완벽한 메카트로닉스 솔루션, ‘스마트 리니어 로봇 시스템’ 각광
리니어 축으로 조립된 핸들링 로봇은 공장 자동화의 기본이다. 제품 입고, 생산 및 조립에서 포장에 이르기까지 가치 흐름의 모든 곳에서 찾아볼 수 있다. 이들은 개별 기계에 통합되어 픽 앤 플레 이스 장치로 사용되며 반자동 또는 전자동 라인에서 작동한다. 또 이러한 다축 시스템이 막대한 비용 절감 가능성을 제공한다는 사실을 알고 있는가?
지금까지 직교좌표 핸들링 솔루션의 치수를 지정하고 구성하는 것은 수많은 인터페이스가 필요한 복잡하고 시간이 많이 걸리는 프로세스로 간주되었다. 엔지니어링 및 시운 전에 관한 한 기존 시스템은 종종 상당한 자원이 든다. 불필요한 비용을 피하고, 더 일찍 생산을 시작하고, 더 빨리 시장에 제품을 출시하려는 경우 혁신적인 신제품인 스마트 기능을 갖춘 리니어 로봇을 살펴봐야 한다.
▲ 리니어 로봇의 진화 - Bosch Rexroth의 스마트 기능 키트는 사전 구성된 하위 시스템으로 주문할 수 있으며 e 웹 HMI를 통해 단 몇 분 만에 시운전할 수 있다.
리니어 로봇이 스마트해야 하는 이유
작업 핸들링을 위한 리니어 로봇은 전혀 새로운 것은 아니다. 이것은 직교 로봇, 포털 로봇, 갠트리 시스템 또는 리니어 다축 시스 템으로 잘 알려져 있다.
정말 새로운 점은 리니어 축, 모터, 드라이브 컨트롤러 및 제어 시스템을 사용하여 개발자가 더 이상 힘들게 조립하고 프로그래 밍할 필요가 없다는 사실이다. 대신, 소프트웨어 안내의 직관적인 프로세스의 일부로 쉽게 구성하고 시운전할 수 있는 즉시 설치 가능한 ‘플러그 앤 프로듀스’ 솔루션으로 사용할 수 있다.
리니어 스마트 로봇을 주문하는 과정은 이제 맞춤형 개인용 컴퓨터를 주문 하는 과정과 비슷하다. 온라인으로 구성되어 바로 사용할 수 있도록 배송된다. 프린터 및 외부 주변 장치는 자동으로 인식된다. 드라이버 설치나 프로그래밍이 필요 없다. 컴퓨터를 연결하고 사전 구성된 시스템과 사전 설치된 앱으로 시작하기만 하면 된다. 이것은 이제 스마트 리니어 로봇에서도 가능하다.
이 혁신적이고 간단한 절차 덕분에 다축 시스템은 고효율 미래 공장에 쉽게 통합될 수 있는 작업을 처리하기 위한 하위 시스템이 되고 있다. 결국 이 직교좌표 로봇은 로봇과 코봇의 작업을 수행할 뿐만 아니라 리니어 시스템의 기계적 및 경제적 이점도 있다.
이러한 모든 요구 사항은 이제 리니어 로봇의 간단하고 경제적인 생산을 위한 스마트 전체 시스템을 통해 완전히 새로운 방식으로 충족될 수 있다.
▲ 시장개요 – 로봇의 종류(출처: IFA World Robotics, 2019)
미래 공장을 위한 스마트 메카트로닉스의 필요성
리니어 시스템은 이미 핸들링 작업에서 중요한 역할을 하고 있다. 최신 성장 수치에 따르면 전 세계 판매가 10% 증가했다. 이는 ‘접이식 암 로봇(folding arm robots)’이라고도 하는 다관절 로봇과 사실상 동등하다. 리니어 로봇은 이제 바로 사용할 수 있는 완전한 솔루션으로 제공되기 때문에 가까운 장래에 훨씬 더 중요해질 것이다.
리니어 로봇이 필요한 5가지 이유
비즈니스 관리자, 건설 관리자 및 생산 계획자는 이러한 즉시 사용 가능한 리니어 로봇 및 다축 시스템에 대해 알아야 한다. 이것은 5가지 주요 요구 사항을 쉽게 충족시킨다. 동시에 특수한 기계적 특성만으로도 기계 또는 라인 이전과 내부에서 사이클 시간을 단축하고 새로운 모션 작업을 수행할 수 있다.
