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개조를 통해 생산 용량 3배 향상

헨쇼, 레거시 CNC 시스템을 프로그래머블 수치 제어(PNC)로 교체하여 가공 셀의 성능 및 유연성 향상

Wyzwanie

  • 20년 된 CNC 장비의 수명 연장, 기능 강화 및 생산성 향상

Rozwiązania

Wyniki

  • 로크웰 오토메이션의 플랫폼으로 12개 스테이션으로 구성된 복잡한 로터리 다이얼 가공 셀 제어
  • 장비 용량 3배 향상
  • 장비의 유연성 향상

기존 장비의 업데이트나 새로운 장비 구매는 쉽게 결정할 수 있는 문제가 아닙니다. 자본 지출과 관련이 되기 때문에 보통 개조하는 쪽으로 기울 수 있지만, 시스템에 대한 지원이나 생산의 유연성 같은 여러 다른 요소들을 고려해 결정을 할 필요가 있습니다.

미국 미시간주 로미오에 본사를 둔 장비제조 및 시스템 통합업체 헨쇼(Henshaw)는 최근 컴퓨터 수치 제어(CNC)에 기반한 구형 가공 셀을 위해 여러 가지 옵션을 고려하고 있던 한 고객으로부터 연락을 받았습니다. 이 고용량 생산 장비는 자동차를 위한 금속 구동축 요크를 제조하는데 사용되고 있었습니다.

헨쇼의 CEO인 데이빗 클라크(David Clark)는 “수년 동안, 이 고객의 장비들을 지원해왔다”며 “지금까지의 지원에 만족했기 때문에, 고객은 새로운 제어 시스템으로 기존 CNC 장비를 개조해줄 것을 요청했다”고 말했습니다.

개조 선택

이탈리아아의 공급업체로부터 수백만 달러를 들여 구매한 이 가공 셀은 더 이상 생산 목표를 충족할 수 없었습니다. 그뿐만 아니라, 공급업체는 미국에 단 한명의 기술자를 파견하고 있을 뿐이었고, 교체 부품을 구하기도 쉽지 않았습니다.

높은 비용 탓에 새로운 장비를 구매한다는 것은 엄두를 낼 수 없었습니다. 게다가, 동일한 공급업체로부터 새로운 장비를 구입한다고 해도 다른 목표들을 달성할 수는 없는 상황이었습니다. 특히, 이 CNC 시스템은 폐쇄형 프로그래밍 코드에 기반하기 때문에 쉽게 변경할 수가 없었습니다.

클라크는 “고객은 필요할 때마다 새로운 기능을 추가할 수 있는 시스템을 원했다”며 “공장의 다른 장비에서 효과적으로 사용되고 있는 로크웰 오토메이션 시스템의 성능과 유연성을 가공 셀에서도 확보할 수 있길 희망했다”고 설명했습니다.

고유한 복잡성

12개의 스테이션이 존재하는 로터리 다이얼 장비에는 부하 적재 로봇이 탑재되어 있고, 맞춤화가 가능한 레시피에 기반해 12가지가 넘는 유형의 부품을 처리할 수 있습니다.

로봇이 금속 부품을 첫 번째 스테이션에 적재하면 처리 공정이 시작되고, 각 부품이 턴테이블을 통해 다음 공정 스테이션으로 이동하면 밀링 작업이 시작됩니다. 일부 스테이션은 부품을 직선으로 자르고, 다른 스테이션은 곡선으로 자르며, 부품의 유형에 따라 이용되지 않는 스테이션도 있습니다. 완성이 된 부품은 로봇이 이동합니다.

총 32개의 서보 축과 15개의 스핀들이 포함된 이 폐쇄형 가공 셀은 약 232 평방 미터의 면적을 차지하고 있었습니다.

헨쇼의 제어 엔지니어링 관리자 키스 캐머(Keith Kammer)는 “CNC의 관점에서 볼 때, 이 시스템은 그 이상 더 복잡해질 수 없는 수준이었다”며 “제어 시스템을 업그레이드하는 것 이외에도, 고객은 다른 공급업체들을 통해 장비의 적재/하역 로봇과 유압 시스템을 교체했다”고 말했습니다.

비용 효율적인 솔루션: PNC

헨쇼는 로크웰 오토메이션의 표준 제어 플랫폼에 기반하며 프로그래머블 수치 제어(PNC)가 포함된 비용 효율적인 솔루션을 공급했습니다.

헨쇼의 제어 엔지니어 저스틴 클라크(Justic Clark)는 “고객에게 공급된 PNC 솔루션은 CNC 시스템처럼 RS274D 부품 프로그램을 지원한다”며 “고객은 부품들의 CAD 툴경로를 표준 G-코드 프로그램으로 전환하여 시스템으로 업로드할 수 있다”고 말했습니다.

PNC 시스템은 코드를 해석하고 각 애플리케이션의 요구사항에 맞게 완전하게 개별화합니다.

시스템이 규모가 있었기 때문에, 이 로크웰 오토메이션 솔루션에는 로봇 인터페이스를 갖춘 표준 제어가 가능한 Allen-Bradley® ControlLogix® 컨트롤러와 Allen-Bradley GuardLogix® 안전 컨트롤러가 함께 사용되었습니다. Allen-Bradley PowerFlex® 527 인버터는 스핀들을 제어하고, Allen-Bradley Kinetix® 5700 서보 드라이브와 서보 모터는 모션 축들을 제어합니다.

이 장비는 EtherNet/IP™ 네트워크로 통합되어 Allen-Bradley PanelView™ Plus 7 그래픽 터미널로 모니터링 됩니다. 유연하게 모니터링할 수 있도록 솔루션에는 Allen-Bradley MobileView™ 테더드(tethered) 작업자 터미널이 포함되었습니다. 모바일 터미널은 작업자들이 HMI 애플리케이션에 액세스하고 도구를 조정할 때 기준선을 확보할 수 있도록 해줍니다.

팀 기반의 솔루션 개발

시스템 개발 과정 전반에서, 헨쇼는 로크웰 오토메이션의 기술 컨설턴트들, 현지 Allen-Bradley 대리점, McNaughton-McKay 전기 회사와 밀접하게 협력했습니다.

저스틴 클라크는 “장비가 중단된 동안, 고객은 5대의 백업 CNC 장비를 사용해 생산 용량을 유지했다”며 “모두가 한 팀으로 협업하여 공정을 간소화하였고 개조 장비가 신속하게 기동할 수 있었다”고 말했습니다.

탁월한 성능 & 유연성 확보

가동이 시작된 후, 장비는 반나절만에 1주일 작업분의 부품을 생산했습니다. 실제로, 장비 용량은 개조 전보다 3배 이상이 늘어났습니다. 그뿐만 아니라, PNC 시스템은 수정이 가능한 로직에 기반합니다.

크래머는 “이미 새로운 기능을 추가했다”며 “이제 컨트롤러로 가능한 것은 무엇이든 할 수가 있다”고 말했습니다.

데이빗 클라크는 “이런 PNC 솔루션은 유일무이한 것”이라고 덧붙였습니다 “그동안의 성공을 토대로 다른 여러 애플리케이션들을 구상할 수 있게 되었다”고 말했습니다.

Allen-Bradley, ControlLogix, GuardLogix, Kinetix, Listen.Think.Solve., MobileView, PanelView, PowerFlex, Rockwell Automation and Rockwell Software는 Rockwell Automation, Inc.의 등록상표입니다. EtherNet/IP은 ODVA, Inc.의 등록상표입니다. 로크웰 오토메이션의 소유가 아닌 상표는 각 해당 기업의 재산입니다.

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