풍부한 시스템 유연성을 위한 프로토타입

특수 기계 제조업체 TEUP이 IPC 제어 방식과 XTS-Oval로 플라스틱 튜브 풀기와 감기 그리고 길이 맞춤까지 이송 시스템을 포함한 적응형 조립 라인을 개발했다.

베른하르트 피셔(Bernhard Fischer): Beckhoff Österreich Ost 마케팅

핵심 내용

  • 기성 수준의 특수 구성: TEUP은 특수 기계 엔지니어링의 경험을 표준 조립 라인에 적용하여 특수 틈새시장에 맞게 설계할 수 있다.
  • 모듈 시스템: 시스템에는 구성 요소 패키지와 Beckhoff의 유연한 XTS 이송 시스템이 장착되어 있다.
  • 시스템 유연성: 플라스틱 와인딩의 포맷 변경 시 셋업 시간이 20분에서 1분으로 단축된다.

오스트리아의 특수 기계 제작 업체인 TEUP(Technische Entwicklung und Produktions GmbH)은 일반적으로 특정 고객의 요건에 맞게 설계를 변경하지만, 유일하게 TEUP이 자체적으로 개발한 사례가 있다. 플라스틱 호스를 적용한 조립 라인으로 향후 개별 구성 가능한 표준 솔루션으로 제공될 예정이다.

“고객 가운데 한 업체가 특정 사업에서 철수하였고, 그 틈새를 우리가 메우기로 결정했습니다. 우리는 오랫동안 하청업체로서 일하면서, 그 시장에 무엇이 필요한지 정확히 알고 있었습니다.”라고 TEUP 전기 및 소프트웨어 책임자인 마르쿠스 레쉬는 설명했다. 1996년에 설립된 TEUP은 지그 및 금형 제작에 많은 노하우를 가지고 있었지만, 지난 25년 동안 점진적으로 특수기계 제작 분야로 진출했다. “우리는 이 분야로 전환했으며 지금은 좀 더 포괄적이고 복잡한 문제에 대응하고 있습니다.”(마르쿠스 레쉬)

현재 TEUP는 수동 토글 프레스가 있는 수동 워크스테이션에서 50개의 개별 프로세스가 있는 자동화된 조립 라인에 이르기까지 다양하게 대응하고 있다. 표준 솔루션으로 개발된 이 시스템은 모듈식 설계와 PC 기반 제어 그리고 Beckhoff의 유연한 XTS 이송 시스템을 갖추고 있다. ” 이 시스템은 모듈식 구조 덕분에 요건에 맞추어 개별적으로 조정 가능하고 전 세계 모든 국가로 수출하고 있습니다.”(알렉산더 임호프, TEUP 기계 설계자)

이 기계 컨셉트의 목표는 소형화와 유연성을 달성하는 것이다. 전체 시스템이 모듈식이기 때문에 프로세싱 스테이션이 대부분 통합할 수 있다는 의미이다. “다시 설명하면 폴리에틸렌으로 만든 플라스틱 튜브를 원하는 길이로 자르고 번들로 감아 다양한 커넥터와 씰을 장착하고 레이저 측정을 통해 최종 확인하는 조립 라인에 관한 것입니다.”(마르쿠스 레쉬)

완벽한 자동화 포트폴리오

TEUP은 다양한 옵션을 비교하고 평가하는 방법을 잘 알고 있었다. 그들은 특수 기계 제작자로서 모든 작업에 대한 최적으로 구현하는데 익숙하다. 알렉산더 임호프는 YouTube를 영감의 원천으로 이용하고, XTS에 대한 영상도 Youtube에서 접했다. “여러 가지 대안을 살펴보았지만 Beckhoff가 제공하는 완전한 패키지가 가장 설득력이 있었습니다. 글로벌 지원과 쉽게 확장 가능한 PC 기반 제어 아키텍처와 원스톱 서보 증폭기, 서보 모터 터미널, 타사 모터 및 서보 모터용 컨트롤러, 다양한 I/O 그리고 TwinSAFE로 확장되는 다양한 제품이 제공되고 있습니다.”

