우주항공 산업상의 제조 효율성 상승에 기여하는 솔루션

로봇 정확도와 반복성에 관한 요구

제조 공정에서 활용되는 로봇의 정확도와 반복성이 높으면, 공정상에서 변화가 일어나더라도 사용자가 결과를 예측할 수 있으며, 부품을 정밀하게 가공할 수도 있다.

와 관련해 우주항공 산업에서 이뤄지는 공정인 드릴링·패스닝·디버링·트리밍 등과 비파괴 검사·코팅 및 복합 레이업과 같은 다양한 분야의 공정 속에서 높은 정확도를 지닌 로봇이 각광을 받고 있다.

반복이 가능한 로봇의 경로와 도구 실행은 제거 응용 분야에서 재료 비용 절감에 기여하며, 공정 매개변수 제어와 예측이 원활히 이뤄질 수 있도록 지원한다.

근 몇 년 사이 제조업체들은 잦은 유지보수와 교체가 필요한 부품으로 고마모 부품을 요구하고 있는데, 교체할 부품의 가공 또는 조립상의 일관성과 정확성이 떨어지게 되면 트리밍, 디버링 또는 기타 조정으로 인해 시간이 낭비된다.

패스너 공차를 줄일 시 조립된 구성품의 재현성이 개선되며, 패스너 크기와 무게 감소로 인해 전체적인 구조물의 무게가 줄어든다.

또한, 작업자가 정밀하게 형성된 부품을 가공 또는 조립해 조정 작업을 없앨 시에는 예측 가능하고 시기적절한 교체가 가능해져 비용과 가동 중단 현상의 발생 빈도가 감소하게 되고, 생산 중단 없이도 반복적으로 부품을 교체할 수 있다.

FANUC 로봇의 추가 엔코더

우주항공 제조 분야에서 시장의 판도를 바꿀 수 있는 중요한 공정으로 평가받고 있는 것이 바로 ‘탄소 섬유 레이업’이다.

이 공정에서 탄소 섬유는 수지 또는 에폭시 재료와 결합해 가볍지만 튼튼한 합성물을 만들어내는데, 이렇게 만들어진 재료는 강도나 내구성 저하 없이 연비를 절감시키고 항공기 무게를 줄일 수 있어 우주항공 업계에 적합하다.

구성품의 구조적 무결성을 위해 탄소 섬유 가닥을 상호 배치하는 과정이 필요한데, 이 공정에서는 로봇의 높은 정확도가 매우 중요하다.

이 같은 요구사항은 FANUC의 산업용 로봇에 높은 정확도를 제공하는 레니쇼의 엔코더 RESOLUTE Series를 적용하는 결과로 이어졌다.

레이저 트래커를 통한 검증을 마친 이 방법은 전 방향 반복 정도를 0에 가깝게 줄여 이동하는 다양한 축이 결합되는 효과를 발생시킨다.

컨트롤러에 직접 연결되는 RESOLUTE는 각 축에 있는 구동 트레인의 출력 부분에 설치되어 각 축의 실제 위치를 측정하고 제어하는데, 이로 인해 로봇이 Backlash로 인한 오차 없이 위치를 제어할 수 있어, 사용자가 명령한 위치를 향하는 로봇의 이동 성능이 이전보다 개선된다.

이 때문에 이와 같은 기능은 외부의 힘을 보상해야 하거나, 높은 정밀도를 요구하는 분야에 적합하다.

한편, 굽힘 현상은 로봇의 기계적 구성품에 가해지는 토크로 인해 발생하는 일반적인 문제인데, RESOLUTE의 ‘스케이트 보상’을 활용하는 FANUC의 로봇은 이 굽힘을 교정해 공정 도중에 일어나는 로봇 편향 현상을 감소시킨다.

RESOLUTE의 특성

RESOLUTE는 이물에 대한 내성이 강한 미세 피치 광학식 엔코더 시스템으로, 고속에서 공구의 절대 위치를 결정하며, 최신 DSP(Digital Signal Processor)를 내장하고 있다.

이에 더해 이 엔코더는 원활한 진단과 설치를 돕는 셋업 LED를 내포하고 있으며, 기본으로 제공되는 위치 확인 알고리즘으로 계산값을 일정하게 모니터링해 엔코더의 계산 오류나 알람을 유발하는 오일 자국의 광 산란 효과를 극복한다.

이외에도 RESOLUTE는 36,000rev/min에서 32bit의 분해능을 지원하며, 낮은 SDE와 최대 ±40nm 수준에 이르는 지터를 통해 매끄러운 벡터 제어를 수행하고, 높은 위치 안전성을 구현한다.

이 같은 RESOLUTE는 FANUC의 리니어 및 로터리 응용 분야를 포함해 산업 자동화에서 널리 활용되고 있는 폭넓은 직렬 프로토콜과의 호환이 가능하다.

자료 제공 : 레니쇼 코리아