 그룹의 자회사이다.

Hekuma는 업스트림 및 다운스트림 자동화의 사출 성형 공정 내 부하 및 탈형 시스템에 사용하는 정교한 그리퍼와 함께 회사만의 특별한 턴키방식(turnkey)의 솔루션 및 다이나믹한 부품 조작을 위한 시그마 인사이드(Sigma inside) 등의 제품 콘셉트를 개발하고 있다.

Hekuma는 현재 소비재 산업 뿐 아니라 의료 및 자동차 제조 시장에 주력하며 시장을 확장하고 있다.

기술업그레이드 통한 기능 증대
Hekuma의 의료 엔지니어링 부서는 피펫팁 제조를 위한 최신 기계를 만들었다.
이는 기업이 고성능 기계의 새로운 산업 표준을 지속적으로 내세우기 위해 무엇보다 중요한 것은 제어기술의 개선이라는 판단에서였다.

Hekuma의 소프트웨어 개발 및 서비스 부서 Gorazd Jeric 부장은 “초고속 이더캣 통신 시스템과 결합함으로써 Beckhoff의 모듈식 및 개방형 자동화 기술은 진정한 의미의 비약적 발전을 실현했다.

현재 Hekuma의 제품은 경쟁사 제품에 비해 절반의 크기로 소형화됐으며, 약 두 배의 생산량을 처리할 수 있도록 설계됐다”며 “특히, 고속 이더캣 통신은 100% 품질 제어 과정을 구현하는데 상당한 기여를 했다.

버퍼에서 불량 부품을 선별 및 배출하는 작업에서 인라인을 통한 불량 부품 감지 기능은 우리 고객들에게 강력한 부가가치로 다가올 것”이라고 전했다.

정밀한 조작 및 최적화된 검사
신속하고 효율높은 품질 검사와 정밀한 모션 제어에는 매우 강력한 제어 기술 및 신속한 데이터 통신이 요구된다.

Gorazd Jeric 부장은 “복잡한 기계의 구조는 그동안 우리가 사용해 왔던 PLC 기술을 통해선 관리가 어려울 정도로 수많은 시스템 인터페이스가 내장돼 있다는 의미이다.

기존의 PLC 구조에 데이터 통신을 구현하는 데는 엄청난 비용이 들어가는 물론, 실행 시간에 악영향을 줄 것이다. 어쨌든 복잡한 계산을 PC로 옮길 필요가 있는 것이다“며, “반대로 말하면, 이는 하드웨어와 소프트웨어의 추가 설치의 필요성과 이 두 시스템 사이의 원활한 통신에 간접비가 많이 든다는 것을 의미한다고 볼 수 있다.

Beckhoff 제어기술은 이러한 추가 설치 및 비용 없이도 파일전송은 물론, 데이터베이스 연결 및 이더넷 통신과 같은 통상적인 PC 테스크를 쉽게 통합할 수 있다”고 설명했다.

이더캣 통신은 기계 내의 정확한 위치 선정과 함께 프로세싱 속도를 높이기 위한 기반을 다지고 있다. Hekuma는 최대 0.005mm 오차 이내 축 제어와 우수한 참조값 프로세싱 및 결과를 통해 매끄러운 축 작동을 실현하기 위해 이더캣 통신을 사용한다.

Gorazd Jeric 부장은 “불량 스테이션에서 속도를 감속할 수 있는 증속 구동 기능 등을 비롯한 다양한 추가 기능들이 있다. 특히, 증속 구동 기능은 winCAT NC PTP 소프트웨어를 기반으로 하고 있어 특별한 엔지니어링 조작 없이도 쉽게 구현할 수 있었다”고 덧붙였다.

이어서 Gorazd Jeric 부장은 정밀성, 선반 분리 및 적재 스테이션 속도와 더불어 소형화와 모듈성의 중요성에 대해 설명했다. Gorazd Jeric 부장은 “Beckhoff AM3121 서보 모터 터미널을 장착하고 초소형 이더캣 EL7201 서보 모터 터미널을 통해 제어되는 3개의 축은 이러한 모션 수행기능을 완벽히 책임진다”고 설명했다.

이밖에도 Beckhoff은 TwinSAFE EL6900 PLC 터미널을 사용해 고성능 안전 기능성을 통합하는 것 또한 가능하다.

정교한 제조과정을 요구하는 퍼펫팀
이러한 생산 시스템의 첫 번째 요소는 각각의 기계가 64-cavity 금형으로 작동되는 2개의 전기 사출 성형기와 관련이 있으며, 기본적으로 다음의 프로세스 단계로 구성돼 있다.

1. 금형에서 불량부품을 고속 제거
2. 순환 제품 운송 시스템 위에 완제품 세팅
3. 100% 품질 제어를 위한 카메라 시스템 사용
4. 탐지된 불량부품 선별
5. 버퍼의 빈 공간 채움
6. 검사 받은 좋은 부품으로 조합 선반 채움
7. 조합 선반에 날짜 및 배치 번호 인쇄
8. 채워진 조합 선반 쌓기 및 절취선이 있는 랩으로 포장

일관된 모듈식 기계설계를 위한 기반 마련
약 11,000개의 변수와 3,000개 이상의 구성요소 사례들은 피펫팁 사출 성형 라인의 어려움을 증명하고 있다.

하지만 Gorazd Jeric 부장은 엔지니어링부터 운영까지 모든 과정에서 조작이 용이한 기계를 설계하기 위해 PC 기반의 제어가 제공하는 추가이점을 활용했다고 전했다.

Gorazd Jeric 부장은 “우리는 Beckhoff 자동화 기술을 사용해 하드웨어 및 소프트웨어를 통한 기계의 일관된 모듈식 설계를 구현했다”며, “저마다 제각각인 모듈이 독립적인 애플리케이션 및 기계유형에 보편적으로 사용할 수 있도록 분류된다. 라인 수정 또한 상당히 쉬워졌다”고 설명했다. 

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