안전이 중요한 어셈블리에 대한 용접 검사

자동차 부품을 생산하는 제조업체에게는 위험이 큽니다. 자동차 운전자와 승객은 용접 품질이 설계된 조건에서 견딜 수 있어야 합니다. 제작 과정에서 발견되지 않은 한 가지 실수는 비즈니스를 취약하게 만들거나 더 악화시킬 수 있습니다. 특히 문제의 부품이 어셈블리에 "안전에 중요"할 때 그렇습니다.

예를 들어 자동차 좌석은 승객과 직접 접촉합니다. 따라서 시트 용접은 안전에 중요한 것으로 간주됩니다. 이 분류는 생산 전에 특정 프로토콜을 지정합니다. OEM 요구 사항은 다양하지만 업계 관행과 일치하는 경향이 있으며 사용 중인 부품, 플랜트 및 산업 장비에 따라 약간의 차이를 두고 구현됩니다. 프로토콜의 기본 요소는 다음과 같습니다.

제작 전 프로토콜

• 매개변수 설정 - 용접 매개변수를 설정하고 허용 여부를 확인합니다. 이것은 용접 침투를 확인하기 위해 용접 섹션을 절단하고 에칭하여 수행할 수 있습니다(15-20%).
• 출시 프로세스 - 위의 내용이 확인되면 제작을 승인하거나 출시하는 프로세스를 설정합니다.
• 변경 관리 - 특정 한도를 초과하는 필수 변수의 변경은 절단 및 에칭 테스트를 통한 재검증이 필요합니다.
• 품질 보증 - OEM에서 지정한 빈도로 절단 및 에칭을 위해 생산에서 무작위 부품을 선택할 수 있습니다.

로봇 용접은 프로그래밍된 용접 매개변수를 사용하여 항상 동일한 위치에 용접을 배치함으로써 부품 품질을 엄청나게 향상시키는 데 도움이 되었습니다. 위의 절차를 준수하면 고품질의 용접 제품을 생산하는 데 도움이 됩니다. 자동차 OEM은 안전에 중요한 용접에 집중해 왔으며 그 결과 몇 가지 핵심 요소를 검토했습니다.

제작 프로토콜

• 보안 - 자격을 갖춘 직원이 장비에 접근할 수 있고 품질에 부정적인 영향을 미치는 변경이 이루어지지 않는지 확인합니다.
• 아크 모니터링 - 아크 모니터링 시스템을 구현하면 프로세스가 제어되고 있는지 확인하고 파괴 테스트 빈도를 줄일 수 있습니다. 아크 모니터링은 용접 매개변수가 설정된 한계를 충족하는지 확인합니다. 한계를 벗어난 용접은 추가 검사를 위해 표시됩니다.
• 추적 가능성 - 변경 및 용접 결과를 추적하고 부품 변경이 발생한 날짜, 시간 및 일련 번호를 기록하는 기능을 유지합니다.

Yaskawa Motoman에서는 고객의 제조 및 추적 요구 사항에 대해 알아보는 데 시간을 할애합니다. 수년에 걸쳐 우리는 제조업체가 신뢰할 수 있고 추적 가능한 용접 검사를 수행할 수 있도록 컨트롤러에 대한 몇 가지 소프트웨어 및 I/O 향상 기능을 개발했습니다.

보안 기능

비밀번호 기능

다양한 수준의 글로벌 암호의 표준 보안 시스템은 여러 기술자가 플랜트 내에서 여러 로봇 셀을 유지 관리하는 데 편리합니다. 그러나 전역 암호는 무엇을 누가 변경하는지 제어할 수 없는 공장 직원 간에 공유될 위험이 있습니다.

Yaskawa DX 컨트롤러의 암호 기능은 암호 및 보안 수준 허가를 가진 사용자 데이터베이스를 생성합니다. 로봇을 작동하려면 사용자가 로그인해야 합니다. 로깅 기능은 사용자 이름과 변경 사항을 기록합니다.

PLC에 의한 원격 암호 제어를 허용하는 소프트웨어가 DX200 컨트롤러에 추가되었습니다. 제어 엔지니어는 내부 직원 배지 또는 보안 시스템을 기반으로 사용자 및 로그인을 원격으로 관리하기 위해 플랜트/셀 기반 제어를 사용하는 논리를 구현할 수 있습니다.

