최신 기술로 알루미늄 프로파일 가공 개선

새로운 기술로 프로파일 가공 개선

과제

  • 알루미늄 압출을 위해 자동화된 최신 로봇 솔루션 제공

솔루션

결과

  • 로크웰 오토메이션 드라이브 및 모션 액셀러레이터 툴킷으로 프로그래밍 시간을 단축하고 원활한 통합 및 시운전 실현
  • 복수의 네트워크 지원 및 효과적인 구성
  • 가공 범위 추가, 작업 범위 확대, 신속한 유휴 시 이동, 3D 기능을 갖춘 자동화된 솔루션으로 생산성 및 성능 향상

호주 멜버른에서 2007년 창립한 TPS(Technical Plant Services)는 주로 자동화, 전기 엔지니어링, 안전 시스템 설계, 기술 지원을 비롯하여 여러 산업 분야에서 활동해 왔습니다.

2015년에 TPS는 알루미늄 압출 업종의 고객으로부터 가공 셀 솔루션의 설계 및 납품 계약을 수주했는데, 이 고객은 길이가 긴 신형 CNC(Computer Numerical Control) 시스템을 사용할 것을 요구했습니다.

마침내 개발된 솔루션에는 업계 최초의 로봇 CNC 시스템이 내장되어 있어서 소규모 주문도 효율적으로 유연하게 처리하면서 품질을 그대로 유지할 수 있었습니다.

이 시스템은 결과적으로 생산성 및 성능 향상, 유연성 증가, 가공 시간 단축으로 이어졌으며 비용상의 이점도 있었습니다.

이 로봇 CNC 시스템 덕분에 생산성과 성능이 높아지고, 유연성이 향상되고, 가공 시간이 단축되었으며 비용 면에서도 이익을 얻었습니다.

알루미늄 프로파일의 로봇 가공

한 알루미늄 압출 업체의 부가 서비스 부서에서 프로파일에 따라 장비에 더 유연하게 액세스할 수 있어야 한다고 요구했습니다.

원래 CNC 작업자는 서로 분리된 면을 수동으로 가공한 다음, 위치 조정을 통해 작업한 부분을 다시 맞춰야 했습니다.

광범위한 아이디어 회의와 시뮬레이션, 개념 증명 테스트를 거친 끝에 TPS에서는 보다 경제적이고 유연한 가공 솔루션인 로봇 CNC 시스템을 추천했습니다.

이 첨단 장비를 제대로 설계하고, 제조하고, 납품하기 위해서는 최고의 솔루션 제공업체만이 갖춘 지식과 전문성, 그리고 기술력이 모두 필요했습니다.

Rockwell Automation의 공식 대리점인 NHP(NHP Electrical Engineering)에 제품 선정 지원, 엔지니어링 설계, 기술 지원을 의뢰했습니다.

TPS의 선임 시스템 엔지니어인 Daniel Orchard, NHP의 자동화 애플리케이션 엔지니어인 David Kenney와 Paul Jones가 힘을 합쳐 이러한 조건에 맞는 통합 기능을 갖춘 적절한 하드웨어를 선정했습니다.

이 프로젝트에는 특수한 속도 제어 및 위치 요건이 있었기 때문에 브리핑을 위한 파라미터 설정은 NHP의 모션 전문가가 맡았습니다.

"NHP의 계산 소프트웨어로 올바른 기어비, 서보, 드라이브를 계산해서 우리에게 필요한 것을 정확히 지정할 수 있었고, 결과는 매우 좋았다"는 것이 Orchard의 소감입니다.

이를 토대로 Allen-Bradley® Kinetix® 5500 서보 드라이브를 설치하고, 공간을 최대한 활용하기 위해 그에 맞는 액세서리를 선택했습니다.

최종적인 CTL(Cut-to-Length) 절단 시스템을 위한 통합 표준 및 모션 컨트롤러로는 Allen-Bradley CompactLogix™를 지정해서 여러 가지 주변 장비를 감독하는 제어 시스템 겸 게이트웨이 역할을 하도록 했습니다. 이 컨트롤러의 핵심 기능은 개발 환경에서 공통의 제어 엔진을 제공하는 것으로, 이를 통해 확장성이 뛰어난 솔루션을 얻을 수 있습니다.

로크웰 오토메이션 모션 컨트롤 및 드라이브 제품군은 첨단 모션 컨트롤 기능과 함께 효율적인 공간 활용을 보장합니다.

완전 통합

CAD/CAM 소프트웨어에서 설계한 작업물 지오메트리를 동화 프로그램에 직접 입력하여 취급 위치 및 절단 위치를 계산합니다.

"로크웰 오토메이션의 드라이브 및 모션 액셀러레이터 툴킷을 사용하면 시스템의 모션 구성요소를 아주 쉽게 프로그래밍할 수 있다"고 NHP의 OEM 업체에서 근무하는 애플리케이션 엔지니어, Anatoli Klassen이 설명합니다.

