제조용 산업 자동화 센서 선택 방법

모든 자동 기계는 작동하는 정보에 의존합니다. 서보 프레스는 불완전한 부품과 작동하며, 로봇은 눈에 보이는 물체만 작동하고, 교정 벤치는 주변 온도를 측정합니다. 선택하는 것은 산업 자동화 센서 따라서 프로젝트 마지막에 채우는 항목이 아니라, 기계가 결함을 잡아내는지 아니면 출하하는지를 결정합니다. 이 가이드는 특히 프로젝트용 센서 목록을 개발하는 책임자와 센서를 구매하고 공급업체 제안을 비교하며 추가 센서를 확보해야 하는 사람을 대상으로 합니다.

이 가이드는 회로 차단기 및 기타 저전압 장치용 자동 조립 라인과 테스트 벤치용 센서 유형 선택 경험을 바탕으로 합니다. 당사는 Omron, Keyence, Honeywell, Panasonic, SIMBATOUCH와 같은 주요 회사에서 생산하는 압력 센서, 온도 센서, 광전 센서, 비전 센서, 근접 센서, 선형 변위 센서 6가지 센서 그룹 중에서 선택했습니다.

선택하려면 제조용 센서, 은 카탈로그가 아니라 작업에서 시작하십시오: 감지하거나 측정해야 할 것, 대상 재료와 거리, 프로세스에 필요한 정확도와 응답 시간, 센서가 작동할 환경을 정의하십시오. 그런 다음 출력 신호를 PLC(PNP 또는 NPN, 4–20 mA 또는 IO-Link)에 맞추고, IP 등급과 장착 방식을 확인하며, 소수의 브랜드와 부품 번호로 표준화하십시오. 현장 센서 고장의 대부분은 잘못된 사양이나 부실한 설치에서 발생하며, 센서 자체 결함에서 발생하지 않습니다.

대부분의 조립 및 테스트 기계 뒤에 있는 6가지 센서 군

산업 자동화에 사용되는 센서 유형은 수십 가지가 있지만, 일반 컨베이어 시스템이나 테스트 벤치는 6가지 센서 군만 사용합니다. 아래 표는 실제 기계에서 각 센서의 역할과 BOM 작성 시 중요한 사양을 보여줍니다.

압력 및 힘 센서

전기 부품 조립에서의 압력 감지는 두 가지 다른 용도로 사용됩니다. 첫 번째는 공압식으로, 대부분의 기계는 0.6MPa의 공기 공급으로 작동하며, 압력 스위치 또는 트랜스미터가 저압 클램프가 부품을 움직이기 전에 기계를 정지시킵니다. 두 번째는 프레스, 리벳팅 및 삽입 시 힘 측정과 관련이 있습니다. Benlong의 MCB 자석 철심 자동 조립기, 에서는 서보 프레스가 프로그래밍 가능한 10–200 N의 힘으로 보빈과 핀을 삽입하며, 힘 정확도는 ±5%, 깊이 정확도는 ±0.05 mm입니다., 또한 힘-변위 곡선은 학습된 프로필에서 벗어난 부품을 거부합니다. SIMBATOUCH와 Honeywell의 로드셀 및 소형 힘 센서가 이 역할에 일반적으로 사용됩니다.

온도 센서

물리 현상이 온도에 의존하는 곳에서는 온도가 가장 중요합니다. 바이메탈 회로 차단기는 열에 따라 기어를 작동시키므로, 주변 환경 온도를 고려하지 않는 교정 벤치는 오전부터 오후 교대 근무까지 잘못된 측정을 초래할 수 있습니다. Benlong의 MCCB 장시간 열 교정 벤치 은 모든 테스트 시 주변 온도를 기록하며, 선택 사양인 25 °C ±3 °C를 유지하는 챔버와 함께 수용 범위를 자동으로 조정할 수 있습니다. 이러한 측정에는 열전대보다 RTD(예: Pt100)를 사용하는 것이 더 정확하고 안정적입니다. 열전대는 용접 및 열 스테이킹과 같은 고온 측정에 더 효과적입니다.