보안 수준

• 작업 수준 - 기본적으로 이 기본 레벨에서는 누구나 프로그램을 이동하거나 단계별로 진행할 수 있지만 포인트나 용접 설정을 변경할 수는 없습니다.
• 레벨 수정 - 사용자가 프로그램을 만들고 용접 설정을 변경할 수 있지만 매개변수 또는 상위 수준 데이터에 대한 액세스는 허용하지 않습니다.
• 관리 모드 - 매개변수 및 유지 관리 기능에 대한 전체 액세스를 제공합니다.
• 안전 수준 - DX 컨트롤러(Functional Safety Unit – FSU)에 구현된 신뢰할 수 있는 제어 소프트웨어 제한 및 안전 로직을 설정하고 관리할 수 있습니다.

이러한 수준에서 사용자가 수행하고 액세스할 수 있는 것은 시스템에서 정의합니다. 관리 통제 액세스 수준은 공장 위치에 따라 다릅니다.

로깅 기능

많은 최신 로봇 컨트롤러에는 날짜 및 시간별로 시스템에 적용된 변경 사항을 추적하는 표준 로깅 기능이 있습니다. 예를 들어 주간 교대 근무자는 야간 교대 근무자가 변경했는지 확인할 수 있습니다. 로봇은 마지막 일련의 변경 사항에 대한 로컬 파일을 유지 관리하므로 일상적인 데이터 저장을 통해 사용자 활동의 기록 로그를 유지할 수 있습니다. 로봇은 암호 보안을 사용할 수도 있으므로 사용자가 변경하려면 로그인해야 합니다. 변경 시 사용자 이름도 기록됩니다.



Safety Re-Teach 편집 기능

작동 수준에서는 사용자가 프로그램 포인트를 변경할 수 없지만 일부 회사에서는 작동자 또는 1급 기술자가 부품 변형에 대해 약간의 변경을 할 수 있도록 허용합니다. Safety Re-Teach를 사용하면 작동 수준 사용자가 관리 모드에서 정의한 3D 범위 내에서 프로그래밍된 포인트를 수정할 수 있습니다. 이것은 일반적으로 몇 밀리미터로 설정되며 관리자는 토치 또는 외부 축에 대한 각도 변경량을 제한할 수 있습니다. 작업 수준 사용자는 용접 매개변수를 변경할 수 없으므로 필수 용접 변수는 변경되지 않습니다. 이는 반복적인 파괴 테스트를 방지합니다. Safety Re-Teach는 모든 DX 컨트롤러의 관리 모드에서 매개변수로 활성화할 수 있습니다.

아크 모니터링

용접 시스템을 통합하고 용접 회사와의 합작 투자 역사를 기반으로 하는 로봇 공급업체로서 Yaskawa Motoman은 아크 모니터링에 대한 포괄적인 경험을 보유하고 있습니다. 우리는 전원 제조업체가 통합했을 수 있는 아크 모니터링 기능을 지원하도록 용접 인터페이스를 설계했습니다.

Miller Insight Centerpoint™ 및 Lincoln Electric Production Monitoring™의 통합 기능은 로봇 티치 펜던트에서 액세스할 수 있습니다. Fronius의 WeldCube는 전원과 직접 통신합니다. Yaskawa와 Fronius는 모니터 결과가 용접기 상태 비트에 보고되도록 하기 위해 노력하고 있습니다.

"중요한 안전" 의무를 충족하기 위한 과제에는 전원 아크 모니터링의 용접 결과를 유용한 형식으로 명확하게 제시하는 것도 수반됩니다. 가장 좋은 형식은 로봇 셀 HMI의 부품 다이어그램에서 모니터 결과를 강조 표시하는 것입니다. 이렇게 하면 용접 스테이션 운영자가 불규칙성을 쉽게 발견하고 신속하게 대응할 수 있습니다. 작업자는 용접이 적합하거나 부적합한지 판단하기 위해 범위를 벗어난 모니터 결과와 함께 시스템 플래그가 지정된 용접을 육안으로 검사해야 합니다.

로봇 컨트롤러는 HMI에서 로컬로 아크 모니터의 상태를 보고할 수 있지만 전원 제조업체는 개인용 컴퓨터 또는 클라우드 기반 소프트웨어를 통해 아크 모니터 결과를 원격으로 보고하도록 설계된 소프트웨어도 제공합니다.

