XTS 지능형 이송 시스템을 사용한 유연한 자재 취급을 통해 FlexChassis®는 고객이 자동화 측면을 재설계하는 대신 핵심 역량에 집중할 수 있도록 지원한다. 사진 제공: © Beckhoff
처음에는 생명 과학 시장의 위생 제조에 초점을 맞추었던 강력한 FlexChassis® 플랫폼은 다른 산업 분야에도 적용할 수 있는 엄청난 잠재력을 보여준다. 여기에는 식음료, 반도체, 자동차, 배터리 및 전기자동차, 전자상거래 등이 포함된다. JR Automation의 전문가들에 따르면, 여기에는 Beckhoff Automation의 XTS (eXtended Transport System)를 통한 적응형 자동화가 핵심이다.
강력한 멀티코어 컨트롤러인 CX2072 임베디드 PC는 XTS와 시스템의 다른 모든 장비에 충분한 컴퓨팅 성능을 제공한다. 사진 제공: © Beckhoff
미시간주 홀랜드에 본사를 둔 Hitachi 그룹 회사인 JR Automation®은 유연하게 대처하는 방식을 잘 알고 있다. 소규모로 시작한 이 기계 제조사 겸 시스템 통합업체는 다양한 산업 분야에 맞춤형 자동화 솔루션을 제공하면서 2,000명 이상의 직원을 둔 회사로 성공적으로 성장했다. “우리는 자동화의 좋은 관리자가 되고 싶습니다. 이는 고객이 원하는 목표를 파악하고, 그 목표를 달성할 수 있는 최고의 기술 솔루션을 제공하는 것을 의미합니다”라며 JR Automation의 영업 이사인 Shawn Smith는 말을 이어갔다. “이를 달성한 한 가지 방법은 확장 가능한 모듈식 자동화 플랫폼인 FlexChassis를 통해 고객의 시장 출시 기간을 단축하고 비용을 절감하는 것입니다.”
지난 몇 년은 제조업체에 어려운 시기였다. 중요한 프로젝트에 대한 압박이 가중되면서 JR Automation 팀은 리엔지니어링이 얼마나 자주 프로젝트 속도를 저하시키는지 알게 되었다. 장비의 기본 및 자재 처리 기술을 재설계해야 하는 경우, 장비 최종 사용자는 자체 공정과 제품을 최적화하는 데 집중하지 못하는 경우가 많았다.
반면에 FlexChassis 플랫폼은 제조업체가 제품 테스트 또는 개념 증명 작업을 위한 시스템으로 소규모로 시작할 수 있도록 지원한다. 그런 다음 내장된 OEE(종합 설비 효율) 모니터링 및 품질 관리 기능으로 대량 생산에 맞게 빠르게 확장할 수 있다. 앞으로는 용량을 추가하고, 프로세스를 사용자 지정하거나, 도구를 재구성할 수 있다는 확신을 갖게 되었다.
JR Automation은 맞춤형 고객 시스템의 시장 출시 속도를 높이기 위해 모듈형 자동화 플랫폼 FlexChassis® 시스템을 개발했다. 사진 제공: © Beckhoff
고객의 요구 사항을 충족하는 모듈성
폭 1.5m, 높이 2.44m의 표준 모듈인 FlexChassis는 광범위한 로봇 공학 및 기타 볼트온 장비를 지원하여 다양한 어플리케이션에 사용될 수 있다. 하지만 JR Automation 엔지니어들은 비유연한 물류 처리가 모듈화에 장애물이 되는 것을 원치 않았기 때문에, 끊임없는 변화를 수용할 수 있는 적응형 리니어 이송 기술을 찾았다. 엔지니어들은 지능형 이송 시스템 XTS를 선택했는데, JR Automation은 Beckhoff Integrator Group(BIG)의 일원이자 Beckhoff 기술에 익숙한 회사였기 때문이다. “JR은 다양한 구성이 가능한 모듈식 설계와 빠른 속도를 이유로 XTS를 선택했습니다”라고 JR Automation 생명과학 부문 수석 엔지니어인 Mick Trompen은 설명했다.
XTS는 전력 전자장치가 통합된 리니어 모터 모듈과 기계식 가이드 레일에 자석으로 연결된 무선 무버로 구성되며, 모듈형 조립 플랫폼에 완벽하게 어울리는 다양한 구조로 상상할 수 있는 모든 경로와 트랙 길이를 만들 수 있다. 무버는 개별적으로 또는 그룹으로 작동할 수 있으며, 이러한 방식으로 느린 공정 스테이션을 여러 번 실행하고 불량 제품에 대해 스테이션을 건너뛰는 등 자재 흐름을 개별화할 수 있다. 또한 소프트웨어 기반 전환을 통해 포맷 변경 시 시간을 절약하고 기계적 변환 작업을 최소화할 수 있다. 그 결과 전체적으로 매우 유연한 워크플로와 높은 시스템 처리량을 자랑한다.
“XTS 모터 모듈의 간단한 구성과 트랙 레이아웃은 우리의 컨셉에 잘 맞았습니다”라고 JR Automation의 수석 제어 엔지니어인 David Shiles는 말한다. “우리는 그 어느 때보다 더 많은 단계와 더 높은 처리량으로 어셈블리를 진행하고 있습니다.” 공간 절약도 팀의 마음을 사로잡았다. XTS 기술의 콤팩트한 통합 설계는 벨트, 체인, 인덱싱 테이블 등과 같은 구식 기계 부품을 배제한다. 이렇게 하면 일반적으로 기계 설치 공간이 약 50% 줄어든다.
