컴팩트하고 유연한 툴 취급 솔루션

Wassermann Technologie와 시스템 통합 업체인 Becker Engineering이 협력하여 개발한 툴 터미널(툴을를 장착하는 일종의 척)은 매우 컴팩트한 설계와 뛰어난 유연성을 가지고 있다.

이는 주로 가장 다양한 제어 시스템에 기계 툴을 원활하게 연결할 수 있는 Beckhoff의 개방형 및 모듈형 제어 기술 덕분이다. Beckhoff가 제공한 이 글을 통해 Beckhoff의 개방형 및 모듈형 제어 기술에 대한 정보를 보다 자세히 알아보고자 한다.

절삭 기술에 대한 수요 증가와 유연성 및 생산성 향상을 위한 관련 요건이 증가함에 따라 더욱 발전된 기계 툴의 필요성도 증가하고 있다.

독일 Fulda에 인접한 Eichenzell에 위치한 Wassermann Technologie GmbH의 디렉터인 Eberhard Hahl는 “혁신적인 툴 터미널은 이러한 현재 고객의 요구에 따라 설계되었다.

툴과 툴 드럼(툴의 외부 하우징)의 직경만 사전 정의되며 툴 길이, 길이 눈금, 툴 수, 툴 청소, 툴 홀더와 RFID 툴 테이터 수집과 같은 모든 매개 변수들은 자유롭게 구성될 수 있다.

가장 중요한 특징은 매우 컴팩트한 디자인이며, 이러한 디자인은 툴 드럼이 나란히 움직이지 않고 한 축을 중심으로 서로 연결되어 작동하도록 하는 방식으로 이루어진다.”고 설명했다.

독일 Leichllingen의 Becker Engineering GmbH에서 애플리케이션 소프트웨어 개발자로 일하고 있는 Christoph Neuhaus는 “유연성이 높다는 것은 가장 다양한 기계 툴을 가장 다양한 제어 플랫폼과 통합하는 옵션을 의미한다. PC 기반 제어의 개방성이 이 기능에 매우 중요하다. 예를 들어 타사 소프트웨어는 Beckhoff 제어 하드웨어에서도 실행될 수 있고 무엇보다도 개별 시스템의 툴 테이블에 쉽게 접근 할 수 있다.”고 덧붙였다.

구조와 사용의 유연성

동심원 구조의 툴 터미널은 애플리케이션 요건에 따라 한 개 또는 최대 두개의 드럼이 서로 연결되어 구동되며 구성된다.

툴은 통합된 툴 교환기와 함께 선형 장치에 의해 다뤄진다. 후자는 툴을 드럼에 배치하고 또한 툴 버퍼(툴을를 보관하는 위치) 혹은 기계의 툴 교환기로 직접 가져간다. Eberhard Hahl은 “툴 터미널은 최대 9000개의 툴에 대한 툴 관리 기능을 제공하고 툴 관리를 위한 다이렉트 매거진 혹은 스토어로 사용하거나 기존 툴 매거진의 확장이나 여러 기계 툴 중앙 공급 매거진으로 사용하기에 적합하다.”고 언급했다.

Becker Engineering의 애플리케이션 소프트웨어 개발자 Julian Becker는 터미널의 주요 장점을 지능형 보조 매거진(툴을 관리하는 장비, magazine은 탄창 및 무기고 라는 뜻이 있음)이라고 설명하였다.

그는 이어 “툴 터미널은 완전히 자체적으로 작동할 수 있다. 이러한 목적을 위해 기계 툴에 대한 자체 인터페이스뿐만 아니라 자체 툴 관리, 데이터베이스 및 순차 제어 시스템이 있다. 또한 툴 매거진 자체에 외부 보조 처리용 소프트웨어, 주변 장치와의 인터페이스 및 툴에 대한 통합 데이터 수집 기능을 갖추고 있다.”고 말했다.

Hahl은 툴 터미널의 유연성이 높다는 것은 최종 고객이 상당한 비용 절감을 통해 혜택을 누린다는 것을 의미한다고 설명하며, “우리는 툴 터미널에 광범위한 사용이 가능한 표준 매거진을 설계하였고 이는 가격 대비 성능 면에서 높은 수준을 반영하고 있다. 그러나 예를 들어 원하는 경우 기계와 개별적으로 연결하는 것은 전적으로 고객 사양에 따라 가능하다. 예를 들어 S 커브는 280 개의 툴까지, D 커브는 최대 570 툴 까지, 툴 단자는 두가지 모델을 표준으로 이용 가능하다.”라고 말했다.

