예전 보다 더욱더 기계와 시스템 제조업체에게 생산성과 유용성에 대한 요구사항들이 증가하고 있다.

동시에, 제품 기계 제조비용을 줄이는 압박도 계속 받고 있다. B&R이 제작한 새로운 서보 드라이브는 이러한 도전을 성공시킬 수 있게 설계됐다.

고도의 통합된 기술과 아주 빠른 샘플링 타임인 50μs을 제공하는 ACOPOS P3는 가상 센서를 위한 새로운 기회를 제공한다.

편집자 주

복잡한 생산 프로세스는 고성능의 하드웨어와 소프트웨어, 즉 복잡한 장비로 구성된다. 고성능 기계와 시스템을 위한 컨트롤 캐비닛은 추가적인 생산 공장의 공간을 차지한다. 그리고  배선과 냉각을 위한 비용이 빠르게 증가될 수 있다. 그래서 기계와 시스템 제조업체는 최대한 컨트롤 캐비닛 공간을 최소화시키려고 한다. 컨트롤 캐비닛에서 하드웨어가 차지하는 공간을 줄이는 것은 매우 중요하다.

콤팩트한 사이즈 : 69% 공간 절약

B&R에  알로이스 홀츠라이트너(Alois Holzleitner) 모션시스템 기술매니저는 “콤팩트한 제품은 자동화의 미래를 나타낸다”며, “필요한 자동화 컴포넌트의 수, 요구되는 설치 공간 그리고  복잡성을 줄인 단순화 작업은 무엇보다 중요하다. ACOPOS P3을 개발할 때 당사는 이 부분을 염두에 뒀다”고 언급했다.

ACOPOS P3는 드라이브당 최대 3개의 축을 제어할 수 있고, 심지어 하우징은 기본 싱글축 드라이브보다 크지 않다. 컨트롤 캐비닛에서 69%의 공간을 절약할 수 있다.. 그리고 이것이 공간을 절약하는 최선의 방안일 때, P3는 통합된 안전 기능을 포함한 서보 드라이브의 선두주자이다. 3축 드라이브의 출력 밀도는 리터(L) 당 4A 이상이다.

초고속 : 50μs 샘플링 타임

프린팅과 포장 산업에서처럼, 고성능의 다이나믹하고 정확한 프로세스를 위해서, 고속의 정밀 제어는 필수이다. 속도의 중요한 요소 중 하나는 서보 드라이브 샘플링 타임이다. ACOPOS P3의 전류, 속도, 위치 제어를 위한 사이클 타임은 50μs이다.

홀츠라이트너 기술매니저는 “이 샘플링 타임은, 요약하자면 ‘가상 센서 기술’이라는 용어로 표현할 수 있으며, 새로운 폐회로 컨트롤 프로세스를 향상시키는 것을 가능하게 한다”고 설명했다. 네트워크에 필요한 대역폭과 정확성은 파워링크로 구현 가능하다.

기계 제조업 트렌드는, 특히 경량의 구조에 중요성을 두면서 에너지절약으로 가는 것이다. 엔지니어는 요구되는 에너지를 가능한 한 최소로 유지하려고 움직임이 필요한 무게를 줄이려고 노력한다. 반면에  결과적으로 강도는 줄어들었고 탄성은 증가됐다.

프로세스 간섭 측면에서 추가적인 위치 측정 시스템의 사용 없이 가상 센서는 탄성 있는 시스템을 컨트롤하는 것이 가능하다. 모터에서 가상 위치 엔코더 사용은 모터의 위치 엔코더가 필요한 것을 최소화하고, 서보 드라이브의 모터 위치 엔코더, 케이블, 평가 유닛을 제거 했으나 가용성은 더욱 증가됐다.

홀츠라이트너 기술매니저는 “ACOPOS P3 서보 드라이브를 위한 표준 컨트롤러 케스케이드 또한 추가됐다”고 언급했다. 이것은 반복적인 제어를 포함한다, 예를 들어서, 위치 오차(Lag Error) 예측과 보상이 가능하다. 그 결과, 조금 더 정확한 제어, 향상된 성능이 제공된다.

더욱 안전한 : 14개 세이프티 기능

유럽의 기계 지침과 전세계의 다른 파트에 대한 법률 규정들 덕분에 자동화 컴포넌트의 세이프티 기능의 중요성이 증가하고 있다.

ACOPOS P3는 많은 세이프티 기능들을 제공하며 SIL 3, PLe, Category 4 요구사항을 충족했다. 완전히 새로운 기능인 세이프 제한 토크(SLT, Safely Limited Torque)는 허용하는 최대 토크를 초과하였는지 확인한다.

홀츠라이트너 기술매니저는 “SLS와 SLT의 조합은, 초고속 응답 시간과 함께, 피해에서 벗어나도록 상당히 높고 효과적인 보호를 제공한다“고 설명했다.

Remanent Safe Position(RSP) 세이프티 기능 또한 새로운 것이다. 세이프 위치 데이터는 속도, 방향 그리고 작업공간을 고려한 로봇의 모든 시리얼 키네메틱 체인의 세이프 모니터링을 가능하게 한다. 모든 14가지의 세이프티 기능들은 openSAFETY의 완벽한 네트워크 기반에서 다이내믹하게 사용될 수 있다.

작은 : 1개 케이블

모터는 전통적으로 2개의 케이블(모터 케이블과 엔코더 케이블)이 필요하다. 그러한 케이블 하나를 없애는 것은 케이블 비용을 줄이는 것뿐만 아니라, 시운전과 유지 보수 면에서 적은 시간과 노력이 소요된다.

이름에서 나타나듯이, 단 하나의 케이블 솔루션은 모션 파워, 엔코더 데이터 그리고 디지털 세이프티 정보를 한 개의 케이블을 통해 ACOPOS P3와 모터 간에 전송이 가능하며, 컴포넌트와 시운전 비용 모두 줄인다. 전통적인 모터와 엔코더 케이블 연결은 여전히 아무 문제없이 가능하다.

다국적 : 4가지의 전력 형태

다른 대륙, 다른 나라에서 기계를 사용하기 위해 기계를 더 어렵게 디자인되는 것은 단지 전압 레벨이 다르기 때문만이 아니라,  다른 전력 방식을 사용하는 것이 문제이다.

홀츠라이트너 기술매니저는 “기계와 시스템 제조업체는 종종 다른 국가의 상황에 적응하기 위해서 절연 변압기 사용에 주목한다“고 언급했다.

TN, TT, IT, 그리고 TN-S 시스템 같은 세상에서 가장 주된 파워 구성을 제공하는 이래로 ACOPOS P3의 유연성이 빛난다. 몇몇 환경에서, 오직 추가적인 라인 필터가 규정에 적합하기 위해 필요할 뿐이다.

게다가, ACOPOS P3는 EN 610006-4(산업 배출의 포괄적인 기준) 과 EN 61800-3(첫 번째 환경, category C2)에서 4번째로 기계 제조 요구사항을 충족시켰다.

B&R은 지난 11월 뉘른베르크(Nuremberg)에서 열린 ‘SPS/IPC/Drives 트레이드’에서 ACOPOS P3을 발표했다. 1, 2, 그리고 3축용 버전이 가능할 것이고, 0.5에서 24kW의 전력 범위를 포괄한다. 1,000개 이상의 ACOPOS P3 드라이브를 단일 시스템으로 제어할 수 있다. ACOPOS P3는 이전에 B&R에서 생산된 모든 서보 드라이브와 호환이 되고 네트워크를 통해 연결될 수 있다.

FA Journal 편집국 (fa@infothe.com)

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