AutomationDirect Productivity PLC에 의해 조정되는 모든 작업을 갖춘 완전 자동화된 로봇 용접 작업 셀은 용접 공정, 로봇 움직임 및 고정 장치 위치 지정을 동기화한다.

 

 

용접 및 철강 제조 분야의 전문 지식으로 유명한 회사가 교량 건설을 위한 울타리 제공 계약을 체결했을 때 시간을 낭비할 시간이 없었다. 90주 이내에 3마일이 넘는 울타리를 제작해야 하는 어려운 작업에 직면한 이 회사는 자동화 및 로봇 공학을 통해 제조 운영을 최적화한 입증된 기록을 보유한 시스템 통합업체인 Properly Works에 의뢰하여 전체 프로젝트 일정을 단축할 뿐만 아니라 고품질 결과를 얻을 수 있는 솔루션을 개발하는 데 도움을 주었다.

 

교량 울타리의 일반적인 부분은 140개 이상의 용접으로 고정된 16개의 강철 피켓으로 구성된다. 수동으로 수행한 경우 각 세그먼트는 설정 및 용접에 약 10시간이 걸렸다.

 

이와 같은 산업용 용접 및 철강 제조 프로젝트 분야에서 업계 리더로서 수년간의 경험을 바탕으로 뉴욕주 랭커스터에 본사를 둔 Seibel Modern은 성공의 열쇠가 효율성을 극대화하는 것임을 알고 있었다. 자동화가 이 지루한 프로세스에 가져올 이점을 인식하고, 협업용접로봇 을 활용하고 효율성을 높이기 위한 자동화된 고정 장치를 개발하는 작업이 시작됐다.

 

용접기가 있는 탁상형로봇팔 을 구현하는 것이 초기 계획이었지만 더 많은 자동화가 필요하다는 것이 곧 결정됐다. 뉴욕주 엘마 센터에 본사를 둔 Properly Works는 울타리 제조업체와 협력하여 이전에 독립적이었던 시스템을 완전 자동화된 로봇 작업 셀에 통합함으로써 프로젝트에 접근했다.

 

그 차이는 부인할 수 없었는데, 놀랍게도 12-1로 시간이 단축되고 손질 작업을 50% 줄일 수 있는 추가 이점도 있었다. 다음은 이를 가능하게 한 접근 방식이다.

 

공동 작업자가 지식 격차를 해소한다.

시간이 흐르면서 이것은 공동 프로젝트가 될 것이다. Properly Works와 Seibel Modern은 Seibel이 용접 형상과 요구 사항, 고정 장치를 정의하고 Properly Works는 최적의 작동과 안전을 위해 센서와 자동화를 적용하는 사양을 만들기 위해 노력했다.

 

Seibel Modern은 금속 가공 전문 지식을 바탕으로 Properly Works의 서보 모터 구동 랙 앤 피니언 메커니즘으로 구동되는 용접 고정 장치를 만들어 용접을 위해 로봇을 배치했다. 고정 장치에는 유압 리프트를 사용한 클램핑 및 수평-수직 위치 지정이 포함되었다.

 

로봇 용접 암을 위한 갠트리 포지셔닝 시스템과 모션을 동기화하는 것은 설계의 핵심 요구 사항이었다.

 

용접 프로젝트에는 조직적인 생산이 필요하다.

각 독립 시스템의 조각을 결합하려면 사려 깊은 통합 전략이 필요했다. 고급 디지털 용접기는 지능형 로봇뿐만 아니라 용접 고정 장치를 제어하는 시스템, 작업셀 안전 시스템 및 작업자 제어와도 통신해야 했다.

 

또한 이 설계에는 다양한 울타리 세그먼트 구성에 적응할 수 있는 유연성이 필요했다. 프로그래밍 가능한 로직 컨트롤러(PLC)는 각 제어 하위 시스템의 움직임을 조율하는 애플리케이션에 이상적인 마에스트로로 결정되었다.

 

독립 시스템 통합업체(SI)인 Properly Works는 로봇 공학, 용접기, 모션 제어 시스템 및 일반 산업 자동화 제품을 위한 다양한 브랜드를 사용하여 이러한 시스템을 배포한다.

