[Beckhoff 어플리케이션] XTS의 타원형 트랙 및 PC 기반 제어 기술로 플라스틱 호스의 절단, 와인딩, 조립 작업 최적화

개별 구성 가능한 조립 라인

오스트리아의 맞춤형 기계 제작 업체, TEUP는 보통 고객별 요구사항에 따라 맞춤형 설계 작업을 진행한다. 현재까지 유일하게 고객 맞춤형이 아니었던 사례는 적응력이 매우 뛰어난 조립 라인이며, 이는 TEUP의 엔지니어들이 자체 개발했으며 향후 개별적으로 구성 가능한 “표준 솔루션”으로 선보일 예정이다. 해당 라인은 모듈형 방식으로 설계되어 있고, Beckhoff의 PC 기반 제어 기술과 고도의 유연성을 가진 XTS(eXtended Transport System)가 장착되어 있다.

TEUP(Technische Entwicklung und Produktions GesmbH)는 1996년 설립된 이후, 사업 영역을 고정 장치 및 몰드 제작업에서 특수 목적 기계 제작업으로 전환했다. TEUP의 전기 및 소프트웨어 책임자인 Markus Resch는 다음과 같이 말했다. “TEUP는 이 분야에서 점진적인 성장을 보여왔으며, 그 과정에서 점점 더 복잡한 도전 과제에 직면해 왔습니다” 오스트리아 남부의 Styria지역에 위치한 이 업체의 솔루션 전문 엔지니어들은 25년 넘게 수동 토글 프레스가 장착된 간단한 워크스테이션부터 50개의 개별 공정이 통합된 완전 자동화 조립 라인까지 광범위한 설계를 수행해왔다.

 

개별적으로 설계된 표준 솔루션

TEUP가 처음으로 표준 솔루션을 제공하게 된 동기는 분명했다. Markus Resch는 다음과 같이 설명했다. “TEUP의 고객 중 한 업체가 전문적인 비지니스에서 철수했을 때, 우리는 우리가 그 공백을 메우기로 결정했습니다. 수년간 하청업체의 역할을 수행했기 때문에, 우리는 이곳에 사용되는 시스템에서 가장 중요한 것이 무엇인지를 정확히 알고 있었습니다” TEUP의 기계 설계 엔지니어인 Alexander Imhof는 다음과 같이 설명했다. “모듈형 설계 때문에 조립 라인을 해당 요건에 맞게 개별적으로 적응할 수 있어야 합니다. 또한 전세계 어디든 편리하게 선적될 수 있어야 합니다”

 

따라서 기계 컨셉의 목적은 무엇보다 최대한의 간소함과 유연성을 구현하는 것이다. 이러한 목적을 달성하기 위해서는 수많은 프로세싱 스테이션을 전체 시스템에 통합해야 한다(사실상 모듈형 시스템). Markus Resch는 이를 다음과 같이 설명했다. “폴리에틸렌 소재의 플라스틱 호스가 원하는 길이로 절단되어 번들로 감겨지고, 다양한 커넥터 및 씰이 장착되며 라벨이 부착되고 레이저 측정에 의해 최종 점검을 받는 조립 라인을 구현해야 했습니다”

 

지능형 이송 시스템이 포함된 완전한 자동화 포트폴리오

TEUP 직원들은 다양한 기술을 고안하고 평가하는 데 있어 전문가들이라 할 수 있다. 따라서, 특수 목적 기계 제조사로서 어떠한 작업에 대해 최선의 솔루션을 찾는 데 능통하다. Alexander Imhof는 영감의 원천으로 YouTube를 자주 이용하곤 한다. 그는 Beckhoff의 YouTube 채널에서 XTS 관련 영상들을 시청했고, 온라인 검색을 통해 적절한 제품 이송 솔루션을 찾았다. “우리는 몇 가지 대안을 상세히 조사했습니다. 하지만 글로벌 지원, 용이하게 확장 가능한 PC 기반 제어 구조, 광범위한 제품군(예: 서보 드라이브, 서보 모터 터미널, 서드파티의 모터 및 서보 모터에 사용 가능한 컨트롤러, 다양한 I/O, TwinSAFE)이라는 장점을 지닌 Beckhoff의 포트폴리오가 가장 설득력 있었습니다”

 

