▲ 슝크의 ‘안전 그리핑 시스템’은 미래에 인간과 로봇이 더욱 긴밀한 관계에서 일할 수 있는 기반을 마련한다.

약 1년 전, 클램핑 테크놀로지와 그리핑 시스템의 선도주자 독일 슝크는 세계 최초로 인증받은 안전 그리핑 시스템을 선보였다. 이제 그 다음 단계로 3종류의 각 메카트로닉 죠가 안전 콘셉트로 거듭날 수 있도록 노력하고 있다. 인간과 핸들링 시스템의 성공적인 협업을 이끌어내는 효율적인 수단으로 자리매김하는 것이 바로 이번 단계의 최종 목표다.

	▲ 랄프 스테인만은 “인간-기계 협업이 성공하기 위해서는 지능형 핸들링 시스템이어야 하며, 안전하고 적응 가능해야 한다”고 말했다.

슝크의 그리핑 시스템 파트의 랄프 스테인만(Ralf Steinmann) 경영책임자는 “중장기적으로 봤을 때 인간-로봇 협업체제가 전반적인 산업공정에 널리 확산될 것”이라며, “지금처럼 인간과 로봇이 따로 분리된 공간에서 각자 나란히 열 맞춰 일하는 대신, 미래에는 인간과 로봇이 장벽 없이 한 공간에서 협업하게 될 것이다. 특히 최근에는 이러한 콜라보레이션 시스템을 어셈블리 공정에서 많이 확인할 수 있을 것”이라고 설명했다.

현 시스템의 안전모드 전환이 결함 부품 제거 뒤 새로운 부품 교체 및 트러블 슈팅 때문에 발생된다면, 미래에는 개별화된 일부 시스템 부품들만 일시적으로 느려지거나, 사람이 공정에 개입하는 시간 동안만 시스템을 정지하게 될 것이다. 안전존에 걸린 문제만 해결되고 나면 시스템은 자동적으로 일반작동 모드로 되돌아갈 것이다.

안전 기능 SLS, SOS, STO 인증
슝크는 이미 2014년 독일의 대표 인증인 DIN EN ISO 13849에 따라서 인증받은 EGN과 EZN 안전 그리핑 시스템으로 업계에 새로운 기준을 세운 전적이 있다. 즉시 사용 가능한 슝크의 ECM 컨트롤러와 ECS 안전 모듈의 조합으로 안전 기능 SLS, SOS, STO 인증을 받았으며, d레벨와 SIL 3를 준수한다. 프레셔 매트와 도어 스위치, 모니터링을 위한 조명커튼/3D 카메라 등을 함께 사용하게 되면 사람과 기계의 가까운 거리 때문에 긴급정지로 생산공정이 완전히 중단되는 상황을 만들지 않고도 다른 안전 구역을 설정하는 것이 가능해진다.

	▲ EGP 안전 그리퍼는 필츠사의 멀티 안전 컨트롤러 PNOZ로 제어되며, 4개의 근접센서로 모니터링 가능하다.

대신, 그리퍼는 활성화돼 있는 안전 구역에 따라 제한 안전 속도로 변경되거나 안전하게 작동 중지 상태로 된다. 현재 시판중인 그리퍼들과는 대조적으로 2개의 안전 그리핑 시스템이 작동 중지 상황에 대비해 전원이 끊임없이 공급되도록 설정돼 있기 때문에, 기계적인 파지력 없이도 이미 파지된 공작물은 안정감 있게 홀딩돼 있다.

안전존이 해제되자마자 시스템을 재시작할 필요도 없이 그리퍼 스위치는 즉시 일반 작동 모드로 돌아간다. 이는 ‘즉각적인 인간-기계 협업’의 새로운 시나리오를 쓰게 한다.
파지력, 속도, 모듈의 핑거 위치 모두 핸들링 공정 동안 조절 가능하며, 유연하게 컨트롤될 수 있다. 모터에 바로 연결돼 있는 리졸버가 서보 모터를 계속 모니터링하면서 그리퍼 핑거의 정확한 포지셔닝이 가능하도록 한다.

EGN과 EZN은 슝크 ECM 컨트롤러로 제어 가능하며 Profibus(최대 12Mbit/s) 또는 CAN-Bus(최대 1Mbit/s)를 이용하는 표준 커넥션으로 이뤄져 있다. 이것은 PC, USB 드라이버나 회전 코드 스위치를 이용해 커미셔닝과 매개변수화를 이뤄낸다.

	▲ ECS 안전 모듈은 별도의 변형 없이 EGN과 EZN 그리퍼 를 인증받은 안전 그리핑 시스템으로 바꿔준다.

