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CNC 워트제트 모션 시스템은 작업장 위에서 첨단 3차원 워터제트의 움직임을 가능하게 해주며. 초정밀도로 다양한 재료의 복잡한 구성요소를 절단할 수 있다.
5축 PC 기반 모션 제어 시스템의 최대 절삭 정밀도
Jet Edge의 초고압수 절삭 헤드가 가장 힘든 작업을 제어하다
BECKHOFF
워터제트 절삭 시스템은 이용 가능한 가장 유연하고 정밀한 절삭 시스템이다. 이 시스템은 두꺼운 판, 유리에서부터 현대적인 복합재료까지 다양한 재료를 절단할 수 있다. 워터제트 절삭의 장점은 절단동안 열의 영향을 받는 영역이 없으며, 원자재가 손상되거나 변형되지 않는다는 것이다. 미네소타 주 St. Michael에 위치한 미국 굴지의 기계 제조업체, Jet Edge는 정밀 절삭, 물 발파, 표면처리를 위한 초고압 워터제트 시스템을 개발하고 제조한다. 최근의 기술개발은 복잡한 구성요소를 정확하고 반복적으로 절단할 수 있는, Beckhoff PC 기반 제어기를 장착한 5축 EDGE X-5 워터제트 시스템이다.
Jet Edge는 다양한 어플리케이션을 위한 광범위한 워터제트 절삭 시스템을 제공한다. 2010년 멕시코만 기름 유출사건 동안, Jet Edge은 5,000 ft (1,500m)의 수중에서 격납 시스템을 막고 있는 얼음 결정체를 날려버리려는 BP(Britich Petroleum)를 위해 워터제트 시스템을 개발했다. 세간의 이목을 끄는 또 다른 예는 Michael Waltrip Racing가 5축 EDGE X-5 워터제트 절삭 시스템을 사용한 것이다. 매년 약 56대의 자동차를 조립하는 미국 모터 스포츠 팀은 자사의 NASCAR Sprint Cup 자동차를 위한 1,000개 이상의 기계부품을 절단하기 위해 물 절삭 헤드를 사용한다.
그런 세간의 이목을 끄는 사업을 따내기 위해서, Jet Edge는 36,000 psi (248,211 kPa)에서 90,000 (620,528 kPa)까지 작동할 수 있는 고압 워터제트 솔루션, 최대 55,000 psi (379,212 kPa)까지 운영할 수 있는 직접구동 펌프 및 초고압 절삭 헤드와 짝을 이루는 혁신적인 모션 제어 시스템을 제공한다. 절삭 헤드는 다양한 재료의 복잡한 3차원 부품이 평평한 곳에 놓여 있을 때 그것을 절단할 수 있다. 절삭 헤드는 절삭면 위를 움직이는 오버헤드 갠트리 시스템 위에 떠 있다.
PC 기반 제어로 쉽게 이루어지는 복잡한 정밀 절삭
.005 인치 (0.127 mm)이하의 공차로 높은 컷 엣지 품질을 제공하기 위해서, Jet Edge는 자사의 기계를 빠르고 정밀하며 신뢰성 있는 모션 제어 시스템으로 장착하였다. “그와는 별도로 시스템이 유연해야 합니다”라고 Jet Edge의 마케팅 매니저 Nany Lauseng이 설명한다. “우리는 우리의 복잡한 모션 제어 시스템에 사용하는 다양한 센서를 통합할 수 있는 개방형 제어 시스템을 필요로 합니다. 우리의 오래된 제어 플랫폼은 우리의 기술개발과 보조를 맞출 수가 없었습니다. 그래서 우리는 대안을 찾아야 했습니다.” Jet Edge는 Beckhoff를 선택했고, TwinCAT의 모든 CNC 기능을 충분히 활용한 TwinCAT CNC 기반 솔루션을 개발했다.
“TwinCAT은 작업장 위의 첨단 3차원 워터제트의 움직임 및 초고압 정밀 절삭을 가능하게 해주는 우리의 하이 레일 및 미드 레일 갠트리 시스템의 필수 구성요소입니다”라고 Nancy Jauseng이 말한다. TwinCAT으로 전환한 후, Jet Edge은 절삭 공차 및 컷 엣지 품질이 개선되었음을 확인했다. 실행을 위한 복잡한 CNC 제어뿐만 아니라 PLC 기능을 탑재한 HMI를 포함해서 완벽한 기계 제어기가 C6920-0030 산업용 PC에서 구현되었다. CP6912 제어 패널은 기계 디스플레이에 사용된다.
현재Jet Edge는필드버스로서 SERCOS II를 사용한다. 산업용 PC는 I/O 및 드라이브 구성요소를 제어하는 SERCOS 네트워크에 광섬유 케이블을 통해 연결되어 있는 Beckhoff의 SERCOS fieldbus 카드를 장착하고 있다. 버스 단말기 I/O는 높이 센서 및 플레이트 매핑과 같은 다양한 기계 기능, 제어 릴레이 및 솔레노이드 밸브을 구현하기 위해 사용된다. BK7520 버스 커플러는 SERCOS 버스 시스템을 I/O 단말기에 연결한다.
EtherCAT 산업용 이더넷 혁명과 결합한 Jet Edge의 워터제트 시스템
“Beckhoff의 이용 가능한 광범위한 제품과는 별도로, 제어 제품의 긴 서비스 수명이 우리에게는 중요한 기준입니다”라고 Nancy Lauseng는 강조한다. “거친 워터제트 절삭 환경에서 Beckhoff 제어를 사용해온 10년 동안, Jet Edge는 Beckhoff 제어기를 교체해야 할 필요가 없습니다.” PC 기반제어 플랫폼의 개방성이 Jet Edge에게는 또한 중요하다. “우리는 특정 업체에 완전히 묶여 있고 싶지 않았습니다. 우리가 우리의 제어 시스템을 교체할 때, 우리는 기존의 모터 및 드라이브 구성요소를 유지할 수 있었습니다.”
고객의 진화하는 요구에 쉽게 적응할 수 있는 유연한 워터제트 절삭 시스템의 제공은 Jet Edge가 기계 제조업체의 선두 클래스로 나아가게 했다. 절삭 기술에 관해서, Jet Edge가 적합한 도구를 가지고 있지 않는 원료나 어플리케이션이 없다. 이것은 Jet Edge의 장비와 고객의 공장 자동화 시스템 사이의 신뢰성 있는 인터페이스로 이루어진다.
“PC 기반 제어로, 우리는 속도, 정확성이나 품질에 있어 더 이상 제한 요소가 되지 않는 우리의 기계를 위한 제어 시스템을 가지고 있습니다. 더욱이 우리는 생산 비용을 상당히 낮출 수 있었습니다.”라고Nancy Lauseng는 강조한다. “자동화 시스템의 아키텍처에 관한 개발의 다음 단계로서, Jet Edge는 SERCOS에서 EtherCAT으로 변화를 검토하고 있는 중입니다. 그것은 우리가 기계 성능의 한계를 가까운 미래로 확장시키는데 도움을 줄 것입니다.”
1. 미네소타 주 St. Michael에 위치한 미국 굴지의 기계 제조업체 Jet Edge는 다양한 어플리케이션을 위한 광범위한 워터제트 절삭 시스템을 제공한다.
2. CP6912 제어 패널은 기계 디스플레이에 사용된다.
3. Michael Waltrip Racing은 고정밀 Race Car 부품을 위해 5축 EDGE X-5 워터제트 절삭 시스템을 사용했다.
※ 출처 : EngNews (산업포탈 여기에) - 5축 PC 기반 모션 제어 시스템의 최대 절삭 정밀도
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