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'병 가공 기계'의 빠르고 간단한 구현

모션개발 단순화하는 스마트한 지원 솔루션

'병 가공 기계'의 빠르고 간단한 구현


[산업일보]
신속한 병 라벨 부착(또는 뚜껑 봉함) 기계의 구현에는 복잡하고 동적인 ECAM 운동의 설계 및 실행이라는 어려움이 따른다. 이를 위해서는 악조건, 진동, 습기, 극한 온도 환경에서 작동하는 수십 개의 모터와 드라이브들이 달린 회전 기계들에 대한 신속하고, 정교하며, 복잡한 제어를 할 수 있어야 한다. 또한, 슬립 링 미디어를 통해 신속하고, 결정적이며, '신호적으로 무결한' 민감한 통신에 대한 요건도 있다. 이를 위해서는 상당한 경험과 더불어 높은 수준의 전문 지식을 필요로 하는 상당한 시간, 즉 몇 주에 걸친 집중적인 작업이 필요할 수 있다.

Elmo의 스마트한 설계 도구, 첨단 모션 컨트롤, 완벽하게 조율된 서보 축 및 효율적인 EtherCAT 네트워킹을 통해 고속, 고정밀 라벨 부착 및 뚜껑 봉함 기계를 신속하게 설계할 수 있다. Elmo는 시간 당 6만개 이상의 라벨을 부착할 수 있는 라인 속도로 라벨 부착 및 뚜껑 봉함 기계를 위한 업계 선도적인 새로운 품질 성능을 제공한다. Elmo는 기계 내에서 초고속으로 작동하면서도 라벨 부착 오류는 매우 적기 때문에 하이엔드 라벨 부착 및 뚜껑 봉함 기계 분야의 대표적인 솔루션 제공업체로 자리매김하고 있다. 초고속으로 회전하는 플랫폼에서 하나의 솔루션으로 60개 이상의 통합된 모터/드라이브를 작동시키고, 슬립 링을 통해 고전력 및 고속 EtherCAT 통신을 전달하는 어려운 문제는Elmo의 스마트한 솔루션과 고급 도구들을 이용해서 신속하고 효율적으로 구현된다.

'병 가공 기계'의 빠르고 간단한 구현


Elmo에서 제공하는 첨단 모션 컨트롤은 구현 과정을 일반적인 엔지니어링의 수준으로 단순화시켜 개발시간을 상당히 줄여주며(마법이 아님) 모션 컨트롤 설계 및 작업을 3일 미만으로 단축시켜준다.

첫 번째 그룹은 서보 튜닝, ECAM, 오류 매핑(Error Mapping), 네트워크 구성 등과 같은 EASII의 매우 중요한 부분으로써 일반적인 개발의 환경 설정 단계에서 사용됩니다. 두 번째 그룹은 개발자/프로그래머에 의해 수행되는 시간이 오래 걸리는 소모적인 프로그래밍 요구사항들을 단순화시켜주는 일단의 풍부하고 정교한 '모션 블록' (EMBL, Elmo 고급 모션 블록), 라이브러리 및 기계 템플릿이다.

이들은 보통 기계의 공정 개발 단계에서 사용된다. 두 개의 그룹들은 가장 빠른 기간 안에 간단하게 구현하기 위한 목표를 달성하기 위해 상호 보완적이다. '단순성에 의한 인텔리전스'는 다영역 전문 구현 전문가들에 대한 필요를 없애줄 뿐만 아니라 모션 컨트롤 성능을 극적으로 개선하고 엔지니어링 리소스를 크게 절감하는 가운데 '출시 기간'을 단축시킨다.

초소형, 고효율, 매우 러기드한 디자인의 고출력 GOLD WHISTLE 서보 드라이브들은 모터 내부에 통합된 형태다. 이는 회전 컨베이어를 단순화하고, 공간 및 무게를 상당수 줄여준다. 케이블 연결을 EtherCAT 통신 케이블에 더해 DC 버스로만 국한시켜주며, 따라서 전기 캐비닛 크기를 '축소' 시킬 수 있다. 이러한 '케이블 연결 최소화'는 EMI 유도를 줄여주고 노이즈 면역을 높여준다.

'병 가공 기계'의 빠르고 간단한 구현


초소형 통합 드라이브 및 모터
극소형 인텔리전트 G-WHI 서보 드라이브는 기계적 부하의 비선형성을 극복함으로써 가장 넓은 대역폭과 가장 빠른 반응을 위해 완벽하게 조율돼 있다. 이를 통해 매우 빠르고 안정적인 작업, 매우 높은 효율 및 무오류 작업이 가능하다.

