[쉽고 간단한 안내서] Beckhoff의 XPlanar (Planar motor system)
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XPlanar는 원하는 형태의 레이아웃으로 배열된 평면타일 위에 평면 무버를
띄워 자유롭게 움직이는 것이 가능한 플라잉모션(Flying Motion) 제어 리니어 반송 시스템입니다. 이는 매우 유연하고 정밀하며 동적인 위치 지정을 가능하게 하여 기계 제조사나 장치업체에게 기계 및 설비를
최대한 유연하고 단순하게 설계할 수 있도록 합니다. 이번 안내서에서는 해당 시스템의 성능 및 구성
등의 전체적인 내용들을 살펴보실 수 있습니다. |
XPlanar의 시스템은 각 평면 타일의 배열과 그 위를 떠서 다차원으로
포지셔닝 하는 평면 이동자(무버) 성능의 조합입니다. 무버는 최대 4m/s의 속도로 이동할 수 있으며 20m/s2가속도, 50um의 위치 반복성을 가집니다. 또한 비 접촉식으로 이동 시 소음과 마모가 없습니다.
이러한 평면 모터 시스템은 기계 및 공장 요구사항에 맞게 확장이 가능합니다. 무버의
포지셔닝의 최대 유연성과 매우 높은 모션 역학으로 인해 제품 흐름을 간단하고 개별적으로 분할할 수 있으므로 이전에 필요했던 로봇이나 유연성이 떨어진
기계 장치를 효율적으로 교체할 수 있습니다.
또한 접촉이 없는 운송시스템으로 무버 표면에 플라스틱, 스테인레스
스틸, 유리판등을 적용하여 잔류물없이 손쉽게 청소할 수 있어 진공 또는 클린룸 생산 환경에서 사용하기
이상적이며 특히 식품, 제약 및 실험실 자동화 구성에 적합합니다.
XPlanar 시스템의 주요 기능
최대 6자유도의 자유로운 2D 모션
평면 무버는 평면타일 위를 2차원으로 자유롭게 비행하며 최대 5mm의 리프팅 동작을 수행할 수 있습니다. 또한 5도 기울이는 동작 및 360도 회전이 가능하여 매우 유연한 자유도를
가집니다. 회전은 최대 10Hz의 주파수로 동적으로 실행할
수 있으며 다양하고 획기적인 어플리케이션을 수행할 수 있습니다. 예를 들면, 다양한 방향, 각도에서의 검사가 가능하며 액체의 혼합 등의 공정처리
기능도 수행 할 수 있습니다.
하나의 시스템을 통한
이송 및 프로세스
XPlanar 시스템은 매우 동적인 2D 제품 이송과 정밀한 6D 제품 공정프로세스를 하나의 단일시스템으로
결합시킵니다. 평면 무버는 최대 2m/s의 속도로 이동하며
최대 50um의 반복 위치 정확도를 가집니다. 각각의 무버는
독립적이며 다양한 경로로의 위치 이동이 가능합니다. 무버의 자유로운 6D
포지셔닝은 2D 이동과 결합하여 프로세싱 스테이션으로 동작할 수 있도록 합니다. 이는 XY 갠트리나 XY 로봇을
대체하여 기계적 복잡성을 줄일 수 있으며 유연성이 떨어지는 장치를 효율적으로 교체할 수 있도록 합니다.
완전 통합을 통한 공간 효율의 극대화
XPlanar의 타일은 완전히 통합된 드라이버 구성요소이며, 공급된 에너지를 정밀하게 조정된 전자기장으로 변환시켜줍니다. 이
전자기장은 무버가 원하는 방향으로 이동하도록 만들어줍니다. 이러한 타일은 위치 감지, 전원 공급, EtherCAT G 통신뿐만 아니라 코일 및 이와 관련된
전자 장치가 포함됩니다.
이러한 완전통합을 통해 시스템 전체의 설치공간을 줄여주며 기능적인 설계가 가능합니다.
맞춤형 레이아웃 설계
XPlanar 타일의 레이아웃 설계는 어플리케이션에 맞게 자유롭게
정의가 가능합니다. 정사각형, 직사각형, L자형, 고리형 시스템을 쉽게 구현이 가능하며 타일 1개 혹은 2개 폭의 리니어 시스템에서 양방향 제품 이송이 가능하다. 이러한 유연성으로 공간을 최소화할 수 있으며 최적의 맞춤형 설계가 가능합니다.
다양한 산업에서의
유연한 사용
XPlanar는 비접촉식 프로세스로 입자가 배출되지 않고 기계적 마모가
없으며, 소음이 전혀 없습니다. 또한 표면이 매끄럽고 세척이
용이하며, 모든 어플리케이션별 요구사항을 충족할 수 있도록 유리, 스테인리스강, 플라스틱 등을 자유롭게 선택할 수 있습니다. 이러한 특징들은 클린룸, 제약, 식품산업의 까다로운 위생적 환경에서 사용하기에 적합합니다.
또한 평면 무버는 자체의 중량과 다양한 페이로드를 운반할 수 있습니다. 제품의
크기와 중량이 다른 경우 다양한 크기의 무버를 사용할 수 있습니다. 4kg 이상의 페이로드를 수용하기
위해서는 무버를 기계적으로 연결하거나 그룹으로 작동하여 페이로드를 증가시켜 동작할 수도 있습니다.
XPlanar 사용
XPlanar Software 설치
TwinCAT 3에서 XPlanar를
사용하기 위해서는 TF5430 | TwinCAT3 Planar Motion, TF5890 | TwinCAT3
XPlanar의 설치를 필요로 합니다. 이 소프트웨어는 무버의 위치 계산, 정확한 위치 제어, 모니터링할 수 있으며 보다 효율적이고 지능적으로
구현 가능하게끔 도와줍니다.
Simulation Test : “Creating and moving Planar movers”
Simulation 기능을 활용하여 기본적인 구성 및 동작 테스트를
할 수 있습니다.
먼저 Motion에서 MC
Configuration을 생성 후 Planar Mover를 추가합니다.
PLC 프로젝트를 생성 후 XPlanar 사용을 위해 TC3_Mc3PlanarMotion과 Tc3_Physics 라이브러리를 추가합니다.
프로그램을 작성합니다. 이 프로그램 코드는 무버를 활성화하고 X=100, Y=100 위치로 이동합니다.
PLC Program을 Build 후 MC Project의 Planar mover의 Link 작업 및 Simulation mode 값을 TRUE로 변경합니다.
TwinCAT Activate Configuration 및 Run을 선택하고 PLC를 Start하면
무버의 위치가 변화하는 것을 확인할 수 있습니다.
XPlanar에 대해 다른 예제 및 테스트하고 싶은 경우에는 [링크]를 통해서 확인 가능합니다.
마치며
XPlanar는 모션 제어의 획기적인 유연성과 다양성을 가지며 여러
산업군에서의 다양한 애플리케이션에 적용 가능한 획기적인 시스템으로서 기존 기계 및 설비의 설계를 단순화하고 로봇을 대체할 수 있어 운송 시스템의
게임 체인저 역할을 할 수 있을 것입니다.
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참고자료
Beckhoff Infosys XPlanar | Planar motor
system [링크]
Beckhoff Infosys TF5430 | Planar Motion [링크]
TF5430 | TwinCAT 3 Planar Motion [링크]
TF5890 | TwinCAT 3 XPlanar [링크]
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