Application Story

처리량은 두 배, 차지 공간은 절반

BECKHOFF

 Gorazd Jeric는 PLC기술에서PC 기반 제어로 변경함으로써 Hekuma 피펫팁 사출 성형 라인 성능 향상에 엄청난 도약을 달성했다. 그리고 TwinCAT 3를 사용하는 일괄된 객체 지향 프로그래밍과 XTS eXtended Transport System의 확장을 통해 향후 개선에 대한 잠재력을 본다.

사출 성형 산업에서 자동화는 정말 효과적이고, 경제적이며, 고품질의 생산을 보장하기 위해서 탈형 기술보다 훨씬 더 많은 것을 요구한다. 이것은 피펫팁의 생산과 같은 의료 기술에서 특히나 두드러지는 현상이다. 기계 제작 회사 Hekuma는 Beckhoff의 강력한 PC 기반 자동화 기술 및 고속 EtherCAT 통신 시스템을 활용함으로써, 이 산업의 까다로운 요구사항을 충족시켰다. 이 기술들은 100%의 품질 제어를 구현하는 동안 기계 제작자가 시장 표준 차지 공간을 절반만 사용함으로써, 높은 생산량을 달성할 수 있게 하였다.

독일, 에싱에 기반을 둔 Hekuma는 플라스틱 산업에서 혁신적인 아이디어, 여기 기술 및 고성능자동화를 통해서 지속적인 경쟁 우위를 만들어 내는 Elexis 그룹의 회사이다. 업스트림 및 다운스트림 자동화의 사출 성형 공정에서 부하 및 탈형 시스템의 복잡한 그리퍼(gripper)와 함께, 그 회사의 핵심 능력은 특별한 턴키방식(turnkey)의 솔루션 및 다이나믹한 부품 조작을 위한 ‘Sigma inside’와 같은 생산 개념의 개발을 포함한다. Hekuma는 소비재 산업뿐만 아니라 의료 및 자동차 제조 시장에 주력한다.

기술 업그레이드 덕분에 기능 증대
Hekuma의 의료 엔지니어링 부서는 피펫팁 제조를 위한 최신 기계를 만들었다. 회사가 고성능 기계의 새로운 산업 표준을 지속적으로 세우기 위해서, 제어 기술의 개선이 중요했다. Hekuma의 소프트웨어 개발 및 서비스 부서의 부장인 Gorazd Jeric는 “초고속 EtherCAT 통신 시스템과 결합했을 때 특히 Beckhoff의 모듈식 및 개방형 자동화 기술은 진정한 비약적 발전을 가능하게 했다. 경쟁자와 비교해서 우리의 기계는 크기가 절반이지만, 생산 처리량은 두 배에 달한다. 고속 EtherCAT 통신은 100% 품질 제어 과정을 구현하는데 상당한 기여를 했다. 불량부품을 선별해서 버퍼로부터 그들을 대체하기 위해서 각각의 불량부품을 인라인으로 감지하는 능력은 우리 고객들에게는 강력한 부가가치를 의미한다”고 말한다.

복잡한 제조 과정을 요구하는 작은 피펫팁
이 생산 시스템의 첫 번째 요소는 각각의 기계가 64-cavity 금형으로 작동되는 2개의 전기 사출 성형기와 관련이 있다. 자동화는 기본적으로 다음의 프로세스 단계로 구성되어 있다.
1. 금형에서불량부품을 고속 제거
2. 순환 제품 운송 시스템 위에 완제품 놓음
3. 100% 품질 제어를 위한 카메라 시스템 사용
4. 탐지된 각각의 불량부품 선별
5. 버퍼의 빈 공간 채움
6. 검사 받은 좋은 부품으로 조합 선반 채움
7. 조합 선반에 날짜 및 배치 번호 인쇄
8. 채워진 조합 선반 쌓기 및 절취 선이 있는 랩으로 포장

EtherCAT 터미널시스템은기계모듈 크기에 맞출 수 있는 소형자동화 솔루션을 제공한다. 또한 EtherCAT은 기계 전체의 안전을 통합한다. 이는 사출 성형기에 있는 TwinSAFE 통신을 통해 비상 정기 기능을 감시하여 이루어진다.

정밀한 조작 및 최적화된 검사
고효율의 ‘신속한’ 품질 검사와 함께 빠르고 정밀한 모션 제어는 매우 강력한 제어 기술 및 빠른 데이터 통신을 요구한다. Gorazd Jeric은 다음과 같이 설명한다: “기계의 높은 복잡성은 이전에 사용했던 PLC 기술을 포괄하기에는 아주 어려울 수도 있는 수많은 시스템 인터페이스가 있다는 의미이다. 기존 PLC 구조에 이것을 구현하는 것은 엄청난 고비용을 의미할 것이고, 실행시간 성능에 해로운 영향을 줄 것이다. 어떤 경우든, 복잡한 계산을 PC로 옮길 필요가 있을 것이다. 역으로, 추가적인 하드웨어와 소프트웨어 및 이 둘 사이의 통신을 위한 높은 간접비를 의미할 것이다. Beckhoff 제어 기술 덕분에 이들 중 어느 것도 필요하지 않다. 게다가 파일 전송, 데이터베이스 연결 및 이더넷 통신과 같은 전형적인 PC 태스크가 매우 쉽게 통합 될 수 있다.”
EtherCAT 통신은 기계 안에 높은 위치 선정 정확성 및 빠른 프로세싱 속도를 위한 기반을 다졌다. Hekuma는 매우 좋은 참조 값 프로세싱 및 그 결과로 아주 매끄럽게 작동하는 축으로 인해 축 제어에서 최대 0.005mm 오차를 달성하기 위해서 EtherCAT 통신을 사용했다. Gorazd Jeric은 다음과 같이 덧붙인다. “불량 스테이션에서 속도를 줄이기 위한 증속 구동 기능과 같은 다른 새로운 추가 기능들이 있었다. 증속 구동 기능은 TwinCAT NC PTP 소프트웨어 덕분에, 매우 우아하고 상당히 줄어든 엔지니어링 노력으로 구현될 수 있었다.”
Gorazd Jeric은 선반 분리 및적재 스테이션의 속도, 정밀성과 더불어 소형화와 모듈성이 얼마나 중요했는가를 설명했다. “Beckhoff AM3121 서보 모터 터미널을 장착하고 초소형의 EhterCAT EL7201 서보 모터 터미널을 통해 제어되는 3개의 축은 이 모션 태스크를 책임진다.” TwinSAFE EL6900 PLC 터미널을 사용해서, 고성능 안전 기능성을 통합하는 것이 또한 가능했다.

일관된 모듈식 기계 설계를 위한 기반
약 11,000개의 수많은 변수 및 3,000개 이상의 구성요소 사례들은 완전한 피펫팁 사출 성형 라인의 높은 복잡성을 입증한다. 그럼에도 불구하고, Gorazd Jeric은 엔지니어링에서부터 운영까지 조작하기 쉬운 기계를 설계하기 위해서 PC 기반 제어가 제공하는 추가적인 이점을 활용했다. “Beckhoff 자동화 기술을 사용해서 우리는 하드웨어 및 소프트웨어에 대한 이 기계의 일관된 모듈식 설계를 구현했다. 다양한 모듈은 그들이 어플리케이션 및 기계 유형에 독립적인, 보편적으로 사용될 수 있는 방법으로 추상화되었다. 게다가 라인에 관한 이후의 수정이 상당히 쉬워진다.”