[Beckhoff 기자간담회] 기계의 소형화 및 유연한 운영, 고속의 처리 작업과 효율적인 수행이 가능한 Flying Motion ‘XPlanar’, 한국 시장 공급 본격화
백호프오토메이션 코리아(대표 유기석)가 지난 10월 14일 평면 모터 이송 시스템 ‘XPlanar’를 소개하는 자리를 동사 라운지에서 가졌다. 부유식 평면 무버를 기반으로 평면 타일 바닥을 자유롭게 이동할 수 있는 새로운 차원의 이송 시스템인 XPlanar는 제품 이송 분야에서 탁월한 유연성을 통해 제조 공장 및 기계 설계를 개선할 수 있는 가능성을 제공한다. 지난 ‘SPS IPC Drives 2018’에서 처음 소개된 이 솔루션은 한국에서 이번 4분기에 출시 예정이다.
XPlanar는 전자력에 의해 부유시킨 가동부를 평면 타일 위에 띄워 자유롭게 움직이는 것이 가 능한 리니어 반송 시스템이다. 6개 방향 움직임의 플라잉 자석으로 움직이는 XPlanar 시스템은 XPlanar 타일, XPlanar 플로어, XPlanar 무버 3가 지로 구성되어 있다.
고도의 전기제어기술에 의해 정밀한 위치결정을 가능하게 하여 복수의 가동부를 부딪치지 않도 록 매끄럽게 움직일 수 있다. 무버는 2 ㎨의 가속 도, 4 m/s의 속도, ±50 μm의 정밀도로 위치 재 현할 수 있다. 비접촉이기 때문에 마모나 오염물 질 배출 등을 줄일 수 있고, 식품이나 음료, 의료 기기 등 청정한 환경이 요구되는 용도에도 적용 가능하다.
기반이 되는 평면 타일은 240×240×67 mm 로 임의의 형상으로 배치가 가능하며, 타일 내에 는 코일과 전자기기가 삽입되어 있어 이것들로 발생하는 전자력을 제어함으로써 가동부를 움직인다. 무버는 XY축 방향뿐만 아니라 부양 높이가 5 ㎜로 상승 및 하강 기능을 가지며, 단일 무버의 경우 최대 6 ㎏의 페이로드 이동이 가능하고, 액체 등을 실었을 경우 최대 5도까지 기울기도 가능하다.
XPlanar를 구성하는 핵심 기술은 EtherCAT과 TwinCAT, 그리고 IPC이다. 두 가지 버전으로 제공되는 스타터 키트를 사용하면 쉽게 적용이 가능하다. 모든 필수구성요소를 포함하는 완전한 기능의 패키지가 제공된다. 2 x 3 평면 타일, 3 x 4 평면 타일, 무버 4개, 소프트웨어가 설치된 산업용 PC가 있다. 평면 타일은 사전에 조립되어 캐리어 프레임에 설치된다. 전기 부품과 IPC는 제어 캐비닛에 설치된다.
all-rounder 무버와 유연한 플로어 및 트랙 레이아웃
무버는 Xplanar 바닥에 해당하는 동일한 평면에서 서로 추월할 수 있을 뿐만 아니라 제품 버퍼를 형성하고, 필요한 경우 이러한 버퍼를 우회할 수 있기 때문에 처리 스테이션 사이에서 제품은 더 이상 지정된 순서로만 이동할 필요가 없다. 대신 무버는 어디에나 배치될 수 있기 때문에 임의의 순서로 처리 스테이션으로 보낼 수 있다. 즉, 개별 제품이 실제로 제품을 처리하는 데 필요한 해당 스테이션으로만 이동한다. 이를 통해 보다 빠르고 효율적인 프로세스 흐름을 설계하고 기계 및 플랜트 레이아웃을 최적화해 공간 요구사항과 비용을 줄일 수 있다. 또한 무버들은 다양한 하중에 적합하게 선택할 수 있음에 따라 사용 가능한 범위는 작고 가벼운 무버에서 페이로드를 위한 대형 무버까지 다양하며, 평면 타일에서 서로 다른 무버 유형을 동시에 움질일 수 있다.
XPlanar 타일은 필요에 맞게 배치 가능하다. 바닥배치 방식으로 되어 있어 처리 스테이션 사이의 거리를 짧게 유지하고, 버퍼 영역을 수용할 수 있는 공간을 제공한다. 바닥 크기 및 기하학적 구조는 개별 요구사항에 맞게 구성할 수 있다. 또는 XPlanar 타일을 긴 선형 트랙에 배치할 수 있다. 이러한 설치유형은 XPlanar를 매우 유연한 운송 시스템으로 만든다. 대기 영역을 만들기 위해 특정 구간을 따라 타일을 추가로 배치할 수 있으며, 추월을 허용하고 혼잡을 피하기 위해 고속 트랙 차선을 쉽게 추가할 수 있다.
무버는 바깥 쪽에서 같은 트랙을 따라 이동 및 복귀할 수 있다. 애플리케이션 유형에 따라 원형으로 이동하는 무버가 요구사항을 충족하기에 더 적합할 수 있다. 타일 구성은 이러한 종류의 모션 프로파일을 지원할 수 있다.
