PVC 창 프로파일 전자동 처리를 위한 14미터 길이의 이 Schirmer 기계는 기존에 필요했던 모든 컨트롤 캐비닛이 처음으로 MX-System로 교체되었다. © Beckhoff
“MX-System은 기계 제작 분야에서 설계 및 설치의 판도를 바꾸고 있습니다”라고 Schirmer Maschinen GmbH의 상무이사 Ludger Martinschledde는 설명한다. 프로파일 처리 시스템에 처음으로 사용된Beckhoff의 컨트롤 캐비닛이 필요 없는 자동화를 위한 플러그형 시스템 솔루션은 계획 및 설계부터 설치 및 시운전에 이르기까지 모든 프로젝트 단계의 요구 조건을 완벽히 충족시켰다.
MX-System 의 2열 베이스플레이트: 베이스 프레임에 개방형으로 설치하면 기계 배선을 간소화하고 진단을 용이하게 한다. © Beckhoff
창문 및 문 제작은 첨단 기술을 요하는 사업이다. 이는 Schirmer Maschinen GmbH의 프로파일 처리 기계에서 원자재를 전자동으로 처리하는 첫 번째 프로세스 단계부터 분명하게 알 수 있다. 1979년에 설립된 Schirmer는 Beckhoff의 첫 번째 고객사이다. 이 회사는 처음의 위치 제어기부터 새로운 MX-System에 이르기까지 40년 이상 Beckhoff의 PC 기반 제어 기술을 신뢰해 왔다. 컨트롤캐비닛이필요없는자동화 를 위한 이 플러그형 시스템 솔루션은 크게 표준화된 프로세스 모듈을 기반으로 고객 맞춤형 솔루션을 개발하여, 프로파일 및 프로세스 측면에서 높은 출력과 유연성을 갖춘 고객별 솔루션을 만드는 Schirmer의 기계 콘셉트와 특히 잘 부합한다. Schirmer는 2016년부터 Beckhoff Automation Group의 일원이 되었으며 현재 약 250명의 직원을 고용하고 있다.
Schirmer 기계는 어떤 기능을 합니까?
Schirmer 기계는 다양한 프로세스에 사용할 수 있다. 창틀과 창호를 위한 개별 부품은 약 6미터 길이의 프로파일 바에서 연속 프로세스로 생산된다. 가능한 한 모든 드릴링, 밀링, 펀칭 작업을 원자재 바에서 수행한 다음 끝을 절단하고 처리한다. 프로파일 바가 처리되는 동안 보강 프로파일은 PVC 프로파일에 자동으로 삽입 및 배치할 수 있는 옵션을 사용하여 별도의 라인에서 크기에 맞게 절단된다. 그 다음 프로파일 및 보강재 나사 조이기, 강철 가공(드릴링, 밀링), 잠금 장치 삽입 및 나사 조이기 등의 추가 프로세스가 이어진다.
Schirmer 기계는 자주 변경되는 다양한 프로파일 형상을 처리해야 하므로 변환 프로세스가 자동으로 수행된다. Ludger Martinschledde는 다음과 같이 말한다. “우리에게 수동 설정은 불가능한 일입니다.” 이를 위해서는 많은 정류장과 브래킷을 완전 자동으로 배치해야 한다. Ludger Martinschledde는 제어 플랫폼에 대한 요구 사항 프로파일을 설명한다. ”예를 들어 작년에 우리는 총 210개의 축으로 구성된 라인을 도입했습니다.”
시스템 뒷면은 자동화 엔지니어에게 특히 흥미로운데, 이는 각 기계 모듈이 자체 MX-System 베이스플레이트를 가지고 있으며, 그 위에 다양한 기능 모듈이 부착되고 나사로 고정되기 때문이다. © Beckhoff
컨트롤 캐비닛이 생산 프로세스를 결정
현재까지 Schirmer 기계에 사용된 전기 장비는 현재 표준을 반영한다. 드라이브 증폭기, 전원 공급 장치, 배전 및 PC 기반 제어 기술이 모두 컨트롤 캐비닛에 설치된다. Schirmer 기계에는 일반적으로 기계의 2~3개 프로세스 모듈에서 케이블이 라우팅되고 연결되는 이러한 스테이션이 기계를 따라 여러 개 설치되어 있다. 서브 배전기에서는 EtherCAT I/O도 사용된다. 이는 각 개별 프로세스 모듈에서 액추에이터 및 센서 신호를 수집하는 데 사용된다. 다만 여러 프로세스 기능을 단일 컨트롤 캐비닛에 결합하고, 신호 라인을 연결하지 않고 클램프로 고정하는 서브 배전기를 사용하는 것은 모듈식 기계 구축을 위한 절충안이다.