모듈 형식을 사용하는 이 툴킷은 구성요소 선택 및 도면 개발에서 코드 작성, HMI 화면 배치 및 시운전에 이르기까지 필요한 작업을 대폭 간소화해 줍니다. 따라서 완벽한 통합 및 시운전이 가능합니다.

절단톱의 요건에 맞추기 위해, Allen-Bradley PowerFlex® 753에 CompactLogix 컨트롤러를 프리미어 통합할 수 있도록 했습니다.

"작업 셀에 안전하게 진입하려면 필요할 때 최대한 빨리 톱날을 멈출 수 있어야 합니다.

TPS에서는 Allen-Bradley 드라이브를 사용하고 있었기 때문에 적당한 제동 저항기를 선택하기가 쉬웠습니다." Klassen의 말입니다.

이를 뒷받침하기 위해 NHP에서는 제동 저항기 캐비닛을 만들었습니다.

이와 함께 NHP는 클램핑 도어 영역 안쪽에서 손가락 안전을 지켜 주는 외함 프로토타입 제작에도 참여하여 올바른 IP 등급에 맞는 제품을 만들었고, 공압 장치에 쉽게 접근할 수 있도록 하는 한편 전기 품목에 대한 접근은 제한했습니다.

"TPS는 과거에도 드라이브 및 모션 액셀러레이터 툴킷을 경험한 적이 있고 VSD 및 모션 제품에 익숙했기 때문에 기한 내에 절단 시스템을 최소 요건에 맞춰 통합할 수 있었고, 애플리케이션의 CNC 부분을 위한 소프트웨어 개발에 더 많은 시간을 투자할 수 있었습니다." Klassen이 설명합니다.

사용되는 여러 제품 간의 통신과 통합 문제는 프로젝트의 주된 과제 중 하나입니다.

이 프로젝트에서는 다섯 가지 통신 프로토콜을 관리해야 했는데, 로크웰 오토메이션 또는 Encompass 파트너 업체에서 특수 설계한 프로토콜 컨버터를 사용하여 이 문제를 해결했습니다.

이 프로토콜 컨버터 덕분에 필요한 장치를 모두 손쉽게 통합하고 중앙의 CompactLogix 컨트롤러와 통신할 수 있었습니다.

이러한 소프트웨어 및 생산성 툴킷이 놀라운 가치를 발휘해 준 덕분에 TPS는 Rockwell Automation OEM 프로그램에 개발자 자격으로 합류하게 되었습니다. 이 프로그램은 Rockwell Automation 소프트웨어 및 역량 개발 도구를 이용하고자 하는 기업을 완벽하게 뒷받침해 줍니다.

"이 OEM 프로그램의 참가 기업은 전 세계 지원, 마케팅 기회, 사업 목표에 맞는 솔루션 및 서비스 등 다양한 혜택을 누리게 됩니다. 최종 사용자의 요구에 맞는 장비를 설계하고, 개발하고, 납품하는 데 드는 총 비용을 저희가 낮춰 주고요." Rockwell Automation의 OEM 영업 책임자인 Michael Vlahos가 전합니다.

Allen-Bradley CompactLogix는 시스템을 위한 표준과 모션 컨트롤을 통합합니다.

세계 최초의 솔루션

이 프로젝트의 고급 기술과 엔지니어링은 효과적인 해결책을 제시했을 뿐만 아니라, 클라이언트의 제조 유연성을 높이고 비용과 주기 시간을 줄이는 데도 한몫을 했습니다.

품질 자동화 및 모션 컨트롤 제품과 함께 솔루션 및 서비스 지원을 이용한 결과, TPS는 단 11개월 만에 완벽한 기능을 갖추고 제대로 작동하는 로봇 CNC 가공 시스템을 고객에게 납품할 수 있었습니다.

"여러 가지 통신 프로토콜을 지원하고 분석 게이트웨이를 제대로 구현한 것 역시 이 프로젝트가 성공을 거둔 요인이었으며, 우리가 앞으로도 NHP를 선택하려고 하는 주된 이유 중 하나"라고 Orchard가 이야기합니다.

"우리는 엄청난 노력을 기울였지만, 안타깝게도 설계 단계에서는 이 복잡한 과제를 간단히 정리할 수가 없었습니다.

NHP는 우리가 그 모든 단계를 거치는 동안 수많은 경험과 시행 착오의 해결책을 제시하면서 더 복잡한 몇몇 장치를 제대로 구성할 수 있도록 도와주었습니다." 그가 덧붙입니다.

"자동화된 이 솔루션 덕분에 가공 범위가 더 늘었고, 작업 범위가 확대되었고, 유휴 시 이동 속도는 더 빨라졌으며 3D 가공 기능도 이용하게 되었습니다. TPS가 이렇게 인상적인 장비를 제작하는 과정에 힘을 보탤 수 있어서 매우 자랑스럽게 생각합니다." Klassen이 이렇게 소감을 전합니다.

Allen-Bradley, CompactLogix, Kinetix, PowerFlex 및 Rockwell Software는 Rockwell Automation, Inc.의 상표입니다. Rockwell Automation 소유가 아닌 상표는 해당 기업의 자산입니다.

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