타일은 벽 또는 천장에 어떤 모양으로든 장착할 수 있으므로 XPlanar 시스템을 해당 애플리케이션의 요구사항에 완벽하게 맞도록 구성할 수 있다. 따라서 사용자는 비용 최적화된 방식으로 이송 시스템을 설정할 수 있으며 동시에 기계 크기를 최소화할 수 있다. 또한 필요한 경우 더 많은 타일을 추가하는 것만으로도 평면 모터 시스템을 쉽게 수정할 수 있다.
이미 식품 및 제약산업에 적용된 Xplanar, 한국은 반도체, 디스플레이 분야 공략
제품 무게와 부피가 평면 무버의 페이로드 운반 용량 이내인 경우라면 생산 플랜트와 기계에서 사용하는 데 제한이 거의 없다. 무버이송이 비접촉식이므로 소음이 없고 마모가 발생하지 않기 때문에 위생 및 청결성, 제로 배출 가스 또는 저소음이 요구되는 식품이나 제약 산업에서의 적용이 활발하다. 또한 진공이 필요한 실험실 환경이나 반도체 생산과 같은 공정에서 마모 및 오염이 없는 제품 이송 시스템의 이점을 최대한 활용할 수 있다. 특정 애플리케이션의 요구를 충족시키기 위해 XPlanar 표면에 플라스틱, 스테인리스 스틸 포일 또는 유리판을 적용하여 잔류물 없이 손쉽게 청소할 수 있다. 이러한 측면에서 한국에서는 반도체 및 디스플레이 분야를 최우선 적용 타깃으로 보고 있다. 반도체 및 디스플레이 시장 공략이 관건은 무버의 하중으로 현재는 6 ㎏까지 가능하지만 추후 10 ㎏까지 확대할 계획도 가지고 있다.
부유식 평면 무버를 기반으로 평면 타일 바닥을 자유롭게 이동할 수 있는 새로운 차원의 이송 시스템인 XPlanar는 제품 이송 분야에서 탁월한 유연성을 통해 제조 공장 및 기계 설계를 개선할 수 있는 가능성을 제공한다.
EtherCAT과 TwinCAT, IPC가 Xplanar의 핵심 기술
XPlanar를 구성하는 핵심 기술로는 EtherCAT과 TwinCAT, 그리고 IPC로 정리할 수 있다.
특히 Beckhoff는 PC 기반 제어 기술의 전문가로서모든 XPlanar 시스템의 최대 성능을 보장하기 위해 최적으로 일치하고 확장성이 뛰어난 다양한 하드웨어와 소프트웨어 구성요소를 제공한다.
XPlanar는 고속, 대용량 통신 기능을 활용할 수 있는 EtherCAT G를 지원하고 있다. XPlanar에서 부유하는 무버를 고속 고정도로 움직이기 위해서는 평면 타일의 코일로 생성된 전자력을 고정밀로 제어할 필요가 있다.
평면 타일 내의 많은 코일을 동시에 고정도로 제어하려면 여유 있는 대역이 필요하며, 이를 EtherCAT G를 통해 실현 가능하다.
또한 TwinCAT 제어 소프트웨어는 경로 최적화와 충돌 회피뿐만 아니라 PLC에서 로봇, 비전, 측정 기술 및 IoT에 이르는 모든 다른 기계 기능을 중앙 플랫폼에 통합하며, 애플리케이션은 광범위하고 확장 가능한 Beckhoff 산업용 PC에서 실행된다.
6개 방향으로 움직임이 가능한 XPlanar는 고도의 전기제어기술에 의해 정밀한 위치결정을 가능하게 하여 복수의 가동부를 부딪치지 않도록 매끄럽게 움직일 수 있다. 무버는 2 ㎨의 가속도, 4 m/s의 속도, ±50 μm의 정밀도로 위치 재현할 수 있다. 비접촉이기 때문에 마모나 오염물질 배출 등을 줄일 수 있고, 식품이나 음료, 의료기기 등 청정한 환경이 요구되는 용도에도 적용 가능하다.
영구자석을 포함하는 평면 무버는 자기장을 생성하고, 무버 위치를 탐지하는 평면 타일 위에 부상한다. Free-floating 평면 무버는 전자기력에 의해 일정 거리를 유지한다. 평면 타일에서 생성된 자기장을 이동함으로써 무버의 정밀하고 매우 동적인 위치 지정을 가능하게 한다. 결과적으로 레이아웃 및 아키텍처의 유연성을 최대화하고 위치 결정의 유연성을 극대화하며 기계 및 설비를 최적으로 단순화한다.
2가지 버전의 스타터 키드 통해 신속한 도입 가능
XPlanar는 두 가지 버전으로 제공되는 스타터 키트를 사용하면 쉽게 적용이 가능하다. 모든 필수 구성 요소를 포함하는 완전한 기능의 패키지가 제공된다.
6개의 평면 타일과 4개의 무버, IPC와 소프트웨어 등을 묶은 APS9000과 12개의 평면 타일과 4개의 무버, IPC, 소프트웨어 등을 묶은 APS9001이 그것이다. 평면 타일은 사전에 조립되어 캐리어 프레임에 설치된다. 전기 부품과 IPC는 제어 캐비닛에 설치된다.
[출처] 월간컨트롤 11월호
[원본] https://www.beckhoff.com/media/downloads/press/2020/korean/2020.11_control_xplanar_press_conference_k.pdf
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