수치 출력은 어떤 차이를 만들어낼까요? [IO-Link 대응] 에어마이크로 센서 시리즈 가 제공하는 편리성

이 블로그 게시물에서는 METROL의 공압식 정밀 착좌 확인 센서 에어마이크로 센서 시리즈) 의 IO-Link 대응 LK-DPA 모델을 소개합니다.

전 세계에서 사용 중인 IO-Link 장치

최근 몇 년 동안 센서와 같은 단말 장치에서 통신 기능을 갖춘 IO-Link 대응 제품에 대한 전 세계적인 수요가 급증했습니다. 그러나 IO-Link에 익숙하지 않은 사람들은 센서를 네트워크에 연결함으로써 얻을 수 있는 이점과 활용 방법을 이해하기 어려울 수 있습니다.

이 글에서는 에어 갭 센서를 이미 사용하고 있는 사람들을 위한 새로운 활용법을 제안하고, 도입을 고려 중인 사람들에게 제품 선택에 대한 도움을 제공합니다. 놓치지 마세요.

에어마이크로 센서 시리즈 개요

본론에 들어가기 전에, 메롤의 에어마이크로 센서 시리즈 (공기압식 정밀 시트 센서)에 대한 개요를 살펴보겠습니다.

가공물 과 지그 사이의 접착 확인

에어 갭 는 공기압의 변화를 이용하여 간극을 감지하는 센서입니다.
이 시리즈에는 다음이 포함됩니다.

• IO-Link 대응 유형
• IO-Link 비호환 유형

기본적인 구조와 용도가 동일하며, 주로 "접착 확인"에 사용되어 가공 중 공작물이 지그에 틈 없이 제대로 고정되었는지 확인합니다.

다른 대부분의 제조업체 공기 센서는 5μm 이상의 정밀도를 갖는 반면, METROL의 에어 갭 센서는 ±0.5μm의 높은 정밀도를 제공합니다 . 그 이유는 다음과 같습니다. 이들은 미크론 규모에서 공작물의 "떠 있는" 현상을 확실하게 감지할 수 있습니다.가공물과 지그 사이에 절삭 칩이 끼어 장착 과정에서 발생하는 문제로, 자동차 브레이크 부품이나 하드 드라이브(HDD)와 같이 정밀 가공이 요구되는 생산 라인에 사용됩니다.

에어 센서는 단순히 "공작물 착좌 확인"에만 사용되는 것이 아닙니다. 센서의 높은 정확도를 활용하는 다양한 응용 분야가 있습니다. 예를 들어 다음과 같은 것들이 있습니다.
・연삭기 회전 연마석의 위치 감지 및
• 원통형 공작물의 내경 측정

IO-Link 호환 에어마이크로 센서 시리즈 LK-DPA란 무엇인가요?

여기서는 에어마이크로 센서 시리즈 중 IO-Link 대응 모델인 LK-DPA 에 대해 자세히 살펴보겠습니다.

공기압 수치 출력을 활용한 예측 유지보수 및 추적성 구현

LK-DPA의 주요 특징은 압력 값을 수치 데이터로 얻을 수 있다는 점입니다.

기존 모델은 기준값을 기반으로 OK/ NG 판단만 제공했지만, LK-DPA를 사용하면 감지된 값을 실시간으로 표시하고 데이터로 기록할 수 있습니다 . 이것도 예측 유지보수 및 추적성을 지원합니다. (제품 제조 공정을 추적할 수 있게 해주는 메커니즘)

수치 값을 시각화하면 문제를 더 빨리 찾을 수 있습니다.

공기압 값 데이터를 활용하면 유로 공기 유입이나 노즐 막힘과 같은 결함을 조기에 파악할 수 있습니다. 이를 통해 생산 중단을 초래하는 문제를 사전에 방지하고 높은 가동률을 유지할 수 있습니다.

결함이 발생할 경우, 언제, 어디서, 어떻게 발생했는지 추적하는 것은 안전 기준이 엄격한 자동차 산업과 같은 분야에서 필수적인 기능입니다. LK-DPA는 이러한 요구 사항을 지원합니다.

