[Beckhoff 제공] 중국 시스템 통합업체 아오토(Aotto)는 Beckhoff의 PC 기반 제어를 활용해 생산라인에서 각각의 프레스 및 펀치들이 조화롭게 연동할 수 있도록 구현했다. AM8000 서보모터를 포함한 전 제품군은 EtherCAT을 통해 네트워크로 연결된다. 산업용 PC(IPC)는 모션 컨트롤러와 중앙 제어 시스템 역할을 한다. 오류 방지, 최적화된 생산 프로세스 및 공장의 최대 처리량도 보장할 수 있다.

Beckhoff의 PC 기반 제어 기술은 아오토로부터 자동 프레스라인의 생산 순서를 최적화한다. [사진: 아오토, 중국]

프레스 자동화 시스템에서 생산 처리량을 극대화하는 핵심은 정교한 공급 기술이다. 중국 진안경제개발구에 위치한 아오토는 이를 잘 알고 있어 기존 멀티스테이션 프레스 라인을 유연하고, 자동화된 새로운 펀칭 기술로 업그레이드할 계획이다.

공장의 핵심에는 펀치 프레스, 3차원 공급 시스템, 광학 콤포넌트 식별 시스템, 지능형 순차 제어 등으로 구성된 멀티스테이션 프레스 자동 공급 시스템이 있다.

공정 사이클 최적화, 효율성 증대

펀칭은 네다섯 개 스테이션에서 여러 단계로 이루어진다. 자동 멀티 스테이션 공급 시스템은 프레스 생산 사이클에 맞게 조정되어 효율성을 전반적으로 향상시킨다. 아오토는 제어 시스템을 위해 Beckhoff의 구성요소를 사용하며, 전체 라인과 공정 사이클을 최적화하는 동시에 가동 중지 시간을 최소화한다.

프레스 스테이션의 공급 시스템은 모션 컨트롤러로서 C6930 제어 캐비닛 산업용 PC(IPC)에 의존한다. 소프트웨어 측면에서는 PLC 기능, 멀티축 NC PTP 모션 시퀀스 및 캠 플레이트가 TwinCAT 3에서 구현된다. 그 결과 CP2916 멀티터치 컨트롤 패널을 통해 직관적인 오퍼레이터 인터페이스를 갖춘 유연한 모션컨트롤 시스템이 탄생했다. 

이 시스템은 업그레이드가 쉽다는 장점도 갖췄다. C6930의 인상적인 성능은 생산 라인 전체의 제어 컴퓨터로서 C6930이 처리하는 광범위한 작업들에 반영된다.

멀티 스테이션 프레스 라인에서 생산되는 자동차 스탬프 부품. [사진: 아오토, 중국]

주요 성능을 개괄하면 아래와 같다. 

- 개별 스테이션 간 자재 이송 중 AM8000 서보모터의 동기화된 제어
- 공급장치와 프레스 사이의 캠 플레이트 제어
- 전체 생산라인 모니터링
- HMI와의 통신

네트워크 설계를 간소화하는 EtherCAT

생산 라인 내의 데이터 통신은EtherCAT으로, EtherCAT 터미널, IP67 등급 EtherCAT 박스 모듈 및 TwinSAFE 터미널이 사용됐다. 특히 이 맥락에선 라인, 공정 사이클 및 드롭 라인의 토폴로지 및 결합을 자유롭게 선택하는 것이 이점이 될 수 있다. 

필요한 인터페이스는 이미 해당 EtherCAT 커플러에 통합돼 있다. 즉, 추가 스위치가 필요하지 않다. 중앙 IPC C6930은 EtherCAT을 통해 개별 프레스 스테이션의 각 로컬 컨트롤러와 직접 통신한다.

설치 비용 절약을 위해 EP 시리즈의 IP67 등급 I/O 모듈을 스테이션의 머신 베드의 마운팅 레일에 고정시킨다. 또한 각 스테이션에 직접 제어부품을 설치하면 운영자가 하드웨어와 소프트웨어를 쉽게 유지관리할 수 있다. 나아가 전체 시스템의 제어 소프트웨어가 제어 컴퓨터에 통합돼 있어 생산관리 시스템이 생산효율을 최적화할 수 있다.

프레스 라인 컨트롤 스테이션에는 CP2916 멀티 터치 컨트롤이 있다.HMI로서의 패널(왼쪽) [사진: 아오토, 중국]

단일 케이블 기술의 효율적인 드라이브 기술

자동 멀티스테이션 공급 라인은 자동차 산업의 생산 라인에 가장 널리 사용되는 부품 공급 시스템이다. X-Y-Z, 이 3개의 축 좌표 형식을 기반으로 하며 빠르고 매우 효율적인 생산 주기가 특징이다. 두 개의 그리퍼 암이 공작물을 한 스테이션에서 다음 스테이션으로 동기화된 사이클로 픽업하고 운반한다. 

이러한 목적에 사용되는 AX5000 서보드라이브 및 AM8000 서보모터는 클램핑 프로세스를 수행하고, 동시에 듀얼 그리퍼를 공급한다. 정상적인 생산 공정에서 양쪽 그리퍼가 동시에 움직일 뿐만 아니라, 시스템이 재시작될 때까지 갑작스러운 정전이 발생하더라도 동기화 된 상태를 유지한다. 이것은 두 암의 비동기적 움직임에 의해 재료가 변형되는 것을 방지한다.

아오토는 Bekchoff의 드라이브 기술 중 표준 모터 케이블에 전력과 피드백을 결합한 원 케이블 기술(OCT)이라는 장점도 활용했다. 이는 자재 및 시운전 비용을 크게 절감하고 오선의 위험을 감소시킨다.

[최정훈 기자 (news@industrynews.co.kr)]

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