[첨단 헬로티]
검증된 Sinamics S120 모터 모듈을 북사이즈에 맞는 형식으로 재설계하면서 지멘스는 단지 산업 기계 및 공장 건설 분야 고객 요구사항에 체계적으로 대응하는 것에만 치중하지 않는다. 오히려 연속 및 불연속 구동 작업의 특정 요구사항에 대한 솔루션을 제공하는 신형 모터 모듈에 대한 거대 기술 기업을 다룬다고 볼 수 있다. 이 제품 라인의 최신 제품으로는 300% 과부하가 가능한 30A 단일 모터 모듈과 공작기계 산업에서 까다로운 현장 검증을 이미 통과한 18A 이중 모터 모듈이 있다.
제어 캐비닛의 공간에 대한 공급이 부족한 상태이다. 특히 불연속 공정을 위한 기계 및 시스템 설계에서 더욱 부족해지고 있다. 이는 해당 시스템 유연성 요구가 커짐에 따라 적합한 모터 모듈을 통해 점점 더 많은 구동 장치를 설치하고 제어해야 함은 물론 많은 제조업체가 현장 공간 유지를 위해 소형 디자인을 선택하고 있으며 동시에 운송비용을 현재 수준으로 유지하거나 줄이고 있다는 것을 의미한다.
견고함과 사용 편의성에 대한 요구가 계속 증가함에 따라, 지멘스는 점진적으로 Sinamics S120 모터 모듈 전체를 북사이즈에 맞는 형태로 재설계하고 있다. 3~30A(암페어) 범위의 내부 냉각용 모터 모듈은 2015년 10월부터 사용되고 있다. 포트폴리오는 과부하 용량이 300%이고 불연속 구동 작업에 적합한 30A 단일 및 18A 이중 모터 모듈을 포함하도록 확장되었다.
이 새로운 D 유형(불연속 동작) 모듈은 너비를 증가시키지 않고도 90A 또는 2×54A의 최대 부하에 도달할 수 있다. 동시에 200% 과부하 용량이 입증된 30A 단일 모듈과 2×18A 이중 모듈은 연속 구동 작업(C 유형 = 연속 동작)에 사용할 수 있다.
▲ 신형 D 유형 모듈 덕분에 Heller는 너비를 약 350mm 줄일 수 있었다.
공작기계에 사용되는 대부분 축은 보통 최대 부하를 처리하도록 설계되었으므로, 이제 전기 설계자는 동일한 최대 부하를 유지하면서 설계 크기를 좁힐 수 있으며 제어 캐비닛의 공간을 상당히 절약할 수 있다.
▲ 줄어든 높이(왼쪽 : 이전, 오른쪽 : 이후)와 신형 모터 플러그가 나란히
장착되어 설치 및 서비스 작업을 줄일 수 있다.
작은 개선, 큰 혜택
또한, 북사이즈 크기의 Sinamics S120 모터 모듈에 대한 첫 번째 포괄적인 정밀 검사를 통해 모듈의 전체 서비스 수명 기간 중 영향을 받는 여러 부분에 대한 개선이 이루어졌다. 신형 모터 연결 플러그를 모터 모듈에 통합하여 모듈 높이를 평균 7cm 줄였다. 또한, 모터 연결 플러그를 모터 모듈에 나란히 배치하여 손쉽게 접근할 수 있게 되어 설치 및 서비스 작업이 줄었다. 전자기 호환성(EMC)을 보장하는 안정적인 차폐 설계, 전원 케이블에 적합한 최적의 고정 시스템, 매우 견고한 장착 러그를 사용한 고정 장착 플레이트를 통해 지멘스는 까다로운 산업 환경에서 이러한 장치의 내구성을 향상할 수 있었다.
현장의 긍정적인 피드백
신형 D 유형 모듈을 최적화하고 광범위하게 테스트하기 위해 지멘스는 공작기계 제조업체 Heller(독일 뉘르팅엔) 및 Chiron(독일 투틀링겐) 같은 회사와 긴밀히 협력하고 있다. 예를 들어 Heller는 2015년 8월부터 유연성이 탁월한 차세대 기계 프로토타입의 테스트 모듈을 사용하고 있다. Heller의 제어 장치 개발 책임자인 Jochen Brucker는 다음과 같이 설명한다.
