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3-in-1 언코일러 스트레이트너 피더 장력 제어 불량으로 인한 고속 프레스 스탬핑 라인에서의 스트립 버클링, 엣지 웨이브 및 재료 파손 문제 해결

1.1 뉴스 리드

자동 스탬핑 생산에서 3-in-1 언코일러-스트레이트너-피더는 전체 스탬핑 셀의 전단 핵심 장비입니다. 코일 로딩, 평탄화 및 공급 기능을 통합하며, 안정적인 재료 장력 제어는 원자재 스트립의 표면 품질과 스탬핑 생산의 연속성을 직접적으로 결정합니다. 코일 재료는 재료 릴에서 풀려 여러 평탄화 롤러를 통과하여 평탄화되고, 조정된 장력 제어 하에 스탬핑 다이로 공급됩니다. 장력이 균형을 잃으면 아주 작은 변동이라도 스트립 엣지 웨이브, 중앙 아칭, 국부적 버클링, 재료 표면 긁힘, 심지어 갑작스러운 재료 파손과 같은 일련의 불량 현상을 초래합니다. 재료 파손은 전체 생산 라인을 직접적으로 중단시키며, 원자재 낭비뿐만 아니라 작업자가 재료를 다시 끼우는 데 많은 시간을 소비해야 하므로 생산 효율성이 크게 저하됩니다. 심한 경우, 느슨한 재료가 다이 캐비티에 쌓여 다이 손상을 유발하고 고객에게 막대한 경제적 손실을 초래합니다.

당사의 애프터 서비스 엔지니어링 부서는 중국 동부의 정밀 금속 부품 제조업체로부터 긴급 서비스 티켓을 받았습니다. 고객의 생산 라인은 HCK 시리즈 3-in-1 언코일러 스트레이트너 피더와 짝을 이루는 200T 서보 프레스를 채택하고 있으며, 이는 신에너지 배터리 부품용 스테인리스 스틸 쉘 부품을 연속적으로 스탬핑하는 데 사용됩니다. 이 장비는 2교대 근무 모드 하에서 약 18개월 동안 작동해 왔습니다. 고장 초기 단계에서 작업자들은 스테인리스 스틸 스트립에서 가끔 약간의 엣지 웨이브를 발견했습니다. 처음에는 고객이 원자재 문제로 판단하고 생산을 계속했습니다. 3영업일 이내에 고장이 점차 악화되었습니다. 스트립에 간헐적인 아칭 및 버클링이 나타나고, 재료 표면에 명백한 긁힘 자국이 생겼으며, 두 번의 연속적인 스트립 파손 사고가 발생했습니다. 각 파손으로 인해 라인이 재끼우기를 위해 40분 이상 중단되었습니다. 한편, 불안정한 재료 공급은 스탬핑된 작업물의 일관되지 않은 성형 크기를 초래했고, 불량률이 급격히 상승했으며, 고객은 재료 파손 위험을 일시적으로 완화하기 위해 생산 속도를 정격 80 스트로크/분에서 45 스트로크/분으로 줄여야 했으며, 이는 생산 능력이 거의 44% 감소하는 결과를 가져왔습니다.

1.2 현장 진단

고객 작업장에 도착한 후, 당사의 서비스 엔지니어들은 기계 구조, 공압 제어, 장력 감지 센서 및 HMI 매개변수 설정을 포함한 계층적 검사를 수행하고 단계별 격리 방법을 채택하여 관련 없는 영향 요인을 제거했습니다.

먼저, 원자재 결함을 배제하기 위해 원 코일 재료를 확인했습니다. 여러 코일 섹션에서 평탄도 검사를 위해 샘플링했으며, 원자재의 고유한 엣지 웨이브나 내부 응력 이상은 발견되지 않았습니다. 이는 불량 스트립 형상이 원래 코일에서 오는 것이 아니라 3-in-1 피더의 이송 과정에서 생성되었음을 증명했습니다.

두 번째 단계는 언코일러 릴의 기계 부품을 확인하는 것이었습니다. 재료 릴의 마찰 브레이크 패드가 명백하게 마모되고 얇아진 것을 발견했습니다. 릴이 회전하고 재료를 풀 때, 브레이크 토크가 안정적으로 유지될 수 없습니다. 피더가 스트립을 앞으로 당길 때, 릴이 때때로 재료를 너무 빨리 풀어서 재료 축적과 느슨한 장력을 유발합니다. 브레이크가 갑자기 작동하면 장력이 순간적으로 상승하여 스트립을 단단히 당겨 쉽게 신축 변형 및 파손을 유발합니다. 동시에, 언코일러 릴의 지지 롤러 베어링에 약간의 걸림이 있고, 작동 중 회전 저항이 무작위로 변동하여 재료 인장력의 불안정성을 더욱 악화시켰습니다.

