기존의 유선 계측 시스템은 기계 부품이 움직이거나 접근이 어려운 경우 한계에 빠르게 도달합니다. 가장 큰 문제는 마모가 아니라 케이블 단선 위험으로, 특히 동적 하중을 받는 부품에서 더욱 치명적입니다. 또한 케이블은 장비 운용을 방해하고, 센서 시스템의 유연성과 이동성을 제한합니다. 냉각수, 칩, 먼지는 커넥터 오작동을 유발할 수 있으며, 배터리는 정기적인 점검과 교체가 필요합니다. 이로 인해 중요한 프로세스가 모니터링되지 못하고, 마모·불량품·공정 불안정의 위험이 높아집니다.
프로세스 모니터링을 위한 신형 무선 텔레메트릭 계측 시스템
스위스 빈터투어, 2025년 9월 – 키슬러(Kistler)는 새로운 텔레메트릭 계측 시스템(TMS)을 통해 처음으로 터릿 선반과 같은 동적 구조물에서 무선·비접촉 방식으로 신호를 전송하여 프로세스 및 공구 모니터링을 가능하게 했습니다. 이 시스템은 충전 증폭기 모듈(5190A)과 베이스 유닛(5290A)으로 구성되며, 슬립링·배터리·케이블 없이도 안정적인 데이터를 제공합니다. 이를 통해 양산 공정의 프로세스 모니터링에 전혀 새로운 가능성이 열렸습니다. TMS 충전 증폭기는 자동차, 항공우주, 의료기술 등 최고 수준의 프로세스 신뢰성이 요구되는 산업에서 고속·고동적 프로세스 모니터링에 적합한 강력한 솔루션을 제공합니다. 또한 범용 시스템으로서 금속 절삭, 플라스틱 가공, 조립 자동화 등 다양한 모니터링 응용 분야에 활용할 수 있습니다.
The Telemetric Measurement System with wireless transmission of signals consists of a mobile charge amplifier unit and a stationary base unit, making it ideal for tool monitoring in lathes.
솔루션: 동적 응용을 위한 원격 측정 시스템
바로 이 지점에서 키슬러의 새로운 원격 측정 시스템(TMS)이 새로운 기준을 세웁니다. 이 시스템은 신호를 무선으로, 연속적이고 정확하게, 24시간 내내 전송합니다. TMS는 터릿 선반, 다축 스핀들 머신, 로봇, 조립 라인 등과 같은 이동 기계 요소에서 단일 채널 압전 측정을 위해 특별히 개발되었습니다.
스핀들 전류 분석과 같은 간접적인 방법과 비교할 때, TMS는 고감도 압전 센서와 결합하여 훨씬 더 높은 측정 감도를 제공합니다. 최초로 수 뉴턴 범위의 미세한 힘까지도 산업 생산 현장에서 직접, 그리고 최대한의 공정 근접성으로 감지할 수 있습니다. 또한 기계실이나 산업 시설과 같이 까다로운 환경에서도 일관된 측정 데이터를 제공합니다.
이로써 TMS는 기존 기술이 한계를 드러내는 곳에서 신뢰할 수 있고 비용 효율적인 대안이 됩니다.
“현재 시장에 나와 있는 무선 솔루션들은 주로 연구 및 개발 환경을 위해 설계되었습니다. 이들은 제한적인 측정 기능만을 가지고 있으며, 특별히 구성된 시스템에 의존합니다.”라고 키슬러 첨단 제조 부문의 협업 솔루션 제품 매니저인 케빈 마이어(Kevin Meier)는 설명합니다.
“이러한 솔루션들은 종종 지나치게 크거나 특수 설계되어, 24시간 가동되는 생산 장비에 영구적으로 통합하기에는 한계가 있습니다.”
시스템 아키텍처: 두 개의 구성 요소 – 프로세스 모니터링을 위한 하나의 폐쇄형 시스템
무선 근거리 전송을 위한 원격 계측 시스템은 기계적·전기적으로 서로 맞춰진 두 개의 기능적으로 구별되는 모듈로 구성됩니다. 소형화된 단일 채널 충전 증폭기 유닛(5190A형)은 공구 터릿과 같은 이동 기계 요소에 직접 장착됩니다. 이 증폭기는 센서의 원시 압전 신호를 전압 신호로 변환하고, 이를 무선 인터페이스를 통해 디지털 방식으로 베이스 유닛(5290A형)으로 전송합니다. 베이스 유닛은 기계에 단단히 고정되어 증폭기에 유도 방식으로 전력을 공급합니다. 또한 텔레메트리 근거리 인터페이스를 통해 측정 데이터를 수신하여 복잡한 스트로크에서도 안정적인 무선 연결을 제공합니다. 두 모듈 간 간격은 1 ± 0.5mm입니다.
신호는 아날로그 전압 출력 ±10 V에서 ±48 ~ ±140,000 pC 범위의 분해능으로 처리됩니다. 또는 통합 웹 UI를 통한 설정 및 제어를 포함하여, 이더넷을 통해 최대 25 kSps의 샘플링 속도로 디지털 데이터를 출력할 수도 있습니다. 이더넷과 같은 표준 인터페이스를 통해 기존 제어 시스템이나 키슬러의 데이터 분석 소프트웨어 PTS App, 프로세스 모니터링 시스템 maXYmos와 같은 상위 모니터링 플랫폼에 손쉽게 통합할 수 있습니다. 이를 통해 (예: 금속 절삭 시) 공구 마모, 재질 편차 또는 칩 형성 불규칙성을 실시간으로 감지할 수 있습니다.
제조 현장에서의 연속 작동을 위한 견고하고 유지보수가 필요 없는 원격 측정 시스템
지능형 자동 구성(Intelligent self-configuration)은 이 시스템의 핵심 기능입니다. 초기 설정과 근거리 인터페이스를 통한 결합 후, 베이스 유닛은 센서를 자동으로 인식하고 보정 데이터, 측정 범위, 감도를 포함한 모든 관련 파라미터를 밀리초 단위로 읽어들입니다. 이 시스템은 수동 개입이나 대기 시간 없이 즉시 측정을 시작할 준비가 됩니다. 또한 정의된 결합 포인트 덕분에 설치가 빠르고, 정밀하며, 재현성이 보장됩니다. 사용자는 공정 지연이나 사이클 타임에 대한 영향 없이 운용할 수 있습니다.
비접촉식 고주파 신호 전송은 양방향이며, 가혹한 조건에서도 간섭에 강합니다. 측정 시스템은 밀폐형 알루미늄 다이캐스트 하우징과 세라믹 보강 전송면 덕분에 칩, 냉각수, 진동에도 매우 높은 내성을 가집니다.
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