기술강좌
 
홈으로로그인회원가입사이트맵이메일
 
HOME 기술강좌 사출성형
전시회 일정
국내전시일정
해외전시일정(상반기)
해외전시일정(하반기)
관련링크
관련협회
연구소
관련도서
관련 채용정보

Since 1991

제목 효과적 공정 모니터링 방법
작성자 플라스틱코리아
글정보
Date : 2020/08/31 14:57

효과적 공정 모니터링 방법

적절한 공정 개발을 완료했다면, 이제 공정 실행을 통해 안정성을 확인하기 위한 공정 모니터링이 필요하다. 효과적인 공정 모니터링은 적절한 공정 개발을 통해 이루어진다. 효과적 모니터링을 위해서는 공정이 최적화되어 있고 재현이 가능한지 확인해야 한다. 재현이 가능하지 않다면, 효과적 공정 모니터링을 이룰 수 없다.

 

효과적인 공정 모니터링은 단순히 불량 발생 직전의 상한과 하한을 설정하는 것만은 아니다. 이를 필자는 “불량 한계(defect limits)”라고 한다. 어떤 공정에서도 “불량 한계”를 파악하는 것은 중요하지만 일반적으로 이 한계값들은 공정 제어에 효과적인 것으로 간주할 만큼 엄격하지 않다.

사출기의 정상적 공정 변동 범위를 벗어나는 이상이 발견되면 양품에서 제외시킬 수 있도록 효과적 공정 모니터링 한계값을 설정해야 한다. 그리고 공정의 정상적 변동은 불량 한계의 임계 범위 안에 안전하게 들어갈 수 있어야 한다. 공정의 정상적인 변동은 결함 한계의 임계값 내에 있어야 한다.

공정 한계 설정의 목표는 공정 창을 생성하는 것이 아니라 수용 가능한 제품을 생산하는 것으로 입증된 공정을 모니터링하는 것이다. 공정 조정이 가능한 공정 창을 만들기 위해 공정 한계 폭을 넓히면 얻는 것보다 잃는 것이 많을 수 있다.

사출성형 가공에서 발생하는 수천 가지 상호 작용 때문에 공정은 모든 상황이 원하는 결과를 얻기 어렵다. 이러한 까닭에서 완건한 공정을 수립해, 해당 공정이 매번 동일하게 재현되고 있는지 또 이상 있는 성형품을 제대로 걸러내고 있는지를 확인하기 위한 공정 모니터링을 사용하는 것이 보다 합리적이다.

 

정상 변동 범위의 결정

정상 변동 범위를 정하는 과정은 제품 라인에 따라 다를 수 있지만, 매 번의 장비가동에서 사출기를 완전히 가동중단(shutdown)해 가면서 각 8시간씩 3번 가동해 보는 것으로 시작하는 것이 바람직하다. 이 매 번의 운전 과정에서 공정 상의 변경이 발생하지 않도록 하는 것이 매우 중요하고, 최소한 두 가지 롯트 번호의 수지 원료를 번갈아 사용해 보는 것이 좋다. 공정 산출물에 대한 기록은 15분 간격으로 이루어져야 하며, 이 기록된 해당 공정에서 나온 실제 성형품을 모아 두어야 한다. 이 데이터를 사용하면, 모아 둔 성형품들이 규격 범위 내에 있는 한, 유효한 공정 한계를 계산해 낼 수 있다.

여러 단계의 공정 모니터링을 구축해 놓으면, 해당 성형품에 대한 추가 검토가 이루어질 때까지 “불량 한계” 내에 있는 어떤 샷을 분리해 문제 원인으로 검토해 볼 수 있다. 불량 임계값 도달 시 사출기가 경고를 통해 알려주는 모니터링 설정은 필요치 않을 수 있다. 이런 경우라면 불량 위험이 있는 제품 숫자를 최소화할 수 있어 직면한 문제 해결에만 초점을 맞출 수 있다.

공정 모니터링은 사출기 제어장치의 모니터링 소프트웨어를 통해 수행할 수 있다. 그러나 필자의 생각으로는 효과적 공정 모니터링을 원한다면 사출기와는 다른 제조사의 하드웨어가 필요할 수 있다. 그렇게 해야 사출기로부터 나온 결과물의 독립적 검증이 가능할 뿐 아니라 압력 트랜스듀서 및 열전대 형태의 금형 내 모니터링이 가능하기 때문이다.

