보쉬 렉스로스, 컴팩트한 유압장치 이용한 스마트 제조
  • 전시현 기자
  • 승인 2018.03.21 19:33
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Zuse Hüller Hille사는 모듈식 기계 디자인으로 고급형 수평 및 수직 머시닝센터를 생산한다. 개별 기계부터 유연한 셀과 생산 시스템을 포함하는 자동차와 항공우주 분야의 최첨단 용도를 위한 기술 솔루션까지 다양하며 새로운 기술 개발과 생산 방법에 지속적으로 투자하고 있다.

지능화, 연결성, 설정성 자율기계 달성하는 필수 요소

[Industry News 전시현 기자] Zuse Hüller Hille사는 기계 유압장치와의 조화를 위해 인버터가 적용된 컴팩트한 파워유니트를 사용하는 수평 머시닝센터를 도입하고 있다. 보쉬 렉스로스(Bosch Rexroth)사의 컴팩트한 파워유니트 CytroPac은 공작기계의 전력 소비와 설치 공간을 최적화하고, 출시 시간을 단축하며, 인더스트리 4.0에 대비한다.

독일 엔지니어링의 대표 기업인 Zuse Hüller Hille사는 1947년 초반부터 고품질의 공작기계를 생산하고 있다. 현재는 주로 개별 기계부터 자동차와 항공우주 분야의 최첨단 용도를 위한 솔루션까지 다양한 고품질 수평 머시닝센터에 대해 명성이 높다. 고급형 공작기계의 전력 소비를 최적화하고 인더스트리 4.0을 준비하는 기계 제조업체인 Zuse Hüller Hille는 유압장치와 관련된 영역도 탐색하고 있다.

통합된 유압 시스템
새로운 NBH 시리즈의 수평 4축 및 5축 머시닝센터는 높은 정확성과 뛰어난 기계가공 성능이 특징이다. 고속 모터 스핀들은 최대 16,000 rpm까지 도달하며, 고성능 기어 스핀들은 차량, 항공기 및 기계 구성품의 정밀하고 신속한 기계가공을 위한 요구에 따라 최대 80 kW의 구동력과 2,600 Nm 토크를 제공한다. Zuse Hüller Hille사는 과거에 고압과 저압 유압 작업을 위해 2대의 펌프를 적용한 솔루션을 사용했다.

공구수납장치에서 팔레트 변경과 회전형 공구 변경 같은 간단한 작업은 75 bar 시스템 압력으로 수행하는 반면, 공구 클램핑과 같은 작업에는 240 bar가 필요하다. 새로운 에너지 규정과 인더스트리 4.0을 고려해 Zuse Hüller Hille사는 단일 시스템을 통해 두 압력 범위를 줄이는 경제적으로 실용적인 방식을 탐색했다. 그러나 엄청난 투자에도 불구하고 주파수 제어 솔루션은 과거에 성공하지 못했다.

Zuse Hüller Hille사의 새로운 NBH 시리즈인 수평 4축 및 5축 머시닝센터는 높은 정확성과 강력한 기계가공 성능이 특징이다. [사진=Bosch Rexroth AG]

보쉬 렉스로스사의 주파수 제어 솔루션
2016년 말에 상황이 바뀌면서 원하는 최적화가 실현됐다. 유압장치 파트너인 보쉬 렉스로스사가 완전 배선 센서 기술이 적용된 주파수 변환기와 인더스트리 4.0 인터페이스를 갖춘 새로 개발한 컴팩트 파워유니트를 발표했다.

Zuse Hüller Hille사의 하드웨어·유압팀 책임자인 Georg Lörch는 “이미 고급형 밸브와 실린더의 공급자로 보쉬 렉스로스사를 신뢰한다. 보쉬 렉스로스사는 인더스트리 4.0에 대한 공동 논의 중 새로운 개발에 대한 정보를 공유한다"라고 전했다. 설치 면적이 비슷한 파워유니트에 비해 50 %에 불과하고 모든 구성품이 하나의 하우징 안에 포함되기 때문에, 디자인은 공작기계에 이상적이다.

가스 제거에 최적화된 탱크, 인버터, 열 파이프 냉각 및 통합된 센서 기술을 통해 고도로 통합된 파워유니트는 에너지와 설치 공간을 절약할 수 있다. [사진=Bosch Rexroth AG]

CytroPac 컴팩트 스마트 솔루션
Zuse Hüller Hille사가 평가하는 CytroPac은 제어 캐비닛 없이 하나의 공간 절약 디자인에 모든 구성품을 집약하는 컴팩트 파워유니트를 의미한다. 또 인버터에 의해 작동되는 Sytronix 가변 속도 펌프 구동, 센서 기술 및 데이터 인터페이스를 결합한다. 부하에 따른 폐루프 속도 제어를 통해 CytroPac의 에너지 소비는 재래식 파워유니트보다 최대 80%까지 절약할 수 있다. 이는 기계 제조업체가 유럽연합 친환경 설계 지침뿐만 아니라 훨씬 더 엄격한 자동차 산업의 요구사항을 준수하는 데 도움을 준다.