Ludger Martinschledde는 이 솔루션의 단점을 다음과 같이 설명한다. “이는 대부분의 전기 설치와 시운전이 최종 조립 중에만 이루어진다는 것을 의미하며, 배송을 위해 다시 분해하기 전에 시스템을 최대한 빨리 시운전하는 것을 목표로 하고 있습니다.” Schirmer는 오래 전부터 모듈형 기계 콘셉트와 중앙 컨트롤 캐비닛 간의 불일치가 보다 효율적인 프로젝트 워크플로우를 달성하는 데 걸림돌이라고 생각해왔다.
2021년 Beckhoff의 MX-System을 통한 컨트롤 캐비닛이 필요 없는 자동화의 가능성에 대해 들었을 때, Ludger Martinschledde와 Schirmer의 설계 엔지니어들은 당연히 흥미를 느꼈다. Beckhoff의 MX-System 제품 관리자인 Daniel Siegenbrink는 다음과 같이 회상한다. “설계 엔지니어와 Ludger는 모듈형 기계 제작 프로젝트에서 MX-System이 가지는 잠재력을 즉시 알아차렸습니다.”
Schirmer Maschinen GmbH의 Ludger Martinschledde(오른쪽)는 다음과 같이 설명한다. “MX-System 덕분에 제조 프로세스에서 부가가치의 우선순위를 정하고 훨씬 더 효율적인 생산을 달성할 수 있었습니다.” (왼쪽, Beckhoff의 MX-System 제품 관리자 Daniel Siegenbrink) © Beckhoff
완전히 새로운 컨트롤 캐비닛이 없는 기계 설계
Schirmer는 기계 제작과 관련된 리드 타임과 프로세스를 최적화하는 것을 주요 목표로 새로운 방향을 제시하면서 MX-System을 처음으로 자사 기계 중 하나에 도입했다. 기계 옆에 있던 컨트롤 캐비닛 대신 이제 프로세스 모듈의 강철 프레임에서 MX-System 베이스플레이트를 직접 확인할 수 있다. 서브 배전기의 경우 해당 작업은 MX-System 에 수용되거나 Beckhoff에서 제공하는 분산형 I/O 모듈(EtherCAT Box 모듈)로 대체되었다. MX-System 및 EP Box 모듈의 조합을 통해 모터, 센서 및 밸브 단자에 연결된 모든 케이블을 플러그형으로 연결할 수 있다.
Schirmer에게 있어서 MX-System의 중요한 장점은 내부 프로세스를 재구성하는 데 있다. 이 플러그형 시스템 솔루션을 통해 머신 빌더는 사전 조립 중에 기계 모듈의 모든 전기 부품을 설치하고 사전 조립된 케이블을 사용하여 쉽게 연결할 수 있다. 또 다른 중요한 측면은 사전 조립 시 모든 측면에서 기계 모듈에 자유롭게 접근할 수 있어 케이블을 배치하고 연결하기가 훨씬 쉽다는 점이다. Daniel Siegenbrink는 다음과 같이 설명한다. “이를 통해 많은 시간을 절약하고 워크플로우의 효율성을 크게 높일 수 있습니다.” 이는 조립에만 적용되는 것이 아니라 생산 단계의 계획, 준비 작업 및 자재 공급부터 이미 시작된다.
MX-System의 기능 모듈을 사용하면 기존 컨트롤 캐비닛 설계에서 흔히 볼 수 있듯 수많은 하위 구성 요소를 복잡하게 개별적으로 배선할 필요가 없다. 이를 통해 배선 오류를 방지하고 다양한 부품을 간소화할 수 있다. 따라서 전기 설계가 완료된 직후에 필요한 구성 요소(MX-System 베이스플레이트 및 모듈과 사전 조립된 시스템 케이블)를 창고에서 선택하여 사전 조립 가능하다. Ludger Martinschledde는 다음과 같이 설명한다. “최소한의 재고 수준, 요구 사항 및 보충 시간으로 관리할 수 있는 주문 독립적 창고를 달성하는 것이 목표입니다.”
Schirmer에게 이번 초기 개발 프로젝트는 두 가지 추가적인 통찰을 제공했다. 최종 단계의 변경 사항은 훨씬 더 쉽게 구현할 수 있으며, 프로젝트 후반 단계에서도 노력이 덜 필요하다는 점이다. 또한 모듈식 부분 시운전을 통해 기능 오류를 초기에 감지하고 시간 압박 없이 수정할 수 있다.