애플리케이션에 따라 최대 강성, 정밀도 및 정확도 값이 접이식 암 로봇의 값을 초과 하는 경우가 많다. 넓은 작업 영역에서 다축 시스템은 보다 작고 유연한 솔루션일 뿐만 아니라, 보다 비용 효율적이고 자원을 보다 효율적으로 사용한다. Pick & Place와 같은 동적 애플리케이션도 질량 관성이 낮아지는 이점이 있다.
움직일 수 있는 물체의 범위는 다관절 로봇만큼 넓다. 무거운 작업물부터 FMCG(fast-moving consumer goods, 빠르게 움직이는 소비재)에 이르기까지 다양하다. 이러한 유리한 기계적 특성은 다음과 같은 이유와 함께 기존 취급 관행에 새로운 옵션을 추가하는 것을 쉽게 정당화한다.
▲ Bosch Rexroth의 스마트 리니어 로봇 및 다축 시스템으로 설계된 3D 갠트리의 예
1. 빠른 제품 설계 및 구성
지금까지 리니어 로봇 또는 직교 다축 시스템은 특정 애플리케이 션을 위해 개별적으로 설계해야 했다. 이 힘든 작업은 종종 회사 자체 또는 타사 제공업체에서 수행했다. 결과는 구성 요소 선택, 프로그래밍 및 시운전 프로세스에 시간이 많이 소요되기 때문에 건설 비용이 많이 든다는 것이다. 이제 상황이 바뀌고 있다.
Bosch Rexroth의 혁신적인 다축 시스템용 스마트 기능 키트를 통해 사용자는 사전 구성되어 즉시 사용할 수 있는 리니어 로봇을 온라인으로 즉시 설계할 수 있다. 그런 다음 참조 번호로 주문하고 다관절 로봇처럼 쉽게 시운전할 수 있다. 기존의 직교좌표 시스템에 비해 애플리케이션에 따라 엔지니어링 비용이 최대 90% 까지 감소한다. 전체 하위 시스템을 더 이상 메카트로닉 관점에서 별도로 설계할 필요가 없기 때문이다.
대신 설계 엔지니어는 Bosch Rexroth LinSelect e-tool을 사용하여 제안된 참조 시스템 중 하나를 선택하고 몇 단계만에 개별적으로 적용한다. 치수 측정 소프트웨어는 모터, 연결 요소 및 전원 공급 장치와 같은 개별 구성 요소를 자동으로 제안하여 치수및 구성 오류를 방지한다. 그런 다음 설계는 추가 세부 사항을 지정할 수 있는 구성기로 전달된다.
복잡성에 따라 구성하는 데 몇시간 또는 며칠이 걸릴 수 있는 처리 하위 시스템을 이제 매우 짧은 시간(대부분의 경우 15~60분) 내에 정의할 수 있다. CAD 데이 터가 다운로드 되면 하위 시스템이 시공 도면에 이음매 없이 맞춰져 훨씬 더 많은 시간을 절약할 수 있다.
▲ 신속한 치수 측정 - 설계 엔지니어는 LinSelect 소프트웨어 도구를 사용하여 몇단계만으로 시각적 안내를 통해 처리 프로세스를 정의한다.
2. 신속한 시운전 및 그래픽 프로그래밍
리니어 시스템을 시운전하기 위한 기존 시스템의 경우 사용자는 종종 카탈로그, 목록 또는 명판에서 각 축에 대한 매개변수를 힘들게 복사하고 수동으로 드라이브에 입력하고 각 축을 참조하여 제어 시스템을 프로그래밍해야 했다. 이 프로세스는 모든 새 시스템에 대해 반복되어야 했다.
새로운 리니어 로봇을 사용하면 이러한 시간 소모적이고 오류가 발생하기 쉬운 작업은 이제 과거의 일이 된다. Bosch Rexroth 의 Smart Function Kit for Handling을 사용하면 마법사가 프로 세스를 통해 사용자를 직관적으로 안내하고 필요한 시간을 최대 80%까지 단축한다.
드라이브 컨트롤러는 연결 후 자동으로 매개 변수화 한다. 시각적 피드백의 제공으로 축도 신속하게 참조할 수있다. 처리 프로세스 자체를 설정하기 위해 사용자는 웹 기반 소프트웨어를 통해 라이브러리에서 적절한 기능 모듈을 선택하고 드래그 앤 드롭을 통해 시퀀스의 올바른 위치로 이동하고 매개변수를 완성한다.