또한, 반복성이 높은 사용 가능한 간격을 임계값으로 설정하여 정밀도와 생산성을 향상시킬 수 있습니다.

활용도가 높고 편리한 통신 표준인 IO-Link를 채택했습니다.

LK-DPA는 컨트롤러와의 연결을 위한 디지털 통신 표준으로 IO-Link를 사용합니다.

IO-Link는 비교적 새로운 통신 표준이지만, 다음과 같은 이유로 사용자들의 지지를 얻고 있습니다.

• 모든 필드버스 및 네트워크와의 통합을 가능하게 하는 다재다능함
• 표준 센서 케이블과의 손쉬운 연결을 위한 편의성 제공

최근 몇 년 동안 전 세계 시장에서 빠르게 수용되고 있습니다.

IO-Link 마스터

IO-Link를 사용하려면 장치를 호스트 네트워크에 연결하기 위한 IO-Link 마스터 장치가 필요하며, 이 장치는 일반적인 산업용 네트워크(PROFINET, EtherNet/IP, EtherCAT 등)와 호환됩니다. 따라서 호스트 네트워크가 이미 사용 중인 경우에도 추가 배선이나 재구축 작업이 필요하지 않습니다.

IO-Link 마스터 하나로 4~16개의 장치를 연결할 수 있으며, 케이블을 연결하기만 하면 데이터 통신이 자동으로 시작됩니다 . 사용자들은 이러한 간편한 연결 방식을 매우 편리하게 생각합니다.

[데모 소개] 간편한 연결. IO-Link 대응 LK-DPA 사용법

여기서는 데모 모델을 통해 실제 과정을 보여주면서 LK-DPA를 IO-Link에 연결하는 방법을 설명하겠습니다.
데모 모델의 구조는 다음과 같습니다.

압축기에서 공급되는 에어
1단계: ① 정밀 조절기와 ② LK-DPA를 거쳐 ③ 공기 노즐에서 배출됩니다.
2단계: LK-DPA는 ③ 에어 노즐과 마이크로미터(실제 사용 시 공작물) 사이의 간격 거리에 따라 변화하는 공기압 값을 감지합니다.
3단계: 감지된 기압 값 데이터는 ④ IO-Link 마스터 거쳐 ⑤ PC에 표시됩니다.

IO-Link 연결은 단 3단계로 간단하게 완료할 수 있습니다.

그림 2와 같이 케이블을 IO-Link 마스터 에 연결하기만 하면 IO-Link 통신이 시작됩니다 .*
_{(*최초 연결 시 IO-Link 마스터 와 PC 간의 이더넷 연결 설정이 필요합니다.)}
연결된 PC 모니터에 다음 정보가 표시됩니다. _{(Keyence 앱으로 생성된 콘텐츠 표시부 )}

[참고 영상] LK-DPA를 사용할 때 PC 화면에 수치 값이 이와 같이 표시됩니다.

노즐과 공작물 사이의 거리(간격)가 변할 때 LK-DPA로 감지된 수치 데이터가 PC 화면에 어떻게 표시되는지 확인하십시오. 에어 값의 변화 추이를 실시간으로 확인할 수 있습니다.

LK-DPA를 선택할 때 IO-Link 외에도 다음과 같은 이점이 있습니다.

LK-DPA는 IO-Link 대응 및 수치 출력 기능 외에도 다음과 같은 장점을 가지고 있습니다.

최대 8개의 임계값을 설정하여 비용을 절감할 수 있습니다.

LK-DPA는 최대 8개의 임계값을 설정할 수 있습니다.

기존 시리즈 제품들은 1~3개의 임계값만 설정할 수 있는 반면, LK-DPA는 하나의 대 에서 최대 8개의 값을 집계할 수 있어 여러 임계값이 필요한 경우 센서 구매 비용을 절감할 수 있습니다 .

