모든 것은 편직기에서 직접 원사를 생산함으로써 섬유 제조 공정을 가속화하고자 하는 아이디어에서부터 시작됐다. 결과는 혁신적인 Corizon 원사의 탄생이다.

운전원으로 하여금 기계상에서 직접 원사와 재료 특성을 개발하고 미세 조정할 수 있도록 허용함으로써 착용시 최대한의 쾌적성을 제공하는 전혀 새로운 직물과 의류가 개발된 것이다. 원사 생산과 산업 편직 공정은 새로운 것이 아니다. 최초의 산업 방적과 편직 설비는 18세기 후반에 등장했다. 찰레스 테로트(Cha rles Terrot) 사는 1871년까지 이미 500번째 원형 편직기를 납품했는데, 편직 내의를 생산하던 이들 기계는 품질과 효율에서 새로운 표준을 세웠다.

150년이 지나서 테로트는 2015년 ITMA 전시회에서 제시된 최신 개발기술을 이용해 섬유 생산 분야에서 다시 한 번 혁명을 일으킬 태세를 갖췄다. 이제 섬유 생산 공정을 단축한다는 본래의 아이디어는 더욱 인상적인 편익에 의해 가려지게 됐다.

테로트의 관리담당 동업자인 토마스 무칠러(Thomas Mutsch ler) 씨는 “이번 신기술은 편직 업체에 더 많은 자유를 허용하고 고객의 요구에 더 가깝게 다가갈 수 있도록 한다”고 밝혔다. 그는 Corizon 원사를 사용해 완성된 직물이 정확히 필요한 방식으로 생산되도록 직물의 특성을 직접 제어할 수 있다.

공정의 재발명
섬유 제조 공정은 인간이 수행한 가장 오래된 기술 중 하나로, 유한한 길이를 갖는 섬유덩이가 연속적인 원사로 성형되는 방적에서 시작된다. 공정은 섬유를 세척 및 혼합하고 빗는 것으로 시작해 실을 뽑아내고 꼬아주며, 마지막으로 원사를 보빈에 감고 추가 공정을 위해 전송하는 것으로 끝난다. 편직기에서 원사는 수많은 보빈에서부터 풀려서 평행하게 기계에 투입된다.

이후에는 기계적 및 화학적 처리를 수행하고, 그 다음에 완제품은 의류 제조업체를 위해 준비된다. 테로트에서 연구개발을 수행하고 있는 미셸 라우 씨는 “원래의 아이디어는 원사 생산을 편직기에 더 가깝게 가져간다는 것이었다”면서, “세계에서 가장 오래된 기술 중 하나를 완전히 새롭게 발명할 기회를 갖는 것은 흔치 않은 일이지만, Corizon으로 정확하게 그러한 일이 발생한 것”이라고 설명했다.

Corizon 원사는 방적 공정의 중간 제품인 조방사라고 알려진 면 또는 합성 섬유다발에 싸인 코어 필라멘트로 구성된다. 조방사는 겉보기에는 두꺼운 원사처럼 보이지만, 아직 완전히 뽑히지 않았기 때문에 쉽게 찢어지므로 보빈으로부터 매우 부드럽게 풀어내야 한다. 다단계 연속 공정에서 섬유는 정의된 장력으로 코어 필라멘트 주변으로 꼬인다. 무칠러 씨는 “이 형태로 원사를 보빈에 감는 것은 불가능할 것이기 때문에 이미 편직 공정에서 Corizon은 최종 제품의 고유한 감촉을 제공한다”고 말했다.

정밀한 동기화가 핵심
Corizon 공정의 중심적 요건은 약 100개의 개별 보빈이 방적 공정에서 편직 공정으로 실을 공급할 때 보빈의 정밀한 동기화다. 각 개별 방적 시스템은 반드시 연속 공정 전체를 통해 정확히 동일한 양을 생산해야 한다. 이것은 기계적으로 분리된 다수의 서보 드라이브를 사용함으로써 보장되며, 이들의 기어 비는 HMI 상에서 자유로이 정의될 수 있어야 한다.

서보 기술은 반드시 절대적인 정밀도로 속도를 조절해야 한다. 만약 어떠한 편차라도 발생하면 최종 제품에 결함이 발생하기 때문이다. 라우 씨는 “우리는 한동안 제품 품질에 영향을 미치는 무아레(Moire) 무늬가 우리가 사용하는 기술과 관련된 것이 아닌가 의심했다”고 고백했다. 원인이 불충분한 제어 기술이었음이 명확히 밝혀진 것은 새로운 공정과 기계가 개발된 다음이었다.

섬유 기계는 흔히 정전이 일어날 수 있는 곳에서 운영된다. 기계가 통제되지 않은 상태로 정지되면 많은 가닥의 원사가 끊어지고 재료 결함의 원인이 될 수 있다. 최악의 경우에는 모든 가닥을 교체하고 기계를 다시 가동할 때까지 4~5시간의 값비싼 정지 시간으로 이어질 수도 있다. 그러므로 드라이브 기술은 반드시 언제 무슨 일이 일어나더라도 안전하게 정지되고 기동되도록 설계돼야 한다.

정교성으로 표준화
라우 씨는 “B&R의 라이프치히(Leipzig) 사무소 팀은 첫 번째 회의에서 문제의 원인을 찾아내고 바로 그 자리에서 해결책을 제시했다”면서, “그것은 마치 동화 속 이야기 같았다. 우리는 3주일 후에 시험 기계를 인수하고 우리 눈으로 품질을 확인할 때까지 그것을 믿지 못했다”고 회상했다. 자동화 솔루션의 핵심은 B&R의 ACOPOS 드라이브 시스템과 이더넷 POWERLINK 프로토콜이었으며, 이 두 가지는 모두 표준적 기준으로서 100분의 1초 단위의 동기화를 지원한다.

하드웨어와 소프트웨어 모두 표준 제품이며, 3kg 중량의 플라이휠이 6,000RPM 이상의 회전 속도로 작동하는 전기 기계식 버퍼 축에 포함된다. 정전이 일어나면 여기에 저장된 회전에너지가 기계를 통제된 정지 상태로 가져가는 데 충분한 전기에너지를 발생시킨다. 그 결과, 정전으로 인한 원사의 파단은 과거의 일이 됐다.

이 드라이브 설계는 운전 중에 원사 파라미터를 고도의 정밀도로 미세 조정할 수 있도록 허용한다. 여기에는 원사의 공급양, Cor izon 원사의 순도 및 코어 필라멘트의 장력이 포함된다. 이러한 파라미터는 운전원 패널에서 설정되고, 생산에 지장을 주거나 기계적 조정을 요구하지 않고도 조정될 수 있다. 또한, 이것은 편집기 운전원이 실시간으로 완제품을 가지고 실험을 수행하거나 소량의 독특한 설계를 생산할 수 있도록 허용한다.

B&R산업자동화 제공

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