발루프, 유압 실린더 조립라인에 적용된 IO-Link

유압실린더 조립라인에서 IO-Link는 간결한 와이어링과 빠른 시작 그리고 유연한 생산을 의미한다.

IO-Link를 사용한 자동화는 매우 유연성 있는 설정과 생산개념을 구현할 수 있어, IO-Link는 처음 경험하는 사용자에게 다양한 설치 이점과 시간과 비용 절약으로 깊은 인상을 남긴다.

Weber-Hydraulik는 발루프와 협력해 다양한 유압 실린더를 논스톱으로 조립할 수 있는 효율적인 반자동화 시스템을 제작했다. 여기에 도입된 IO-Link는 프로세스 레벨부터 모든 신호를 수집한다. IO-Link를 경험한 WEBER-HYDRAULIK 관계자는 IO-Link보다 더 나은 대안은 없다고 전했다.

생산관리를 위한 RFID 기록/판독헤드

독일 Guglingen에 본사를 두고 있는 Weber-Hydraulik사는 주문형 유압 솔루션에 집중하고 있다. 75년 이상의 가족경영회사인 Weber-Hydraulik는 모바일 기기, 상용차, 머신 툴 및 구조 장비용 고품질 실린더, 컨트롤블록, 스티어링(Steering) 및 서스펜션(Suspension) 시스템, 밸브 및 파워 유닛을 생산해 오고 있다.

본사 포함하여 11개의 해외 지사에서 근무하는 2100여명의 임직원들이 이러한 혁신적인 특수 애플리케이션 시스템 솔루션을 제공하고 있다. 몇 년 전까지만 해도 대부분 기업들의 주안점은 여전히 고정 장치 및 생산 설비 구축이었다. 하지만 그들의 자체 생산 기지 구축으로 새로운 지평을 연 Weber-Hydraulik사는 다른 기업과는 달랐다. 설비 구축 책임자인 Nikolai Wenge은 “2013년에 우리는 더욱 효율적이고 경제적인 유압 실린더 조립을 위한 목표를 세웠다.

즉, 단시간에 약 25가지의 다른 실린더 유형을 조립할 수 있는 반자동화 생산 라인을 계획했다”라고 설명했다. 공장 레이아웃이 어떻게 보이던, 설계 전문 지식에 대한 보완점은 없었다. 그럼에도 불구하고 실린더 튜브와 피스톤 로드를 조립 프로세스를 통해 가능한 자동으로 이동하기 위해서는 다양한 센서 및 액추에이터가 현장에서 필요하다는 것이 분명해졌다.

Balluff와 Weber-Hydraulik사는 장기간 파트너십을 유지해 온 결과 프로세스 레벨이 연계될 때 발루프 본사인 노이하우젠에 있는 자동화분야의 전문가와 컨설팅을 하는 것이 가능했다. Balluff의 지역 영업 매니저인 Herbert Frank는 Weber-Hydraulik사를 수년간 알아왔고, 그들이 원하는 바를 즉각적으로 이해했다. 그는 “함께 초안을 만들었고, 질의사항 및 미해결 이슈를 명확히 하고, 시퀀스를 최적화하고 세부사항을 변경했다. 명확한 사실은 IO-Link만이 이 모든 것을 가능케 한다“라고 설명했다.

I/O 신호 수집 포인트

IEC 61131-9 인증을 받은 Point-to-Point 통신 인터페이스는 방해 없는 데이터 교환과 버스레벨 아래에 높은 기능성을 제공한다. 모든 엑츄에이터와 센서는 M12 표준케이블과 센서허브를 통해 연결된다. 또 이들은 IO-Link 마스터를 통한 프로피넷을 통해 버스 및 컨트롤 레벨에 접속된다. 다루기 힘든 와이어링, 특수 케이블 또는 슬롯카드를 대신한 오류 없는 플러그인으로 필드에서 컨트롤 캐비닛까지 시스템 개요를 명확하게 표시한다.

Herber Frank는 “혁신적인 양방향 Point-to-Point 연결은 프로세스 레벨에서 데이터교환을 단순하고 투명하게 그리고 절대적으로 신뢰할 수 있게 현대적인 공장에 크게 기여한다”라고 전했다.

견고한 메탈하우징의 프로피넷 마스터 및 IO-Link 허브

IO-Link는 기계와 시스템 구축에 있어 시간과 비용 절약하며, 설치, 파라미터 세팅 그리고 진단에 긍정적인 영향을 미쳤다. 처음 IO-Link는 미지의 영역이었다. Nikolai Wengel는 “간결한 와이어링 처리방법, 모듈러 시스템 구성, 개별 세그먼트의 간결한 결합, 시간과 비용 절약 구축 및 가동은 이 산업에서 매우 설득력 있는 논쟁거리가 되고 있다”라고 설명했다.

