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CASE STUDY

도전적인 자동화 어플리케이션을 위한 고유한 솔루션

항공 우주 회사들은 무게를 줄이기 위해 더욱더 강하고 더 가벼운 특별한 소재를 찾아 움직이고있습니다. 하지만 이러한 재료들이 잘못 취급되거나 가공될 경우 흠집, 파손 또는 화상을 입을 수 있습니다. 복합적인 구조가 많기 때문에 고비용의 검사 기법으로만 검출할 수 있는 내부적인 손상이 발생할 수 있습니다.

탄소 섬유는 좋은 예입니다. 일반적으로 탄소 섬유는 매우 높은 '강도-대-무게'의 비율을 갖는 합성물로 결합되있습니다. 따라서 매우 견고하고 강하지만 부서지기가 쉽습니다. 2차 가공을 위해 제자리에 고정시키려면 부품 손상 또는 파쇄를 방지하기 위해 클램핑 포스에대한 세심한 제어가 필요합니다.

문제

정밀한 항공 우주 기기를 제조한느 한 회사는 길고 얇은 탄소 섬유 복합 부품에 구멍을 뚫기 위한 특수 목적 CNC 기계를 설계하고 있었습니다.

부품의 특성상 각 종단에 클램핑이 필요하고, 서보 모터에 의해 진행되어야 했습니다. 그러나 일부 부품의 길이 변화는 불가피하여 클램프를 고정된 위치로 움직이면 제품이 손상되거나 떨어질 위험이 있었습니다. 이를 피하기 위하여 기계 설계 담당자들은 미리 정해진 하중을 위해 서보 모터를 조종하기를 원했습니다.

자동화 사이클 시간을 최소화하기 위해, 이 모터는 초당 1/10"로 감소하기 전에 클램프를 신속하게 움직여야 합니다. 서보 모터는 200~300lbs의 포스를 제공할 수 있어서, 기계는 포스가 너무 높아지기 전에 클램핑의 시작을 감지하고 서보 모터를 정지시켜야 합니다.

해결책

이 문제는 OMEGA에 대한 3가지 도전 과제를 제기합니다. 첫 번째는 자동화 기계의 서보-클램핑 시스템에 압축 로드셀을 통합해야 한다는 것입니다. 두 번째는 기계 컨트롤러가 로드셀로부터 멀어질수록, 정밀도에 영향을 주는 모든 성능 저하를 피하기 위해 밀리 볼트 출력 신호는 증폭 및 조절이 필요합니다. 그리고 세 번째는 이 모든 과정이 자동화 컨트롤러의 속도 및 사이클 시간 요구사항을 충족할 만큼 충분히 빠르게 진행되어야 했습니다.

클램핑 포스를 측정하기 위해, 오메가엔지니어링은 LC201 시리즈 소형 로드셀을 사용할것을 제안했습니다.

단지 19mm (0.75") 직경 및 6.4mm (1/4") 두께로, 이 셀은 압축력과 장력을 최대 500N (미터 모델) 또는 300lbs까지 측정합니다. 4-도선 차폐 케이블은 여기 전압 및 밀리 볼트 출력 시그널을 모두 처리합니다. 용이한 설치를 위해 로드셀에는 손상을 방지하기 위한 듀얼 장착 스터드와 스트인리스 스틸 구조를 되어있습니다.

로드셀 출력 신호를 기계 컨트롤러로 보내려면 신호 조절기가 필요했습니다. 하지만, 기존의 DIN 장착 신호 조절기는 정밀한 모션 제어에 필요한 속도가 부족했습니다. 오메가엔지니어링은 새로운 IN-UVI 고속 신호 조절기를 추천했습니다. 200 μS의 응답 시간으로, 이 조절기는 제품을 손상시키기 전에 컨트롤러가 클램핑 동작을 멈추게 했습니다.

이 IN-UV는 소형 IP65 스트인리스 스틸 인클로저에 들어있는 인-라인 휘트스톤 (Wheatstone) 브리지 신호 조절기입니다. 공간이 제한적일 때 이상적이고 '신호-대-잡음' 비율을 향상시켜서 로드셀의 밀리 볼트 신호를 장거리로 전송할 수 있습니다. 22 ~ 32 Vdc의 공급 전압은 2개의 사용자 선택 가능한 여기 전압 중 1개르 로드셀에 제공하고 밀리 볼트 출력 신호를 컨트롤러 요구 사항에 맞게 증폭합니다.

결과

오메가엔지니어링의 로드셀 및 신호 조절 솔루션은 고객의 요구를 완벽하게 충족시켰습니다. 20대 이상의 기계에 이 클램핑 포스 제어 시스템이 장착되었습니다. 각 시스템은 2개의 LC201-300 로드셀 (여분을 위함) 및 2개의 IN-UVI 신호 조절기를 사용합니다. 고속으로 작동하여 정밀한 클램핑 포스 제어에 필요한 신호를 전달합니다. 이로 인해 응답 속도가 빨라지고, 신뢰성이 높아졌으며, 가장 중요한 제품 손상이 매우 감소되었습니다.