60개의 서보 드라이브로 구성된 전체 오케스트라는 전체 '병 가공' 과정을 제어 및 감독하는 마에스트로에 의해 수행된다. 마에스트로는 세계 정상급 다축 컨트롤러로, 복잡한 모션 시나리오를 정밀하게 실행한다. 조화로운 모션이 GOLD 서보 드라이브와 결합돼 작동하는 마에스트로에 의해 달성된다.

회전대에 위치한 60개의 축들은 고속 병 라벨 부착 및 뚜껑 봉함을 위해 이용된다. 병들은 기계에 자동적으로 공급된 후 회전대로 전달됩니다. 회전대는 첨단 통합 드라이브/모터 솔루션인 고출력 소형Elmo 듀엣(DUET) 60개로 구성돼 있다. 듀엣은 회전대의 제한된 크기로 인해 이 기계에서 가장 중요한 부품이다. 듀엣들은 회전대 위에 위치되며 카메라 화상 캡처 작업 동안 회전의 고정밀성을 보장하기 위해 직접 커플링을 사용한다.

고전력 케이블과 직렬 EtherCAT 케이블만 듀엣 사이에 연결된다. 풍부한 EASII 도구들과 기능들을 통해 가장 빠른 속도, 정밀성 및 정확성을 제공하기 위해 드라이브를 조율하고 해당 서보 동작을 최적화할 수 있다. EASII 고급 서보 제어(Advanced Servo Control)는 어떠한 모터나 어떠한 기계의 서보 성능이라도 최적화를 극대화할 수 있도록 기능들을 통합한다.

자동 튜너(Auto Tuner)는 단 몇 분 내에 어떠한 기계적 장애라도 해결한다.

콤팩트 모터/고출력 드라이브 솔루션은 제한된 기계 공간에 최적화돼 있다. 해당 솔루션은 높은 분해능의 앱솔루트 엔코더를 이용해 높은 정밀성과 최고의 서보 제어 및 성능을 보인다. 듀엣 솔루션은 회전대의 기계적 진동을 견딜 수 있도록 러기드한 구조여야 한다.. 솔루션에 최소한의 케이블만 사용하기 때문에 외부 잡음에 대한 최소한의 영향, 낮은EMI 및 RFI로 이어져서EtherCAT 직렬 통신 네트워킹에 의해 제어되는 다수의 축들에 대한 최고의 솔루션을 제공한다.

수분 내 모든 것이 가능한 ECAM 빌더 도구
4개의 고속 카메라가 기계의 정지 부위에 위치해 있다. 병들이 카메라를 통과하면 스냅샷이 촬영돼 호스트 컴퓨터로 전송된다. 호스트 컴퓨터는 해당 화상 데이터를 처리한 후 이미지 처리 알고리즘을 이용해 정확한 라벨 위치를 계산한다. 병의 회전은Elmo의 다축 컨트롤러인 마에스트로에 의해 제어되는데, 이는 최초 목표 라벨 부착 위치를 설정한 다음 ECAM 실행 동작이 시작되기를 기다린다. 마에스트로에서 실행되는 ECAM 기능은 이 기계의 동작에서 사용되는 핵심 기능들 중 하나다. 마에스트로를 이용해 ECAM을 온 시키면 커다란 장점이 있다. 모든 보조(Slave)들은 DS-402 규격의 주기로 동기화되는 위치 동작 모드로 작동한다. 마에스트로와 EASII는 최소의 ECAM 접점 수를 통해 부드러운 모션 궤도를 위한 높은 삽입 수준을 허용한다는 것이다. 이는 신속한 동적 테이블 계산, 실행, 테이블 전환, 다층 토폴로지 구축, 가상 축 동기화, 그리고 구현 과정을 단순화시키고 촉진하는 수많은 관련된 고급 기능들을 가능하게 한다.

라이브러리(Motion Block Libraries)는 단 며칠 내에 기계 수준을 운영 가능 수준으로 끌어 올릴 수 있도록 ECAM 궤도의 매우 간단하고 신속한 설계 및 정밀한 시험을 할 수 있다. 고급 삽입 방법들 중의 하나로 마스터 위치와 해당 위치 사이에 삽입하는 기능으로 여러 보조(Slave) 위치들을 추가만 해주면 된다. EMBL들은 일단의 EASII 고급 도구에 대한 보조다. Elmo는 기계의 개발 과정을 단순화시켜주는 여러EMBL들을 개발했다. 예를 들어 호밍(모든 DS-402 방법 등), 출력 비교(PEGS), 에뮬레이션, ECAM, PVT, 스플라인, 조이스틱 등이 있다.
안영건 기자 ayk2876@kidd.co.kr

산업분야 최고의 전문기자를 꿈꾸고 있습니다. 꾼이 꾼을 알아보듯이 서로 인정하고 인정받는 프로가 될 것임을 약속드립니다. ‘The pen is mightier than the sword’

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