세 번째 단계는 평탄화 섹션 및 장력 감지 메커니즘을 검사하는 것이었습니다. 스트레이트너 출구에 설치된 장력 센서에 장기간 두꺼운 오일 먼지가 축적되어 감지 표면이 오염되었고, 피드백 신호가 지연되고 왜곡되었습니다. 스트립의 실제 장력 값을 PLC 제어 시스템에 정확하게 전송할 수 없었습니다. 제어 시스템은 실제 재료 장력에 따라 브레이크 토크를 실시간으로 조정할 수 없어 폐쇄 루프 제어 실패를 형성했습니다. 또한, 상하부 평탄화 롤러 사이의 간격이 좌우 측면에서 불균일하여 평탄화 과정에서 스트립이 비대칭 압축력을 받아 최종적으로 엣지 웨이브 결함이 발생했습니다.

네 번째 단계는 HMI에서 제어 매개변수를 확인하는 것이었습니다. 고객이 설정한 원래 장력 임계값 매개변수는 브레이크 패드 성능 저하에 따라 조정되지 않았습니다. 장력의 상한 및 하한 값이 너무 가까웠고, 브레이크 조정의 응답 이득이 부적절했습니다. 장력이 변동할 때 시스템이 충분히 빠르게 반응하지 못하여 고속 작동 시 재료 장력의 진동이 증폭되었습니다.

예비 고장 위치 파악 후 정적 테스트를 수행했습니다. 무부하 상태에서 시스템에 고정 속도로 재료 이송을 명령했고, 센서에서 수집된 장력 데이터는 8N에서 42N까지의 변동 범위로 지속적으로 위아래로 뛰었고, 표준 안정 장력 변동은 이 스테인리스 스틸 스트립 사양에 대해 12N ~ 20N 이내로 제어되어야 합니다. 이 테스트 결과는 고장이 단일 부품 손상이 아닌 기계적 마모, 센서 오염 및 부적절한 제어 매개변수를 포함하는 복합 고장임을 확인했습니다.

1.3 수리 및 검증

수리 작업은 문제를 하나씩 해결하기 위해 네 가지 핵심 단계로 나뉘어 진행되었으며, 이후 통합 시운전을 수행했습니다.

첫째, 언코일러 릴 브레이크 어셈블리를 분해하고 마모된 마찰 브레이크 패드를 교체하고, 브레이크 마찰 디스크를 청소하고, 걸린 릴 지지 베어링을 점검 및 교체하고, 브레이크 어셈블리의 간격을 조정하여 릴의 브레이크 토크 출력이 갑작스러운 클램핑 또는 미끄러짐 현상 없이 부드럽고 연속적이도록 했습니다.

둘째, 장력 감지 센서를 분해 및 청소하고, 감지 표면의 오일 슬러지 및 금속 분말을 제거하고, 센서 영점을 보정하고, 신호 출력 선형성을 테스트하여 장력 피드백 신호가 PLC에 정확하고 실시간으로 전송될 수 있도록 했습니다. 그런 다음 상하부 평탄화 롤러의 평행도를 재조정하고, 스테인리스 스틸 스트립의 두께 및 재료 특성에 따라 좌우 롤러 간격을 미세 조정하여 평탄화 섹션의 비대칭 압축력을 제거했습니다.

셋째, HMI에서 장력 폐쇄 루프 제어 매개변수를 재최적화했습니다. 재료 장력의 상한 및 하한 임계값을 재설정하고, 브레이크 토크 응답의 비례-적분 이득을 조정하고, 시스템의 동적 응답 속도를 최적화하여 고속 공급 중 과도하거나 불충분한 제동력을 피하고, 작동 중 장력이 목표 구간 내에서 자동으로 안정화되도록 했습니다. 동시에, 장력 이상 경보 기능을 설정하여, 장력이 사전 설정된 안전 범위를 초과하면 HMI에 미리 경보 메시지가 표시되고 공급 속도가 자동으로 느려져 재료 파손을 방지합니다.

넷째, 재료 경로를 따라 재료 안내 롤러와 긁힘 방지 고무 슬리브를 청소하고, 롤러 표면에 부착된 금속 잔해물을 제거하여 이송 중 스트립 표면에 2차 긁힘이 발생하지 않도록 했습니다.

수리 작업이 완료된 후, 연속 작동 검증을 실시했습니다. 장비는 150분 동안 연속적으로 최대 정격 속도인 80 스트로크/분으로 작동하여 12,000 스트로크를 안정적으로 완료했습니다. 스트립의 장력 변동은 표준 범위 내에서 안정적으로 제어되었습니다. 테스트 기간 동안 스트립 표면에 엣지 웨이브, 버클링 또는 긁힘이 없었으며, 재료 파손도 발생하지 않았습니다. 스탬핑된 배터리 쉘 작업물의 치수 검사 결과 모든 부품이 도면 요구 사항을 충족했으며, 불량률은 정상 생산 수준으로 돌아왔습니다. 고객의 스탬핑 생산 라인은 서비스 당일 성공적으로 전체 용량을 복구했습니다. 이 유지보수 사례는 3-in-1 피더의 장력 제어 불량이 기계, 센서 감지 및 PLC 제어 시스템의 조정을 포함한다는 것을 보여줍니다. 포괄적인 검사 및 복합 수리를 통해서만 단일 매개변수를 단순히 조정하는 것이 아니라 잠재적 위험을 완전히 제거할 수 있습니다.

1.4 보도 자료 데이터 표

1.5 보도 자료 독점 Q&A