접기, 접착, 절삭, 천공 및 적재 같은 추가 생산 단계로 이동한다.

EtherCAT의 Hot-connected 기능에 의해 가능해진 유연한 기계 콘셉트

모듈형 웹 마감 시스템이 상업용 인쇄물에 마무리 손질을 하다

전자 매체의 사용 증가에도 불구하고, 다이렉트 메일이 기업과 소비자간 거래(B

2C) 통신에서 지속적으로 선호되고 있다. 거의 매일 우리는 제품 광고를 하거나 할인을 통해 소비자의 관심을 끌려는 회사들로부터 정성들인 우편물을 받는다. 미국, 메사추세츠 주 에이번에 있는 i-Web은 상업 인쇄 및 포장 제품의 처리 및 마무리를 위한 모듈형 웹 마감 시스템(Modular Web Finishing System)을 개발함으로써, 이 분야에서 특화되어 있다.

상업 인쇄에 있어 i-Web의 주요 고객들 중 하나는 미네소타 주 St. Louis Park에 있는 Japs-Olson Company이다. Japs-Olson은 고품질의 UV 코팅처리 된 다이렉트 메일, 단면만 인쇄된 메일러(편지와 봉투가 하나로 됨), 다이-컷 리턴 카드, 통합 라벨 등등으로 이루어진 다이렉트 메일 같은 다양한 스타일과 포맷으로 인쇄된 제품을 생산한다. 최종 소비자의 반응율을 증가시키기 위해 개인화뿐만 아니라, 매력적인 디자인, 고품질의 가공을 결합했으며, 또한 Japs-Olson는 다이렉트 메일을 통한 광고에 사용되는 인쇄 및 우편 비용을 절감하기 위해 노력한다. 이를 위해서는 높은 수준의 자동화 기계가 요구된다.

i-Web이 Japs-Olson을 위해 개발한 기계 모듈은 인쇄물의 마무리, 즉 접기, 절삭, 천공, 접착 및 적재에 사용된다. “유연한 기계 설계 및 최첨단 서보 드라이브 기술의 사용은 1980년대 초부터 있었던 i-Web과 Japs-Olson의 관계를 확고히 했습니다”라고 Michael Murphy 사장이 말한다. “i-Web의 기계 모듈은 유연하게 결합될 수 있습니다. 이는 우리가 변화하는 생산 요구사항에 재빨리 반응할 수 있도록 해줍니다.”i-Web은 30년 역사 동안 현대적인 서보 드라이브 기술을 사용하고 있지만, 2008년에 한계에 부딪혔다. Bob Williams 사장은 “우리의 이전 시스템으로는, 우리는 단지 제한된 수의 축만을 제어 할 수 있었습니다. 또한 우리는 우리의 I/O와 모션 제어 설비를 위해서 2개의 다른 필드버스 시스템을 사용해야 했습니다. 우리가 새로운 모션 제어 플랫폼의 개발을 시작했을 때, 우리는 우리의 네트워크 기술과 모션, I/O 및 안전을 위한 단일 버스 시스템에 중점을 두었습니다”라고 설명한다.

시장 분석 후, i-Web은 Bekchoof의 PC 및 EtherCAT 기반 제어 플랫폼을 선택했다. “우리는 EtherCAT의 고성능에 특히 깊은 인상을 받았습니다”라고 Bob Williams는 회고한다. “EtherCAT이 100 밀리세컨드로 최대 100개의 서보 축과 통신할 수 있기 때문에, 우리는 데이터 처리량 및 통신에 관한 이전 버스 시스템의 문제를 쉽게 해결할 수 있었습니다”라고 Beckhoff USA의 어플리케이션 엔지니어 Gilbert Peterson가 말한다.

마감 시스템에서, 개별 기계 모듈은 각 인쇄 작업에 따라 함께 그룹화 되어야 하기 때문에, 다양한 Hot-connected 그룹은 유연하게 협력해야 한다. 따라서 최소한의 시스템 다운타임으로 새로운 생산 유형에 재빨리 적응하는 것은 필수적인 요구사항이다. “EtherCAT과 AX5000 서보 드라이브로, 우리는 Hot-connected 기능을 쉽게 구현할 수 있고, 움직이는 많은 축을 개별적으로 제어할 수 있습니다”라고 Bob Williams은 설명한다. “TwinCAT 자동화 소프트웨어를 작동시키는 중앙 산업용 PC가 전체 모션 제어 시스템을 처리하기 때문에, 우리는 하나의 드라이브를 교체해야 할 때 더 이상 기록을 다운로드 할 필요가 없습니다. 이것은 시스템을 가동할 때 큰 장점이 됩니다. 표준 전기 및 유지보수 기술을 가지고 있는 한 자동화에 대한 비전문가라도 드라이브를 교체할 수 있습니다.”

