조립 시스템의 전기·전자 장비를 현저하게 개선하는 콤팩트형 모터 스타터

Siemens

전자식 시트 조정의 이점을 실감하려면 첨단 자동차에 앉기만 하면 된다. 이에 필요한 구동 메커니즘은 복잡한 조립 시스템을 이용해서 제조한다. 2013년 말, 이전에 구현된 스타터 해결책보다 다양한 장점을 지닌 조립 시스템이 체코공화국에서 출하됐다. 독일 회사 Brose는 글로벌 자동차 부품 공급 기업이며 자동차용 메카트로닉 시스템을 개발하고 제조한다. 2013년 말 체코공화국의 플랜트 중 한 곳을 확장하기 위해, 등받이 각도 조정(BAA) 구동 시스템 생산을 위한 추가 조립 시스템을 공급했다.

상당한 시간과 공간을 절약할 수 있다.

기존 생산 해결책 대비 사이클 타임 15% 절약은 가능성을 보여주기에 충분하다. 특히 세부 계획을 수립해 첨단 기술을 적용하면 반복해서 이득을 달성할 수 있다. 산업용 컨트롤 분야의 사례는 Siemens의 신형 3RM1 모터 스타터가 제공한다. 이 시스템은 일곱 개의 스테이션으로 구성되며, 스테이션에서 수많은 개별 작업을 통해 시트 등받이 각도 조정용 모터/기어 유닛 완성품을 만든다. 전기 모터, 기어 유닛 컴포넌트, 핀, 실링 부품 혹은 기타 소형 부품이 수동과 자동으로 공급 설치된다. 스테이션에는 회전 테이블과 다관절 로봇이 장착돼 3교대 작업에서 5.5초의 목표 사이클 타임을 보장한다.

벨트 이송부에만 약 20대의 전기 모터가 있고, 모두 직입 기동을 통해 작동한다. 이전에는 기존 모터 피더가 접촉기와 모터 스타터 보호 장치로 구성됐지만, 이후에 Brose의 장비 전문가들이 Siemens의 Sirius 모듈식 시스템의 혁신 잠재력을 모두 활용했다. 스크루 단자 대신 스프링 단자를, 독립형 어셈블리 대신 3RV29 인피드 시스템을, 그리고 케이블 배선 대신 링크 모듈을 썼다. 장비 기술팀 소속의 Patrick Löw는 “각각 따로 준비한 모터 피더의 신속한 ‘연결’을 위한 이 단계로 소중한 기간을 절약했습니다.”고 설명했다. 스프링 단자만 사용함으로써 엔드 슬리브를 준비하는 전체 단계는 물론, 나사 연결부 체결과 재체결 작업도 필요 없다. 물론 전자 개폐기와 회로 차단기를 직접 연결하는 링크 모듈을 사용할 때도 마찬가지이다. 간단한 단계 하나로 연결된다.

다음 최적화 수단

앞서 언급했듯이 이것은 2013년 말에 Sirius 3RM1 모터 스타터를 이용한 최적화로 이어졌다. Siemens는 하이브리드 기술 덕분에 전자 개폐기와 전자식 과부하 보호 시스템을 폭 22.5 mm, 높이 100 mm에 불과한 케이스에 모아서 쌓을 수 있었다. 이와 함께 모니터링 대상 정격 모터 전류를 케이스 전면의 로터리 볼륨을 이용해 개별적으로 설정할 수 있다. Brose의 장비 기술 총책임자인 Alexander Gran은 “설정 범위가 넓고 크기가 작아 우리가 찾고 있는 개선 유형을 확보할 수 있습니다.”라고 평가했다. Patrick Löw는 “적절한 디바이스 커넥터를 이용해 자체 조립하는 백플레인(backplane) 버스를 쓰는 옵션 덕분에 이제 제어 캐비닛에서 기존 해결책보다 시간과 공간을 훨씬 더 절약합니다.”하고 덧붙였다.

