오늘날 제조 시스템 OEM과 자동화 최종 사용자는 삶을 더욱 편리하게 만들어 줄 기술 발전을 끊임없이 모색하고 있습니다. 인더스트리 4.0 혁신은 디지털 전자 장치와 통신 인터페이스를 결합하여 더욱 정교하고 기능적이며 사용 편의성을 제공하는 새로운 차원의 스마트 기술을 탄생시켰습니다.

점점 더 많은 제조업체들이 인더스트리 4.0(Industry 4.0)에 대비한 기술을 도입함에 따라, 새롭게 등장하는 스마트 메카트로닉스 기술은 기계에 더욱 뛰어난 지능과 다재다능함을 부여하고 있습니다. 이러한 첨단 시스템은 기존 시스템보다 사양 지정, 주문 및 구축이 더욱 용이하여 OEM과 최종 사용자에게 더욱 큰 가치를 제공합니다.

스마트 메카트로닉스의 역량을 이해하면 시스템 설계 엔지니어가 이러한 메카트로닉스를 가장 잘 활용하여 제조 솔루션을 매우 경쟁력 있게 만드는 방법을 평가하는 데 도움이 됩니다.

현대 메카트로닉스는 통합되어 있고 다재다능합니다.

메카트로닉스는 서로 다른 기계 및 전자 부품을 특정 작업에 특화된 솔루션으로 통합하는 시스템 및 하위 어셈블리입니다. 모션 분야에서는 메카트로닉스 선형 모션 시스템과 직교 로봇을 통해 제품 조립 및 운반이 이루어지는 것이 두 가지 예입니다. 메카트로닉스의 핵심은 전자 모터, 제어 장치, 센서 및 선형 부품의 긴밀한 통합입니다. 메카트로닉스는 인더스트리 4.0 기술의 선구자로 여겨질 수 있습니다.

스마트 메카트로닉스는 이러한 개념을 더욱 발전시켜, 고급 센서와 사용자 친화적인 컨트롤러 플랫폼을 통합한 완벽한 솔루션을 제공합니다. 이러한 시스템은 다음과 같은 이점을 제공합니다.

• 기계 성능에 대한 실시간 데이터
• 적용 가능한 제조 품질에 대한 실시간 데이터
• 모션 시퀀스의 정확한 제어 및 실행
• 생산 데이터 및 처리량의 자동 추적
• 기계 수준 및 공장 전체 관리 시스템과의 쉬운 연결

스마트 메카트로닉스 1단계: 온라인 구성

스마트 메카트로닉스는 기존 메카트로닉스 시스템보다 설계 및 시운전이 빠르고 쉽습니다. 이는 메카트로닉스의 본질적인 복잡성을 고려하는 데 도움이 됩니다. 여러 선형 구성 요소, 드라이브, 컨트롤러, 운영자 인터페이스를 동시에 고려하고 크기를 조정해야 하며, 이러한 요소들을 신중하게 조합해야 하기 때문입니다.

스마트 메카트로닉스 기계의 사양, 구매 및 시운전의 첫 단계는 공급업체 포털을 통해 이용할 수 있는 온라인 도구를 활용하는 것입니다. 이러한 구성 도구를 통해 엔지니어는 최소한의 프로그래밍만으로 "즉시 작동" 가능한 지능형 시스템을 구축할 수 있습니다. 따라서 전기 및 유체 동력 구동(선형 모션 포함)과 모션 제어에 대한 기본적인 지식만 있는 엔지니어에게 가장 유용할 것입니다. 사용자는 스트로크, 공작물 무게, 사이클 시간과 같은 매개변수를 입력하면 온라인 도구의 CAD 환경에서 검증할 수 있는 출력이 생성됩니다. 다음 크기 조정 및 구성 프롬프트를 통해 직교 로봇, 프레싱 머신, 접합 머신 등 완전한 메카트로닉스 솔루션의 모든 구성 요소를 한 번에 지정할 수 있습니다. 이 옵션을 통해 엔지니어는 단일 공급업체로부터 완전한 솔루션을 확보할 수 있으며, 플러그 앤 프로듀스(Plug and Produce) 방식으로 구현 가능한 사전 프로그래밍된 모션 시퀀스가 ​​포함된 통합 시스템을 제공받게 됩니다.

더욱 스마트하고 간편한 운영 제어

스마트 메카트로닉스는 실시간 상태 모니터링을 위한 센서를 갖춘 "투명한" 생산 프로세스를 통해 생산성과 유연성을 향상시킬 수 있습니다.

일부 제조업체가 이러한 모니터링을 지원하기 위해 작업별 메카트로닉스 기능 키트를 어떻게 제공하는지 생각해 보세요. 예를 들어, 프레스 기계용 기능 키트에는 프레스 및 접합 조립 작업을 지원하는 전기 기계 실린더, 서보 드라이브, 모터, 컨트롤러, 센서, 그리고 운영자 소프트웨어가 포함될 수 있습니다. 이러한 기능 키트를 사용하여 제작된 기계는 구성 요소에 운영 소프트웨어가 사전 설치되어 있고 서보 드라이브에서 바로 실행 가능한 자동 매개변수화 기능이 제공되므로 구현이 쉽습니다. 따라서 기계를 온라인으로 전환하는 데 모션 제어 프로그래밍 지식이 필요하지 않습니다. 이 소프트웨어는 드래그 앤 드롭 방식의 그래픽 사용자 인터페이스(GUI)를 제공하여 작업자가 볼 베어링을 하우징에 압입하는 것과 같은 생산 시퀀스를 직관적으로 구축할 수 있도록 합니다.