전체적인 시스템은 5가지 다른 자기 변형 위치 측정시스템, 2개의 초음파, 8개의 압력센서, 다양한 근접 및 자기장 센서, 9개의 IO-Link 센서 / 엑추에이터 허브, 12개의 RFID 기록/판독헤드, 6개의 프로피넷용 네트워크 모듈, 7개의 스마트 라이트 스텍 라이트을 보유하고 있으며 모두 발루프 제품으로 구성되어 있다.

이들은 표준 3심 케이블로 모두 IO-Link를 통해 간단하게 연결되어 있다. RFID 리더는 툴 홀더에 내장되어 있는 칩의 정보를 이용하여 어느 실린더 형태가 시스템에 가동 중인지를 확인할 수 있다. 수행될 작업과 필요한 조립 파트는 그에 맞춰 완벽한 정확도로 유지한다. 첫 번째 단계에서 구면 베어링은 컨베어벨트에 수동으로 위치한다.

원거리에서 가시성이 있는 발루프의 스마트라이트는 운영자에게 자동/수동모드, 전체양호, 결함, 운영자 중재요청, 보충요청 등 현재 스테이션의 상황을 알려준다. IO-Link로 자유롭고 간결하게 프로그램을 만들 수 있으며, 색상과 구역을 원하는 대로 할당할 수 있으며, 필요에 따라 세그먼트, 레벨, 런라이트 그리고 플렉스모드는 다양한 범위의 컬러를 사용하여 표시할 수 있다.

컨베이어벨트의 유도검사

유압설비는 구면베어링을 실린더튜브와 피스톤로드의 구멍에 자동으로 완전히 압력한다. 위치센서는 시작위치를 모니터링하고 압력센서는 정확한 압력을 가하여 그 결과를 컴퓨터레벨에 전달하여 문서화한다. 롤러벨트는 한쌍의 실린더와 피스톤로드를 연이어 뒤따르는 조립 스테이션에 가져온다. 이후 작업자는 가이드링, 부싱 및 베어링을 장착한다. 카메라가 모든 파트가 올바르게 설치되었는지 체크하는 동안, 작업자는 마그네틱 그립퍼를 사용하여 튜브를 회전시킨다.

모든 것이 정상이라면 실린더튜브와 피스톤로드는 영구적으로 결합된다. 발루프의 거리 측정시스템은 조립프로세스가 진행되는 동안 실린더튜브의 올바른 위치를 모니터한다. 작업자는 마지막 위치에서 수동으로 스냅링을 잠그고 플러그를 닫는다. 자동화된 유압스테이션은 최대 275bar의 저/고압 테스트를 사용하여 각 실린더의 품질과 기능을 점검한다.

이상이 발생하거나 씰이 고장 나면 RFID칩에 기록되고, 실린더는 NOK(Not OK)파트로 분리된다. 프로세스가 끝나면 추적이나 다른 사용을 위해 레이져로 개별 일렬번호를 새긴다. 최종적으로 RFID 판독헤드는 워크피스 캐리어가 실질적으로 OK파트를 전달하는지 여부를 확인한다. Weber-Hydraulik에서 실현된 이 시스템은 지능형 제조에 의해 알려져 있는 여러 면에서 나타내고 있다.

워크피스 캐리어에 내장된 RFID칩이 각 조립스테이션에 필요한 정보, 즉 유압실린더의 모델은 무엇인지, 어느 파트와 어떤 작동을 요구하는지, 마지막 검증에 필요한 허브는 어느 것인지에 대한 모든 사항을 정확하게 포함한다. 새로운 실린더모델이 조립라인에 도착하면 시스템을 먼저 비워야 할 필요가 없다. 단지 중앙에 저장된 파라미터 방법으로 센서와 엑츄에이터를 즉시 변경할 수 있다.

Nikolai Wengle는 “IO-Link로 유연하고 오버사이즈가 아닌 표준화를 구축하게 되었다. Balluff는 우리가 필요한 바를 매우 정확하게 받아들이고 더 나은 미래로 이끌 수 있는 우리만의 솔루션을 개발했다. 이제 미래의 비즈니스를 위한 기반을 마련하게 되었다”라고 전했다.

출처 : Balluff(www.balluff.com)