5년 전, CNC 튜브/파이프 절단 기계, 튜브/파이프 벤딩 시스템을 전문으로 하는 위스콘신주 회사인 Bend-Tech는 현장 서비스 요청이 급증한 사실을 발견하고 문제의 원인을 신속하게 찾았습니다. 오프로드 경주 및 기타 야외 모터스포츠의 인기가 높아짐에 따라 금속 튜브/파이프 제작 수요가 급증하여 고객에 의해 Bend-Tech 최초로 시장에 진입하게 되면서 둘 중 어느 쪽이든 예상한 것보다 훨씬 더 높은 생산량을 달성하게 되었습니다. 팀은 처음으로 다시 돌아와 Thomson Industries의 혁신적인 하이브리드 선형 모션 기술을 사용하여 뛰어난 솔루션을 만드는 데 몰두했습니다.
Bend-Tech의 생산 관리자인 TJ Merry에 따르면, "당사 시스템을 사용하여 금속 가공업자는 튜브와 파이프를 매우 빠르고 정확하게 절단할 수 있습니다. 이는 전통적으로 아웃소싱된 서비스를 사내에 도입함으로써 생산 능력을 향상시키고 궁극적으로 수익을 개선해 줍니다."
야외 모터스포츠용 맞춤형 차량에 대한 관심이 높아짐에 따라 가공된 튜브/파이프에 대한 수요가 꾸준히 나타났습니다. (이미지 제공: Busted Knuckle Off Road)
Bend-Tech의 사업은 대부분 두 개의 시장에서 이루어지는데, 두 시장 모두 상당한 성장을 거두어 왔습니다. 고객의 대다수는 산업 및 공공 건물용 맞춤형 난간을 제작하며 건설 분야를 주도하고 공공 안전에 대한 관심이 높아진 제조업체입니다. 그러나 이 회사의 가장 큰 성장 기회는 오프로드 경주 모터스포츠용 락 크롤러, 레이서, 지프 같은 차량을 개조하는 매장입니다.
초기 시장 진입이 대량 생산 요구를 충족하지 못한다는 사실이 입증된 후 이 회사는 투입한 거의 모든 일을 처리하는 대규모 Dragon A400 플라즈마 절단, 마킹, 제판 시스템을 구축했지만, 또 다른 문제가 생겼습니다. 많은 고객에게 긍정적인 반응을 얻었지만, 일부 고객은 Dragon A250 가격의 약 3배에 이르는 금액을 정당화하기가 어려웠습니다. Merry는, "그 사이에 존재하는 무언가가 필요했습니다. 우리는 필요한 가격대를 알고 있었어요. 기본적으로 생산 품질을 저해하지 않으면서도 기계 제작 비용을 절반으로 줄여야 했지요."라고 밝혔습니다.
비용 절감 요소 파악
Bend-Tech Dragons에는 구조 프레임, 절단/마킹 도구 헤드, 도구 이동을 제어하는 소프트웨어 안내 구동 시스템의 세 가지 기본 구성 요소가 있습니다. 개발하던 새 시스템에서 몇 가지 기능을 제거하기로 결정한 후 비용 절감에 대한 관심이 선형 모션 시스템으로 옮겨갔습니다.
Bend-Tech는 플라즈마 절단, 마킹, 제판 시스템에서 모션을 일관되고 정확하게 제어하기 위해 Thomson 선형 구동기 어셈블리를 사용하고 있습니다.
Merry의 설명에 따르면, "Thomson이 A400에서 모션 제어를 제공하는 선형 시스템을 제작해서 보다 저렴한 가격으로 생산 수준의 시스템을 만들 수 있는 방법에 대한 아이디어를 얻고자 찾아갔습니다. 다른 선형 기술 공급업체도 살펴보았지만, 과거 당사를 위해 노력했던 것처럼 Thomson이 이상적인 솔루션을 갖고 돌아왔죠.”
Thomson 솔루션은 A400 구동 시스템용으로 설계되었지만 구동 메커니즘이 완전히 다른, 더 작고 단순한 버전의 시스템을 통합했습니다. 각각의 A400에서는 A축과 Z축을 제어하기 위한 교차 구성 형식으로 볼트로 함께 고정된 Thomson 2DB 시리즈 선형 슬라이드 두 개를 사용합니다. 하나는 수평면에 도구 헤드를 배치시키고, 다른 하나는 절단, 마킹, 제판 도구를 수직 축에서 위아래로 움직입니다. 각 축을 움직이는 것은 스테퍼 모터로 구동되는 2피트의 볼 스크류입니다. 스크류의 길이가 길어서 양 끝단에는 지지 베어링이, 스테퍼에는 특수 커플링이 필요합니다.
Thomson의 창의적이고 비용이 절감되는 엔지니어링 전문 지식을 바탕으로, Bend-Tech는 증가하는 시장 수요를 충족할 수 있는 Dragon A250을 개발할 수 있었습니다.