광전 센서

광전 센서는 부품 감지의 핵심입니다. 이들은 투과형, 반사형, 확산 반사형의 세 가지 작동 모드로 작동할 수 있으며, 좁은 공간에서는 표준 센서 대신 광섬유 센서를 사용할 수 있습니다. MCB 아크-처트 반자동 조립 기계에서는, 광학 센서가 프레스 작업 전 판 수와 적재 높이를 확인하며, 적재 구역의 인원을 보호하기 위해 안전 광 커튼을 사용합니다. 광학 센서의 3대 주요 제조사는 Omron, Keyence, Panasonic입니다.

비전 센서

광전 센서가 예/아니오를 답하는 반면, 비전 센서는 무엇인지, 어디에 있는지, 올바른지 여부를 판단합니다. Benlong의 MCB 자동 조립 라인, 에서는 2–3.5초의 사이클 타임 내에 지정된 지점의 카메라가 누락, 막힘, 부품 오배치 및 부적합을 검사합니다. 카메라 성능에 대한 단일 사양은 이미지 해상도이지만, 전체 평가는 이미지 캡처 범위, 최대 결함 크기, 조명, 총 비전 검사 시간 모두가 운영 사이클 요구 사항을 충족해야 합니다. Keyence와 Omron은 비전 센서 및 완전한 머신 비전 시스템을 생산합니다.

근접 센서

유도 근접 센서는 접촉 없이 금속을 감지하는 데 사용됩니다. 실린더 끝 위치 수신, 인덱스 로터리 테이블 또는 고정구 내 금속 부품 존재 여부 확인 측면에서 가장 많이 선택됩니다. 정전 용량형 센서는 플라스틱 하우징과 같은 비금속 물체를 찾지만, 오염과 습기에 더 민감합니다. 또한 감지 범위에 허용 오차를 제공합니다: 지정된 범위는 강철로 만든 대상에 적용되며, 황동, 구리, 알루미늄과 같은 다른 금속은 센서의 도달 거리를 크게 낮추는데, 이는 접점 및 구리 단자 감지 시 특히 중요합니다.

선형 및 변위 센서

선형 센서는 단순히 존재를 감지하는 것이 아니라 위치를 측정할 수 있는 능력을 가지고 있습니다. 이러한 센서의 예로는 자기 변형 위치 변환기, 전위차 위치 변환기, LVDT 및 레이저 변위 센서가 있습니다. 조립 기계에서는 삽입 깊이, 프레스 스트로크, 부품 높이 및 평탄도를 측정하는 데 사용됩니다. 힘 센서와 함께 사용될 때, 선형 센서는 이른바 힘-변위 특성을 생성하여 서보 프레스를 효과적인 도구로 만듭니다.