그리고 CytroPac은 오일량 사용을 최대 53%까지 줄어준다. 나머지 20L는 고효율 열파이프 시스템을 통해 냉각되며 가스 제거에 최적화된 탱크도 파워유니트에 통합된다. 통합된 센서 기술은 압력, 온도, 오일 레벨, 오염 및 체적 유량과 같은 모든 관련 데이터를 수집해 제어와 모니터링을 하며, Sercos 또는 멀티-이더넷 인터페이스를 통해 기계 제어 시스템에 실시간으로 데이터를 전송한다. 모든 전기 인터페이스는 플러그 앤 플레이 방식으로 진행돼 배선할 필요 없이 장착할 수 있다.

제어 캐비닛이 없는 최대 4 kW의 컴팩트한 파워유니트 CytroPac은 가변 속도 펌프 구동과 최소 공간을 차지하는 인버터, 열 파이프 냉각, 인더스트리 4.0 인터페이스를 결합한다. [사진=Bosch Rexroth AG]

다양한 표준화 효과
IP 54 보호등급의 컴팩트한 파워유니트 CytroPac은 전원, 유체 및 데이터 인터페이스의 연결만 필요하다. 그러므로 Zuse Hüller Hille사는 신속한 시운전 과정으로 이익을 얻을 수 있었다. 이런 장점에 대한 광범위한 시험을 수행한 후, Zuse Hüller Hille사는 보쉬 렉스로스사의 컴팩트한 파워유니트를 5~1000 시리즈의 모든 수평 머시닝센터에 도입했다. 파워유니트에 통합된 압력전환장치를 통해 공작기계 제어에 필요한 시스템 압력 및 클램핑 압력을 필요에 따라 독립적으로 생성할 수 있다.

이에 대해 Georg Lörch는 “조화를 이룬 유압 플랫폼의 사용은 많은 표준화 효과를 제공한다”라며 만족했다. 이어 “3개에 불과한 조립품에 다양한 구성품이 포함되며, CytroPac외에 단지 두 가지 분배판만 필요하다. 파워유니트와 매니폴드 블럭은 개별적으로 주문하고 플러그 앤 플레이 방식으로 교체할 수 있어 유지보수가 더 간단해지고 시스템 가용성은 더 좋아진다"라고 강조했다.

CytroPac의 통합된 센서 기술은 압력, 온도, 오일 레벨, 오염 및 체적 유량과 같은 모든 관련 데이터를 수집해 제어와 모니터링을 하며, Sercos 또는 멀티-이더넷 인터페이스를 통해 기계 제어 시스템에 실시간으로 데이터를 전송한다. [사진=Bosch Rexroth AG]

더 적은 저장 요구사항, 더 커진 유연성, 감소한 소음 수준
새로운 유압 솔루션이 적용된 첫 번째 기계 25대 중 일부는 주요 독일 자동차 제조업체에서 가동되고 있다. Georg Lörch에 따르면 CytroPac에서 확인한 장점 중 하나는 낮은 소음 수준이었다. 소음은 생산 중 발생하는 정상 배경 소음에 묻혀 거의 들리지 않았다. Zuse Hüller Hille사는 출시 시간 단축의 혜택도 누리고 있다. 엔지니어링, 구성품 가용성 및 조립 관점에서 Zuse Hüller Hille사는 현재 상당히 빨라졌다.

Georg Lörch는 “국가 법규에 따라 이전에 보유했던 대형 축압기는 시험 및 문서화와 함께 관리하는 시간이 너무 길어 프로세스가 몇 주나 지속되었다. 이제 이런 시간 낭비는 전혀 필요 없다”라며 “시간도 상당히 단축했으며 엄청나게 유연한 방식으로 계획할 수 있다"라고 설명했다.

자율기계를 향한 성공적인 전진
CytroPac을 이용하는 Zuse Hüller Hille사는 빠른 시간에 미래 지향적 유압 솔루션을 성공적으로 구현했으며 엔지니어링과 물류에서 많은 간결한 프로세스 단계를 달성했다. 기계 제조업체는 이제 다음 단계로 상태 모니터링의 구축을 계획한다. 통합된 인더스트리 4.0 인터페이스를 사용해 전력 소비와 압력 이력 같은 데이터는 수집되고 분석을 위해 상위 IT 시스템으로 전달된다. 그 다음에 데이터는 동작을 위한 유용한 권장사항을 생성하는 데 사용된다.

 “보쉬 렉스로스사의 신제품 덕분에 우리는 큰 진전을 이뤘다. 자율기계에 대해 지속적으로 연구하고 있는 우리의 비전에서도 큰 진전이 있다. 지능화(Intelligence), 연결성(Connectivity) 및 설정성 (Configurability)은 자율기계를 달성하는 필수 요소다.” Georg Lörch의 말이다.



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