모든 것이 시각적으로 수행되며 프로그래밍 지식이 필요하지 않다. 소프트웨어는 구성 중에 입력된 정보를 확인하여 오류를 방지한다. OPC UA를 통한 통신용 기성 프로그래밍 모듈의 도움으로 더 높은 수준의 제어 시스템에 빠르게 연결할 수도 있다.
▲ 비주얼 프로그래밍 - 직관적인 웹 HMI를 통해 개별 프로세스 단계를 선택하고 모듈 라이브러리의 도움을 받아 그래픽으로 순서를 지정할 수 있다.
3. 직관적인 프로세스 모니터링 및 분석
운영 중 대시보드는 투명성을 보장한다. 프로세스의 개요와 위치 및 이동 속도와 같은 현재 프로세스 매개변수를 언제든지 볼수 있다. ctrlX AUTOMATION 플랫폼은 애플리케이션별 소프트 웨어 솔루션에 필요한 인프라를 제공한다.
플랫폼을 통해 Bosch Rexroth는 기계 제어, IT 세계 및 사물 인터넷을 구분하는 기존의 경계를 극복한다. Linux 실시간 운영 체제, 전체 개방형 표준, 앱프로그래밍 기술, 웹 기반 엔지니어링 및 포괄적인 IoT 연결을 기반으로 한다.
스마트 기능 키트를 제어하기 위한 기반으로 ctrlX AUTOMATION 을 사용하는 Bosch Rexroth의 리니어 로봇은 IoT를 지원하고 사용 자에게 분석 도구뿐만 아니라 품질 관리 시스템에 대한 인터페이스도 제공한다. 모든 것이 하위 시스템에 내장되어 효율적인 운영, 필요에 따른 생산 변경 또는 제로 오류 전략 구현이 가능하다.
▲ 한눈에 보는 모든 생산 데이터 - 대시보드는 현재 매개변수를 시각화 한다.
4. 최대 전체 장비 효율성(OEE)
높은 프로세스 투명성과 단일 시스템에서 여러 프로세스를 압축 하는 옵션으로 인해 생산성도 이전의 다축 시스템보다 높다. 높은 수준의 자동화, 신속한 오류 진단 및 메카트로닉 구성 요소의 내구성과 함께 새로운 수준의 전체 장비 효율성이 가능하다.
5. 확장 가능하고 지속 가능한 솔루션
국제적인 생산 네트워크를 갖춘 대기업은 원활하게 통합되고 신속하게 복제 및 적용할 수 있는 확장성이 뛰어난 솔루션이 필요하 다. 소프트웨어 업데이트 또한, 기능 확장 또는 새로운 프로세스 시퀀스를 롤아웃하기 위해 반드시 필요하다.
Bosch Rexroth의 새로운 스마트 리니어 로봇은 연결성이 뛰어 나고 전 세계에서 사용할 수 있으므로 픽 앤 플레이스, 포지셔닝및 팔레타이징에서 공급, 분리 및 적재, 심지어 확인, 조립 및 나사 고정에 이르기까지 다양한 처리 작업에 대한 새로운 표준을 설정 한다. 일단 생성되면 구성 및 프로세스 순서를 롤아웃을 위한 청사 진으로 사용하거나 빠른 수정을 위한 템플릿으로 사용할 수 있다.
▲ 감지, 보정 및 이동 - Smart Flex Effector를 사용하면 리니어 로봇이 새로운 핸들링 작업을 자동화할 수 있다.
향후 전망, 센싱이 뛰어난 로봇
리니어 로봇의 다음 진화 단계 이후 핸들링 솔루션 영역에서 또다른 비약적인 도약이 일어날 것이다. 이번에 Bosch Rexroth는 고객의 생산성과 경쟁력을 한 단계 끌어올리는 방법으로 센서에 집중하고 있다. 그리퍼에 Smart Flex Effector 보상기를 사용하면 핸들링 시스템이 더욱 스마트해지고 로봇의 정밀도와 손의 감도가 결합된다. 결국 Bosch Group의 다중 센서 장치는 일반적인 보정 요소보다 훨씬 더 많은 것을 제공한다.
수동 보정 장치, 힘/ 모멘트 센서 및 시각적 시스템의 기능을 단일 지능형 구성 요소에 결합한다. 그 결과 과거에는 자동화할 수 없었거나 매우 어렵게 자동화할 수 있었던 애플리케이션을 포함하여 완전히 새로운 애플리케이션을 구현할 수 있다.
자료제공: Bosch Rexroth(www.boschrexroth.de)