 

작업을 주도하는 초기 정의된 요구 사항이 없는 경우 Properly Works는 일반적으로 포괄적인 제품 범위, 선택, 사용 및 지원의 용이성, 탁월한 가격 대비 성능 비율로 인해 자동화 및 모션 제어를 위한 AutomationDirect의 포트폴리오를 선택하는 것을 선호한다.

 

이 프로젝트에서는 다목적성과 확장성을 위해 AutomationDirect Productivity 3000 PLC를 로봇 작업 셀의 컨트롤러로 선택했습니다. 대용량 스토리지 용량 및 EtherNet/IP 통신과 결합된 다양한 특징과 기능이 모두 이 결정에 영향을 미쳤다. 이 PLC는 AutomationDirect SureServo2 시스템을 통해 모션을 조정한다.

 

유선 입력/출력(I/O) 신호, IO-Link 연결 개별 신호, 이더넷 및 직렬 디지털 통신을 통해 PLC는 모든 로봇 기능, 디지털 기반 용접기, 안전 시스템, 유압 작동식 용접 고정 장치 및 로봇 팔 위치 지정을 위한 동작 제어 갠트리 시스템과 쉽게 인터페이스할 수 있다.

 

SureServo2는 간트리 랙을 움직이는 피니언 기어를 구동하고 생산성 PLC는 자동화 및 로봇 구성 요소와 원활하게 통합하고 조정하면서 정확한 움직임을 명령하는 처리 능력과 기본 모션 제어 기능을 갖추고 있다.

 

PLC는 또한 AutomationDirect C-more HMI(Human-Machine Interface)와 상호 작용하여 시스템을 완벽하게 시각화한다.

 

모든 로봇 작업 셀에서는 안전이 가장 중요하다. 생산성 PLC에는 기본 안전 등급 기능이 없지만 작업 셀 안전 회로를 생성하기 위해 유선으로 연결된 전용 안전 구성 요소와 인터페이스한다.

 

안전 회로를 모니터링하기 위한 Dold 안전 릴레이, 제한 구역에 대한 침입을 감지하기 위한 Datasensing 안전 라이트 커튼(카테고리 4, 유형 4), 버섯 푸시 버튼 및 케이블 당김 안전 스위치 비상 정지(e-stop) 장치를 포함한 여러 안전 제품이 설계에 사용되었다.

 

케이블 당김은 케이블 길이를 따라 어느 위치에서나 트리거될 수 있어 비상 정지 버튼이 닿지 않는 작업 셀 내부에서 편리한 안전 조치를 제공한다.

 

완제품의 품질을 보장하려면 각 울타리 세그먼트에 대해 로봇과 강철 피켓의 정확한 위치 지정이 중요하다. 용접 공정 중에 SureServo2 시스템은 랙 앤 피니언 선형 액추에이터를 제어하여 9피트의 선형 이동에 걸쳐 로봇을 정확하게 배치한다.

 

PLC는 선형 접근을 따라 로봇의 위치와 로봇 암 자체에 탑재된 6개의 추가 동작 축을 관리한다. 각 용접의 시작 및 중지 지점은 SureServo2 시스템 및 서보 엔코더 센서의 피드백을 사용하여 PLC에 의해 결정된다. 과도한 이동을 방지하기 위해 소프트웨어 제한이 적용된다.

 

특별한 경우는 창의성을 촉발합니다.

대부분의 울타리 세그먼트가 표준화되었지만 때때로 피켓 수가 절반인 부분 세그먼트와 같은 특수 세그먼트를 구성하고 용접해야 했다. PLC를 통해 Properly Works는 울타리 세그먼트의 변형을 수용할 수 있는 프로그램을 쉽게 개발할 수 있었다.

 

각각의 특별한 경우에 대해 프로그래밍 로직 내에서 "레시피" 옵션이 개발되었다. 공정 산업에서 레시피가 사용되는 방식과 유사하게 레시피 기술을 사용하면 작업자가 각 울타리 세그먼트의 크기와 유형을 동적으로 쉽게 구성할 수 있다.

