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EMAG eldec의 UNI HEAT: 유도 가열장치가 Elektror의 모터 제작 시 중요한 역할을 하다

다수의 산업 분야에서 환풍기를 사용하지 않는 생산 공정은 거의 생각할 수 없습니다. 환풍기는 소재의 건조, 흡입 및 냉각 시 아주 중요한 역할을 합니다. 심지어는 전체 생산 솔루션의 안정성과 효율성도 사용되는 환풍기에 따라 달라집니다. 이런 의미에서 Elektror airsystems가 처리해야 할 까다로운 과제는 명백합니다. 이 회사는 산업용 환풍기와 측면 채널 압축기 분야에서 세계를 선도하는 제조사입니다. Elektror는 2018년 중반부터 환풍기에 사용되는 전기 모터를 생산할 때 EMAG eldec의 UNI HEAT를 사용하기로 결정하였습니다. 이 시스템은 모터 권선을 접합하는 공정을 실행하기 전 빈 고정자 하우징을 빠르고 정밀하게 가열할 때 사용됩니다. Elektror에서 생산 과정 전체의 공정 안전성과 유연성은 빠른 ‘한 개 흐름 생산’(One-Piece-Flow)을 위한 중요한 요소입니다. 사용자는 EMAG eldec의 이 솔루션을 사용하며 어떤 경험을 쌓았을까요?

일일 250개의 팬 모터 생산
유도 가열장치 UNI HEAT - 첫 번째 단계
유도 가열장치 UNI HEAT - 가공 위치
모터 권선이 가열된 빈 고정자 케이스에 삽입됩니다.
모터 제작 시 Elektror에서 사용되는 유도 가열장치 UNI HEAT
UNI HEAT는 교체가 수월합니다.

공기는 산업 생산에서 불가결한 작업 매체입니다. 공기를 이용하여 예를 들어, 과도한 습기나 먼지를 흡입하고 가열된 소재를 냉각시키며, 발생한 가스와 증기를 배출하거나 고형 물질을 공기의 흐름을 통해 이송합니다. 이때 환풍기는 그저 공조 설비의 핵심 부품으로만 탑재된 것이 아니라 과부하에 심하게 노출된 상태에서 십 년 동안 자신의 임무를 충실히 해내야 합니다. 이는 Elektror airsystems가 수십 년 전부터 직면해 왔던 문제 중의 하나였습니다. 오스트필더른(Ostfildern)에 본사를 두고 바그호이젤(Waghäusel)과 폴란드의 호르주프(Chorzów)에 두 생산 공장을 둔 이 회사는 매년 약 6만대의 산업용 환풍기와 측면 채널 압축기를 생산합니다. 이러한 장비는 대부분 정밀한 압력 수준이나 내성이 강한 소재 또는 진동이 특히 적은 구조를 특징으로 하는 맞춤형 솔루션입니다. 사실 환풍기 제작 시 요건에 따라 변경할 수 있는 방법이 무수히 많습니다. 이는 물론 장비들의 전기 모터에서도 마찬가지입니다. 따라서 Elektror는 다양한 크기와 출력의 모터를 생산합니다. 이러한 모터의 구성품은 각 주문에 따라 구성되고, 소량 생산 공정 차원에서 장착됩니다. 이때 공조 시스템의 전문가에게는 공정의 안전성이 가장 중요한 기준입니다. 고장 허용은 항상 ‘제로’입니다. 

핵심 공정인 유도 가열

이러한 의미에서 핵심이 되는 공정 중 하나는 빈 고정자 하우징과 모터 권선의 열접합입니다. 하우징은 유도 가열장치에 의해 섭씨 280도에서 300도의 온도로 가열됩니다. 그러면 하우징이 팽창하므로 모터 권선을 손으로 간단히 삽입할 수 있습니다. 냉각되는 동안 하우징이 다시 수축되면서 권선과 맞물리고 단단히 결합됩니다. 2018년 이 회사의 전문가들은 구형 가열 시스템을 교체하기로 결정하였습니다. 왜 이런 결정을 했을까요? “이러한 투자를 결정할 때 주요 목표 중 하나는 유도 가열과 관련하여 공정의 안전성을 높이는 것이었습니다. 구형 시스템은 예를 들어 구성품이 실제로 어느 정도의 가공 온도에 도달하였는지를 보여주지 않았습니다. 이로 인해 후속 접합 공정 시 공정 시간이 길어지는 경우가 있었습니다. 또한 예비 부품 공급이 안정되지 않았습니다.”고 Elektror 생산팀의 롤란트 잔트(Roland Sand) 팀장은 설명합니다. “그러므로 저희는 가열 시 아주 정밀하게 온도를 조정하고 모든 작업자가 단순하게 취급할 수 있으며 공정을 일반적으로 안전하게 진행하는 시스템을 찾고 있었습니다. 또한 저희는 정비를 해야 할 경우 즉시 도울 수 있는 지역에 있는 공급 회사를 원했습니다. 이러한 요구 사항을 EMAG eldec이 UNI-HEAT 시스템으로 충족시켰습니다.”