“우리 회사에서는 과부하 용량이 300%인 강력한 모듈의 개발이 여러 측면에서 중요했다. 첫 번째로 표준화된 제어 캐비닛은 더 많은 공간을 확보하고 에너지 요구 및 발열량을 줄일 수 있으며, 두 번째로 새 모듈에서 300%의 전류 과부하 용량을 사용하면 가속할 수 있으므로 더 빨리 최대 속도에 도달할 수 있다는 것이 보장되었기 때문이다. 결과적으로 기계 속도 입력 값을 60m/분 이상으로 높일 수 있었다. 이 점은 우리 생산 센터가 최근에 중국에서 발효된 수입 제한 조치에 해당하지 않게 해주는 상당히 중요한 요소이다.”
5개월 동안의 집중적인 테스트를 거쳤지만, Brucker와 그의 팀은 신형 Sinamics S120 모터 모듈의 약점을 발견하지 못했다. Jochen Brucker는 “모든 성능 데이터 규정을 준수했으며 이중 모듈과 300%의 과부하 용량 덕분에 동일한 출력을 유지하면서 너비를 350mm 줄일 수 있었다”고 설명했다.
수직형 생산 센터의 전문기업 Chiron도 비슷한 그림을 그리면서 소형 FZ08 MT 정밀도와 회전 및 밀링 센터에서 신형 D 유형 모듈을 사용한다. Chiron의 연구 개발 책임자 Claus Eppler 박사는 “재설계한 모듈 덕분에 우리는 FZ08과 일치하는 이 시리즈에 적합한 매우 경량화된 제어 캐비닛 설계를 구현할 수 있었다.”고 말했다. 그는 또 “Sinamics S120 모터 모듈을 도입하지 않았으면 재정의한 제어 캐비닛의 모터 모듈에 적합한 공간을 제공할 수 없었을 것”이라고 강조했다.
소형 설계 외에 Eppler 박사는 특히 “여러 해 동안 Chiron에서 강조했던 모듈형 기계 개념이 이제 제어 캐비닛에도 정립된 것”이라고 흡족해 했다. 신형 모듈을 사용하면 1축 및 2축 포지셔너의 유연성과 조합 옵션이 더욱 향상된다. 신형 모듈을 사용하면 제어 캐비닛의 공간을 더욱 줄일 수 있다. 동시에 성능도 향상된다.
완벽한 호환
신형 모터 모듈은 신규 설치뿐만 아니라 서비스 및 개장에도 사용할 수 있도록 소프트웨어 및 기계식 천공 패턴 모두에서 이전 모델과 완벽하게 호환된다. 플러그 디자인만 달라졌다. 동작 연결 전원 케이블도 업그레이드됐으며 선택적으로 사전에 조립되거나 준비된 케이블 엔드 및 2개의 모터 연결 플러그 버전이 업그레이드된다. Jochen Brucker는 “이는 우리에게 전반적인 기계 포트폴리오에 신형 모듈을 장착할 기회를 의미한다”며, “결국 우리와 고객 모두는 가능한 한 적은 예비 부품만 확보하면 된다”고 설명했다.
다음 단계는
D 유형 모듈이 시장에 출시되었지만, 북사이즈 크기에 맞춘 Sinamics S120 모터 모듈 포트폴리오의 혁신은 아직 끝나지 않았다. 현재 45A와 60A 모듈이 재설계되고 있다. 공작기계 고객의 요구는 아직 끝나지 않았다. 이러한 이유로 Claus Eppler 박사는 지멘스에서 채택한 전략이 지속해서 이어지기를 바라고 있다.
“공간을 더 적게 차지하는 모듈이 필요다. 지멘스는 모터 모듈의 전력 밀도를 물리적 한계까지 높일 수 있도록 최선을 다할 것이다.”
Thomas Klenk, Siemens AG Digital Factory/Process Industries and Drives