밀러 인사이트 센터포인트

추적 가능성

자동차 OEM은 공급업체에게 좋은 부품을 만들도록 요구하는 것이 아니라 부품의 용접 결과를 일련 번호와 연결하는 "추적성"을 제공하는 품질 시스템을 구현하도록 요구하고 있습니다. 목표는 부적합 부품이 감지된 경우 부품이 적합하다고 알려진 생산 시점으로 역추적할 수 있도록 하는 것입니다.

제조업체가 추적성을 충족할 수 있도록 용접 전원 및 로봇 컨트롤러의 아크 모니터링 데이터와 원격으로 액세스하고 궁극적으로 PLC에 로그인해야 하는 부품별 데이터를 캡처하고 부품 일련 번호와 연결해야 합니다. 이 데이터 매시업을 조화시키는 방법과 그 어려움은 제조업체가 내부 보안 프로토콜을 손상시키지 않고 즉시 통합할 수 있는 항목에 달려 있습니다.

문자열 변수

한 가지 트릭은 로봇 컨트롤러의 문자열 변수 생성 기능을 사용하여 추적 메커니즘으로 고유 식별자를 생성하는 것입니다. 숫자 또는 위치를 저장하는 데 사용되는 변수가 혼합되어 있으며 이러한 변수는 형식 및 자릿수에 따라 다릅니다. 문자열 변수는 최대 32자의 문자 또는 숫자 조합일 수 있습니다. 펜던트에 메시지를 표시하거나 다른 용도로 사용할 수 있습니다.

자동차 생산의 경우 생산 중인 특정 부품에 대한 일련 번호 정보를 포함하기 위해 이를 사용했습니다. 제어 엔지니어는 이더넷 통신을 사용하여 PLC 또는 바코드 판독기에서 값을 "읽고" 다른 장치로 전달할 수 있습니다.

동시 I/O

Yaskawa Motoman은 동시 I/O(CIO)를 사용하여 프로그래밍 가능한 논리 제어를 수행하고 로봇과 전원 간에 데이터를 통신합니다. 용접 설정에 사용되는 동안 전원과 로봇 간에 아크 모니터링 결과를 전달하는 데에도 사용할 수 있습니다. 추적성을 위해 각 용접 위치에 대한 용접 결과를 연결하고 부품 레코드를 위해 부품 일련 번호와 함께 플랜트 PLC로 전송하는 데 사용했습니다. 또한 부품 일련번호를 받아 용접 모니터를 통과하는 부품에 일련번호를 새기는 핀 스탬퍼로 보냅니다.

최근에 우리는 Lincoln Electric Production Monitor에서 용접 검사 데이터를 가져와 부품의 그래픽 표현으로 작업자에게 제공하는 시스템을 제공했습니다. 각 용접 위치의 모니터 결과를 녹색 또는 빨간색으로 강조 표시합니다(제한 범위 내 또는 외부에 따라). CheckPoint™ 모니터링(외부 소프트웨어)은 클라우드에 데이터를 저장하도록 설계되었습니다. CIO는 부품이 생산되는 동안 작업자에게 표시될 수 있도록 생산 모니터 결과에 즉시 액세스할 수 있도록 했습니다.

구현

용접 모니터링 데이터의 처리는 이력 로깅 및 추적 가능성 요구 사항과 함께 생산 제어를 고려해야 합니다. 그 과정에서 캡처되는 데이터는 조직 전체에서 다르게 사용되며 모든 단계에서 모든 역할에 대해 이러한 요구 사항을 고려해야 합니다.

용접 모니터링 데이터를 사용하면 바닥에 있는 작업자가 부품 품질을 쉽게 확인할 수 있지만 감독자는 과거 데이터를 사용하여 품질 계획을 관리하고 문제를 해결할 수 있습니다. 보안 기능은 확립된 프로토콜과 매개변수에서 벗어나는 것을 거의 불가능하게 만들고 아크 모니터링은 추가 검사가 필요한 용접의 실시간 그래픽 표시를 제공합니다.

PLC를 최종 대상으로 사용하면 부품별 용접 데이터가 기록, 저장 및 추적 가능합니다. 완전한 데이터 조화를 이루려면 상당한 양의 선행 작업이 필요할 수 있습니다. 그러나 결과는 고객에게 확신을 주고 품질을 개선하여 운영의 미래를 보장하는 데 도움이 될 수 있습니다.