간단하고 안전한 공정

현재 Elektror에서는 맞춤형으로 개발된 UNI-HEAT 시스템과 관련된 공정은 전체적으로 볼 때 상당히 안전하고 신속하게 진행됩니다. 작업자는 보호 장갑을 끼고 빈 하우징을 잡아 이를 정밀한 공작물 캐리어에 놓은 다음 이 캐리어를 설비의 내부로 밀어 넣습니다. 이 설비는 보호 도어를 닫는 즉시 후속 공정을 시작합니다. 부품은 위로 움직이며 자신의 기본 위치로 이동하고, 이때 막대형 유도자가 빈 하우징 안에 ‘잠깁니다’. 후속하는 가열 공정은 부품의 크기에 따라 다르지만 불과 30초에서 120초 정도 소요됩니다. 이 공정이 완료되면 경고등이 신호를 보내고, 그러면 작업자가 그 부품을 다시 꺼낼 수 있습니다. 작업자는 이 부품을 냉각 위치에 있는 형판 안에 넣은 다음 모터의 권선을 위에서 안으로 밀어 넣습니다. 짧은 냉각 과정이 끝난 후 모터는 완전히 ‘결합’되어, 후속 가공을 할 수 있도록 컨베이어 벨트에 실립니다. “저희는 이러한 방식으로 매일 약 250개의 모터를 생산합니다.”고 Elektro 품질보증팀의 슈테펜 뮐러(Steffen Müller) 씨가 말합니다. “이때 부품의 크기는 규칙으로 바뀝니다. 그럼에도 불구하고 이 공정은 완전히 안정적으로 진행됩니다. 어떠한 문제나 고장이 전혀 발생하지 않습니다.” 왜나하면 가공할 부품의 크기를 바꿀 경우 설비를 간단히 교체하기만 하면 되기 때문입니다. 작업자는 급수장치를 잠그고 유도자 홀더에서 스크루 두 개를 푼 다음, 공구를 빼내거나 또는 새 공구를 삽입할 수 있습니다. 공작물 홀더를 올려 놓기만 하면, 간단히 홀더에서 제거되거나 교체됩니다. “제어 모듈을 통한 프로그램 변경을 포함한 전 교체 과정은 약 일 분 정도 소요됩니다. 다양한 안전 조치가 있으므로 오조작이 발생하지 않습니다.”고 뮐러 씨는 설명합니다.

Elektror 사를 위해 맞춤형으로 개발한 솔루션 

이러한 유도형 가열 공정의 품질, 안전 및 효율성에 결정적인 역할을 한 것은 EMAG eldec에서의 개발이었습니다. 유도 분야의 전문가가 솔루션 전체에 책임을 지는 바, 여기에는 정밀한 발전기와 필요한 인덕터도 속합니다. 가열 공정의 이러한 핵심 모듈을 개발하는 데 있어서 EMAG eldec은 이상적으로 분업화되어 있습니다. 한편으로는 도른슈테텐(Dornstetten) 공장에서 효율이 높고 에너지 도징이 정밀한 다양한 타입의 발전기를 생산합니다. 다른 한편으로는 전문가들이 매년 최대 1,000개의 인덕터를 생산합니다. 이러한 생산은 복잡한 생산 공정을 통해 이루어지며, 고도로 정밀한 많은 세부 부품이 생산됩니다. 여기서 가장 중요한 것은 예컨대 열이 그 부품에 어느 정도 깊이, 그리고 어느 부위에 도달하는가입니다. 이에 따라 인덕더의 외형과 발전기의 사양이 달라집니다. 그 외에도 EMAG eldec이 무엇보다도 중요하게 여기는 것은 공정의 다양한 시뮬레이션과 열화상 카메라의 투입입니다. 마지막으로 완성된 UNI-HEAT 솔루션 전체를 실제 부품에서 테스트한 다음 도른슈테텐에서의 출고 검사 시 이를 시연합니다. “2018년 5월 생산을 시작한 이후 고장이 전혀 없었습니다.”고 롤란트 잔트 씨는 결론적으로 요약하여 말합니다. “조업 개시 시의 사소한 문제를 eldec의 서비스 팀이 신속하게 해결하였습니다. 저희는 이러한 투자 결정 시 저희가 기대했던 바가 전반적으로 충족되었다고 보고 있습니다.”