새로운 Dragon A250의 경우 Thomson은 더 짧은 샤프트, 6인치 드라이브가 장착된 11인치의 리드 스크류로 시작하여 양쪽 끝단에서 지지할 필요가 없었습니다. 이는 곧 모터 안의 베어링이 하중을 지지하기 때문에 양쪽 끝단에서 지지할 필요가 없는 전동식 리드 스크류(MLS)를 지정할 수 있음을 의미했습니다. 그리고 리드 스크류와 MLS 로터가 일체형이기 때문에 더 이상 로터에 연결되는 외부 스크류 커플링이 필요하지 않게 되었습니다.
Merry는, "Thomson이 이와 관련해 설계한 구성 요소는 정말 훌륭했어요. 구성 요소를 최소한으로 유지하여 비용을 절감해 주죠. 볼 스크류 대신 리드 스크류가 통합된 모터를 사용하면 스크류와 모터를 함께 결합하는 비용은 물론, 이 작업에 수반되는 지원 하드웨어 비용을 모두 절감할 수 있습니다.”라고 언급했습니다.
Thomson이 Bend-Tech를 위해 맞춤 제작한 저가형 모션 제어 어셈블리에서는 스테퍼 모터 구동 방식의 전동식 리드 스크류를 이전 볼 스크류 구동 방식의 선형 슬라이드에 통합했습니다. Thomson은 볼트를 십자형으로 함께 밀어서 오른쪽 빨간 판의 다른 면에 장착된 플라즈마 절단 토치와 마킹 도구를 움직입니다.
신형 모션 제어 어셈블리는 A400에 사용된 시스템보다 작지만 원형 레일, 베어링, 블록 및 캐리지와 매우 유사해 보입니다. Merry의 설명에 따르면, 새로운 시스템이 더 작은 이전 시스템 버전과 똑같이 생겼다는 사실도 연속성을 제공했기에 장점이라고 밝혔습니다.
반복성 비용 절감
작동 시 구동 시스템은 길이, 굽힘 각도, 회전 및 고객별 재료 특성과 같은 설계 매개변수를 저장하는 CAD/CAM 소프트웨어를 호스팅하는 Windows PC에 연결됩니다. 모션 제어 시스템에서 해당 정보를 수신하고 사전 프로그래밍된 순서를 따르므로, 도구를 사용하여 플라즈마 절단 또는 부품 마킹에서 자동으로 전환할 수 있습니다. A400과 A250의 경우 모든 절단/마킹의 허용 오차가 +/- 0.010인치 이내여야 합니다.
Dragon A250의 CAD/CAM 소프트웨어는 Thomson 선형 모션 어셈블리를 안내하고 시스템의 움직임을 제어하며 높은 반복성을 달성하는 설계 매개변수를 이용해 사전 프로그래밍됩니다.
이와 같이 높은 정밀도를 구현하는 것은 영점을 설정하고 여기에서 모든 변화를 기록하는 위치 센서입니다. A400의 센서는 구동기 어셈블리 측면으로 확장되었고, 모든 배선은 어셈블리의 한쪽 끝단에서 다른 쪽 끝단까지 이어지는 돌출된 알루미늄 손잡이형 구조 안에 보관되었습니다. A250 설계 시 Thomson은 모든 리미트 스위치를 시스템 전자 장치에 압축했으며, 포켓을 엔드 블록에 가공하고 센서로 스크류를 조일 수 있는 구멍을 이용했습니다. 이러한 방식으로 외부 고정 장치 없이 정확도 관련 요구 사항을 지원함으로써 시스템 비용을 더욱 절감했습니다.
센서는 A250에 높은 반복성과 정확성, 안정성을 제공하는 동시에 구동기 어셈블리 측면에 센서 고정 장치를 걸 필요가 없어 시스템 비용을 절감해 줍니다.
또한 Merry가 '알맞은' 안정성을 제공하는 데 일조한 기능은 바로 ACME 나사형 너트를 사전에 로드한 것이었습니다. 볼 스크류와 복합 폴리머 너트를 공장에서 정렬하면 표준 성형 너트를 사용하는 원래의 볼 스크류 어셈블리보다 유격이 훨씬 더 적습니다.
성공을 향한 전념
Bend-Tech가 Dragon A250의 출시를 발표한 날, 네 가지 시스템을 판매했는데 그 이후로 수요는 안정적으로 유지되고 있습니다. 수동 방식을 사용하던 일부 중간 시장 고객은 생산성이 500% 이상 향상될 것이라 기대하고 있습니다. 또한 팬데믹 관련 검역으로 가속화된 야외 활동에 대한 관심과 경제 회복으로 인해 발생된 건축 호황에 대한 전망 덕분에 Bend-Tech는 지속적으로 성공을 거둘 수 있는 유리한 위치에 서게 되었습니다.