테스트 프로세스를 결합한 자유 설계

특수 기게 제조사 LAW NDT가 세계 최초의 MEXS 400을 통해 시장의 요건을 한 번에 반영하였다. 작은 배치 크기에서도 경제성 확보와 작은 설치 공간, 다운타임 및 셋업 시간을 최소화하였다. 이 모듈러 측정기는 언제든 최종 고객에게 신속하고 유연하게 대응할 수 있다.

빅토리아 존넨베르크(Victoria Sonnenberg)

핵심 내용

  • 모듈러 측정기 MEXS 400은 재료 운반과 측정 프로세스가 분리된 새로운 컨셉트의 기계이다.
  • 요건에 따라 테스트 스테이션을 임의로 결합하고 교체할 수 있다.
  • 사용자는 모듈을 통해 유연성을 유지하고 생산 시설 공간을 절감하며 셋업 시간과 다운타임을 최소화할 수 있다.

LAW NDT는 혁신에 대해 잘 알고 있다. 이 회사는 약 20명 남짓한 시스템 솔루션 공급자로 출발하여, 테스트 분야에 특화된 특수 기계 제조사로 발전하였다. 오늘날 가장 중요한 분야 가운데 하나가 바로 나사 산업이다. 리벳과 볼트 그리고 너트 등 연결 기술에 포함되는 모든 것은 처음부터 중요한 핵심 시장이었다. 자동차 산업을 예로 들면, 차량 한대에 수 백 개의 나사 연결부가 있다. 자동차에 장착되는 나사는 사전에 100% 검사를 거치고 있으며, 이 과정은 점점 자동화되고 있다.

“예를 들어 나사를 체결하는 로봇은 많은 일을 처리하지만, 너무 길거나, 너무 가늘거나, 너무 굵거나 나사산이 없는 나사는 달리 처리할 수 있는 방법이 없습니다.”라며 LAW NDT 기술 책임자인 크리스토프 카이저는 작은 부품이라도 완벽해야 하는 이유를 설명하였다. 따라서 부품 업체들은 생산 공장의 자동화 프로세스가 매끄럽게 진행될 수 있도록 결함이 없는 부품을 납품해야 한다.

LAW NDT는 일찍이 나사 검사를 위한 검사 개발 과정에서 혁신이 무엇인지 제대로 보여주었다. “일단 플레이트에 검사할 나사가 있다고 생각해 보세요. 부품을 돌리고 조이고 측정할 수 있도록 플레이트가 정지하고, 다음 부품이 오면 처음부터 절차가 다시 시작됩니다. 그렇게 분당 부품 60개를 검사할 수 있어 매우 훌륭한 수준이었습니다.”라고 크리스토프 카이저는 회상한다. LAW NDT가 개발한 병행 검사에는 프로브가 따라 움직이며 실시간으로 검사하여, 검사되는 분당 부품 수가 60개에서 120개로 늘어날 수 있었다.

LAW NDT는 코로나 팬데믹 상황에서도 혁신 정신으로 이어왔다. 이 시기에 남는 역량을 MEXS 400 개발에 투입하였다. 전 세계적으로 특허 출원된 이 측정 기계는 품질 보증 요건에 대한 해답이다. 그사이 테스트는 표준이 되었고, 동시에 테스트 범위도 다양하고 지속적으로 증가되었다. 최근 고객들은 구성품 별로 균열 검사와 광학 검사 그리고 구조 검사를 요구한다. 이로 인해 테스트 시스템에서 차지하는 공간이 커지고, 기존 로터리 디스크 샌더의 직경이 계속해서 커져 교체 장착 시간이 매우 길어진다. LAW NDT는 MEXS 400으로 사용자들에게 전에 없던 유연성을 제공한다.

시대에 맞는 콘셉트가 필요했다

기본 시스템은 자유롭게 서로 결합 가능한 5 ~ 10개의 테스트 스테이션에 맞게 설계되었다.

“우리는 오랜 기간 동안 비슷한 원리로 기계를 만들어 왔습니다. 즉, 로터리 디스크 샌더에 결합하는 개별 모듈들을 개발했습니다. 고객 주문에 맞추어 기계를 구성하고 납품하였습니다. 이 기계들은 특정 요건과 결부되었고, 해당 사례 별로 고객이 필요로 하는 사양만 갖추는 방식이 되었습니다.” 특수하게 몇 가지 요건에 맞추게 되면, 이후에 기계 장비를 매번 바꾸어 장착하는 것이 매우 번거로웠다. 기계가 계속해서 요건에 맞추다 보니 개발 프로세스가 빠르게 움직이는 컨셉트가 아니었다. 따라서 새로운 프로세스를 개발해야 했고, 재료 핸들링을 위한 기계를 테스트 프로세스와 분리하게 되었다.

“이상적인 기계는 나사가 앞에서 들어갔다가 뒤로 나오고, 사용자가 그 사이에 일어나는 모든 것을 개별적으로 선택하고 임의로 변경할 수 있는 기계였습니다. 따라서 부품 운반을 테스트 모듈과 분리하여 제공하는 모듈러 컨셉트가 생겼습니다.”(크리스토프 카이저) 이 컨셉트는 원하는 측정 모듈이 베이스 스테이션에 밀려 들어가면 간단히 시작할 수 있는 방식으로 작동한다. 이런 방식으로 모든 주문을 자유롭고 신속하게 구성할 수 있다.

