[첨단 헬로티]

햅코모션의 HDRT(중하중 링 가이드 및 트랙 시스템)는 고성능 애플리케이션을 위해 특별히 개발됐다. HDRT 가이드 시스템은 매우 높은 하중을 견딜 수 있는 것이 가장 큰 장점으로, 안정적이고 정확한 운동과 함께 마모현상도 거의 없다. 고압 강철 실린더의 선도 제조업체인 Eurocy-linder Systems AG에서 HDRT 가이드 시스템은 다량의 오염 물질 및 잔류물이 있는 까다로운 생산 환경에서 그 탁월한 능력을 인정받았다.

▲ 중하중 링 가이드 및 트랙 시스템

Eurocylinder Systems AG는 금속 가공 업계의 중견 기업이다. Eurocylinder는 기술, 화재 예방, 다이빙, 음료 및 의료용으로 사용되는 압축, 액화 및 용해된 압력 가스의 저장 및 운송을 위한 고압 강철 실린더를 생산한다.

고압 강철 실린더 생산

고압 강철 실린더는 강철 튜브로 만들어진다. 강철 튜브는 필요한 길이(8~12m 사이)의 케이스에 절단된다. 벽두께는 3~9mm까지로 다양하며 6개의 서로 다른 직경(140, 172, 178, 204, 229 및 267mm)이 있다. 공장에서는 하루에 약 1000개의 케이스가 절단되며, Eurocylinder Systems는 매년 약 500,000개의 고압 강철 실린더를 생산한다. 공장은 주로 3교대 작업으로 운영되며 연간 300일 이상 가동된다.

전후 비교

오랫동안, 케이스의 절단은 두 개의 밴드 톱을 사용하여 이루어져 왔으며, 이를 위해 제공된 튜브를 수직 절단이 가능하도록 필요한 길이의 케이스로 절단한다. 이는 한번 절단 시 최대 5분이 소요되는 긴 프로세스였다. Eurocylinder Systems는 이러한 복잡하고 긴 과정을 최적화하고자 했다.

▲ 플라즈마 절단작업 중에는 상당한 양의 침전물과 이물질 등이 발생하는데, 

특히 재나 그을음 같은 미세한 먼지가 그 대표적인 예이다. 햅코모션의

설비 및 HDRT 솔루션도 이러한 문제에서 예외일 수 없었지만, 현재까지 7년

동안 아무런 유지보수 문제나 고장 없이 원활하게 작동 중이다.

2009년에 이 밴드 톱은 플라즈마 컷팅기로 대체되었다. 플라즈마 시스템의 컷팅 헤드에는 2개의 플라즈마 토치가 있다. 이들을 서로 마주 보게 배치하고 절단 공정 중 강철 튜브 주위의 원형 경로에서 180°로 회전한다.

하나의 컷팅 헤드는 파이프의 위쪽 절반을 담당하고, 다른 하나는 파이프의 아래쪽 절반을 담당한다. 튜브 지름과 두께에 따라 파이프를 완전히 절단하는 데는 약 5~10초가 소요된다. 이때 햅코모션의 HDRT 가이드 시스템 2개가 전체 컷팅 헤드를 지지하고 가이드해 주는 역할을 한다.

요구 조건 : 마모가 없고, 유지보수의 필요성이 적은 시스템 

지정된 원형 경로를 따라 플라즈마 컷팅 헤드를 유도하기 위해, 고장 없이 필요한 작동 시간을 충족할 수 있는 링 모양의 고성능 가이드 시스템이 필요했다. 주요 요구사항으로는 마모가 없고 유지보수가 거의 필요 없는 가이드 시스템을 설치하는 것이었다. 또한, 링은 전체 컷팅 헤드(약 150kg)의 하중을 견디는 높은 용량과 고객이 원하는 속도에 맞추어 작동시켜야만 한다. 공장은 대기 온도의 영향을 받기 쉬운 복도에 있다. 

따라서 가이드는 생산 공정에서 발생하는 오염에 내성이 있어야 하며 외부 영향, 특히 온도 변화에 견딜 수 있어야 한다. 즉, 공장 및 가이드는 -25℃~+40℃의 기온에서 계절에 관계없이 작업 중단 발생시간을 최소화하여 작동할 수 있어야 한다.

과제 : 침전물 및 불순물

플라즈마 컷팅 공정의 기술 조건으로 인해, 대량의 연소 잔류물 및 오염물질이 제조 단계에서 생성된다. 절삭공정 중에 연소된 물질은 플라즈마 제트에 의해 파이프 케이스의 내부로 운반되며, 이로 인해 나중에 공정에 문제가 발생하게 된다. 따라서 케이스는 플라즈마 절단 후 청소해주어야 한다.

