[Beckhoff 어플리케이션] Beckhoff IPC플랫폼 및 EtherCAT 사용으로 레이저 절단의 극대화된 정밀도와 속도

최첨단 레이저 절단기는

IPC 플랫폼 및 EtherCAT에 의존하고 있다

레이저 절단의 극대화된 정밀도와 속도

섬유 레이저는 빔의 뛰어난 품질을 사용하여 금속 시트를 미세하게 절단하는데 쓰이는 기술이 되었다.

매우 좁은 절단면 때문에 정밀하게 절단할 수 있으며 빠른 속도로 작동한다.

이러한기능을 제공하기 위해서 제조업체 Power-Tech는 레이저 절단기에 섬유 레이저를 사용하며,

기계 제어를 해 Beckhoff의 강력한 자동화 기술에 의존한다.

Eagle 절단기는 광원을 사용한 광섬유 레이저를 사용하며,

두께가 다양한 금속판을 정밀하게 절단할 수 있다.

사진 Power-Tech

Eagle 레이저 절단기는 금속판을 거의 모든 모양을 절단할 수 있다. 그들은 광원으로서 섬유 레이저를 사용하는데, 절단면이 적기 때문에 이것은 다양한 두께의 금속판의 가장자리를 깨끗하고 정확하게 절단할 수 있다. Power-Tech는 레이저 커팅머신의 세 가지 변형을 제공하고 있다. 작업 영역이 1,500 x 3,000mm인 Esmart 모델과, 작업 영역이 최대 2,500 x 6,000mm인 Evision 및 Inspire 모델이다. 모든 절단기들은 손쉬운 작동, 높은 신뢰성 및 콤팩트한 크기를 특징으로 한다. 또한 고성능 Eagle 레이저 헤드가 장착되어 있어 최대 60mm 두께의 금속판을 절단할 수 있다. 고객은 필요 사항에 따라 가장 적합한 레이저 출력을 선택할 수 있으며, 출력이 높을수록 절단 속도가 빠르다.

C6930 캐비닛 PC는 Eagle 레이저 절단기의 고성능을 위해 필요한 컴퓨팅 파워를 제공한다.

사진 Power-Tech

분당 최대 150 미터의 속도

Power-Tech는 레이저 절단기의 성능을 지속적으로 개선해왔다. 2013년에는 Power-Tech는 6kW 레이저가 장착된 기계를 시장에 출시했고, 그 이후 2016년에는 재료 두께와 절삭속도를 크게 높인 12kW 기계로 뒤를 이어 생산 효율을 크게 높일 수 있었다. 2018년에는 이전에 개발된 Inspire 1530과 함께 분당 150미터의 속도로 동적 절단공정이 가능한 최고 성능의 15kW의 레이저 절단기를 출시했다. Power-tech 상무이사인, Janusz Marcin Ejma는 이러한 개선은 레이저 절단기의 생산성에 결정적인 영향을 미치기 때문에 우리는 지속적으로 레이저를 더욱 강력하게 만들기 위해 노력해야 한다고 말했다. Power-Tech는 15kW의 기계는 4kW의 기계보다 시간당 4배 많은 모양을 잘라내어 공작물당 제조비용을 크게줄일 수 있다. 그리고 모션 속도와 정확도 측면에서 필요한 기계 매개 변수를 달성하기 위해서 Power-Tech는 강력한 제어 및 데이터 통신 시스템을 사용한다.

통합 제어 플랫폼으로 PC 및 EtherCAT 기반 제어 사용

Power-Tech는 2010년부터 Beckhoff와 협력해 왔다. Power-Tech의 CNC/PLC 시스템을 담당하는 Marcin Masternak는 우리는 시장을 신중하게 분석한 후 Beckhoff를 제어 시스템 공급업체로 선정했다고 말했다. 그 당시 Beckhoff를 선택하게 된 결정적 요인은 EtherCAT 때문이었다. Beckhoff가 2003년에 도입한 고속 필드버스 시스템은 뛰어난 성능으로 인해 세계적인 표준이 되었다. 우리 기계와 관련된 많은 부품 공급 업체들도 EtherCAT을 사용하므로 부품 선택에 있어 큰 유연성을 제공받을 수 있었다. Power-Tech는 Beckhoff의 산업용 PC 및 TwinCAT 자동화 소프트웨어를 모든 기계의 표준 제어 플랫폼으로 사용한다. PC 기반 제어 시스템의 개방성과 모듈화를 통합함으로써 각 기계의 기능을 매우 유연하게 확장할 수 있다(예를 들면 CNC 보간법 통합과 같이). 또한 우리는 자체 독점 솔루션을 기반으로 하는 시각화 시스템과 같은 우리의 솔루션도 통합할 수 있다고 Marcin Masternak은 설명한다.

Inspire 1530 레이저 절단기는 제어 플랫폼으로 인텔 코어 TM i7 프로세서가 장착된 C6930 산업용 캐비닛 PC를 사용한다. 3개의 AX5000 EtherCAT 서보 드라이브(단일 및 이중 채널)로 축을 제어하기 위해 X축, Y축 및 Z축은 CNC 보간을 통해 연결되어 있다(X축은 갠트리 시스템의 일부로 구현됨). 레이저 빔 또는 커팅 헤드, 진공 흡입 시스템과 같은 다양한 기계 모듈은 IP20 및 IP67 등급의 아날로그 및 디지털EtherCAT I/O 모듈을 통해 통합된다. 프로세스 및 기계 매개변수는 실시간으로 처리되며 데이터 교환 시에는 마이크로 초가 소요된다. 통합 안전 솔루션은 Beckhoff 구성 요소들로 구현되어 있다. EtherCAT을 사용하면 레이저 절단 도중에 최대 분당 150미터의 속도로 대용량 데이터의 빠른 교환에 관한 요구 사항을 충족할 수 있다. Beckhoff 제어 전문가로부터 도움을 받아 모든 축에 대해 단일 축 포지셔닝의 속도를 초당 4미터와 5~6미터를 동시에 달성할 수 있었다. 가장 빠른 기계는 6g의 가속 속도를 특징으로 하며, 이는 레이저 절단 업계에서 최고 수준이라고 Marcin Masternak은 요약했다.

P o w e r - T e c h 의 E a g l e 레이저 절단기는 금속판에서 거의 모든 모양을 절단할 수 있다.

사진 Power-Tech

고장 없는 로딩 및 언 로딩 시스템 통합

레이저 절단기에는 반자동 또는 완전 자동 및 로딩 및 언 로딩 시스템이 옵션으로 장착되어 있다. 완전히 자동화되고 완전히 통합된 시스템인 Crane Master는 로딩 프레임을 통해 금속판을 들어서 절단기의서 팔레트 체인저(Pallet changer)에 올려 놓고, 절단된 부품을 콤 컨베이어로(comb conveyor)로 제거한다. 로딩 및 언 로딩 시스템은 EK1100 EtherCAT 커플러를 통해 절단기의 컨트롤러에 연결되어 데이터 통신을 단순하게 만든다고 Marcin Masternak은 설명했다.