IO-Link 연결을 사용하면 임계값 증가에 따른 설정이나 유지 보수 관련 추가적인 번거로움을 걱정할 필요가 없습니다. IO-Link는 데이터 저장 기능을 갖추고 있어 유지 보수나 교체 시에도 문제가 없습니다.

소형 기기에 적합한 컴팩트한 본체

LK-DPA는 DPA 시리즈의 다른 제품보다 크기가 3분의 2에 불과한 컴팩트한 본체를 갖추고 있어 공간을 절약할 수 있습니다. 또한 장착되는 장비의 소형화에도 기여합니다 .

사용자 응용 프로그램의 예

다음은 에어마이크로 센서 시리즈 LK-DPA의 적용 사례입니다.

예시 1: 정확도 요구 사항이 서로 다른 여러 공작물의 장착 확인

이 예시에서는 에어마이크로 센서 시리즈 사용하여 절삭 전에 공작물이 지그에 단단히 고정되었는지 확인합니다.
여기서 사용자는 수율을 높이기 위해 조건 A(높은 가공 정밀도가 요구됨)부터 조건 C(보통 수준의 가공 정밀도로도 충분함)까지 다양한 조건에 대해 여러 개의 좌석 레벨을 설정하고자 했습니다.

기존 센서

기존의 에어 갭 센서는 다중 임계값을 설정할 수 없기 때문에, 접촉 조건의 엄격성을 구분할 수 없었습니다. 따라서 공통 임계값을 사용할 경우 가장 엄격한 조건으로 설정해야 했습니다. 결과적으로 정밀도 요구 사항이 낮은 공작물의 생산성은 낮게 유지되었습니다.
이를 개선하기 위해서는 조건이 변경될 때마다 임계값을 재설정해야 했으며, 이는 프로세스에 더 많은 단계를 추가했습니다.

LK-DPA

반면, LK-DPA는 최대 8개의 임계값을 설정할 수 있으므로 요구되는 가공 정밀도에 따라 여러 값을 설정할 수 있습니다 . 또한 압력 값을 통해 체결 수준을 자세히 확인할 수 있습니다.

단계별 임계값 설정을 통해 가공 정밀도가 낮은 공작물에 대한 NG 판정을 줄여 전체 수율을 높일 수 있습니다.

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예시 2: 원통형 공작물의 내경 판정

이 예시에서는 LK-DPA를 사용하여 원통형 공작물의 내경을 측정합니다.
원통형 가공물 내부에 설치된 노즐에서 에어 분사되고, 이때 공기의 압력 값을 이용하여 내경이 지정된 크기로 가공되었는지 여부를 판단합니다.

기존 센서

기존의 에어 갭 는 + NG, OK, - NG 와 같은 판정만 제공할 뿐, OK/ NG 판정에 이르는 과정을 설명하지 못합니다.

LK-DPA

LK-DPA는 수치 출력을 제공하기 때문에 기압 변화 추이도 모니터링할 수 있습니다 .
이 데이터를 이용하면 가공 결함의 원인을 추정할 수 있습니다.
예를 들어,

• 나중에 가공된 공작물은 공기압이 점차 높아져 최종적으로 NG 판정을 받게 됩니다.
→ 가공 결함의 원인은 무엇일까요? : 공구 마모

• 공기압 값은 안정적이었지만, 특정 가공물을 통과한 후 갑자기 급격히 상승하여 NG 판정을 받았습니다.
→ 가공 결함의 원인은 무엇일까요? : 공구 변형 또는 파손

또한, 기록된 값을 분석하면 기계 오작동이 가공 결함으로 이어지기 전에 이를 감지할 수 있으며, 이는 주로 다음과 같은 점에 기여합니다.
• 가동률 및 생산성 유지
• 시간 및 재료비 손실 감소

또한, 에어마이크로 센서 시리즈 LK-DPA는 POC(개념 증명 테스트) 장비의 갭 변화량 모니터링과 같이 광범위한 산업 분야의 다양한 응용 분야에 사용됩니다.

이 기사에서 소개된 제품은 여기에서 찾을 수 있습니다.

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