프로젝트 개요

고객: EMAG 기계공학 GmbH
장소: SPS 2018 전시회 모형
업종: 공작기계 제조
적용 분야: 포털 로봇

EMAG에 대한 추가 정보:

1867년 바우첸에서 철 주조소 및 기계 공장으로 설립
1952년 아이슬링겐/필스에서 선반 및 특수 기계 제조를 시작하며 재창립
본사: 1969년부터 바덴뷔르템베르크주 살라흐(겔핑겐 군)에 위치
전 세계 직원 수 3,000명 이상

내부 물류 흐름 최적화
유연성, 통신 및 안전성 측면에서 미래를 대비한 통합 시스템 구축
제품을 자동으로 인식하고, 안전하게 집어 들고, 신속하게 목적지까지 운반
기존의 에너지 공급 체인이 필요 없는 포털 시스템
현저한 에너지 절감
전체 자동화 기술을 아우르는 강력한 파트너

신호 및 에너지 전송을 위한 광학 및 유도 방식
동일한 수평 경로상에서 여러 대의 로봇이 상당히 자유롭게 이동 가능
유도식 전력 전송 MOVITRANS®^® 분산형 전원 공급 모듈 TES 적용
단기 전력 수요는 DPS 에너지 저장 장치에서 공급
실시간 이더넷 프로토콜 EtherCAT®용 데이터 광전 센서
보간된 위치 설정값이 중앙 SEW 개루프 제어 장치에서 1ms 간격으로 동행하는 SEW 하우징 박스 내의 4개 서보 컨트롤러로 전송됨
^{MOVI-C® CONTROLLER}- 복잡한 로봇 모션 제어를 계산하기 위한 컨트롤러
모든 로봇 및 전체 기계에 대한 중앙 안전 제어

원스톱 시스템 솔루션
물류 프로세스에서 탁월한 유연성
소음 감소
마모 감소
더 높은 동적 성능
더 작은 설치 공간
케이블 파손 방지
사이클 횟수 제한 없음
간편한 데이터 교환
개루프 제어의 간편한 프로그래밍
높은 정보 밀도
진단 및 디버깅을 위한 최적의 조건
높은 에너지 절감 효과
더 높은 유연성과 생산성

따라서 당사는 고객 요구 사항에 최대한 유연하게 대응할 수 있도록 수년 전부터 자체 자동화 솔루션을 개발하기 시작했습니다. 하지만 당사는 무엇보다도 공작기계 제조업체이기 때문에, 이 자동화 기술을 더욱 발전시키기 위해 특히 전기 및 제어 기술 분야에서 당사를 지원해 줄 강력한 파트너를 찾기로 결정했습니다. 그 과정에서 SEW-EURODRIVE를 선택한 것은 별다른 고민이 필요하지 않았습니다. 결국 양사는 수년간 이어온 신뢰할 수 있는 비즈니스 관계를 맺고 있습니다. SPS 2018에서 이미 이 협력의 첫 번째 성과를 선보일 수 있었다는 점이 매우 기쁩니다. 이 프로젝트에서 EMAG는 기계적 부품을, SEW-EURODRIVE는 전체 에너지, 전기 및 제어 기술을 개발했습니다.

로널드 마치그(Ronald Matzig), EMAG의 SEW-EURODRIVE 담당 키 어카운트 매니저

우리는 생산 라인에서 기계 영역을 분리하여, 이에 연결된 자원을 유연하게 활용하고, 전체 설비의 미래 대비 유연성과 생산성을 높입니다. 이 과정에서 각 로봇에 별도의 개루프 제어를 장착하지 않습니다.

클라우스 저스트(Klaus Just), SEW-EURODRIVE 시스템 기획 책임자

기계공학 분야의 내부 물류에서 포털 로봇은 기계나 생산 센터 간의 자재 이동을 위한 검증되고 널리 사용되는 시스템 솔루션입니다. 이때 일반적으로 에너지 및 데이터 케이블의 이송은 에너지 체인이 담당합니다.

데카르트 로봇을 위한 당사의 획기적인 신제품은 이제 이러한 공간을 많이 차지하고 유연성이 부족한 에너지 가이드 체인의 시대를 끝냅니다. 이는 광학 및 유도 방식을 활용한 신호 및 에너지 전송을 지원하는 지능형 시스템 솔루션덕분에 가능해졌습니다..

포털 로봇 하나로 내부 물류 문제를 이처럼 지능적으로 해결할 수 있습니다: 동일한 경로에서 여러 대의 로봇이 수평으로 자유롭게 이동할 수 있게 됨으로써, 에너지 가이드 체인으로는 거의 실현하기 어려웠던 물류 프로세스가 가능해집니다. 심지어 구간이 겹치는 부분도이 솔루션이 완벽하게 처리합니다.

이에 비해, 지속적으로 함께 움직여야 하는 에너지 가이드 체인의 경우 훨씬 더 큰 질량을 움직여야 합니다. 그 결과 높은 소음 수준, 심한 마모 및 동적 성능 저하가 발생하게 됩니다. 동시에 발생하는 마찰로 인해 에너지 소비가 불필요하게 높아질 것입니다. 다행히도 EMAG의 새로운 솔루션을 통해 이러한 모든 문제는 이제 과거의 일이 되었습니다.

