[Beckhoff 제공] 중국 Quick Laser는 레이저 절단기를 개발·제조·유통하는 기업이다. 이 기업은 2016년 고성능 레이저 절단기로 혁신의 불을 지피기 위해 Beckhoff와 전략적 협력을 시작했다. Beckhoff의 PC 기반 제어는 신뢰할 수 있는 높은 기계 처리량을 위한 최적의 환경을 제공하며, 개방형 CNC 시스템으로 TwinCAT 소프트웨어를 사용한다.

Quick Laser는 Suzhou Quick Laser Technology의 혁신적인 기술로 국가하이테크기업, 장쑤성 우수민간과학기술기업, 장쑤성우수기업, 남장수과학기술시범지구가젤엔터프라이즈 등을 휩쓸며 업계 신뢰를 쌓았다. 특히, 대표적인 솔루션인 고성능 레이저 절삭기는 어떠한 까다로운 어플리케이션에도 적합하다는 호평을 받고 있다. 

Quick Laser의 고성능 레이저 절단기 [사진=Quick Laser, 중국]

개방형 TwinCAT CNC 시스템

일반적으로 레이저 출력이 8kW를 초과하는 고성능 시스템은 에너지 요구량이 낮은 단순한 설계에 비견될 수 없는 복잡한 기계 공정이 요구된다. 느린 시작, 점진적 천공, 사전 레이저 작업 등이 포함돼야 하는 것이다. 또한 새로운 기술을 구현해야 하는 경우가 적지 않아 Quick Laser사는 개방형 제어 및 CNC 시스템이 중요하다고 구두점을 찍고 있다. 

이 시스템을 통해 최소한의 노력으로 고객별 개발 업무를 통합할 수 있다. Quick Laser사의 공정 부서 책임자 Zhao Jian은 “모듈식 PLC 프로그램과 개방형 CNC 시스템을 통해 빠르고 쉽게 새로운 프로세스 기능을 추가하고 테스트할 수 있다. 이는 고성능 레이저 절삭기 시장에서 성공하기 위한 핵심 요인이다”고 설명했다. 

TcCOM은 TwinCAT CNC에 수치 제어 시스템과의 개방형 인터페이스를 제공한다. 이 인터페이스를 통해 고객맞춤형 프로세스 전문지식을 최적으로 통합할 수 있다. 그 결과, 필요에 따라 특정 기능들을 통합하면서 표준 제어 기술을 사용할 수 있는 것이다. 이를 위해 TcCOM 모듈은 중요한 툴셋(Toolset)이자, 사용자에게는 사용하기 쉬운 통합 지적재산권 보호 옵션을 제공한다.

신속한 절단 위한 CNC 기능 및 서보 드라이브

고성능 레이저 절단기는 빠른 가공 속도가 특징이다. 효율성을 더 높이기 위해서는 강력한 서보 드라이브 기술이 필수이다. 이를 위해 넓은 가속 스펙트럼을 포함해야 하며 동시에 공작기계의 절단 기능을 제한해서는 안 된다. Beckhoff의 AX5000 서보 드라이브는 속도 확인 및 TwinCAT CNC 가속 사전 제어와 같은 최적화된 기능을 사용한다. 

이로 인해 고속 절단 결과 오차가 +/- 5 μm에 불과하다. 마치 한문과 같은 복잡한 단선의 절단을 위해, TwinCAT CNC는 경로를 최적화해 절단 성능을 향상시키는 스플라인 곡선 기능을 제공한다.

사진은 왼쪽부터 레이저 절단기 제어 캐비닛에 있는 Beckhoff의 AX5000 서보 드라이브, 기계 제어용 C6640 제어 캐비닛 산업용 PC [사진=Beckhoff]

레이저 빔의 에너지 밀도가 과도할 경우 예각 절단 시 화상의 위험도 다분하다. TwinCAT CNC에는 공간 곡선을 채우거나 레이저 에너지를 적절히 줄일 수 있는 코너 및 엣지 기능이 포함돼 이 같은 위험을 모면할 수 있다. 

또한, M 기능은 장거리 출력을 위한 추가적인 이점을 제공한다. 판금 절단 시 공작물이 떨어지거나 모서리가 일그러지면 커팅 헤드가 돌출된 부품과 충돌해 손상될 수 있다. 이를 방지하기 위해 TwinCAT CNC의 Cutting Plus 패키지에서 제공되는 리프트 기능을 사용해 절단 프로세스를 최적으로 제어한다.

C6640 제어 캐비닛 산업용 PC와 AX5000 서보 드라이브 외에도 다양한 디지털 및 아날로그 EtherCAT I/O가 사용되고 있다. 예를 들어, EL2502 2 채널 펄스 폭(width) 출력 터미널은 레이저 라이트 커튼을 제어한다. 

이 EtherCAT 터미널은 1Hz~125kHz의 기본 주파수와 0~100%의 듀티 사이클을 제공하며 대부분의 레이저 제품도 지원한다. EL6692 EtherCAT 브릿지 터미널은 초고속 EtherCAT 통신 시스템을 지원하는 레이저로 데이터를 실시간 교환할 수 있다. XFC(eXtreme Fast Control)가 장착된 EL2262 디지털 출력 터미널은 오버 샘플링을 통해 µs 범위의 출력 시간을 활성화하므로 플라잉 컷(flying cut)도 거뜬 수행한다.

[최정훈 기자 (news@industrynews.co.kr)]

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