새로운 조립 라인의 Beckhoff 구성 요소는 다음과 같다. 많은 프로세스 데이터와 스위치 오프 기록에 저장되는 EL9227-5500 전자 과전류 보호 터미널과 시스템의 중앙 두뇌인 제어 캐비닛 산업용 PC C6930 그리고 XTS 이송 시스템 사이의 EtherCAT 통신을 처리하는 CU2508 실시간 이더넷 포트 멀티 플라이어 등이다.

임호프는 XTS의 설계 옵션을 다음과 같이 설명했다. “고정된 거리에 얽매이지 않고 개별 처리 스테이션을 고객이 원하는 순서대로 배열할 수 있습니다. 원래 시스템 설계에 대한 후속 변경도 문제없이 구현할 수 있다는 점도 중요합니다.”

TEUP은 현재 원료와 완제품의 내외부 이동을 최적화하기 위해 XPlanar 시스템을 추가 설치하는 것을 고려하고 있다. 해당 설계도가 Beckhoff에서 ‘논의하기 위해 공개’되었다. TEUP은 시스템 프로토타입 제작 시 테스트 실행과 데모를 목적으로 사내에 한 가지를 제시하였고, 의견을 교환하는 과정에서 최상의 아이디어가 나왔다. 원래는 C6930로 XTS 시스템과 직접 관련된 두 대의 Stäubli 로봇을 제어할 계획이 아니었지만, “시운전 중에 이렇게 하는 것이 사이클 타임을 단축하고 이송 시스템의 움직임과 동기화를 개선한다는 점이 확인되었습니다. 그리고 TwinCAT 라이브러리 Robotics uni VAL PLC를 통해 편리하고 효율적인 구현이 가능했습니다.”(게르하르트 홀처, Beckhoff 오스트리아 지원 담당자) “이제 컴퓨터 하나로 모든 것을 제어할 수 있습니다.”(마르쿠스 레쉬) 그는 전체 조립 라인 자동화를 위해 하나의 산업용 PC만 구성하면 된다는 사실에 만족한다. 이는 동일하거나 유사한 형태로 연속 생산되는 시스템에 상당한 이점을 제공함을 의미한다.

제품 이송의 중심 요소인 Beckhoff XTS 덕분에 기계 유연성이 커지고 좁은 공간에 시스템을 설치할 수 있다.

XTS로 컴팩트한 시스템 레이아웃이 가능하다

알렉산더 임호프은 시스템 유연성이라는 목표는 달성되었다고 하였다. “과거에는 30m 길이의 경직된 생산 라인에 묶여 있었습니다만, 이제 시스템 설치 공간이 1/4로 작아짐에 따라 동일한 대량 제품이나 여러 가지 제품 변형을 병렬로 생산할 수 있습니다.” 또한 현재 표준으로 사용되는 XTS에도 10개의 무버와 8미터 길이 타원형 섹션으로 가능하며, 필요시에 3 ~ 4개의 추가 처리 스테이션을 통합할 수 있다.

XTS 및 PC 기반의 제어 기술을 사용하면 다른 권선 길이로 전환하기 위해 나사를 풀었다 조이는 일이 없고, 재료 공급을 담당하는 6축 시스템을 다시 티칭할 필요도 없다. 이러한 변경은 소프트웨어에서 마우스 클릭으로 간단하게 수행할 수 있다. 마르쿠스 레쉬에 따르면 이를 통해 셋업 시간도 20분에서 1분으로 대폭 단축된다고 한다.

“플라스틱 호스는 이제 밀리미터 단위의 정밀도로 최종 치수로 감기지만 이전 시스템에서는 항상 작은 편차가 있었습니다.”(마르쿠스 레쉬) 또한 Beckhoff와 함께 개발한 이 시스템 구조는 또 다른 비전을 구현하는 데에도 도움이 된다. A에서 B 장소로 쉽게 이송할 수 있어 제품 사용 장소 바로 근처에서 최종 생산이 가능하다.