개방, 확장 및 효율적인 제어 기술

Becker Engineering은 2014년부터 PC 기반 컨트롤로 경험을 쌓고 있다. Christoph Neuhaus 에 따르면 수많은 이득을 얻었다. “우리는 PLC 와 추가적인 고급 언어 어플리케이션이 하나의 보편적인 멀티태스킹 플랫폼 에서 실현할 수 있다는 사실로 이득을 보고 있다. 또 다른 이점은 높은 확장성이다. 예를 들어, 성능 요구 사항이 증가하면 시스템은 멀티 코어 프로세서가 장착된 장치 보다 강력한 하드웨어로 제어 프로젝트를 원활하게 이동할 수 있도록 한다.

독일 Monheim 에 있는 Beckhoff 의 판매 사무소에서 근무하는 Wilm Schadach가 덧붙이길, “PC 기반 제어는 엔지니어링과 설계 측면에서도 완벽한 연속성을 제공한다. 이는 툴 데이터베이스가 PLC, 모션 컨드롤 및 시각화 응용 프로그램과 동일한 플랫폼에서 실행될 수 있다는 것을 의미한다. 이는 전체 시스템 설계의 주요 이점으로 입증되었다.” Beckhoff 의 PC 기반 제어 기술에 친숙해지는 것은 매우 간단한 일이다. Becker 에 따르면 표준화된 공통 프로그래밍 언어에 대한 지원은 프로그래밍을 상당히 간소화시켰다. Becker Engineering도 TwinCAT ADS를 통해 다양한 데이터 통신 옵션을 활용했다. Nehuaus는 “ADS는 상위 수준의 언어 응용프로그램에서 PLC 데이터에 대한 손쉬운 접근을 제공한다. 반면에 PLC 에서 쉽게 접근 할 수 있는 상위 레벨 언어로 ADS 서버를 쉽게 개발할 수 있다.

이처럼 툴 매거진과 툴 사이에 신뢰할 수 있는 데이터 전송은 작업 번호를 교환하거나 이전에 평가한 사용 데이터를 교환하는 등 노력을 거의 들이지 않고도 가능하다. 또한 향후 개발의 경우, 필요한 업데이트를 신속하고 편리하게 얻을 수 있다. 또한 인더스트리 4.0 솔루션은 ADS 통신용 고객/서버 설계를 통해서도 실현 할 수 있다.”고 말했다. Christoph Neuhaus의 경우, PC 기반 제어의 다른 중요한 측면은 현재 윈도우 운영체제, 사용자 친화적인 소프트웨어 업데이트 정책 및 추가 라이선스 또는 하드웨어 요구 사항 없이 사용 가능한 시뮬레이션 옵션을 제공한다. 또한 그는 “전체 시스템을 자신의 개발 PC에 시뮬레이션 할 수 있다. 이 말은, 예를 들어, 모션 축을 시뮬레이션 축으로 변환하거나 소프트웨어 시뮬레이션 블록을 사용하여 하드웨어와 유사한 I/O 동작으로 변환할 수 있다는 뜻이다.” 라고 덧붙였다.

편리하고 효율적인 모션 컨트롤

최근에 구현된 두개의 드럼이 있는 툴 터미널에서는 신속하고 정밀한 툴 취급을 위해 총 다섯 개의 서보 축이 사용된다. 관련 AX5000 서보 드라이브 및 X8000 서보 모터는 TwinCAT NC PTP가 장착된 CX2030 임베디드PC에 의해 제어된다. 게다가 두개의 툴 드럼 각각에 대해 회전 축 1개와 원하는 드럼 레벨에 도달하기 위해 수직 축, 수평 축, 더블 그리퍼를 위한 회전축이 제공된다. 더블 그리퍼에 대한 공압 제어는 추가 자동화 작업이다.

Eberhard Hahl은 “툴은 그리퍼 회전축을 통해 드럼에서 외부로 이동한다. 또한 툴 중간 조작 없이 기계에 있는 매거진으로 직접 옮길 수 있도록 관찰가능한 축으로도 사용할 수 있다.”고 덧붙였다. 모션 제어 애플리케이션은 PLC 오픈 모션 블록의 도움을 받아 TwinCAT 소프트웨어에서 실행되었다.

그리고 Christoph Neuhaus는 이 애플리케이션이 실제로 입증되었다며. “관련 기능 블록과 함께 모션 기능을 프로그래밍 하는 것은 매우 간단하고 시간을 절약하는 작업이다. Beckhoff 드라이브 기술의 또 다른 장점은 한 개의 케이블 기술 (OCT) 이다. 이를 통해 조립 및 재료비용을 대폭 줄일 수 있고 더 작은 케이블 캐리어 체인을 사용하여 디자인을 더욱더 컴팩트하게 만들 수 있다. 이와는 별개로 전자식 명판은 어떤 기계나 상황이 처음으로 시작하는 절차를 가속화한다.”고 말했다. 자료제공 : Beckhoff