산업 자동화 센서 선택 방법: 7단계 프로세스

견고한 방법론은 엔지니어가 산업용 센서를 더 빠르게 선택하고 구매자가 그 속성을 더 쉽게 검증할 수 있도록 합니다. 이 7단계는 보편적입니다:
① 달성할 목표를 결정하십시오. 공간과 시간에서 감지, 계수, 측정 또는 검사의 목적을 설명하는 한 문장 진술을 작성하십시오. 아이디어를 말로 표현하는 데 어려움이 있다면, 센서 요구 사항이 아직 공식화되지 않은 것입니다.
② 대상을 식별하십시오. 이는 대상의 재질, 색상, 표면 마감, 치수 및 이동성을 확립하는 것을 포함합니다. 일반적으로 광학 센서는 반짝이거나 투명하거나 검은색 대상에 혼란을 겪는 것으로 알려져 있습니다.
③ 거리를 계산하십시오. 센서의 작동 범위와 측정의 반복성을 정의하십시오. 또한 감지해야 할 가장 작은 변화를 고려하십시오.
④ 시간에 집중하십시오. 센서의 응답 시간이 장비의 작동 시간과 일치하는지 확인하십시오; 작동 주기가 2초인 경우, 느린 센서는 속도 저하를 초래합니다.
⑤ 환경 조건을 평가하십시오. 온도, 오일 미스트, 냉각수, 금속 먼지 및 진동, 전기 잡음과 같은 요인을 인지하십시오. IP 등급에 따라 적절한 IP 등급과 하우징 재질을 선택하십시오.
⑥ 출력 및 연결 유형을 결정하십시오. PNP 또는 NPN은 입력에 적합해야 하며, 아날로그 유형은 범위(4-20mA 또는 0-10V)로 특징지어집니다.
⑦ 유지보수를 준비하십시오. 이는 커넥터 유형, 케이블 길이, 예비 부품 가용성 및 교체 시 재학습 없이 가능한지 여부를 결정하는 것을 포함합니다.

출력 신호: 대부분의 시운전 지연을 초래하는 세부 사항

디스크리트 센서는 PNP 또는 NPN 기술을 사용하며, 적절한 센서를 선택하여 PLC 입력 모듈과 일치시키는 것이 중요합니다. 극성이 잘못된 센서는 작동하지 않으며, 이는 수입 장비가 최종 목적지에 도착했을 때 지연이 발생하는 가장 일반적인 원인 중 하나입니다. 한편, 아날로그 센서는 연속 측정을 전송하며, 긴 케이블 구간에서 전기적 노이즈에 대한 효과와 와이어 단선 감지의 용이성 때문에 전압 신호보다 4-20mA 신호가 선호됩니다. IO-Link, IEC 61131-9로 표준화된 IO-Link는 익숙한 3선 연결 방식을 유지하면서 양방향 통신을 추가하여 PLC가 센서 진단을 읽고 교체 장치에 설정을 자동으로 다운로드할 수 있게 합니다.

엔지니어 및 구매자를 위한 센서 사양 체크리스트

대부분의 소싱 문제는 센서 목록의 불완전한 항목에서 시작됩니다. 자동화 센서 목록이 구매 부서로 넘어가기 전에 각 항목은 다음 질문에 답해야 합니다: 자동화 센서 구매 부서로 넘어가기 전에 각 항목은 다음 질문에 답해야 합니다:

고객은 두 가지 상업적 검토를 고려해야 합니다: 인용된 부품이 공인 유통업체의 정품 재고인지 확인하고, 전체 기간이 아닌 센서별 리드 타임을 파악하는 것입니다. 예를 들어, 한 개의 백오더된 비전 센서가 공장에서 테스트 중인 전체 생산 라인을 지연시킬 수 있습니다.

Benlong 자동화 프로젝트에서 사용되는 센서 브랜드

Benlong은 고객이 현지에서 부품을 조달할 수 있고 엔지니어가 지원할 수 있도록 소수의 브랜드를 표준화합니다. 아래 비교는 각 브랜드가 조립 및 테스트 장비에서 일반적으로 어떻게 사용되는지를 반영합니다.

고객이 기존 공장 표준에 맞추기 위해 다른 브랜드를 지정하는 경우, 센서 목록은 설계 단계에서 조정할 수 있습니다. 기계가 제작되기 전에 이를 수행하는 비용은 적으며, 공장 수락 후 센서를 변경하면 배선 재작업, 재프로그래밍 및 재테스트가 필요합니다. 인도와 같은 시장의 구매자는 현지와 해외 기계 제작자를 비교할 때 이 결정에 대해 당사의 가이드에서 더 많은 정보를 얻을 수 있습니다. 인도의 자동 조립 기계 제조업체.