▲ 플라즈마 컷팅 헤드를 가이드하고 있는 HDRT 링. 컷팅 헤드가 튜브의

상부와 하부를 각각 처리한다.

또한, 레일 및 가이드 시스템은 플라즈마 가스로 인해 미세한 먼지가 발생, 퇴적되어 오염될 수 있다. 이러한 이유로 Eurocylinder Systems는 HDRT 링을 펠트 링 씰과 함께 특수 하우징에 설치하여 HDRT 링을 먼지나 이물질과 같은 외부 영향으로부터 보호해 주었다.

극한의 생산 환경에서도 안정적으로 작동하는 솔루션

까다로운 환경을 견디기 위해 햅코모션은 두 개의 견고한 링으로 구성된 솔루션을 구성했다. 이 링은 햅코 V 가이드 기술의 주요 특징인 자정 기능을 제공해 준다. 즉, V 베어링이 레일을 따라 이동할 때 모든 오염물이 자체적으로 제거됨을 의미한다. 햅코모션은 1969년부터 V 가이드 기술의 개발을 주도해 왔으며, 설계 엔지니어에게 새로운 솔루션을 제공하는 혁신적인 리니어 제품을 계속 개발하고 있다.

▲ HDRT 트랙시스템은 기계 공구업체들 사이에서 이송시스템 목적으로

가장 광범위하게 사용되고 있다.

이 애플리케이션에서 각 링은 786mm의 직경을 가지며 경화형의 고품질 공구강으로 만들어진다. 또한, HDRT 주행면은 정밀연마 처리가 되어 있다. 두 개의 평행한 링은 각각 95mm 직경의 편심 V 베어링을 4개씩 사용하여 높은 하중을 수용할 수 있다. 

윤활은 4개의 윤활 블록(HDRT 링당 2개)으로 제공된다. 블록은 저마찰 윤활 및 고하중 용량과 오랜 수명을 위한 스프링 텐션 및 윤활제가 함유된 펠트 와이퍼를 사용하며, 충격에 강한 플라스틱으로 만들어졌다. 윤활 블록은 현재까지 따로 교체한적 없이 7년째 계속 사용 중이다.

▲ 플라즈마 버너가 장착된 HDRT 링 조립품의 측면 및 정면도. 2개의 중하중 싱글 에지 링이 각각 4개의 V 베어링을 가이드 한다.

HDRT 링 및 플라즈마 절단기는 최소 60%의 생산시간 절감효과 보장

Eurocylinder Systems의 주요 목표는 플라즈마 절단 공정을 최적화하는 동시에 절삭 공정을 가속화 및 자동화하는 것이었다. Eurocylinder Systems는 새로운 솔루션, 특히 그들의 요구사항을 완벽하게 충족시켜주는 HDRT 링에 매우 깊은 인상을 받았다.

밴드 톱을 사용하면 지름에 따라 최대 4개의 파이프를 동시에 절단할 수 있다. 밴드 톱은 절단 작업에만 5분이 걸렸다. 이는 약 6분의 전체 사이클 시간을 기준으로 했을 때, 케이스 하나당 90초를 의미한다. 하지만 플라즈마 절단 시스템은 한 번 절단하는데 10초 밖에 걸리지 않는다. 즉, 총 사이클 시간은 케이스당 약 30초이다. 따라서 튜브 길이, 직경 및 벽 두께가 동일할 경우, 절약되는 시간은 대략 60~70%가 된다.

셀프-크리닝 기능의 V 가이드가 포함된 HDRT 링

이 시스템은 2009년부터 사용 중이며, 플라즈마 절단 시스템의 컷팅 헤드에 있는 HDRT 링은 그동안 한 번도 별도의 유지보수 작업을 받은 적이 없다. 즉, 전체 시스템과 HDRT 링은 지난 7년간 특별한 오류나 결함 없이 작동 중이며, 이는 HDRT 가이드 시스템이 얼마나 강력하고 내구성이 뛰어난지를 보여준다.

HDRT 링은 V 가이드와 V 베어링 사이의 형상 덕분에 이물질의 침투를 효과적으로 막아준다. 즉, 베어링의 V 형 내부 및 외부의 서로 다른 주변속도로 인해 ‘맷돌 효과’가 생기는데, 중심부 쪽의 먼지나 이물질이 이러한 속도 차이로 인해 바깥쪽으로 밀려나가 자연스럽게 제거된다.