“이 모듈은 측정 결과를 데이터 버퍼를 통해 상위 컨트롤로 전송하는 분산 지능을 갖추고 있으며, 상위 컨트롤은 검사한 부품을 적절히 분류합니다.”(크리스토프 카이저) 예를 들어, 이 모듈을 광학 검사에 사용하는 경우, 카메라가 나사의 헤드 직경과 나사산을 측정하고 그로부터 결과가 부품을 선별한다. 이 모듈은 특정 위치에서 해당 명령을 상위 컨트롤에 전달하면, 상위 컨트롤에서 개별 부품을 양호 또는 불량으로 분류한다. 이런 방식으로 설치 가능한 각 모듈로 테스트가 작동한다. 이를 통해 임의의 테스트 프로세스 조합을 간단하게 서로 연결하여, 최대 10개의 테스트 스테이션을 베이스 스테이션에 연결할 수 있다. 이 기계는 유연성만 뛰어난 것이 아니다. “기존 기계는 고장이 나면 전체 기계를 수리해야 했지만, MEXS 400의 경우 모듈 하나가 고장 나면 해당 모듈만 교체하면 됩니다. 고장난 모듈은 수리를 위해 LAW NDT로 보내고 대체 모듈을 받을 수 있다. 따라서 다운타임이 최소화됩니다.”라며 크리스토프 카이저가 장점을 설명하였다.

MEXS 400의 운반 트롤리는 공구 없이 장비를 교체 장착할 수 있다.

필요한 경우, 간단하고 신속하게 MEXS 400의 용량을 배가시킬 수 있다.“ 정상 모드에서 부품들은 시스템 양쪽에서 모든 스테이션을 차례대로 통과합니다. 하지만 통과 경로를 절반으로 단축하고 제2공급부와 제2배출부로 처리 용량을 배로 늘릴 수 있습니다.”(크리스토프 카이저)

테스트는 LAW NDT가 모듈들을 이용하여 충족할 수 있는 수많은 성능 가운데 하나에 불과하다. 앞으로 기계 정확도를 유지하기 위해 레퍼런스 부품을 자동으로 공급할 계획이다. “현재 근무조 당 레퍼런스 부품을 삽입하여, 이 부품이 기계를 통과하면서 오류가 있는지 식별하는 작업이 일상적으로 이루어지고 있습니다. 이 작업을 위해 보통 작업자가 표시된 미가공 부품을 삽입하는데, 한 단계를 적절한 트롤리를 통해 자동화할 수 있습니다.”(크리스토프 카이저)

LAW NDT 고객들은 대체로 4주마다 요건이 완전히 다른 소량의 배치를 받는다는 문제를 제기한다. 이런 경우, 공간이 많이 드는 점은 말할 것도 없고, 그럴 때마다 기계에 투자하는 것은 거의 이익이 되지 않는다. “자동차 분야의 개발 시간은 말로 할 수 없을 수준에 도달하였습니다. 당사의 모듈러 테스트 기계로 합리적으로 이에 대응할 수 있고, 가끔씩 있는 테스트 작업을 위한 테스트 모듈을 갖출 수 있습니다. 이에 드는 비용은 기계 전체에 드는 비용의 극히 일부에 불과합니다”라고 크리스토프 카이저가 또 다른 장점을 강조하였다. 변형 다양성은 높아지면서 배치 크기는 작아지는 이러한 트렌드에 LAW NDT는 MEXS 400으로 대응한다. 유연하면서도 처리 용량 한계에 부딪히지 않는 것이 가장 중요하다.

이 기계는 투자비와 설치 공간은 합리적이고 유연하여 다른 분야에도 사용할 수 있다. “우리 스스로도 놀랐습니다.”라며 다양한 분야에서 들어오는 문의에 대해 크리스토프 카이저가 소개했다. 예를 들어 플라스틱 업계의 고객과 함께 공작물 캐리어를 유리판으로 대체하는 유리 접시 시스템을 구현하였다. 이렇게 하여 부품을 위에서 그리고 아래에서 측정할 수 있다. “유리 접시 기계는 바다의 모래처럼 많은데, 지금까지 유리판은 생각해본 적이 없습니다. 유리 접시는 직경 면에서 제한이 있는데, 이 지점에서 모듈 방식이 장점을 발휘할 수 있습니다. 다시 설명하면 5개 ~ 6개의 스테이션을 베이스 기계에 통합하면, 이 범위에서는 지금까지 불가능했던 처리 용량이 달성됩니다.”(크리스토프 카이저)

 

기계가 자체 성능을 검사한다

현재 기계의 지능에 대해서도 계속해서 연구하고 있다. 키워드는 인더스트리 4.0이다. 기계가 부품만 검사하는 것이 아니라, 자신의 성능도 주기적으로 검사하는 것이 목표이다. 따라서 예측 정비를 통해 해당 지점에서 고장이 예상되는 경우 기계가 이를 알리고 기계 고장을 방지할 수 있도록 조치를 요청하는 것이 목표이다. 이 외에도 현재 다른 많은 아이디어가 구현되기를 기다리고 있다. 따라서 어떤 분야에서 이 기계의 컨셉트가 자신들에게 적합함을 알고 발견할지 흥미로운 일이다. “우리는 혁신 덕분에 살아남았으며, MEXS 400은 업계나 내부적으로 우리 자신에게도 매우 큰 퀀텀 점프입니다.”(크리스토프 카이저)