센서 신호에서 품질 결정까지

센서의 출력은 기계의 동작에 영향을 미칠 때만 의미가 있습니다. 적절히 설계된 라인의 모든 중요한 센서는 기계가 수행하는 동작에 영향을 미칩니다: 정지, 불량품 배제, 재시도, 조정 또는 기록. 이것이 단순히 물체를 이동시키는 자동화와 품질 관리를 수행하는 자동화의 핵심 차이점이며, 이 차이점은 당사의 기사에서 더 자세히 다룹니다. 자동화란 무엇인가. 기계 제안을 검토할 때 각 센서의 신호가 잘못되었을 때 어떤 일이 발생하는지 물어보십시오. 답변이 없다면 그 센서는 장식용입니다.

• 결함 시 배제: 힘-변위, 비전 및 계수 시스템은 불량 부품이 라인을 통과하지 못하도록 해야 합니다.
  값 기록: 힘 피크, 온도 및 검사 결과를 기록하면 감사 및 클레임에 데이터를 활용할 수 있습니다.
  센서 감독: IO-Link 진단 시스템, 광전 센서의 신호 강도 데이터 및 채널 보정은 문제가 발생하기 전에 센서 오작동을 감지할 수 있게 합니다.
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자주 묻는 질문

산업 자동화에 사용되는 다양한 센서 유형은 무엇입니까?

가장 일반적인 산업용 센서 는 근접 센서(유도 및 정전용량), 광전 및 광섬유 센서, 비전 센서, 압력 및 힘 센서, 온도 센서, 선형 및 변위 센서, 초음파 센서, 엔코더, 레벨 및 유량 센서, 그리고 라이트 커튼 및 레이저 스캐너와 같은 안전 장치입니다.

센서의 네 가지 주요 유형은 무엇입니까?

공식적인 센서 유형 목록은 없지만, 실제로는 온도, 압력, 위치 또는 근접, 광학 센서의 네 가지 넓은 범주로 분류됩니다. 이 센서 유형들은 제조 공정 중 필요한 대부분의 측정 및 감지를 차지합니다.

센서를 선택하는 방법은?

먼저 감지하거나 측정해야 할 사항을 정확히 지정하고, 대상 물질과 거리의 세부 사항을 파악하며, 원하는 정확도와 반응 시간을 보장하고, 작업 조건과 IP 등급을 정의한 후, 출력 신호 유형을 컨트롤러에 맞게 조정합니다. 마지막으로, 대체품 제안을 제공할 수 있는 지원을 제공하는 제조업체를 선택하는 것이 중요합니다.

산업용 로봇에 일반적으로 사용되는 센서 유형은 무엇입니까?

관절 위치는 주로 엔코더를 통해 모니터링되며, 비전 시스템은 부품 식별에 사용됩니다. 조립 및 연마 작업은 힘/토크 센서의 도움으로 수행됩니다. 근접 센서와 광전 센서는 그리퍼 및 엔드 이펙터에 사용됩니다. 안전은 안전 레이저 스캐너 또는 라이트 커튼을 사용하여 보장할 수 있습니다.

참고 자료

• OMRON 산업 자동화 — 센서 제품 카테고리
• KEYENCE — 센서 기초: 감지 원리 및 센서 유형
• Panasonic Industry — 센서
• Honeywell — 감지 솔루션
• SIMBATOUCH (광저우 Sbatuo 전자 기술) — 힘 및 압력 센서
• IO-Link 커뮤니티 — IO-Link 기술 (IEC 61131-9)

결론

제조 프로젝트를 위한 센서 선택은 구매 이전에 명세 작업입니다. 작업, 대상, 정확도, 속도 및 환경을 정의하고; 출력을 컨트롤러에 맞추며; 지원할 수 있는 브랜드로 표준화하십시오. Benlong Automation은 조립 라인과 테스트 벤치에서 압력, 온도, 광전, 비전, 근접 및 선형 센서에 정확히 이 접근 방식을 적용하여 기계의 모든 신호가 품질에 대한 결정으로 이어지도록 합니다.

황샤오레이 | 벤롱 자동화