Beckhoff, 모듈러 기계 컨셉트를 위한 분산형 서보 드라이브 시스템 AMP8000 [마쉬넨마르크트코리아 2018년 10월]

모듈러 기계 컨셉트를 위한 분산형 서보 드라이브 시스템 AMP8000

통합 구동기술: 스위치 캐비닛 공간 최소화와 기계 디자인 최적화

분산형 서보 드라이브 시스템 AMP8000은 이상적인 방식으로 모듈러 기계 컨셉트 구현을 지원한다. 이를 위해 이 서보 드라이브는 콤팩트한 방식으로 서보 모터에 바로 통합되었다. 이렇게 전력 전자장치를 기계 안에 위치시키고, 스위치 캐비닛 내에서 단 하나의 커플링 모듈을 위한 공간만 사용하게 된다. 또한 분산형 분배기 모듈과 연속 EtherCATP 배선은 모듈식 기계 디자인을 극대화하였다.

AMP8000시스템은 세 가지 컴포넌트를 포함한다. 선택적인 싱글 또는 더블 채널의 커플링 모듈이 스위치 캐비닛 내에 별도로 장착해야 할 유일한 컴포넌트로서 시작점을 형성한다. 이 커플링 모듈은 중간 회로 (DC-Link), 24V-DC 공급 그리고 EtherCAT 통신을 연결한다. 고성능 멀티축서보 시스템 AX8000을 사용하려면 커플링 모듈 AX883x를 AX8000 공급 모듈에 연결하여, 하나 또는 두 출력부로 IP65 환경에 연결한다. 디지털 콤팩트 서보 증폭기 AX5000의 경우, 파워 서플라이가 통합되어 커플링 모듈 AX503x를 독립형으로 사용할 수 있다.이런 방식으로 EtherCATP출력부 (B23 잭)을 통해 분산 방식으로 20 A (AX883의 경우 각 출력부 별로, AX503x인 경우 총 전류로), 600 중간 회로 전압 그리고 24V와 EtherCAT이 제공된다.

이러한 파워는 우선 두 번째 시스템 구성요소인 분배기 모듈 AMP8805에 전달된다. 분배기 모듈은 기계 레이아웃에 통합된 IP65 구성요소로서 최대 5개의 분산 서보 드라이브 AMP80xx에 전력을 공급한다. 이때 분배기 모듈은 직접 장착하거나 (이른바 “brick style”) 또는 액세서리로 이용할 수 있는 앵글을 통해 장착할 수 있고(“book style”), 따라서 기계 여건에 이상적으로 맞출 수 있다. 분배기 모듈의 통합용량은 1120 μF으로 중간 회로를 서포트한다. 추가 EtherCATPM8 출력부를 통해 필요한 경우 I/O 또는 제2의 피드백 시스템을 위해 빠르고 간단하게 EtherCATPbox 모듈을 연결할 수 있다.

세 번째 시스템 구성요소는 분산형 서보 드라이브 AMP80xx이다. 이 서보 드라이브는 장착 치수와 성능 데이터 면에서 AM8000 시리즈의 표준 서보 모터와 동일하다. 파워 일렉트로닉 장치가 내장되어 있어 설치 시 표준모터에 비해 위험하지 않은 길이로 확장되었기 때문에, 개조하지 않고 기존 디자인을 적용할 수 있다. 분산형 서보 드라이브 AMP80xx는 플랜지 크기 F4와 F5로 구매할 수 있다. 공칭 전력 0.61 ~ 1.18kW, 정격 토크 2.0 ~ 4.8Nm인 디자인(F4) 또는 공칭 출력 1.02 ~ 1.78kW, 정격 토크 4.1 ~ 9.7Nm 디자인 (F5)가 제공된다. 기본적으로 안전기능 STO와 SS1이 내장되어 있다. 고급 세이프 모션 기능은 준비 중이다. 또한 플랜지 크기 F3와 F6을 개발 중이며, 이 크기는 분산형 구동 시스템을 작은 출력과 보다 큰 출력 범위에서 보충한다.

EtherCAT P를 통해 연속적으로 배선하고 캐스케이드 접속 가능하다

AMP8000 시스템의 구성요소들은 연속적으로 OCA(One Cable Automation)를 위한 통일된 라인, 즉 단면적이 같고 플러그 커넥터가 있는 라인에 연결된다. 이 라인은 ECPB23 플러그 커넥터를 장착한, 동적이고 케이블 캐리어에 적합한 EtherCATP 라인으로, 즉 EtherCAT P (커뮤니케이션 플러스 24V 시스템 및 주변장치 전압) 통신과 추가적인 전력 도선을 조합하기 위한 하이브리드 케이블로서 싱글 케이블 솔루션이다. 사전 제작된 연결라인으로 물류가 훨씬 수월해지고 배선 중 오류가 최소화된다. 분배기 모듈을 통해 AMP8000 시스템 케스케이드 접속이 가능하다. 따라서 아무리 복잡한 기계와 시스템이라도 한 눈에 들어오는 토폴로지 구조를 실현할 수 있다. 이를 위해 모듈 출력부에 분산 서보 드라이브 대신 하나 또는 다수의 추가적인 분배기 모듈을 연결한다. 예를 들면 메인 분배기 모듈 하나를 통해 최대 25개의 분산형 서보 드라이브를 연결할 수 있는 하위 모듈 5개에 전력을 공급할 수 있다. 개별 모터의 충분한 전력 공급이 전제 된다.

구조적으로 최적화된 드라이브 통합

드라이브 통합은 AMP80xx에서 최신 파워 앰프 기술을 사용하여 매우 콤팩트하게 구현되었다. 서보 모터 뒤쪽 샤프트 엔드에 장착되는 파워 모듈 덕분에 AM8000 시리즈의 해당 표준 서보 모터와 장착 치수가 같고, 장착 길이가 약 7cm 정도 더 길다. 기계 제조사에게 구조를 변경할 필요 없이 최소한의 추가 공간만 더 필요하고 간단하게 컨셉트를 바꿀 수 있다는 의미이다.

AMP80xx의 우아하고 슬림한 디자인은 장착 부피가 근소하고 또한 파워 일렉트로닉 장치가 위쪽에 장착되는 시중의 일반적인 서보 모터에 비해 또 다른 장점도 제공한다. 두 가지 손실열원인 모터와 파워 일렉트로닉 장치는 서로 분리되어 있어 추가의 장착 공간이 필요하지 않거나 방열판이 처음부터 열적으로 잘 분리되어 있다. 이런 방식으로 분산형 서보 드라이브는 AM8000 표준 서보 모터와 동일한 우수한 특성을 문제없이 달성한다.