인증받은 안전 기능 SLS, SOS, STO를 사용하기 위해서는 그리퍼와 컨트롤러가 슝크의 ECS 안전 모듈로 보완됨으로써 모니터가 리졸버로 전환돼야 한다. 그리퍼에는 별도의 사항을 변경할 필요가 없다. 안전기능은 모듈 디자인 덕분에 언제든지 장착될 수 있다. 사이즈에 따라 최대 파지력 1,000N이 가능하다.

소형 부품용 안전 그리퍼
독일의 혁신적인 가족경영기업 슝크는 세계 최초 레벨 d/SIL 3 인증받은 소형 부품용 안전 그리퍼 EGP로 전 방향 그리핑 안전 파지가 가능한 전기 그리퍼를 만들어내며 소형 부품 핸들링 솔루션에 한 발짝 다가섰다.

앞으로의 목표는 복잡한 시스템에서 전체 시스템을 셧다운해야 하는 필요성을 최소화하는 것이다. 대신, 인간의 수동 개입이 발생할 경우에는 개별 스테이션이 안전 작동 모드(SOS)로 전환될 수 있게 한다. 안쪽에서 잡든, 바깥쪽에서 잡든 공작물 파지는 안정적으로 유지된다.

더불어 또 다른 추가 스테이션이 활성화됨으로써 필요한 업무를 수행해낸다. 안전 구역이 해제되면 그리퍼는 지체 없이 곧바로 일반모드로 전환된다. EGP Safety는 독일 필츠사의 PNOZ 멀티 안전 컨트롤러로 제어된다. 모니터링은 4개의 근접센서로 이뤄진다.

	▲ EGN과 EZN 안전 그리핑 시스템은 DIN EN ISO 13849에 따라 인증을 받았다.

이 특허받은 솔루션 덕분에 슝크는 새로운 기준을 다시 세우게 됐다. 왜냐하면 안정적인 그리핑, 안전 정지 기능의 조건을 안전 모듈과 모니터링의 조합이 성공적으로 충족시키기 때문이다. 그러므로 EGP 안전 그리퍼는 완벽하게 슝크의 대안이 되는 메카트로닉 모듈에 부합하며, 1:1 공압의 대체로 손쉽게 사용될 수 있다. EGP와 같은 안전 버전은 제품 내부나 외부에 추가적인 컨트롤러가 장착될 필요가 없다. 안전 컨트롤러가 간단히 컨트롤 캐비닛에 위치돼 있기 때문에, 센서 디스트리뷰터 연결이 가능하다.

모든 특징에서의 안전 전략
또한, 슝크는 안전 그리핑 솔루션의 개척자로서 그간 3종류의 메카트로닉 그리퍼의 안전 콘셉트를 끊임없이 연구해왔다. 메카트로닉 모듈이 필츠사의 컨트롤러와 모니터링으로 안전 실행이 가능해지면, 부착 가능한 메카트로닉 모듈은 드라이브와 안전 기능에 최대 자유도를 허용한다.

	▲ 지능형 ERD 미니어처 회전 모듈은 추후 안전 애플리 케이션으로 인증받을 수 있는 절차가 진행 중이다.

작업자들은 자유롭게 그들이 사용하는 서보 모터와 컨트롤러가 안전 기능에 미치는 영향을 보고 결정할 수 있다. 주목할 만한 점은 표준 안전 전략을 모든 컴포넌트에 별도의 기술적인 절충 없이 실현 가능하다는 것이다. 이는 슝크의 그리퍼, 회전 모듈, 리니어 모듈에 모두 적용될 수 있다.

EGN과 EZN 안전 그리퍼를 포함하는 지능형 메카트로닉 모듈의 세 번째 특징은 ECS 안전 모듈을 사용해 통합된 컨트롤러를 모니터링한다는 점이다. 덕분에 가속도, 파지 속도, 파지력 위치설정 등이 모두 자유롭고 다양하게 조정 가능하다. 모든 컨트롤과 전기 전원은 ECM 컨트롤러와 완벽히 통합될 수 있다. 추후 ECS 안전 모듈의 추가 장착도 가능하기 때문에, 안전 기능이 있는 기존 지능형 솔루션의 재장착도 문제 없다.

슝크의 다음 안전 콘셉트는 이미 확실해 보인다. 지능형 ERD 소형 회전 모듈이 조만간 SIL 2 인증된 절대 밸류 트랜듀서를 갖추고, 안전한 작동정지와 안전 제한 속도뿐만 아니라 위치와 정지 멈춤 모니터링이 가능하도록 할 것이다. 하이퍼페이스 인터페이스가 보쉬렉스로스사의 Indra 드라이브 CS, IndraDrive Advanced 드라이브, 기존 컨트롤러와의 통합을 모두 허용한다.

FA Journal 이 서 윤 기자 (fa@infothe.com)

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