용융수지를 모니터링해 용융수지가 매 숏마다 캐비티 내에서 동일하게 반응할 수 있도록 하는 것이 궁극적인 형태의 효과적 공정 모니터링이다. 위에서 언급한 바와 같이 캐비티 피크 압력, 압축 속도(pack rate), 냉각 속도에 대해 효과적인 상한 및 하한 설정에 동일한 방법을 사용한다. 이를 통해 사출기 기종과 상관없이 효과적인 공정 모니터링을 확립할 수 있으며, 사출기의 산출물 종류와 상관없이 용융수지가 확립된 한계 범위 내에서 다루어질 수 있도록 할 수 있다.

공정의 효과적 모니터링을 위해서는 확립된 공정을 벗어난 상태가 발생했을 때 성형품을 구별해 낼 수 있는 효과적 수단 또한 갖추어야 한다. 이를 위해 로봇, 역주행 컨베이어, 디버터 장치 등 옵션을 활용할 수 있다. 만일 이런 옵션을 쓸 수 없는 경우에는 확립된 공정을 벗어난 상태가 발견되는 즉시 사출기 가동을 중단하고, 이형을 막아 의심 가는 성형품이 금형을 벗어나지 않도록 설정해 줘야 한다.

하지만 이런 방식은 공정 중단으로 공정의 불안정성이 초래되는 것을 비롯해 여러 가지 이유에서 바람직하지 않다. 따라서 자동화는 성형이 계속 진행되도록 하면서 공정 안정성을 유지할 수 있는 최상의 옵션이다. 또한 사출기에서 불량 발생율이 지나치게 높아지는 것을 막기 위해 모니터링에 효과적인 리젝트 로직(reject logic)을 삽입해주는 것도 매우 중요하다.

 

불량을 피하기 위한 안전장치(failsafe) 기능

더불어 공정 모니터링이 안전장치(failsafe) 기능을 지니고 있는지 확인해야 한다. 대부분의 모니터링 시스템은 리젝트 신호를 찾기 위해 프로그램 되어 있다. 따라서 모니터링 시스템에 거부신호(reject signal)가 수신되지 않으면, 성형품이 공정 한계 내에 들어간 것으로 간주한다.

그렇다면 시스템 상의 충돌이 발생하면 어떻게 될까? 이 시스템이 기본적으로는 컴퓨터라는 사실을 잊어서는 안된다. 최상의 시스템조차도 때때로 소프트웨어 문제가 생긴다. 시스템이 오로지 거부신호만 찾고 있다면, 그 시스템은 안전장치 기능을 갖추고 있지 못한 것이다. 만일 시스템이 소프트웨어상의 문제로 멈추어 버려도(locks up), 작업자가 문제를 발견할 때까지 공정 가동을 계속할 수 있다.

내가 함께 작업 한 대부분의 타사 프로세스 모니터링 시스템은 시스템 사양 일부 부분에 양품신호 기능을 만들어 놓으면 양품신호도 받아들였다. 양품신호 수신을 필요로 하는 동시에 거부신호에 대해서도 기본적으로 반응하는 공정 모니터링 시스템이야말로 진정으로 안전장치 기능을 갖춘 시스템이다.

모니터링 한계 범위를 얼마나 엄격하게 설정하든, 효과적인 공정 모니터링의 첫 단계는 공정 개발이라는 점을 기억하는 것이 중요하다. 가공 조건 및 툴링 조건의 불안정성에 관한 한계 범위를 설정한다 해도 궁극적으로는 불량 제품이 나오는 것을 피할 수 없다. 공정 개발을 완료한 뒤에는 효과적인 공정 모니터링만이 늘 그 확립된 공정에 준해 가동이 이루어지도록 확실히 할 수 있도록 한다.

작성자   비밀번호
19664   플래시와 샷 부족 사이를 오가는 악순환을 피하려면 플라스틱코리아
19801   배럴 용량에 대한 숏 사이즈의 적정 비율 플라스틱코리아