“메카트로닉 리니어 이송 시스템이 OEM에 혁신적 가능성을 제공한다”
▲ Beckhoff Automation의 메카트로닉스 제품 관리자인 Jeff Johnson
산업 전반의 기계 제작자와 제조업 체는 추적, 로트 크기 1까지 맞춤화, IIoT 및 Industry 4.0 개념의 더 큰 구현과 같은 기능을 증가시키면서 더 많은 처리량에 대한 요구를 충족 해야 한다. Beckhoff Automation 의 XTS(eXtended Transport System)와 같은 동적 모션 제어 솔루션은 메카트로닉스 및 소프트웨어 기반 전환을 활용하여 이러 한 목표를 달성하는 데 도움이 된다. Beckhoff Automation의 메 카트로닉스 제품 관리자인 Jeff Johnson은 기계 제작자가 선형 이송 시스템을 선택하는데 있어서, XTS 및 주요 차별화 요소에 대 해 다음과 같이 답한다.
Q: Beckhoff는 XTS가 회전 및 선형 운동 원리를 결합한다고 말한다. 정확히 무엇을 의미하나?
일반적으로, 선형 모터로서 원(circle) 구동을 하는 것이 바로 그 조합이다. 두 모션 유형의 이점은 제한 없이 가능하다. XTS는 모터 모듈, 가이드 레일 및 이송자(mover)로 구성된다. 트랙 구성 은 매우 유연하여 직선, 개방형 세그먼트는 물론 원, 직사각형, S- 커브 및 사용자 지정 모양을 사용할 수 있다. 이렇게 하면 공간 요 구 사항이 최소화되고 애플리케이션에 따라 장비 설치 공간을 25~50% 줄일 수 있다. 무선 이송자는 그룹으로 또는 단독으로 트랙을 따라 활주하며 자동으로 모니터링되고 서로 독립적으로 조정될 수 있다. 일부 실제 사례에는 조립, 벡 필링(bag filling), 인라인 패키지 조립, 제품 스트림 분류 및 동기화, 머신 비전 시스템을 사용한 자 동 검사가 포함된다. 이 마지막 경우는 다른 프로세스를 중단하지 않고 스테이션 사이에서 이송자의 속도를 높이고 일시 중지 및 조 작이 가능하다.
Q: 제어 시스템과 관련하여 드라이브, 전자 장치 및 피드백 장 치는 어디에 위치하고 있나?
메카트로닉 시스템으로서 실제 작동에 필요한 전력 전자 장치, 통 신 및 기계 장치가 XTS에 직접 통합되어 있다. 이 시스템은 별도 의 전기 캐비닛에 추가 드라이브 전자 장치나 증폭기가 필요하지 않다. 모터 모듈의 전자기 코일은 이송자 내부의 자기 플레이트로 추진력을 생성하여 4m/s의 속도와 최대 100m/s2의 가속을 가 능하게 한다. 이송자에는 높은 정밀도로 위치를 모터 모듈에 지속 적으로 전달하는 기계적으로 견고한 엔코더 플래그가 포함되어 있다.
이송자는 양쪽의 인력을 흡수하고 보상하여 극도로 정확한 포지셔닝으로 매우 역동적인 모션 제어를 제공한다. 다른 선형 이송 시스템과 달리 XTS는 케이블을 데이지 체인으 로 연결하거나 각 개별 트랙 세그먼트에 연결할 필요가 없다. 모 든 모터 모듈은 EtherCAT 산업용 이더넷을 통해 전원과 통신을 공유하기 위해 옆에 직접 연결된다.
감소된 케이블링과 결합된 +/-22.5°, 45° 및 180° 모듈 옵션은 최소한의 설치 공간으로 원하 는 트랙 설계를 달성할 수 있도록 더 큰 유연성과 사용자 정의를 제공한다. 유일한 추가 요구 사항은 XTS의 프로그래밍 및 런타임 을 위한 Ether CAT 마스터 및 TwinCAT 3 자동화 소프트웨어 역 할을 하는 PC 기반 컨트롤러이다.
Q: EtherCAT 및 PC 기반 제어 기술은 XTS 성능에 어떤 영향을 미치는가?
Beckhoff의 EtherCAT 및 PC 기반 제어는 XTS 성공의 비결이다. EtherCAT은 이송자가 부품이나 툴링을 최적의 속도로 올바른 위 치로 이송될 수 있도록 하는 실시간 결정적 통신을 제공한다. 이 는 탁월한 정밀도, 에너지 효율성 및 열 감소로 이어진다. 부품의 상단과 하단을 운반하기 위해 서로 위에 쌓이거나 주유소 아래에 서 백을 열기 위해 함께 끼울 때 두 개의 트랙이 동시에 함께 작동 할 수도 있다. EtherCAT의 통신 유연성을 활용하는 메카트로닉 XTS는 다른 시스템, 심지어 다른 산업용 이더넷 프로토콜 및 레 거시 필드버스를 통해 네트워크로 연결된 시스템과도 함께 작동 할 수 있다.
Beckhoff는 XTS에 적합한 수많은 산업용 PC(IPC) 옵션을 제 공한다. IPC 성능 수준은 전체 기계 제어 아키텍처에 있는 트랙길이, 복잡성 및 기타 프로세스 및 시스템의 양에 맞게 확장할 수 있다. 그러나 XTS의 중요한 이점을 활용하는 열쇠 중 하나는 소프 트웨어에 있다. TwinCAT 3는 스테이션 간 및 로드 애플리케이션과 같은 사전 프로그래밍이 된 기능과 소프트웨어 라이브러리가 내장된 표준 프레임워크를 제공한다.
IEC 61131-3 및 컴퓨터 과학 표준을 통한 직관적인 프로그래밍으로 새로운 시스템을 쉽게 시작할 수 있다. 이 소프트웨어는 내장된 충돌 및 저크 방지, 자동 버퍼링 및 더 큰 추적 기능을 통해 각 이송자를 정상적인 서보 축으로 취급한다. 일반적으로 기계 구성 요소가 신속한 제품 전환의 장애물인 반 면, 소프트웨어는 XTS에 대한 이 문제를 해결하여 로트 크기 1 생 산을 포함하여 Industry 4.0 개념을 보다 효과적으로 구현할 수 있다.
Q: 어떤 특정 기계 설계 및 제어 방법으로 XTS를 기존 접근 방식보다 더 좋게 만드는 것인가?
XTS는 기존 방법보다 더 큰 유연성, 적응성 및 처리량을 제공하지만 가장 중요한 것은 더 적은 구성 요소로 이 모든 것을 수행한 다는 것이다. XTS는 기계 설치 면적 감소 외에도 체인 드라이브, 액추에이터, 로터리 인덱싱 테이블 또는 다중 스테이션 컨베이어와 같은 값비싼 구성 요소가 필요 없다. 또한 XTS는 유지 관리 요구 사 항을 줄인다.
모터 모듈에는 움직이는 부품이 없으므로 이전 옵션과 달리 마모될 염려가 없다. 개별 이송자의 롤러에는 특히 내마모성이 뛰어난 합성 표면이 장착되어 있으며, 롤러의 수명은 부하하중에 따라 다르다. XTS의 전기 및 기계 기술의 융합에 대한 이점은 현장에서 입증됐 다. 그러나 이 시스템은 여러 엔지니어링 분야의 전문 지식을 통합하 기 때문에 장비 제조업체 OEM은 기계 및 전기 엔지니어가 모두 설계 프로세스 초기부터 참여하여 애플리케이션의 성공 가능성을 극대화 해야 하다.
자료제공: Beckhoff(www.beckhoff.com)