대량의 프로세스 데이터를 표시하고 모든 이벤트를 셧다운 이력에 저장하는 전자 과전류 보호 터미널 EL9227-5500, 조립 라인의 중앙 “뇌”에 해당하는 컨트롤 캐비닛형 산업용 PC(IPC) C6930을 선택했다. 또한, XTS 이송 시스템 간 EtherCAT 통신 멀티라인을 관리하는 실시간 이더넷 포트 멀티 플라이어 CU2508을 포함한 다수의 Beckhoff 구성요소가 새 조립 라인에 장착되어 있다. Alexander Imhof의 마음을 사로잡은 것은 무엇보다 XTS의 유연한 설계 옵션이었다. “정해진 거리에 얽매이지 않고, 스토퍼가 필요 없으며, 해당 고객이 요구하는 정밀한 시퀀스에 따라 개별 프로세싱 스테이션을 배치할 수 있습니다. 조립 라인의 기존 설계에 대한 후속 변경이 간단하다는 사실 또한 매우 중요합니다”

 

현재 Styria의 엔지니어들은 Beckhoff의 이송 시스템, XPlanar를 추가하여 원재료 및 완성품의 인피드와 아웃피드를 최적화하는 방안도 검토하고 있다. Beckhoff와의 커뮤니케이션을 위해 관련된 설계 컨셉이 이미 공개되었다. TEUP가 테스트 및 시연 목적으로 사내에 보관하게 될 프로토타입을 제작하는 과정 중, 한 가지는 분명해졌다. 최선의 아이디어는 공개적인 정보 및 커뮤니케이션에서 비롯된다는 사실이다. 예를 들어, 당초에는 XTS 시스템과 연동되어 작동하는 Stäubli 로봇 두 대를 제어하는 데 IPC인 C6930을 사용할 계획이 없었지만 추후 추가되었다. Beckhoff Austria의 지원 책임자인 Gerhard Holzer는 이와 관련하여 다음과 같이 설명한다. “시운전 동안에 보다 빠른 사이클 주기, 이송 시스템 움직임과의 동기화 향상을 달성하며 우리의 계획이 좀 더 명확해질 수 있었습니다. TwinCAT Robotics uniVAL PLC 라이브러리를 사용하여 이를 쉽고 효율적으로 구현했습니다” Markus Resch는 이제 컴퓨터 하나로 모든 것을 제어할 수 있게 되었다고 얘기한다. 전체 조립 라인의 자동화를 위해 IPC 한 대만으로도 충분하다는 이야기이다. 동일하거나, 매우 유사한 형태를 지닌 일련의 생산에 투입되어야 할 라인의 경우 이러한 특징은 큰 장점이다.

 

더 유연하고 더 간소화된 기계 구현을 가능하게 하는 XTS

Alexander Imhof에 따르면, 기계 유연성 향상의 목적은 명확했다. “과거에는 고객이 30 m 길이의 고정 생산 라인에만 한정되어 생산을 진행해야 했습니다. 지금은 조립 라인 설치 면적이 1/4 축소되었음에도 같은 수량의 제품을 생산하거나, 심지어 여러 종류의 제품을 동시에 생산할 수도 있습니다” 또한 10대의 무버와 8 m 길이의 타원형 트랙이 포함된 표준 XTS 시스템(현재 사용 중)의 경우, 여전히 필요에 따라 서너 개의 추가 프로세싱 스테이션을 통합할 수 있다.

 

형식을 변경하는 경우(예: 다른 와인딩 길이를 적용하는 경우) XTS 및 PC 기반 제어 기술이 재료 피딩을 담당하는 6축 기계를 기계적으로 조정하거나 재프로그래밍해야 하는 번거로움을 없애 준다. Markus Resch에 의하면, 이와 같은 변경을 TwinCAT 소프트웨어에서 클릭 한 번으로 간단히 수행하여 설정 시간을 20분에서 1분으로 단축할 수 있다. 아울러 그는 다음과 같이 설명했다. “이제 개별 플라스틱 호스가 밀리미터 단위까지 매우 정밀하게 감겨집니다. 기존 라인에서는 항상 어느 정도의 편차가 발생했습니다. 이에 더해, Beckhoff와의 긴밀한 협력 하에 기계 설계를 개발한 것이 또 다른 미래 비전(A에서 B까지 용이하게 이송하고, 제품 사용 지점의 바로 근처에서의 최종 생산에 적합한 조립 라인)을 구현하는 데 도움이 되고 있습니다”

[원본] 무인화기술 22년도 6월호

[사진 출처] Beckhoff

[XTS 제품 상세페이지] www.beckhoff.com/ko-kr/products/motion/xts-linear-product-transport/