 

공정 전반에 걸쳐 일관된 고품질 용접을 유지하기 위해 시스템은 자동 리머를 사용하여 용접 노즐에서 이물질을 주기적으로 청소함으로써 용접 노즐에 대한 아크 및 스파크의 튀김 영향을 해결하도록 설계됐다.

 

이 응용 분야에서는 PLC에서 직접 청소 기능 타이밍과 순서를 시작하는 것이 더 효과적이었다. 이를 통해 PLC는 특정 수의 용접이 완료된 후 공정 중 가장 편리한 시간에 로봇을 청소 스테이션으로 보낼 수 있어 용접 결함을 줄이고 소모품을 절약하는 동시에 효율성을 극대화할 수 있다.

 

용접 작업 중에 사용되는 전압과 전류는 높은 전자기 간섭(EMI) 및 무선 주파수 간섭(RFI)의 존재로 이어진다. 이러한 열악한 EMI/RFI 환경에서 신뢰성을 보장하기 위해 차폐 케이블 및 EMC 케이블 클립과 같은 액세서리를 사용하여 작업셀의 전자 장비를 보호했다.

 

이 시스템의 주목할만한 기능 중 하나는 직관적인 운영자 인터페이스다. C-more HMI 패널을 기반으로 구축된 컬러 터치스크린 인터페이스는 강력하면서도 사용하기 쉽다. HMI는 각 펜스 세그먼트의 그래픽 표현을 특징으로 하여 각 용접의 위치를 보여준다.

 

용접기에는 디지털 결함 감지(digital fault detection) 기능이 있으며, 부적절한 전류 또는 전압, 가스 부족 또는 와이어 코일 끝과 같은 용접 결함을 유발하는 프로세스 조건을 감지할 수 있다. 공정 이상이 감지되면 시스템은 용접에 플래그를 지정한다. 이는 HMI에서 볼 수 있으며 작업자가 시스템을 홈 위치로 쉽게 되돌리고 용접을 다시 시작할 수 있도록 한다.

 

또한 작업자는 프로세스를 관찰하는 동안 HMI를 통해 모든 용접에 플래그를 지정할 수 있다. 또한 용접공은 특정 울타리 기둥 또는 특정 용접을 선택하여 용접 공정에 포함하거나 제외할 수 있습니다. 이를 통해 작업자는 검사 후 필요에 따라 재작업을 수행할 수 있다.

 

고객은 중요하고 측정 가능한 결과를 본다.

고객은 시스템 작동이 얼마나 쉬운지에 깊은 인상을 받았으며 최소한의 교육만 받으면 모든 현장 직원이 장비를 성공적으로 작동할 수 있다는 것을 알게 되었다. 새로운 자동화 시스템을 사용하면 단일 울타리 세그먼트를 45분 만에 생산할 수 있었는데, 이는 원래의 12시간보다 놀라운 개선이다.

 

또한 용접 결함이 감소하여 수정 작업의 필요성이 50% 이상 감소했다. 초기 작업셀에서 입증된 결과를 바탕으로 전체 작업을 총 3개의 시스템으로 확장하여 처리량을 늘리고 작업을 극대화했다.

 

빡빡한 프로젝트 일정으로 인해 Properly Works는 PLC, HMI, 서보 시스템, 전기 제품 및 안전 구성 요소를 포함한 대부분의 프로젝트 자동화 요구 사항을 위해 AutomationDirect로 전환했다. 이 웹사이트는 재고 투명성을 제공하므로 여러 유통업체를 통해 다양한 제품에 대한 견적을 받는 번거로움 없이 기술 요구 사항과 일정에 맞는 제품을 쉽게 선택하고 직접 조달할 수 있었다.

 

기술적 성능과 상업적 측면 모두 AutomationDirect를 Properly Works의 선호 공급업체로 끌어올렸다.

 

모든 목표를 초과하는 이 프로젝트를 기반으로 고객은 이제 Properly Works와 함께 추가 자동화 프로젝트를 추구하기를 열망하고 있다. 올바른 통합 파트너와 스마트 기술을 사용하면 가장 어려운 제조 문제도 빠르고 정확하게 극복할 수 있다.