전체 기계는 Beckhoff의 고객 맞춤형 컨트롤 패널을 통해 설정 및 작동된다. © Beckhoff
엔드 유저를 위한 신속함과 효율성
최종 조립 단계에서 기계는 넓은 면적을 차지하므로 대기열에 있는 다음 시스템을 위한 공간을 확보하기 위해 Schirmer에서 프로세스를 빠르게 실행해야한다. Ludger Martinschledde는 업스트림 프로세스, 특히 전기 설치와 부분 시운전을 통해 가동 중단 시간을 크게 줄이고 프로세스의 공간 효율성을 높일 수 있다고 말한다. 이를 통해 Schirmer는 같은 홀에서 더 많은 시스템을 조립, 검사 및 배송할 수 있다. 수출 점유율이 75%에 달하는 머신 빌더로서 자동화 솔루션의 보편적인 사용은 Schirmer의 또 다른 중요한 측면이다. 이전에는 전기 설계 및 자재 조달 과정에서 향후 설치 위치를 고려해야 했지만, 이제 MX-System 이 IEC, UL 및 CSA를 준수하므로 시간이 많이 소요되는 수정 작업 없이도 전 세계에서 사용할 수 있다. 이는 기존 컨트롤 캐비닛의 상황과는 완전히 대조적이며, Schirmer의 표준화 수준을 한층 더 높여준다.
컨트롤 캐비닛이 필요 없는 자동화의 이점을 누리는 것은 Schirmer뿐만 아니라 MX-System이 실질적인 이점을 제공하는 엔드 유저도 포함된다. 특히 기계 구조에 대한 접근성이 향상되고 컨트롤 캐비닛 제거로 인한 공간 요구 사항이 줄어든다. 이는 작업 현장에서 각 생산 시설을 더 가깝게 배치하여 대피로 요건을 위반하지 않으면서도 공간을 최적화할 수 있음을 의미한다. 부품 수가 10배 줄어들면서 예비 부품 창고의 규모도 줄어든다. MX-System과 함께 시장에 출시되는 Beckhoff 진단 앱은 유지보수 담당자가 오류를 쉽게 찾아내고 수정할 수 있게 해 주는 도구다. Daniel Siegenbrink는 다음과 같이 강조한다. “종단 간 연결이 가능하고 멀티미터를 대체하는 진단 앱을 사용할 수 있다는 것은 MX-System 모듈을 연결하거나 교체하는 데 특별한 교육을 받은 전기 기술자가 필요하지 않다는 것을 의미합니다.”
컨트롤 캐비닛 없는 자동화의 성공적인 시작
Beckhoff의 MX-System 사용을 통해 Schirmer의 전체 프로세스 체인에 걸쳐 상당한 이점과 최적화가 이루어졌다. 기존 컨트롤 캐비닛 설계의 경우 통상 2~3주가 소요되던 조립 시간이 단 몇 시간으로 단축되어 전기 계획에 대한 기존 작업량이 약 50% 감소했다. Ludger Martinschledde는 또한 최종 조립 단계에서 다운타임을 크게 줄일 수 있을 것으로 기대하고 있다.
이 새로운 기계는 업계 최고의 국제 무역 박람회인 Fensterbau Frontale 2024에서 처음으로 공개되었으며, Ludger Martinschledde는 이 시스템이 컨트롤 캐비닛이 없는 새로운 자동화 시대를 향한 마지막 시스템이 아닐 것이라고 확신한다. “Schirmer는 앞으로도 Beckhoff가 제공하는 혁신적인 솔루션에 계속 의존할 것입니다. 우리는 MXSystem 을 통해 컨트롤 캐비닛이 필요 없는 자동화 시스템으로 기계를 완전히 전환하고 있으며, 향후 이를 알루미늄 및 강철 프로파일 제품 라인에도 적용할 예정입니다.”
로딩 매거진에는 2개의 48 V 서보 드라이브와 몇 개의 디지털 신호만 필요하며, 24/48 V DC 공급 전압의 MX 모듈용 데이터 슬롯 12개를 갖춘 콤팩트한 1열 MX-System 베이스플레이트가 이상적으로 적합하다. © Beckhoff
Fensterbau Frontale 기계 특징
–시스템 길이 14m
–기계 프로세스 모듈 11개
–67개 축
–AM8000 동기식 서보모터 23개
–AL8000 리니어 서보모터 4개
–AM8100 동기식 서보모터 28개
–3상 비동기식 모터 12개
–밸브 터미널 18개
–MX-System 베이스플레이트 11개
–MX-System 기능 모듈 118개
–IPC 모듈 1개
–시스템 모듈 39개
– I/O 모듈 34개 (콤팩트 드라이브 기술 제품 28개 포함)
–릴레이 모듈 7개
–드라이브 모듈 37개
–EtherCAT Box 모듈 64개
–고객 맞춤형 컨트롤 패널 1개
링크:
연락처:
Beckhoff Automation Co., Ltd
www.beckhoff.com