또한, 이 기계에는 작동을 측정하고 추적하는 통합 힘 센서가 내장될 수 있습니다. 예를 들어, 베어링 프레스 애플리케이션에서 이러한 센서는 선형 액추에이터를 추적하여 볼을 베어링 하우징에 삽입하는 데 필요한 정확한 힘을 가하는지 확인할 수 있습니다. 또한, 시스템 제어는 액추에이터가 정밀하게 제어되는 시퀀스를 제대로 실행하는지 확인하여 품질 관리를 수행할 수 있습니다. 프레스 기계의 이러한 시퀀스는 일반적으로 시간당 수백 또는 수천 번 반복되므로, 시스템 컨트롤러는 각 동작 사이클의 측정값을 기록하고 저장하기 위해 전송합니다. 작업자는 컨트롤러 패키지의 도구를 사용하여 공정 결과를 시각화할 수 있습니다. 이를 통해 프레스 힘이 공정 임계값을 초과했는지 또는 충족하지 못했는지 여부를 매핑하고, 작업자가 작업대에서 실시간으로 힘-변위 곡선을 분석할 수 있습니다. 이러한 데이터를 통해 숙련된 기계 작업자는 전문 소프트웨어 엔지니어의 특별한 프로그래밍이나 품질 분석 개발 없이도 최고의 제조 품질과 생산성을 유지할 수 있습니다.

또한, 데이터는 시스템 인터페이스를 통해 공장 전체 또는 클라우드 기반 제조 분석 시스템으로 내보낼 수도 있습니다. 이를 통해 스마트 메카트로닉스 시스템은 회사의 Industry 4.0 플랫폼의 필수 구성 요소가 됩니다.

유사한 기능이 픽앤플레이스 또는 운반 작업을 위한 직교 핸들링 로봇과 같은 선형 모션 시스템을 포함한 다른 공장 자동화 시나리오에도 적용되고 있습니다. 이들은 유사한 온라인 구성 도구를 사용하여 완전한 핸들링 시스템에 필요한 모든 선형 모듈, 액추에이터 및 엔드 이펙터, 케이블, 센서, 전기 드라이브 및 컨트롤러의 크기를 지정하고 지정합니다.

실제 적용 중인 스마트 메카트로닉스 애플리케이션

스마트 메카트로닉스는 정교한 기술이 복잡한 엔지니어링 문제를 어떻게 더 간편하게 해결할 수 있는지 보여줍니다. 일반적인 산업 환경에서 기계 제조업체는 일반적으로 선형 액추에이터, 컨트롤러, 전원 공급 장치, 엔드 이펙터 등 별도의 부품을 주문하고 통합하여 자체 메카트로닉스 어셈블리를 개발해 왔습니다. 이러한 과정은 종종 번거롭고 시간이 많이 소요됩니다.

많은 회사나 시스템 통합업체에서 기계 엔지니어링 그룹은 한 세트의 부품을 지정하고 주문하는 반면, 전기 그룹은 다른 부품의 부품을 주문하는 것이 일반적입니다. 이러한 작업은 구매 부서에 더 큰 부담이 되며, 엔지니어링 팀은 모든 부품을 물리적으로 조립하고 지정된 대로 작동하도록 프로그래밍하는 업무를 담당합니다.

스마트 메카트로닉스 개념은 이러한 패러다임을 변화시키고, 그 과정에서 엔지니어들이 더욱 복잡하고 까다로운 설계 문제에 시간과 자원을 집중할 수 있도록 지원합니다. 스마트 메카트로닉스 기술이 제공하는 이점과 장점은 제조업체가 인더스트리 4.0 요구 사항을 충족하는 지능 및 센서 기술을 내장하여 더욱 생산에 즉시 투입 가능한 시스템을 구축하는 데 도움이 될 것입니다.

스마트 메카트로닉스 개념은 매우 직관적이지만, 완전한 고성능 메카트로닉스 솔루션 구축에 필요한 선형 모션 제품, 컨트롤러, 서보 드라이브, 운영자 소프트웨어 등 모든 구성 요소를 포괄하는 포트폴리오와 엔지니어링 전문성을 갖춘 메카트로닉스 공급업체와 협력하는 것이 여전히 중요합니다. 스마트 메카트로닉스 동작이 약속하는 사용 편의성을 처음부터 끝까지 완벽하게 구현하기 위해서는 구성 도구의 품질과 사용 편의성을 평가하는 것도 중요합니다. 이를 통해 기계 제작자와 최종 사용자는 스마트 메카트로닉스의 플러그 앤 프로듀스(Plug and Produc) 이점을 운영에 최대한 활용할 수 있습니다.