의자 바퀴 제조에 사용되는 서보 드라이브 기술
포장 비용 절감은 사무실 의자와 같은 부피가 큰 물건에도 중요한 과제가 되고 있다. 이러한 제품이 손상되지 않고 고객에게 도착하 도록 하려면 바퀴를 플라스틱 캡으로 보호해야 한다.
그런 다음 운송 중에 의자를 덮기만 하면 되므로 번거로운 골판지 작업이 필요가 없다. 의자 및 가구 바퀴 전문업체인 Gross+Froelich는 최신 자동화 기술을 활용하여 링 모양의 보호 캡을 적용한다. 이 과정에서 야스카와(Yaskawa)의 Sigma-7 시리즈 서보 드라이브와 SLIO 시리즈 컨트롤러가 핵심적인 역할을 한다.
하루에 최대 3만6000개의 캡
의자 바퀴는 기본적으로 두 개의 개별 바퀴로 구성되며, 각 바퀴에 캡을 씌운다. 이 프로세스는 완전 자동으로 상당한 속도로 수행된 다. 독일의 작은 마을인 바일데어슈타트에 있는 Gross+Froelich 는 ARAMIS Maschinenbau GmbH & Co. KG의 기계를 사용하고 있는데, 서보 기술로 재설계한 후 사이클 타임이 2.4초로 단축됐다.
이는 바퀴 모델에 따라 24시간 동안 최대 3만6000개 링 모양의 보호 캡이 전자동으로 바퀴에 부착되고, 이후 조립 프로세스에서 연결되어 완전한 바퀴를 형성한다. 이는 재설계 전 기계가 관리 하던 것보다 약 1만개의 캡이 더 많은 양이다.
공압 대신 전기 동력
기본적으로 두 가지 조치만으로도 사이클 타임 단축을 달성했다. 플라스틱 캡을 위한 회전식 인덱싱 테이블의 용량을 4개에서 8개로 늘렸다. 또한 기계에 설치된 공압 드라이브 중 세 개를 매우 동적인 전기 서보 드라이브 로 교체했다. 공압식 드라이브로는 기계적 응력이 지나치게 높아져 더 높은 속도를 달성하는 것이 사실상 불가능했을 것이다. 또한 압축 공기 소비량도 훨씬 낮아져 운영 비용에도 긍정적인 영향을 미쳤다.
전기 드라이브에는 Yaskawa의 Sigma-7 시리즈가 선택됐다. 이 시리즈는 이미 많은 유사한 애플리케이션에서 그 성능이 입증 되었으며, 기계 제작사인 ARAMIS에 깊은 인상을 주었다. 결국 Sigma-7 시리즈의 특징 중 일부는 신속한 시운전, 높은 생산 능력 및 최대의 작동 신뢰성을 포함한다. 또한 반응성이 뛰어난 AC 서보 모터는 크기가 작고 작동 시 매우 조용하다. 고해상도(24비트 앱솔루트 인코더 통합)와 높은 동적 성능을 제공한다.
진동 억제, 기계 공진 주파수 억제, 간단한 시동을 위한 튜닝리스 등의 기능이 소형 서보 증폭기에 통합되어 있다.
기계 제작사, 전기 설계 파트너, Roggenstein Elektronik은 Yaskawa의 자동화 전문가와 협력하여 보호 캡을 장착하기 위해 기계를 개조했다. 현재 이 기계에는 각각 400W의 전력을 가진총 3개의 400V 서보 축이 사용되고 있다. 하나의 드라이브는 공급의 수평 이동을 담당한다.
그리퍼가 있는 공압 선형 장치는 플라스틱 캡을 분리 장치에서 회전 테이블의 네스트로 옮긴다. 두번째 서보 드라이브로 구동되는 전기 실린더는 캡을 의자 롤러에 대고 누른다. 압축력 센서는 맞물릴 때 힘의 급증을 감지한다. 서보 모터의 절대 위치 센서 시스템과 함께 압착 프로세스가 성공 했는지 여부를 감지한다. 세 번째 서보 드라이브는 완성된 부품이 슈트에 놓이는 동안 수평이동을 제어한다. 이제 적절하게 보호된 휠은 격자 상자로 운반되어 추가 조립을 위해 운반될 수 있다.
단일 소스에서 드라이브, 컨트롤러 및 소프트웨어
기계 컨트롤러는 Profinet을 통해 서보 축과 통신한다. Yaskawa에서 공급하는 이 SLIO 시리즈 컨트롤러는 Siemens Step7에서 편리하게 프로그래밍할 수 있으며 모듈식 설계 덕분에 애플리케 이션에 맞게 효과적으로 조정할 수 있다. 필요한 추가 I/O 모듈을 쉽게 추가하고 상호 연결할 수 있으며, 원칙적으로 후속 확장도 가능하다. 48Mbit/s로 작동하고 +/-1μs의 타이밍 정확도로 필드 버스 독립 스위칭을 가능하게 하는 I/O 시스템의 백플레인(back plane) 버스는 추가적인 속도 이점을 제공한다.
프로그램 처리 중 사이클 시간이 짧아 신속한 시퀀스를 보장한 다. 또한 애플리케이션과의 통합은 필요에 따라 활성화할 수 있는 수많은 저장된 기능을 통해 컨트롤러의 광범위한 시스템 라이 브러리를 용이하게 한다. 이는 특히 기존 필드버스를 계속 사용 하려는 경우 기존 설계를 수정할 때 특히 유용하다. 프로피버스 (Profibus)는 이러한 시나리오의 대표적인 예이다.
Yaskawa의 자동화 전문가들은 소프트웨어 적응과 관련하여 기계 제작업체와 전기 설계 파트너에게 실질적인 도움을 주었다. 예를 들어, 그들은 Gross+Froelich가 품질 보증에 사용하는 이미지 처리 시스템과 공압, 시각화 및 통신을 통합하는 데 도움을 준것이다.
이 ‘단일 소스’ 원칙은 시운전이 빠르고 간단하다는 것을 의미했다. 하드웨어와 소프트웨어는 서로 완벽하게 적응되었으 며 기계 제작자는 단 한 명의 담당자만 있었다. 아무도 인터페이스 문제나 이로 인한 시간 손실에 대해 걱정할 필요가 없었다. 현대화된 기계와 그 안에 설치된 구성 요소는 그 동안 실제 적용에서 입증되었으며, 수많은 의자 바퀴에 보호 캡이 제공되고 있다. 매우 역동적인 서보 축과 강력한 컴팩트 컨트롤러는 이러한 프로 세스에 기여하고 있다.
자료제공: Yaskawa(www.yaskawa.eu.com)