^MOVITRANS®유도 전력 전송 기술과 분산형 전원 공급 모듈 TES 덕분에 포털 로봇용 시스템 솔루션의 구성이 특히 스마트해졌습니다. 이를 통해 설치 공간, 마모, 에너지 소비 또는 잠재적인 케이블 단선과 관련하여 더 이상 제한이 없습니다. 제한된 사이클 수 대신 자유로움과 높은 동적 성능이이제 핵심입니다. 당사의 모듈식 기계 자동화 솔루션을 통해 이제 3~8 kW의 전력 전송이 가능해졌습니다.

에너지 수지를 살펴보면 EMAG를 위한 이 자동화 솔루션은 특히 주목할 만합니다. 수평축 가속에만 3킬로와트 이상의 전력이 필요함에도 불구하고, 로봇은 전체 부하 사이클 동안 MOVITRANS®^® 픽업을 통해 500와트도 소비하지 않습니다.

비결은 다음과 같습니다. 이 애플리케이션은 분산형 MOVI-DPS^®메모리에서순간적인 에너지 수요를 충당합니다에서 공급받습니다. 이 메모리(DPS = Drive Power Solution)는 100 V_DC중간 회로 전압으로 로봇에 전류 공급원을 제공하는 이중층 커패시터 패키지입니다.

그렇다면 이 에너지 저장 장치에 들어가는 에너지는 어디서 오는 것일까요? 포털 로봇이나 그 전형적인 이동 프로필을 살펴보면, 가속 단계와 제동 단계가 번갈아 나타난다는 점을 알 수 있습니다. SEW-EURODRIVE의 솔루션은 제동 단계에서 생성된 발전 에너지를 – 일반적인 방식과 달리 – 저항기를 통해 방출하는 대신, 분산형 에너지 저장 장치를 통해 이 제동 에너지를 공정 내에 유지합니다.

DPS 에너지 저장 장치의 작동 원리는포털의 구동 장치가 로봇을 0에서 초당 6미터까지 가속시킬 때부스트와 유사합니다.에너지 절감 효과는 엄청납니다. 이^{MOVITRANS®솔루션을}사용하면솔루션을 사용하면 기계적 손실만 보상하면됩니다. 그 결과, 시스템은 한 번의 부하 사이클당 총 500와트만소비하게됩니다.

케이블을 전혀 운반할 필요 없이 포털 로봇 내의 통신도 이루어집니다. 대신, 실시간 이더넷 프로토콜인 EtherCAT®용 데이터 광전 센서가 이동식 유닛과의 광학 연결로 사용됩니다. 이 데이터 광전 센서를 통해 구동 데이터를 시스템 내의 이동식 유닛으로 캐스케이드 방식으로 전달할 수 있습니다. 따라서 각 로봇마다 별도의 개루프 제어가 필요하지 않습니다. 이 과정에서 한 사이클이 단 1밀리초밖에 걸리지 않으며, 제어기에 보간 가능한 위치 설정값을 전송하거나 실제값을 피드백할 때 고려해야 할 지연 시간은 사실상 없습니다.

기능 안전성을 위한 통신 또한 EtherCAT®을 통해 이루어집니다. 모든 이동식 유닛과 전체 기계는 중앙 안전 제어기를 통해 연결됩니다. 이를 위해 EtherCAT® 안전 프로토콜인 Safety over EtherCAT®(EtherCAT®을 통한 안전)이 사용되며, 이 프로토콜은 안전 제어 장치와^MOVI-C®CONTROLLER 간의 직접 통신을 구축합니다.

이 솔루션은 두 개루프 제어 장치 간의 간편한 데이터 교환을 가능하게 할 뿐만 아니라, 프로그래밍을 단순화하고 확보된 풍부한 정보를 통해 진단 및 디버깅에 최적의 조건을 제공합니다.

이 애플리케이션을 통해 Safety over EtherCAT®(EtherCAT®을 통한 안전) 마스터와 EtherCAT® 데이터 광전 센서 모두 SEW-EURODRIVE의 자동화 환경에 원활하게 통합될 수 있음을 보여줍니다.

최대 4대의 모바일 로봇을 위한 단일 중앙 개루프 제어 장치:당사의 자동화^{모듈식 시스템 MOVI-C®에서 제공하는}^MOVI-C®CONTROLLER가복잡한 로봇 모션 제어의 계산을담당합니다.

운동 프로파일 계산 시에는 충돌 방지뿐만 아니라, 연결된 로봇 간의 정확한 협동 제어가 특히 전체 애플리케이션의 생산성 측면에서도중요하게 고려됩니다..

SEW-EURODRIVE의 기계 자동화 솔루션은 매우 유연하여 사용자가 변화에 신속하고 유연하게 대응할 수 있습니다. 예를 들어, 생산 네트워크 내의 기계 중 하나가 두 배의 자재 흐름 처리 능력을 필요로 하는 경우, 포털 시스템에 있는 로봇 한 대를 해당 영역으로 유연하게 재배치하여 활용할 수 있습니다.

"체인에서 분리된" 기계 영역은 이동성이 더 높은 자원을 갖추고 있어, 향후 훨씬 더 유연하고 생산성이 높아질 것입니다.