강력한 제어 및 통신
XTS는 유연한 제품 처리를 지원하고, FlexChassis는 많은 기술을 통합하여 확장성이 뛰어난 솔루션을 제공한다. JR Automation은 초음파 용접, 스냅 핏 및 접착제 도포부터 시약 충전/밀봉, 약물 취급, 라벨 또는 장식 부착에 이르기까지 모든 공정 스테이션이 가능한 것으로 보고 있다. 이처럼 다양한 로봇, 엔드 이펙터, 툴링 및 센서를 선택하려면 다양한 산업용 프로토콜을 통한 신속한 통신과 빠른 사이클 타임이 필요하다. David Shiles는 EtherCAT을 통한 실시간 통신으로 필요한 속도와 유연성을 확보할 수 있었다고 설명했다. “저는 성능 측면에서 EtherCAT을 선호합니다.” 고객 환경에 적응하기 위해서도 EtherCAT의 개방성은 매우 중요했다. Beckhoff 컴포넌트는 30개 이상의 공통 프로토콜을 통한 통신을 지원한다.
XTS 무버는 동기식 또는 비동기식으로 작동할 수 있어 여기에 표시된 4업 스테이션과 같이 여러 부품을 동시에 처리할 때 매우 유용하다. 사진 제공: © Beckhoff
XTS를 고속으로 로봇 공학 및 기타 툴링과 조율하려면 고속 EtherCAT 통신이 필요하다. 여기서 Beckhoff의 CX2072 임베디드 PC는 멀티코어 Intel® Xeon® 프로세서로 충분한 컴퓨팅 성능을 제공한다. “이는 PLC, 서보 제어 및 머신 비전을 위한 전용 코어와 더불어 XTS 데이터를 처리하는 데 필요한 250µs의 스캔 시간을 충족하는 유일한 방법입니다”라고 Shiles는 말한다.
엔지니어들은 광범위한 기능을 프로그래밍하기 위해 TwinCAT 3 자동화 소프트웨어에 의존했다. 엔드 투 엔드 엔지니어링과 런타임 플랫폼은 광범위한 프로그래밍 표준을 지원하며, 향후 확장성을 위해 Beckhoff IPC와 타사 PLC 간의 투명한 통신도 지원한다. TwinCAT의 높은 코드 이식성은 더 빠르게 반복할 수 있다는 이점 또한 제공했다.
결과를 제공하는 동적 자동화 플랫폼
프로젝트 전문가(왼쪽부터): Angela Farina(지역 영업 엔지니어, Beckhoff), Shawn Smith(영업 이사, JR Automation), Graeme Peek(어플리케이션 엔지니어, Beckhoff). 사진 제공: © Beckhoff
FlexChassis는 고객의 제품 출시 기간을 단축하고, 분당 45개 이상의 높은 처리량을 보여주며, 작은 공간 요구 사항을 제시한다. HEPA 필터(공기 필터), 다양한 클린룸 등급 지원, 위생적인 어플리케이션을 위한 스테인리스 스틸 구조 등 청정 제조 역량을 갖추고 있다. 또한 PC 기반 제어는 직관적인 대시보드를 지원하여 사용자가 모든 시스템 데이터에 쉽게 액세스할 수 있다. “IoT와 트랙 앤 트레이스는 가동 중지 시간 관리, 품질 관리 및 OEE를 위해 FlexChassis 시스템에 기본으로 제공되는 매우 중요한 기능입니다”라고 JR Automation 디지털 솔루션 수석 엔지니어인 David Vitale은 설명한다. “성능 데이터는 로컬 Beckhoff 임베디드 PC를 사용하는 시스템에서 MES 기능을 통해 수집됩니다. 현재는 로컬 데이터베이스에 저장되어 있지만, 원하는 경우 클라우드 또는 다른 곳에서 호스팅할 수 있습니다.”
TwinCAT은 JR Automation 엔지니어들이 고객 미팅과 무역 박람회에서 데모로 선보인 최초의 FlexChassis 시스템의 신속한 시운전을 뒷받침했다. XTS 플랫폼은 직관적인 컨피규레이터를 통해 번거로움 없는 설정을 가능하게 하였고, 강력한 진단 툴과 시각화 툴을 통해 시뮬레이션이든 실제 하드웨어든 신속한 개발을 가능하게 하여 개발 속도를 높였다. 어플리케이션 엔지니어 Chris Moritz에 따르면 TwinCAT의 무료 엔지니어링 환경은 또 다른 큰 장점이다. “개발 작업을 위한 TwinCAT 라이선싱을 처리하는 방식은 정말 놀랍습니다”라고 Moritz는 말한다. “저는 코로나19로 인해 재택근무를 해야 했던 2020년에 프로젝트에 사용된 XTS 소프트웨어를 개발했습니다. 하드웨어나 소프트웨어를 구매하지 않고도 머신의 상당 부분을 시뮬레이션할 수 있었기 때문에 구성 요소가 도착하자마자 디버그 시간을 최소화하면서 바로 실행할 수 있었습니다.”
“JR Automation과 Beckhoff는 모두 1980년에 시작했습니다. 우리는 수년에 걸쳐 함께 발전하며 고객을 위한 기술을 개발할 수 있었습니다”라며 Shawn Smith는 마무리했다. “Beckhoff와 같은 파트너가 있다는 것은 든든한 일입니다. 앞으로 어떤 혁신이 펼쳐질지, 자동화의 한계를 어떻게 확장해 나갈지 무척 기대가 됩니다.”
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연락처:
Beckhoff Automation Co., Ltd
www.beckhoff.com