Brose의 장비 전문가들은 이러한 최신 모터 스타터를 남아프리카 공화국의 시트 테스트 시스템에 처음 썼다. 이를 통해 얻은 긍정적인 경험에 힘입어 디바이스를 곧바로 체코공화국의 BAA 시스템의 표준 해결책으로 쓰게 됐다. 여기서 최대 5개 모터 스타터를 결합해 단일 유닛으로 구성한 다음, 직류 24 V 전압을 자체 조립 백플레인 버스를 통해 중앙 집중식으로 공급한다. 주 회로 총 전류 최대 25 A 그룹 구성의 경우, 적절한 인피드 콤 액세서리가 있어 배선 비용을 절약하고 사용자가 단 한 번의 연결 작업으로 관리할 수도 있다.

긴 서비스 수명 혹은 에너지 효율과 결합한 고기능 통합

모터 스타터 20여 대가 제어 캐비닛 7대 안에 있다. 3RM1은 최대 3kW의 소형 모터용으로 세 가지 크기로 제공된다. 설정 범위가 넓어서 구성·유지보수·재고 관리 시 부품의 종류를 줄일 수 있다.
이 밖에도 첨단 디바이스의 기술적 이점이 있다. 따라서 하이브리드 모터 스타터는 기존 해결책보다 상당히 긴 서비스 수명을 제공한다. 하이브리드 기술로 온/오프 스위칭에 내마모성 반도체 기술을 적용하고, 작동 단계에서 에너지 절약 릴레이 기술이 효과를 발휘한다. 그 결과 높은 에너지 효율 혹은 낮은 서비스 비용이 우수한 기술적 특징과 결합하게 됐다. 아울러 모터 스타터는 전자파 EMC 방출이 낮아 플랜트 가동률에 긍정적인 영향을 준다.

마지막 디테일까지 적용된 일관성 있는 최적화

Alexander Gran과 Patrick Löw는 “첨단 스위칭 디바이스는 작은 규격이면서 신속하고 유연하게 다룰 수 있어 결정적인 이점을 제공합니다.”고 말했다. 이들의 경험에 따르면 오늘날 플랜트 건설에서 공간 요구 사항과 가격이 가장 큰 이슈다. 개별 컴포넌트의 경우, 이는 더 좁은 설치 공간에서 더욱 다양한 기능을 제공하는 것을 뜻한다.

릴레이 접점과 전력 반도체를 결합하는 하이브리드 기술 덕분에 과부하 보호 기능도 아주 작게 구성했다. 때문에 Sirius 3RM1 모터 스타터로 목표를 달성할 수 있었다.

앞서 설명했듯이 공간 요구 사항을 기존 해결책보다 현저하게 축소할 수 있었고 구성과 처리 비용이 더욱 감소했다. 이유 중 하나는 컴포넌트 제조업체가 버튼을 한 번만 눌러 모든 가용 정보를 EPLAN P8 설계 도구에 로딩할 수 있는, 스위칭 디바이스용 매크로를 제공한다는 사실이다. 또한 모터 피더당 개별 부품 수가 적어져 주문 비용과 구성 비용과 부품 목록이 많이 줄고, 설치할 개별 부품 수가 상당히 줄어든다. 결국, 오류의 소지가 감소하고 가동률이 증가한다.

새로운 BAA 조립 시스템 덕분에 독일 Coburg의 메커트로닉스 전문가들은 최첨단 해결책에서 비롯된 개선 사항에 대한 실제 경험을 다시 쌓게 됐다. 자동차 산업은 마지막 디테일까지 적용된 일관성 있는 최적화를 토대로 발전한다. 이는 자동차와 생산 공정에 모두 적용된다. 둘 다 높은 수준으로 유지하려면 3RM1 모터 스타터로 BAA 구동 시스템에 구현한 것과 같은 일관성 있는 최적화가 필요하다.

자료 제공 : Siemens(http://new.siemens.com)