PLC 및 모션 제어를 위한 자동화 플랫폼으로써, i-Web은 모든 라인용의 TwinCAT NC PTP를 탑재한 C6920와 C6930 시리즈의 산업용 PC를 사용한다. 소프트웨어는 모션 제어 및 Hot-connected 기능을 포함해서 모든 자동화를 처리한다. 시각화는 팔이 장착된 장치를 위한 CP72xx 시리즈나 ,제어 캐비닛 내의 장치를 위한 CP67xx 같은 다양한 패널 PC로 처리된다.

인쇄 과정 동안, 종이는 여러 개의 직접 구동 롤러에 의해 i-Web 시스템을 통해서 운반된다. 이것은 추가적인 마무리 장비와 정확한 동기화를 필요로 한다. 전환 스테이션, 보정기, 프린트 헤드 등을 움직이는 스테퍼 모터는 소형 EL7031 및 EL7041 스테퍼 모터 I/O 단말기를 통해서 제어된다. EtherCAT은 또한 시스템의 안전에 중요한 역할을 한다. i-Web은 TwinSAFE 구성요소 및 Safety over EtherCAT 프로토콜의 도움으로 자사의 라인에 다양한 긴급 차단, 인터록 및 다른 안전 관련 시스템을 구현한다. “TwinSAFE I/O 단말기는 우리가 훨씬 더 안전한 기술을 구현할 수 있도록 해줍니다”라고 Bob Williams는 설명한다. “여기서도, EtherCAT이 뛰어난 유연성을 제공하기 때문에 우리는 별도의 안전 네트워크를 구현할 필요가 없습니다.”

마감 모듈은 유연하게 라인에서 추가되거나 제거되기 때문에, 각각은 자체 안전 시스템을 가지고 있어야 한다. 예를 들어, 직원이 실수로 ‘개방형 보호’ 상태를 작동시켰다면, TwinSAFE는 시스템이 안전하고 통제된 방식으로 정지하는지 확인한다. 이 안전 모드는 하나의 모듈, 하나의 영역, 필요하다면 전체 라인에서 작동될 수 있다.

i-Web은 또한 원격 유지보수 및 문제해결의 이점을 강화한다. “PC 및 EtherCAT 기반 제어 플랫폼은 우리가 원거리에서 시스템에 접근하는 것을 쉽게 해줍니다. 우리가 전체 시스템 통신을 EtherCAT으로 전환한 이후, 우리는 각 시스템 구성요소를 원격으로 모니터링 할 수 있습니다. EtherCAT은 대역폭의 제한 없이 결함 탐지 같은 다양한 진단 기능을 포함합니다. 이것은 문제해결에 소요되는 시간을 적어도 50% 감소시켰습니다”라고 Bob Williams는 말한다.

분산 I/O 구성요소와 함께 중앙 제어 시스템은 또한 i-Web이 시스템의 차지 공간을 줄일 수 있도록 해주었다. “장비의 소형 설계는 제어 캐비닛의 소요 면적을 50%까지 감소시킵니다. 이것은 또한 전체 설비의 비용 및 공간 절약으로 연결됩니다”라고 Williams이 덧붙인다.

회사는 또한 설비 및 테스트 비용을 줄일 수 있었다. Williams는 “우리는 단지 최종 조립 동안에 전력 선, 공기 배관 및 표준 이더넷 케이블을 기계 모듈에 연결할 필요가 있기 때문에, 제어 구성요소를 설치하는데 필요한 시간이 75%까지 줄어들었습니다. 이것은 우리가 더 많은 시간을 맞춤형 어플리케이션에 보낼 수 있도록 해줍니다. 이는 결과적으로 이 산업에서 진정한 전문가로서 i-Web의 명성을 견고히 해줍니다”라고 설명한다. 

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